1）改變芯片外形的技術(shù)

當(dāng)發(fā)射點(diǎn)處于球的中心處時(shí)，球形芯片可以獲得最佳的出光效率。改變芯片幾何形狀來(lái)提升出光效率的想法早在60年代就用于二極管芯片，但由于成本原因一直無(wú)法實(shí)用。在實(shí)際應(yīng)用中，往往是制作特殊形狀的芯片來(lái)提高側(cè)向出光的利用效率，也可以在發(fā)光區(qū)底部(正面出光)或者外延層材料(背面出光)進(jìn)行特殊的幾何規(guī)格設(shè)計(jì)，并在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域涂覆高防反射層薄膜，來(lái)提高芯片的側(cè)向出光利用率。1999年HP公司開(kāi)發(fā)了倒金字塔形AlInGaP芯片并達(dá)到商用的目標(biāo)，外量子效率大大提高。

2）鍵合技術(shù)

AlGaInP和AlGaInN基二極管外延片所用的襯底分別為GaAs和藍(lán)寶石，它們的導(dǎo)熱性能都較差。為了更有效的散熱和降低結(jié)溫，可通過(guò)減薄襯底或去掉原來(lái)用于生長(zhǎng)外延層的襯底，然后將外延層鍵合轉(zhuǎn)移倒導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好熱導(dǎo)率大的襯底上，如銅、鋁、金錫合金、氮化鋁等。鍵合可用合金焊料如AuSn、PbSn、In等來(lái)完成。Si的熱導(dǎo)率比GaAs和藍(lán)寶石都好，而且易于加工，價(jià)格便宜，是功率型芯片的首選材料。

3）倒裝芯片技術(shù)

AlGaInN基二極管外延片一般是生長(zhǎng)在絕緣的藍(lán)寶石襯底上，歐姆接觸的P電極和N電極只能制備在外延表面的同一側(cè)，正面射出的光部分將被接觸電極所吸收和鍵合引線(xiàn)遮擋。造成光吸收更主要的因素是P型GaN層電導(dǎo)率較低，為滿(mǎn)足電流擴(kuò)展的要求，覆蓋于外延層表面大部分的半透明NiAu歐姆接觸層的厚度應(yīng)大于5-10 nm，但是要使光吸收最小，則NiAu歐姆接觸層的厚度必須非常薄，這樣在透光率和擴(kuò)展電阻率二者之間則要給以適當(dāng)?shù)恼壑裕�折衷設(shè)計(jì)的結(jié)果必定使其功率轉(zhuǎn)換的提高受到了限制。另外GaAs襯底對(duì)特定波長(zhǎng)的吸收也促使襯底的去除，在工藝實(shí)現(xiàn)中就采用倒裝及襯底去除的方法。倒裝芯片技術(shù)可增大輸出功率、降低熱阻，使發(fā)光的pn結(jié)靠近熱沉，提高器件可靠性。

4）全方位反射膜

除在鍵合界面制備金屬基反射層外，也可以通過(guò)外延技術(shù)生長(zhǎng)具DBR層的AlInGaP和AlInGaN基芯片，但由于DBR反射率隨著入射角的增加迅速減少，以全方位平均仍有較高的光損耗，反射膜效率不高。金屬基全方位反射膜可應(yīng)用于正裝芯片也可應(yīng)用于倒裝芯片。金屬基全方位反射膜可有效提升出光效率，但必須解決如何制備低阻歐姆接觸，高的全方位反射率，和在后續(xù)工藝過(guò)程中反射膜不會(huì)被損害而失去低阻高反射的特性等。

5）金屬鍵合剝離技術(shù)

HP公司結(jié)合鍵合技術(shù)最早采用大襯底剝離技術(shù)將GaAs襯底與外延層剝離，然后將外延層粘接在透明的GaP襯底上制備AlInGaP基芯片，此項(xiàng)技術(shù)可以提高發(fā)光效率。2003年2月，OSRAM公司用激光技術(shù)將藍(lán)寶石去除，使芯片的出光效率較傳統(tǒng)芯片大大提高。采用將芯片鍵合到Cu片上再激光剝離藍(lán)寶石襯底，可使散熱能力提高，發(fā)光功率也提升。

6）表面粗糙化

表面粗糙化主要是將那些滿(mǎn)足全反射定律的光改變方向，繼而在另一表面或反射回原表面時(shí)不被全反射而透過(guò)界面，并能起防反射的功能。表面粗糙通過(guò)散射光的方向減少內(nèi)反射，但同時(shí)又不能損傷材料的電光特性。透射率的增加被認(rèn)為是表面粗糙化的主要功能，優(yōu)化的表面粗糙可使出光效率提高。Osram公司于2001年研制出新一代的AlInGaP基芯片，采用最新設(shè)計(jì)將芯片窗口層表面腐蝕成能夠提高出光效率的紋理結(jié)構(gòu)。芯片表面紋理的基本單元為具有斜面的三角形結(jié)構(gòu)，光子的反射路線(xiàn)被封閉在這樣的結(jié)構(gòu)之中，使有源層發(fā)出的光子能夠更有效地被取出。歐姆接觸電極的幾何圖形位于出光結(jié)構(gòu)注入電流的部位，這樣可使注入電流更有效的擴(kuò)展到有源區(qū)。外延片的布拉格反射層被設(shè)計(jì)成具有較寬的反射角度，這樣可使芯片背反射的大部分被覆蓋。采用這種紋理表面結(jié)構(gòu)的AlInGaP基芯片可以獲得很高的外量子效率，芯片封裝后的功率轉(zhuǎn)換效率也高于常規(guī)AlInGaP基芯片(GaAs襯底)，與采用晶片鍵合技術(shù)的AlInGaP基芯片(GaP透明襯底)性能相當(dāng)?shù)�工藝�?jiǎn)單成本低。紋理表面結(jié)構(gòu)對(duì)光束角特性沒(méi)有影響，不僅可取代常規(guī)的方形芯片，而且還可以很容易按比例放大應(yīng)用于功率型的大尺寸芯片，而晶片鍵合透明襯底的AlInGaP基芯片(GaP透明襯底)由于技術(shù)復(fù)雜只能應(yīng)用于3英寸的GaAs襯底。在降低生產(chǎn)成本和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)方面，紋理表面高效取光結(jié)構(gòu)的AlInGaP基芯片(GaP透明襯底)具有廣闊的發(fā)展前景。AlInGN基芯片也可通過(guò)把p-GaN表面粗化，提升出光效率，但直接粗化容易對(duì)有源層造成損傷，同時(shí)透明電極更難制備。目前通過(guò)改變外延片生長(zhǎng)條件得到表面粗化是一個(gè)較為可行的工藝。1999年Fuji報(bào)道將AlInGaN基芯片鍵合到硅基板上，再用激光剝離法去除襯底，在n型GaN表面通過(guò)光致電化學(xué)法腐蝕形成有序的錐型形狀可以增加發(fā)光強(qiáng)度。除表面粗糙外,芯片的側(cè)面粗糙也能進(jìn)一步提升出光效率。 通過(guò)在ITO/NiOx上制備有規(guī)則紋理結(jié)構(gòu)(3mm x 3mm)可以使芯片發(fā)光功率提升。P型GaN表面的微觀(guān)粗糙(金屬納米束沉積輔助以濕法腐蝕)可增加出光效率。采用表面粗糙化加背面反射膜結(jié)構(gòu)，外量子效率也可提高。

7）微芯片陣列

微芯片陣列可以增加發(fā)光效率，其原理尚不清楚。有人認(rèn)為是應(yīng)力釋放導(dǎo)致介電電場(chǎng)的減弱，提升了芯片的內(nèi)量子效率，也有人認(rèn)為是微芯片陣列提高了外量子效率。外量子效率的提升得益于微芯片陣列中芯片周邊面積的增加，一般微芯片直徑約10μm，芯片厚度約1μm，芯片表面積與周邊面積之比可達(dá)1:1.4，顯然芯片周邊面積提供了更多的出光表面積。微芯片陣列可以增加出光效率，倒裝后從藍(lán)寶石的出光效率可進(jìn)一步通過(guò)在藍(lán)寶石上制備微透鏡提高每一顆微芯片的出光效率，采用ICP法在藍(lán)寶石上制備與微芯片相對(duì)集成在一個(gè)器件上的微凹透鏡，與平坦藍(lán)寶石表面相比，微透鏡可增加出光強(qiáng)度。

8）光子晶體

淺二維表面柵格光子晶體可避免對(duì)有源區(qū)的損傷和在光子晶體制備過(guò)程導(dǎo)入太多表面損傷，引發(fā)內(nèi)量子效率的下降，同時(shí)又能發(fā)揮光子晶體的衍射，改變光的入射角而提升出光效率，制作過(guò)程涉及電子束光刻和刻蝕工藝制備晶格常數(shù)級(jí)大小的柵格幾何結(jié)構(gòu)。