מהו שבב LED? אז מה המאפיינים שלו? הייצור של שבבי LED מכוון בעיקר לייצור אלקטרודות מגע אומה נמוכות יעילות ואמינות, שיכולות לעמוד במפל המתח הקטן יחסית בין חומרי המגע ולספק רפידות הלחמה, תוך פליטת אור רב ככל האפשר. תהליך העברת הסרט משתמש בדרך כלל בשיטת אידוי ואקום. תחת ואקום גבוה של 4Pa, החומר נמס על ידי חימום התנגדות או שיטת חימום הפצצת קרן אלקטרונים, ו-BZX79C18 הופך לאדי מתכת ומופקד על פני החומר המוליך למחצה בלחץ נמוך.
מתכות המגע הנפוצות בשימוש מסוג P כוללות סגסוגות כגון AuBe ו- AuZn, בעוד שמתכת המגע בצד N עשויה לרוב מסגסוגת AuGeNi. שכבת הסגסוגת שנוצרת לאחר הציפוי צריכה גם היא לחשוף את האזור פולט האור ככל האפשר באמצעות טכנולוגיית פוטוליטוגרפיה, כך ששכבת הסגסוגת הנותרת תוכל לעמוד בדרישות של אלקטרודות מגע יעילות ואמינות נמוך אומה נמוכה ורפידות חוטי הלחמה. לאחר השלמת תהליך הפוטוליתוגרפיה, מתבצע גם תהליך סגסוגת, לרוב תחת הגנה של H2 או N2. הזמן והטמפרטורה של סגסוגת נקבעים בדרך כלל על ידי גורמים כמו המאפיינים של חומרים מוליכים למחצה וצורת תנור הסגסוגת. כמובן, אם תהליך האלקטרודה עבור שבבים כחול-ירוק מורכב יותר, יש להוסיף תהליכי צמיחת סרט פסיבציה וצריבת פלזמה.

בתהליך הייצור של שבבי LED, לאילו תהליכים יש השפעה משמעותית על הביצועים האופטואלקטרוניים שלהם?
באופן כללי, לאחר השלמת הייצור האפיטקסיאלי של LED, המאפיינים החשמליים העיקריים שלו הושלמו סופית, וייצור השבבים אינו משנה את אופיו הליבה. עם זאת, תנאים לא מתאימים במהלך תהליכי ציפוי וסגסוג עלולים לגרום לפרמטרים חשמליים גרועים. לדוגמה, טמפרטורות סגסוג נמוכות או גבוהות עלולות לגרום למגע אוהם לקוי, וזו הסיבה העיקרית למפלת מתח גבוהה קדימה VF בייצור שבבים. לאחר החיתוך, ביצוע כמה תהליכי קורוזיה בקצוות השבב יכול להועיל בשיפור הדליפה ההפוכה של השבב. הסיבה לכך היא שלאחר חיתוך עם להב גלגל שיוף יהלום, תישאר כמות גדולה של אבקת פסולת בקצה השבב. אם חלקיקים אלו נצמדים לצומת ה-PN של שבב ה-LED, הם יגרמו לדליפה חשמלית ואף לקלקול. בנוסף, אם הפוטורסיסט על פני השבב לא מתקלף בצורה נקייה, זה יגרום לקשיים ולהלחמה וירטואלית של קווי ההלחמה הקדמיים. אם זה על הגב, זה גם יגרום לירידת לחץ גבוהה. במהלך תהליך ייצור השבבים, שיטות כגון חיספוס פני השטח וחיתוך למבנים טרפזים הפוכים יכולות להגביר את עוצמת האור.

מדוע שבבי LED מחולקים לגדלים שונים? מהן ההשפעות של הגודל על הביצועים הפוטואלקטריים של LED?
ניתן לחלק את הגודל של שבבי LED לשבבי הספק נמוך, שבבי הספק בינוני ושבבי הספק גבוה לפי הספק שלהם. על פי דרישות הלקוח, ניתן לחלק אותו לקטגוריות כגון רמת צינור בודד, רמה דיגיטלית, רמת מטריצת נקודות ותאורה דקורטיבית. באשר לגודל הספציפי של השבב, זה תלוי ברמת הייצור בפועל של יצרני שבבים שונים ואין דרישות ספציפיות. כל עוד התהליך עומד בתקן, שבבים קטנים יכולים להגדיל את תפוקת היחידה ולהפחית עלויות, והביצועים האופטואלקטרוניים לא יעברו שינויים מהותיים. הזרם המשמש את השבב קשור למעשה לצפיפות הזרם הזורמת דרכו. שבב קטן משתמש בפחות זרם, בעוד שבב גדול משתמש יותר בזרם. צפיפות הזרם של היחידה שלהם זהה בעצם. בהתחשב בכך שפיזור חום הוא הנושא העיקרי תחת זרם גבוה, יעילות האור שלו נמוכה מזו תחת זרם נמוך. מצד שני, ככל שהשטח גדל, התנגדות הגוף של השבב תרד, וכתוצאה מכך ירידה במתח ההולכה קדימה.

מהו האזור הטיפוסי של שבבי LED בעלי הספק גבוה? מַדוּעַ?
שבבי LED בעלי הספק גבוה המשמשים לאור לבן זמינים בדרך כלל בשוק בסביבות 40 מיליון, וצריכת החשמל של שבבים בעלי הספק גבוה מתייחסת בדרך כלל להספק חשמלי מעל 1W. בשל העובדה שהיעילות הקוונטית היא בדרך כלל פחות מ-20%, רוב האנרגיה החשמלית מומרת לאנרגיית חום, ולכן פיזור החום של שבבים בעלי הספק גבוה חשוב מאוד ודורש לשבבים שטח גדול.

מהן הדרישות השונות לתהליך השבב ולציוד העיבוד לייצור חומרים אפיטקסיאליים של GaN בהשוואה ל-GaP, GaAs ו-InGaAlP? מַדוּעַ?
המצעים של שבבי LED אדום וצהובים רגילים ושבבים אדומים וצהובים רבעוניים בהירות גבוהה עשויים מחומרים מוליכים למחצה מורכבים כמו GaP ו- GaAs, ובדרך כלל ניתן להפוך אותם למצעים מסוג N. תהליך רטוב משמש לפוטוליתוגרפיה, ולאחר מכן משתמשים להבי גלגל שיוף יהלום לחיתוך לשבבים. השבב הכחול-ירוק העשוי מחומר GaN משתמש במצע ספיר. בשל האופי המבודד של מצע הספיר, לא ניתן להשתמש בו כאלקטרודה אחת של ה-LED. לכן, שתי האלקטרודות P/N חייבות להיות מיוצרות בו-זמנית על פני השטח האפיטקסיאליים באמצעות תהליך תחריט יבש, ויש לבצע כמה תהליכי פסיביות. בשל קשיותו של ספיר, קשה לחתוך אותו לשבבים בעזרת להב טחינת יהלום. תהליך הייצור שלו בדרך כלל מורכב ומסובך יותר מאשר נוריות העשויות מחומרי GaP או GaAs.

מהם המבנה והמאפיינים של שבב "אלקטרודה שקופה"?
האלקטרודה השקופה כביכול צריכה להיות מוליכה ושקופה. חומר זה נמצא כיום בשימוש נרחב בתהליכי ייצור גבישים נוזליים, ושמו הוא אינדיום בדיל אוקסיד, בקיצור ITO, אך לא ניתן להשתמש בו בתור משטח הלחמה. בעת ביצוע, תחילה צור אלקטרודה אומהית על פני השבב, ולאחר מכן כסה את פני השטח בשכבת ITO וצלח שכבה של כרית הלחמה על משטח ה-ITO. בדרך זו, הזרם היורד מההובלה מופץ באופן שווה לכל אלקטרודת מגע אומה דרך שכבת ה-ITO. יחד עם זאת, ITO, בשל מקדם השבירה שלו בין זה של אוויר וחומרים אפיטקסיאליים, יכול להגדיל את זווית פליטת האור ואת שטף האור.

מהו הפיתוח המרכזי של טכנולוגיית השבבים לתאורת מוליכים למחצה?
עם התפתחות טכנולוגיית ה-LED של מוליכים למחצה, היישום שלה גם בתחום התאורה הולך וגובר, במיוחד הופעת ה-LED הלבן שהפך לנושא חם בתאורת מוליכים למחצה. עם זאת, טכנולוגיות מפתח של שבבים ואריזה עדיין צריכות להשתפר, ומבחינת שבבים, עלינו להתפתח לקראת הספק גבוה, יעילות אור גבוהה ועמידות תרמית מופחתת. הגדלת הספק פירושה עלייה בזרם המשמש את השבב, ודרך ישירה יותר היא להגדיל את גודל השבב. השבבים בעלי הספק גבוה הנפוצים הם בסביבות 1 מ"מ × 1 מ"מ, עם זרם של 350mA. עקב העלייה בשימוש הנוכחי, פיזור החום הפך לבעיה בולטת, וכעת בעיה זו נפתרה בעצם בשיטת היפוך שבבים. עם התפתחות טכנולוגיית ה-LED, יישומה בתחום התאורה יעמוד בפני הזדמנויות ואתגרים חסרי תקדים.

מהו "צ'יפ הפוך"? מה המבנה שלו? מה היתרונות שלו?
LED כחול משתמש בדרך כלל במצע Al2O3, בעל קשיות גבוהה, מוליכות תרמית וחשמלית נמוכה. אם נעשה שימוש במבנה חיובי, הוא יביא לבעיות אנטי-סטטיות מצד אחד, ומצד שני, גם פיזור החום יהפוך לנושא מרכזי בתנאי זרם גבוהים. בינתיים, עקב האלקטרודה החיובית הפונה כלפי מעלה, חלק מהאור ייחסם, וכתוצאה מכך ירידה ביעילות האור. LED כחול בעל הספק גבוה יכול להשיג תפוקת אור יעילה יותר באמצעות טכנולוגיית היפוך שבב מאשר טכנולוגיית אריזה מסורתית.
שיטת המבנה ההפוך המיינסטרים כעת היא להכין תחילה שבבי LED כחולים בגודל גדול עם אלקטרודות הלחמה אוטקטיות מתאימות, ובמקביל להכין מצע סיליקון קצת יותר גדול משבב LED כחול, ולאחר מכן ליצור שכבה מוליך זהב ולהוביל החוצה חוט שכבה (מפרק הלחמה של חוט זהב אולטראסאוני) להלחמה אוקטית עליו. לאחר מכן, שבב ה-LED הכחול בעל ההספק הגבוה מולחם למצע הסיליקון באמצעות ציוד הלחמה אוטקטי.
המאפיין של מבנה זה הוא שהשכבה האפיטקסיאלית מתקשרת ישירות עם מצע הסיליקון, וההתנגדות התרמית של מצע הסיליקון נמוכה בהרבה מזו של מצע הספיר, ולכן בעיית פיזור החום נפתרת היטב. בשל מצע הספיר ההפוך הפונה כלפי מעלה, הוא הופך למשטח פולט האור, וספיר שקוף ובכך פותרים את בעיית פליטת האור. האמור לעיל הוא הידע הרלוונטי בטכנולוגיית LED. אנו מאמינים שעם התפתחות המדע והטכנולוגיה, נורות LED עתידיות יהפכו ליעילות יותר ויותר וחיי השירות שלהן ישתפרו מאוד, ויביאו לנו נוחות רבה יותר.