AlGaInP红光垂直结构超高亮度LED芯片研制

</a><AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP四元系发光二极管一般使用GaAs衬底，由于GaAs衬底的禁带宽度比AlGaInP窄，有源区所产生的往下发射的光子将会被吸收掉，使得发光效率大幅度降低。为避免衬底吸光，通常在衬底与有源层之间加入一层分布布拉格反射层（DBR），以反射射向衬底的光，减少GaAs的吸收。由于DBR反射层只对法线方向较小角度内（通常qDBR＜20°）的光线能有效反射，其它远离法向入射的光线绝大部分都被GaAs衬底吸收，因而提升光效的效果有限。  

　　为了提高发光效率，人们开始进行其它衬底代替GaAs吸收衬底的研究。其中一种方法就是用对可见光透明的GaP衬底取代GaAs衬底（TS），即用键合技术将长有厚GaP窗口层的外延层结构粘接在GaP衬底上，并腐蚀掉GaAs衬底，其发光效率可提高一倍以上，同时GaP的透明特性使得发光面积大增。然而，该工艺存在合格率低、使用设备复杂、制造成本高的缺点。近年来，台湾开始进行了倒装衬底AlGaInP红光芯片的制作研究，由于工艺适于批量化生产，且制造成本低，引起人们的广泛兴趣。

二、垂直芯片结构及工艺  

　　本文介绍了我公司进行的AlGaInP红光垂直结构超高亮度LED芯片制作方法。首先进行MOCVD外延，再以高热导率Si、SiC、金属等材料作为衬底，将LED外延层粘接在其上并制成芯片。其结构为：  

　　图1：高热导率镜面衬底高亮度LED结构

      工艺制作先在高热导率材料表面上蒸镀Au层作为反射镜面和粘接层，并通过加热加压将LED外延层与高热导率衬底材料粘在一起，再用选择腐蚀的方法将原GaAs衬底腐蚀剥离掉，再经蒸镀、刻蚀、表面粗化等工艺制成以高热导率材料为衬底的LED芯片。由于Au薄膜对红光、对黄光有非常高的反射率，并且可反射所有入射角度的光（q »90°），因而可使出光效率提高接近3倍。 

图2   DBR及金属反射层的反射率计算和测试结果 (a)DBR结构计算的法向反射谱 （q=0°）(b)金属反射层反射谱（q=0°~90°）

三、LED 性能测试结果

表1：相同有源区结构不同衬底12mil红光LED芯片参数比较（I＝20mA条件下测量）