AlGaInP紅光垂直結構超高亮度LED芯片研制
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摘要： 目前，AlGaInP四元系發光二極管一般使用GaAs襯底，由于GaAs襯底的禁帶寬度比AlGaInP窄，有源區所產生的往下發射的光子將會被吸收掉，使得發光效率大幅度降低。為避免襯底吸光，通常在襯底與有源層之間加入一層分布布拉格反射層（DBR），以反射射向襯底的光，減少GaAs的吸收。由于DBR反射層只對法線方向較小角度內（通常qDBR＜20°）的光線能有效反射，其它遠離法向入射的光線絕大部分都被GaAs襯底吸收，因而提升光效的效果有限。
Abstract：
Key words :
</a><AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP" title="AlGaInP">AlGaInP四元系發光二極管一般使用GaAs襯底，由于GaAs襯底的禁帶寬度比AlGaInP窄，有源區所產生的往下發射的光子將會被吸收掉，使得發光效率大幅度降低。為避免襯底吸光，通常在襯底與有源層之間加入一層分布布拉格反射層（DBR），以反射射向襯底的光，減少GaAs的吸收。由于DBR反射層只對法線方向較小角度內（通常qDBR＜20°）的光線能有效反射，其它遠離法向入射的光線絕大部分都被GaAs襯底吸收，因而提升光效的效果有限。
為了提高發光效率，人們開始進行其它襯底代替GaAs吸收襯底的研究。其中一種方法就是用對可見光透明的GaP襯底取代GaAs襯底（TS），即用鍵合技術將長有厚GaP窗口層的外延層結構粘接在GaP襯底上，并腐蝕掉GaAs襯底，其發光效率可提高一倍以上，同時GaP的透明特性使得發光面積大增。然而，該工藝存在合格率低、使用設備復雜、制造成本高的缺點。近年來，臺灣開始進行了倒裝襯底AlGaInP紅光芯片的制作研究，由于工藝適于批量化生產，且制造成本低，引起人們的廣泛興趣。
二、垂直芯片結構及工藝
本文介紹了我公司進行的AlGaInP紅光垂直結構超高亮度LED芯片制作方法。首先進行MOCVD外延，再以高熱導率Si、SiC、金屬等材料作為襯底，將LED外延層粘接在其上并制成芯片。其結構為：
圖1：高熱導率鏡面襯底高亮度LED結構
工藝制作先在高熱導率材料表面上蒸鍍Au層作為反射鏡面和粘接層，并通過加熱加壓將LED外延層與高熱導率襯底材料粘在一起，再用選擇腐蝕的方法將原GaAs襯底腐蝕剝離掉，再經蒸鍍、刻蝕、表面粗化等工藝制成以高熱導率材料為襯底的LED芯片。由于Au薄膜對紅光、對黃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。
圖2 DBR及金屬反射層的反射率計算和測試結果 (a)DBR結構計算的法向反射譜 （q=0°）(b)金屬反射層反射譜（q=0°~90°）
三、LED 性能測試結果
表1：相同有源區結構不同襯底12mil紅光LED芯片參數比較（I＝20mA條件下測量）
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