AlGaInP红光垂直结构超高亮度LED芯片研制

2010-08-06 20:59:08来源: 中国半导体照明网

 

一、引言  

  目前,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)

  

[1] [2]

关键字:AlGaInP  LED芯片

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/szds/2010/0806/article_1887.html
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