《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AlGaInP紅光垂直結(jié)構(gòu)超高亮度LED芯片研制
中國半導(dǎo)體照明網(wǎng)
摘要:  目前,AlGaInP四元系發(fā)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(qū)所產(chǎn)生的往下發(fā)射的光子將會被吸收掉,使得發(fā)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(nèi)(通常qDBR<20°)的光線能有效反射,其它遠(yuǎn)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(fā)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(qū)所產(chǎn)生的往下發(fā)射的光子將會被吸收掉,使得發(fā)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(nèi)(通常qDBR<20°)的光線能有效反射,其它遠(yuǎn)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(fā)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(shù)將長有厚GaP窗口層的外延層結(jié)構(gòu)粘接在GaP襯底上,并腐蝕掉GaAs襯底,其發(fā)光效率可提高一倍以上,同時GaP的透明特性使得發(fā)光面積大增。然而,該工藝存在合格率低、使用設(shè)備復(fù)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(chǎn),且制造成本低,引起人們的廣泛興趣。

二、垂直芯片結(jié)構(gòu)及工藝  

  本文介紹了我公司進行的AlGaInP紅光垂直結(jié)構(gòu)超高亮度LED芯片制作方法。首先進行MOCVD外延,再以高熱導(dǎo)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(jié)構(gòu)為:  

  圖1:高熱導(dǎo)率鏡面襯底高亮度LED結(jié)構(gòu)

      工藝制作先在高熱導(dǎo)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(dǎo)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(jīng)蒸鍍、刻蝕、表面粗化等工藝制成以高熱導(dǎo)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(jié)果 (a)DBR結(jié)構(gòu)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(jié)果

表1:相同有源區(qū)結(jié)構(gòu)不同襯底12mil紅光LED芯片參數(shù)比較(I=20mA條件下測量)

  

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