垂直結構LED技術面面觀

tony_lu_hk

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由於藍寶石基板的導熱係數差，影響LED的發光效率。為了解決LED的散熱難題，未來有可能將主要採用垂直結構LED的架構，促進LED產業的技術發展。關於垂直結構LED技術相信大家都有所耳聞，下面僅從技術表層進行介紹，謹供參考。
4 @7 }& o: i0 m$ }' P我們知道，LED晶片有兩種基本結構，橫向結構（Lateral）和垂直結構（Vertical）。橫向結構LED晶片的兩個電極在LED晶片的同一側，電流在n-和p-類型限制層中橫向流動不等的距離。垂直結構的LED晶片的兩個電極分別在LED外延層的兩側，由於圖形化電極和全部的p-類型限制層作為第二電極，使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層，極少橫向流動的電流，可以改善平面結構的電流分佈問題，提高發光效率，也可以解決P極的遮光問題，提升LED的發光面積。

我們先來瞭解下垂直結構LED的製造技術與基本方法：
製造垂直結構LED晶片技術主要有三種方法：
) R7 {; ?3 F* s一、採用碳化矽基板生長GaN薄膜，優點是在相同操作電流條件下，光衰少、壽命長，不足處是矽基板會吸光。
二、利用晶片黏合及剝離技術製造。優點是光衰少、壽命長，不足處是須對LED表面進行處理以提高發光效率。
) x+ }! D# i- n0 H. r8 ?2 K三、是採用異質基板如矽基板成長氮化鎵LED磊晶層，優點是散熱好、易加工。
製造垂直結構LED晶片有兩種基本方法：剝離生長襯底和不剝離生長襯底 。其中生長在砷化鎵生長襯底上的垂直結構GaP基LED晶片有兩種結構：
不剝離導電砷化鎵生長襯底：在導電砷化鎵生長襯底上層疊導電DBR反射層，生長 GaP 基LED外延層在導電DBR反射層上。
剝離砷化鎵生長襯底：層疊反射層在GaP基LED外延層上，鍵合導電支持襯底，剝離砷化鎵襯底。導電支持襯底包括，砷化鎵襯底，磷化鎵襯底，矽襯底，金屬及合金等。
另外，生長在矽片上的垂直GaN基LED也有兩種結構：
' l, j" I" W# u' S, a" ^5 y" r不剝離矽生長襯底：在導電矽生長襯底上層疊金屬反射層或導電DBR反射層，生長氮化鎵基LED外延層在金屬反射層或導電DBR反射層上。
剝離矽生長襯底：層疊金屬反射層在氮化鎵基LED外延層上，在金屬反射層上鍵合導電支持襯底，剝離矽生長襯底。
$ H3 d# m6 b7 O* b; `6 g再簡單說明製造垂直氮化鎵基 LED 工藝流程：層疊反射層在氮化鎵基 LED 外延層上，在反射層上鍵合導電支持襯底，剝離藍寶石生長襯底。導電支援襯底包括，金屬及合金襯底，矽襯底等。
/ `% F8 E! D7 }4 j3 l$ @無論是GaP基LED、GaN基LED，還是ZnO基LED這一類通孔垂直結構LED，相比傳統結構LED有著較大的優勢，具體表現在：
1、目前，現有的所有顏色的垂直結構LED：紅光LED、綠光LED、藍光LED及紫外光LED，都可以製成通孔垂直結構LED有極大的應用市場。
2、所有的製造工藝都是在晶片（ wafer ）水準進行的。
3、由於無需打金線與外界電源相聯結，採用通孔垂直結構的 LED 晶片的封裝的厚度降低。因此，可以用於製造超薄型的器件，如背光源等。

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