垂直结构LED技术面面观

垂直结构LED技术面面观

我们知道，LED芯片有两种基本结构，横向结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）。横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p-类型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，极少横向流动的电流，可以改善平面结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升LED的发光面积。

我们先来了解下垂直结构LED的制造技术与基本方法：

制造垂直结构LED芯片技术主要有三种方法：

一、采用碳化硅基板生长GaN薄膜，优点是在相同操作电流条件下，光衰少、寿命长，不足处是硅基板会吸光。

二、利用芯片黏合及剥离技术制造。优点是光衰少、寿命长，不足处是须对LED表面进行处理以提高发光效率。

三、是采用异质基板如硅基板成长氮化镓LED磊晶层，优点是散热好、易加工。

制造垂直结构LED芯片有两种基本方法：剥离生长衬底和不剥离生长衬底 。其中生长在砷化镓生长衬底上的垂直结构GaP基LED芯片有两种结构：

不剥离导电砷化镓生长衬底：在导电砷化镓生长衬底上层迭导电DBR反射层，生长 GaP 基LED外延层在导电DBR反射层上。

剥离砷化镓生长衬底：层迭反射层在GaP基LED外延层上，键合导电支持衬底，剥离砷化镓衬底。导电支持衬底包括，砷化镓衬底，磷化镓衬底，硅衬底，金属及合金等。

另外，生长在硅片上的垂直GaN基LED也有两种结构：

不剥离硅生长衬底：在导电硅生长衬底上层迭金属反射层或导电DBR反射层，生长氮化镓基LED外延层在金属反射层或导电DBR反射层上。

剥离硅生长衬底：层迭金属反射层在氮化镓基LED外延层上，在金属反射层上键合导电支持衬底，剥离硅生长衬底。

再简单说明制造垂直氮化镓基 LED 工艺流程：层迭反射层在氮化镓基 LED 外延层上，在反射层上键合导电支持衬底，剥离蓝宝石生长衬底。导电支持衬底包括，金属及合金衬底，硅衬底等。

无论是GaP基LED、GaN基LED，还是ZnO基LED这一类通孔垂直结构LED，相比传统结构LED有着较大的优势，具体表现在：

1、目前，现有的所有颜色的垂直结构LED：红光LED、绿光LED、蓝光LED及紫外光LED，都可以制成通孔垂直结构LED有极大的应用市场。

2、所有的制造工艺都是在芯片（ wafer ）水平进行的。

3、由于无需打金线与外界电源相联结，采用通孔垂直结构的 LED 芯片的封装的厚度降低。因此，可以用于制造超薄型的器件，如背光源等。