垂直結構LED技術面面觀

我們知道，LED芯片有兩種基本結構，橫向結構（Lateral）和垂直結構（Vertical）。橫向結構LED芯片的兩個電極在LED芯片的同一側，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芯片的兩個電極分別在LED外延層的兩側，由于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布問題，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。

我們先來了解下垂直結構LED的制造技術與基本方法：

制造垂直結構LED芯片技術主要有三種方法：

一、采用碳化硅基板生長GaN薄膜，優點是在相同操作電流條件下，光衰少、壽命長，不足處是硅基板會吸光。

二、利用芯片黏合及剝離技術制造。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。

三、是采用異質基板如硅基板成長氮化鎵LED磊晶層，優點是散熱好、易加工。

制造垂直結構LED芯片有兩種基本方法：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芯片有兩種結構：

不剝離導電砷化鎵生長襯底：在導電砷化鎵生長襯底上層迭導電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：層迭反射層在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，硅襯底，金屬及合金等。

另外，生長在硅片上的垂直GaN基LED也有兩種結構：

不剝離硅生長襯底：在導電硅生長襯底上層迭金屬反射層或導電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。

剝離硅生長襯底：層迭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，剝離硅生長襯底。

再簡單說明制造垂直氮化鎵基 LED 工藝流程：層迭反射層在氮化鎵基 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。導電支持襯底包括，金屬及合金襯底，硅襯底等。

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，都可以制成通孔垂直結構LED有極大的應用市場。

2、所有的制造工藝都是在芯片（ wafer ）水平進行的。

3、由于無需打金線與外界電源相聯結，采用通孔垂直結構的 LED 芯片的封裝的厚度降低。因此，可以用于制造超薄型的器件，如背光源等。