正裝的AlGaInP發(fā)光二極管由于GaAs的禁帶寬度(約141cV)小于AlGaInP的禁帶寬度, BATF003G3K50-04R使得有源層射向襯底的光線和上表面反射下來的光線全被襯底吸收,降低了LED的外量子效率;另外,GaAs襯底熱導(dǎo)率低,散熱不佳導(dǎo)致非輻射復(fù)合增加,使得器件的外量子效率受到較嚴(yán)重的損失。因此出現(xiàn)了倒裝AlGaInP LED,即通過鍵合技術(shù)將A⒑aInP發(fā)光二極管外延片與新的襯底晶片鍵合,通過減少光吸收來提高外量子效率。典型的倒裝結(jié)構(gòu)如圖⒍4所示,也稱為金屬鏡面襯底AlGaInP LED,或者垂直結(jié)構(gòu),也有稱作薄膜發(fā)光二極管(Thin Film LED,TF LED)。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在LED外延片和轉(zhuǎn)移襯底間蒸鍍了一層金屬薄膜作為反光鏡后再鍵合而形成的新結(jié)構(gòu)LED。通常此類鏡面襯底結(jié)構(gòu)的LED是全方位反射鏡(omnidircoton創(chuàng)reⅡectOr,oDR)結(jié)構(gòu),金屬Au由于其在AlGaInP材料的發(fā)光區(qū)有很高的反射率,且易與p型半導(dǎo)體材料形成歐姆接觸,鍵合時(shí)常用來做黏附劑和反光鏡。在襯底和外延片上均濺射合適厚度的金屬,再將襯底和外延片貼合在一起,送入鍵合機(jī),在同軸壓力及氮?dú)夥諊?選取合適的溫度將其鍵合在一起。通過機(jī)械或化學(xué)方法腐蝕掉GaAs吸收襯底,光刻N(yùn)型電極窗孔,蒸鍍N面電極,剝離出N面金屬電極。接著 蒸鍍P電極金屬,最后鋸片得到LED管芯。如圖⒍5所示為這種鍵合工藝的一般流程。金屬鏡面不受光線角度的限制,可以達(dá)到全方位的反射效果。

    對(duì)于AlGaInP LED來講,反光鏡可以解決GaAs襯底的吸收,且轉(zhuǎn)移后的襯底散熱性較好,再借助于表面粗化,可以大大增加光輸出功率。表6-1顯示出GaAs、GaP、si3種材料的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù),可以看出si的熱導(dǎo)率為GaAs的2.6倍。因鍵合工藝涉及高溫,所以熱膨脹系數(shù)不同帶來的應(yīng)力是影響LED性能及成品率的重要因素。