利用晶片黏貼技術製作垂直型AlGaInP/mirror/barrier/Si發光二極體

在先前的研究，我們發表了有關利用晶片黏貼技術得到高效率的AlGaInp發光二極體，我們利用Au/AuBe/SiO2/Si鏡面基板（Mirror substrate, MS）來取代會吸光的GaAs基板，進而得到高效率的發光二極體。但在先前的研究中為了克服在黏貼時Si、Au與GaAs之間的熱膨脹差異，我們選擇了SiO2當作緩衝層來降低熱膨脹的差異所造成的應力問題，但也因此造成結構上必須採用平面型的電極設計，大大的影響晶片上的可用晶粒數，且造成在封裝打線時必須打雙線的成本負擔。因此本篇文章將提出有關利用晶片黏貼技術來製作垂直型2吋AlGaInp發光二極體之解決方法，以及探討不同的阻絕層（Pt/Ti、TaN/Ta及TiN/Ti）對鏡面的影響。由於在黏貼的加熱過程中會影響到鏡面的反射品質，尤其在垂直結構中因加熱造成的擴散問題會使得鏡面的反射率降低，在我們的研究中發現AuBe中的Be原子會在黏貼過程中而產生擴散，使得鏡面的平坦度以及反射率下降造成發光效率的降低。因此研究不同的阻絕層對Be原子的擴散有不同的影響，我們利用歐傑電子顯微鏡來分析Be原子的擴散情形。在我們的研究中，我們成功的利用晶片黏貼技術來製作垂直型的發光二極體，而其亮度在最佳的條件下能夠達到165mcd (@626nm、20 mA)，而其發光功率能夠達到9mW以及發光效率為21.7%。

In a previous study, we reported a highly efficient AlGaInP light-emitting diode (LED) with a Au/AuBe/SiO2/Si mirror substrate (MS) fabricated by wafer bonding, where a planar electrode structure is used. In view of the more efficient epilayer area utilized, AlGaInP/mirror/barrier/Si LEDs with vertical electrodes are proposed in this work. A variety of barrier layers (Pt/Ti, TaN/Ta, and TiN/Ti) have been incorporated into the minor structure. The mirror quality after bonding is a confirmed key issue in obtaining vertical MS-LEDs with high brightness. It is found that AuBe thickness has a large effect on the final MS-LED performance due to the difference in the interdiffusion of Be atoms in each mirror structure. The diffusion of excess Be atoms diffusing to the mirror side results in a rougher surface and inferior reflectivity. The luminance intensity of an AlGaInP LED chip (626 nm) with an optimum AuBe thickness can reach a maximum of ~165 mcd at 20 mA with a forward voltage of 2.1 V. After encapsulation into lamps, the peak power efficiency can reach 21.7 %, which corresponds to a 9 mW output at 20 mA.