1、引言
現在，環球已步入節能時代，各國都在積極尋找節能環保的新興產業，照明消耗的能源占全部能源消耗的20%以上，因此，減低照明用電是節儉電力的主要道路。LED節能燈是新一代固體冷光源，具有低能耗、壽命長、易管理、安全環保等特點，是夢想的節能環保產品，適用各種照明地方。然而，現在LED還未大規模進入平凡照明，其重要理由之一是由于LED的性價比（lmf）百家樂必勝心法太低，市場需要快速提高LED性價比的方案。提高LED性價比的道路重要有兩條，一是提高LED的發光效率，二是減低LED的生產成本。可是，效率的提拔以及成本的下降的速度，還是達不到市場對LED性價比的期望。然而垂直結構LED能夠保證在一定的發光效率的條件下，采用較大的電流去驅動，這樣一個垂直結構LED芯片可以相當于幾個正裝結構芯片，折合成本只有正裝結構的幾分之一。因此，垂直結構LED必定會加快LED應用于平凡照明領域的歷程，是市地方向，是半導體照明發展的必定趨勢。
2、GaN基垂直結構LED的優勢
從LED的結構上講，可以將GaN基LED分割為正裝結構、倒裝結構和垂直結構。現在對照成熟的III族氮化物多采用藍寶石材料作為襯底，由于藍寶石襯底的絕緣性，所以平凡的GaN 基LED 采用正裝結構。正裝結構示動機如圖1所示，有源區發出的光經由P 型GaN區和透徹電極出射。該結構簡樸，制作工藝相對成熟。然而正裝結構LED有兩個明顯的缺點，首要正裝結構LED p、n 電極在LED 的同一側，電流須橫向流過n-GaN 層，導致電流擁擠，局部發燒量高，限制了驅動電流；其次，由于藍寶石襯底的導熱性差（35Ｗm?K），嚴重的阻當了熱量的散失。
為了辦理散熱疑問，美國Lumileds Lighting 公司發現了倒裝芯片（Flipchip）專業。其結構示動機如圖2所示，這種想法首要制備具有合適共晶焊接的大尺寸LED芯片，同時制備相應尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接電極的金導電層和引出導電層（超聲波金絲球焊點）。然后，利用共晶焊接設施將大尺寸LED芯片與硅底板焊在一起。到裝結構在散熱功效上有了很大的改良，可是通常的GaN基到裝結構LED仍然是橫向結構，電流擁擠的現象還是存在，仍然限制了驅動電流的進一步提拔。
垂直結構可以有效辦理正裝結構LED的兩個疑問，垂直結構GaN基LED采用高熱導率的襯底（Si、Ge以及Cu等襯底）代替藍寶石襯底，在很大水平上提高了散熱效率；垂直結構的LED芯片的兩個電極差別在LED外延層的兩側，通過圖形化的n電極，使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層，橫向流動的電流少少，可以避免正裝結構的電流擁擠疑問，提高發光效率，同時也辦理了P極的遮光疑問，提拔LED的發光面積。
3、垂直結構LED的制作想法
GaN基垂直結構LED工藝與正裝結構LED工藝的最大不同在于，垂直結構LED需要引入襯底遷移專業。所謂百家樂現金版活動襯底遷移專業是指用高熱導率與高電導率的新襯底代替百家樂 莊閒 比例原有的生長襯底。具體的步驟分為兩步，首要采用晶片鍵合的想法或者電鍍的想法將新襯底與外延片粘合在一起，然后再利用激光剝離、研磨以及濕法侵蝕等想法將原生長襯底去掉。
4、GaN基垂直結構LED的發展狀況
當前環球幾大LED廠商，比如，美國Cree公司、德國Osram公司、美國Philips Lumileds公司、美國SemiLEDs都擁有自己GaN基垂直結構LED產品。此外，日本、韓國、臺灣以及內地各大LED廠商都在積極開闢GaN基垂直結構LED芯片工藝。
41國外GaN基垂直結構發展狀況
美國Cree公司是現在世界上采用SiC作為襯底材料制造藍光發光二極管用外延片和芯片的技術公司之一，該公司采用襯底遷移專業將發光層遷移在Si襯底上，有效地辦理了芯片的散熱疑問和提高出光效率的疑問。2024 年8 月，該公司推出EZBright 大功率LED 芯片，該芯片結構示動機如圖6 所示。在350mA 電流下，該芯片的光功率可到達370mW。Cree公司的功率LED芯片產品EZ系列采用薄膜芯片專業已經到達業界領先的光效程度，據2024年5月的報道顯示，Cree的白光LED器件研發程度已經到達231 lmW，這是功率型白光LED有報道以來的最好成果。
2024 年頭，Lumileds 公司推出了薄膜倒裝（TFFC）LED 產品，實際上薄膜倒裝結構也是垂直結構LED的一種。由于專業的先進，使該產品可在任何環境中都能表現出最佳功能。採用TFFC專業的Luxeon K2 是專門為在1000mA 電流下工作而進行設計、分檔和檢測的LED。封裝后LED 的熱阻僅為55℃W，熱阻的減低使LED 可在更高電流下工作，減低了熱量控制設計的投入和成本。經分檔和測試的產品（光輸出最小為160lm，1A 驅動電流）其光輸出在更高驅動電流下很容易就過份了220lm。
德國Osram公司對比了四種結構的GaN基LED的光提取效率，此中ThinGaN芯片實際上便是垂直結構LED。該公司采用晶片鍵合與剝離專業將LED發光層遷移到新襯底（GaAs襯底或Ge襯底）上。從圖8可以看到，采ThinGaN芯片光提取效率最高到達75%，這說明薄膜結構LED 在光提取百家樂 玩法方面具有很大的優勢。在產品方面，該公司于2024年開始銷售可發出1000lm 光通量的黑色LEDOSTAR Lighting的最新版。該產品在輸入功率為27W（工作電流700mA）時，可得到1000lm 的光通量，此時的發光效率約為37lmW。把工作電流減小至350mA 時，發光效率可提高至75lmW。以往的OSTAR Lighting 的光通量在27W 輸入功率時約為600lm。此外，該公司還推出Diamond DRAGON 黑色LED，該產品在工作電流為14A 時，可獲得250lm的光通量，產品壽命為5萬小時以上。
美國SemiLEDs 公司成立于2024 年，是繼Osram和Cree之后，采用襯底遷移專業商品化生產GaN基垂直結構LED的廠商。該公司首要推出金屬Cu 基底的GaN基LED。
42內地GaN基垂直結構發展狀況
內地北京大學最早開展GaN基垂直結構的研發，此后從研究機構到各大LED公司都陸續開展此方面的研發工作。同方光電于2024年開始涉足垂直結構LED的研發，途經兩年多的努力，已經積累了一套Cu襯底電鍍、整平以及藍寶石剝離的完整專業。現在制作的垂直結構LED芯片，封裝白光后效率可到達100lmW以上。LED行業在履歷了337查訪案之后，專利也將成為競歐博 百家樂 下載爭的焦點。現在，同方光電擁有垂直結構芯片制造專利10多項，已經有三項獲得國家知識產權局授權，兩項獲得臺灣專利局授權，一項獲得美國專利局授權，為開展垂直結構的研發與生產奠定了優良根基。
5、結語
垂直結構LED憑借它適宜在大驅動電流下工作而獲得高流明輸出功率的優勢，從而可獲得高的性價比。因此，GaN基垂直結構LED是市地方向，是半導體照明發展的必定趨勢，必將逐漸成為主流產品。當前，幾家國際大廠已實現量產，內地各廠固然都紛飛開展研發工作，可是還沒一家到達真正的量產程度。同方光電現在生產的垂直結構芯片，封裝后其發光效率可達100lmW以上。
