二十世纪60年代，第一支红光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)诞生。在近50年的时间里，半导体光电子产业不断地前进，发展。随着红色，橙色，黄色AlGaInP二极管和蓝色，绿色GaN基二极管的发明，使用光电二极管进行高亮度全色照明成为了可能。因此半导体光电子技术被看为当今最具发展前景的高技术领域之一，具有巨大的社会和经济效益。但目前市场上高亮度LED的核心技术都被掌握在美，日等发达国家手中，国家也投入巨资，希望改变这种现状。本文提出了一种新的基于Au/Au固相直接键合的AlGaInP红光LED结构，从原理和结构设计上解决了传统AlGaInP红光LED发光效率低，热效应差等问题，这对促进我国半导体光电事业的发展具有重大意义。 本文围绕薄膜全方位反射LED的两个关键技术：固相Au/Au直接键合技术和全方位反光镜技术展开研究。成功地利用固相Au/Au直接键合工艺将AlGaInP红光LED外延片从GaAs衬底转移到Si衬底上，并在键合界面制作了全方位反光镜(Omni-directional Reflector， ODR)结构，键合过程没有对ODR结构产生破坏性影响，具体研究内容可归纳如下： 1.固相晶片直接键合技术的研究 对晶片之间的固相直接键合进行理论分析，研究了影响晶片直接键合的几个重要因素，包括键合样品晶片的表面形貌，晶片表面化学状态及化学处理和键合过程中退火温度对于键合成功率及键合质量的影响。为进一步深入研究GaAs与Si衬底之间的固相直接键合以及提高键合效率、保证键合工艺的稳定性打下基础。 2.固相晶片直接键合界面的测试分析 从微结构、元素分布、键合强度等几个方面测试分析直接键合晶片的界面特性。测试固相Au/Au直接键合的强度，以确定其是否满足后续减薄，选择性腐蚀等工艺的需要。为了确定键合工艺，比较直接键合和Au/Si共熔键合对键合晶片和键合界面的影响。 3.薄膜全方位反射发光二极管结构设计 分析限制传统结构红光AlGaInP-LED光提取效率的因素，然后对几种国内外常用的提高红光LED光提取效率的技术进行简要介绍，并对其中涉及的理论进行分析。综合上述几种技术的优点，提出薄膜全方位反射发光二极管(Thin FilmODR-LED)的新结构，来改善LED的光提取效率。设计ODR-LED的整体结构，对ODR-LED的关键部件如反光镜选择、窗口层材料选择等做出选择，指出提高器件光提取效率的重要因素，并论证全方位反光镜结构能大幅度提高LED的光提取效率。 4.薄膜全方位反光镜LED的制备与测试 提出制备新型ODR-LED的工艺流程，制作出新型ODR-LED，测试了新结构LED的I-V和P-I特性，从电学和光学方面对其特性进行分析。同时，固相Au/Au直接键合工艺也会给ODR-LED带来一些缺陷，这在将来的工作中需要进一步克服。但总体来说，通过引进ODR结构，新的键合技术和成熟的GaAs衬底腐蚀工艺，新型ODR-LED在不损失电学特性的前提下，提高了光功率输出，同时工艺重复性较好。