GaN LED的快速退火制造技术

GaN?LED的快速退火。公开了在形成GaN发光二极管（LED）中进行快速热退火的方法以及用快速热退火层形成的GaN?LED。示例性方法包含形成有当中夹入激活层的n-GaN层和p-GaN层的GaN多层结构。该方法包含用或者激光器或者闪光灯进行p-GaN层的快速热退火。该方法还包含在该GaN多层结构顶上形成透明导电层，并添加p-接触到透明导电层和n-接触到n-GaN层。得到的GaN?LED有增强的输出功率、较低的导通电压和降低的串联电阻。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及发光二极管(LED)，并且尤其涉及在形成GaNLED中快速热退火的使用。
技术介绍
LED (尤其是GaN LED)已经被证明对各种照明应用(如全色显示、交通灯等等)是 有用的，且如果这些LED能被制成有更高效率的话，则有潜力用于甚至更多的应用(如背光照明LCD板、取代惯用白炽灯的固态照明和荧光灯等等)。为实现GaN LED的更高效率，它们必须有增强的输出功率、较低的导通电压和降低的串联电阻。GaNLED中的串联电阻与掺杂物激活的效率、电流分布的均匀性和欧姆接触形成密切相关。在GaN中，η型掺杂物容易用Si获得并有高达I X IO21CnT3的激活浓度。ρ型GaN能够用Mg作掺杂物获得。然而，由于Mg的高的热激活能量，Mg掺杂的效率十分低。在室温下，只有被引入的Mg的小的百分比对自由空穴浓度有贡献。Mg掺杂在MOCVD生长期间进一步变复杂，因为氢在生长过程期间钝化。氢钝化要求热退火步骤断开Mg-H键并激活掺杂物。典型的热退火是在约700° C的N2环境中被进行的。到目前为止，P型GaN的实际空穴浓度仍然被限制在约5X1017cm_3。这样低的激活水平导致限制GaN LED性能的不良的欧姆接触和大的分布电阻。
技术实现思路
本公开的一方面是形成GaN LED的方法。该方法包含在基底顶上形成有当中夹入激活层的n-GaN层和ρ-GaN层的GaN多层结构。该方法还包含形成p_GaN层的快速(即，100毫秒或更快)热退火。该快速热退火能够或者是包含令激光束在P-GaN层上扫描的激光器尖脉冲退火(LSA),或者是包含令整个晶片暴露于闪光灯的福射闪光中的闪光灯毫秒退火。该方法还包含在GaN多层结构顶上形成透明导电层。该方法还包含添加P-接触到透明导电层和η-接触到n-GaN层。该方法最好还包含进行通过透明导电层的快速热退火。该方法最好还包含进行P-接触的快速热退火。在该方法中，该ρ-接触最好有P-接触电阻。且进行该P-接触的快速热退火导致ρ-接触电阻的范围从约4 X lCT4ohm-cm2到约I X lCT6ohm-cm2。该方法最好还包含进行η-接触的快速热退火。该方法最好还包含在GaN多层结构和透明导电层中形成凸缘，以暴露该n-GaN层。该方法最好还包含在暴露的GaN层上形成η接触。在该方法中，该快速热退火最好有从约700° C到约1，500° C范围的最大退火温度 Ταμ。在该方法中，该快速热退火最好利用或者激光器或者闪光灯。在该方法中，该快速热退火最好利用以单次闪光辐照整个P-GaN层的闪光灯。在该方法中，P-GaN层最好在快速热退火之后，激活的掺杂物浓度在从约5X IO17CnT3 到约 5 X IO19CnT3 的范围。·该方法最好还包含形成包括多量子阱结构的激活层。本公开的另一方面是形成GaN LED的方法。该方法包含形成有当中夹入激活层的n_GaN层和P-GaN层的GaN多层结构。该方法还包含形成邻接该P-GaN层的p_接触层。该方法还包含在n-GaN层顶上形成η-接触。该方法还包含通过令激光束在该η-接触上扫描进行该η-接触的快速热退火(S卩，100毫秒或更快)。该快速热退火可以用激光器或闪光灯完成。在该方法中，该快速热退火最好用激光器或闪光灯进行。在该方法中，该η-接触最好有η-接触电阻。且进行该η_接触的快速热退火导致η-接触电阻的范围从约I X lCT4ohm-cm2到约I X lCT6ohm-cm2。该方法最好还包含进行有从约700° C到约1，500° C范围的最大退火温度Tam的快速热退火。本公开的另一方面是一种包含基底、GaN多层结构、透明导电层、ρ-接触和η-接触的GaN LED。该GaN多层结构被形成在该基底顶上。该GaN多层结构有当中夹入激活层的n-GaN层和ρ-GaN层。该ρ-GaN层已经经受快速热退火以便有大于约5 X IO17CnT3和直到约5X IO19CnT3的被激活掺杂物浓度的层。透明导电层在该GaN多层结构的顶上。该ρ-接触被形成在透明导电层顶上。该η-接触被形成在n-GaN层的露出部分顶上。该快速热退火能够用或者激光或者闪光灯进行。在该GaN LED中，该快速热退火层最好是闪光灯快速热退火层和激光器快速热退火层之一。在该GaN LED中，该ρ-接触最好有从约4X 10_4到约I X 10_6ohm-cm2范围的欧姆接触电阻。在该GaN LED中，该η-接触最好有从约I X 10 4ohm_cm2到约I X 10 6ohm_cm2范围的η-接触接触电阻。本公开的另一方面是一种包含基底、P-接触层、GaN多层结构和η_接触的GaNLED。该ρ-接触层被形成在基底的顶上。该GaN多层结构被形成在ρ-接触层的顶上。该GaN多层结构有当中夹入激活层的n-GaN层和ρ-GaN层,该ρ-GaN层邻接该ρ-接触层。该n-GaN层已经经受快速热退火以获得有约3Χ IO19CnT3到约3X IO21CnT3的激活掺杂物浓度的层。该η-接触被形成在该n-GaN层顶上。该快速热退火能够用或者激光器或者闪光灯进行。本公开另外的特性和优点，将在下面的详细描述中被陈述，且从该描述部分地对本领域熟练技术人员容易是明显的或通过实践本文所描述的本公开而认识，本文描述的本公开包含下面的详细描述、权利要求书，以及附图。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述两者给出本公开的实施例，并且都是力图提供概况或框架，以便理解如权利要求所要求的本公开的性质和特征。附图被包含在内以提供本公开的进一步理解，且被合并进并构成说明书的一部分。这些图示出本公开的各种实施例，并与该描述一道起解释本公开的原理及操作的作用。附图说明图I是GaN LED的示例性结构的示意断面图；图2是退火温度Ta (° C)对时间(毫秒，ms)的曲线图，并示出当进行激光尖脉冲退火(LSA)时扫描的激光束的三种不同停留时间的示例性退火温度分布；图3是p-GaN层的近视侧视图，示出使用扫描的激光束的LSA过程；图4是示例性线型扫描的激光束形状的示意图； 图5是被应用于GaN LED结构的第一示例性LSA方法的示意图，该GaN LED结构是在产生如图I所示本公开的GaN LED过程中被形成的；图6类似于图5并表明进一步包含透明导电层的GaN LED多层结构；图7类似于图I并表明经由激光束在透明导电层表面上以及在其上形成的ρ-接触上的扫描而经受LSA的GaN LED ；图8类似于图5并表明，以GaN LED通过激光束在n_GaN层表面上的扫描而经受LSA,使该GaN LED多层结构颠倒的示例性GaNLED，因此n_GaN层在顶上并包含η-接触；图9是被模型化的电流(毫安，ma)对电压(V)曲线的曲线图，这些曲线示出本公开用LSA降低工作电压上的串联电阻的GaN LED (■)与现有技术( )的性能比较所获得的性能增益。图10是在完成快速热退火中，用闪光灯退火系统照射示例性LED晶片的示意图；图11类似于图7并表明其中GaN LED被用来自闪光灯的闪光快速热退火的示例性实施例；图12类似于图8并表明其中GaN LED被用来自闪光灯的闪光快速热退火的示例性实施例；图13类似于图5并表明其中在建立用来自闪光灯的闪光快速热退火GaN 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成GaN发光二极管（LED）的方法，包括：在基底顶上形成有当中夹入激活层的n？GaN层和p？GaN层的GaN多层结构；进行该p？GaN层的快速热退火；在该GaN多层结构顶上形成透明导电层；和添加p？接触到该透明导电层和添加n？接触到该n？GaN层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王耘，A·M·霍利鲁克，
申请(专利权)人：超科技公司，
类型：发明
国别省市：