用于使用远程等离子体化学气相沉积（RP-CVD）和溅射沉积来生长发光器件中的层的方法技术

本文描述的是用于使用远程等离子体化学气相沉积（RP‑CVD）和溅射沉积来生长发光器件的层的方法。方法包括在生长衬底上生长发光器件结构，并且使用RP‑CVD和溅射沉积中的至少一种在发光器件结构上生长隧道结。隧道结包括与p型区直接接触的p++层，其中通过使用RP‑CVD和溅射沉积中的至少一种来生长p++层。用于生长器件的另一方法包括使用RP‑CVD和溅射沉积中的至少一种在生长衬底上方生长p型区，并且在该p型区上方生长其他层。用于生长器件的另一方法包括使用RP‑CVD和溅射沉积中的至少一种在p型区上方生长发光区和n型区。

A method for growing layers in light emitting devices using remote plasma chemical vapor deposition (RP-CVD) and sputtering deposition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用远程等离子体化学气相沉积（RP-CVD）和溅射沉积来生长发光器件中的层的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月20日提交的美国临时申请第62/339,412号和2016年7月14日提交的欧洲临时申请第16179434.2号的权益，它们的内容在此通过引用被并入本文，如同被完全阐述那样。
本申请涉及发光器件。
技术介绍
包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔表面发射激光器（VCSEL）以及边缘发射激光器的半导体发光器件属于当前可用的最高效的光源。在能够跨可见光谱操作的高明亮度发光器件的制造中当前引起兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟以及氮的二元、三元以及四元合金，也被称为III族氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其它外延技术，通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其他合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制备III族氮化物发光器件。该叠层经常包括形成在衬底上方的一个或多个掺杂有例如Si的n型层、形成在该一个或多个n型层上方的有源区中的一个或多个发光层、以及形成在该有源区上方的一个或多个掺杂有例如Mg的p型层。电气接触部在n型和p型区上形成。在商业的III族氮化物LED中，半导体结构典型地通过MOCVD生长。在MOCVD期间使用的氮源典型地是氨。当氨解离时，产生氢。氢与镁形成络合物，镁在p型材料的生长期间被用作p型掺杂剂。氢络合物使镁的p型特征失活，有效地降低了p型材料的掺杂剂浓度，这降低了器件的效率。在p型材料的生长之后，结构被退火以便通过驱除氢来破坏氢镁络合物。
技术实现思路
本文描述的是用于使用远程等离子体化学气相沉积（RP-CVD）和溅射沉积来生长发光器件的层的方法。一种方法包括在生长衬底上生长发光器件结构，并且使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种在该发光器件结构上生长隧道结。发光器件结构包括n型区、发光区以及p型区。隧道结包括与p型区直接接触的p++层和与p++层直接接触的n++层，其中通过使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长p++层。用于生长器件的另一方法包括使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种在生长衬底上方生长p型区，在该p型区上方生长发光区，以及在该发光区上方生长n型区，其中p型区、发光区以及n型区由III族氮化物材料制成。用于生长器件的另一方法包括在生长衬底上方生长p型区，在该p型区上方生长发光区，以及在该发光区上方生长n型区，其中使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长发光区和n型区中的至少一个。附图说明可以从以下结合附图以示例的方式给出的描述得到更详细的理解，在附图中：图1是用于使用氨作为氮源来生长器件的层的说明图；图2是用于在氨环境中生长器件的说明图；图3是示出器件中的退火的p型层的说明图；图4是用于使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长器件的说明图；图5是依照某些实现方式的说明性的发光二极管（LED）；图6是用于使用RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长图5的LED的说明性的流程图；图7是依照某些实现方式的说明性的隧道结LED；图8是依照某些实现方式的用于制造图7的隧道结LED的说明性的方法；图9是依照某些实现方式的另一说明性的隧道结LED；并且图10是依照某些实现方式的用于制造图9的隧道结LED的说明性的方法。具体实施方式应理解的是，针对用于使用远程等离子体化学气相沉积（RP-CVD）和溅射沉积中的至少一种来生长发光器件中的层的方法的附图和描述已经被简化以图示与清楚的理解相关的要素，而为了清楚起见，消除了在典型的器件加工中发现的许多其他要素。本领域普通技术人员可以认识到在实现本专利技术时其他要素和/或步骤是期望的和/或需要的。然而，因为这样的要素和步骤是本领域公知的，并且因为它们不便于本专利技术的更好的理解，所以本文未提供这样的要素和步骤的讨论。在常规的III族氮化物发光二极管（LED）中，首先在衬底上生长n型区，之后是有源区（或者发光区）和p型区。如本文使用的，术语区指的是所标识区的至少一层，例如，n型区可以包括一个或多个n型层。n侧向下生长的III族氮化物LED器件的内部场随着增加的正向偏置而增加。作为结果，随着器件偏置（电流）增加，内部电场增加，降低电子-空穴重叠并且由此降低辐射效率。以相反的顺序生长器件（例如LED），其中首先在衬底上生长p型区，使内部场反转。在p侧向下生长的III族氮化物LED器件中，内部场与内置极化场相反。作为结果，随着正向偏置（电流）增加，这种器件的辐射效率可以增加。然而，p侧向下生长的III族氮化物LED器件设计受限于用于p型层激活的无氢气氛中的退火的需要。这参考图1-3被图示出。图1图示了使用氨（NH3）作为氮源来生长的器件100，这导致N和H并入到p型区（被示出为pGaN层）中。图2图示了器件100的pGaN层中的氢的存在，需要使用无氢气氛退火过程来去除该氢以激活镁（Mg）掺杂剂。图3图示了退火后的器件，其中氢已经从pGaN层扩散出来。Mg现在是电活性的并且起受主型掺杂剂的作用。基于氮源的生长过程例如可以是金属有机化学气相沉积（MOCVD）。在典型的MOCVD中，氨被用作氮源，在生长温度下分解成氢自由基和活性形式的氮。即使使用的载气是氮，来自氨分解的氢也将在生长期间与镁形成络合物。在p侧向下生长的III族氮化物LED器件中，首先在衬底上生长p型区，之后是有源区，以及然后是n型区。因此，p型区被掩埋。已经实验地证明的是，氢不能通过n型III族氮化物材料扩散，并且氢不容易在长距离上横向扩散。为了使退火有效，p型层不能被任何其他层覆盖。在没有有效退火的情况下，器件被形成为没有p型层，或者具有有着极低空穴浓度的p型层，从而致使其无用。上面的问题也存在于包括隧道结的III族氮化物器件中。隧道结是允许电子在反向偏置下从p型层的价带隧穿到n型层的导带的结构。当电子遂穿时，在p型层中留下空穴，使得在两层中均生成载子。因此，在像二极管的电子器件中，其中在反向偏置下仅小的漏电流流动，大的电流可以在反向偏置下跨隧道结而被承载。隧道结需要导带和价带在p/n隧道结处的特定排列，这已经在使用非常高的掺杂的其他材料系统中（例如，（Al）GaAs材料系统中的p++/n++结）被典型地实现。III族氮化物材料具有在位于不同合金组分之间的异质界面处创建电场的固有极化。可以利用此极化场以实现隧穿所需要的带排列。如先前提到的，隧道结允许电流通过否则正在整流的反向偏置的p-n结。通过经由隧道结将来自p型层的空穴转换成n型层中的电子，这创建了采用n型层（该n型层具有比p型层更好得多的薄层电阻以及因此的电流扩散）作为用于LED的正端子和负端子两者的接触部的可能性。它还允许两个或更多个LED在彼此之上生长并且经由隧道结串联连接。这在单个LED的占用区域内创建了多个LED，显著地增加了每单位面积生成的光通量。除了能够实现每单位面积的高通量之外，隧道结可以被用来克服效率下降。通过在较低的驱动电流下驱动通过隧道结连接的LED，每个LED都可以在其峰值效率下操作。正常地，这将导致光输出的下降，然而，通过在给定的芯片区域中具有两个或更多个串联连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种用于生长发光器件的方法，所述方法包括：在生长衬底上生长发光器件结构，所述发光器件结构包括堆叠在一起的n型区、发光区以及p型区；并且通过使用远程等离子体化学气相沉积（RP‑CVD）和溅射沉积中的至少一种来在所述发光器件结构上生长隧道结。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 EP 16179434.2;2016.05.20 US 62/3394121.一种用于生长发光器件的方法，所述方法包括：在生长衬底上生长发光器件结构，所述发光器件结构包括堆叠在一起的n型区、发光区以及p型区；并且通过使用远程等离子体化学气相沉积（RP-CVD）和溅射沉积中的至少一种来在所述发光器件结构上生长隧道结。2.如权利要求1所述的方法，所述生长所述隧道结进一步包括：使p++层与所述p型区直接接触，其中所述p++层比所述p型区掺杂更重；并且使n++层与所述p++层直接接触，其中所述p++层通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长，其中所述发光器件结构和隧道结使用III族氮化物材料。3.如权利要求2所述的方法，其中所述n++层通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长。4.如权利要求1所述的方法，其中所述生长所述发光器件结构通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来完成。5.如权利要求1所述的方法，其中所述生长所述发光器件结构进一步包括：通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长所述n型区、所述发光区以及所述p型区的第一部分；对所述n型区、所述发光区以及所述p型区的所述第一部分进行退火；并且在所述退火之后，通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种来生长所述p型区的第二部分。6.如权利要求2所述的方法，其中：所述生长所述发光器件结构进一步包括：通过金属有机化学气相沉积生长所述n型区、所述发光层以及所述p型区；对所述n型区、所述III族氮化物发光层以及所述p型区进行退火；并且所述生长所述隧道结进一步包括：在所述退火之后，通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种在所述p型区上生长所述p++层。7.如权利要求2所述的方法，进一步包括：通过RP-CVD和溅射沉积中的至少一种在所述n++层上方生长n型接触层的至少一部分；并且形成与所述n型区直接接触的第一金属接触部和与所述n型接触层直接接触的第二金属接触部。8.如权利要求7所述的方法，进一步包括：在所述隧道结上生长另一发光器件结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：I维尔德森，P德布，EC尼尔森，J科巴亚施，
申请(专利权)人：亮锐有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US