公开了在形成氮化镓(GaN)发光二极管(LED)中进行激光尖脉冲退火(LSA)的方法以及用LSA形成的GaN?LED。示例性方法包含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。该方法还包含通过令激光束在该p-GaN层上扫描进行LSA。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】
本专利技术一般涉及发光二极管(LED)，并且尤其涉及在形成GaNLED中激光尖脉冲退 火的使用。
技术介绍
氮化镓(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、电流分布的均勻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1 X 102°cm_3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7001的N2环境中被进行的。到目前为止，ρ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
本专利技术的一方面是形成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。该方法还包含通过令激光束在p_GaN层上 扫描进行激光尖脉冲退火。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(p-contact)到透明导电层和η-接触(n-contact)到n_GaN层。本专利技术的另一方面是形成GaN LED的方法。该方法包含在基底顶上形成p_接触 层。该方法还包含在该P-接触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，以该P-GaN层邻接该ρ-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LSA。本专利技术的另一方面是一种包含基底和在该基底顶上形成的GaN多层结构的GaN LED。该GaN多层结构有当中夹入激活层的n-GaN层和p-GaN层。该ρ-GaN层已经经受LSA 以便有大于约5X IO17CnT3和直到约5X IO18CnT3的被激活掺杂物浓度。该GaN LED包含在 GaN多层结构顶上的透明导电层、在该透明导电层顶上形成的ρ-接触和在n-GaN层的露出 部分顶上形成的η-接触。本专利技术的另一方面是一种包含基底和在该基底顶上形成ρ-接触层的GaN LED。该 GaN LED还包含在ρ-接触层顶上形成的GaN多层结构。该GaN多层结构有当中夹入激活层 的n-GaN层和ρ-GaN层，以该ρ-GaN层邻接该ρ-接触层。该n-GaN层已经经受LSA以获得 约3 X IO19CnT3到约3X 102°cm_3的激活掺杂物浓度。n_接触被形成在该n-GaN层顶上。本专利技术另外的特性和优点，将在下面的详细描述中被陈述，且部分地容易被本领 域熟练技术人员从该描述了解或通过实践本文描述的本专利技术而认识，本文描述的本专利技术包 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专利技术的实施例，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专利技术的性质和特征。附图被包含 在内以提供本专利技术的进一步理解，且被合并进并构成说明书的一部分。这些图示出本专利技术 的各种实施例，并与该描述一道起解释本专利技术的原理及操作的作用。附图说明图1是GaN LED的示范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范性退火温度分布；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是示范性线型扫描的激光束形状的示意图；图5是被应用于GaN LED结构的第一示范性LSA方法的示意图，该GaN LED结构 是在产生如图1所示本专利技术的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1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多层结构颠倒的示范性GaNLED，因此n-GaN层在顶部并包含η-接触；和图9是被模型化的电流(毫安，ma)对电压(V)曲线的曲线图，这些曲线示出本发 明用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。具体实施例方式现在详细参考本专利技术的优选实施例，实施例所举例子已在附图中被示出。只要可 能，全部图中相同或类似的参考数字和符号被用于指相同或类似的零件。用语“在...之 上”和“在...之下”是便于描述的相对的用语，并不企图作为严格的限制。图1是氮化镓(GaN)发光二极管(LED) 10的示范性结构的示意断面图。示范性GaN LED在美国专利No. 6，455，877,7, 259，399和7，436，001中也有描述，这些专利被本文引用 以供参考。GaN LED 10包含基底20，诸如蓝宝石、SiC、GaN Si等等。被放置在基底20顶 上的是GaN多层结构30，该GaN多层结构30包含η掺杂GaN层(“n-GaN层”)40和有表面 52的ρ掺杂GaN层(“p_GaN层” )50。n_GaN层40和ρ-GaN层50当中夹入激活层60，以 n-GaN层邻接基底20。激活层60例如包括多量子阱(MQW)结构，诸如无掺杂的fe^nN/GaN 超晶格。GaN多层结构30因而定义p-n结。有表面72的透明接触层(TCL) 70驻留在GaN 多层结构30顶上。示范性TCL70包含氧化铟锡(ITO)。TCL 70的作用是使电流分布并起 优化光学输出的防反射涂层作用。GaN LED 10还包含露出n_GaN层40 —部分42的凹口 80，该部分42起支承η-接触90η的凸缘的作用。示范性η-接触材料包含Ti/Au、Ni/Au、Ti/Al或它们的组合。ρ-接 触90ρ被布置在TCL表面72的一部分上。示范性ρ-接触材料包含Ni/Au和Cr/Au。GaN LED 10至少以如下方式之一不同于现有技术的GaN LED :a)p_GaN层50中的 掺杂物激活更多；b)n-接触90η被用激光尖脉冲退火(LSA)熔成合金和c)p_接触90p被 用LSA熔成合金。处理GaN LED 10以获得这些差别的方法在下面详细描述。激光尖脉冲退火(LSA)要增加ρ-GaN层50中的激活，有短持续时间的高退火温度是必要的。使用惯用的 快速热退火(RTA)，能够被应用的最高温度受GaN材料性质的退化的限制。一种退化机理是 被掺杂(如用Mg)的p-GaN层50在MOCVD生长过程期间的分解。Mg需要相对高的退火温 度以便有效激活，但在高温下的长持续时间使GaN通过氮的外扩散分解并降低ρ-GaN中自 由空穴的浓度。典型的RT本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种形成氮化镓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；通过令激光束在该ｐ－ＧａＮ层上扫描以进行激光尖脉冲退火ＬＳＡ；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】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·霍利鲁克，王耘，
申请(专利权)人：超科技公司，
类型：发明
国别省市：US
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