CN102891225A - GaN LED的快速退火 - Google Patents

Abstract

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。

Description

GaN LED的快速退火

交叉参考相关申请 

本申请是2009年11月6日递交的美国专利申请序列No.12/590,360，标题为“Laser spike annealing of GaN LEDs”的部分继续申请，本文引用该专利申请供参考。 

技术领域

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。 

背景技术

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，n型掺杂物容易用Si获得并有高达1×10²¹cm^-3的激活浓度。p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5×10¹⁷cm^-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。 

发明内容

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p-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辐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n-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p-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p-接触电阻的范围从约4×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²。 

该方法最好还包含进行n-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n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T_AM。 

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5×10¹⁷cm^-3到约5×10¹⁹cm^-3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n-接触。该方法还包含通过令激光束在该n-接触上扫描进行该 n-接触的快速热退火（即，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n-接触最好有n-接触电阻。且进行该n-接触的快速热退火导致n-接触电阻的范围从约1×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-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T_AM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、p-接触和n-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p-GaN层。该p-GaN层已经经受快速热退火以便有大于约5×10¹⁷cm^-3和直到约5×10¹⁹cm^-3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p-接触被形成在透明导电层顶上。该n-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p-接触最好有从约4×10^-4到约1×10^-6ohm-cm²范围的欧姆接触电阻。 

在该GaN LED中，该n-接触最好有从约1×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²范围的n-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n-接触的GaN LED。该p-接触层被形成在基底的顶上。该GaN多层结构被形成在p-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p-GaN层，该p-GaN层邻接该p-接触层。该n-GaN层已经经受快速热退火以获得有约3×10¹⁹cm^-3到约3×10²¹cm^-3的激活掺杂物浓度的层。该n-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1是GaN LED的示例性结构的示意断面图； 

图2是退火温度T_A（°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1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p-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n-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 LED的过程中形成GaN LED结构的示例性实施例； 

图14类似于图6并表明其中在建立用来自闪光灯的闪光快速热退火GaN LED的过程中形成GaN LED结构的示例性实施例。 

具体实施方式

现在详细参考本公开的优选实施例，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。 

已经认识到，许多需要的LED属性（更高掺杂物浓度、更低接触电阻等等），能够通过快速热退火被获得，该快速热退火在本文中被定义为，在约100毫秒或更快、诸如在0.1毫秒和100毫秒之间的持续时间上发生的退火。快速热退火能够使用或者激光器（如，激光器尖脉冲退火）或者利用闪光灯（闪光灯退火）完成。 

大部分下面的讨论指向激光器尖脉冲退火，但改进和权利要求一般延伸到毫秒退火的所有形式。 

图1是GaN发光二极管（LED）10的示例性结构的示意断面图。示例性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 LED10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n掺杂GaN层（“n-GaN层”） 40和有表面52的p掺杂GaN层（“p-GaN层”）50。n-GaN层40和p-GaN层50当中夹入激活层60，以n-GaN层40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GaInN/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。示例性TCL70包含氧化铟锡（ITO）。TCL70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 LED10还包含露出n-GaN层40的表面部分42的凹口80，该部分42起支承n-接触90n的凸缘的作用。示例性n-接触材料包含Ti/Au、Ni/Au、Ti/Al或它们的组合。p-接触90p被布置在TCL表面72的一部分上。示例性p-接触材料包含Ni/Au和Cr/Au。 

GaN LED10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90n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 LED10以获得这些差别的方法在下面详细描述。 

激光器尖脉冲退火（LSA） 

要增加p-GaN层50中的激活，有短持续时间的高退火温度是必要的。使用惯用的退火，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p-GaN中自由空穴的浓度。惯用的非快速热退火过程在氮环境中使基底保持在700°C上数十秒到数分钟之间。 

另一种退化机理是应变弛豫和该p-GaN层50中位错的产生。由于晶格失配，异质外延结构处于有内在应变的亚稳状态。惯用的热退火由于热膨胀系数中的失配而引进额外的应变，从而加速位错的传播和倍增。 

本公开采用激光尖脉冲退火（LSA），它使用比惯用的非快速热退火更高的温度和更短的退火时间。适合实施本公开方法的示例性LSA 系统在美国专利No.6,747,245、7,154,066和7,399,945中描述，这些专利被本文引用以供参考。在本公开的方法中LSA的示例性应用与惯用的RTA比较，降低退火时间三到四个量级，能实现更高的退火温度T_A（如T_A>1,100°C），没有有害的氮外扩散和位错产生效应。 

用LSA增强被掺杂的GaN层中的掺杂物激活，因为在高掺杂物浓度上隧穿电流更高和势垒的高度下降而改进接触电阻。在高的激活掺杂物浓度上，具体的接触电阻ρ_c约略估计为： 

${\mathrm{\ρ}}_c\∝\exp \left[\frac{4\mathrm{\π}\sqrt{{\mathrm{\ϵm}}^{*}}}{h}\frac{{\mathrm{\φ}}_B-\mathrm{\Δ}{\mathrm{\φ}}_B}{\sqrt{N}}\right]$ 方程式1 

这里势垒高度变化 

由下式给出： 

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\φ}}_B={\left[\frac{q^{3}N}{8{\mathrm{\π}}^2{\mathrm{\ϵ}}^3}(V_0-\frac{k_{B}T}{q})\right]}^{1/4}$ 方程式2 

在上面的方程式中，h是普朗克常数，m＊是电子或空穴的有效质量，ε是氮化物的介电常数，N是激活的掺杂物浓度，q是基本电荷，k_B是玻尔兹曼常数，T是绝对温度和V₀是接触电势。 

增加的激活掺杂物浓度N使 

增加，它使方程式1指数中的分子降低，而N的增加通过增加方程式1指数中的分母使ρ_c下降。结果，接触电阻ρ_c随掺杂物激活的增加而下降。本公开的方法的示例性实施例使p-GaN中被激活掺杂物浓度增加高达约2.5倍的因子（如从约5×10¹⁷cm^-3到约1.25×10¹⁸cm^-3），从而给出约60%的总接触电阻（包含分布电阻）的下降。 

图2是退火温度T_A（°C）对时间（ms）的曲线图，并示出如图3和图4所示扫描的激光束120的三种不同停留时间的示例性退火温度分布（曲线）。图2中的曲线代表给定层的表面上，诸如如图所示的p-GaN层50的表面52上的点P，随着激光束120接近并在该点上通过时的退火温度分布。在计算中，激光束120在表面52上有长而细的形状（当按选定的强度阈值选取时），例如有约10mm的长度L和约100μm的宽度W，或约100:1的长宽比。激光束120以速度V_S横跨表面52扫描。停留时间t_d由光束宽度W和扫描速度V_S确定。对更长的停留时间，随着激光束120的接近，热传导使点P预热，直到激光 束120照在该点P上，由此使退火温度升到它的最大值T_AM。对较短的停留时间，热传导不足以预热硅，而点P经历最大退火温度T_AM的持续时间短得多。这样允许调节退火温度分布。 

用于GaN LED结构的示例性LSA方法 

图5是作为被应用于GaN LED结构100的第一示例性LSA方法的示意图，该GaN LED结构100是在产生GaN LED10的过程中被形成的。GaN LED结构100包含基底20和GaN多层结构30。扫描的激光束120被设计成入射到p-GaN层50的表面52上。激光束120的扫描或者通过令激光束120扫描或者通过令GaN LED结构100扫描，例如通过令形成GaN LED10过程中使用的晶片（未画出）扫描而获得。停留时间t_d=W/V_S的示例性范围从约10微秒（μs）到10毫秒（ms）。最大退火温度T_AM的示例性范围从约700°C到约1500°C。最大退火温度T_AM由GaN LED结构100中GaN离解的量和晶格失配应变弛豫及位错确定。退火的深度依赖于停留时间和激光束强度。示例性激光束强度是400W/mm²。示例性GaN多层结构30的厚度为数μm到约10μm，且退火典型地到达从10μm到100μm，就是说，一般透过GaN多层结构100并在一些情形中一直到达基底20。因此，即使增加p-GaN层50的掺杂物激活是被追求的，但在示例性实施例中，增加垫底的n-GaN层40中的掺杂物激活有额外的好处。 

一旦GaN LED结构100的退火已被完成，那么TCL70被施加到p-GaN层的表面52顶上。之后凹口80被形成，以及n-接触90n和p-接触90p被施加（如淀积）以形成如图1所示的GaN LED10。 

图6类似于图5并表明进一步包含TCL70的GaN LED结构100。在TCL70的淀积之后进行LSA的优点是，该TCL70能够在退火期间起防止氮释气的封顶层作用，从而能实现更高退火温度TA而没有材料退化。 

图7类似于图1并表明经由激光束120在TCL表面72上、包含在p-接触90p上的扫描而经受LSA的GaN LED10。与惯用的非快速退火技术相比，LSA的相对低的热聚积允许前述高退火温度被使用而 没有使p-接触90p中的金属形成通过p-n结的尖刺的风险。 

在这里公开的退火方法的示例性实施例中，LSA被用于在图7的GaN LED的p接触90p中欧姆合金的形成。通常，p型欧姆接触是通过使Ni/Au在500°C和800°C之间的温度经10到20分钟合金化而获得的。高的合金化温度由于合金化金属透过p-n结的超扩散而导致形态退化和漏失。因为低的p型浓度，接触电阻是高的，例如约1×10^-3ohm-cm²。这样不仅导致大的电压降而且还产生能使GaN LED10在高电流电平上寿命退化的局部发热。通过使用LSA，更高的退火温度能够被施加而不会烧结。这提供形成p-接触90p和改进GaN LED10的全面可靠性的新机会。在一个示例性实施例中，该p-接触电阻在从约4×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²的范围内。因此，在本公开的方法的一个示例性实施例中，p-接触合金化和增加p-GaN层50中掺杂物激活的组合提供的组合好处是给出得到的GaN LED10的性能的额外增加。 

图8类似于图5并表明示例性的竖直GaN LED10，其中基底20是金属的（如铜合金），而GaN LED多层结构30有把图5所示颠倒的n-GaN层40和p-GaN层50，即有表面42的n-GaN层40在激活层60之上而p-GaN层50在该激活层之下。n-接触90n驻留在n-GaN层表面42顶上而p-接触90p驻留在p-GaN层50之下并起反射层作用。独立的反射层（未画出）也可以邻接该p-接触90p被添加。图8的GaN LED10经由激光束120在n-GaN层表面42上、包含在n-接触90n上的扫描而经受LSA。金属基底20被键接到GaN LED多层结构30并有用以有效地散热的良好的热传导性。再次指出，因为退火直达p-GaN层次（level），所以在一个示例性实施例中，该层也经历增加的掺杂物激活，它进一步增强得到的GaN LED10的性能。应当指出，图8的竖直GaN LED10能够用倒装过程形成。 

由于在n-GaN层40中通常高的掺杂物浓度，建立到该层的n-接触90n的欧姆接触通常没有问题。1×10^-6ohm-cm²以下的接触电阻率ρ_c能够被获得。然而，在先进的倒装片LED中，n接触形成是在键接 到不同的基底后进行的。在此情形中，热聚积（被定义为热激活exp{-E_a/k_BT_A}与退火持续时间的乘积，这里E_a是热激活能、k_B是玻尔兹曼常数和T_A是退火温度）需要被限制以免因GaN多层结构30与（金属）基底20之间热膨胀系数的失配造成应力和位错产生。在此情形中，300°C的低温退火已经被用于形成欧姆接触并得到接触电阻ρ_c=7×10^-4ohm-cm²，这比用与LSA关联的更高退火温度和超低热聚积可获得的高得多。在一个示例性实施例中，在用LSA退火的n-GaN所获得的接触电阻ρ_c低至1×10^-6ohm-cm²，与没有激光退火的LED比较，导致在350mA驱动电流下高达8%玻尔兹曼改进的GaN LED性能。 

降低GaN LED10的接触电阻导致改进的性能。随着二极管电流的增加，由（nk_BT/qI）（这里n是理想性因子，k_B是玻尔兹曼常数、T是结温度、q是基本电荷和I是二极管电流）给出的本征电阻下降到串联电阻R_S支配GaN LED10效率的点。 

图9描绘出模型化的电流I（毫安，mA）对电压（V）的曲线，这些曲线示出GaN LED10通过使用LSA降低串联电阻的工作电压上的性能增益。该曲线图是关于有不同串联电阻R_S的GaN LED10的，以“菱形”曲线（◆）对惯用的GaN LED10模型化和“方形”（■）曲线对使用本公开的基于LSA方法在p-GaN中有2.5倍更高掺杂物激活的GaN LED10模型化。注意电压变化ΔV经由关系式ΔV=IΔR_S与串联电阻中的变化有关。 

在电流I=350mA时，串联电阻R_S中40%的减小（接触电阻中60%的下降）导致在工作电压V中约10%的下降从而在LED效率中以流明/瓦为单位的10%的增加。串联电阻的主要部分归结为接触电阻。 

这一改进对更高的驱动电流甚至能够更大，该更高的驱动电流在将来是被主要的LED制造商期待被利用的。图9中两曲线是散开的，这样在更高的驱动电流上，电压降更大。因此，在700mA的驱动电流上，用本公开的方法形成的GaN LED10预期比惯用的被掺杂的 GaN LED的效率高出15-20%。这样使有惯用输出100流明/瓦的GaNLED改进为有输出约120流明/瓦的GaN LED。 

闪光灯退火 

本公开的示例性实施例，包含使用来自闪光灯的闪光进行快速热退火。图10是有表面202的示例性LED晶片200的示意图。LED晶片200由晶片台206支承。LED晶片200或者包含诸如图11和图12所示的GaN LED 10，或者包含在制作GaN LED 10过程中形成的诸如图13和图14所示的GaN LED结构100。LED晶片200和晶片台206被封闭在室220的室内部210中。闪光灯250驻留在室内部210之内，包围晶片表面202。闪光灯250可以包含一个或多个闪光灯单元252。闪光灯250被配置成发射有毫秒规模的持续时间的闪光260，该持续时间例如在0.1和100毫秒之间。闪光260使整个晶片表面202在执行LED晶片200的基于闪光灯的快速热退火中曝光。基于闪光灯的快速热退火系统和方法的例子，被公开在美国专利No.7,015,422和美国专利申请公布No.US2008/0008460中，本文引用它们供参考。 

图11类似于图7并表明其中GaN LED 10通过在TCL表面72上，包含在p-接触90p上遭受闪光260被快速热退火的示例性实施例。图12类似于图8并示出示例性竖直GaN LED 10，其中基底20是金属（如，铜合金），而GaN多层结构30有与图5所示倒置的n-GaN层40和p-GaN层50，即，有表面42的n-GaN层40在激活层60之上，而p-GaN层50在激活层60之下。n-接触90n驻留在n-GaN层表面42顶上，而p-接触90p驻留在p-GaN层50之下并且也起反射层的作用。还可以紧邻p-接触90p添加分开的反射层（未画出）。图12的GaN LED 10通过n-GaN层表面42之上，包含n-接触90n之上的闪光260，遭受快速热退火。 

图13类似于图5并表明其中使用闪光260的快速热退火被应用于在建立GaN LED 10的过程中形成的GaN LED结构100的例子。 

图14类似于图6并表明其中使用闪光260的快速热退火被应用于包含TCL 70的GaN LED结构100的例子。 

本领域的熟练技术人员应当明白，能够对本公开作出各种修改和变更而不偏离本公开的精神和范围。因此，本公开力图涵盖对本公开的这些修改和变更，只要它们落在所附权利要求书及其等效叙述的范围内。 

Claims (22)

1.一种形成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。

2.权利要求1的方法，还包括进行通过该透明导电层的快速热退火。

3.权利要求2的方法，还包括进行该p-接触的快速热退火。

4.权利要求3的方法，其中该p-接触有p-接触电阻，且所述进行p-接触的快速热退火，导致p-接触电阻的范围从约4×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²。

5.权利要求3的方法，还包括进行该n-接触的快速热退火。

6.权利要求5的方法，还包括：

在该GaN多层结构和透明导电层中形成凸缘以露出n-GaN层；和

在该露出的GaN层上形成n-接触。

7.权利要求1的方法，其中该快速热退火有从约700°C到约1,500°C范围内的最大退火温度T_AM。

8.权利要求7的方法，其中该快速热退火利用或者激光器或者闪光灯。

9.权利要求8的方法，其中该快速热退火利用以单次闪光辐照整个p-GaN层的闪光灯进行。

10.权利要求1的方法，其中该p-GaN层在快速热退火之后有从约5×10¹⁷cm^-3到约5×10¹⁹cm^-3范围内的被激活的掺杂物浓度。

11.权利要求1的方法，还包括形成该激活层以包括多量子阱结构。

12.一种形成GaN发光二极管（LED）的方法，包括：

形成有当中夹入激活层的n-GaN层和p-GaN层的GaN多层结构；

形成邻接该p-GaN层的p-接触层；

在该n-GaN层顶上形成n-接触；和

进行该n-接触的快速热退火。

13.权利要求12的方法，其中该快速热退火使用激光器或闪光灯进行。

14.权利要求13的方法，其中该n-接触有n-接触电阻，且所述进行该n-接触的快速热退火，导致n-接触电阻在从约1×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²的范围内。

15.权利要求12的方法，还包括进行有从约700°C到约1,500°C范围内的最大退火温度T_AM的快速热退火。

16.一种GaN发光二极管（LED），包括：

基底；

在该基底顶上形成的并有当中夹入激活层的n-GaN层和p-GaN层的GaN多层结构，其中该p-GaN层包括有大于约5×10¹⁷cm^-3和直到约5×10¹⁹cm^-3的被激活的掺杂物浓度的快速热退火层；

在该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p-接触；和

在该n-GaN层的露出部分顶上形成的n-接触。

17.权利要求16的GaN LED，其中该快速热退火层是闪光灯快速热退火层和激光器快速热退火层之一。

18.权利要求17的GaN LED，其中该p-接触有从约4×10^-4到约1×10^-6ohm-cm²范围内的欧姆接触电阻。

19.权利要求17的GaN LED，其中该n-接触有从约1×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²范围内的n-接触电阻。

20.一种GaN发光二极管（LED），包括：

基底；

在该基底顶上形成的p-接触层；

在该p-接触层顶上形成的并有当中夹入激活层的n-GaN层和p-GaN层的GaN多层结构，以该p-GaN层邻接该p-接触层，且该n-GaN层包括有约3×10¹⁹cm^-3到约3×10²¹cm^-3的激活掺杂物浓度的快速热退火层；和

在该n-GaN层顶上形成的n-接触。

21.权利要求20的GaN LED，其中该快速热退火层是闪光灯快速热退火层和激光器快速热退火层之一。

22.权利要求20的GaN LED，其中该n-接触有从约1×10^-4ohm-cm²到约1×10^-6ohm-cm²范围内的n-接触电阻。

Images