(57)【要約】  紫外線（ＵＶ）照射下で発光デバイスを成長させる方法がここに記載される。ある方法は、ＵＶ照射下でＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物ｎ型層を成長させることを含む。他の方法は、成長基板上に発光デバイス構造を成長させることと、該発光デバイス構造上にトンネル接合を成長させることとを含み、特定の層がＵＶ照射下で成長される。他の方法は、トンネル接合発光ダイオードを形成するよう、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層を形成することを含む。初期期間中、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の表面が照射され、そして、その形成の残りが照射なしで完了される。ＵＶ光は、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ。ＵＶ照射は、堆積チャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制する。
2020501345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法であって、
ＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、
照射下で前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上に非ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、
前記堆積チャンバ内に存在する水素に起因する前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、前記非ｐ型層の表面を、初期成長期間中に、前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することと、
を有する方法。
【請求項２】
前記光は、前記堆積チャンバの窓を通して提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積チャンバはＭＯＣＶＤチャンバである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光は、紫外光又はそれよりも高エネルギーの光である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記非ｐ型層は活性層である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物ｎ型層である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記非ｐ型層の前記表面を前記光で照射することは、前記非ｐ型層の成長期間全体にわたってオンのままである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層はトンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層であり、前記非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層であり、
当該方法は更に、前記トンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層及び前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層を照射下でエピタキシャルに形成することを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層はトンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層であり、前記非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層であり、
当該方法は更に、前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の一部を照射下でエピタキシャルに形成することを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の残りの部分を光照射なしでエピタキシャルに形成すること、
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の前記一部を照射下でエピタキシャルに形成することに先立って、前記トンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層をアニールすること、
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法であって、
成長基板の上にＩＩＩ族窒化物ｎ型層をエピタキシャル成長させることと、
前記ＩＩＩ族窒化物ｎ型層の上に活性層をエピタキシャル成長させることと、
水素及びマグネシウムの存在下で前記活性層の上にＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、
前記ｐ型層内のマグネシウムドーパントを活性化させるために、少なくとも前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層をインサイチュでアニールすることと、
前記アニールを停止することと、
トンネル接合発光ダイオードを形成するよう、前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の最初の部分をエピタキシャルに形成することと、
前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の前記最初の部分の表面を、成長中に、前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することと、
前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の残りの部分を、成長中の光照射なしでエピタキシャルに形成することと、
を有する方法。
【請求項１３】
前記ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の前記表面を前記光で照射することは、前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光はＵＶ光である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
堆積チャンバの窓を通して前記光を当てることを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記アニール中に前記光で照射することを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法であって、
成長基板の上に、成長中の光照射なしで、少なくとも１つのＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、
前記少なくとも１つのＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上に非ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、
前記堆積チャンバ内に存在する水素に起因する前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、非ｐ型層成長中に、前記非ｐ型層の表面を、前記ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することと、
を有する方法。
【請求項１８】
前記非ｐ型層は、ＩＩＩ族窒化物ｎ型層及び活性層のうちの少なくとも一方である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記非ｐ型層の前記表面を光で照射することは、前記非ｐ型層の初期成長の後に停止される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記非ｐ型層の残りの成長が光照射なしで行われる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年１０月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／４１４，６１２号、２０１６年１２月１５日に出願された欧州特許出願第１６２０４２３４．５号、及び２０１７年１０月２５日に出願された米国特許出願第１５／７９３，７２３号の利益を主張するものであり、それらの内容をあたかも完全に記載されているかのようにここに援用する。
【０００２】
本出願は、発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在利用可能な最も効率的な光源の中に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振器型（resonant  cavity）発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）及び端面発光レーザを含む半導体発光デバイスがある。可視スペクトルで動作可能な高輝度発光デバイスの製造において現在関心ある材料系は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、特に、ＩＩＩ族窒化物材料とも呼ばれる、ガリウム、アルミニウム、インジウム、及び窒素の二元、三元、及び四元合金を含む。
【０００４】
典型的に、ＩＩＩ族窒化物発光デバイスは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）又はその他のエピタキシャル技術により、サファイア、炭化シリコン、ＩＩＩ族窒化物若しくは複合材の基板、又はその他の好適な基板の上に、異なる組成及びドーパント濃度の複数の半導体層のスタック（積層体）をエピタキシャル成長させることによって製造される。スタックは、しばしば、基板上に形成された、例えばＳｉでドープされた１つ以上のｎ型層と、該１つ以上のｎ型層上に形成された活性領域内の１つ以上の発光層と、活性領域上に形成された、例えばＭｇでドープされた１つ以上のｐ型層とを含んでいる。これらｎ型領域及びｐ型領域の上に、電気コンタクトが形成される。
【０００５】
商用のＩＩＩ族窒化物ＬＥＤでは、半導体構造は典型的にＭＯＣＶＤによって成長される。ＭＯＣＶＤにおいて使用される窒素源は典型的にアンモニアである。アンモニアが解離するとき、水素が生成される。水素はマグネシウムと錯体すなわちＭｇ−Ｈ錯体を形成し、それが、ｐ型材料の成長中にｐ型ドーパントとして使用される。水素錯体は、マグネシウムのｐ型特性を不活性化し、ｐ型材料の活性ドーパント（及び正孔）濃度を実効的に低下させ、それがデバイスの効率を低下させる。ｐ型材料の成長後、水素を追い出すことによって水素−マグネシウム錯体を破壊するために、構造体がアニールされる。
【発明の概要】
【０００６】
紫外線（ＵＶ）照射下で発光デバイスを成長させる方法がここに記載される。ある方法は、ＵＶ光の存在下でＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物ｎ型層を成長させることを含む。他の方法は、成長基板上に発光デバイス構造を成長させることと、該発光デバイス構造上にトンネル接合を成長させることとを含み、特定の層がＵＶ照射下で成長される。他の方法は、トンネル接合発光ダイオードを形成するよう、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層を形成することを含む。初期期間中、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の表面が光照射され、次いで、その形成の残りが光照射なしで完了される。ＵＶ光は、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ。ＵＶ照射は、堆積チャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
添付の図面とともに例として与えられる以下の説明から、より詳細な理解が得られることになる。
【図１】トンネル接合発光デバイス（ＴＪ  ＬＥＤ）の断面図であり、従来のアニールプロセスでは、ｐ型ＧａＮ層内の水素原子が、Ｍｇドーパントと結合して、Ｍｇドーパントの活性化を妨げることを示している。
【図２】ＴＪ  ＬＥＤの説明図であり、ＴＪ  ＬＥＤがエネルギー供給されているとき、トンネル接合ｎ＋型ＧａＮ層及びｐ＋型ＧａＮ層がどのようにして逆バイアスされながらトンネル電流を導通するかを示している。
【図３】ｐ型ＧａＮ層の成長中のＴＪ  ＬＥＤウエハを示しており、ここでは、水素不純物が、ｐ型ＧａＮ層内に導入されてＭｇドーパントと結合し、Ｍｇドーパントの活性化を妨げ、ｐ型ＧａＮ層の効果的なｐ型ドーピングを制限している。
【図４】特定の実装に従った、紫外線（ＵＶ）照射の存在下でデバイス内の特定の層を成長させることに関する説明図である。
【図５】特定の実装に従った、ＵＶ照射用の窓を備えた例示的な有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）チャンバである。
【図６】特定の実装に従った、例示的な縦型ＴＪ  ＬＥＤである。
【図７】特定の実装に従った、例示的なフリップチップＴＪ  ＬＥＤである。
【図８】特定の実装に従った、図６及び図７のＴＪ  ＬＥＤを製造するための例示的な方法である。
【図９】特定の実装に従った、図６及び図７のＴＪ  ＬＥＤを製造するための他の例示的な方法である。
【図１０】特定の実装に従った、図６及び図７のＴＪ  ＬＥＤを製造するための他の例示的な方法である。
【図１１】特定の実装に従った、ｐ型ＧａＮダウン構造を有する例示的な発光デバイスである。
【図１２】特定の実装に従った、ｐ型ＧａＮダウン構造を有する他の例示的な発光デバイスである。
【図１３】特定の実装に従った、図１１及び図１２の発光デバイスを製造するための例示的な方法である。
【図１４】特定の実装に従った、発光デバイスを製造するための例示的な方法である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
理解されるべきことには、紫外線照射下で発光デバイスを成長させる方法に関する図及び説明は、典型的なデバイス処理に見られる数多くの他の要素を明瞭さのために排除しながら、明確な理解に関連する要素を説明するために単純化されている。当業者が認識し得ることには、本発明を実施する際には他の要素及び／又はステップが望まれ且つ／或いは必要とされる。しかしながら、そのような要素及びステップは技術的によく知られているので、また、それらは本発明のよりよい理解を容易にするわけではないので、ここでそのような要素及びステップの説明を提供することはしない。
【０００９】
従来のＩＩＩ族窒化物発光ダイオード（ＬＥＤ）では、基板上に先ずｎ型層が成長され、それに活性層（又は発光層）及びｐ型層が続く。ここで使用されるとき、層（レイヤ）という用語は、少なくとも一層の、特定された層を指し、例えば、ｐ型層又はｎ型層は、それぞれ、１つ以上のｐ型層又はｎ型層を含むことができる。例えば、サファイアなどの成長基板の上にｎ型窒化ガリウム（ＧａＮ）が成長され、次いで、ｎ型ＧａＮ層の上に多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層が成長され、そして、活性層の上にｐ型ＧａＮ層が成長される。ｐ型ＧａＮ層の上に、アノード電極への良好なオーミックコンタクトを得るために、より高濃度にドープされたｐ＋  ＧａＮ層が成長される。頂部電極と底部電極とを有する縦型ＬＥＤでは、ｐ＋  ＧａＮ層の上にオプションで、電流拡散のために、透明導電体層（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又は非常に薄い金層）が堆積されてもよく、それに続いて、透明導電体層の上の１つ以上の小さい金属アノード電極が堆積される。その後、頂面にキャリアウエハが添えられ、例えばレーザリフトオフなどによって成長基板が除去される。次いで、“底部”ｎ型ＧａＮ層が薄化され、そのｎ型ＧａＮ層上にオーミックコンタクトのための反射性金属カソード電極が堆積される。ＬＥＤダイがウエハから個片化されてパッケージングされた後、ＬＥＤにエネルギー供給するよう、アノード電極に正電圧が印加され、カソード電極に負電圧が印加されると、光のうち大部分が頂部ｐ＋  ＧａＮ層を通って出て行くことになる。
【００１０】
このような従来ＬＥＤに伴う問題は、不透明なアノード電極とＩＴＯ電流拡散層とが光出力を幾分遮断して減衰させること、及び薄いＩＴＯ層のシート抵抗がかなりであることである。より良好な電流拡散のためにもっと多くの金属を付加することは、さらに多くの光を遮ってしまう。さらに、アノード電極との良好なオーミックコンタクトのために（頂部層として）高濃度ドープされたｐ＋  ＧａＮ層を形成することは困難なことである。
【００１１】
このような従来設計に対する１つの代替策は、図１及び２に示すようなトンネル接合（tunnel  junction）ＬＥＤ（ＴＪ  ＬＥＤ）１００を製造することである。トンネル接合は、逆バイアスで電子がｐ型層の価電子帯からｎ型層の伝導帯にトンネリングすることを可能にする構造である。電子がトンネリングするとき、ｐ型層内に正孔が残され、その結果、双方の層にキャリアが生成される。従って、逆バイアスでは小さいリーク電流のみが流れるダイオードのような電子デバイスにおいて、逆バイアスにてトンネル接合を横切って大きい電流を運ぶことができる。トンネル接合は、ｐ／ｎトンネル接合における伝導帯と価電子帯との特定のアライメントを必要とする。これは、（例えば、ｐ＋＋／ｎ＋＋接合にて）非常に高いドーピングを用いることによって達成されることができる。また、ＩＩＩ族窒化物材料は、異なる合金組成間のヘテロ界面に電界を生成する特有の分極を有する。この分極場も、トンネリングに必要なバンドアライメントを達成するために利用されることができる。
【００１２】
図１及び図２を参照するに、ＴＪ  ＬＥＤ１００は、サファイア基板１０２の上に成長したｎ型ＧａＮ層１０５、活性層１１０、ｐ型ＧａＮ層１１５及びｐ＋  ＧａＮ層１２０を含んでいる。ｐ＋  ＧａＮ層１２０の上にｎ＋  ＧａＮ層１２５が成長されており、これが、トンネル接合層となるｐ＋  ＧａＮ層１２０とｎ＋  ＧａＮ層１２５とを設立し、形成し、もたらし、又は発生させている（まとめて“設立する”）。ここでは、この用語を、非トンネル接合層とトンネル接合層とを区別するために適切であるときに使用する。例えば、図１の例において、ｎ＋  ＧａＮ層１２５及びｐ＋  ＧａＮ層１２０は、適切である又は当てはまるときに、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層１２５及びトンネル接合ｐ＋  ＧａＮ層１２０として参照される。そして、図２に示すように、ｎ＋  ＧａＮ層１２５の上にアノード電極１３０が形成される。アノード電極１３０は、金属又は他の同様の材料とし得る。金属電極とｎ＋  ＧａＮ層との間のオーミックコンタクトは、典型的に、金属電極とｐ＋  ＧａＮ層との間のオーミックコンタクトよりも良好である。さらに、ｎ＋  ＧａＮ層１２５のシート抵抗は、電流拡散に使用される典型的な透明導電体のシート抵抗よりも低く、また、典型的にｐ＋  ＧａＮ層１２０のシート抵抗よりも低い。ｎ＋  ＧａＮ層１２５及びｐ＋  ＧａＮ層１２０は高濃度ドープされており、空乏層が非常に薄いので、たとえこのジャンクションが逆バイアスされるとしても、ジャンクションを電子がトンネリングすることができる。結果として、ｎ＋  ＧａＮ層１２５は、アノード電極１３０からのＬＥＤ電流を非常に少ない光減衰で効率的に広げる。トンネル接合はＬＥＤに僅かに高い順方向電圧降下を付与するが、光出力が増大されるので、ＴＪ  ＬＥＤ１００の効率は従来ＬＥＤの効率よりも高くなり得る。さらに、トンネル接合は、従来ＬＥＤと同じ光出力において、ＴＪ  ＬＥＤ１００がより低い電流で駆動されることを可能にし、ＴＪ  ＬＥＤ１００がそのピーク効率で動作することを可能にする。
【００１３】
このようなＴＪ  ＬＥＤに伴う１つの問題は、ｐ型ＧａＮ層がトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層１２５の下に埋め込まれることである。その結果、水素原子１３５をｐ型ＧａＮ層１１５及びｐ＋  ＧａＮ層１２０から外に拡散させるためのアニールプロセス中に、水素原子１３５がトラップされてしまう。これを図３に示しており、そこでは、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）チャンバ内でアンモニア（ＮＨ３）を窒素源として用いてデバイス３００が成長されており、ｐ型層（ｐＧａＮ層３１５及び３２０として示す）へのＮ及びＨの取り込みをもたらしている。デバイス３００は、例えば、サファイア基板３０２の上に成長されたｎ型ＧａＮ層３０５、活性層３１０、ｐ型ＧａＮ層３１５及びｐ＋  ＧａＮ層３２０を含む。水素原子は、ｐ型ＧａＮ成長プロセスの固有の結果として、ｐ型ＧａＮ層３１５及び３２０格子に取り込まれ、そこで、“ｐ型”のＭｇドーパントと水素原子とが結合してＭｇ−Ｈ錯体を形成する。Ｍｇドーパントは、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）ガスとしてＭＯＣＶＤチャンバに導入される。Ｍｇドーパントは、水素原子がアニール工程によって除去されるまで、活性化されることができない。水素原子はｎ型ＧａＮを通って拡散しないので、ＴＪ  ＬＥＤを形成することは困難である。
【００１４】
他のアプローチが用いられてきたが、それらの技術は各々、問題を有する。例えば、より少ない埋め込み水素を有するｐ型ＧａＮ層を成長させるために分子線エピタキシー（ＭＢＥ）が使用されてきたが、そのようなＭＢＥプロセスは遅くて高価である。別の一アプローチは、下方にｐ型ＧａＮ層までトレンチを形成し、次いでアニールして水素原子を横方向に外まで拡散させるものであるが、そのような技術はかなりの複雑さを加える。さらに、横方向に外まで水素を拡散させるためにアニール温度をかなり上昇させることは、ＴＪ  ＬＥＤを熱的に損傷させ得る。以上の問題はＴＪ  ＬＥＤに関して説明されているが、基板の上に先ずｐ型ＧａＮ層が成長させ、続いて活性層及びｎ型ＧａＮ層を成長させる場合にも当てはまり得る。一般に、これらの問題は、縦型ＬＥＤだけでなくフリップチップＬＥＤにも存在する。特に、これらの問題は、ｐ型ＧａＮ層とアノード電極との間にトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層を使用し、より良好に電流を広げるためにｎ型アノード層が使用されるフリップチップＬＥＤに存在する。
【００１５】
従って、より少ないＭｇ−Ｈ錯体が生じ、Ｍｇドーパントを活性化してｐ型ＧａＮ層を作り出すために（過度な）アニールが必要とされないような、ＭＯＣＶＤプロセスを用いてＴＪ  ＬＥＤを製造する技術が必要である。
【００１６】
紫外線（ＵＶ）照射下で発光デバイスを成長させる方法がここに記載される。概して、外部で生成されたＵＶ光がインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ（その場））でウエハの頂面を照らすことを可能にする窓を有するように、ＭＯＣＶＤチャンバがカスタマイズされる。ＵＶ光は、少なくともｐ型ＧａＮ層の成長中にウエハを照らして、Ｍｇ−Ｈ錯体の形成を軽減する。エピタキシャル成長中のｐ型ＧａＮ層への不純物及び点欠陥の組み込みは、フェルミ準位効果によって影響を受ける。ｐ型ＧａＮのバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つＵＶ光が少数キャリアを生成し、それが成長中に一時的にｐ型ＧａＮのフェルミ準位エネルギーを変化させる。その結果、ｐ型ＧａＮ成長中の水素の取り込み及び他の点欠陥の発生を抑圧することができ、ｐ型ＧａＮ層内にいっそう少ないＭｇ−Ｈ錯体のみを生じさせる。
【００１７】
ｐ型ＧａＮ層及び／又はトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の成長中にＭＯＣＶＤチャンバ内でＴＪ  ＬＥＤがＵＶ光によって照射される方法例が提供される。ここに記載される方法は、例えばＴＪ  ＬＥＤ内の埋め込みｐ−ＧａＮ層から水素を除去するための積極的なエクスサイチュ（ｅｘ−ｓｉｔｕ）熱アニールの必要性を排除する。水素不純物が少ないので、ｐ型ＧａＮ層内のＭｇドーパントのうち、より多くが既に活性化されており、活性化アニールを完全に排除することを可能にする。他の一実装は、上を覆うトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の形成に先立って及び／又は最中に、ウエハがＵＶ光で照射されている間に、インサイチュで活性化アニールを行うことができる。
【００１８】
概略的なＴＪ  ＬＥＤ方法の一例において、頂部のトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層を成長させる前に成長される層は、成長中にＵＶ光によって照らされない。トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層が成長されるのに先立って、脱ガスアニールがインサイチュで実行され、その間にオプションで、ｐ型ＧａＮ層から水素の大部分を除去するために、ウエハの成長表面がＵＶ光によって照らされる。その後、この活性化アニールが止められ、ＵＶ光によって照らされながらトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層が成長される。これは、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層内の水素が頂部のｐ＋  ＧａＮ層内に拡散してトンネル接合の近くにＭｇ−Ｈ錯体を形成することを防止する。ｎ＋  ＧａＮの部分成長の後に、ＵＶ光がオフにされてもよく（もはや新たなＨ原子がｐ型ＧａＮ層内に拡散することはできないため）、そして、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の残りの部分が成長される。
【００１９】
記載される方法は、成長基板の上に先ずｐ型ＧａＮ層を成長させてデバイスを形成するときにＭｇ−Ｈ錯体形成を防止するために使用されることができる。次いで、ｐ型ＧａＮ層の上に活性層及びｎ型ＧａＮ層が成長されて、埋め込みｐ型ＧａＮ層をもたらす。これらの方法はまた、単一のダイ内にＬＥＤの直列ストリングを作り出すように複数のＬＥＤを互いに上下に成長させるときにも使用されることができる。
【００２０】
図４は、特定の実装に従った、紫外線（ＵＶ）照射の存在下でデバイス４００内の特定の層を成長させることに関する説明図である。デバイス４００は、ウエハの基板４０２の上にエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＮ層４０５及び活性層４１０を含んでいる。例えば、そのエピタキシャル成長はＭＯＣＶＤチャンバ内で行われることができる。ｎ型ＧａＮ層４０５は多層とすることができ、以下に限られないが、例えば核生成層と格子整合をもたらすための層とを含むことができる。活性層４１０は、以下に限られないが、例えば多重量子井戸（ＭＱＷ）層とすることができる。デバイス４００は、例えば青色光など、多様な波長及び周波数で発光することができる。
【００２１】
デバイス４００は更に、活性層４１０の上にエピタキシャル成長させたｐ型ＧａＮ層４１５及びｐ＋  ＧａＮ層４２０を含んでいる。一実装において、少なくとも、ＮＨ３（及び場合によりＨ２）及びＣｐ２ＭｇガスをＭＯＣＶＤチャンバに導入することによってｐ型ＧａＮ層４１５及び／又はｐ＋  ＧａＮ４２０がエピタキシャル成長される時間の間、好適なＵＶ源４５５からのＵＶ光４５０が、ウエハの成長表面を照らすように、ＭＯＣＶＤチャンバの窓を介して導入される。一実装において、ＵＶ光４５０のパワーは、０．０５Ｗ／ｃｍ２から５０Ｗ／ｃｍ２の範囲とし得る。他の一実装では、ＵＶ光４５０のパワーは１Ｗ／ｃｍ２から１０Ｗ／ｃｍ２の範囲とし得る。一実装において、ｐ型ＧａＮ層４１５のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーを持つ光子を生成する任意の光源で十分である。
【００２２】
ここで上述したように、ＧａＮベースのＬＥＤを形成するための従来ＭＯＣＶＤプロセスは、窒素源としてアンモニア（ＮＨ３）を使用する。ＮＨ３は、成長温度で、水素ラジカルと活性な形態の窒素とに分解する。このアンモニア分解からの水素は、図３に示した従来プロセスでは、成長中にＭｇと錯体を形成する（図３にＭｇ−Ｈ錯体として示している）。ＧａＮ膜の水素及びＭｇ不純物の取り込みは、フェルミ準位効果によって影響を及ぼされ得る。例えば、ＭｇがＧａＮに取り込まれると、ＭｇはＧａＮ内でアクセプタであるため、フェルミ準位が、フェルミ準位安定化エネルギーからＧａＮの価電子帯の方にシフトする。フェルミ準位が価電子帯に近付くにつれて、水素の取り込みが増加し、格子内のＭｇを補償してＭｇを電気的に不活性にし、そしてそれが、フェルミ準位を逆に、価電子帯から遠ざけて、安定化エネルギーに近付くように動かす。その結果、従来ＭＯＣＶＤによるｐ型ＧａＮ成長においては、安定化エネルギーよりも低い平衡フェルミエネルギー準位が達成され、高濃度の電気的に不活性なＭｇ−Ｈ錯体をもたらす。従来プロセスに伴うこの問題は、水素を外へ拡散させるための高温のエクスサイチュアニールを必要とし、これが、先述の埋め込みｐ−ＧａＮ層に起因するＴＪ  ＬＥＤにおける問題である。
【００２３】
しかしながら、ｐ型ＧａＮバンドギャップエネルギーを超える光子エネルギーを持つＵＶ光４５０が、成長中にｐ型ＧａＮ層４１５及び／又はｐ＋  ＧａＮ層４２０の表面を照らすとき、ＵＶ光を吸収することによって生成される少数キャリアが、水素の取り込みを伴うことなく、フェルミ準位を安定化エネルギーに近付くようにシフトさせる。その結果、ｐ型ＧａＮ層４１５及び／又はｐ＋  ＧａＮ層４２０内にＭｇ−Ｈ錯体は形成されず、又はより少なく形成される。結果として、ｐ型ＧａＮ層４１５及び／又はｐ＋  ＧａＮ層４２０は、水素を外に拡散させるためのその後の活性化ステップを必要としない。
【００２４】
図５は、特定の実装に従った、例示的な有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）チャンバ５６０であり、ＭＯＣＶＤチャンバ５６０の堆積チャンバ５７０内へのＵＶ照射用の窓５６５を備えている。窓５６５は、特定の層の成長中に、ＵＶ源５５５からのＵＶ光がウエハの成長表面を照らすことを可能にする。例えば、基板５０２の上にｎ型ＧａＮ層５０５が成長され、ｎ型ＧａＮ層５０５の上に活性層５１０が成長される。一実装において、ＵＶ源５５５は、成長表面、すなわち、例えばｎ型ＧａＮ層５０５又は活性層５１０のいずれかを照らさない。活性層５１０の上にｐ型ＧａＮ層５１５が成長される。ｐ型ＧａＮ層５１５の成長中、ＵＶ源５５５はｐ型ＧａＮ層５１５の成長表面をＵＶ光で照射する。ＵＶ源５５５は、ｐ型ＧａＮ層５１５の成長後にオフにされ得る。ｐ型ＧａＮ層５１５の上にトンネル接合ｎ＋型層５１７が成長される。トンネル接合ｎ＋型層５１７の成長の初期の間、ＵＶ源５５５はトンネル接合ｎ＋型層５１７の成長表面をＵＶ光で照射する。ＵＶ源５５５は、トンネル接合ｎ＋型層５１７の部分的な成長の後にオフにされ得る。一実装において、窓５６５は、全ての層又は特定の層の成長中にＵＶ光源５５５からのＵＶ光がウエハの成長表面を照らすことを可能にする。
【００２５】
図６は、特定の実装に従った例示的な縦型ＴＪ  ＬＥＤ６００である。ＴＪ  ＬＥＤ６００は、基板（図示せず）の上にエピタキシャル成長されたｎ型ＧａＮ層６０５と、ｎ型ＧａＮ層６０５の上に成長された活性層６１０とを含んでいる。ＴＪ  ＬＥＤ６００は更に、活性層６１０の上に成長されたｐ型ＧａＮ層６１５を含んでいる。ｐ型ＧａＮ層６１５は、ここで上述したように光の存在下で成長される。一実装において、ｐ型ＧａＮ層６１５は、以下に限られないが、ｐ型ＧａＮ層６１７及びトンネル接合ｐ＋  ＧａＮ層６１９を含む。ｐ型ＧａＮ層６１５の上にトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層６２０が形成される。一実装において、ＴＪ  ＬＥＤ６００内の全ての層が、ここで説明したように光の存在下で成長される。水素を外に拡散させてｐ型ＧａＮ層６１５内のＭｇドーパントを活性化させるための活性化アニールは必要とされない。何故なら、Ｍｇドーパントは、Ｍｇ−Ｈ錯体の部分ではなく、既に活性であるからである。一実装において、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層６２０でのドーピングレベルは１×１０Ｅ２０ｃｍ−３であり、ｐ＋  ＧａＮ層６１９では１．５×１０Ｅ２０ｃｍ−３であり、ｐ型ＧａＮ層６１７では３×１０Ｅ１８ｃｍ−３であり、そして、ｎ型ＧａＮ層６０５では３×１０Ｅ１８ｃｍ−３である。
【００２６】
エピタキシャル成長が完了した後、メタライゼーションにより、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層６２０上にアノード電極６２５が形成される。一実装において、アノード電極６２５は、外縁の周りのみとされてもよく、あるいは、別のやり方で頂面の領域を最小限に使うのみとされてもよい。何故なら、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層６２０は良好な電流拡散体であるからである。次いで、機械的支持のために、頂面にキャリアウエハが添えられ、そして、例えばレーザリフトオフなどによって、成長基板が除去される。次いで、露出されたｎ型ＧａＮ層６０５が薄化され、底面に反射性カソード電極６３０が形成される。その後、ウエハが個片化されてパッケージングされることで、各ＴＪ  ＬＥＤ６００が形成される。
【００２７】
図７は、特定の実装に従った例示的なフリップチップＴＪ  ＬＥＤ７００である。概して、下に位置するｎ＋  ＧａＮ層７２５と上に位置するｐ型ＧａＮ層７１５とのジャンクションにトンネル接合７２０が形成され、電流のより良い広がりのためにｎ＋  ＧａＮ層７２５が使用される。ｎ＋  ＧａＮ層７２５は典型的に、ｐ型の層と比較して、ｐ型層と比較して、遥かにはるかに低いシート抵抗、ひいては、より良好な電流拡散を有する。金属アノード電極７３０が、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層７２５と接触する。ＴＪ  ＬＥＤ７００の正端子及び負端子のコンタクト層のどちらにも、ｎ型のＧａＮ層７０５及び７２５が使用される。
【００２８】
成長基板７０２上にｎ型ＧａＮ層７０５が成長され、ｎ型ＧａＮ層７０５上に活性層７１０が成長される。ｎ型ＧａＮ層７０５は、異なる組成、ドーパント濃度（意図的にはドープされないこと及び／又はｐ型を含めて）、及び厚さの複数の層を含み得る。活性層７１０は、バリア層によって分離された複数の厚い又は量子井戸の発光層を有し得る。活性層７１０の上に、ここに記載されたように光の存在下で、ｐ型ＧａＮ層７１５が成長される。ｐ型ＧａＮ層７１５は、異なる組成、ドーパント濃度（意図的にはドープされないこと及び／又はｎ型を含めて）、及び厚さの複数の層を含み得る。ｐ型ＧａＮ層７１５の上にトンネル接合７２０が形成される。
【００２９】
一部の実装において、トンネル接合７２０は、ｐ型ＧａＮ層７１５と直に接触した、ｐ＋＋層としても参照される高濃度ドープされたｐ＋  ＧａＮ層と、ｐ＋＋層と直に接触した、ｎ＋＋層としても参照される高濃度ドープされたｎ＋  ＧａＮ層とを含む。一部の実装において、トンネル接合７２０は、ｐ＋＋層とｎ＋＋層との間に挟まれた、ｐ＋＋層及びｎ＋＋層とは異なる組成の層を含む。一部の実装において、トンネル接合７２０は、ｐ＋＋層とｎ＋＋層との間に挟まれた窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）層を含む。一部の実装において、トンネル接合７２０は、ｐ＋＋層とｎ＋＋層との間に挟まれた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）層を含む。トンネル接合７２０は、後述するオーミックコンタクト層として機能するｎ＋  ＧａＮ層７２５と直に接触する。
【００３０】
トンネル接合７２０内のｐ＋＋層は、例えば、約１０１８ｃｍ−３から約５×１０２０ｃｍ−３の濃度まで例えばＭｇ又はＺｎなどのアクセプタでドープされたＩｎＧａＮ又はＧａＮとし得る。一部の実装において、ｐ＋＋層は、約２×１０２０ｃｍ−３から約４×１０２０ｃｍ−３の濃度にドープされる。トンネル接合７２０内のｎ＋＋層は、例えば、約１０１８ｃｍ−３から約５×１０２０ｃｍ−３の濃度まで例えばＳｉ又はＧｅなどのドナーでドープされたＩｎＧａＮ又はＧａＮとし得る。一部の実装において、ｎ＋＋層は、約７×１０１９ｃｍ−３から約９×１０１９ｃｍ−３の濃度にドープされる。トンネル接合７２０は通常、非常に薄く、例えば、約２ｎｍから約１００ｎｍの範囲の合計厚さを有することができ、ｐ＋＋層及びｎ＋＋層の各々が、約１ｎｍから約５０ｎｍの範囲の厚さを有し得る。一部の実装において、ｐ＋＋層及びｎ＋＋層の各々は、約２５ｎｍから約３５ｎｍの範囲の厚さを有し得る。ｐ＋＋層及びｎ＋＋層は、必ずしも同じ厚さを有していなくてもよい。一実装において、ｐ＋＋層は、１５ｎｍのＭｇドープされたＩｎＧａＮであり、ｎ＋＋層は、３０ｎｍのＳｉドープされたＧａＮである。ｐ＋＋層及びｎ＋＋層は、傾斜したドーパント濃度を有していてもよい。例えば、下に位置するｐ型ＧａＮ層７１５に隣接するｐ＋＋層の部分が、ｐ型ＧａＮ層７１５のドーパント濃度からｐ＋＋層における所望のドーパント濃度まで傾斜したドーパント濃度を有し得る。同様に、ｎ＋＋層は、ｐ＋＋層に隣接する最大値からトンネル接合７２０の上に形成されるｎ＋  ＧａＮ層７２５に隣接する最小値まで傾斜したドーパント濃度を有し得る。トンネル接合７２０は、逆バイアスモードにて電流を導通するときにトンネル接合７２０が低い直列電圧降下を示すよう、十分な薄さであるように、且つ十分にドープされるように製造される。一部の実装において、トンネル接合７２０を横切っての電圧降下は、約０．１Ｖから約１Ｖである。
【００３１】
ｐ＋＋層とｎ＋＋層との間にＩｎＧａＮ層若しくはＡｌＮ層又はその他の好適層を含む実装は、トンネリングのためにバンドをアライメントする助けとするよう、ＩＩＩ族窒化物における分極場を利用し得る。この分極効果は、ｎ＋＋層及びｐ＋＋層のドーピング要求を低減させ、また、必要なトンネリング距離を短縮させ得る（可能性として、より大きい電流を可能にする）。ｐ＋＋層とｎ＋＋層との間の層の組成は、ｐ＋＋層及びｎ＋＋層の組成とは異なることができ、且つ／或いは、ＩＩＩ族窒化物材料系の中の異種材料間に存在する分極電荷により、バンド再アライメントを生じさせるように選択され得る。好適なトンネル接合の例が米国特許第８０３９３５２号に記載されており、それをここに援用する。図６の縦型ＴＪ  ＬＥＤ６００は、ＴＪ  ＬＥＤ７００と同じようにして形成されることができる。
【００３２】
トンネル接合７２０の上に、ｎ＋＋層と直に接触して、オーミックコンタクト層として使用されるｎ＋  ＧａＮ層７２５が形成される。ｎ＋  ＧａＮ層７２５上に金属アノード電極７３０が形成される。ｎ−ＧａＮ層７０５を露出させるようにメサがエッチングされ、そして、露出されたｎ−ＧａＮ層７０５の部分上に金属カソード電極７３５が形成される。
【００３３】
図８は、図６のＴＪ  ＬＥＤ６００、図７のＴＪ  ＬＥＤ７００、及びｐ型ＧａＮ層が埋め込まれて水素を外に拡散させることを困難にする他のデバイス、における特定のエピタキシャル層の成長中にＵＶ照射を使用する例示的な方法８００である。ＭＯＣＶＤチャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、以下に限られないがｎ型ＧａＮ層、活性層、ｐ型ＧａＮ層、トンネル接合ｐ＋  ＧａＮ層、及びトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層を含む全てのＧａＮ層が、ＵＶ照射下で、又は、ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光の下で、ＭＯＣＶＤチャンバ内の基板上に成長される（８０５）。金属電極が形成され（８１０）、ウエハが個片化され（８１５）、そしてＬＥＤがパッケージングされる（８２０）。縦型ＬＥＤ実装では、図６に示したように、ｎ−ＧａＮカソード層を露出させるように成長基板が除去され得る。フリップチップＬＥＤ実装では、カソード電極による接触のためにｎ−ＧａＮカソード層を露出させるようにメサをエッチングすることができ、それ故、図７に示したように成長基板が残っていてもよい。
【００３４】
図９は、図６のＴＪ  ＬＥＤ６００、図７のＴＪ  ＬＥＤ７００、及びｐ型ＧａＮ層が埋め込まれて水素を外に拡散させることを困難にする他のデバイス、における特定のエピタキシャル層の成長中にＵＶ照射を使用する他の例示的な方法９００である。成長基板の上に、ＵＶ光によって照らされることなく、ｎ−ＧａＮ層及び活性層が成長される（９０５）。図７に示したトンネル接合内のｐ＋＋層を含め、全てのｐ型ＧａＮ層の成長中と、トンネル接合内のｎ＋＋層を含め、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の成長の初期とに、ウエハを照らすようにＵＶ光がオンにされる（９１０）。ＵＶ照射は、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の成長からの新たな水素がｐ型ＧａＮ層の中に拡散してトンネル接合の近くでＭｇ−Ｈ錯体を形成するのを防ぐ。その後、例えば図８のブロック８１０−８２０に示したように、パッケージングされたＴＪ  ＬＥＤの製造を完了するためのプロセスが実行され得る（９１５）。
【００３５】
図１０は、図６のＴＪ  ＬＥＤ６００、図７のＴＪ  ＬＥＤ７００、及びｐ型ＧａＮ層が埋め込まれて水素を外に拡散させることを困難にする他のデバイス、における特定のエピタキシャル層の成長中にＵＶ照射を使用する他の例示的な方法１０００である。ｎ型ＧａＮ層、活性層、及び図７に示したトンネル接合内のｐ＋＋層を含めた全てのｐ型ＧａＮ層が、ＵＶ光によって照らされることなく成長基板の上に成長される（１００５）。ｐ型ＧａＮ層の全てから外に水素原子を拡散させてＭｇドーパントを活性化させるために、非水素環境で、（ＭＯＣＶＤチャンバ内での）インサイチュアニールが実行される（１０１０）。一実装において、このアニールプロセスをいっそう効率的にするためにＵＶ照射が使用される。
【００３６】
アニールプロセスが停止され、図７に示したトンネル接合内のｎ＋＋層を含め、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層が、ＵＶ光の下で特定の厚さまで成長される（１０１５）。これは、ｎ＋  ＧａＮ層の成長中に存在する新たな水素がｐ型ＧａＮ層の中に拡散してＭｇ−Ｈ錯体を形成するのを防止する。
【００３７】
ＵＶ光がオフにされ、次いで、トンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層の残りの部分が成長される（１０２０）。新たなＨ原子は、もはや、部分的に成長されたトンネル接合ｎ＋  ＧａＮ層を通って埋込みｐ型ＧａＮ層の中に拡散することができない。その後、例えば図８のブロック８１０−８２０に示したように、パッケージングされたＴＪ  ＬＥＤの製造を完了するためのプロセスが実行され得る（１０２５）。
【００３８】
ここに記載される方法はまた、例えば、基板の上に先ずｐ型ＧａＮ層が成長され、それに活性層が続く場合、及びこれに類する場合など、ｐ−ＧａＮ層が別の層の下に埋め込まれる状況にある他のＬＥＤの製造にも適用可能である。これを、図１１及び１２に示す発光デバイスにて説明する。
【００３９】
図１１は、特定の実装に従った、ｐ型ＧａＮダウン構造を有する例示的なＬＥＤ１１００である。ＬＥＤ１１００は、基板１１０５の上にエピタキシャル成長されたｐ型ＧａＮ層１１１０を含んでいる。ｐ型ＧａＮ層１１１０の上に活性層１１１５が成長され、活性層１１１５の上にｎ型ＧａＮ層１１２０が成長されている。
【００４０】
図１２は、特定の実装に従った、ｐ型ＧａＮダウン構造を有する他の例示的なＬＥＤ１２００である。ＬＥＤ１２００は、基板１２０５の上に成長されたエピタキシャル成長アンドープ層１２１０を含んでいる。次いで、アンドープ層１２１０の上にｐ型ＧａＮ層１２１５が成長され、ｐ型ＧａＮ層１２１５の上に活性層１２２０が成長され、そして、活性層１２２０の上にｎ型ＧａＮ層１２２５が成長されている。
【００４１】
図１３は、特定の実装に従った、図１１及び図１２の発光デバイスを製造するための例示的な方法１３００である。ＭＯＣＶＤチャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、以下に限られないがｐ型ＧａＮ層、活性層、ｎ型ＧａＮ層、及びアンドープＧａＮ層を含む全てのＧａＮ層が、ＵＶ照射下で、又は、ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光の下で、ＭＯＣＶＤチャンバ内の基板上に成長される（１３０５）。その後、例えば図８のブロック８１０−８２０に示したように、パッケージングされたＬＥＤの製造を完了するためのプロセスが実行され得る（１３１０）。
【００４２】
図１４は、特定の実装に従った、発光デバイスを製造するための例示的な方法１４００である。ｐ型ＧａＮ層及びアンドープＧａＮ層が、ＵＶ照射なしで、ＭＯＣＶＤチャンバ内の基板上に成長される（１４０５）。ｐ型ＧａＮ層の全てから外に水素原子を拡散させてＭｇドーパントを活性化させるために、非水素環境で、（ＭＯＣＶＤチャンバ内での）インサイチュアニールが実行される（１４１０）。一実装において、このアニールプロセスをいっそう効率的にするためにＵＶ照射が使用される。アニールプロセスが停止され、次いで、ここに記載したようにＵＶ照射下で、少なくとも活性層が成長される（１４１５）。一実装において、活性層の最初の部分はＵＶ照射下で成長され、残りの部分はＵＶ照射なしで成長される。ｐ型ＧａＮ層が活性層の下に埋め込まれているので、ｎ型層はＵＶ照射ありでもなしでも成長されることができる（１４２０）。その後、例えば図８のブロック８１０−８２０に示したように、パッケージングされたＬＥＤの製造を完了するためのプロセスが実行され得る（１４２５）。
【００４３】
ここに記載される方法は、所望の順方向電圧を得るように直列ストリングにされたＬＥＤ群のダイを作り出すための上下に積み重ねられたＬＥＤの製造を可能にする。一実装において、このＬＥＤスタックは、ｐ型ＧａＮ層が金属アノード電極によって接触されて終端し得る。
【００４４】
ここに記載される実装及び例は、一例としてＧａＮを使用しているが、これらの方法は全てのＩＩＩ族窒化物プロセス及び材料に適用可能である。
【００４５】
基板は、サファイアであることが多いが、例えばＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＮ、又は複合基板などの如何なる好適基板であってもよい。ＩＩＩ族窒化物半導体構造が上に成長される基板の表面は、成長前にパターン加工、粗面加工、又はテクスチャ加工されてもよく、そうすることはＬＥＤからの光取り出しを向上させ得る。
【００４６】
概して、堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法は、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、照射下でＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上に非ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、堆積チャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、非ｐ型層の表面を、初期成長期間中に、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することとを含む。一実装において、光は、堆積チャンバの窓を通して提供される。一実装において、堆積チャンバはＭＯＣＶＤチャンバである。一実装において、光は、紫外光又はそれよりも高エネルギーの光である。一実装において、非ｐ型層は活性層である。一実装において、非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物ｎ型層である。一実装において、非ｐ型層の表面を光で照射することは、非ｐ型層の成長期間全体にわたってオンのままである。一実装において、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層はトンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層であり、非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層であり、当該方法は更に、トンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層及びＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層を照射下でエピタキシャルに形成することを含む。一実装において、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層はトンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層であり、非ｐ型層はＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層であり、当該方法は更に、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の一部を照射下でエピタキシャルに形成することを含む。一実装において、当該方法は更に、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の残りの部分を光照射なしでエピタキシャルに形成することを含む。一実装において、当該方法は更に、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の一部を照射下でエピタキシャルに形成することに先立って、トンネル接合ＩＩＩ族窒化物ｐ型層をアニールすることを含む。
【００４７】
概して、堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法は、成長基板の上にＩＩＩ族窒化物ｎ型層をエピタキシャル成長させることと、ＩＩＩ族窒化物ｎ型層の上に活性層をエピタキシャル成長させることと、水素及びマグネシウムの存在下で活性層の上にＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることとを含む。ｐ型層内のマグネシウムドーパントを活性化させるために、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層がインサイチュでアニールされる。そして、アニールが停止される。当該方法は更に、トンネル接合発光ダイオードを形成するよう、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上にＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の最初の部分をエピタキシャルに形成することと、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合の最初の部分の表面を、成長中に、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することと、ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の残りの部分を、成長中の光照射なしでエピタキシャルに形成することとを含む。ＩＩＩ族窒化物トンネル接合ｎ型層の表面を光で照射することは、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制する。一実装において、光はＵＶ光である。一実装において、当該方法は更に、堆積チャンバの窓を通して光を当てることを含む。一実装において、当該方法は更に、アニール中に光で照射することを含む。
【００４８】
概して、堆積チャンバ内で発光ダイオード（ＬＥＤ）を形成する方法は、成長基板の上に、成長中の光照射なしで、少なくとも１つのＩＩＩ族窒化物ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、少なくとも１つのＩＩＩ族窒化物ｐ型層の上に非ｐ型層をエピタキシャル成長させることと、堆積チャンバ内に存在する水素に起因するＩＩＩ族窒化物ｐ型層内でのＭｇ−Ｈ錯体の形成を抑制するために、非ｐ型層成長中に、非ｐ型層の表面を、ＩＩＩ族窒化物ｐ型層のバンドギャップエネルギーよりも高い光子エネルギーを持つ光で照射することとを含む。一実装において、非ｐ型層は、ＩＩＩ族窒化物ｎ型層及び活性層のうちの少なくとも一方である。一実装において、非ｐ型層の表面を光で照射することは、非ｐ型層の初期成長の後に停止される。一実装において、非ｐ型層の残りの成長が光照射なしで行われる。
【００４９】
以上の成長技術は例示的なものであり、ｐ型層、活性層及びｎ型層に関する以上の成長技術の組み合わせも本説明及び請求項の範囲内にある。
【００５０】
ここに記載されたデバイスはいずれも、波長変換構造と組み合わされてもよい。波長変換構造は、１つ以上の波長変換材料を含有し得る。波長変換構造は、ＬＥＤに直に接続されてもよいし、ＬＥＤに直に接続されることなくＬＥＤの近傍に配置されてもよいし、あるいは、ＬＥＤから離間されてもよい。波長変換構造は、如何なる好適構造ともし得る。波長変換構造は、ＬＥＤとは別個に形成されてもよいし、あるいは、ＬＥＤとともにインサイチュ形成されてもよい。ＬＥＤとは別個に形成される波長変換構造の例は、焼結又はその他の好適プロセスによって形成され得るセラミック波長変換構造や、ロール、キャスト、又はその他の方法でシートへと形成される例えばシリコーン又はガラスなどの透明材料内に置かれ、次いで個々の波長変換構造へと個片化される粉末蛍光体などの波長変換構造や、ＬＥＤの上にラミネート又はその他の方法で配置され得るものであるフレキシブルシートへと形成される例えばシリコーンなどの透明材料内に置かれる粉末蛍光体などの波長変換構造を含む。
【００５１】
インサイチュ形成される波長変換構造の例は、例えばシリコーンなどの透明材料と混合されて、ＬＥＤの上にディスペンス、スクリーン印刷、ステンシル、成形、又はその他の方法で配置される粉末蛍光体などの波長変換材料や、電気泳動、蒸着、又はその他の好適タイプの堆積によってＬＥＤ上にコーティングされる波長変換材料を含む。
【００５２】
単一のデバイス内で、複数の形態の波長変換構造を使用することができる。例えば、セラミック部材及び成形部材に同じ又は異なる波長変換材料を用いて、セラミック波長変換部材を、成形された波長変換部材と組み合わせることができる。
【００５３】
波長変換構造は、例えばコンベンショナルな蛍光体、有機蛍光体、量子ドット、有機半導体、ＩＩ−ＶＩ族若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族若しくはＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドット若しくはナノ結晶、染料、ポリマー、又は発光するその他の材料を含み得る。
【００５４】
波長変換材料は、ＬＥＤによって発せられた光を吸収して、１つ以上の異なる波長の光を発する。ＬＥＤによって発せられた未変換の光が、この構造から取り出される光の最終的なスペクトルの一部をなすことが多いが、必ずしもそうである必要はない。一般的な組み合わせの例は、黄色発光の波長変換材料と組み合わされた青色発光のＬＥＤ、緑色発光及び赤色発光の波長変換材料と組み合わされた青色発光のＬＥＤ、青色発光及び黄色発光の波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光のＬＥＤ、並びに青色発光、緑色発光及び赤色発光の波長変換材料と組み合わされたＵＶ発光のＬＥＤを含む。構造から発せられる光のスペクトルを調整するために、他の色の光を発する波長変換材料が追加されてもよい。
【００５５】
ここに記載された実装は、如何なる好適な発光デバイスに組み込まれてもよい。本発明の実装は、例えば図６の縦型デバイス又は図７のフリップチップデバイスなどの図示した特定の構造に限定されない。
【００５６】
上述の例及び実装では、ＬＥＤは、青色光又はＵＶ光を発するＩＩＩ族窒化物ＬＥＤであるが、例えばレーザダイオードなどの、ＬＥＤ以外の発光デバイスも、本発明の範囲内である。また、ここに記載された原理は、例えばその他のＩＩＩ−Ｖ族材料、ＩＩＩ族リン化物、ＩＩＩ族ヒ化物、ＩＩ−ＶＩ族材料、ＺｎＯ、又はＳｉ系材料などの、その他の材料系からなる半導体発光デバイスにも適用可能であり得る。
【００５７】
特定の層の成長中にＵＶ照射を使用するここに記載の非限定的な方法は、請求項の精神及び範囲内に留まりながら多様な用途及び用法に合わせて変更され得る。ここに記載され且つ／或いは図面に示される実装及び変形は、単に例として提示されており、範囲及び精神に関して限定するものではない。ここでの説明は、特定の実装に関して記載されることがあるが、特定の層の成長中にＵＶ照射を使用する方法の全ての実装に適用可能であり得る。
【００５８】
ここに記載されるように、ここに記載される方法は、特定の（１つ以上の）機能を果たす特定の（１つ以上の）要素に限定されず、また、提示される方法の一部のステップは、必ずしも示された順序で行われなくてもよい。例えば、一部のケースでは、２つ以上の方法ステップが異なる順序で又は同時に行われ得る。さらに、記載の方法の一部のステップは、（オプションであると明示的に述べられていなくても）オプションであることがあり、従って、省略されることもある。ここに開示される方法のこれら及び他の変形は、特に、ここに記載される特定の層の成長中にＵＶ照射を使用する方法の説明に鑑みて、容易に明らかになるものであり、本発明の完全なる範囲内にあると見なされる。
【００５９】
一部の実装の一部の特徴が省略されたり、あるいは他の実装とともに使用されたりし得る。ここに記載されるデバイス要素及び方法要素は、交換可能であることがあり、また、ここに記載される例又は実装のいずれかで使用されたり、あるいはそれから省略されたりし得る。
【００６０】
特徴及び要素を特定の組み合わせで上述しているが、各特徴又は要素が、他の特徴及び要素なしで単独で使用されてもよいし、あるいは、他の特徴及び要素を伴って又は伴わずに様々な組み合わせで使用されてもよい。
【図１】
2020501345.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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