通过压力缓降生长改进的LED的p‑GaN层的制作方法与工艺

通过压力缓降生长改进的LED的p-GaN层技术领域一般而言，本发明涉及发光器件，更具体而言，涉及具有高透明度和低电阻的含有III-V族化合物层的发光二极管(LED)。

背景技术：
本文使用的LED器件或LED是在特定波长或波长范围内产生光的半导体光源。由于有利的特性，诸如器件尺寸小、使用寿命长、高效的能耗以及良好的耐用性和可靠性，LED日益得到普及。近年来，LED已扩展用于各种应用，包括指示器、光传感器、交通灯、宽带数据传输和照明器件。当施加电压时，LED发出光。可以通过在生长衬底上生长多个发光结构来制造LED。将发光结构连同下面的生长衬底一起分离成单独的LED管芯。在分离之前或者之后的某一时刻，将电极或导电焊盘加入到每一个LED管芯中以允许在结构之间导电。发光结构和其上形成有发光结构的晶圆在本文中被称为epi晶圆。然后通过加入封装基板、可选的磷光材料和诸如透镜和反射镜的光学系统来封装LED管芯以变成光发射体。LED通常包括掺杂III-V族化合物层。形成这些掺杂III-V族化合物层的传统方法可能导致降低的LED性能，诸如低光输出功率、低载流子迁移率和极高的接触电阻或表面电阻(sheetresistance)。因此，虽然现有的制造LED的方法大体上已足以实现它们的预期目的，但是它们不是在每个方面都令人完全满意。继续寻找形成用于LED的掺杂III-V族化合物层的更好方法。

技术实现要素：
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种器件，包括：第一掺杂III-V族化合物层，具有第一导电类型；第二掺杂III-V族化合物层，具有不同于所述第一导电类型的第二导电类型；以及多量子阱(MQW)层，设置在所述第一掺杂III-V族化合物层和所述第二掺杂III-V族化合物层之间，其中，所述第一掺杂III-V族化合物层具有包括指数段的掺杂浓度曲线。在所述的器件中，所述第一掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓(p-GaN)层；以及所述第一掺杂III-V族化合物层掺杂有镁(Mg)。在所述的器件中，所述掺杂浓度曲线是深度的函数。在所述的器件中，所述掺杂浓度曲线还包括近似线性段。在所述的器件中，所述掺杂浓度曲线还包括近似线性段，其中：所述第一III-V族化合物层包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置成比所述第二部分更接近于所述MQW层；所述掺杂浓度曲线的近似线性段对应于所述第一掺杂III-V族化合物层的第一部分；以及所述掺杂浓度曲线的指数段对应于所述第一III-V族化合物层的第二部分。在所述的器件中，所述掺杂浓度曲线还包括近似线性段，其中：所述第一III-V族化合物层包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置成比所述第二部分更接近于所述MQW层；所述掺杂浓度曲线的近似线性段对应于所述第一掺杂III-V族化合物层的第一部分；以及所述掺杂浓度曲线的指数段对应于所述第一III-V族化合物层的第二部分，其中，所述第一部分比所述第二部分厚至少数倍。在所述的器件中，所述掺杂浓度曲线还包括近似线性段，其中：所述指数段的掺杂浓度水平在约1.5×1019离子/立方厘米至约1.5×1020离子/立方厘米的范围内；以及所述近似线性段的掺杂浓度水平在约1.0×1019离子/立方厘米至约1.5×1019离子/立方厘米的范围内。在所述的器件中，所述器件包括垂直发光二极管(LED)管芯。所述的器件还包括：发光模块，在所述发光模块中应用所述第一掺杂III-V族化合物层和所述第二掺杂III-V族化合物层以及所述MQW层。另一方面，本发明提供了一种发光二极管(LED)，包括：衬底；p掺杂III-V族化合物层和n掺杂III-V族化合物层，每一个都设置在所述衬底上方；以及多量子阱(MQW)层，设置在所述p掺杂III-V族化合物层和所述n掺杂III-V族化合物层之间，其中，所述p掺杂III-V族化合物层包括具有非指数掺杂浓度特征的第一区和具有指数掺杂浓度特征的第二区。在所述的LED中，所述p掺杂III-V族化合物层的第一区比所述p掺杂III-V族化合物层的第二区更接近于所述MQW层。在所述的LED中，所述p掺杂III-V族化合物层包含氮化镓材料；所述p掺杂III-V族化合物层的第一区的掺杂浓度水平在约1.0×1019离子/立方厘米至约1.5×1019离子/立方厘米的范围内；以及所述p掺杂III-V族化合物层的第二区的掺杂浓度水平在约1.5×1019离子/立方厘米至约1.5×1020离子/立方厘米的范围内。在所述的LED中，所述非指数掺杂浓度特征包括基本上线性掺杂浓度曲线。在所述的LED中，所述第一区的深度比所述第二区的深度大许多倍。在所述的LED中，所述LED是垂直LED；以及所述衬底是氮化镓衬底、硅粘着基台、陶瓷粘着基台或者金属粘着基台。又一方面，本发明提供了一种制造发光二极管(LED)的方法，包括：在室中在衬底上方生长第一掺杂III-V族化合物层；在所述室中在所述第一掺杂III-V族化合物层上方生长多量子阱(MQW)层；以及在所述室中在所述MQW层上方生长第二掺杂III-V族化合物层，所述第二掺杂III-V族化合物层具有与所述第一掺杂III-V族化合物层不同的导电类型，其中，生长所述第二掺杂III-V族化合物层包括在生长所述第二掺杂III-V族化合物层的过程中改变室压力。在所述的方法中，所述第二掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓化合物层，并且其中，生长所述第二掺杂III-V族化合物层包括：采用第一压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第一部分，使得所述第一部分具有基本上线性掺杂浓度曲线；以及采用低于所述第一压力的第二压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第二部分，使得所述第二部分具有基本上指数掺杂浓度曲线。在所述的方法中，所述第二掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓化合物层，并且其中，生长所述第二掺杂III-V族化合物层包括：采用第一压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第一部分，使得所述第一部分具有基本上线性掺杂浓度曲线；以及采用低于所述第一压力的第二压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第二部分，使得所述第二部分具有基本上指数掺杂浓度曲线，其中，所述第一部分比所述第二部分厚许多倍。在所述的方法中，所述第二掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓化合物层，并且其中，生长所述第二掺杂III-V族化合物层包括：采用第一压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第一部分，使得所述第一部分具有基本上线性掺杂浓度曲线；以及采用低于所述第一压力的第二压力生长所述第二掺杂III-V族化合物层的第二部分，使得所述第二部分具有基本上指数掺杂浓度曲线，其中，所述第一部分比所述第二部分具有基本上更低的掺杂浓度水平。所述的方法还包括，在生长所述第二掺杂III-V族化合物层之后：在所述第二掺杂III-V族化合物层上方形成金属层；将所述金属层接合到粘着基台；其后去除所述衬底以暴露出所述第一掺杂III-V族化合物层；粗化所述第一掺杂III-V族化合物层的表面；以及在所述第一掺杂III-V族化合物层的粗化表面上形成一个或多个金属接触件。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚论述起见，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1和图3至图10是根据本发明各个方面的示例LED结构的示意性局部横截面侧视图。图2是示出根据本发明各个方面的LED结构的层的掺杂浓度曲线特征的示例标绘图。图11是示出制造根据本发明各个方面的LED的方法的流程图。图12是根据本发明各个方面的包括图1至图10的LED的发光模块的示意图。具体实施方式应当理解为了实施各个实施例的不同部件，以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例。在下面描述元件和布置的特定实例以简化本发明。当然这些仅是实例并不打算用于限定。例如，在下面的描述中第一部件在第二部件上方或者在第二部件上的形成可以包括其中第一和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可以包括其中可以在第一和第二部件之间形成额外的部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，术语“顶部”、“底部”、“在...下方”、“在...上方”等是用于简便的目的，并不意味着将实施例的范围限制为任何具体方向。为了简明和清楚，可以任意地以不同的比例绘制各个部件。另外，本发明可以在各个实例中重复附图标号和/或字母。这种重复只是为了简明和清楚的目的且其本身并不一定指定所论述的各个实施例和/或结构之间的关系。当开启时，发光二极管(LED)器件可以发出辐射，诸如可见光谱中的不同颜色的光，以及具有紫外或红外波长的辐射。与传统光源(例如，白炽灯泡)相比，LED提供诸如更小的尺寸、更低的能耗、更长的使用寿命、各种可用的颜色和更大的耐用性和可靠性等优点。近年来，这些优点以及使LED制造更便宜和更稳健的LED制造技术方面的进步加强了LED的日益普及。然而，现有LED制造技术可能面临某些缺点。其中一个缺点关于制造LED的掺杂III-V族化合物层。III-V族化合物包含来自周期表“III”族(group或者family)的元素以及来自周期表“V”族的另一元素。例如，LED可以包括n型掺杂氮化镓(N-GaN)层和p型掺杂氮化镓(P-GaN)层。对于现有LED，制造掺杂III-V族化合物层(例如，P-GaN层)可能导致层内缺陷，这可能归因于III-V族化合物层的高掺杂浓度水平。III-V族化合物层内的缺陷可能导致器件性能退化，诸如由于吸收光而导致的降低的光输出功率、低载流子迁移率(并因此导致不充分的电流扩散)以及过正向电压和高接触电阻和/或表面电阻。根据本发明的各个方面，下面论述了半导体光子器件及其制造方法，通过采用改进的制造工艺形成III-V族化合物层基本上克服了上面所讨论的问题。在下面论述的实施例中光子器件是LED。更具体而言，图1和图2至图10是在各个制造阶段的LED的一部分的示意性横截面侧视图。为了更好地理解本发明的发明构思，将图1和图2至图10简化。参照图1，提供了衬底40。本文中示出的衬底40是epi晶圆的一部分。在一些实施例中，衬底40包括蓝宝石材料；或者碳化硅、氮化镓；或者硅。衬底40的厚度可以在约200微米(μm)至约1000μm的范围内。在衬底40上方形成未掺杂半导体层50。未掺杂半导体层50不包含p型掺杂物或者n型掺杂物。在一些实施例中，未掺杂半导体层50包括含有一个来自周期表“III”族(group或者family)的元素，以及来自周期表“V”族的另一元素的化合物。例如，III族元素可以包括硼、铝、镓、铟和钛，以及V族元素可以包括氮、磷、砷、锑和铋。在示出的实施例中，未掺杂半导体层50包括未掺杂氮化镓(GaN)材料。因此，未掺杂半导体层50在下文也可以被称为U-GaN层。U-GaN层50充当衬底40和将在未掺杂半导体层50上方形成的层之间的缓冲层(例如，用于降低应力)。为了有效地执行其作为缓冲层的功能，U-GaN层50具有减少的位错缺陷和良好的晶格结构品质。在某些实施例中，U-GaN层50的厚度在约1.5μm至约3.0μm的范围内。在一些实施例中，不存在U-GaN层50，换句话说，没有形成U-GaN层50。在U-GaN层50上方形成掺杂半导体层60。通过本领域已知的外延生长工艺形成掺杂半导体层60。在示出的实施例中，掺杂半导体层60包含有n型掺杂III-V族化合物，例如n型掺杂氮化镓(n-GaN)化合物。因此，掺杂半导体层60在下文也可以被称为n-GaN层。n型掺杂物可以是碳(C)或者硅(Si)。在一些实施例中，n-GaN层60的厚度在约2μm至约4μm的范围内。在n-GaN层60上形成预应变层。预应变层可以掺杂有诸如硅的n型掺杂物。预应变层可以用于释放应变以及减少量子限制斯塔克效应(QCSE)-根据在其上方形成的量子阱(即，下面论述的MQW层80)的光吸收光谱描述外部电场的效应。预应变层的厚度可以在约30nm至约80nm的范围内，但是为了简明，在本文中不具体示出。在n-GaN层60上方形成多量子阱(MQW)层80。MQW层80包括诸如氮化镓和氮化镓铟(InGaN)的活性材料的交替(或者周期)子层。例如，MQW层80可以包括若干氮化镓子层和若干氮化镓铟子层，其中氮化镓子层和氮化镓铟子层以交替或者周期性的方式形成。在一个实施例中，MQW层80包括十个氮化镓子层和十个氮化镓铟子层，其中在一个氮化镓子层上形成一个氮化镓铟子层，以及在该氮化镓铟子层上形成另一氮化镓子层，依此类推。MQW层80内的每一个子层都掺杂有与其邻近的子层不同的导电类型。也就是说，MQW层80内的各个子层以交替的p-n形式掺杂。发光效率取决于交替层的层数及其厚度。在一些实施例中，MQW层80的厚度在约90纳米(nm)至约200nm的范围内。可以在MQW层80上方可选地形成电子阻挡层。电子阻挡层有助于限制MQW层80内的电子-空穴载流子复合，这可以提高MQW层80的量子效率并且减少不期望带宽中的辐射。在一些实施例中，电子阻挡层可以包括掺杂氮化镓铝(AlGaN)材料，并且该掺杂物包含镁。电子阻挡层的厚度可以在约15nm至约20nm的范围内，但是为了简明起见，在本文中不具体示出。在MQW层80上方形成掺杂半导体层100。掺杂半导体层100掺杂有与掺杂半导体层60具有相反(或者不同)导电类型的掺杂物。因此，在本文中掺杂半导体层100掺杂有p型掺杂物。掺杂半导体层100包括III-V族化合物，其在示出的实施例中是氮化镓化合物。掺杂半导体层100在下文也可以被称为p型掺杂氮化镓(p-GaN)层。p型掺杂物可以是镁(Mg)。可以将衬底40和在其上形成的各个层合起来称为epi晶圆。如图1所示，p-GaN层100包括更接近于MQW层80形成的部分100A，以及相距MQW层80较远形成的部分100B。部分100A也可以被称为P+层，而部分100B也可以被称为P-层。在一些实施例中，p-GaN层100的厚度在约150nm至约200nm的范围内。但是，部分100A比部分100B基本上更厚(即，具有更大的深度)。在一些实施例中，部分100A比部分100B厚至少许多倍。根据本发明的各个方面，在不同的压力下形成部分100A和部分100B。压力指的是在层的生长过程中的室压力。更具体而言，在比部分100B更高的压力环境下形成部分100A。这样做使得部分100A比部分100B具有更低的掺杂浓度水平，因为掺杂浓度水平与形成p-GaN层100的压力呈负(且指数)相关。换句话说，当压力保持相对恒定时，相对于层深度，部分p-GaN层100的掺杂浓度水平也保持近似平坦，或者是至少基本上线性的。在某些实施例中，采用相对恒定的压力生长p-GaN层的部分100A并因此具有平坦的或者线性的掺杂浓度曲线。但是，当压力缓降(rampdown)时，在该压力下生长的部分p-GaN层100的掺杂浓度水平将呈现随深度指数增长的特征。在某些实施例中，当压力缓降时生长p-GaN层的部分100B并因此具有指数掺杂浓度曲线。图2是以图形方式更详细地示出以上构思的标绘图120。参照图2，标绘图120包括X轴和垂直于X轴的Y轴。X轴代表深度，以及Y轴代表掺杂浓度水平。标绘图120包含相对于X轴和Y轴绘制的曲线130。曲线130包括对应于p-GaN层的部分100A的性质的段130A以及对应于p-GaN层的部分100B的性质的段130B。如上所述，段130A是基本上线性的，意味着虽然部分100A的掺杂浓度水平是其深度的函数，但是在整个部分100A中，掺杂浓度水平改变不大。例如，段130A可以近似遵循数学方程式Y＝a*X+b，其中X和Y分别代表深度和掺杂浓度水平，并且其中“a”和“b”是常量。段130A的这种线性行为可以通过保持相对恒定的加压环境同时生长p-GaN层的部分100A来实现。在一些实施例中，在约300毫巴(mbar)至约1个大气压(atm)的压力范围下形成部分100A。结果，在这些实施例中段130A的掺杂浓度水平在约1.0×1019离子/立方厘米至约1.5×1019离子/立方厘米的范围内变化。注意到，曲线130还包括不对应于p-GaN层但对应于层100A到层80的扩散的段130C。另一方面，段130B具有指数轮廓，意味着当外延生长部分100B(从而改变其深度)时，掺杂浓度水平以指数方式增加。例如，段130B可以近似符合数学方程式Y＝a*e(b*X)，其中X和Y分别代表深度和掺杂浓度水平，并且其中“a”和“b”是常量。段130B的这种指数行为可以通过降低压力同时生长p-GaN层的部分100B来实现。在一些实施例中，在约300毫巴(mbar)至约760mbar的压力范围下形成部分100B。结果，在这些实施例中段130B的掺杂浓度水平在约1.5×1019离子/立方厘米至约1.5×1020离子/立方厘米的范围内变化。在图2示出的实施例中，用于p-GaN层100的掺杂物是镁。如上所述以及图2所示出的，p-GaN层的不同部分100A和100B作为深度的函数表现出不同的掺杂浓度曲线特征。构成p-GaN层100的绝大部分的部分100A以使得其掺杂浓度水平保持相对较低例如低于约1.5×1019离子/立方厘米的方式生长。构成p-GaN层100的薄层的部分100B以使得其掺杂浓度水平基本上大于(例如大于至少5倍)部分100A的掺杂浓度水平的方式(即，通过缓降压力)生长。部分100A的低掺杂浓度水平是有利的，因为部分100A应该是高度透明的从而允许MQW层80产生的光穿过其传播而无吸收(下文将更详细论述)，否则LED的光输出性能将受到影响。在许多常规LED中，整个p-GaN层在恒定压力下生长，恒定压力导致整个p-GaN层具有高度掺杂p-GaN层(例如，掺杂浓度水平大于约1.0×1020离子/立方厘米)。形成这种高度掺杂p-GaN层可能导致许多缺陷，其可以吸收光从而降低LED的光输出性能。相比之下，通过绝大部分的p-GaN层100(即，部分100A)的较低掺杂浓度水平减少了存在的吸收光缺陷。结果，根据本发明形成的LED将具有更好的光输出性能，因为使p-GaN层100的光吸收减少了。此外，部分100B的高掺杂浓度水平也是有利的，因为部分100B在后续工艺中将接合到金属元件。与金属材料通过界面接合要求部分100B具有高掺杂浓度水平。在许多实施例中，部分100B的掺杂浓度水平大于常规LED的p-GaN层的掺杂浓度水平。由于至少这些原因，根据本发明形成的LED将比常规LED具有更低的接触电阻和表面电阻以及更低的正向电压。此外，p-GaN层的部分100B的另一功能是实施电流扩散。由于其较大的掺杂浓度水平，部分100B的载流子迁移率大，因此，其电流扩散性能也高于常规LED。虽然部分100B的高掺杂浓度水平可能会导致更高的缺陷密度，但是将不会对p-GaN层100的总体光吸收性能产生显著不利影响，因为部分100B仅是整个p-GaN层的极小的一部分。基于至少上面论述的原因，根据本发明的p-GaN层100可以同时实现良好的光输出性能以及良好的电性能比如低电阻和电压。这通过分两个阶段生长p-GaN层来完成，每一个阶段都具有它们各自的关联压力。通过在其形成过程中调整压力，p-GaN层100在期望高掺杂浓度水平的地方(即，将与金属材料通过界面接合的表面部分)具有高度掺杂部分，以及在期望低(或中等)掺杂浓度水平的地方(即，p-GaN层的大部分)具有较低掺杂部分。换句话说，与常规LED可以无差别地形成具有高掺杂浓度水平的整个p-GaN层相反，本文中形成的LED在期望掺杂浓度水平高的地方具有高掺杂浓度水平以及在期望掺杂浓度水平低的地方具有低掺杂浓度水平。现参照图3，通过在掺杂层60和掺杂层100之间设置MQW层80形成LED的核心部分。当对LED的掺杂层施加电压(或者电荷)时，MQW层80发出诸如光的辐射。由MQW层80发出的光的颜色对应于辐射的波长。辐射可以是诸如蓝光的可见光；或者是诸如紫外(UV)光的不可见光。可以通过改变组成MQW层80的材料的组分和结构来调整光的波长(并因此调整光的颜色)。在p-GaN层100上方形成钝化层150。在一些实施例中，钝化层150包含氧化硅、氮化硅或者它们的组合。其后，实施激光划线工艺160以在epi晶圆中形成开口160。开口160可以延伸到衬底40中。现参照图4，去除钝化层150。在epi晶圆上方(包括在开口160中)形成另一钝化层170。在一些实施例中，钝化层170包含氧化硅、氮化硅或者它们的组合。然后实施光刻工艺以在p-GaN层100B上方以及在开口160之间形成金属层180。光刻工艺可以包括一个或多个沉积、曝光、烘烤、显影和蚀刻工艺(不一定按照该顺序)。在一些实施例中，金属层180包含镍(Ni)。其后，实施另一光刻工艺以在金属层180上方形成金属层190。在一些实施例中，金属层190包含银(Ag)。金属层180和金属层190可以反射由MQW层80发出的光。现参照图5，沿着开口160对epi晶圆实施断裂工艺(breakingprocess)。换句话说，通过断裂epi晶圆形成多个单独的LED管芯200。然后将图5中示出的LED管芯200A垂直颠倒翻转并且接合到在其上设置有接合金属层220的衬底210。换句话说，金属层190通过接合金属层220接合到衬底210。在一些实施例中，衬底210是硅衬底，并且接合金属层包含钛(Ti)、铂(Pt)、金(Au)、金锡(AuSn)或者它们的合金。然后，例如通过激光剥离工艺从LED管芯200A去除衬底40。现参照图6，例如通过合适的蚀刻工艺去除U-GaN层50。然后，对n-GaN层60的暴露表面进行粗化工艺从而形成粗化表面230。换句话说，将n-GaN层的粗化表面230制成不光滑的以漫射或散射由MQW层80发出的光。结果，通过LED管芯200A的光传播可以实现更好的光输出均匀性。在一些实施例中，粗化工艺包括采用氢氧化钾(KOH)作为蚀刻剂的蚀刻工艺。在实施粗化工艺之后，形成涂覆在LED管芯200A周围的另一钝化层。钝化层可以包含氧化硅、氮化硅或者它们的组合。为了简明，这种钝化层在本文中未示出。然后在n-GaN层60的上方形成多个金属接触件250。可以通过合适的沉积和光刻工艺形成金属接触件250。金属接触件250实现电接入n-GaN层。为了完成LED的制造，也可以实施诸如封装和测试工艺的其他工艺，但是为了简明起见，这些其他工艺在本文中未示出。图1至图6以及上面的论述描述了垂直LED管芯的实施例。图7至图9以及下面的论述描述了垂直LED管芯的可选实施例。为了一致和清楚，垂直LED管芯的所有实施例中的相似元件在所有这些附图中都标记成相同的。图7是在制造阶段的LED管芯200B的示意性横截面侧视图。LED管芯200B包括衬底40、形成在衬底40上的U-GaN层50、形成在U-GaN层50上的n-GaN层60、形成在n-GaN层60上的MQW层80、以及形成在MQW层80上的p-GaN层100。如上所述，p-GaN层100包括采用不同压力形成的部分100A和部分100B，使得部分100A和部分100B具有不同的掺杂浓度曲线特征。LED管芯200B通过接合材料270接合到衬底210。接合材料270可以包括焊剂材料，因为LED管芯200B可以焊剂接合到衬底210。现参照图8，例如通过激光剥离工艺去除衬底40。随后例如通过合适的蚀刻工艺也去除U-GaN层50。不同于上面论述的垂直LED管芯200A，对于此处的垂直LED管芯200B，粗化工艺不是必需的。相反，金属层180形成在n-GaN层60上。在一些实施例中，金属层180包含镍。然后在金属层180上形成金属层190。在一些实施例中，金属层190包含银。如上所述，金属层180和金属层190可以作为反射层(即，反射由MQW层80发出的光)。然后通过金属接合层310将LED管芯200B接合到衬底300。在某些实施例中，衬底300包含与衬底210类似的材料，并且金属接合层310包含与上面论述的垂直LED管芯200A的金属接合层220类似的材料。现参照图9，去除衬底210，同样也去除用于将衬底210接合到LED管芯200B的接合材料270。然后示出垂直颠倒翻转的LED管芯200B。其后，在p-GaN层100(更具体而言，在p-GaN层的部分100B上)上形成透明接触层320。在一些实施例中，透明接触层320包含氧化铟钛(ITO)。其后，在透明接触层320上形成金属接触件350(也被称为接触焊盘)。可以通过合适的沉积和光刻工艺形成金属接触件350。金属接触件350实现电接入p-GaN层100。此外，可以形成围绕LED管芯200B的表面涂覆的钝化层，但是为了简明，钝化层在本文中未具体示出。与上面论述的垂直LED管芯200A相比，垂直LED管芯200B垂直颠倒翻转。换句话说，对于垂直LED200B在p-GaN层100上形成金属接触件350，而对于垂直LED200A的情况则是在n-GaN层60上形成金属接触件。这通过实施其他衬底接合工艺来实现。垂直LED管芯200B仍然具有与上面论述的垂直LED管芯200A相同的优点。虽然上面论述的实施例属于垂直LED管芯，但可以理解，上面论述的相同构思也可以应用到水平LED管芯。作为实例，水平LED管芯200C的实施例在图10中示出。为了简明和一致，将水平LED管芯200C与垂直LED管芯200A-200B的相似元件标记成相同的。水平LED管芯200C包括衬底(例如，蓝宝石衬底)40、形成在衬底40上的U-GaN层50、形成在U-GaN层50上的n-GaN层60、形成在n-GaN层60上的MQW层80、以及形成在MQW层80上的p-GaN层100。如上所述，p-GaN层100包括采用不同压力形成的部分100A和部分100B，使得部分100A和部分100B具有不同的掺杂浓度曲线特征。在p-GaN层100上形成接触层360。在接触层360和n-GaN层60上分别形成金属接触件370和380，其实现电接入LED管芯200C。图11是根据本方面各个方面的制造光子器件的方法500的流程图。参照图11，方法500包括框510，其中在衬底上方生长第一掺杂III-V族化合物层。在一些实施例中，第一掺杂III-V族化合物层是n型掺杂氮化镓(n-GaN)层，以及衬底是蓝宝石衬底。方法500包括框520，其中在第一掺杂III-V族化合物层上方生长多量子阱(MQW)层。方法500包括框530，其中通过在其生长过程中的某一时刻缓降压力，在MQW层上方形成第二掺杂III-V族化合物层。第二掺杂III-V族化合物层具有与第一掺杂III-V族化合物层不同的导电类型。在一些实施例中，第二掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓(p-GaN)层。在一些实施例中，分两个阶段生长p-GaN层，其中在第一阶段采用第一压力生长p-GaN层的第一部分。p-GaN层的第一部分具有基本上线性掺杂浓度曲线。在第二阶段采用第二压力生长p-GaN层的第二部分。p-GaN层的第二部分具有基本上指数掺杂浓度曲线。p-GaN层的第一部分比p-GaN层的第二部分厚至少数倍。p-GaN层的第一部分还具有比第二部分基本上更低的掺杂浓度水平。可以理解，为了完成光子器件的制造可以在本文论述的框510-框530之前、期间或者之后实施其他工艺。例如，在一些实施例中，在执行框530之后，在第二掺杂层上方形成金属层。将金属层接合到粘着基台(submount)。其后，去除衬底以暴露出第一掺杂III-V族化合物层。粗化第一掺杂III-V族化合物层的表面。其后，在第一掺杂III-V族化合物层的粗糙表面上形成一个或多个金属接触件。出于简明的目的，其他工艺在本文中不做详细论述。图12示出包括根据上述的本发明的各个方面制造的LED的发光模块600的简化示意图。发光模块600具有基底610、接合至基底610的主体620、和接合至主体620的灯具630。在一些实施例中，灯具630是下照灯(或者下照灯发光模块)。在其他实施例中，灯具630可以是其他合适的照明设备。灯具630使用上面参照图1至图11论述的LED作为它的光源。换句话说，发光模块600的灯具630的LED是包括p-GaN层的垂直LED，其中p-GaN层具有P-层和P+层，并且在P+层的形成过程中通过缓降压力形成P+层。因此，P+层具有指数掺杂浓度分布剖面图。根据本文公开的实施例论述的LED提供优于现有LED的优点。但是，可以理解，不是所有的优点都必然要在本文中进行论述，并且不同实施例可以提供其他优点，以及没有特定优点是所有实施例都必需的。一个优点是提高了LED的光输出功率。如上所述，形成具有相对较低掺杂浓度水平的绝大部分的p-GaN层。低掺杂浓度水平导致减少缺陷，这意味着使p-GaN层的光吸收减少。鉴于此，更多的光可以被反射并且传播到LED管芯外而不被吸收，从而提高其光输出功率性能。另一个优点是LED管芯的接触或表面电阻降低了。通过缓降压力掺杂p-GaN层的表面部分(即，P+层)，这以指数方式增加其掺杂浓度水平。换句话说，用更高的掺杂浓度水平掺杂P+层，使得其与在其上形成的金属层具有更好的界面。鉴于此，降低接触或表面电阻。由于基本上相似的原因也降低了正向电压。此外，由于更大的掺杂浓度水平，P+层具有高载流子迁移率，这相当于提高电流扩散能力。本发明的一种更广泛的形式涉及一种发光装置。该发光装置包括光子管芯，光子管芯包括：具有第一导电类型的第一掺杂III-V族化合物层；具有不同于第一导电类型的第二导电类型的第二掺杂III-V族化合物层；以及设置在第一掺杂III-V族化合物层和第二掺杂III-V族化合物层之间的多量子阱(MQW)层；其中第一掺杂III-V族化合物层具有包括指数段的掺杂浓度曲线。在一些实施例中，第一掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓(p-GaN)层；并且第一掺杂III-V族化合物层掺杂有镁(Mg)。在一些实施例中，掺杂浓度曲线是深度的函数。在一些实施例中，掺杂浓度曲线还包括近似线性段。在一些实施例中，第一III-V族化合物层包括第一部分和第二部分，第一部分设置成比第二部分更接近于MQW层；掺杂浓度曲线的近似线性段对应于第一III-V族化合物层的第一部分；以及掺杂浓度曲线的指数段对应于第一III-V族化合物层的第二部分。在一些实施例中，第一部分比第二部分厚至少数倍。在一些实施例中，指数段的掺杂浓度水平在约1.5×1019离子/立方厘米至约1.5×1020离子/立方厘米的范围内；以及近似线性段的掺杂浓度水平在约1.0×1019离子/立方厘米至约1.5×1019离子/立方厘米的范围内。在一些实施例中，光子管芯包括垂直发光二极管(LED)管芯。在一些实施例中，发光装置还包括其中应用光子管芯的发光模块。本发明的另一更广泛形式涉及LED。LED包括：衬底；每一个都设置在衬底上方的p掺杂III-V族化合物层和n掺杂III-V族化合物层；以及设置在p掺杂III-V族化合物层和n掺杂III-V族化合物层之间的多量子阱(MQW)层，其中p掺杂III-V族化合物层包括具有非指数掺杂浓度特征的第一区和具有指数掺杂浓度特征的第二区。在一些实施例中，p掺杂III-V族化合物层的第一区比p掺杂III-V族化合物层的第二区更接近于MQW层。在一些实施例中，p掺杂III-V族化合物层包含氮化镓材料；p掺杂III-V族化合物层的第一区的掺杂浓度水平在约1.0×1019离子/立方厘米至约1.5×1019离子/立方厘米的范围内；以及p掺杂III-V族化合物层的第二区的掺杂浓度水平在约1.5×1019离子/立方厘米至约1.5×1020离子/立方厘米的范围内。在一些实施例中，非指数掺杂浓度特征包括基本上线性的掺杂浓度曲线。在一些实施例中，第一区的深度比第二区的深度大许多倍。在一些实施例中，LED是垂直LED；以及衬底是氮化镓衬底、硅粘着基台、陶瓷粘着基台或者金属粘着基台。本发明的又一更广泛形式涉及一种制造LED的方法。该方法包括：在衬底上方生长第一掺杂III-V族化合物层；在第一掺杂III-V族化合物层上方生长多量子阱(MQW)层；以及在MQW层上方生长第二掺杂III-V族化合物层；第二掺杂III-V族化合物层具有与第一掺杂III-V族化合物层不同的导电类型，其中生长第二掺杂III-V族化合物层包括在生长第二掺杂III-V族化合物层的过程中的某一时刻缓降压力。在一些实施例中，第二掺杂III-V族化合物层是p型掺杂氮化镓化合物层，并且其中生长第二掺杂III-V族化合物层包括：采用第一压力生长第二掺杂III-V族化合物层的第一部分，使得第一部分具有基本上线性掺杂浓度曲线；以及采用低于第一压力的第二压力生长第二掺杂III-V族化合物层的第二部分，使得第二部分具有基本上指数掺杂浓度曲线。在一些实施例中，第一部分比第二部分厚许多倍。在一些实施例中，第一部分比第二部分具有基本上更低的掺杂浓度水平。在一些实施例中，该方法还包括，在生长第二掺杂III-V族化合物层之后：在第二掺杂III-V族化合物层上方形成金属层；将金属层接合到粘着基台；其后去除衬底以暴露出第一掺杂III-V族化合物层；粗化第一掺杂III-V族化合物层的表面；以及在第一掺杂III-V族化合物层的粗化表面上形成一个或多个金属接触件。上面论述了若干实施例的部件，使得本领域技术人员可以更好地理解其后的详细描述。本领域技术人员应该理解，他们可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他用于达到与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在其中可以对其进行多种变化、替换以及改变。