[發(fā)明專利]均勻半導(dǎo)體納米線和納米片發(fā)光二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711452325.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109411574B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·K·納亞克;S·R·班納;A·P·雅各布
• 申請（專利權(quán)）人: 格芯美國公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/04;H01L33/12;H01L33/32;H01L33/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 李崢;于靜

本發(fā)明涉及均勻半導(dǎo)體納米線和納米片發(fā)光二極管。本公開涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，并且更具體地涉及均勻半導(dǎo)體納米線和納米片發(fā)光二極管及其制造方法。該結(jié)構(gòu)包括緩沖層；在所述緩沖層上的至少一個電介質(zhì)層，所述至少一個電介質(zhì)層具有暴露所述緩沖層的多個開口；以及形成在所述開口中并且在所述至少一個電介質(zhì)層上方延伸的多個尺寸和形狀均勻的納米線或納米片。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更特別地，涉及均勻半導(dǎo)體納米線和納米片發(fā)光二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)需要光學(xué)透明且高度導(dǎo)電的電極。在LED中，除了諸如作為電化學(xué)活性的感應(yīng)的電解質(zhì)的介質(zhì)之外，材料還與電荷收集器接觸。當(dāng)適當(dāng)?shù)碾妷菏┘拥絃ED器件的引線上時，電子能夠與LED器件內(nèi)的電子空穴復(fù)合，以光子的形式釋放能量。

二維(2D)LED是平面器件，該平面器件發(fā)射來自它們的平坦表面處或附近的薄層材料的光。另一方面，在三維(3D)LED中，光能夠從器件的所有側(cè)面發(fā)射。3D LED的制造帶來許多問題，包括納米線和納米片的微加載以及由于不均勻直徑的納米線或納米片LED引線導(dǎo)致的光譜擴展和產(chǎn)量損失。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開的一個方面中，一種結(jié)構(gòu)包括：緩沖層；位于所述緩沖層上的至少一個電介質(zhì)層，所述至少一個電介質(zhì)層具有暴露所述緩沖層的多個開口；以及形成在所述開口中并在所述至少一個電介質(zhì)層上方延伸的多個尺寸和形狀均勻的納米線或納米片。

在本公開的一個方面中，一種方法包括：在緩沖層上形成第一電介質(zhì)材料；在所述第一電介質(zhì)上形成第二電介質(zhì)；蝕刻通過所述結(jié)構(gòu)的所述第一電介質(zhì)和所述第二電介質(zhì)的多個開口，所述蝕刻在所述緩沖層上停止；用種子材料填充所述多個開口；以及去除所述結(jié)構(gòu)的所述第二電介質(zhì)以暴露與所述多個開口的形狀一致的多個納米線或納米片種子。

在本公開的一個方面中，一種方法包括：直接在緩沖層上形成第一電介質(zhì)材料；直接在所述第一電介質(zhì)材料上形成第二電介質(zhì)材料；蝕刻穿過所述第一電介質(zhì)材料和所述第二電介質(zhì)材料的多個開口，暴露所述緩沖層；在所述多個開口中從所述暴露的緩沖層生長納米線或納米片種子；去除所述第二電介質(zhì)材料以部分地暴露與所述多個開口的形狀一致的多個形狀均勻的納米線或納米片；在所述形狀均勻的納米線或納米片的側(cè)壁上形成多個量子阱；以及在所述多個量子阱中的每一個的側(cè)壁上形成至少一種材料。

附圖說明

通過本公開的示例性實施例的非限制性實例并參考所述多個附圖，在以下詳細描述中描述本公開。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方面的引入結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的制造工藝。

圖2示出了根據(jù)本公開的方面的除了其他特征之外的電介質(zhì)材料的開口中的納米線/納米片以及相應(yīng)的制造工藝。

圖3示出了根據(jù)本公開的方面的除了其他特征之外的均勻納米線/納米片以及相應(yīng)的制造工藝。

圖4示出了根據(jù)本公開的方面的除了其他特征之外的納米線/納米片發(fā)光二極管(LED)以及相應(yīng)的制造工藝。

具體實施方式

本公開涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，更特別地，涉及均勻半導(dǎo)體納米線和納米片發(fā)光二極管及其制造方法。更具體地，本公開涉及具有均勻納米線或納米片的3D LED。有利地，與二維(2D)LED相比，本公開減少了制造成本。具體而言，本公開可以將制造成本降低為大約2DLED的三分之一。此外，本公開提供了相同尺寸的納米線或納米片和相同的帶隙，其導(dǎo)致更緊湊的光譜分布和制造產(chǎn)量。

在本公開中，納米線或納米片可以以均勻的形狀生長，例如相同的圓形或矩形形狀。這是通過在電介質(zhì)材料中形成均勻形狀的開口中生長納米線或納米片來實現(xiàn)的。在實施例中，通過例如CMOS工藝的常規(guī)圖案化和蝕刻工藝來制造開口，其導(dǎo)致從像素到像素以及從晶片到晶片的納米線或納米片種子直徑的精確控制。由此，在本公開中，制造工藝獲得均勻尺寸的納米線或納米片LED。