[發明專利]像素化光電器件

在審

• 申請號: 202110750501.1
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113889498A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 李云龍;S·格列里;毛明;L·莫雷諾哈格爾西布
• 申請（專利權）人: IMEC非營利協會
• 主分類號: H01L27/30
• 分類號: H01L27/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢盛赟;楊潔

公開了一種用于形成像素化光電堆疊的方法，該方法包括獲得堆疊層結構，該堆疊層結構包括底部電極層、該底部電極層上方的光電層、以及該光電層上方的包括圖案的圖案化硬掩模；將該圖案復制到該光電層和底部電極層中，以由此獲得包括由無堆疊區域彼此隔開的至少兩個堆疊島的第一中間像素化堆疊；在該第一中間像素化堆疊上提供電絕緣層；移除該電絕緣層的頂部并移除任何剩余硬掩模以使得該電絕緣層的頂表面與該第一中間像素化堆疊的暴露的頂表面共面；產生第二中間像素化堆疊；以及在該第二中間像素化堆疊上方形成頂部透明電極層。

技術領域

本發明涉及光電器件。本發明尤其涉及一種用于生產像素化光電器件的方法以及能通過該方法生產的像素化光電器件。

背景技術

在包括薄膜光電(TFO)層的光電器件(即，TFO器件)中，通常使用層堆疊，該層堆疊包括底部電極、底部電極之上的光電堆疊、以及該光電堆疊之上的頂部透明電極。該光電堆疊通常由三個基本功能層組成，即電子傳輸層(ETL)、活性層和空穴傳輸層(HTL)。該TFO器件可以是包括光電二極管(PD)層的傳感器件，例如薄膜光電二極管(TFPD)器件：在該情形中，光子通過頂部透明電極注入活性(此處為感光)層，從而在感光層中產生電子和空穴對，這些電子和空穴被提取到電極作為輸出信號。TFO器件可以改為發光二極管(LED)：在該情形中，電子和空穴分別經由電極注入ETL和HTL，隨后移入發光層，在那里電子和空穴形成光子，光子可以穿過頂部透明電極。盡管以下討論聚焦于PD器件，但對于LED引發類似問題。

PD器件可包括形成像素陣列的多個像素。一般而言，對于包括像素陣列的PD器件，頂部透明電極被用作針對陣列中的所有像素的共用連接。另一方面，底部電極被像素化。每一個底部電極像素都能生成輸出信號，其中該輸出信號原則上與入射在該電極像素上方的感光層上的光的強度相關。通過組合所有底部電極像素的輸出信號，能生成輸出圖像，其中來自每一個像素化底部電極的電信號對應于該輸出圖像中的一個像素。

當前，用于制造PD器件的常見做法是首先通過圖案化來制造底部電極。之后，在像素化底部電極上通過旋涂、蒸發、濺射或其他沉積技術來形成光電堆疊。通常，底部電極是彼此電隔離的，而光電堆疊是連續的。對于這一構造，像素陣列中的噪聲源之一是相鄰像素之間的串擾：在一個像素中生成的光載流子可能會通過功能層(例如，ETL、HTL或感光層)水平擴散到相鄰像素中并觸發意外的讀出信號(噪聲)。隨著像素尺寸的縮小，相鄰底部電極之間的距離/間隙接近感光層中生成的光載流子的擴散長度，并且串擾噪聲將隨著像素大小的縮小而急劇增大。

為了防止該串擾噪聲，一個通常做法是也將光電堆疊像素化到像素中，以使得像素間串擾可被顯著減少。在現有技術中，底部電極首先通過選擇性蝕刻來被像素化以使得形成底部電極島，并且例如將介電材料選擇性地沉積在諸島之間的無電極空間中。此后，在像素化底部電極之上沉積光電堆疊。進而，該光電堆疊然后可例如經由蝕刻被像素化。例如，為了制造LED陣列，在CN108987425中，首先通過包括蝕刻的工藝來創造多個電極結構，即等價于像素化底部電極。在頂部產生連續的LED功能結構，隨后蝕刻該結構以形成多個LED功能結構以及穿透該LED功能層并且位于兩個相鄰LED功能結構之間的第一開口。接著，在第一開口中形成隔離結構。最后，在該隔離結構之上沉積連接所有像素的連續電極。