[發明專利]一種抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件及制備方法在審
| 申請號： | 202110863744.6 | 申請日： | 2021-07-29 |
| 公開（公告）號： | CN113594329A | 公開（公告）日： | 2021-11-02 |
| 發明（設計）人： | 張紫輝;張沐垚;李青;張勇輝;杭升;鄭權 | 申請（專利權）人： | 河北工業大學;東旭集團有限公司 |
| 主分類號： | H01L33/44 | 分類號： | H01L33/44;H01L33/14;H01L27/15;H01L33/00 |
| 代理公司： | 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210 | 代理人： | 趙鳳英 |
| 地址： | 300130 天津市紅橋區*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 抑制 srh 輻射 復合 micro led 器件 制備 方法 | ||
1.一種抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為該器件的外延結構沿著外延生長方向依次包括襯底、緩沖層、N-型半導體材料層；所述的N-型半導體材料層分為第一N-型半導體材料層和第二N-型半導體材料層；其中第一N-型半導體材料層上矩陣均勻分布有矩形的第二N-型半導體材料層；第二N-型半導體材料層上依次覆蓋有多量子阱層、P-型電流阻擋層、P-型半導體材料傳輸層；每個P-型半導體材料傳輸層的中心覆蓋有P-型重摻雜半導體材料傳輸層；P-型半導體材料傳輸層上的非P-型重摻雜半導體材料傳輸層區域，覆蓋有絕緣限制層，絕緣限制層的厚度與半導體材料傳輸層相同；絕緣限制層和半導體材料傳輸層的上表面，為電流擴展層，電流擴展層上分布有P-型歐姆電極。
2.如要求1所述的抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為所述的第一N-型半導體材料層上的非第二N-型半導體材料層區域，還分布有N-型歐姆電極。
3.如要求1所述的抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為所述的P-型重摻雜半導體材料傳輸層的投影面積為P-型半導體材料傳輸層投影面的50～95％；
所述的第二N-型半導體材料層的投影面積為第一N-型半導體材料層面積的60％～80％。
4.如要求1所述的抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為所述絕緣限制層材質為非摻雜的AlN、SiN、SiO2、TiO2、HfO2或Ta2O5。
5.如要求1所述的抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為所述襯底為藍寶石、SiC、單晶硅、AlN、GaN或石英玻璃，襯底沿著外延生長方向的不同可以分成極性面[0001]襯底、半極性面[11-22]襯底或非極性面[1-100]襯底；
所述緩沖層的材質為本征GaN，厚度為0.01～5μm；
所述第一N-型半導體材料層和第二N-型半導體材料層的材質為硅摻雜的GaN,厚度分別為1～5μm和0.1～2μm；
所述多量子阱層材質為Inx1Ga1-x1N/GaN，其中，各組分系數0≤x1≤1，1≥1-x1≥0，量子壘的禁帶寬度高于量子阱的禁帶寬度，量子阱的個數大于等于1，量子阱Inx1Ga1-x1N厚度為1～10nm，量子壘GaN厚度為5～50nm；
所述P-型電流阻擋層的材質為Alx2Ga1-x2N，其中，各組分系數0≤x2≤1，1≥1-x2≥0，厚度為10～100nm；
所述P-型半導體材料傳輸層的材質為p型GaN,厚度為50～250nm；
所述P-型重摻雜半導體材料傳輸層的材質為p型GaN,摻雜濃度為1×1025m-3～1×1028m-3,厚度為10～50nm；
所述電流擴展層的材料為ITO、Ni/Au、氧化鋅、石墨烯、鋁或金屬納米線，厚度為10～100nm。
6.如要求1所述的抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件，其特征為所述N型歐姆電極為Al/Au或Cr/Au,其中，N型歐姆電極的投影面積為暴露的第一N-型半導體傳輸層面積的5％～100％；
所述P型歐姆電極的材質為Ni/Au、Cr/Au、Pt/Au或Ni/Al,P-型歐姆電極的投影面積為電流擴展層面積的5％～100％。
7.一種制作抑制SRH非輻射復合的Micro LED器件的方法，其特征為包括以下步驟:
第一步，在MOCVD反應爐中，將襯底在1250～1350℃下進行烘烤，將襯底表面異物進行清除，然后分別生長緩沖層、N-型半導體材料層、量子阱層、P-型電流阻擋層、P-型半導體材料傳輸層和P-型重摻雜半導體材料傳輸層；
第二步，在第一步得到的P-型重摻雜半導體材料傳輸層上，通過光刻和刻蝕工藝制作臺階，曝露出60～80％面積的N-型半導體材料層，即N-型半導體材料層被分為被刻蝕為單個獨立臺面的第二N-型半導體材料層和整體未被刻蝕的第一N-型半導體材料層上下兩部分；
第三步，在第二步得到的P-型重摻雜半導體材料傳輸層上，通過光刻和刻蝕工藝制作臺階，刻蝕深度為10～50nm，曝露出P-型半導體材料傳輸層；
第四步，在第三步得到的P-型重摻雜半導體材料傳輸層上沉積生長絕緣限制層；隨后利用光刻技術刻蝕掉P-型重摻雜半導體材料傳輸層和N-型半導體材料層表面垂直覆蓋的絕緣限制層；
第五步，在第四步的電流限制層和P-型重摻雜半導體材料傳輸層上蒸鍍電流擴展層，并通過光刻和刻蝕技術去掉N-型半導體材料層表面覆蓋的電流擴展層；
第六步，通過光刻和蒸鍍技術分別制備出P-型歐姆電極以及N-型歐姆電極；
由此制得所述的抑制側壁SRH非輻射復合的Micro LED器件。
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