光电器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及光电器件，涉及半导体器件，光电器件的单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸小于等于500微米，包括：半导体衬底，其第一部分区域上形成有第一传输层，位于第一部分区域周围的第二部分区域上形成有第一层绝缘层，并在第一层绝缘层上形成有第一传输层；第一传输层上形成有一层界面层；界面层上形成有一层包含钙钛矿材料的发光材料层；第二部分区域内的发光材料层上及第一部分区域内的临近第二部分区域侧的发光材料层上形成有第二层绝缘层，以实现单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸可调，且其制备成本低、工艺复杂度低、器件光谱纯度高，可有效解决小型与微型光电器件外量子效率低、亮度低和漏电流大的问题。

【技术实现步骤摘要】
光电器件及其制造方法
本专利技术涉及半导体技术，尤其涉及一种光电器件。
技术介绍
随着对显示产品基本元器件的小型化、集成化、低功耗程度要求越来越高，对于微型光电器件如发光二极管的单位尺寸、低功耗也需要更高标准。近年来，小型与微型发光二极管(mini-LED与micro-LED)受到了人们广泛的关注，因其低功耗、高对比度、高亮度、高响应速度和高效率等优点。最近，市场上已经推出了一些高端的微型化发光二极管显示器，如三星公司的“TheWall”显示墙和PlayNitride公司的“PixelLED显示”等，均得到产业界的认可。虽然目前的mini-LED与micro-LED具有上述优势，但对于III-V族外延半导体的质量要求变得更加严格，在制程中发光层侧壁会产生大量非辐射损耗通道和大面板显示器中微型化发光二极管的巨量转移问题，这些无形之中都会增加产品制造的成本。近年来，金属卤化物钙钛矿作为一个新兴的半导体材料其性能与III-V族材料相似。其作为一类低成本和可溶液法制备的半导体材料，表现出了优异的光电性能，如带隙可调、荧光量子产率高、离子迁移距离长和发光带隙窄等特点。自2014年首次实现室温电致发光钙钛矿发光二极管以来，制备高效的卤化物钙钛矿发光二极管(PeLED)的技术日益成熟，最近研究人员已经成功制备了外量子效率超过20％和内量子效率接近100％的钙钛矿发光器件，尽管PeLED有潜力成为低成本LED技术的替代品，但如何构建微型像素大小的高效PeLED技术仍难以实现。目前制备高效率钙钛矿发光二极管的技术路线包括两种，一种是通过优化低维度、混合维度钙钛矿结构中的辐射复合过程，另一种是通过抑制不同材料体系中的非辐射复合过程。尽管通过钝化钙钛矿薄膜和优化器件结构能够制备高外量子效率的钙钛矿发光器件，但制备芯片结构为微米尺度的高效率钙钛矿发光二极管仍然有限。其具有诸多缺点，如需要选择流变性能适当的喷涂油墨、低能量的电子束或表面张力适当的溶液来制备不易损坏的微型化发光二极管图案。综上所述，如何通过低成本工艺制备高性能且像素点或有效工作区域尺寸大小可调的发光与光电器件将成为业界未来的技术方向，以及市场的迫切需求。
技术实现思路
本申请在于提供一种光电器件的制造方法，光电器件的单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸小于等于500微米，包括：S1：提供一半导体衬底；S2：形成一层光刻胶层；S3：利用一掩模版对光刻胶层进行曝光显影工艺，使半导体衬底上的第一部分区域被剩余的光刻胶层保护起来，而位于第一部分区域周围的第二部分区域被显开；S4：形成第一层绝缘层，第一层绝缘层覆盖剩余的光刻胶层的上表面、第二部分区域对应的半导体衬底的上表面，并光刻胶层的厚度大于第一层绝缘层的厚度；S5：进行去胶工艺，以去除剩余的光刻胶层及位于剩余的光刻胶层上的第一层绝缘层；S6：形成第一传输层，使第一传输层覆盖第一层绝缘层的上表面及第一部分区域内的半导体衬底；S7：在第一传输层上形成一层界面层；S8：在界面层上形成一层发光材料层；S9：形成第二层绝缘层，使第二层绝缘层覆盖位于第二部分区域内的发光材料层，并覆盖位于第一部分区域内的临近第二部分区域侧的发光材料层，以使第一部分区域内的中心区域内没有被第二层绝缘层覆盖；以及S10：在第一部分区域内的中心区域内形成电子传输层。更进一步的，还包括S11：在第一部分区域内的中心区域内的电子传输层上形成金属电极，并将金属电极延伸至中心区域的其中一侧的第二层绝缘层上。更进一步的，第一传输层为空穴传输层。更进一步的，界面层为氟化锂层。更进一步的，第一层绝缘层的材料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的任一者或多种材料的组合。更进一步的，发光材料层为钙钛矿材料层。更进一步的，发光材料层为钙钛矿材料与有机材料、III-V族材料、II-VI族材料、IV族材料、稀土材料、氧化物材料、半导体纳米材料、绝缘材料中的一种或多种的组合。更进一步的，发光材料层与界面层直接接触。更进一步的，通过调节第一部分区域内的被第二层绝缘层覆盖的发光材料层的尺寸，而调节第一部分区域内的没有被第二层绝缘层覆盖的中心区域尺寸，而调节电子传输层的尺寸。更进一步的，第二层绝缘层为氟化锂层。更进一步的，通过掩模版限制形成第二层绝缘层的位置，而使第一部分区域内仅临近第二部分区域侧的发光材料层被第二层绝缘层覆盖。更进一步的，通过掩模版限制形成电子传输层的位置，而使仅在第一部分区域内的中心区域内形成有电子传输层。本专利技术还提供一种光电器件，所述光电器件的单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸小于等于500微米，包括：半导体衬底，其中半导体衬底的第一部分区域上形成有第一传输层，位于第一部分区域周围的第二部分区域上形成有第一层绝缘层，并第一层绝缘层上形成有第一传输层；在第一传输层上形成有一层界面层；在界面层上形成有一层发光材料层；第二部分区域内的发光材料层上及第一部分区域内的临近第二部分区域侧的发光材料层上形成有第二层绝缘层，而第一部分区域内的中心区域内的发光材料层上形成有一层电子传输层。更进一步的，第一传输层为空穴传输层。更进一步的，界面层和第二层绝缘层为氟化锂层。更进一步的，发光材料层为钙钛矿材料层。更进一步的，发光材料层与界面层直接接触。更进一步的，通过调节第一部分区域内的被第二层绝缘层覆盖的发光材料层的尺寸，而调节第一部分区域内的没有被第二层绝缘层覆盖的中心区域尺寸，而调节电子传输层的尺寸。更进一步的，第一层绝缘层的材料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的任一者或多种材料的组合。附图说明图1至图12为本专利技术一实施例的光电器件的制造过程之一的剖面示意图。图13为对本申请一实施例的光电器件及采用本申请一实施例的光电器件的制造形成的光电器件的光电性能测试数据示意图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电器件的制造方法，所述光电器件的单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸小于等于500微米，其特征在于，包括：/nS1：提供一半导体衬底；/nS2：形成一层光刻胶层；/nS3：利用一掩模版对光刻胶层进行曝光显影工艺，使半导体衬底上的第一部分区域被剩余的光刻胶层保护起来，而位于第一部分区域周围的第二部分区域被显开；/nS4：形成第一层绝缘层，第一层绝缘层覆盖剩余的光刻胶层的上表面、第二部分区域对应的半导体衬底的上表面，并光刻胶层的厚度大于第一层绝缘层的厚度；/nS5：进行去胶工艺，以去除剩余的光刻胶层及位于剩余的光刻胶层上的第一层绝缘层；/nS6：形成第一传输层，使第一传输层覆盖第一层绝缘层的上表面及第一部分区域内的半导体衬底；/nS7：在第一传输层上形成一层界面层；/nS8：在界面层上形成一层发光材料层；/nS9：形成第二层绝缘层，使第二层绝缘层覆盖位于第二部分区域内的发光材料层，并覆盖位于第一部分区域内的临近第二部分区域侧的发光材料层，以使第一部分区域内的中心区域内没有被第二层绝缘层覆盖；以及/nS10：在第一部分区域内的中心区域内形成电子传输层。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电器件的制造方法，所述光电器件的单个发光像素点或有效工作区域的特征尺寸小于等于500微米，其特征在于，包括：
S1：提供一半导体衬底；
S2：形成一层光刻胶层；
S3：利用一掩模版对光刻胶层进行曝光显影工艺，使半导体衬底上的第一部分区域被剩余的光刻胶层保护起来，而位于第一部分区域周围的第二部分区域被显开；
S4：形成第一层绝缘层，第一层绝缘层覆盖剩余的光刻胶层的上表面、第二部分区域对应的半导体衬底的上表面，并光刻胶层的厚度大于第一层绝缘层的厚度；
S5：进行去胶工艺，以去除剩余的光刻胶层及位于剩余的光刻胶层上的第一层绝缘层；
S6：形成第一传输层，使第一传输层覆盖第一层绝缘层的上表面及第一部分区域内的半导体衬底；
S7：在第一传输层上形成一层界面层；
S8：在界面层上形成一层发光材料层；
S9：形成第二层绝缘层，使第二层绝缘层覆盖位于第二部分区域内的发光材料层，并覆盖位于第一部分区域内的临近第二部分区域侧的发光材料层，以使第一部分区域内的中心区域内没有被第二层绝缘层覆盖；以及
S10：在第一部分区域内的中心区域内形成电子传输层。


2.根据权利要求1所述的光电器件的制造方法，其特征在于，还包括S11：在第一部分区域内的中心区域内的电子传输层上形成金属电极，并将金属电极延伸至中心区域的其中一侧的第二层绝缘层上。


3.根据权利要求1所述的光电器件的制造方法，其特征在于，发光材料层为钙钛矿材料层。


4.根据权利要求1所述的光电器件的制造方法，其特征在于，发光材料层为钙钛矿材料与有机材料、III-V族材料、II-VI族材料、IV族材料、稀土材料、氧化物材料、半导体纳米材料、绝缘材料中的一种或多种的组合。


5.根据权利要求1所述的光电器件的制造方法，其特征在于，第一传输层为空穴传输层。


6.根据权利要求1所述的光电器件的制造方法，其特征在于，第一层绝缘层的材料为二氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硅、氮化铝中的任一者或多种材料的组合。


7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄大卫，徐宠恩，田顺，连亚霄，赵保丹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33