植入式光源及其制备方法技术

本公开提供一种植入式光源，包括：硅衬底，设置有针状部和与所述针状部相连的供电部；以及薄膜LED阵列，包括至少两个薄膜LED，所述至少两个薄膜LED均匀电连设置于所述硅衬底的针状部上，所述供电部用于给所述薄膜LED阵列供电；其中，硅衬底自下而上依次包括第一下绝缘层、第一金属电极层、第一上绝缘层；每个所述薄膜LED为在蓝宝石衬底上外延生长后再剥离转移至所述硅衬底上，并与所述硅衬底电连接。同时本公开还提供一种上述植入式光源的制备方法。本公开还提供一种上述植入式光源的制备方法。本公开还提供一种上述植入式光源的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
植入式光源及其制备方法


[0001]本公开涉及光电
，尤其涉及一种能够提高空间分辨率的植入式光源及其制备方法。

技术介绍

[0002]光学器件和方法在基础科学研究、临床医学等领域中具有悠久的历史。然而，由于组织介质的吸收、反射、散射等作用，大部分波长的光很难穿透到组织介质深部，限制了光学器件的应用。为克服这一限制，可以通过将光学及光电器件微型化、生物相容性处理后，用来将光导入组织介质内部。LED具有体积小，能效高，寿命长等优点，在蓝宝石上外延生长LED具有发光效率高的特点，已经得到了广泛的应用。然而，在蓝宝石上制备LED探针阵列时，由于蓝宝石的导光效应，单个LED在发光时，会在整个探针上产生光串扰的问题。

技术实现思路

[0003]基于上述问题，本公开提供了一种植入式光源及其制备方法，以缓解现有技术中上述技术问题的至少之一。
[0004](一)技术方案
[0005]本公开提供一种植入式光源，包括：硅衬底，以及薄膜LED阵列。
[0006]硅衬底设置有针状部和与所述针状部相连的供电部；
[0007]薄膜LED阵列包括至少两个薄膜LED，所述至少两个薄膜LED均匀电连设置于所述硅衬底的针状部上，所述供电部用于给所述薄膜LED阵列供电；
[0008]其中，硅衬底自下而上依次包括第一下绝缘层、第一金属电极层、第一上绝缘层；每个所述薄膜LED为在蓝宝石衬底上外延生长后再剥离转移至所述硅衬底上，并与所述硅衬底电连接。
[0009]根据本公开的实施例，所述薄膜LED依次包括n
‑
型GaN层、p
‑
型GaN层、ITO层、钝化层、第二金属电极层和第二上绝缘层。
[0010]根据本公开的实施例，刻蚀每个硅衬底的第一上绝缘层的两侧使第一金属电极层露出从而分别形成第一导电PAD和第二导电PAD。
[0011]根据本公开的实施例，刻蚀每个薄膜LED的第二上绝缘层使第二金属电极层露出从而分别形成第三导电PAD和第四导电PAD。
[0012]根据本公开的实施例，在第一导电PAD和第二导电PAD上沉积铟柱，并通过加热使得硅衬底的第一导电PAD和第二导电PAD与薄膜LED的第三导电PAD和第四导电PAD实现键合导通。
[0013]根据本公开的实施例，所述第一下绝缘层的材料为SiO2，第一上绝缘层的材料为SiO2/SiN
x
/SiO2，第一金属电极层的材料为Cr/Au/Cr，硅衬底的厚度为(30
±
2)um。
[0014]根据本公开的实施例，所述钝化层和第二上绝缘层的材料为SiO2，薄膜LED的厚度为(10
±
2)um。
[0015]根据本公开的实施例，每个薄膜LED被配置为能够单独工作。
[0016]本公开还提供一种植入式光源的制备方法，用于制备以上任一项所述的植入式光源，所述制备方法包括：
[0017]自下而上依次制备第一下绝缘层、第一金属电极层、以及第一上绝缘层得到硅衬底，并在所述硅衬底上设置针状部和与所述针状部相连的供电部；
[0018]在蓝宝石衬底上依次外延生长n
‑
型GaN层、p
‑
型GaN层、ITO层、钝化层、第二金属电极层和第二上绝缘层得到LED芯片；
[0019]将LED芯片中的蓝宝石衬底剥离后得到薄膜LED并转移至所述硅衬底上，使薄膜LED与所述硅衬底电连接；以及
[0020]将至少两个薄膜LED均匀设置于所述硅衬底的针状部上，并通过金丝压焊连接至硅衬底，完成植入式光源的制备。
[0021](二)有益效果
[0022]从上述技术方案可以看出，本公开植入式光源及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0023](1)减少了相邻光源之间因波导效应产生的光串扰，可以提高在光刺激、荧光成像等方面的空间分辨率；
[0024](2)具有更小的厚度，植入到组织内后，具有更小的植入损伤；
[0025](3)具有更高的导热系数，更利于散热，减小因LED发热对植入部位组织的损伤；
[0026](4)具有多个发光位点，其间距可调，具有好的实用性；
[0027](5)植入式LED阵列探针，可以实现多个脑区的同时光刺激，具有高通量的优势。
附图说明
[0028]图1为本公开实施例的植入式光源的结构示意图。
[0029]图2为本公开实施例的植入式光源的硅衬底的外延结构示意图。
[0030]图3为本公开实施例的植入式光源的LED芯片的外延结构示意图。
[0031]图4为本公开实施例的植入式光源的电连接布局结构示意图。
[0032]图5为本公开实施例的植入式光源的任意两个薄膜LED发光光场分布示意图。
[0033]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
[0034]10
‑
硅衬底；
[0035]11
‑
针状部；
[0036]12
‑
供电部；
[0037]211
‑
第一下绝缘层；
[0038]212
‑
第一金属电极层；
[0039]213
‑
第一上绝缘层；
[0040]212a
‑
第一导电PAD；
[0041]212b
‑
第二导电PAD；
[0042]20
‑
薄膜LED；
[0043]22
‑
LED芯片；
[0044]221
‑
n
‑
型GaN层；
[0045]222
‑
p
‑
型GaN层；
[0046]223
‑
ITO层；
[0047]224
‑
钝化层；
[0048]225
‑
第二金属电极层；
[0049]226
‑
第二上绝缘层；
[0050]225a
‑
第三导电PAD；
[0051]225b
‑
第四导电PAD；
[0052]30
‑
蓝宝石衬底。
具体实施方式
[0053]本公开提供了一种植入式光源及其制备方法，通过将光学及光电器件微型化和生物相容性处理后，用来将光导入体内；在蓝宝石上外延生长LED具有发光效率高的特点，已经得到了广泛的应用。由于LED具有体积小，能效高，寿命长等优点，可被应用在体内。然而，在蓝宝石上制备LED探针阵列时，由于蓝宝石的导光效应，单个LED在发光时，会在整个探针上产生光串扰的问题。硅作为不导光材料，可以解决光串扰问题，然而，由于硅和氮化镓的晶格不匹配，在硅上直接外延生长LED，存在应力大，发光效率低的问题。在蓝宝石上外延生长LED本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植入式光源，包括：硅衬底，设置有针状部和与所述针状部相连的供电部；以及薄膜LED阵列，包括至少两个薄膜LED，所述至少两个薄膜LED均匀电连设置于所述硅衬底的针状部上，所述供电部用于给所述薄膜LED阵列供电；其中，硅衬底自下而上依次包括第一下绝缘层、第一金属电极层、第一上绝缘层；每个所述薄膜LED为在蓝宝石衬底上外延生长后再剥离转移至所述硅衬底上，并与所述硅衬底电连接。2.根据权利要求1所述的植入式光源，所述薄膜LED依次包括n
‑
型GaN层、p
‑
型GaN层、ITO层、钝化层、第二金属电极层和第二上绝缘层。3.根据权利要求1所述的植入式光源，刻蚀每个硅衬底的第一上绝缘层的两侧使第一金属电极层露出从而分别形成第一导电PAD和第二导电PAD。4.根据权利要求2所述的植入式光源，刻蚀每个薄膜LED的第二上绝缘层使第二金属电极层露出从而分别形成第三导电PAD和第四导电PAD。5.根据权利要求4所述的植入式光源，在第一导电PAD和第二导电PAD上沉积铟柱，并通过加热使得硅衬底的第一导电PAD和第二导电PAD与薄膜LED的第三导电PAD和第四导电PAD实现键合导通。6.根据权利要求1所述的植入式光源，...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴为华，李亚民，陈英，王阳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：