一种含有金属纳米颗粒的硅基电致发光器件的制备方法，包括在硅衬底晶片上生长富硅氮化硅层；采用高温退火的方法，使富硅氮化硅层中的富硅形成纳米晶硅，该富硅氮化硅层变为富含纳米晶硅的氮化硅层；定义发光区域，通过干法刻蚀形成有源区域；通过电子束蒸发，在氮化硅层上面沉积金或者银薄膜，通过高温退火形成金属纳米颗粒，形成基片；通过等离子体增强化学气相沉积法或磁控溅射的方法，在基片上制备隔离层；通过光刻及湿法刻蚀的方法，在有源层区域上的隔离层上开电极窗口；通过光刻、金属热蒸发和带胶剥离工艺，在电极窗口内制备阴极电极，在硅衬底晶片的背面制备阳极电极；通过快速退火，使阴极电极和阳极电极与源层区域和硅衬底晶片之间形成欧姆接触，完成制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电致发光器件的制备方法，特别涉及一种。
技术介绍
随着超大规模集成电路和硅基电子学的发展，芯片的集成度越来越高。当代的计算机、自动控制、信息处理、通信等各个领域的发展都要求越来越快的集成电路芯片运算速度。但是随着集成电路工艺尺寸的急剧减小，由于物理效应的因素，仅仅依靠改善单个晶 体管来提高集成电路芯片的运算速度即将要达到极限。同时，晶体管之间信号传递的延迟，也制约着芯片运算速度。这种信号传递延迟是由连接晶体管的金属材料所导致的布线电容造成的。随着集成度的增加，金属连线的长度越长，信号的传输延迟越大。所以，为了增加集成电路芯片的运算速度，需要减少晶体管之间信号传递的延迟。而采用光子作为信号传输的载体，可以避免信号传递延迟的问题。而随着对硅基材料的研究进展和硅基器件工艺的发展，硅基电子产业已然非常成熟。同时，硅基电子产品的性价比非常高。所以，要解决集成电路芯片运算速度的瓶颈问题，需要实现与现有硅集成电路工艺兼容的硅基高效发光器件。提高硅基材料的发光效率，一直是人们所追求的目标。由于硅是间接带隙材料，导带和价带的极值在动量空间上不是同一点，根据动量守恒原理，硅中导带底的电子与价带顶的空穴的复合必须借助于声子的参与，它是一个多体跃迁过程，几率远比直接带隙的化合物材料小得多，所以硅材料的带间复合发光的效率很低。随着局域表面等离子共振金属纳米结构的理论和应用不断深入的研究，对硅基发光材料的广泛探索，基于硅基的电致发光器件制备方法和性能测试也逐渐趋于成熟与完善。利用金属纳米颗粒的表面等离子共振效应可以提高纳米晶硅的自发辐射效率，增强硅基材料的发光效率。通过对材料的选择，结构参数的调整，能够良好的调制发光增强所在频段的范围。从而，利用金属纳米颗粒的局域表面等离子效应提高器件电致发光的耦合输出的方法，对于提高电致发光器件的效率有着越来越重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种。其核心是在器件结构的隔离层中加入Au、Ag等金属纳米颗粒，利用金属纳米颗粒的局域等离子效应(LSP)与有源层中电磁场相互作用，增强器件的发光效率。它的优点在于，器件结构简单，开启电压低，场致发光强度增强明显，易于实现和推广。本专利技术是一种，包括如下步骤步骤I :利用等离子体增强化学气相沉积法，在硅衬底晶片上生长富硅氮化硅层；步骤2 :采用高温退火的方法，使富硅氮化硅层中的富硅形成纳米晶硅，该富硅氮化硅层变为富含纳米晶硅的氮化硅层；步骤3 :通过曝光、显影、定影定义发光区域，通过干法刻蚀形成有源区域；步骤4 :通过电子束蒸发，在氮化硅层上面沉积金或者银薄膜，通过高温退火形成金属纳米颗粒，形成基片；步骤5 :通过等离子体增强化学气相沉积法或磁控溅射的方法，在基片上制备隔离层；步骤6 :通过光刻及湿法刻蚀的方法，在有源层区域上的隔离层上开电极窗口 ；步骤7 :通过光刻、金属热蒸发和带胶剥离工艺，在电极窗口内制备阴极电极，在硅衬底晶片的背面制备阳极电极；步骤8 :通过快速退火，使阴极电极和阳极电极与源层区域和硅衬底晶片之间形 成欧姆接触，完成制备。附图说明为进一步说明本专利技术的内容及特点，以下结合附图及实施例对本专利技术作一详细的描述，其中图I为本专利技术的制备流程图；图2为娃衬底晶片上生长富娃氣化娃不意图；图3为退火后形成纳米晶娃的不意图；图4为通过干法刻蚀形成有源区域的示意图；图5为制备金属颗粒示意图；图6为制备隔离层示意图；图7为开电极窗口示意图；图8为制备电极示意图。具体实施例方式请参阅图I，并结合参阅图2-图8所示，本专利技术提供一种，包括如下步骤步骤I :利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)，在硅衬底晶片I上生长富硅氮化硅层2 (参阅图2)，所述硅衬底晶片I为P型硅衬底晶片，厚度为400-600 μ m，电阻率为1-10 Ω ·πι，晶相(100)。其中通过控制经过氢气稀释的高纯硅烷和氮气的气流量的配比以及温度等条件，制备不同含氮量、不同折射率的富硅氮化硅非晶薄膜；步骤2 :采用高温退火的方法，退火温度为650_750°C，退火时间为10_20分钟，使富硅氮化硅层2中的富硅形成纳米晶硅，该富硅氮化硅层2变为富含纳米晶硅的氮化硅层21 (参阅图3)，其中所包含的纳米晶硅作为发光的光源。该氮化硅层21的厚度为30nm-100nm，折射率I. 9-2. 6。通过控制氮化硅层21的折射率，可以调节器件的发光增强的光谱，即随着该氮化硅层21的折射率的增加，发光增强的光谱红移；步骤3 :通过曝光、显影、定影定义发光区域，通过干法刻蚀形成有源区域22 (参阅图4)。该有源区域22面积为O. 04-4mm2 ；步骤4 :通过电子束蒸发，在氮化硅层21上面沉积金或者银薄膜，通过高温退火形成金属纳米颗粒3 (参阅图5)，形成基片，退火温度为500-650°C，要求低于步骤2中富硅氮化硅层I的退火温度，退火时间为2-4小时。所述的金属纳米颗粒3的材料可以为金、银或者它们的组合。所述的金属纳米颗粒3中的金属纳米颗粒直径为2nm-12nm。利用金属纳米颗粒3的局域等离子体(LSP)效应，可以增强发光效率。通过控制金属纳米颗粒3的直径，可以调节器件的发光增强的光谱；步骤5 :通过等离子体增强化学气相沉积法或磁控溅射的方法，在基片上制备隔离层4 (参阅图6)，该隔离层4的材料为二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或二氧化钛(TiO2)等，厚度为20-30nm，其厚度需要能够完全覆盖金属纳米颗粒，同时尽量减小隔离层4的厚度以降低对出光的影响。通过选择不同的材料，调整该隔离层4的折射率，调节器件的发光增强的光谱，即随着该隔离层4的折射率的增加，发光增强的光谱红移；步骤6 :通过光刻及湿法刻蚀的方法，在有源层区域22上的隔离层4上开电极窗口 23(参阅图7)，所述电极窗口 23为回字形状，其面积为O. 03-3mm2。该电极窗口中间留出没有金属的出光区域，其面积为O. 01-lmm2。该电极窗口用于阴极电极5与有源区域22之 间的电流注入；步骤7 :通过光刻、金属热蒸发和带胶剥离工艺，在电极窗口 23内制备阴极电极5，直接与有源区域22接触，在硅衬底晶片I的背面制备阳极电极6，直接与硅衬底晶片I接触(参阅图8)。该阴极电极5和阳极电极6的材料相同为铝；步骤8 :通过快速退火，使阴极电极5和阳极电极6分别与源层区域22和硅衬底晶片I之间形成欧姆接触(参阅图8)，从而消除肖特基势垒，完成制备。尽管参照其特定的实施例详细地展示和描述了本专利技术，但还应该指出，对于本专业领域的技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变，而不脱离所附权利要求限定的本专利技术的范围。权利要求1.一种，包括如下步骤 步骤I:利用等离子体增强化学气相沉积法，在硅衬底晶片上生长富硅氮化硅层； 步骤2 :采用高温退火的方法，使富硅氮化硅层中的富硅形成纳米晶硅，该富硅氮化硅层变为富含纳米晶硅的氮化硅层； 步骤3 :通过曝光、显影、定影定义发光区域，通过干法刻蚀形成有源区域； 步骤4:通过电子束蒸发，在氮化硅层上面沉积金或者银薄膜，通过高温退火形成金属纳米颗粒，形成基片； 步骤5 :通过等离子体增强化学气相沉积法或磁控溅射的方法，在基片上制备隔离层； 步骤6 :通过光刻及湿法刻蚀本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含有金属纳米颗粒的硅基电致发光器件的制备方法，包括如下步骤：步骤1：利用等离子体增强化学气相沉积法，在硅衬底晶片上生长富硅氮化硅层；步骤2：采用高温退火的方法，使富硅氮化硅层中的富硅形成纳米晶硅，该富硅氮化硅层变为富含纳米晶硅的氮化硅层；步骤3：通过曝光、显影、定影定义发光区域，通过干法刻蚀形成有源区域；步骤4：通过电子束蒸发，在氮化硅层上面沉积金或者银薄膜，通过高温退火形成金属纳米颗粒，形成基片；步骤5：通过等离子体增强化学气相沉积法或磁控溅射的方法，在基片上制备隔离层；步骤6：通过光刻及湿法刻蚀的方法，在有源层区域上的隔离层上开电极窗口；步骤7：通过光刻、金属热蒸发和带胶剥离工艺，在电极窗口内制备阴极电极，在硅衬底晶片的背面制备阳极电极；步骤8：通过快速退火，使阴极电极和阳极电极与源层区域和硅衬底晶片之间形成欧姆接触，完成制备。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王春霞，高洪生，阚强，陈弘达，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。