本發(fā)明屬于半導(dǎo)體工藝，特別是涉及一種基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、作為一種透明導(dǎo)電材料，氧化銦錫(ito)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在涂料、太陽能電池、以及最常見的顯示行業(yè)中。氧化銦錫(ito)是一種高電導(dǎo)，錫摻雜的半導(dǎo)體，禁帶寬度約為3.5ev，遷移率約為30cm2/v·s。但由于載流子濃度過高，它的電流開關(guān)比低于傳統(tǒng)氧化物半導(dǎo)體，因此目前關(guān)于氧化銦錫晶體管的研究非常少。此外，氧化銦錫的相對(duì)介電常數(shù)比銦鎵鋅氧化物(igzo)或氧化鋅(zno)低，在實(shí)現(xiàn)低功耗超短溝晶體管方面具有更大潛力。

2、微型發(fā)光二極管(micro?light?emitting?diode，micro-led)陣列器件是指在同一基底上集成的微尺寸，超高密度led像素的二維陣列，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如微顯示設(shè)備、生命細(xì)胞探測(cè)、可見光通訊等。

3、目前micro-led的發(fā)光單元與驅(qū)動(dòng)單元屬于兩個(gè)獨(dú)立工藝部分，要實(shí)現(xiàn)micro-led陣列的顯示需要將這兩部分進(jìn)行集成，涉及的相關(guān)工藝復(fù)雜，存在制作成本高的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件的制備方法，本發(fā)明的制備方法，通過光刻定義互連和源漏電極區(qū)后沉積簡(jiǎn)并態(tài)厚層氧化銦錫，將mos結(jié)構(gòu)源級(jí)與micro-led單元高臺(tái)面的p電極互聯(lián)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)。最終，通過柵極來控制發(fā)光單元的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)原位驅(qū)動(dòng)，由于工藝上的兼容性因此省去了傳統(tǒng)的鍵合過程，大大簡(jiǎn)化制備流程降低生產(chǎn)成本。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明一種基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件，所述micro-led器件包含位于同一襯底上的陣列化的micro-led單元，以及與micro-led單元串聯(lián)的mos結(jié)構(gòu)單元；所述mos結(jié)構(gòu)單元中的溝道層為薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫薄膜層，所述micro-led單元與mos結(jié)構(gòu)單元由厚層間并態(tài)氧化銦錫薄膜層互連，所述氧化銦錫薄膜層覆蓋于mos結(jié)構(gòu)單元中溝道層上方的漏極區(qū)域、源極區(qū)域、micro-led單元的p型半導(dǎo)體上方的p電極區(qū)域、以及micro-led單元與mos結(jié)構(gòu)單元之間的區(qū)域。

5、本發(fā)明提供的micro-led，將mos結(jié)構(gòu)單元與micro-led單元集成于一體，本發(fā)明所提供的micro-led，在mos結(jié)構(gòu)單元部分設(shè)置薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫溝道；設(shè)置厚層簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫作為道和金屬電極的插入層，且通過厚層簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫將mos結(jié)構(gòu)源級(jí)與micro-led單元的p電極互聯(lián)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，其中薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫溝道可提供高濃度的自由電子，這種高載流子濃度有助于實(shí)現(xiàn)高電子遷移率，從而提高mos晶體管的開關(guān)速度和驅(qū)動(dòng)能力；此外薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫溝道具有較高的光學(xué)透明度，可應(yīng)用于透明顯示場(chǎng)景，而厚層簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫作為溝道和金屬電極的插入層，可有效降低接觸勢(shì)壘大幅提升輸出電流。

6、優(yōu)選的方案，所述薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫薄膜層的厚度≤15nm，優(yōu)選為10nm；

7、所述厚層間并態(tài)氧化銦錫薄膜層的厚度≥110nm，優(yōu)選為110nm。

8、厚層氧化銦錫體現(xiàn)出簡(jiǎn)并態(tài)并作為mos結(jié)構(gòu)的源漏接觸電極，所述厚層氧化銦錫電極具有更好的歐姆接觸。

9、優(yōu)選的方案，所述mos結(jié)構(gòu)單元中溝道層的下方依次設(shè)置有背柵介質(zhì)層、背柵電極。本發(fā)明通過mos結(jié)構(gòu)單元中的背柵電極控制micro-led單元(發(fā)光單元)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)原位驅(qū)動(dòng)。

10、優(yōu)選的方案，所述micro-led器件由襯底、led外延層，以及設(shè)置于led外延層上方的陣列化的micro-led單元、mos結(jié)構(gòu)單元組成；所述led外延層由led外延層高臺(tái)面、led外延層低臺(tái)面組成，所述led外延層高臺(tái)面與led外延層低臺(tái)面由下至上均包含位于襯底上的緩沖層、n型半導(dǎo)體；所述led外延層高臺(tái)面由下至上還包含量子阱層、p型半導(dǎo)體；所述p型半導(dǎo)體的上方設(shè)置有micro-led單元的p電極，所述p電級(jí)與p型半導(dǎo)體之間還設(shè)置有厚層間并態(tài)氧化銦錫薄膜層；所述micro-led單元的n電極與mos結(jié)構(gòu)單元均設(shè)置于led外延層低臺(tái)面的上方，所述micro-led單元的n電極直接與led外延層低臺(tái)面中的n型半導(dǎo)體接觸；所述mos結(jié)構(gòu)單元中的背柵電極與led外延層低臺(tái)面中的n型半導(dǎo)體之間設(shè)置有鈍化絕緣層。

11、優(yōu)選的方案，所述led外延層高臺(tái)面中除去p電極的上方，以及l(fā)ed外延層低臺(tái)面中除去n電極的上方均直接設(shè)置有鈍化絕緣層。

12、鈍化絕緣層可以對(duì)micro-led單元的側(cè)壁缺陷修復(fù)。

13、進(jìn)一步的優(yōu)選，所述襯底選自藍(lán)寶石、硅、碳化硅、氮化鎵中的一種。

14、進(jìn)一步的優(yōu)選，所述緩沖層的材質(zhì)選自三五族材料的化合物及其多元合金。如gan、ingan、algan等。

15、進(jìn)一步的優(yōu)選，所述p型半導(dǎo)體為p-gan，所述n型半導(dǎo)體為n-gan。

16、進(jìn)一步的優(yōu)選，所述鈍化絕緣層的材質(zhì)選自hfox、alox、siox中的一種。

17、進(jìn)一步的優(yōu)選，所述背柵介質(zhì)層的材質(zhì)選自hfox、alox中的一種。

18、本發(fā)明一種基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件的制備方法，取led外延片，所述led外延片由襯底與led外延層組成，所述led外延層由緩沖層、n型半導(dǎo)體、量子阱層、p型半導(dǎo)體組成，先通過光刻在led外延層上定義micro-led單元的p型半導(dǎo)體像素區(qū)域和n型半導(dǎo)體區(qū)域，通過刻蝕工藝將p型半導(dǎo)體像素區(qū)域之外的部分進(jìn)行刻蝕至n型半導(dǎo)體，從而形成led外延層高臺(tái)面與led外延層低臺(tái)面，在led外延層高臺(tái)面與led外延層低臺(tái)面的表面均制備鈍化絕緣層，然后通過光刻在led外延層低臺(tái)面定義n電極區(qū)域以及mos結(jié)構(gòu)單元區(qū)域，并將n電極區(qū)域的鈍化絕緣層進(jìn)行刻蝕暴露出n型半導(dǎo)體，然后于n電極區(qū)域沉積金屬電極形成micro-led單元的n電極，同時(shí)于mos結(jié)構(gòu)單元區(qū)域依次制備背柵電極、背柵介質(zhì)層，再于背柵介質(zhì)層制備薄層非簡(jiǎn)并態(tài)氧化銦錫薄膜層，通過光刻在led外延層高臺(tái)面定義p電極區(qū)域，然后將p電極區(qū)域的鈍化絕緣層進(jìn)行刻蝕暴露出p型半導(dǎo)體,同時(shí)通過光刻在mos結(jié)構(gòu)單元定義出源極區(qū)域與漏極區(qū)域，再于源極區(qū)域與漏極區(qū)域、p電極區(qū)域，以及micro-led單元與mos結(jié)構(gòu)單元之間的區(qū)域制備厚層間并態(tài)氧化銦錫薄膜層。

19、原理與優(yōu)勢(shì)

20、本發(fā)明提供的基于溝道、接觸兩用氧化銦錫的mos結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的micro-led器件的制備方法，通過對(duì)氧化銦錫的厚度調(diào)控制備了非簡(jiǎn)并態(tài)的氧化銦錫溝道材料，同時(shí)制備了簡(jiǎn)并態(tài)的氧化銦錫接觸材料，構(gòu)成了高電流的mos結(jié)構(gòu)。

21、此外，氧化銦錫的相對(duì)介電常數(shù)比銦鎵鋅氧化物(igzo)或氧化鋅(zno)低，在實(shí)現(xiàn)低功耗超短溝晶體管方面具有更大潛力。本發(fā)明的制備方法通過光刻定義互連和源漏電極區(qū)后沉積簡(jiǎn)并態(tài)厚層氧化銦錫，將mos結(jié)構(gòu)源級(jí)與micro-led單元高臺(tái)面的p電極互聯(lián)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)。最終，通過柵極來控制發(fā)光單元的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)原位驅(qū)動(dòng)，相比于傳統(tǒng)的將micro-led發(fā)光單元與驅(qū)動(dòng)電路分開制備然后集成的工藝路線，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了制作成本。