基于纳米线MOSFET的压控LED及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于，所述基于纳米线mosfet的压控led包括：一个垂直结构的压控led和一个纳米线mosfet，两个结构在电学上串联；所述垂直结构的压控led包括：硅衬底；正电极，位于所述硅衬底的底部；导电层，位于所述硅衬底的上方，包括转移键合层和p接触电极；有源层，位于所述导电层的上方，所述有源层包括二极管p型gan层、ingan/gan多量子阱层及二极管n型gan层；所述纳米线mosfet包括：纳米线，位于所述二极管n型gan层及其上方，同时，所述二极管n型gan层也是纳米线的漏区，所述纳米线自下而上的层结构依次包括二极管n型gan层、纳米沟道层、纳米线源区；栅极介质层，位于所述纳米线的侧壁，以及所述纳米线之间所述二极管n型gan层的凹槽表面上；栅极金属，位于所述栅极介质层形成的凹槽中，所述栅极金属的顶部高于所述纳米线沟道层的顶部；电学隔离层，位于所述栅极金属上方，所述电学隔离层的顶部与所述纳米线源区的顶部持平；透明导电电极，位于所述电学隔离层和所述纳米线源区的上方；负电极，网格状，位于所述透明导电电极的上方。2.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：所述硅衬底材料为高掺杂的单晶硅，电阻率小于0.01ω
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m。3.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：所述转移键合层材料为ansn；所述p接触电极材料为ni合金或au合金。4.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：所述透明导电电极的材料为ito。5.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：所述纳米线沿着垂直方向，水平截面的形状包括圆形、矩形及不规则多边形中的至少一种，水平截面的最大宽度小于100nm。6.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：相邻两个所述纳米线的间距大于100nm。7.根据权利要求1所述的基于纳米线mosfet的压控led，其特征在于：所述栅极介质层的材料为二氧化硅、氮化硅、二氧化钛及二氧化铪中的一种或两种以上的组合；所述电学隔离层的材料为二氧化硅、氮化硅、二氧化钛及二氧化铪中的一种或两种以上的组合。8.一种基于纳米线mosfet的压控led的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：s11：提供led基片，所述led基片由下至上的层结构依次包括硅衬底、转移键合层、p接触电极、第一p型gan层、ingan/gan多量子阱层、第一n型gan层、第二p型gan层及第二n型gan层；s12：于所述led基片正面涂覆第一光刻胶，并光刻图形化，而后刻蚀至所述led基片的
所述第一n型gan层内停止，形成纳米线凹槽，所述第一n型gan层及其以上的其余部分形成纳米线阵列，再去除所述第一光刻胶；s13：于所述纳米线阵列及所述纳米线凹槽上生长第一介质材料，然后形成第一金属电极材料；s14：去除所述纳米线阵列顶部的所述第一介质材料和所述第一金属电极材料，再去除所述纳米线凹槽内预设厚度的所述第一金属电极材料，形成纳米线mosfet的栅极介质层和栅极金属；s15：于所述led基片正面生长第二介质材料，并去除所述纳米线阵列顶部的所述第二介质材料，保留所述纳米线凹槽内的所述第二介质材料，形成电学隔离层；s16：于所述led基片正面沉积一层透明导电电极；s17：于所述透明导电电极上涂覆第二光刻胶，并光刻图形化；s18：于上述结构表面上形成第二金属电极材料，并去除所述第二光刻胶及所述第二光刻胶上的第二金属电极材料，形成压控led的负电极；s19：于所述led基片背面形成第三金属电极材料，形成压控led的正电极。9.根据权利要求8所述的基于纳米线mosfet的压控led的制备方法，其特征在于：形成所述正电极前还包括在所述负电极上涂覆第三光刻胶，将所述负电极包裹其中，并贴上蓝膜的步骤，保护器件结构，避免形成所述正电极时破坏所述负电极。10.根据权利要求8所述的基于纳米线mosfet的压控led的制备方法，其特征在于，所述led基片的制备方法包括：s21：提供蓝宝石led外延片，所述外延片由下至上依次包括蓝宝石衬底、缓冲层、非有意掺杂gan层、所述第一n型gan层、所述ingan/gan多量子阱层及所述第一p型gan层；s22：于所述蓝宝石led外延片上沉积p接触金属层，形成p接触电极；s23：提供另一硅衬底晶圆，于所述硅衬底晶圆上生长键合金属层，形成所述转移键合层；s24：将所述蓝宝石led外延片与所述硅衬底晶圆进行键合，其中所述p接触电极与所述转移键合层面面接触；s25：去除所述蓝宝石衬底、所述缓冲层及所述非有意掺杂gan层，以暴露出所述第一n型gan层；s26：于所述第一n型gan层上分别形成所述第二p型gan层及所述第二n型gan层。

技术总结
本发明提供一种基于纳米线MOSFET的压控LED及其制备方法，所述基于纳米线MOSFET的压控LED包括一个垂直结构的压控LED和一个纳米线MOSFET，两个结构在电学上串联，共用二极管N型GaN层，省去了压控LED的负电极和纳米线MOSFET的正电极。本发明通过将纳米线MOSFET在电学上以串联的形式作用在LED上，将电流控制型LED器件转换为电压控制型器件，简化了LED的控制电路；MOSFET采用纳米线阵列的结构，提升其驱动能力；本发明还采用导电的硅衬底作为转移衬底，有助于提升器件工作的功率范围；此外，本发明的结构紧凑、体积小、功耗低、速度快、可靠性高、可批量化制造。可批量化制造。可批量化制造。


技术研发人员：刘桂芝 马丙乾 许剑
受保护的技术使用者：上海南麟电子股份有限公司
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2022/6/7