CN103155197B - 用于制造有机电子器件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造包括有机层(120)的电子器件的方法。根据此方法,具有作为第一和第二外层的金属层(130)和有机层(120)的堆叠通过蚀刻这两个外层被结构化。在一个具体实施例中,通过透过结构化隔离10层(150)的电流生长,可以在最外金属层(130)上产生附加金属层(140)。在移除所述隔离层(150)之后,附加金属层(140)的开口中的金属(130)可以被蚀刻。在另一蚀刻步骤中,所述开口中的有机材料(120)也可以被移除。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造包括至少一个有机层和一个金属层的电子器件的方法。
背景技术
例如从有机发光二极管(OLED)或有机光伏电池(OPVC)已知包括有机层的电子器件。在这种器件中,金属线典型地被用于电接触有机材料。通过金属层的微结构化来产生这些金属线不是容易的,因为附近有机材料对于来自制造工艺的损伤非常敏感。在OLED显示器的试生产中对最外金属层的蚀刻已经描述于文献(2002年6月Florian Pschenitzka提交给美国普林斯顿大学电子工程系的博士论文"Patterning
Techniques for Polymer Light-Emitting Diodes"第145-164页),但是这种工艺未被广泛用于工业生产。
发明内容
基于此背景技术,本发明的目的是提供一种改进的用于包括必须被结构化的材料的电子器件的制造工艺,其中所述工艺应特别适合于应用在工业批量生产中。此外,该结构化应优选地对于大规模范围是有可能的,例如允许精确地移除仅仅非常精细的区域以及大区域移除。
此目的是通过根据权利要求1的方法实现。优选实施例在从属权利要求中公开。
根据本发明的方法涉及制造电子器件并且包括(至少)下述步骤,该步骤可以按照所列顺序或者任何其它适当顺序执行:
a)制作层堆叠,该层堆叠包括(在堆叠的一个侧面)作为第一和第二外层的金属层和有机层。在此上下文中,"第一外层"应是堆叠的最外层,并且"第二外层"应直接位于第一外层下方。优选地,金属层为第一外层并且有机层为第二外层,不过本发明也应包括相反的布置。
b)通过蚀刻结构化前述(第一和第二)外层。该结构化具体地可包括所述层在它们延伸平面中的初始均匀性被破坏,例如通过在所述平面中产生开口。
应指出,该电子器件的完整制造通常将隐含另外的、器件特定性的步骤,这样的步骤对于本发明是无关紧要的并且因此此处未列出。
所描述的方法具有的优点为,它不要求应用堆叠层的有机材料或金属透过其被沉积的掩模,其中这种结构化掩模的处理和对齐通常非常繁琐。反而,有机层和金属层二者的结构化是通过蚀刻工艺实现。蚀刻具有的另外优点为,它将金属和有机材料从其在那里是不期望的位置移除而不产生任何碎屑(如果例如激光消融被用于该移除时,则情况是将产生碎屑)。
最优选地,结构化外层而进行的蚀刻是干法蚀刻。在干法蚀刻中,材料典型地暴露于离子轰击(通常是反应气体的等离子体)。典型蚀刻气体为用于金属蚀刻的Cl2、BCl3以及用于有机涂层的O2等离子体。不应用液体,这是有利的,因为有机层通常对液体,特别是对水非常敏感。
为了通过蚀刻实现外层的结构化,所述蚀刻必须按照在空间上有选择的方式进行。实现此的一种方法包括:在蚀刻之前,将结构化保护层定位在第一外层上。(第一和第二)外层只有位于保护层的开口下方的那些区域因此将受蚀刻影响。在蚀刻完成之后,保护层可以被移除,或者在薄膜封装情况下它可以被保留在适当位置并且典型地被掩埋在后续各层下方。
通过印刷、绘制(plotting)、透过掩模的蒸镀、透过掩模的溅射和/或通过与金属层和有机层兼容的任何其它合适工艺,前述结构化保护层例如可以沉积在第一外层上。如果金属层是最外层,它保护有机层使得用于结构化保护层的适当沉积工艺的选择不太重要。
在本发明的具体实施例中,所提到的结构化保护层可包括薄膜封装材料。此类型的典型材料包括氮化硅(SiN)、SiON、AlO、SiCN、Al2O3、SiO2、TiO2和/或ZrO2等。如果电子器件的薄膜封装无论如何旨在作为最后制造步骤,则使用薄膜封装材料作为保护层是特别有利的。
结构化保护层可包括附加金属层,该附加金属层典型地由与堆叠中的金属层相同的金属构成。在此实施例中,堆叠的金属层优选地是堆叠的第一外层,这暗示附加金属层直接沉积在堆叠的金属层之上。蚀刻于是可以针对器件的整个表面均匀地完成,按照近似相同的速率在各处移除金属材料,直至在金属最薄处的位置,即在附加金属层的开口中达到有机层。此处蚀刻自动地停止,并且金属将仅仅留在存在附加金属层的区域中。在此实施例中,堆叠的金属层主要具有在结构化附加金属层沉积期间,保护位于其下方的有机层的功能。
产生前述附加金属层的一种方式是通过透过掩模蒸镀和/或溅射金属。另一种方式包括两个步骤:首先,将结构化隔离层沉积在第一外层上(该第一外层典型地是堆叠的金属层)。其次,通过透过隔离层的电流生长,产生附加金属层。在电流生长的第二步骤,金属材料将仅仅沉积在隔离层的开口中。在电流生长完成后,优选地通过某种适当蚀刻工艺移除隔离层。
如上文已经指出,电子器件优选地在另一制造步骤期间例如通过薄膜封装被封装。利用这种封装,器件中的敏感有机材料可以被保护免受环境影响。
堆叠中的有机层的有机材料可以可选地包括有机电致发光材料。所制作的器件于是具体地可以是OLED,所提出的制造工艺对于OLED是非常有利的,因为它容易允许产生器件的自由形状。
电子器件的其它特别合适实施例包括太阳能电池或有机存储器。
附图说明
本发明的这些和其它方面将通过下文描述的(多个)实施例而显见并且参考所述实施例来阐述。将借助附图通过示例的方式描述这些实施例,在附图中:
图1-6说明根据本发明的第一实施例的连续制造步骤,其中图的左部示出相应中间工件的示意性截面并且右部示出相应中间工件的对应俯视图;
图7-9在示意性侧视图中说明根据第二方法的连续制造步骤。
相似附图标记或者相差100的整数倍的附图标记在图中指代相同或类似部件。
具体实施方式
在下文中将结合有机发光二极管(OLED)作为可以利用所提出方法制作的电子器件的示例来描述本发明。
为了制作横向结构化OLED,可以使用一个结构化有机掩模和一个结构化金属掩模,相应材料透过它们被应用到位于下方的载体(衬底)。然而这些掩模的对齐不是微不足道的,结构尺寸的最小化是非常有限的并且非常成本密集。另外,结构化掩模经常变得不稳定。如果需要有机层和/或金属层的结构化,它可以可替换地在沉积整个(未结构化)层之后进行。典型地激光结构化于是可以用于移除金属层和/或有机层。然而此工艺产生碎屑,当薄膜封装随后应被应用在器件上时该碎屑造成困难。
鉴于此,本发明提出一种新的用于制造结构化OLED的工艺,其中即使在横向结构化被执行时不需要掩模,不产生碎屑,并且大的工艺窗口是可能的(即该工艺容忍小的工艺变动,比如衬底的机械变动、温度变动等),因为所述工艺是在界面(无机/有机/无机)自动停止的工艺。所提出的制造方法的优选实施例的必要特征为:
1.使用等离子体蚀刻结构化OLED。
2.使用蚀刻保护层限定不应被蚀刻的区域。
前述蚀刻保护层可以由下述构成:
- 厚的结构化金属层(图1-6);
- 上覆的薄膜封装的结构化层(图7-9);
- 任何结构化蚀刻保护层,其在蚀刻期间不伤害OLED并且保护OLED。
前述结构化金属层比如可以通过下述制作:
- 使用金属(离子液体)的电流生长结合用于结构化所生长的层的绝缘体。
- 使用热蒸镀/溅射工艺结合阴影掩模。
上述结构化蚀刻保护层(其可以是薄膜封装的一部分)可以通过下述被应用:印刷(例如喷墨印刷、绘制、真空绘制),透过掩模的蒸镀等。薄膜封装比如可以包括聚合物,例如不具有或具有非常少量残余水的丙烯酸树脂。此外,它还可以包括单体,该单体随后可以在衬底上交联。
在下文中,将参考图1至6描述根据本发明的有机半导体器件的第一制造方法的连续步骤。
图1说明起点,其中首先电致发光有机层120("第二外层")并且接着金属层130("第一外层")被蒸镀在衬底110上而不结构化,从而产生均匀层堆叠(其中所述衬底典型地包括位于顶部的例如ITO层的导电层,此处未详细示出该导电层)。金属层130通常在最后器件中将作为阴极操作。
图2示出下一个步骤,其中结构化抗蚀剂/绝缘体层150被印刷在器件的金属层130上作为"隔离层"。此隔离层150的开口可以任意地成形,从而允许制作自由形状OLED。
图3示出后续电流电镀步骤,该步骤用于在不被隔离层150覆盖的区域中应用附加金属层140从而增厚阴极130。此附加金属层140的材料将典型地为与阴极130的金属相同的金属,例如为铝。
图4示出下一个步骤,在该步骤中通过等离子体蚀刻移除绝缘体层150。
在图5中示出金属的后续(全区域)蚀刻。由于金属(层130、140)的厚度变动,在电镀步骤期间存在抗蚀剂150的区域(即附加金属层140的开口)首先被蚀刻掉。当到达有机层120时,在这些区域中的蚀刻工艺停止。未结构化金属层130和附加金属层140之间的原始边界用点线表示。
图6示出下一个步骤,该步骤为有机层120的干法蚀刻工艺。不应被蚀刻的区域用金属覆盖,因此有机半导体器件(此处为最后制作的OLED 100)得到保护。
在图5和6的工艺步骤中,附加金属层140起到用于蚀刻其下方各层的结构化保护层的作用。所描述的工艺例如可以用于钻孔形成到OLED的通路,将OLED彼此分离等。
图7至9说明OLED 200的可替换制造工艺。如上,此工艺从衬底210、电致发光有机层220和金属层(阴极)230的堆叠开始。
根据图7,有机薄膜封装材料随后沉积在最外金属层230上,得到结构化保护层240。此层的材料可以例如包括用于平坦化以覆盖(多个)阻挡层中的针孔的有机涂层。
接着,金属层230(图8)和有机层220(图9)透过结构化保护层240的开口被干法蚀刻,得到期望的横向结构化OLED器件200。
概言之,上述示例演示了通过使用无光刻的干法蚀刻步骤来结构化OLED或其它有机半导体器件的可能性。干法蚀刻步骤优于激光消融步骤,因为不产生碎屑。因此在结构化之后器件的薄膜封装仍是有可能的。所公开的工艺例如也可以被应用于制作太阳能电池或有机存储器。
最后指出,在本申请中术语"包括"不排除其它元件或步骤,"一"("a"或"an")不排除多个,并且单个处理器或其它单元可以完成若干装置的功能。本发明在于各个和每个新颖的特性特征以及特性特征的各个和每个组合。此外,权利要求中的附图标记不应解读为限制它们的范围。
Claims (8)
1.一种用于制造电子器件(100,200)的方法,所述方法包括下述步骤:
a)制作层堆叠,该层堆叠包括作为第一和第二外层之一的金属层(130,230)和作为第一和第二外层中的另一个的有机层(120,220);
b)在第一外层(130,230)上沉积结构化保护层(140,240),其中该结构化保护层包括附加金属层(140)和薄膜封装材料;
c)在沉积结构化保护层(140,240)之后,通过蚀刻结构化所述第一外层和所述第二外层(120,130,220,230)。
2.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于该蚀刻包括干法蚀刻。
3.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于通过印刷、绘制和/或透过掩模的蒸镀或溅射,沉积该结构化保护层(140,240)。
4.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于通过透过掩模的蒸镀和/或溅射,产生该附加金属层(140)。
5.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于在第一外层(130)上沉积结构化隔离层(150),并且通过透过此隔离层的电流生长而产生该附加金属层(140)。
6.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于该电子器件(100,200)优选地被封装在薄膜封装中。
7.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于该有机层(120,220)包括有机电致发光材料。
8.根据权利要求1所述的用于制造电子器件(100,200)的方法,
其特征在于该电子器件为OLED(100,200)、有机太阳能电池或有机存储器。
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