CN111048698B - 一种有机发光二极管结构的制造方法 - Google Patents

一种有机发光二极管结构的制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种有机发光二极管结构的制造方法，包括：在衬底表面形成阳极结构，其中，相邻的所述阳极结构之间具有间隔区；形成隔绝材料膜，所述隔绝材料膜覆盖所述阳极结构的所述间隔区，以及所述阳极结构,所述隔绝材料膜的厚度为第一厚度；将所述隔绝材料膜减薄到第二厚度；刻蚀减薄后的所述绝缘材料膜，露出各阳极结构的至少部分；在所述隔绝材料膜的表面以及从所述隔绝材料膜露出的所述阳极结构的表面形成有机发光材料膜；以及在所述有机发光材料膜表面形成阴极薄膜。根据本申请，避免阴极材料膜断线，提升阴极材料膜蒸镀成膜工艺窗口，从而提高OLED的良率。

Description

一种有机发光二极管结构的制造方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种有机发光二极管结构的制造方法。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。
OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三基色，构成基本色彩。OLED的特性是自己发光，不像薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为21世纪最具前途的产品之一。
有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电(DirectCurrent，DC)所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子(Electron)与空穴(Hole)分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合。当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子(Light Emission)或热能(Heat Dissipation)的方式放出，其中光子的部分可被利用当作显示功能。因此，通过选择适当的材料当作发光层或是在发光层中掺杂染料能够得到所需的发光颜色。
此外，一般电子与空穴的结合反应均在数十纳秒(ns)内，故OLED的响应速度非常快。而发光效率较佳、普遍被使用的为多层被动矩阵有机发光二极管(Passive MatrixOrganic Light Emitting Diode，PM-OLED)结构，除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外，尚需制作空穴注入层(Hole Inject Layer，HIL)、空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)、电子传输层(Electron Transport Layer，ETL)与电子注入层(Electron InjectLayer，EIL)等结构。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现，在OLED阵列中，传输层与电极之间需设置隔绝材料层，所以，通过热蒸镀(Evaporate)在隔绝材料层表面形成电极时的加工难度相对提高，并且，隔绝材料层的形貌将直接影响到蒸镀的效果，使得整个制作过程变得更复杂。例如，OLED制造工艺过程中阳极结构刻蚀完成后，通常侧壁形貌角度比较陡直，在沉积一层较薄的隔绝材料层时形貌角度依然较陡直，这样会导致后续蒸镀时金属阴极断线，而干法刻蚀阳极结构时很难将侧壁调整至更斜且蒸镀过程中也无法改善。
图1是隔绝材料膜断裂开的一个示意图。如图1所示，在OLED结构中，衬底100的表面形成有由薄膜110和120形成的阳极结构，阳极结构具有间隔区，间隔区中形成有隔绝材料膜150，隔绝材料膜150表面形成有有机发光材料膜160和阴极材料膜170。
如图1所示，当隔绝材料膜150的表面形貌较陡直时，例如，隔绝材料膜150的表面形貌角度α>72°，导致后续的阴极材料膜170在蒸镀成膜的时候断开。
本申请提供一种有机发光二极管(OLED)结构及其制造方法，通过沉积较厚的隔绝材料膜并减薄，改变隔绝材料膜的表面形貌，避免阴极材料膜断线，提升阴极材料膜蒸镀成膜工艺窗口，从而提高OLED的良率。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种有机发光二极管结构的制造方法，包括：
在衬底表面形成阳极结构，其中，相邻的所述阳极结构之间具有间隔区；
形成隔绝材料膜，所述隔绝材料膜覆盖所述阳极结构的所述间隔区，以及所述阳极结构,所述隔绝材料膜的厚度为第一厚度；
将所述隔绝材料膜减薄到第二厚度；
刻蚀减薄后的所述绝缘材料膜，露出各阳极结构的至少部分；
在所述隔绝材料膜的表面以及从所述隔绝材料膜露出的所述阳极结构的表面形成有机发光材料膜；以及
在所述有机发光材料膜表面形成阴极薄膜。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述阳极结构为铝(Al)和氧化铟锡(ITO)叠层。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，在将所述隔绝材料膜减薄到第二厚度的步骤中，采用干法刻蚀或化学机械研磨进行所述减薄。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述干法刻蚀所用的气体包含碳(C)、氟(F)和氧(O)元素。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述隔绝材料膜的材料是旋转涂布的玻璃(SOG),等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的氧化物，或者光刻胶。
本申请的有益效果在于：避免阴极材料膜断线，提升阴极材料膜蒸镀成膜工艺窗口，从而提高OLED的良率。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是阴极材料膜断裂开的一个示意图；
图2是本申请实施例1的有机发光二极管结构的一个示意图；
图3至图10是本申请实施例2的制造方法的实例中部分步骤的示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
本申请实施例1提供一种有机发光二极管结构。
图2是本申请实施例1的有机发光二极管结构的一个示意图，如图2所示，该有机发光二极管(OLED)结构包括：衬底100，阳极结构110A，隔绝材料膜150，有机发光材料膜160，以及阴极薄膜170。
如图2所示，阳极结构110A形成于衬底100的表面，相邻的阳极结构110A之间具有间隔区110B；隔绝材料膜150覆盖该阳极结构的间隔区110B，以及间隔区110B周围的阳极结构110A的一部分；有机发光材料膜160形成于隔绝材料膜150的表面以及从隔绝材料膜150露出的阳极结构110A的表面；阴极薄膜170形成于有机发光材料膜160表面。
在本实施例中，阳极结构110A和阴极薄膜170之间在被施加正向直流电压的情况下，有机发光材料膜160发光。
在本实施例中，通过沉积较厚的隔绝材料膜，并对该隔绝材料膜进行减薄，能够得到表面形貌改善的隔绝材料膜150，如图2所示，该隔绝材料膜150的表面形貌角度α较小，例如α≤60°，由此，能够避免阴极薄膜170在蒸镀时断裂开，从而提高OLED结构的良率。
在本实施例中，衬底100可以是半导体制造领域中常用的衬底，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI:Silicon On Insulator)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓晶圆、SiC晶圆等，也可以是石英、蓝宝石、玻璃、氧化硅等绝缘性晶圆。本实施例对此并不限制。
在本实施例中，阳极结构110A可以是叠层结构，例如，该叠层结构例如可以包括：形成于衬底100表面的铝(Al)层110和形成于铝(Al)层110表面的氧化铟锡(ITO)120。此外，在铝(Al)层110和衬底100表面之间，还可以形成有氮化钛(TiN)等中间层薄膜。
在本实施例中，隔绝材料膜150可以是绝缘材料，由此，可以对各阳极结构110A分别施加电压，从而对各OLED结构的发光进行分别控制。隔绝材料膜150的材料可以是旋转涂布的玻璃(SOG)，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的氧化物，或者光刻胶等。
在本实施例中，有机发光材料膜160是OLED结构中用于进行空穴传输、复合发光和电子传输的薄膜层，有机发光材料膜160可以是叠层结构，例如，该叠层结构可以包括空穴传输层、复合发光层和电子传输层等。
在本实施例中，阴极薄膜170的材料可以是具有较低功函数的材料，例如，银(Ag)，或镁银(Mg-Ag)等。
在本实施例中，各OLED结构可以形成为OLED显示器中的一个子像素，多个OLED结构可以形成OLED的显示阵列。
实施例2
本申请实施例2提供一种OLED结构的制造方法，该方法用于制造实施例1所述的OLED结构。在本实施例中，该方法可以包括如下的步骤：
步骤201、在衬底表面形成阳极结构110A，其中，相邻的阳极结构110A之间具有间隔区110B；
步骤202、形成隔绝材料膜150，该隔绝材料膜150覆盖阳极结构110A的间隔区110B，以及阳极结构110A，该隔绝材料膜的厚度为第一厚度；
步骤203、将隔绝材料膜150减薄到第二厚度；
步骤204、刻蚀减薄后的绝缘材料膜150，露出各阳极结构110A的至少部分；
步骤205、在隔绝材料膜150的表面以及从隔绝材料膜150露出的阳极结构110A的表面形成有机发光材料膜160；
步骤206、在有机发光材料膜160表面形成阴极薄膜170。
在本实施例的步骤201中，阳极结构110A可以是铝(Al)和氧化铟锡(ITO)叠层。此外，本实施例可以不限于此，阳极结构110A也可以是其他材料。
在本实施例的步骤202中，隔绝材料膜150的材料可以是：旋转涂布的玻璃(SOG)，或者等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的氧化物，或者光刻胶。
在本实施例的步骤203中，采用干法刻蚀或化学机械研磨进行减薄。其中，该干法刻蚀所用的气体包含碳(C)、氟(F)和氧(O)元素，例如，该干法刻蚀所用的气体包括八氟环丁烷(C4F8)，氩气(Ar)，以及氧气(O2)。
在本实施例的步骤204中，采用干法刻蚀对减薄后的绝缘材料膜150进行刻蚀，从而使绝缘材料膜150具有倾斜的侧壁。其中，在该干法刻蚀步骤中，可以采用现有技术中的能形成倾斜侧壁的干法刻蚀工艺来实现。
下面，结合一个实例来说明本申请实施例2的制造方法。
图3至图10是该实例中部分步骤的示意图，如图3至图10所示，该制造方法的各步骤包括：
1)如图3所示，在氧化硅衬底100上依次沉积铝(Al)110和氧化铟锡(ITO)120，其中，铝(Al)110和氧化铟锡(ITO)120形成阳极结构110A。此外，在沉积铝110之前，也可以在氧化硅衬底100表面沉积氮化钛(TIN)，由此，在氮化钛(TIN)表面依次沉积铝(Al)110和氧化铟锡(ITO)120。
2)如图4所示，在氧化铟锡(ITO)120表面进行光刻胶涂布，并使用掩膜版曝光，显影，形成图形化的光刻胶130。
3)如图5所示，采用干法刻蚀工艺，将光刻定义好的光刻胶130的图形转移到下层铝(Al)110和氧化铟锡(ITO)120上，再通过去胶工艺将光刻胶去除。干法刻蚀工艺气体包括氯气(Cl2)和/或三氯化硼(BCl3)。相邻的阳极结构110A的侧壁之间形成有间隔区110B。
4)如图6所示，在刻蚀后的图形上沉积第一厚度的隔绝材料膜150，隔绝材料膜150可以是旋转涂布的玻璃(SOG)，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的氧化物，或者光刻胶。
5)如图7(a)所示，使用干法刻蚀工艺将隔绝材料膜150减薄至第二厚度，干法刻蚀工艺所用的气体包括八氟环丁烷(C4F8)，氩气(Ar)，以及氧气(O2)。或者，如图7(b)所示，使用化学机械研磨(CMP)的工艺将隔绝材料膜150减薄至第二厚度。在本实例的后续示意图中，以干法刻蚀方式为例进行说明。
6)如图8所示，在减薄后的隔绝材料膜150表面进行光刻胶涂布，并使用掩膜版曝光，显影后形成图形化的光刻胶180。
7)如图9所示，采用干法刻蚀工艺，将光刻定义好的光刻胶180的图形转移到下层隔绝材料膜150上，使隔绝材料膜150具有倾斜的侧壁151，并露出氧化铟锡(ITO)的至少部分表面，再通过去胶工艺将光刻胶去除。本步骤的干法刻蚀工艺可以采用现有技术中的能形成倾斜侧壁的干法刻蚀工艺来实现。
8)如图10所示，在定义好图形的绝缘层上依次蒸镀有机发光材料膜160和阴极薄膜170，此时蒸镀时成膜良好，不会断线。
根据本实施例，通过沉积较厚的隔绝材料膜，并对该隔绝材料膜进行减薄，能够得到表面形貌改善的隔绝材料膜，该隔绝材料膜的表面形貌角度α较小，由此，能够避免阴极薄膜在蒸镀时断裂开，从而提高OLED结构的良率。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (4)

1.一种有机发光二极管结构的制造方法，包括：
在衬底表面形成阳极结构，其中，相邻的所述阳极结构之间具有间隔区；
形成隔绝材料膜，所述隔绝材料膜覆盖所述阳极结构的所述间隔区，以及所述阳极结构,所述隔绝材料膜的厚度为第一厚度；
采用干法刻蚀，将所述隔绝材料膜减薄到第二厚度；
刻蚀减薄后的所述隔绝材料膜，露出各阳极结构的至少部分，使得所述隔绝材料膜覆盖各阳极结构的位于所述间隔区周围的一部分；
在所述隔绝材料膜的表面以及从所述隔绝材料膜露出的所述阳极结构的表面形成有机发光材料膜；以及
在所述有机发光材料膜表面形成阴极薄膜。
2.如权利要求1所述的有机发光二极管结构的制造方法，其中，
所述阳极结构为铝(Al)和氧化铟锡(ITO)叠层。
3.如权利要求1所述的有机发光二极管结构的制造方法，其中，
所述干法刻蚀所用的气体包含碳(C)、氟(F)和氧(O)元素。
4.如权利要求1所述的有机发光二极管结构的制造方法，其中，
所述隔绝材料膜的材料是旋转涂布的玻璃(SOG),等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的氧化物，或者光刻胶。
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