DE102011086689A1

DE102011086689A1 - Verfahren zum herstellen eines opto-elektronischen bauelements und opto-elektronisches bauelement

Info

Publication number: DE102011086689A1
Application number: DE102011086689A
Authority: DE
Inventors: Richard Baisl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: US20140291662A1; WO2013076073A1; KR101572114B1; DE102011086689B4; JP2015502019A; KR20140096382A; JP5980343B2; US9112165B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements weist die Schritte auf: Bilden einer ersten Elektrode (13) auf einem Substrat (12); Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur (14) auf der ersten Elektrode (13); Bilden einer zweiten Elektrode (15) auf der organischen funktionellen Schichtenstruktur (14); Bilden zumindest eines Kontakts (16) zum Kontaktieren der ersten und/oder zweiten Elektrode (13, 15); Bilden einer Verkapselungsschicht 18 (18) über der Schichtenstruktur (14) und dem Kontakt (16); Abtragen der Verkapselungsschicht (18) über dem Kontakt (16) mit Hilfe eines anisotropen Ätzverfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements und ein opto-elektronisches Bauelement.
Opto-elektronische Bauelemente mit organischen funktionellen Schichten weisen häufig Verkapselungsschichten über den organischen funktionellen Schichten auf, die die organischen funktionellen Schichten schützen, beispielsweise vor Feuchtigkeit. Die Verkapselungsschichten werden beispielsweise mittels Abscheideverfahren aufgebracht, beispielsweise mittels Atomschichtenabscheidung oder chemischer Gasphasenabscheidung. Bei dem Aufbringen der Verkapselungsschichten werden nicht nur die organisch funktionellen Schichten verkapselt, sondern auch Kontakte, die zum Kontaktieren von Elektroden, zwischen denen die organischen funktionellen Schichten angeordnet sind, vorgesehen sind. Derart beschichtete, verkapselte Kontakte können nicht einfach kontaktiert werden. Zum Freilegen der Kontakte ist es bekannt, diese von Hand frei zu kratzen, was sehr zeitaufwendig und damit kostspielig ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements und ein opto-elektronisches Bauelement bereitgestellt, bei dem auf einfache Weise die Kontakte frei gelegt werden können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen: Bilden einer ersten Elektrode auf einem Substrat; Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur auf der ersten Elektrode; Bilden einer zweiten Elektrode auf der organischen funktionellen Schichtenstruktur; Bilden zumindest eines Kontakts zum Kontaktieren der ersten und/oder zweiten Elektrode; Bilden einer Verkapselungsschicht über der Schichtenstruktur und dem Kontakt; und Abtragen der Verkapselungsschicht über dem Kontakt mit Hilfe eines anisotropen Ätzverfahrens.
Das Freilegen des Kontakts mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens kann dazu beitragen den Kontakt schnell und/oder einfach und/oder eine große Anzahl von Kontakten gleichzeitig frei zu legen. Dies kann dazu beitragen, Herstellungsdauern und Herstellungskosten zum Herstellen des opto-elektronischen Bauelements auf einfache Weise zu senken. Es können ein, zwei oder mehr Kontakte vorgesehen sein und mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens frei gelegt werden. Die Kontakte können einem opto-elektronischen Bauelement oder mehreren opto-elektronischen Bauelementen, insbesondere einer organischen funktionellen Schichtenstruktur oder mehreren organischen funktionellen Schichtenstrukturen zugeordnet sein. Der bzw. die Kontakte können neben der entsprechenden organischen funktionellen Schichtenstruktur angeordnet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das opto-elektronische Bauelement ein Licht emittierendes Bauelement, beispielsweise eine organische Leuchtdiode. Alternativ dazu kann das opto-elektronische Bauelement bei verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Licht absorbierendes Bauelement, beispielsweise eine organische Solarzelle sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird als anisotropes Ätzverfahren ein Trockenätzverfahren durchgeführt. Beispielsweise kann als Trockenätzverfahren ein physikalisches oder physikalisch-chemisches Trockenätzverfahren durchgeführt werden. Das Trockenätzverfahren kann beispielsweise ein plasma-unterstütztes Ätzverfahren, beispielsweise ein ICP-Plasma-Verfahren sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird über der Schichtenstruktur auf der Verkapselungsschicht eine Abdeckung angeordnet, die bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Verkapselungsschicht über der Schichtenstruktur dient. Dies trägt einfach und effektiv dazu bei, die Verkapselungsschicht und die Schichtenstruktur zu schützen, beispielsweise bei dem anisotropen Ätzverfahren oder auch nach dem Durchführen des anisotropen Ätzverfahrens, beispielsweise auch nach Fertigstellung des opto-elektronischen Bauelements.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Abdeckung mit Hilfe von Klebstoff befestigt. Dies trägt dazu bei, die Abdeckung auf einfache Weise auf der Verkapselungsschicht zu befestigen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der Klebstoff so aufgebracht, dass er bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Verkapselungsschicht über der Schichtenstruktur dient. Der Klebstoff dient dann nicht nur zur Befestigung der Abdeckung, sondern auch als Schutz der Verkapselungsschicht bei dem anisotropen Ätzverfahren. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, den Klebstoff so aufzubringen, dass er zumindest eine Flanke der Schichtenstruktur bedeckt und so bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die entsprechende Flanke dient. Liegen die Schichten der Schichtenstruktur in vertikaler Richtung aufeinander, so stellen die Flanken der Schichtenstruktur die Seiten der Schichtenstruktur dar, an denen die Schichtenstruktur in horizontaler Richtung endet. Beispielsweise kann der Klebstoff so aufgebracht werden, dass er die Flanken der Schichtenstruktur bedeckt, so dass die Flanken der Schichtenstruktur auf einfache Weise seitlich geschützt sind.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Lack derart über und/oder neben der Schichtstruktur aufgebracht, dass der Lack bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Schichtenstruktur und/oder ihrer Flanke dient. Der Lack kann zusätzlich oder alternativ zu dem Klebstoff und/oder der Abdeckung aufgebracht werden. Der Lack ermöglicht entsprechend zusätzlich oder alternativ zu der Abdeckung und dem Klebstoff, die Verkapselungsschicht und/oder die Schichtenstruktur bei dem anisotropen Ätzverfahren zu schützen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der Kontakt so ausgebildet, dass er bei dem anisotropen Ätzverfahren als sein eigener Ätzstopp und/oder als Ätzstopp für das Substrat dient. Dazu wird der Kontakt beispielsweise aus einem Material gebildet, das bei dem anisotropen Ätzverfahren nicht oder nur geringfügig abgetragen wird. Beispielsweise kann der Kontakt Chrom aufweisen oder daraus gebildet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird das Substrat vor und/oder während des anisotropen Ätzverfahrens gekühlt. Bei bekannten anisotropen Ätzverfahren können Temperaturen auftreten, bei denen die organische funktionelle Schichtenstruktur Schaden nehmen kann. Das Kühlen des Substrats kann dazu beitragen, die von dem opto-elektronischen Bauelement während des anisotropen Ätzverfahrens aufgenommene Wärme schnell abzutransportieren und so die organisch funktionelle Schichtenstruktur vor zu großer Hitze zu schützen. Dies liefert einen großen Spielraum bei der Wahl des anisotropen Ätzverfahrens und bei der Vorgabe von Prozessparametern für das anisotrope Ätzverfahren.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Verkapselungsschicht auch auf einer von der Schichtenstruktur abgewandten Rückseite des Substrats aufgebracht wird. Nachfolgend wird die Verkapselungsschicht auf der Rückseite mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens oder einem zusätzlichen anisotropen Ätzverfahren abgetragen. Dies trägt dazu bei, die Verkapselungsschicht auf der Rückseite auf einfache Weise zu entfernen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird zumindest eine weitere Verkapselungsschicht über der Schichtenstruktur und dem Kontakt gebildet. Beide Verkapselungsschichten über dem Kontakt werden mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens abgetragen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein opto-elektronisches Bauelement bereitgestellt, das mit Hilfe des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Die Ausgestaltungen des Verfahrens zum Herstellen des opto-elektronischen Bauelements gelten, soweit sinnvoll, entsprechend für das opto-elektronische Bauelement selbst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Bauelements während eines Schrittes eines Herstellungsprozesses;
2 ein Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Bauelements während eines weiteren Schrittes eines Herstellungsprozesses;
3 ein Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Bauelements während eines weiteren Schrittes eines Herstellungsprozesses;
4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird eine Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein opto-elektronisches Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen als Licht absorbierendes Bauelement, beispielsweise als Solarzelle, oder als Licht emittierendes Bauelement, beispielsweise als eine organische Licht emittierende Diode (OLED) oder als ein organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
1 zeigt eine Querschnittansicht eines organischen Licht emittierenden Bauelements 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen in einem Schritt eines Herstellungsprozesses.
Das Licht emittierende Bauelement 10 in Form einer organischen Leuchtdiode kann ein Substrat 12 aufweisen. Das Substrat 12 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise Licht emittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann das Substrat 12 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 12 eine Stahlfolie, eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Substrat 12 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Das Substrat 12 kann transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein.
Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Licht emittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Lichts hierbei gestreut werden kann
Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein Spezialfall von „transluzent“ anzusehen.
Für den Fall, dass beispielsweise ein Licht emittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes elektronisches Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die optisch transluzente Schichtenstruktur zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte Emissionsspektrum transluzent ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Licht emittierenden Bauelement 10 als ein Top-Emitter oder als ein Bottom-Emitter oder als Top- und Bottom-Emitter eingerichtet sein. Ein Top- und Bottom-Emitter kann auch als optisch transparentes Bauelement, beispielsweise eine transparente organische Leuchtdiode, bezeichnet werden.
Auf oder über dem Substrat 12 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen optional eine in den Figuren nicht dargestellte Barriereschicht angeordnet sein. Die Barriereschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Ferner kann die Barriereschicht in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 5000 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 40 nm.
Auf oder über der Barriereschicht kann ein elektrisch aktiver Bereich des Licht emittierenden Bauelements 10 angeordnet sein. Der elektrisch aktive Bereich kann als der Bereich des Licht emittierenden Bauelements 10 verstanden werden, in dem ein elektrischer Strom zum Betrieb des Licht emittierenden Bauelements 10 fließt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der elektrisch aktive Bereich eine erste Elektrode 13, eine zweite Elektrode 15 und eine organische funktionelle Schichtenstruktur 14 aufweisen, wie sie im Folgenden noch näher erläutert werden.
So kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf oder über der Barriereschicht (oder, wenn die Barriereschicht nicht vorhanden ist, auf oder über dem Substrat 12) die erste Elektrode 13 (beispielsweise in Form einer ersten Elektrodenschicht 13) aufgebracht sein. Die erste Elektrode 13 (im Folgenden auch als untere Elektrode 13 bezeichnet) kann aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Metalls oder unterschiedlicher Metalle und/oder desselben TCO oder unterschiedlicher TCOs. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2, oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise AlZnO, Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 13 ein Metall aufweisen; beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 13 gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 13 eines oder mehrere der folgenden Materialien vorsehen alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag; Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren; Graphen-Teilchen und -Schichten; Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Ferner kann die erste Elektrode 13 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Elektrode 13 und das Substrat 12 transluzent oder transparent ausgebildet sein. In dem Fall, dass die erste Elektrode 13 aus einem Metall gebildet wird, kann die erste Elektrode 13 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste Elektrode 13 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 13 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Weiterhin kann für den Fall, dass die erste Elektrode 13 aus einem leitfähigen transparenten Oxid (TCO) gebildet wird, die erste Elektrode 13 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 75 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 150 nm.
Ferner kann für den Fall, dass die erste Elektrode 13 aus beispielsweise einem Netzwerk aus metallischen Nanodrähten, beispielsweise aus Ag, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, einem Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die mit leitfähigen Polymeren kombiniert sein können, oder von Graphen-Schichten und Kompositen gebildet wird, die erste Elektrode 13 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 40 nm bis ungefähr 250 nm.
Die erste Elektrode 13 kann als Anode, also als Löcher injizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine Elektronen injizierende Elektrode.
Die erste Elektrode 13 ist mit einem Kontakt 16 elektrisch verbunden, an dem ein erstes elektrisches Potential (bereitgestellt von einer Energiequelle (nicht dargestellt), beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle) anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
Weiterhin weist der elektrisch aktive Bereich des Licht emittierenden Bauelements 10 die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 auf, die auf oder über der ersten Elektrode 13 aufgebracht ist oder wird. Dass die Schichtenstruktur funktionell ist, kann bedeuten, dass die Schichtenstruktur elektrolumineszent ist. In diesem Zusammenhang kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 auch als organische elektrolumineszente Schichtenstruktur bezeichnet werden.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 kann eine oder mehrere Emitterschichten, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten (auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en)). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Elektronenleitungsschichten (auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en)) vorgesehen sein.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem Licht emittierenden Bauelement 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die Emitterschicht(en) eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z.B. 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)3 (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)3*2(PF6) (Tris[4,4’-di-tert-butyl-(2,2’)-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels eines nasschemischen Verfahrens, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating), abscheidbar sind.
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass andere geeignete Emittermaterialien in anderen Ausführungsbeispielen ebenfalls vorgesehen sind.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) des Licht emittierenden Bauelements 10 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das Licht emittierende Bauelement 10 Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht(en) kann/können mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen, alternativ kann/können die Emitterschicht(en) auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht oder blau phosphoreszierenden Emitterschicht, einer grün phosphoreszierenden Emitterschicht und einer rot phosphoreszierenden Emitterschicht. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 kann allgemein eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren funktionellen Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in einer OLED eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Als Material für die Lochtransportschicht können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren funktionellen Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht auf oder über der ersten Elektrode 13 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht kann auf oder über der Lochtransportschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Elektronentransportschicht auf oder über der Emitterschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 (also beispielsweise die Summe der Dicken von Lochtransportschicht(en) und Emitterschicht(en) und Elektronentransportschicht(en)) eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 beispielsweise einen Stapel von mehreren direkt übereinander angeordneten organischen Leuchtdioden (OLEDs) aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 beispielsweise einen Stapel von zwei, drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 µm.
Das Licht emittierende Bauelement 10 kann optional allgemein weitere organische Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en) aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des Licht emittierenden Bauelements 10 weiter zu verbessern.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 14 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren organischen Funktionsschichten kann die zweite Elektrode 15 (beispielsweise in Form einer zweiten Elektrodenschicht 15) aufgebracht sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 15 die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode 13, wobei in verschiedenen Ausführungsbeispielen Metalle besonders geeignet sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 15 (beispielsweise für den Fall einer metallischen zweiten Elektrode 15) beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 50 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 45 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 35 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 15 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm.
Die zweite Elektrode 15 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie die erste Elektrode 13, oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrode 15 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus einem oder mehreren der Materialien und mit der jeweiligen Schichtdicke ausgebildet sein oder werden, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Elektrode 13 beschrieben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Elektrode 13 und die zweite Elektrode 15 beide transluzent oder transparent ausgebildet. Somit kann das in 1 dargestellte Licht emittierende Bauelement 10 als Top- und Bottom-Emitter (anders ausgedrückt als transparentes Licht emittierendes Bauelement 10) eingerichtet sein.
Die zweite Elektrode 15 kann als Anode, also als Löcher injizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine Elektronen injizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 15 kann einen zweiten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein zweites elektrisches Potential (welches unterschiedlich ist zu dem ersten elektrischen Potential), bereitgestellt von der Energiequelle, anlegbar ist. Beispielsweise kann einer der beiden in 1 gezeigten Kontakte 16 der zweite elektrische Anschluss sein. Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V.
Auf oder über der zweiten Elektrode 15 und damit auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich ist eine Verkapselungsschicht 18, beispielsweise in Form einer Barrieren-Dünnschicht oder eines Barrieren-Dünnfilms ausgebildet.
Unter einer „Barrieren-Dünnschicht“ bzw. einem „Barrieren-Dünnfilm“ kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur verstanden werden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Verkapselungsschicht 18 derart ausgebildet, dass sie von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 18 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 18 eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Verkapselungsschicht 18 als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 18 oder eine oder mehrere Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)) gemäß einer Ausgestaltung, z.B. eines plasma-unterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder eines plasmalosen Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)), oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)) gemäß einer anderen Ausgestaltung, z.B. eines plasma-unterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)), oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen.
Gemäß einer Ausgestaltung können bei einer Verkapselungsschicht 18, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat“ bezeichnet werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können bei einer Verkapselungsschicht 18, die mehrere Teilschichten aufweist, eine oder mehrere Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die Verkapselungsschicht 18 kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0.1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 450 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 10 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Verkapselungsschicht 18 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten dieselbe Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten.
Die Verkapselungsschicht 18 oder die einzelnen Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 können gemäß einer Ausgestaltung als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Verkapselungsschicht 18 (oder die einzelnen Teilschichten der Verkapselungsschicht 18) aus einem transluzenten oder transparenten Material (oder einer Materialkombination, die transluzent oder transparent ist) bestehen.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 18 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verkapselungsschicht 18 oder (im Falle eines Schichtenstapels mit einer Mehrzahl von Teilschichten) eine oder mehrere der Teilschichten der Verkapselungsschicht 18 ein oder mehrere hochbrechende Materialien aufweisen, anders ausgedrückt ein oder mehrere Materialien mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Auf oder über der Verkapselungsschicht 18 kann ein Klebstoff 20 und/oder ein Schutzlack vorgesehen sein, mittels dessen beispielsweise eine Abdeckung 22 (beispielsweise eine Glasabdeckung oder ein Verkapselungsglas) auf der Verkapselungsschicht 18 befestigt, beispielsweise aufgeklebt ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die optisch transluzente Schicht aus Klebstoff 20 und/oder Schutzlack eine Schichtdicke von größer als 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff 20 einen Laminations-Klebstoff 20 aufweisen oder ein solcher sein. Die Abdeckung 22 kann über den Klebstoff 20 bzw. Lack hinausragen oder der Klebstoff 20 bzw. Lack kann unter der Abdeckung 22 hervorragen.
In die Schicht des Klebstoffs 20 (auch bezeichnet als Kleberschicht) können in verschiedenen Ausführungsbeispielen noch Licht streuende Partikel eingebettet sein, die zu einer weiteren Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen können. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können als Licht streuende Partikel beispielsweise dielektrische Streupartikel vorgesehen sein wie beispielsweise Metalloxide wie z.B. Siliziumoxid (SiO2), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO2), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga2Oa) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der transluzenten Schichtenstruktur verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als Licht streuende Partikel vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Klebstoff 20 derart eingerichtet sein, dass er selbst einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 22. Ein solcher Klebstoff 20 kann beispielsweise ein niedrig brechender Klebstoff 20 sein wie beispielsweise ein Acrylat, das einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist. Weiterhin können mehrere unterschiedliche Kleber vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf einen Klebstoff 20 verzichtet werden kann, beispielsweise in Ausführungsformen, in denen die Abdeckung 22, beispielsweise aus Glas, mittels beispielsweise Plasmaspritzens aufgebracht wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können/kann die Abdeckung 22 und/oder der Klebstoff 20 einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der Verkapselungsschicht 18) in dem Licht emittierenden Bauelement 10 vorgesehen sein.
2 zeigt eine Querschnittansicht des organischen Licht emittierenden Bauelements 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen in einem nachfolgenden Schritt eines Herstellungsprozesses, bei dem die Verkapselungsschicht 18 über den Kontakten 16 in einem anisotropen Ätzverfahren entfernt wurde und so die Kontakte 16 frei gelegt wurden. Dabei wurde die Verkapselungsschicht 16 in einer Beschussrichtung 24 beschossen, wie weiter unten näher erläutert. Bei dem anisotropen Ätzverfahren können die Kontakte 16 so ausgebildet sein, dass sie ihr eigener Ätzstopp sind. Beispielsweise können die Kontakte 16 aus einem Material gebildet sein oder dieses aufweisen, das bei dem anisotropen Ätzverfahren nicht oder nur geringfügig abgetragen wird, beispielsweise aus Chrom. Nachfolgend können die Kontakte 16 einfach kontaktiert werden, beispielsweise mittels bonden.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des organischen Licht emittierenden Bauelements 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen in einem beispielsweise alternativen oder zusätzlichen Schritt eines Herstellungsprozesses, bei dem zusätzlich zu der Verkapselungsschicht 18 auf einer von der Abdeckung 22 abgewandten Seite des Substrats 12 eine weitere Verkapselungsschicht 26 aufgebracht ist. Diese weitere Verkapselungsschicht 26 kann während des anisotropen Ätzverfahrens zum frei Legen der Kontakte 16 oder in einem zusätzlichen anisotropen Ätzverfahren abgetragen werden. Die weitere Verkapselungsschicht 26 kann entsprechend der Verkapselungsschicht 18 oder auf andere Art und Weise ausgebildet sein.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen des Licht emittierenden Bauelements 10 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist.
In einem Schritt S2 wird die erste Elektrode 13 auf dem Substrat gebildet.
In einem Schritt S4 wird der bzw. werden die Kontakte 16 auf dem Substrat 12 gebildet. Die Kontakte 16 können während des Verfahrens oder anschließend mit weiteren Kontakten oder Leiterbahnen verbunden werden, beispielsweise mittels Ultraschallbonden.
In einem Schritt S6 wird die organische funktionelle Schichtenstruktur 14 auf der ersten Elektrode 13 gebildet. Alternativ dazu können die Schritte S4 und S6 auch vertauscht werden.
In einem Schritt S8 wird die zweite Elektrode 15 auf der organischen funktionellen Schichtenstruktur 14 gebildet. In anderen Worten wird in den Schritten S2 bis S8 der aktive Bereich des Licht emittierenden Bauelements ausgebildet und kontaktiert.
In einem Schritt S10 wird die Verkapselungsschicht 18 gebildet.
In einem Schritt S12, der optional durchgeführt werden kann, kann der Klebstoff 20 und/oder der Lack aufgebracht werden.
In einem Schritt S14 wird gegebenenfalls die Abdeckung 22 befestigt.
In einem Schritt S16 wird das Substrat 12 gekühlt. Das Substrat 12 kann vor und/oder während des anisotropen Ätzprozesses gekühlt werden. Während des anisotropen Ätzprozesses kann die Temperatur des opto-elektronischen Bauelements oder die Temperatur von Teilen davon überwacht werden und die Kühlung oder die Prozessdauer können an die Temperatur angepasst werden, so dass eine Überhitzung des anisotropen Ätzprozesses vermieden wird. Beispielsweise kann eine Temperatur des opto-elektronischen Bauelements während des anisotropen Ätzverfahrens auf unter 100° oder unter 90° gehalten werden. Alternativ zu dem Kühlen des Substrats 12 können die Prozessparameter des Ätzverfahrens so gewählt werden, dass die Temperatur des opto-elektronischen Bauelements nicht über 90° oder nicht über 100° steigt.
In einem Schritt S18 wird der anisotrope Ätzprozess durchgeführt, durch den die Kontakte 16 frei gelegt werden. Als anisotropes Ätzverfahren kann ein Trockenätzverfahren durchgeführt werden. Das Trockenätzverfahren umfasst subtraktive (abtragenden) Mikrostrukturverfahren, die nicht auf nasschemischen Reaktionen (wie nasschemisches Ätzen, chemisch-mechanisches Polieren) basieren. Der Materialabtrag erfolgt dabei entweder durch beschleunigte Teilchen (z. B. Argonionen) oder mit Hilfe plasma-aktivierter Gase. Es werden also je nach Verfahren chemische sowie physikalische Effekte ausgenutzt. Beispielsweise kann ein physikalisches oder physikalisch-chemisches Trockenätzverfahren durchgeführt werden.
Bei den physikalischen Trockenätzverfahren wird die Oberfläche des Substrates durch den Beschuss von Ionen, Elektronen oder auch Photonen geätzt, beispielsweise in der Beschussrichtung 24. Der Beschuss führt zum Zerstäuben des Substratmaterials; die ablaufenden Prozesse sind dabei ähnlich denen bei der Kathodenzerstäubung (Sputtern). Die Verfahren werden je nach eingesetzten Teilchen benannt. Die bekanntesten und meist eingesetzten sind: Elektronenstrahlverfahren (engl. electron beam) oder die Laserzerstäubung (engl. laser vaporization). Die Ätzung erfolgt allgemein in Hochvakuumkammern, um Wechselwirkungen des Teilchenstrahls mit den Restgasatomen zu verhindern (Streuung usw.). Es existieren sowohl Verfahren auf Basis einer Bündelung des Teilchenstrahls, die sehr gezielt ätzen, als auch großflächige Ätzverfahren mit Verwendung einer oberflächlich aufgebrachten Maske, die nicht zu ätzende Bereiche vor dem Teilchenbeschuss schützt.
Die physikalisch-chemischen Trockenätzverfahren (engl. physical-chemical dry etching) sind Kombinationen aus physikalischen und chemischen Trockenätzverfahren. Bei den chemischen Trockenätzverfahren (engl. chemical dry etching, CDE) wird eine chemische Reaktion zwischen neutralen Teilchen/Molekülen (meist aber Radikalen) und der Oberfläche des Targets ausgenutzt. Das Reaktionsprodukt und die verwendeten Edukte sind gasförmig. Setzt man eine gleichmäßige Zufuhr mit dem Ätzgas voraus, sind diese Verfahren isotrop und je nach verwendeten Materialien zum Teil hoch materialselektiv. Die Reaktionen werden im Allgemeinen in einer zuvor evakuierten Prozesskammer durchgeführt. Für den Prozess wird dann das Reaktionsgas in die Kammer eingeleitet. Der Ätzprozess selbst verläuft im Prinzip wie folgt: Die neutralen Atome oder Moleküle werden durch ein Plasma in die Reaktionskammer geleitet und strömen über das Target. Dort reagieren sie mit den an der Oberfläche befindlichen Atomen. Es bilden sich flüchtige, gasförmige Reaktionsprodukte, die über eine Vakuumpumpe abgesaugt werden.
Bei den physikalisch-chemischen Trockenätzverfahren werden die gasförmigen Edukte meist über ein Plasma aktiviert oder radikalisiert und anschließend für die Reaktion auf das Target geleitet. Dies kann sowohl über Konvektion oder aber durch elektrostatische Beschleunigung der Ionen über ein anliegendes elektrisches Feld erfolgen. Zu den physikalisch-chemischen Trockenätzverfahren zählen beispielsweise das reaktive Ionenätzen (engl. reactive ion etching, RIE), das reaktive Ionentiefenätzen (engl. deep reactive ion etching, DRIE), das reaktive Ionenstrahlätzen (engl. reactive ion beam etching) sowie das HDP-Ätzen (von engl. high-density plasma etching).
Beispielsweise kann ein plasma-unterstütztes Ätzverfahren durchgeführt werden, beispielsweise ein ICP-Plasma-Verfahren oder ein RIE-Verfahren. Dabei werden zwei Ätzmechanismen in einem Prozess genutzt, zum einen der Ionenbeschuss des Targets und zum anderen eine chemische Reaktion an dessen Oberfläche. Physikalische und chemische Effekte werden in folgender Weise miteinander kombiniert: Der Beschuss mit dem ionisierten Reaktionsgas oder anderen Ionen schwächt oder zerstört die chemischen Bindungen der Atome an der Oberfläche, so dass das reaktive Gas leichter reagieren kann und so den chemischen Effekt in den betroffenen Gebieten verstärkt. Der Beschuss mit Ionen führt dabei die Energie zu, die für die Aktivierung der chemischen Reaktion erforderlich ist.
Beispielsweise kann der anisotrope Ätzprozess in einer Prozesskammer einer Ätzanlage durchgeführt werden.
Beispielsweise kann der anisotrope Ätzprozess bei einem Druck in der Prozesskammer zwischen 0 und 760 Torr durchgeführt werden. Eine Hochfrequenz-Leistung (RF-Power) und/oder eine ICP-Leistung (ICP-Power) kann in einem Bereich von 1 W bis 2000 W liegen. Als Prozessgas kann beispielsweise Argon mit 0 bis 10000 sccm beigefügt werden. Dabei kann beispielsweise eine Ätzrate von 5 nm pro Minute erreicht werden.
In einem beispielhaften alternativen anisotropen Ätzverfahren kann der Druck in der Prozesskammer zwischen 0 und 1 Torr liegen. Eine Hochfrequenz-Leistung (RF-Power) und/oder eine ICP-Leistung (ICP-Power) kann in einem Bereich von 1 W bis 2000 W liegen. Als Prozessgas kann beispielsweise Argon, beispielsweise ein Argonplasma, oder Stickstofftrifluorid mit 0 bis 10000 sccm beigefügt werden. Dabei kann beispielsweise eine Ätzrate von 35 nm pro Minute erreicht werden. Die Verwendung von Argonplasma ist beispielsweise bei Verkapselungsschichten 18 vorteilhaft, die Al₂O₃, TiO₂ oder ZrO₂ aufweisen oder daraus gebildet sind.
Die genaue Prozessführung kann abhängig von dem Schichtaufbau der Verkapselungsschicht 18 und abhängig von den Kontakten 16 angepasst werden, so dass ein wesentliches Abtragen der Kontakte 16 verhindert wird. Die Dauer des Ätzprozesses kann unter Überwachung optischer Emission gesteuert oder geregelt werden.
Alternativ zu den beiden vorstehend beispielhaft genannten Kombinationen von Prozessparametern können die genannten Prozessparameter je nach verwendeter Ätzanlage und je nach Art und Dicke der Verkapselungsschicht 18 stark variieren. Beispielsweise kann der Druck vom Hochvakuum bis hin zum normalen Atmosphärendruck variieren. Ferner können andere oder weitere Gase verwendet werden, beispielsweise weiter Fluorverbindungen, wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid.
In einem Schritt S20, der optional abgearbeitet werden kann, kann gegebenenfalls die weitere Verkapselungsschicht 26 entfernt werden kann. Der Schritt S20 kann gleichzeitig, vor oder nach dem Schritt S18 durchgeführt werden.
Die verschiedenen Schichten, beispielsweise die Verkapselungsschichten 18, 26, die Elektroden 13, 15 sowie die anderen Schichten des elektrisch aktiven Bereichs wie beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur 14, die Lochtransportschicht(en) oder die Elektronentransportschicht(en) können mittels verschiedener Prozesse aufgebracht werden, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (chemisches Abscheiden aus der Gasphase, chemical vapor deposition) oder mittels eines PVD-Verfahrens (physikalisches Abscheiden aus der Gasphase, physical vapor deposition, beispielsweise Sputtern, ionen-unterstütztes Abscheideverfahren oder thermisches Verdampfen), alternativ mittels eines Plating-Verfahrens; eines Tauchabscheideverfahrens; eines Aufschleuderverfahrens (spin coating); Druckens; Rakelns; oder Sprühens.
Als CVD-Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein plasma-unterstütztes chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD) eingesetzt werden. Dabei kann in einem Volumen über und/oder um das Element, auf das die aufzubringende Schicht aufgebracht werden soll, herum ein Plasma erzeugt werden, wobei dem Volumen zumindest zwei gasförmige Ausgangsverbindungen zugeführt werden, die in dem Plasma ionisiert und zur Reaktion miteinander angeregt werden. Durch die Erzeugung des Plasmas kann es möglich sein, dass die Temperatur, auf welche die Oberfläche des Elements aufzuheizen ist, um eine Erzeugung beispielsweise der dielektrischen Schicht zu ermöglichen, im Vergleich zu einem plasmalosen CVD-Verfahren erniedrigt werden kann. Das kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn das Element, beispielsweise das zu bildende Licht emittierende elektronische Bauelement, bei einer Temperatur oberhalb einer Maximaltemperatur geschädigt werden würde.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, nach dem Bilden des elektrisch aktiven Bereichs und vor Bilden der Abdeckung die optische Transparenz der den elektrisch aktiven Bereich aufweisenden Struktur zu messen. Abhängig von der gemessenen optischen Transparenz kann dann eine gewünschte optische Zieltransparenz der den elektrisch aktiven Bereich aufweisenden Struktur beispielsweise mit Hilfe einer oder mehrerer Zwischenschichten oder Zwischenschichtstrukturen erzielt wird (beispielsweise kann die Wahl einer geeigneten Schichtdicke und/oder eine geeignete Materialwahl einer Zwischenschicht oder Zwischenschichtstruktur darauf abgestimmt werden).
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wurde erkannt, dass die Transparenz eines Licht emittierenden Bauelements wie beispielsweise einer OLED durch die Verwendung einer im Vergleich zum Klebstoff 20 und Abdeckung 22 (welche üblicherweise beide ungefähr den gleichen Brechungsindex haben) niedrig brechenden sehr dünnen Schicht, gesteigert werden kann. Die Schichtdicke liegt in verschiedenen Ausführungsbeispielen in einem Bereich von 50 nm bis 150 nm. Wie oben dargestellt wurde, lässt sich die Transparenz des Licht emittierenden Bauelements in Abhängigkeit vom Brechungsindex und der Dicke der Schicht deutlich erhöhen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine solche niedrig brechende Schicht (d.h. beispielsweise aufweisend einen Brechungsindex von kleiner als 1,5) im laufenden Prozessfluss als zusätzliche Schicht auf der Verkapselung, beispielsweise der Dünnfilmverkapselung, eingeführt werden.
Wie oben dargelegt worden ist, wird durch eine niedrig brechende Zwischenschicht oder niedrig brechende Zwischenschichtstruktur die Transparenz des Licht emittierenden Bauelements 10 erhöht, ohne die Gesamtdicke des Licht emittierenden Bauelements 10 signifikant zu verändern.
Ebenso ist es möglich, eine niedrig brechende Zwischenschicht oder niedrig brechende Zwischenschichtstruktur dazu zu verwenden, um Änderungen in der Transparenz aufgrund von Prozessschwankungen von dünnen Metallfilmen innerhalb des Licht emittierenden Bauelements, beispielsweise einer OLED, auszugleichen. Dafür kann nach der Verkapselung des Licht emittierenden Bauelements 10 die Transparenz gemessen werden, und falls eine negative Abweichung zum Zielwert besteht, so kann diese mittels einer solchen dünnen niedrig brechenden Zwischenschicht oder niedrig brechenden Zwischenschichtstruktur ausgeglichen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Schichtenverteilung und/oder -struktur des opto-elektronischen Bauelements von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichen. Ferner kann das opto-elektronische Bauelement ein Licht absorbierendes Bauelement, wie eine Solarzelle sein. Ferner kann das Herstellungsverfahren einen oder mehr weitere Schritte aufweisen oder es kann einen oder weitere Schritte weniger aufweisen.
Bezugszeichenliste

10: Licht emittierendes Bauelement
12: Substrat
13: erste Elektrode
14: organische funktionelle Schichtenstruktur
15: zweite Elektrode
16: Kontakt
18: Verkapselungsschicht
19: Flanke
20: Klebstoff
22: Abdeckung
24: Beschussrichtung
26: weitere Verkapselungsschicht
S2–S20: Schritte zwei bis zwanzig

Claims

Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Bauelements, wobei das Verfahren aufweist: • Bilden einer ersten Elektrode (13) auf einem Substrat (12); • Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur (14) auf der ersten Elektrode (13); • Bilden einer zweiten Elektrode (15) auf der organischen funktionellen Schichtenstruktur (14); • Bilden zumindest eines Kontakts (16) zum Kontaktieren der ersten und/oder zweiten Elektrode (13, 15); • Bilden einer Verkapselungsschicht 18 (18) über der Schichtenstruktur (14) und dem Kontakt (16); • Abtragen der Verkapselungsschicht (18) über dem Kontakt (16) mit Hilfe eines anisotropen Ätzverfahrens.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das opto-elektronische Bauelement ein Licht emittierendes Bauelement (10) ist
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das opto-elektronische Bauelement eine organische Leuchtdiode ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem als anisotropes Ätzverfahren ein Trockenätzverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem als Trockenätzverfahren ein physikalisches oder physikalisch-chemisches Trockenätzverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem als Trockenätzverfahren ein Plasma-Unterstütztes Ätzverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem als Trockenätzverfahren ein ICP-Plasma-Verfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem über der Schichtenstruktur (14) auf der Verkapselungsschicht (18) eine Abdeckung (22) angeordnet wird, die bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Verkapselungsschicht (18) über der Schichtenstruktur (14) dient.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Abdeckung (22) mit Hilfe von Klebstoff (20) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Klebstoff (20) bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Verkapselungsschicht (18) über der Schichtenstruktur (14) dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem der Klebstoff (20) so aufgebracht wird, dass er zumindest eine Flanke (19) der Schichtenstruktur (14) bedeckt und so bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die entsprechende Flanke (19) dient.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein Lack derart über und/oder neben der Schichtstruktur (14) aufgebracht wird, dass der Lack bei dem anisotropen Ätzverfahren als Ätzstopp für die Schichtenstruktur (14) und/oder eine Flanke (19) der Schichtenstruktur (14) dient.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Kontakt (16) so ausgebildet wird, dass er bei dem anisotropen Ätzverfahren als sein eigener Ätzstopp und/oder als Ätzstopp für das Substrat (12) dient.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (12) vor und/oder während des anisotropen Ätzverfahrens gekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine weitere Verkapselungsschicht (26) auch auf einer von Schichtenstruktur (14) abgewandten Rückseite des Substrats (12) aufgebracht wird und nachfolgend die weitere Verkapselungsschicht (26) auf der Rückseite mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens oder einem zusätzlichen anisotropen Ätzverfahren abgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest die Verkapselungsschicht (18) als zwei oder mehrere Teilschichten über der Schichtenstruktur (14) und dem Kontakt (16) ausgebildet wird und bei dem die Teilschichten über dem Kontakt (16) mit Hilfe des anisotropen Ätzverfahrens abgetragen werden.
Opto-elektronisches Bauelement, das mit Hilfe des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.