DE102015205674A1

DE102015205674A1 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102015205674A1
Application number: DE102015205674.0A
Authority: DE
Inventors: Egbert Höfling; Simon Schicktanz
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-10-06

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements angegeben mit den Schritten: A) Bereitstellen eines aktiven Elements (10) B) Aufbringen einer Verkapselungsanordnung (20) mit einer Mehrzahl von Verkapselungsschichten (21, 22, 2n) auf dem aktiven Element (10) mit den Teilschritten: B1) Aufbringen von zumindest einer Verkapselungsschicht (21) auf dem aktiven Element (10), B2) Durchführung eines Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich (29) in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21), B3) Aufbringen von zumindest einer weiteren Verkapselungsschicht (22, 2n) auf der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21).

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements angegeben.
Elektronische Bauelemente wie beispielsweise organische elektronische Bauelemente sind empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und anderen schädigenden Substanzen aus der Umgebung. So müssen in organischen elektronischen Bauelementen beispielsweise die organischen funktionellen Schichten vor solchen schädigenden Einflüssen mithilfe einer hermetisch dichten Verkapselung geschützt werden. Es kann jedoch sein, dass in der Fertigungspraxis beispielsweise durch eine Partikelkontamination unerwünschte Defektkanäle in einer Verkapselung entstehen, durch die Wasser- und/oder Gasmoleküle diffundieren und einen stetig wachsenden Bereich der zu schützenden Schichten schädigen können. Im fertigen Bauteil kann es jedoch sein, dass die Diffusion so langsam erfolgt, dass ein Verkapselungsdefekt vor der Auslieferung unbemerkt bleibt und erst im Betrieb einen Bauteilausfall bewirkt. In Anwendungen mit hohen Qualitätsanforderungen wie beispielsweise im Automobilbereich muss jedoch eine Ausfallrate auf ppm-Niveau gewährleistet werden, was bedeutet, dass eine Bauteilfläche von vielen Quadratmetern defektfrei hergestellt werden muss.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements mit einer Verkapselungsanordnung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements ein aktives Element bereitgestellt. Auf das aktive Element wird eine Verkapselungsanordnung aufgebracht. Beispielsweise kann das aktive Element mit der Verkapselungsanordnung beschichtet werden. Die Verkapselungsanordnung kann insbesondere unmittelbar auf dem aktiven Element aufgebracht werden. Weiterhin kann die Verkapselungsanordnung auch neben dem aktiven Element, beispielsweise auf einem Substrat, auf dem auch das aktive Element angeordnet ist, aufgebracht werden. Die Verkapselungsanordnung kann eine oder eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aufweisen oder daraus bestehen, so dass das aktive Element nach der Fertigstellung des elektronischen Bauelements durch die Verkapselungsanordnung in Form einer ein- oder mehrschichtigen Beschichtung bedeckt sein kann. Die Verkapselungsanordnung ist dazu geeignet, das aktive Element vor schädigenden Stoffen aus der Umgebung, beispielsweise Feuchtigkeit, Sauerstoff und/oder Schwefelwasserstoff, zu schützen.
Das elektronische Bauelement kann beispielsweise ein optoelektronisches Bauelement wie etwa ein Licht emittierendes oder Licht detektierendes Bauelement sein. In diesem Fall ist das aktive Element durch Schichten und/oder Komponenten des elektronischen Bauelements gebildet, die im Betrieb die optoelektronische Funktionalität des Bauelements ermöglichen, die also zumindest einen Licht emittierenden oder Licht detektierenden aktiven Bereich aufweisen. Weiterhin kann das elektronische Bauelement auch ein aktives Element aufweisen, das keine optoelektronischen Eigenschaften besitzt und beispielsweise einen Transistor oder ein Leistungshalbleiterbauelement bildet. Besonders bevorzugt kann das elektronische Bauelement als organisches elektronisches Bauelement ausgebildet sein, bei dem das aktive Element einen organischen funktionellen Schichtenstapel aufweist. Im Fall eines organischen optoelektronischen Bauelements kann dieses insbesondere ein aktives Element mit einem organischen funktionellen Schichtenstapel aufweisen, der zumindest eine organische Licht emittierende oder detektierende Schicht umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das fertiggestellte elektronische Bauelement als organisches optoelektronisches Bauelement, also als organisches Licht emittierendes oder organisches Licht detektierendes Bauelement, ausgebildet. Das aktive Element weist in diesem Fall einen organischen funktionellen Schichtenstapel auf, der zumindest eine organische Licht emittierende oder detektierende Schicht enthält, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Bauelements Licht zu erzeugen oder zu detektieren.
Weiterhin weist das aktive Element im Falle eines organischen optoelektronischen Bauelements eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die dazu eingerichtet sind, im Betrieb Ladungsträger in den funktionellen Schichtenstapel zu injizieren oder aus diesem abzuleiten. Insbesondere können eine der Elektroden als Anode und die andere der Elektroden als Kathode ausgebildet sein. Im Falle eines organischen Licht emittierenden Bauelements können die Elektroden somit im Betrieb jeweils Löcher beziehungsweise Elektronen, insbesondere von verschiedenen Seiten aus, in die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht injizieren. Durch eine Rekombination von Löchern und Elektronen kann in der Licht emittierenden Schicht durch Elektrolumineszenz Licht erzeugt werden. Das organische Licht emittierende Bauelement kann somit insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet sein, bei dem der organische funktionelle Schichtenstapel zusammen mit der ersten und zweiten Elektrode, zwischen denen der organische funktionelle Schichtenstapel angeordnet ist, das aktive Element bildet.
Zumindest eine der Elektroden des aktiven Elements des organischen optoelektronischen Bauelements ist transparent ausgebildet, so dass im Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements Licht durch die transparente Elektrode abgestrahlt werden kann oder von außen zum organischen funktionellen Schichtenstapel gelangen kann. Die Verkapselungsanordnung kann insbesondere über den Elektroden und dem organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnet sein.
Mit „transparent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht, die auch eine Folge von Schichten sein kann, bezeichnet, die zumindest durchlässig für elektromagnetische Strahlung, beispielsweise mit einem oder mehreren spektralen Komponenten im Bereich von infrarotem, sichtbarem und/oder ultraviolettem Licht, ist. In Verbindung mit einem Licht emittierenden Bauelement kann eine transparente Schicht insbesondere für solches Licht durchlässig sein, das im Betrieb des Bauelements erzeugt wird. Dabei kann eine transparente Schicht klar durchscheinend oder auch zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass eine als transparent bezeichnete Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend und damit transluzent sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das aktive Element auf einem Substrat angeordnet. Das Substrat kann, beispielsweise im Fall eines organischen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise Glas, Kunststoff, Metall oder ein Halbleitermaterial oder eine Kombination hieraus aufweisen oder daraus sein. Derartige Materialien sind auch in Verbindung mit anderen elektronischen Bauelementen möglich. Soll durch das Substrat im Betrieb Licht abgestrahlt werden oder von außen zum funktionellen Schichtenstapel gelangen, ist das Substrat transparent ausgebildet und weist bevorzugt Glas, Kunststoff oder eine Kombination wie beispielsweise ein Glas-Kunststoff-Laminat auf. Weiterhin kann das Substrat beispielsweise auch Verkapselungsschichten aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn das Substrat dicht gegenüber Feuchtigkeit, Sauerstoff und anderen schädigenden Gasen aus der Umgebung ist.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass im Rahmen der Bereitstellung des aktiven Elements auf dem Substrat eine Mehrzahl von aktiven Elementen angeordnet wird, die dann gleichzeitig mit der Verkapselungsanordnung versehen werden. Nach der Fertigstellung der Verkapselungsanordnung kann es möglich sein, das Substrat mit der Mehrzahl der durch die Verkapselungsanordnung verkapselten aktiven Elemente zu vereinzeln. Hierdurch kann eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen mit beispielsweise jeweils einem verkapselten aktiven Element hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verkapselungsanordnung als Dünnfilmverkapselung ausgeführt. Unter einer als Dünnfilmverkapselung ausgebildeten Verkapselungsanordnung wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die dazu vorgesehen ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise Schwefelwasserstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Dünnfilmverkapselung dazu vorgesehen, dass sie von atmosphärischen Stoffen gar nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Diese Barrierewirkung wird bei der Dünnfilmverkapselung im Wesentlichen durch als eine oder mehrere dünne Schichten ausgeführte Verkapselungsschichten erzeugt, die Teil der Verkapselungsanordnung sind beziehungsweise die die Verkapselungsanordnung bilden. Die Verkapselungsschichten der Verkapselungsanordnung können bevorzugt eine Dicke von kleiner oder gleich einigen 100 nm aufweisen. Bevorzugt kann die fertiggestellte Verkapselungsanordnung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Verkapselungsschichten aufweisen, die jeweils eine Dicke von größer oder gleich einer Atomlage oder größer oder gleich 1 nm oder größer oder gleich 5 nm und kleiner oder gleich 100 nm oder kleiner oder gleich 70 nm oder kleiner oder gleich 50 nm oder kleiner oder gleich 20 nm oder kleiner oder gleich 10 nm aufweisen können.
Die Verkapselungsschichten können beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition“, ALD) oder eines Moleküllagenabscheideverfahrens („molecular layer deposition“, MLD) aufgebracht werden. Geeignete Verkapselungsmaterialien für die Verkapselungsschichten der Verkapselungsanordnung sind Oxide, Nitride oder Oxinitride, so beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid.
Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD oder MLD hergestellten Verkapselungsschichten kann die Verkapselungsanordnung zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen, mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern oder plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasma-enhanced chemical vapor deposition“, PECVD), oder mittels plasmaloser Gasphasenabscheidung wie etwa chemischer Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD) abgeschieden werden. Geeignete Materialien dafür können die vorab in Verbindung mit ALD und MLD genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Siliziumcarbid sowie Mischungen mit den vorgenannten Materialien, beispielsweise SiCN, und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 µm und bevorzugt zwischen 1 nm und 1 µm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein elektronisches Bauelement ein aktives Element auf, auf dem eine Verkapselungsanordnung aufgebracht ist. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für das Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bauelements wie auch für das elektronische Bauelement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zur Herstellung der Verkapselungsanordnung zumindest eine Verkapselungsschicht auf dem aktiven Element aufgebracht. Die zumindest eine Verkapselungsschicht kann auch eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aufweisen. Insbesondere kann die eine oder die mehreren Verkapselungsschichten eine Dünnfilmverkapselung auf dem aktiven Element bilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Prüfungsverfahren durchgeführt mit dem Ziel, undichte Bereiche in der bereits aufgebrachten einen oder mehreren Verkapselungsschichten zu ermitteln. Mit anderen Worten erfolgt eine Durchführung eines Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht. Ein undichter Bereich kann insbesondere durch eine ungewollte Undichtigkeit in der Verkapselungsanordnung gebildet werden, beispielsweise durch einen Mikrokanal. Undichte Bereiche können durch ungewollte Defekte bei der Herstellung von Verkapselungsschichten und/oder durch Verunreinigungen wie beispielsweise Partikel hervorgerufen werden, die sich vor oder während dem Aufbringen von Verkapselungsschichten unbeabsichtigt in einem mit einer Verkapselungsschicht zu versehenden Bereich anlagern. Beispielsweise kann sich ein undichter Bereich in der Verkapselungsanordnung durch einen Teilbereich des aktiven Elements bemerkbar machen, der im Betrieb des aktiven Elements zumindest teilweise inaktiv ist. Im Falle eines Licht emittierenden Bauelements kann es sich insbesondere um einen Teilbereich des aktiven Elements handeln, der Licht mit einer geringeren Intensität als umliegende Bereiche oder gar kein Licht mehr emittiert, wobei man in solchen Fällen auch von einem so genannten dunklen Fleck („dark spot“) spricht.
Wird kein undichter Bereich ermittelt, was sich beispielsweise dadurch äußern kann, dass kein zumindest teilweise inaktiver Teilbereich des aktiven Elements ermittelt werden kann, kann das elektronische Bauelement fertig gestellt und ohne weitere Maßnahmen in Bezug auf die Verkapselungsanordnung betrieben werden. Mit anderen Worten kann die Verkapselungsanordnung vor der Durchführung des Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von undichten Bereichen im Prinzip fertiggestellt sein, sodass keine weiteren Schritte in Bezug auf die Verkapselungsanordnung mehr notwendig sind, wenn kein undichter Bereich mehr ermittelt werden kann.
Für den Fall, dass zumindest ein undichter Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht ermittelt wird, wird in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest eine weitere Verkapselungsschicht auf der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht aufgebracht. Dies kann auch bedeuten, dass eine Mehrzahl von weiteren Verkapselungsschichten aufgebracht wird. Die zumindest eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht und die zumindest eine weitere Verkapselungsschicht können aus unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichen Dicken gebildet werden. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die zumindest eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht und die zumindest eine weitere Verkapselungsschicht aus gleichen Materialien und/oder mit gleichen Dicken aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Aufbringen der zumindest einen weiteren Verkapselungsschicht wiederum ein Prüfungsverfahren zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten durchgeführt. Wird hierbei wiederum eine Undichtigkeit ermittelt, kann zumindest eine weitere Verkapselungsschicht aufgebracht werden. Die Prüfung in Bezug auf Undichtigkeiten sowie das Aufbringen von weiteren Verkapselungsschichten kann so lange abwechselnd durchgeführt werden, bis kein undichter Bereich mehr ermittelt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird jedes Mal, wenn eine Verkapselungsschicht aufgebracht wird, genau eine Verkapselungsschicht aufgebracht. Das kann insbesondere bedeuten, dass auf dem aktiven Element als erste Verkapselungsschicht der Verkapselungsanordnung genau eine Verkapselungsschicht aufgebracht wird, anschließend das Prüfungsverfahren zur Ermittlung zumindest eines undichten Bereichs in der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht durchgeführt wird und, sofern eine Undichtigkeit ermittelt wird, genau eine weitere Verkapselungsschicht auf der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht aufgebracht wird. Nach anschließender erneuter Durchführung des Prüfungsverfahrens kann im Falle, dass eine weitere Undichtigkeit ermittelt wird, wiederum genau eine weitere Verkapselungsschicht aufgebracht werden uns das Prüfungsverfahren und das Aufbringen genau einer Verkapselungsschicht kann so lange wiederholt durchgeführt werden, bis keine Undichtigkeit in den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten mehr ermittelt werden kann.
Alternativ hierzu kann in jedem Verfahrensschritt, in dem zumindest eine Verkapselungsschicht aufgebracht wird, eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aufgebracht werden. Weiterhin können auch Verfahrensschritte, in denen genau eine Verkapselungsschicht aufgebracht wird, und Verfahrensschritte, in denen eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aufgebracht wird, kombiniert werden.
Dem hier beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass in einer kontrolliert sauberen Umgebung wie beispielsweise einem Reinraum, einer Vakuumanlage oder einer Handschuhbox („glove box“) eine Partikelkontamination während der Fertigung von Bauelementen und insbesondere bei der Herstellung der Verkapselungsanordnung prinzipiell bei entsprechend hohem Aufwand vermeidbar sein kann. Bei einem kostentechnisch vertretbaren Aufwand hat sich jedoch gezeigt, dass sich bei herkömmlichen Verkapselungsverfahren beispielsweise durch Partikel hervorgerufene Verkapselungsdefekte nicht vollständig vermeiden lassen. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass in der Praxis die auf die Bauelementfläche bezogene Dichte von Partikeln mit in Bezug auf eine Defektbildung kritischen Durchmessern von größer oder gleich 1 µm deutlich über 1/m² liegt. Dadurch hervorgerufene Verkapselungsdefekte reduzieren die Fertigungsausbeute und können zu Ausfällen in der Anwendung führen. Mithilfe des hier beschriebenen Verfahrens kann diesem Problem Rechnung getragen werden, da Defekte in der Verkapselungsanordnung, die beispielsweise durch eine solche Partikelkontamination bei der Herstellung hervorgerufen werden können, erkannt und behoben werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird im Fall, dass zumindest ein undichter Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht ermittelt wird, der zumindest eine undichte Bereich vor dem Aufbringen einer weiteren Verkapselungsschicht entfernt. Das Entfernen kann beispielsweise mittels eines Lasers oder fokussierten Ionenstrahls erfolgen. Wird der zumindest eine undichte Bereich beispielsweise durch einen Partikel hervorgerufen, der sich ungewollt auf dem aktiven Element oder auf eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht angelagert hat, so kann der Partikel beispielsweise mittels eines Lasers oder fokussierten Ionenstrahls entfernt oder zumindest planarisiert werden, bevor zumindest eine weitere Verkapselungsschicht aufgebracht wird.
Zur Ermittlung des zumindest einen undichten Bereichs kann das aktive Element mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht oder mit einer Mehrzahl von Verkapselungsschichten in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung gelagert und/oder betrieben werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass das aktive Element mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht vor einer endgültigen Fertigstellung des elektronischen Bauelements in einer speziell dafür vorgesehenen Umgebung gelagert und/oder betrieben wird, um einen oder mehrere undichte Bereiche in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht identifizieren zu können. Die Temperatur T und die relative Luftfeuchtigkeit RH können in der speziell dafür vorgesehenen Umgebung insbesondere so gewählt sein, dass in einem gewünschten Testzeitraum ein gewünschter deutlich längerer Betriebszeitraum in Form einer beschleunigten Alterung simuliert werden kann. Werden für den Betriebszeitraum beispielsweise ein Jahr und für den Testzeitraum höchstens 2 Wochen angenommen, was einem Beschleunigungsfaktor von mindestens etwa 25 entspricht, und nimmt man als typische Betriebsbedingungen im angenommenen Betriebszeitraum eine Temperatur T von 25°C und eine relative Luftfeuchtigkeit RH von 60% an, so können sich die folgenden Temperatur-Luftfeuchtigkeit-Paare (T; RH) ergeben: (50°C; 82%), (60°C; 60%), (70°C; 44%), (80°C; 33%), (90°C; 25%), (99°C, 20%), da mit wachsender Temperatur der maximal mögliche Wasserdampfgehalt zunimmt, also bei höheren Temperaturen T auch kleinere relative Feuchtewerte RH möglich sind. Besonders vorteilhaft kann im Rahmen der Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der oder den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten eine Lagerung des aktiven Elements mit der oder den zumindest bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von größer oder gleich 80% erfolgen. Weiterhin kann eine solche Lagerung bei einer Temperatur von größer oder gleich 50°C erfolgen. Die Temperatur kann insbesondere auch größer oder gleich 60°C oder größer oder gleich 80°C oder auch größer oder gleich 85°C oder größer oder gleich 90°C sein. Die Temperatur kann auch kleiner gleich 100°C oder kleiner oder gleich 95°C sein. Durch eine hohe Temperatur und eine hohe relative Luftfeuchtigkeit können abhängig vom Testzeitraum somit gewünscht lange Betriebszeiträume simuliert werden. Beispielsweise kann eine Lagerung bei einer Temperatur von 85°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85% für 24 Stunden erfolgen. Alternativ hierzu kann es auch sein, dass eine Lagerung beispielsweise bei einer Temperatur von 90°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 99% für 1 Stunde erfolgt. Nach einer Lagerung in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden, um abgelagerte Feuchtigkeit auf der oder den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten zu entfernen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das elektronische Bauelement Elektrodenanschlussstücke auf, mittels denen das aktive Element elektrisch kontaktiert wird. Die Elektrodenanschlussstücke können zusammen mit dem aktiven Element bereitgestellt werden oder auch Teile des aktiven Elements sein. Wird das aktive Element auf ein Substrat aufgebracht, können die Elektrodenanschlussstücke ebenfalls auf dem Substrat aufgebracht werden. Das Aufbringen einer Verkapselungsschicht kann großflächig und unstrukturiert erfolgen, so dass das gesamte aktive Element sowie auch die Elektrodenanschlussstücke vollständig mit der Verkapselungsschicht überdeckt werden können. Um das aktive Element zur Ermittlung von durch undichte Bereiche hervorgerufene schlechter oder nicht mehr funktionierenden Teilbereichen zu untersuchen, kann es notwendig sein, das aktive Element elektrisch zu betreiben, so dass im Rahmen der Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der einen oder mehreren Verkapselungsschichten vor oder nach der Lagerung in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung ein teilweises Freilegen der Elektrodenanschlussstücke durch teilweises Entfernen der auf diesen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht oder -schichten erfolgen kann. Das teilweise Entfernen der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht oder -schichten von Teilen der Elektrodenanschlussstücke kann beispielsweise mittels eines Lasers durchgeführt werden. Im Anschluss daran kann es möglich sein, das aktive Element über die teilweise freigelegten Elektrodenanschlussstücke im Rahmen der Durchführung des Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht zu betreiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird nach der Fertigstellung der Verkapselungsanordnung auf dieser ein Deckelement aufgebracht, das beispielsweise mittels eines Verbindungsmaterials auf der Verkapselungsanordnung befestigt werden kann. Das Verbindungsmaterial und/oder das Deckelement kann aus einem nicht hermetisch dichten Material sein. Mit anderen Worten kann das Deckelement und/oder das Verbindungsmaterial zumindest teilweise durchlässig für Sauerstoff und/oder Feuchtigkeit oder andere schädigende Gase aus der Umgebung sein. Das Deckelement und das Verbindungsmaterial bilden somit bevorzugt keine Verkapselung für das aktive Element, sondern lediglich einen Schutz, beispielsweise einen mechanischen Schutz, etwa gegen Kratzer.
Das Verbindungsmaterial kann einen Kunststoff, insbesondere einen Klebstoff, aufweisen oder daraus sein, beispielsweise ausgewählt aus Siloxanen, Epoxiden, Acrylaten, Methylmethacrylaten, Imiden, Carbonaten, Olefinen, Styrolen, Urethanen oder Derivaten davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen. Beispielsweise kann das Verbindungsmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus aufweisen oder sein. Das Deckelement kann beispielsweise ein Glas und/oder einen Kunststoff aufweisen oder daraus sein.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1A bis 1D schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines elektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3A bis 3F schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den 1A bis 1D sind Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements 100 gezeigt. Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt, wie in 1A gezeigt ist, ein aktives Element 10 bereitgestellt. Das aktive Element 10 sowie auch die weiteren darauf aufgebrachten Schichten sind in den 1A bis 1D ausschnittsweise gezeigt. Das aktive Element 10 kann beispielsweise ein aktives Element eines optoelektronischen Bauelements, insbesondere eines organischen optoelektronischen Bauelements, sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das aktive Element 10 Teil eines nicht-optoelektronisch aktiven Bauelements ist.
Auf dem aktiven Element 10 wird in weiteren Verfahrensschritten eine Verkapselungsanordnung 20, wie in 1D gezeigt ist, aufgebracht.
Die auf dem aktiven Element 10 herzustellende Verkapselungsanordnung 20 ist als Dünnfilmverkapselung ausgeführt, die zumindest eine oder eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aus einem oder mehreren transparenten Verkapselungsmaterialien aufweist. Die Verkapselungsschichten, somit insbesondere also auch die in 1B gezeigte Verkapselungsschicht 21, können beispielsweise mittels ALD- oder MLD-Verfahren aufgebracht werden. Geeignete Materialien für die Verkapselungsschicht 21 wie auch weitere Verkapselungsschichten sind bei einer Dicke von größer oder gleich einer Atomlage und kleiner oder gleich 100 nm beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid. Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD oder MLD hergestellten Verkapselungsschichten kann die herzustellende Verkapselungsanordnung 20 zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch andere, oben im allgemeinen Teil beschriebene Verfahren aufgebracht werden können.
Im Rahmen der Herstellung der Verkapselungsanordnung 20 wird, wie in 1B gezeigt ist, auf dem aktiven Element 10 zumindest eine Verkapselungsschicht 21 aufgebracht. Auch wenn sich die nachfolgende Beschreibung auf die in 1B gezeigte eine Verkapselungsschicht 21 bezieht, kann alternativ zu der gezeigten einen Verkapselungsschicht 21 auch eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten aufgebracht werden, die aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien sein können und gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen können.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die zumindest eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht 21 im Hinblick auf undichte Bereiche untersucht. Das bedeutet mit anderen Worten, dass ein Prüfungsverfahren zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht 21 durchgeführt wird. Rein exemplarisch ist in 1B ein undichter Bereich 29 in Form eines Mikrokanals gezeigt, durch den Feuchtigkeit und/oder schädigende Gase aus der Umgebung zum aktiven Element 10 diffundieren können.
Im Falle eines als Licht emittierenden Bauelement ausgebildeten elektronischen Bauelements 100 kann die Ermittlung von Defekten in der Verkapselungsschicht 21 beispielsweise über eine optische Detektion von dunklen Punkten, so genannten „dark spots“, auf der Leuchtfläche des aktiven Bereichs 10 ermittelt werden, da durch lokale Defekte in der Verkapselungsschicht 21 die Funktionalität der entsprechenden darunter liegenden Bereiche des aktiven Elements 10 geschädigt werden. Somit kann sich ein undichter Bereich 29 in der Verkapselungsanordnung 21 durch einen zumindest teilweise inaktiven Teilbereich des aktiven Elements 10, der sich unterhalb der Undichtigkeit befindet, bemerkbar machen. Die Ermittlung von undichten Bereichen 29 kann somit beispielsweise mit geeigneten optischen Detektionsmitteln wie etwa einer Vergrößerungsoptik und einer Digitalkamera erfolgen. Dies ist insbesondere bereits für Dark Spots möglich, die mit bloßem Auge im üblichen Betrachtungsabstand noch nicht sichtbar sind. Alternativ hierzu können auch geeignete andere Methoden zur Detektion von undichten Bereichen 29 in der Verkapselungsschicht 29 verwendet werden.
Im Rahmen des Prüfungsverfahrens wird das aktive Element 10 mit der zumindest einen bereits darauf aufgebrachten Verkapselungsschicht 21 in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung 99 gelagert, wie in 1C gezeigt ist. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Umgebung 99 eine relative Luftfeuchtigkeit von größer oder gleich 80% aufweist. Weiterhin kann die Umgebung 99 auch eine Temperatur über der üblichen Raumtemperatur aufweisen, beispielsweise eine Temperatur von größer oder gleich 80°C. Die Untersuchung in Bezug auf Undichtigkeiten kann während oder nach der für eine gewisse Zeit durchgeführten Lagerung in der feuchtigkeitshaltigen Umgebung 99 erfolgen. Nach der Lagerung in der feuchtigkeitshaltigen Umgebung 99 kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden, um abgelagerte Feuchtigkeit zu entfernen.
Ergibt das Prüfungsverfahren, dass die zumindest eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht 21 keine Undichtigkeiten aufweist, kann die Herstellung der Verkapselungsanordnung beendet werden, die dann durch die zumindest eine bereits aufgebrachte Verkapselungsschicht 21 gebildet wird.
Für den Fall, dass zumindest ein undichter Bereich 29 ermittelt wird, wird in einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 1D gezeigt ist, zumindest eine weitere Verkapselungsschicht 22 auf der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht 21 aufgebracht. Die weitere Verkapselungsschicht 22 kann dabei aus einem gleichen oder unterschiedlichen Material und/oder mit einer gleichen oder unterschiedlichen Dicke im Vergleich zur bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht 21 hergestellt werden. Weiterhin es auch möglich, dass eine Mehrzahl von weiteren Verkapselungsschichten aufgebracht wird. Vor dem Aufbringen der zumindest einen weiteren Verkapselungsschicht 22 kann zusätzlich ein Reparaturschritt eingebaut werden, in dem erkannte undichte Bereiche entfernt oder planarisiert werden.
Erweisen sich die Verkapselungsschichten 21 und 22 gemeinsam als ausreichend dicht, bilden diese, wie in 1D gezeigt ist, die Verkapselungsanordnung 20, da keine weiteren Verkapselungsschichten mehr notwendig sind. Zur Prüfung der Dichtigkeit der Verkapselungsschichten 21 und 22 wird ein wie in Verbindung mit 1C beschriebenes Prüfungsverfahren nochmals durchgeführt. Erweisen sich die Verkapselungsschichten 21, 22 gemeinsam als immer noch nicht ausreichend dicht, weist also beispielsweise auch die Verkapselungsschicht 22 zumindest eine Undichtigkeit auf, wird in einem weiteren Verfahrensschritt eine weitere Verkapselungsschicht wie vorab beschrieben aufgebracht. Die Verfahrensschritte zur Durchführung des Prüfungsverfahren zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten sowie das Aufbringen von zumindest einer weiteren Verkapselungsschicht werden so lange abwechselnd nacheinander durchgeführt, bis sich der Schichtenstapel aus den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten als dicht erweist und entsprechend die fertiggestellte Verkapselungsanordnung 20 auf dem aktiven Element 10 bildet. Das elektronische Bauelement 100 kann dann entsprechend fertig gestellt werden.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird somit nach der Herstellung zumindest einer Verkapselungsschicht oder auch einer Mehrzahl von Verkapselungsschichten in Form einer Dünnfilmverkapselung die Dichtigkeit dieser geprüft. Falls kritische Undichtigkeiten erkannt werden, wird zumindest eine weitere Verkapselungsschicht aufgebracht und deren Güte erneut geprüft. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis die gewünschte Fertigungsausbeute beziehungsweise das gewünschte Qualitätsniveau erreicht wird. Dadurch ist es möglich, dass bei dem hier beschriebenen Verfahren der Fertigungsaufwand in Bezug auf die Verkapselungsanordnung an die Defektdichte angepasst werden kann. Die Defektdichte kann hierbei beispielsweise von der in der Fertigungsumgebung vorliegenden Partikeldichte abhängen. Die Prüfung der Verkapselungsgüte der bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten kann innerhalb kurzer Zeit erfolgen, da beispielsweise noch kein feuchtigkeitsdiffusionshemmender mechanischer Schutz auf den Verkapselungsschichten aufgebracht ist. Dadurch ist es möglich, eine Verkapselungsanordnung mit hoher Verkapselungsqualität und mit hoher Ausbeute zu fertigen.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein elektronisches Bauelement 100 gezeigt, bei dem die Verkapselungsanordnung 20 eine Mehrzahl von Verkapselungsschichten 21, 22, ..., 2n aufweist. Undichte Bereiche in den Verkapselungsschichten 21, 22, ..., 2n sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
Zur Herstellung der Verkapselungsanordnung 20 kann ein Verfahren wie das in Verbindung mit den 1A bis 1D beschriebene Verfahren durchgeführt werden, insbesondere werden hierzu wiederholt die in Verbindung mit den 1C und 1D beschriebenen Verfahrensschritte durchgeführt, bis sich der Schichtenstapel aus den bereits aufgebrachten Verkapselungsschichten als dicht erweist. Auf den einzelnen Verkapselungsschichten 21, 22, ..., 2n können in der fertig gestellten Verkapselungsanordnung 20 Oxide oder Feuchtigkeitsrückstände vorhanden sein, wie durch die Schichten 31, 32, ..., 3n angedeutet ist. Derartige Rückstände können auch in den anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein, auch wenn sie dort der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.
Weiterhin weist das elektronische Bauelement 100 auf der Verkapselungsanordnung 20 ein Deckelement 40 auf, das in einem weiteren Verfahrensschritt nach der Fertigstellung der Verkapselungsanordnung 20 aufgebracht wird. Beispielsweise kann das Deckelement 40 mittels eines Verbindungsmaterials wie etwa einem Klebstoff auflaminiert werden. Hierzu können das Verbindungsmaterial und/oder das Deckelement 40 unabhängig von ihrer Dichtigkeit in Bezug auf Feuchtigkeit und Umgebungsgase gewählt werden und beispielsweise einen rein mechanischen Schutz für die Verkapselungsanordnung 20 bilden. Beispielsweise kann das Deckelement 40 eine Glasfolie oder Glasplatte sein, die mittels eines nicht hermetisch dichten Klebstoffs auf die Verkapselungsanordnung 20 aufgeklebt ist.
In Verbindung mit den 3A bis 3F sind Verfahrensschritte eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements 100 gezeigt, wobei das elektronische Bauelement 100 rein beispielhaft als organisches Licht emittierendes Bauelement ausgebildet ist. Entsprechend wird in einem ersten Verfahrensschritt, wie in 3A gezeigt ist, ein aktives Element 10 bereitgestellt, das zwischen zwei Elektroden 11, 13 einen organischen funktionellen Schichtenstapel 12 mit zumindest einer organischen Licht emittierenden Schicht aufweist. Alternativ hierzu kann das elektronische Bauelement 100 auch wie oben im allgemeinen Teil beschrieben mit einer anderen Funktionalität ausgebildet sein, beispielsweise kann das elektronische Bauelement 100 auch als organisches Licht detektierendes Bauelement oder als organisches elektronisches Bauelement ohne optoelektronische Funktionalität, beispielsweise in Form eines organischen Transistors, ausgebildet sein oder eine Kombination entsprechender aktiver Elemente aufweisen.
Zur Bereitstellung des aktiven Elements 10 werden, wie in 3A gezeigt ist, auf einem Substrat 1 die erste Elektrode 11, darauf der organische funktionelle Schichtenstapel 12 und darauf die zweite Elektrode 13 aufgebracht, wobei mindestens eine Elektrode 11, 13 transparent ist, sodass im Betrieb des elektronischen Bauelements 100 im aktiven Element 10 und damit im organischen funktionellen Schichtenstapel 12 erzeugtes Licht nach außen abgestrahlt werden kann. Beispielsweise kann die zwischen dem organischen funktionellen Schichtenstapel 12 und dem Substrat 1 angeordnete Elektrode 11 des aktiven Elements 10 transparent ausgebildet sein. Ebenso ist dann auch das Substrat 1 transparent ausgebildet, sodass das elektronische Bauelement 100 im Betrieb Licht, das im organischen funktionellen Schichtenstapel 12 erzeugt wird, durch die erste Elektrode 11 und das Substrat 1 nach außen abstrahlen kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch die obere zweite Elektrode 13 transparent ausgebildet sein.
Das Substrat 1 weist bevorzugt ein hermetisch dichtes Material auf und ist beispielsweise in Form einer Glasplatte oder Glasschicht ausgeführt. Alternativ hierzu kann das Substrat 1 beispielsweise auch einen transparenten Kunststoff oder ein Glas-Kunststoff-Laminat aufweisen. Gegebenenfalls kann das Substrat 1 mit einer Verkapselungsanordnung verkapselt sein, die zwischen dem Substrat 1 und der ersten Elektrode 11 und/oder auf der der ersten Elektrode 11 abgewandten Seite des Substrats 1 angeordnet sein kann.
Die transparente Elektrode 11 kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen. Transparente leitende Oxide („transparent conductive oxide“, TCO) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid und Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃, gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂, oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein. Weiterhin sind auch metallische Netzstrukturen, leitende Netzwerke und metallische Maschen, beispielsweise mit oder aus Silber, und/oder Graphen sowie kohlenstoffhaltige Schichten als Materialien für eine transparente Elektrode denkbar.
Die zweite Elektrode 13 kann beispielsweise ein Metall aufweisen, das ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen damit. Die zweite Elektrode 13 kann reflektierend ausgebildet sein, so dass Licht, das im Betrieb im organischen funktionellen Schichtenstapel 12 erzeugt und in Richtung der zweiten Elektrode 13 abgestrahlt wird, in Richtung des Substrats 1 reflektiert werden kann, um dort aus dem elektronischen Bauelement 100 austreten zu können. Eine solche Konfiguration wird auch als „bottom emitter“ bezeichnet.
Alternativ oder zusätzlich kann wie weiter oben beschrieben auch die zweite Elektrode 13, die auf der dem Substrat 1 abgewandten Seite des organischen funktionellen Schichtenstapels 12 angeordnet ist, transparent ausgebildet sein. Sind auch alle vom Substrat 1 aus gesehen über der zweiten Elektrode 13 angeordneten Schichten und Elemente des elektronischen Bauelements 100 transparent ausgebildet, kann im Betrieb im organischen funktionellen Schichtenstapel 12 des aktiven Elements 10 erzeugtes Licht in die dem Substrat 1 abgewandte Richtung nach außen abgestrahlt werden. Eine solche Konfiguration wird auch als „top emitter“ bezeichnet. Ist das elektronische Bauelement 100 gleichzeitig als Bottom-Emitter und als Top-Emitter ausgebildet, kann das Bauelement 100 insbesondere ein transparentes organisches Licht emittierendes Bauelement bilden.
Die untere Elektrode 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Anode ausgebildet, während die obere Elektrode 13 als Kathode ausgebildet ist. Bei entsprechender Materialwahl ist aber auch ein hinsichtlich der Polarität umgekehrter Aufbau möglich.
Die Elektroden 11, 13 sind bevorzugt großflächig und zusammenhängend ausgebildet, so dass das elektronische Bauelement 100 als Leuchtquelle, insbesondere als Flächenlichtquelle, ausgeformt sein kann. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass das elektronische Bauelement 100 und insbesondere das aktive Element 10 eine Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und besonders bevorzugt größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, das zumindest eine der Elektroden 11, 13 des aktiven Elements 10 des elektronischen Bauelements 100 strukturiert ausgebildet ist, wodurch ein räumlich und/oder zeitlich strukturierter und/oder veränderbarer Leuchteindruck, beispielsweise für eine strukturierte und/oder mehrfarbige Beleuchtung oder für eine Anzeigevorrichtung, ermöglicht werden kann.
Zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden 11, 13 können, wie in 3A gezeigt ist, Elektrodenanschlussstücke 14 vorgesehen sein, die von den Elektroden 11, 13 weg nach außen reichen. Die als elektrische Kontaktzuführungen ausgebildeten Elektrodenanschlussstücke 14 können transparent oder nicht-transparent ausgebildet sein und beispielsweise ein TCO und/oder ein Metall aufweisen oder daraus sein.
Der organische funktionelle Schichtenstapel 12 kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der organische funktionelle Schichtenstapel eine funktionelle Schicht aufweist, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in die Licht emittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Als Materialien für die Licht emittierende Schicht eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Weiterhin kann der organische funktionelle Schichtenstapel 12 eine funktionelle Schicht aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der organische funktionelle Schichtenstapel 12 auch Elektronen- und/oder Löcherblockierschichten aufweisen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann auch eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Schichten aufweisen, die zwischen den Elektroden angeordnet sind.
Weiterhin können, wie in 3A gezeigt ist, Isolatorschichten 15 vorhanden sein, beispielsweise mit oder aus Polyimid, die beispielsweise die Elektroden 11, 13 gegeneinander elektrisch isolieren können. Je nach Ausgestaltung der einzelnen Schichten des elektronischen Bauelements 100 müssen Isolatorschichten 15 auch nicht zwingend erforderlich sein und können nicht vorhanden sein, etwa bei entsprechenden Maskenprozessen zur Aufbringung der Schichten.
Alternativen zu nur einem aktiven Element 10 kann auf dem Substrat 1 auch eine Mehrzahl von aktiven Elementen 10 aufgebracht werden. Durch späteres Vereinzeln des Substrats 1 mit den aktiven Elementen 10 kann so eine Mehrzahl von elektronischen Bauelementen 100 herstellbar sein, von denen jedes eines oder mehrere aktive Elemente 10 aufweist.
Über dem aktiven Element 10 und somit insbesondere über dem organischen funktionellen Schichtenstapel 12 und den Elektroden 11, 13 wird in einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 3B gezeigt ist, im Rahmen der Herstellung einer Verkapselungsanordnung zum Schutz des organischen funktionelle Schichtenstapels 12 und der Elektroden 11, 13 zumindest eine Verkapselungsschicht 21 aufgebracht. Die Verkapselungsschicht 21 kann wie vorab beschrieben insbesondere großflächig auf dem aktiven Element 10 und dem Substrat 1 aufgebracht werden und eine erste Dünnfilmverkapselung bilden. Beispielsweise können Siliziumnitrid und/oder Aluminiumoxid und Titanoxid als eine die Verkapselungsschicht 21 bildende Schichtenfolge aufgebracht werden. Rein beispielhaft weist die Verkapselungsschicht 21 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen durch einen Partikel hervorgerufenen undichten Bereich 29 auf.
Anschließend wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein Prüfungsverfahren zur Ermittlung von Undichtigkeiten in der Verkapselungsschicht 21 durchgeführt. Das Prüfungsverfahren kann wie das vorab im Rahmen des in Verbindung mit den 1A bis 1D beschriebenen Verfahrens durchgeführte Prüfungsverfahren insbesondere eine Lagerung in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung 99 umfassen, wie in 3C gezeigt ist. Die Lagerungsbedingungen hängen hierbei insbesondere von den erwarteten Feuchtediffusionszeiten ab, die im Wesentlichen durch die Dicke der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht 21 sowie durch die Größe möglicher Defektkanäle in dieser beeinflusst werden. Besonders bevorzugt werden die Lagerbedingungen so eingestellt, dass bei kleinstmöglichen Defekten bereits eine messbare Veränderung des Leuchtverhaltens des aktiven Elements 10 auftritt, jedoch noch keine größeren Defekte entstehen, die einen Ausfall bewirken könnten. Beispielsweise kann eine Lagerung bei einer Temperatur von 85°C und 85% relative Luftfeuchtigkeit für 24 Stunden oder eine Lagerung bei 90°C und 99% Luftfeuchtigkeit für 1 Stunde erfolgen. Anschließend kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden.
Um das aktive Element 10 betreiben zu können, ist es erforderlich, die Elektrodenanschlussstücke 14, die durch das großflächige Aufbringen der zumindest einen Verkapselungsschicht 21 abgedeckt sind, teilweise freizulegen. Dies kann, wie in 3D gezeigt ist, mittels eines Lasers 90 erfolgen. Danach wird das aktive Element 10 elektrisch betrieben. Im Falle einer Mehrzahl von aktiven Elementen können diese entsprechend gleichzeitig oder nacheinander betrieben werden. Dunkle Flecken im Leuchtbild des aktiven Elements 10 weisen auf Verkapselungsdefekte hin. Es kann auch möglich sein, die Lagerung in einer feuchtigkeitshaltige Umgebung 99 und die Prüfung des Leuchtbilds wiederholt durchzuführen, um einen undichten Bereich anhand eines wachsenden dunklen Flecks zu verifizieren.
Nach der Identifizierung eines undichten Bereichs kann dieser optional, wie in 3E gezeigt ist, beispielsweise mittels eines Lasers oder fokussierten Ionenstrahls 91 entfernt oder planarisiert werden. Anschließend wird, wie in 3F gezeigt ist, in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest eine weitere Verkapselungsschicht 22 aufgebracht. Die Materialzusammensetzung und die Schichtdicke der zumindest einen weiteren Verkapselungsschicht 22, die eine weitere Dünnfilmverkapselung bildet, können jenen der bereits aufgebrachten zumindest einen Verkapselungsschicht 21 entsprechen oder sich von dieser unterscheiden.
Wie in Verbindung mit dem in den 1A bis 1D gezeigten Verfahren beschrieben ist, erfolgt nach dem Aufbringen der weiteren Verkapselungsschicht 22 ein weiteres Prüfungsverfahren zur Ermittlung von undichten Bereichen. Erweisen sich die Verkapselungsschichten 21 und 22 gemeinsam als dicht, ist die Verkapselungsanordnung 20, wie in 3F gezeigt ist, fertig gestellt. Alternativ hierzu werden die Verfahrensschritte zum Aufbringen weiterer Verkapselungsschichten und zur Dichtigkeitsprüfung solange abwechselnd nacheinander durchgeführt, bis eine ausreichende Dichtigkeit festgestellt wird oder, im Falle einer Mehrzahl von aktiven Elementen 10 auf dem Substrat 1, eine ausreichend große Anzahl von aktiven Elementen 10 auf dem Substrat 1 keinen aktiven Verkapselungsdefekt mehr zeigt. Anschließend können, falls erforderlich, weitere Fertigungsschritte durchgeführt werden, etwa das Aufbringen eines Deckelementes zum mechanischen Schutz des Bauelements oder, im Fall einer Mehrzahl von aktiven Elementen 10 auf dem Substrat 1, beispielsweise ein Vereinzeln.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements gezeigt, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt 41 ein aktives Element bereitgestellt wird. Das aktive Element kann beispielsweise Teil eines organischen elektronischen oder optoelektronischen Bauelements wie das in Verbindung mit den 3A bis 3F beschriebene sein. In diesem Fall kann das Bereitstellen des aktiven Elements eine Beschichtung eines Substrats mit einer ersten Elektrode, einem organischen funktionelle Schichtenstapel und einer zweiten Elektrode wie vorab beschrieben beinhalten.
In weiteren Verfahrensschritten wird eine Verkapselungsanordnung auf dem aktiven Element hergestellt. Hierzu wird in einem Verfahrensschritt 42 zumindest eine Verkapselungsschicht auf dem aktiven Element aufgebracht. Das Aufbringen der zumindest einen Verkapselungsschicht kann auch das Aufbringen einer Mehrzahl von Verkapselungsschichten beinhalten. Insbesondere können die eine oder mehreren Verkapselungsschichten, die im Verfahrensschritte 42 aufgebracht werden, eine wie vorab beschriebene Dünnfilmverkapselung bilden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 43 kann eine Feuchtigkeitsbehandlung durchgeführt werden. Hierzu kann, wie in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, eine Lagerung des aktiven Elements mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung, insbesondere bei einer erhöhten Temperatur, stattfinden. Anschließend kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden.
Für den Fall, dass, wie in Verbindung mit den 3A bis 3F beschrieben ist, elektrische Zuführungen wie beispielsweise die im vorherigen Ausführungsbeispiel gezeigten Elektrodenanschlussstücke zum Testen des aktiven Elements freigelegt werden müssen, kann dies in einem weiteren Verfahrensschritts 44 durchgeführt werden. Falls die Aufbringung der zumindest einen Verkapselungsschicht im Verfahrensschritte 42 bereits strukturiert erfolgt oder die Prüfung nach undichten Bereichen in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht ohne eine elektrische Kontaktierung des aktiven Elements erfolgt, kann dieser Verfahrensschritt gegebenenfalls auch entfallen.
In einem weiteren Verfahrensschritt 45 erfolgt die Durchführung eines Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht. Dies kann in der vorab beschriebenen Art und Weise erfolgen.
Für den Fall, dass im Verfahrensschritt 45 zumindest ein undichter Bereich festgestellt wird, kann ein derartiger Defekt in einem weiteren Verfahrensschritt 46 entfernt und/oder planarisieren werden, beispielsweise mithilfe eines Lasers oder fokussierten Ionenstrahls. Gegebenenfalls kann dieser Verfahrensschritts auch entfallen. Um den zumindest einen undichten Bereich in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht abzudichten, wird der Verfahrensschritts 42 erneut durchgeführt, so dass auf der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht zumindest eine weitere Verkapselungsschicht aufgebracht wird. Wie bereits vorab erläutert kann dies insbesondere auch bedeuten, dass eine Mehrzahl weiterer Verkapselungsschichten aufgebracht wird, so dass auf der bereits aufgebrachten Dünnfilmverkapselung eine weitere Dünnfilmverkapselung aufgebracht wird. Die Verfahrensschritte 42 bis 46 werden so lange erneut durchlaufen, bis im Verfahrensschritt 45 kein undichter Bereich mehr ermittelt werden kann. In diesem Fall wird das Verfahren mit dem Verfahrensschritt 47 weitergeführt, in dem das elektronische Bauelement fertig gestellt werden kann. Dies kann, wie bereits vorab erläutert, beispielsweise das Aufbringen eines Deckelements oder ein Vereinzeln sowie weitere erforderlichen Verfahrensschritte beinhalten.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele können weiterhin alternativ oder zusätzlich oben im allgemeinen Teil beschriebene Merkmale aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelements mit den Schritten: A) Bereitstellen eines aktiven Elements (10) B) Aufbringen einer Verkapselungsanordnung (20) mit einer Mehrzahl von Verkapselungsschichten (21, 22, 2n) auf dem aktiven Element (10) mit den Teilschritten: B1) Aufbringen von zumindest einer Verkapselungsschicht (21) auf dem aktiven Element (10), B2) Durchführung eines Prüfungsverfahrens zur Ermittlung von zumindest einem undichten Bereich (29) in der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21), B3) Aufbringen von zumindest einer weiteren Verkapselungsschicht (22, 2n) auf der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte B2 und B3 solange wiederholt durchgeführt werden, bis im Schritt B2 kein undichter Bereich (29) mehr ermittelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Verfahrensschritt B1 und im Verfahrensschritt B3 Verkapselungsschichten (21, 22, 2n) aus unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichen Dicken aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt B1 und im Verfahrensschritt B3 Verkapselungsschichten (21, 22, 2n) aus gleichen Materialien und/oder mit gleichen Dicken aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit dem weiteren Verfahrensschritt: C) Aufbringen eines Deckelements (40) auf der Verkapselungsanordnung (20).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zwischen den Verfahrensschritten B2 und B3 der zumindest eine undichte Bereich (29) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Entfernen des zumindest einen undichten Bereichs (29) mittels eines Lasers oder fokussierten Ionenstrahls (91) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Verfahrensschritt B2 eine Lagerung des aktiven Elements (10) mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) in einer feuchtigkeitshaltigen Umgebung (99) mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von größer oder gleich 80% beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Verfahrensschritt B2 eine Lagerung des aktiven Elements (10) mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) bei einer Temperatur von größer oder gleich als 50°C beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Verfahrensschritt B2 eine Lagerung des aktiven Elements (10) mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) bei einer Temperatur von 85°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85% für 24 Stunden beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Verfahrensschritt B2 eine Lagerung des aktiven Elements (10) mit der zumindest einen bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) bei einer Temperatur von 90°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 99% für 1 Stunde beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem nach der Lagerung im Verfahrensschritt B2 ein Trocknungsschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das aktive Element (10) mittels Elektrodenanschlusstücken (14) elektrisch kontaktiert wird, die im Verfahrensschritt B2 nach der Lagerung durch teilweises Entfernen der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) teilweise freigelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das teilweise Entfernen der bereits aufgebrachten Verkapselungsschicht (21) mittels eines Lasers durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem im Verfahrensschritt B2 das aktive Element (10) über die teilweise freigelegten Elektrodenanschlussstücke (14) betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der aktive Bereich (10) einen organischen funktionellen Schichtenstapel (12) aufweist und das elektronische Bauelement als organisches elektronisches Bauelement ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt A das aktive Element (10) auf einem Substrat (1) aufgebracht wird.