DE102017100929A1

DE102017100929A1 - Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102017100929A1
Application number: DE102017100929.9A
Authority: DE
Inventors: Richard Baisl; Philipp Schwamb; Simon Schicktanz; Johannes Rosenberger
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2018-07-19
Also published as: US10529955B2; US20180205041A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements (10) angegeben, das die Schritte aufweist:A) Aufbringen von organischem Material (20) zur Bildung von zumindest einer organischen funktionellen Schicht (2) auf einem Substrat (1),B) strukturiertes Aufbringen eines Elektrodenmaterials (30) auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht (2) mittels einer ersten Maske (4),C) Entfernen von organischem Material (20) in Bereichen, die frei vom Elektrodenmaterial (30) sind.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements angegeben.
Organische elektronische Bauelemente wie beispielsweise organische Licht emittierende Dioden (OLED) werden üblicherweise in Form eines Verbunds einer Mehrzahl von Bauteilen auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt. Durch Zerteilen des Verbunds werden dann die einzelnen Bauelemente erhalten. Daher ist ein strukturiertes Aufbringen der einzelnen Schichten der Bauelemente, also etwa von Elektroden und organischen Schichten, notwendig, wofür üblicherweise unterschiedliche Masken benötigt werden.
Die Verwendung von Masken ist jedoch unter anderem mit dem Risiko behaftet, dass die Abbildung durch ein mögliches Unterdampfen der Masken ungenau ist, so dass es möglich sein kann, dass beispielsweise organische Schichten über die dafür vorgesehenen Flächenbereiche hinausragen. Selbst geringe Verbiegungen und/oder Ungenauigkeiten der Masken können zur Unterdampfung führen. Weiterhin sind Masken teuer und darüber hinaus wartungsaufwendig, beispielsweise im Hinblick auf eine Partikelverschmutzung sowie ein Verkratzen. Ferner müssen Masken zum Substrat ausgerichtet werden, wobei die hierbei zu beachtenden Toleranzen die Designfreiheit und die Packungsdichte, also die Anzahl der Bauelemente auf einem gemeinsamen Substrat und damit die Bauelementfläche pro Substratfläche, begrenzen können.
Die Verwendung von Masken kann somit neben dem Kosten- und Handhabungsaufwand zu schlechten oder fehlerhaften Bauteilen führen. So können beispielsweise Organikreste zwischen Elektroden- und Leitbahnstrukturen zu hohen Zwischenwiderständen führen, was zu einem Effizienzverlust und zu einer Zerstörung durch lokalen Temperatureintrag und/oder zu einer Reduktion der Schichthaftung und zu einer Schichtdelamination führen können. Fehlerhafte Bauelemente sind jedoch nur mit großem Aufwand als solche nach der Fertigung zu erkennen. Daher wird üblicherweise versucht, eine aufwändige Qualitätsüberwachung der Masken und der Maskenprozesse zu betreiben, um beispielsweise Fehlerquellen wie eine Wellung, einen Verzug oder einen Versatz der Masken zu vermeiden, die unter anderem ein Unterdampfen begünstigen können. Beispielsweise werden besondere Maskenmaterialien, beispielsweise aus Invar, und/oder Stufenmasken verwendet. Derartige Maßnahmen sind jedoch aufwändig und kostenintensiv.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen 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 organischen elektronischen Bauelements ein Substrat bereitgestellt. Auf das Substrat wird organisches Material zur Bildung zumindest einer organischen funktionellen Schicht aufgebracht.
Das Substrat kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall und Halbleitermaterialien aufweisen oder daraus sein. Insbesondere kann das Substrat auch zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen im Verbund vorgesehen und eingerichtet sein. Für jedes Bauelement kann ein Flächenbereich auf dem Substrat vorgesehen sein, der einem späteren Bauelement entspricht. Mit anderen Worten werden in nebeneinander liegenden Bereichen auf dem Substrat organische und weitere Materialien aufgebracht, um eine Mehrzahl von organischen elektronischen Bauelementen herzustellen. Dabei kann es auch sein, dass eines oder mehrere Materialien großflächig aufgebracht werden und anschließend entsprechend der vorgesehenen Bereiche strukturiert werden. Obwohl sich die nachfolgende Beschreibung auf ein einzelnes organisches elektronisches Bauelement bezieht, gelten die beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen entsprechend für auch für eine Mehrzahl von gemeinsam im Verbund auf dem Substrat hergestellten Bauelementen.
Bei dem organischen elektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um ein organisches optoelektronisches Bauelement wie beispielsweise eine organische Licht emittierende Diode oder eine organische Fotodiode handeln. In diesem Fall kann die zumindest eine organische funktionelle Schicht eine oder mehrere oder alle Schichten einer organischen funktionellen Schichtenfolge aufweisen oder sein und insbesondere zumindest eine organische optoelektronische Schicht, also eine organische Licht emittierende Schicht oder eine organische Licht detektierende Schicht, aufweisen oder sein. Darüber hinaus kann die organische funktionelle Schichtenfolgen und somit die zumindest eine organische funktionelle Schicht zumindest eine oder mehrere organische elektronische Schichten aufweisen, die ausgewählt sein können aus Ladungsträgerinjektionsschichten, Ladungsträgertransportschichten und Ladungsträgerblockierschichten. Besonders bevorzugt umfasst die hier und im Folgenden beschriebene zumindest eine organische funktionelle Schicht und somit das beschriebene organische Material die gesamte organische funktionelle Schichtenfolge und somit alle organischen elektronischen und optoelektronischen Schichten. Alternativ zu einem optoelektronischen Bauelement kann das organische elektronische Bauelement auch ohne optoelektronische Funktionalität, also mit rein elektronischer Funktionalität, ausgebildet sein. Das organische elektronische Bauelement kann in diesem Fall beispielsweise als organischer Transistor ausgebildet sein.
Das organische Material zur Bildung der zumindest einen organischen funktionellen Schicht kann organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) sowie Kombinationen daraus aufweisen. Das Aufbringen des organischen Materials kann dementsprechend beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, etwa mittels Aufdampfen, oder mittels Flüssigphasenabscheidung erfolgen.
Zur elektrischen Kontaktierung der zumindest einen organischen funktionellen Schicht werden weiterhin Elektrodenmaterialien aufgebracht, die Elektrodenschichten oder Teile von Elektrodenschichten bilden können. Je nach Ausgestaltung des organischen elektronischen Bauelements können Elektrodenmaterialien auf einer Seite oder auf verschiedenen Seiten der zumindest einen organischen funktionellen Schicht sowie dort in unterschiedlichen Bereichen aufgebracht werden. Beispielsweise können Elektrodenmaterialien zwischen dem Substrat und der zumindest einen organischen funktionellen Schicht sowie vom Substrat aus gesehen auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht oder auch nur auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Elektrodenmaterial auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht aufgebracht, also auf einer dem Substrat abgewandten Seite des organischen Materials. Das Elektrodenmaterial kann insbesondere strukturiert aufgebracht werden, also nicht großflächig und das gesamte Substrat bedeckend, sondern nur in vorbestimmten Teilbereichen, während andere Teilbereich frei vom Elektrodenmaterial bleiben. Das Elektrodenmaterial kann hierzu insbesondere mittels einer ersten Maske auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht aufgebracht werden. Bei der ersten Maske kann es sich besonders bevorzugt um eine Schattenmaske handeln, die zum Schutz des organischen Materials vorzugsweise beabstandet vom organischen Material über diesem angeordnet wird. Das Aufbringen des Elektrodenmaterials kann beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung wie etwa Aufdampfen und/oder Sputtern erfolgen.
Das Elektrodenmaterial kann beispielsweise ein Metall aufweisen oder sein, das besonders bevorzugt ausgewählt sein kann aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Chrom, Titan, Magnesium, Calcium und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen mit einem oder mehreren der genannten Materialien. Weiterhin kann das Elektrodenmaterial zusätzlich oder alternativ auch ein transparentes leitendes Oxid („transparent conductive oxide“, TCO) aufweisen, beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO), Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂, sowie Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide.
Weiterhin kann auf dem Substrat vor dem Aufbringen des organischen Materials zur Bildung der zumindest einen organischen funktionellen Schicht ein weiteres Elektrodenmaterial angeordnet sein oder aufgebracht werden, das eine Elektrodenschicht bilden kann, die im fertigen Bauelement zwischen dem Substrat und der zumindest einen organischen funktionellen Schicht angeordnet ist. Das organische Material wird in diesem Fall somit zumindest auf dem weiteren Elektrodenmaterial aufgebracht und kann dieses teilweise oder vollständig bedecken. Das weitere Elektrodenmaterial kann eines oder mehrere Materialien aufweisen oder daraus sein, die vorab im Zusammenhang mit dem Elektrodenmaterial beschriebenen sind, das auf dem organischen Material aufgebracht wird.
Weiterhin kann auf dem Substrat zumindest ein Elektrodenanschlussstück aufgebracht werden, mit dem im fertigen Bauelement das auf dem organischen Material aufgebrachte Elektrodenmaterial elektrisch kontaktiert werden kann. Das Elektrodenanschlussstück kann eine Schicht aufweisen oder daraus bestehen. Diese eine Schicht kann insbesondere ein gleiches Material wie das weitere Elektrodenmaterial aufweisen. Beispielsweise kann das zumindest eine Elektrodenanschlussstück oder zumindest eine Schicht davon gemeinsam mit dem weiteren Elektrodenmaterial auf dem Substrat vor dem Aufbringen des organischen Materials aufgebracht werden. Das zumindest eine Elektrodenanschlussstück kann insbesondere räumlich getrennt vom weiteren Elektrodenmaterial aufgebracht werden. Weiterhin kann das zumindest eine Elektrodenanschlussstück mehrere Schichten aufweisen. Als Materialien für das zumindest eine Elektrodenanschlussstück können sich die in Verbindung mit den Elektrodenmaterialien genannten Metalle und TCOs eignen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird organisches Material in Bereichen, die frei, also unbedeckt, vom auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht strukturiert aufgebrachten Elektrodenmaterial sind, entfernt. Das organische Material wird somit in diesem Verfahrensschritt rückstrukturiert. Besonders bevorzugt kann das organische Material in allen Bereichen, die unbedeckt vom darauf aufgebrachten Elektrodenmaterial sind, entfernt werden, so dass das organische Material nach der Rückstrukturierung nur noch unterhalb des Elektrodenmaterials angeordnet ist. Das Elektrodenmaterial kann beim Entfernen des organischen Materials somit insbesondere als Maske dienen, die diejenigen Bereiche des organischen Materials abdeckt, die auf dem Substrat verbleiben sollen. Mit anderen Worten wird somit die Struktur des Elektrodenmaterials auf das organische Material übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Entfernen von organischem Material mittels eines Ätzverfahrens. Insbesondere kann das Elektrodenmaterial, das auf dem organischen Material aufgebracht ist, wie vorab beschrieben als Maske für das Ätzverfahren dienen. Als Ätzverfahren kann sich bevorzugt ein Trockenätzverfahren, insbesondere ein plasmaunterstütztes Trockenätzverfahren, eignen, mit dem ein flächiges Ätzen möglich ist. Weiterhin kann das Ätzverfahren ein Ablatieren durch Strahlungsenergieeintrag aufweisen. Hierzu kann insbesondere ein Elektronenstrahl verwendet werden, so dass das Ätzverfahren ein elektronenstrahlinduziertes Gasphasenätzverfahren, insbesondere ein elektronenstrahlinduziertes Plasmaätzverfahren oder Trockenätzverfahren, sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das organische Material großflächig und unstrukturiert aufgebracht. Mit anderen Worten wird das organische Material in einem maskenlosen Prozess aufgebracht, es wird also keine Maske verwendet, um das organische Material bereits beim Aufbringen zu strukturieren. Durch das vorab beschriebene Rückstrukturieren des organischen Materials kann es aus denjenigen Bereichen, die frei vom auf dem organischen Material aufgebrachten Elektrodenmaterial sind, entfernt und somit erst nach dem Aufbringen des Elektrodenmaterials strukturiert werden. Werden auf dem Substrat in mehreren Bereichen Bauelemente im Verbund hergestellt, kann das organische Material insbesondere unstrukturiert und großflächig über die gesamte Substratoberfläche und damit in und zwischen den für die Bauelemente vorgesehenen Bereiche aufgebracht werden.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das organische Material mittels der ersten Maske strukturiert aufgebracht wird, mit der auch anschließend das Elektrodenmaterial aufgebracht wird. Mit anderen Worten kann dieselbe Maske, nämlich die erste Maske, sowohl für das Aufbringen des organischen Materials also auch für das Aufbringen des Elektrodenmaterials verwendet werden. Durch das oben beschriebene Rückstrukturieren des organischen Materials mittels des Elektrodenmaterials als Maske kann organisches Material, das durch unerwünschtes Unterdampfen der ersten Maske in Bereichen aufgebracht sein kann, die frei vom organischen Material bleiben sollen, wieder entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird durch das Aufbringen des Elektrodenmaterials auf dem organischen Material eine erste Teilschicht einer Elektrodenschicht gebildet. Nach dem Rückstrukturieren des organischen Materials mit dem Elektrodenmaterial, also der ersten Teilschicht, als Maske kann ein weiteres Elektrodenmaterial zur Bildung einer zweiten Teilschicht der Elektrodenschicht aufgebracht werden. Das weitere Elektrodenmaterial, das ein oben genanntes Material aufweisen oder daraus sein kann und entsprechend aufgebracht werden kann, kann zumindest teilweise oder vollständig auf der ersten Teilschicht aufgebacht werden. Insbesondere kann das weitere Elektrodenmaterial, also die zweite Teilschicht, mittels einer zweiten Maske strukturiert aufgebracht werden. Insbesondere kann die zweite Teilschicht lateral, also in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsebene des Substrats, über die erste Teilschicht hinausragen. Das weitere Elektrodenmaterial der zweiten Teilschicht kann in einem Bereich aufgebracht werden, in dem zuvor organisches Material entfernt wurde. Weiterhin kann die zweite Teilschicht die erste Teilschicht elektrisch mit einem von der ersten Teilschicht räumlich getrennten Elektrodenanschlussstück auf dem Substrat verbinden. Alternativ kann ein derartiger elektrischer Anschluss auch mittels Drahtbonden erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird beim Aufbringen des organischen Materials auch organisches Material auf zumindest einem Elektrodenanschlussstück auf dem Substrat aufgebracht. Das zumindest eine Elektrodenanschlussstück kann danach durch das oben beschriebene Rückstrukturieren des organischen Materials zumindest teilweise oder komplett wieder vom organischen Material befreit werden, indem organisches Materials vom zumindest einen Elektrodenanschlussstück durch Verwendung des Elektrodenmaterials auf dem organischen Material als Maske entfernt wird. In diesem Fall kann vorteilhafterweise das vorab beschriebene Aufbringen eines weiteren Elektrodenmaterials als zweite Teilschicht einer Elektrodenschicht zum elektrischen Anschluss des die erste Teilschicht der Elektrodenschicht bildenden Elektrodenmaterials an das zumindest eine Elektrodenanschlussstück verwendet werden. Alternativ hierzu kann vor dem strukturierten Aufbringen des Elektrodenmaterials auf dem organischen Material organisches Material ganz oder teilweise vom zumindest einen Elektrodenanschlussstück entfernt werden. Dies kann beispielsweise mittels eines Opferschichtprozesses, mittels eines Mikroplasmas und/oder mittels Elektronenstrahlätzens, insbesondere einem elektronenstrahlinduzierten Plasmaätzverfahren oder Trockenätzverfahren, erfolgen. Das Elektrodenmaterial kann dann strukturiert derart auf dem organischen Material aufgebracht werden, dass das Elektrodenmaterial das zumindest eine Elektrodenanschlussstück direkt kontaktiert. Mit anderen Worten wird das Elektrodenmaterial auch in dem Bereich auf dem zumindest einen Elektrodenanschlussstück aufgebracht, in dem das organische Material zuvor entfernt wurde.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann mit Vorteil die Anzahl der Masken, die üblicherweise zum Aufbringen des organischen Materials und des Elektrodenmaterials darüber verwendet werden, reduziert werden, wodurch eine Kostenreduktion und eine Reduktion möglicher Fehlerquellen erreicht werden kann. Weiterhin kann die Designfreiheit im Vergleich zu den bekannten Verfahren erhöht werden, während eine bewährte Prozesstauglichkeit erhalten bleiben kann.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2A bis 2C schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3A bis 3D schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4A bis 5 schematische Darstellungen von Verfahrensschritten von Verfahren gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
6A bis 6C schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
7 schematische Darstellungen von Verfahrensschritten eines Verfahrens 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 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements gezeigt. Hierzu wird in einem ersten Verfahrensschritt 100 organisches Material zur Bildung zumindest einer organischen funktionellen Schicht auf einem Substrat aufgebracht. Auf der zumindest einen funktionellen Schicht wird in einem weiteren Verfahrensschritt 200 mittels einer ersten Maske ein Elektrodenmaterial strukturiert aufgebracht. In einem weiteren Verfahrensschritt 300 wird organisches Material in Bereichen, die frei vom Elektrodenmaterial sind, entfernt. Vor und/oder zwischen und/oder nach den beschriebenen Verfahrensschritten können weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden, um weitere Elemente und/oder Schichten des Bauelements herzustellen und um das organische elektronische Bauelement fertigzustellen. Beispielsweise kann zusätzlich zum Elektrodenmaterial, das im Verfahrensschritt 200 aufgebracht wird, weiteres Elektrodenmaterial aufgebracht werden, insbesondere um die zumindest eine organische funktionelle Schicht elektrisch zu kontaktieren. Weiterhin kann eine Verkapselung, beispielsweise mit oder aus einer Dünnfilmverkapselung und/oder mit oder aus einer Abdeckung, aufgebracht werden.
In Verbindung mit den nachfolgenden Figuren sind weitere Ausführungsbeispiele und Merkmale für das Verfahren zur Herstellung des organischen elektronischen Bauelements beschrieben, die Ausgestaltungen, Modifikationen und Weiterbildungen des in 1 beschriebenen Verfahrens bilden. In den 2A bis 6C sind hierzu jeweils Ausschnitte eines Substrats 1 mit darauf aufgebrachten Schichten gezeigt.
In den 2A bis 2C sind Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem, wie in 2A dargestellt ist, organisches Material 20 großflächig und unstrukturiert auf einem Substrat 1 aufgebracht wird. Das Substrat 1 kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Glas, Kunststoff, Keramik, Metall und Halbleitermaterialien aufweisen oder daraus sein und zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von organischen elektronischen Bauelementen vorgesehen und eingerichtet sein. Im Fall einer Mehrzahl von Bauelementen wird ein Verbund der Mehrzahl von organischen elektronischen Bauelementen mit dem Substrat 1 als gemeinsames Substrat hergestellt. Durch Zerteilen des Verbunds, also insbesondere durch Zerteilen des gemeinsamen Substrats 1, kann der Verbund in die einzelnen Bauelemente vereinzelt werden.
Das organische Material 20, das je nach Materialzusammensetzung wie im allgemeinen Teil beschrieben beispielsweise durch Aufdampfen oder Flüssigphasenabscheidung aufgebracht werden kann, bildet zumindest eine organische funktionelle Schicht 2, die entsprechend nach dem Aufbringen zusammenhängend und großflächig, also insbesondere unstrukturiert und bevorzugt vollflächig, auf dem Substrat 1 aufgebracht ist. Insbesondere kann das organische Material 20 in Form verschiedener organischer Materialien als organische funktionelle Schichtenfolge aufgebracht werden, die entsprechend der Funktionalität des organischen elektronischen Bauelements elektronische und/oder optoelektronische Eigenschaften aufweisen kann. Beispielsweise kann das organische elektronische Bauelement wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ein organisches optoelektronisches Bauelement, etwa eine organische Licht emittierende Diode oder eine organische Fotodiode, oder ein rein elektronisches Bauelement, etwa ein organischer Transistor, sein.
Nach dem unstrukturierten Aufbringen des organischen Materials 20 ohne Schattenmaske wird in einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 2B gezeigt ist, ein Elektrodenmaterial 30 strukturiert auf dem organischen Material 20 aufgebracht. Hierzu wird eine erste Maske 4 bereitgestellt, die insbesondere eine Schattenmaske sein kann und die Öffnungen über denjenigen Bereichen aufweist, in denen das Elektrodenmaterial 30 aufgebracht werden soll. Das Elektrodenmaterial 30 kann eines oder mehrere der oben im allgemeinen Teil beschriebenen Metalle und/oder TCOs aufweisen oder daraus sein und beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD: „physical vapor deposition“) wie etwa Aufdampfen und/oder Sputtern aufgebracht werden. Die erste Maske 4 wird somit im gezeigten Ausführungsbeispiel für das maskierte PVD-Verfahren zur Aufbringung des Elektrodenmaterials 30 verwendet, während das Aufbringen des organischen Materials 20 maskenlos erfolgt. Das Elektrodenmaterial 30 kann eine Elektrodenschicht 3 auf dem organischen Material 20 bilden, die im Betrieb des fertiggestellten organischen elektronischen Bauelements eine elektrische Kontaktierung des organischen Materials 20 von einer dem Substrat 1 abgewandten Seite her ermöglicht. Entsprechend der Ausgestaltung des organischen elektronischen Bauelements kann die Elektrodenschicht 3 eine gewünschte Struktur aufweisen, wobei die in 2B gezeigte Struktur rein beispielhaft zu verstehen ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in 2C gezeigt ist, organisches Material 20 in Bereichen entfernt, die frei vom Elektrodenmaterial 30 sind und die somit nicht von der Elektrodenschicht 3 bedeckt sind. Insbesondere kann das organische Material 20 überall dort, wo kein Elektrodenmaterial 30 aufgebracht ist, also in allen Bereichen, die frei vom Elektrodenmaterial 30 sind, entfernt werden. Mit anderen Worten wird die Struktur des Elektrodenmaterials 30 auf das organische Material 20 in einem abtragenden Prozessschritt übertragen und so das organische Material 20 strukturiert. Das Elektrodenmaterial 30 dient also als Maske für eine Rückstrukturierung des organischen Materials 20. Das Entfernen des organischen Materials 20 erfolgt mittels eines Ätzverfahrens, bevorzugt mittels eines Trockenätzverfahren, insbesondere ein plasmaunterstütztes Trockenätzverfahrens, mit dem ein flächiges Ätzen möglich ist und/oder mittels Ablatieren durch Strahlungsenergieeintrag, bevorzugt mittels eines Elektronenstrahls, so dass in diesem Fall das Ätzverfahren ein elektronenstrahlinduziertes Gasphasenätzverfahren sein kann.
In weiteren Verfahrensschritten (nicht gezeigt) kann das organische elektronische Bauelement fertiggestellt werden.
Beispielsweise kann eine Verkapselung über dem organischen Material 20 und der Elektrodenschicht 3 aufgebracht werden, die vor schädigenden Umwelteinflüssen wie beispielsweise Sauerstoff, Schwefelwasserstoff und Feuchtigkeit sowie vor mechanischen Beschädigungen schützen kann.
In den 2A bis 2C wie auch in den nachfolgenden 3A bis 6C ist das organische Material 20 jeweils direkt auf dem Substrat 1 gezeigt. Alternativ hierzu kann vor dem Aufbringen des organischen Materials 20 zur Bildung der zumindest einen organischen funktionellen Schicht 2 ein weiteres Elektrodenmaterial auf dem Substrat 1 aufgebracht werden, das eine untere Elektrodenschicht bilden kann, die im fertigen Bauelement zwischen dem Substrat 1 und der zumindest einen organischen funktionellen Schicht 2 angeordnet ist. Die weitere Elektrodenschicht kann großflächig oder strukturiert ausgebildet sein und im Betrieb des fertigen organischen elektronischen Bauelements eine elektrische Kontaktierung der zumindest einen organischen funktionellen Schicht 2 von der Substratseite her ermöglichen. Das organische Material 20 kann die untere Elektrodenschicht teilweise oder vollständig bedecken. Das weitere Elektrodenmaterial der unteren Elektrodenschicht kann eines oder mehrere Materialien aufweisen oder daraus sein, die vorab im Zusammenhang mit dem Elektrodenmaterial beschriebenen sind, das auf dem organischen Material aufgebracht wird. Beispielsweise im Falle eines organischen optoelektronischen Bauelements ist eine der Elektrodenschichten durchlässig für Licht. Weiterhin können die untere Elektrodenschicht eine Anode und die durch das Elektrodenmaterial 30 gebildete obere Elektrodenschicht 3 eine Kathode bilden. Es ist aber auch eine umgekehrte elektrische Polarität möglich.
In den 3A bis 3D sind Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel vor dem Aufbringen des organischen Materials 20 zumindest ein Elektrodenanschlussstück 5 auf dem Substrat 1 aufgebracht wird. Das Elektrodenanschlussstück 5 kann ein- oder mehrschichtig sein und beispielsweise ein gleiches Material wie das Elektrodenmaterial 30 und/oder wie ein (nicht gezeigtes) Elektrodenmaterial zwischen dem Substrat 1 und dem organischen Material 20 aufweisen. Beispielsweise können das zumindest eine Elektrodenanschlussstück 5 oder zumindest eine Schicht davon gemeinsam mit einem weiteren Elektrodenmaterial auf dem Substrat 1 vor dem Aufbringen des organischen Materials 20 aufgebracht werden. Das organische Material 20 wird wie im vorherigen Ausführungsbeispiel vollflächig und unstrukturiert aufgebracht, so dass auch das zumindest eine Elektrodenanschlussstück 5 komplett vom organischen Material 20 bedeckt ist.
Wie in 3B gezeigt ist, wird in einem weiteren Verfahrensschritt vor dem in 3C gezeigten strukturierten Aufbringen des Elektrodenmaterials 30 durch die erste Maske 4 organisches Material 20 ganz oder, wie in 3B gezeigt ist, teilweise in einem Bereich 21 vom zumindest einen Elektrodenanschlussstück 5 entfernt. Ein solcher lokaler Abtrag von organischem Material 20 kann beispielsweise mittels eines Opferschichtprozesses, mittels eines Mikroplasmas und/oder mittels Elektronenstrahlätzens erfolgen.
Wie in 3C gezeigt ist, wird das Elektrodenmaterial 30 strukturiert so auf dem organischen Material 20 und insbesondere auch auf dem freigelegten Bereich 21 über dem zumindest einen Elektrodenanschlussstück 5 aufgebracht, dass das Elektrodenmaterial 30 das zumindest eine Elektrodenanschlussstück 5 direkt kontaktiert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in 3D gezeigt ist, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel das organische Material 20 unter Verwendung des Elektrodenmaterials 30 als Maske rückstrukturiert.
In den 4A bis 4C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel das zumindest eine Elektrodenanschlussstück 5 nach dem unstrukturierten Aufbringen des organischen Materials 20 und dem strukturierten Aufbringen des Elektrodenmaterials 30 (siehe 4A) durch das Entfernen von organischem Material 20 in den Bereichen, die frei vom Elektrodenmaterial 30 sind, teilweise oder, wie in 4B gezeigt ist, komplett freigelegt wird. Das Elektrodenmaterial 30 bildet in diesem Fall eine erste Teilschicht 31.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in 4C gezeigt ist, mittels einer zweiten Maske 6 ein weiteres Elektrodenmaterial 32 in Form einer zweiten Teilschicht 33 zumindest teilweise auf der ersten Teilschicht 31 und dem zumindest einen Elektrodenanschlussstück 5 aufgebracht. Die erste und zweite Teilschicht 31, 33 bilden zusammen die obere Elektrodenschicht 3, mit der das organische Material 30 mittels des zumindest einen Elektrodenanschlussstücks 5 von der dem Substrat 1 abgewandten Seite her elektrisch kontaktiert wird. Das Aufbringen der zweiten Teilschicht 33 kann wie die Herstellung der ersten Teilschicht 31 somit mittels maskierter PVD erfolgen. Die zweite Maske 6 und damit die zweite Teilschicht 33 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel lateral versetzt zur ersten Maske 4 und der ersten Teilschicht 31 angeordnet, so dass das weitere, die zweite Teilschicht 33 bildende Elektrodenmaterial 32 insbesondere auch auf Bereichen aufgebracht wird, die vormals von organischem Material 20 bedeckt waren. Alternativ kann ein Aufbringen der zweiten Teilschicht 33 bei einer geeigneten darunter liegenden Struktur auch ohne Maske erfolgen. Die zweite Teilschicht 33 kann die erste Teilschicht 31 weiterhin auch komplett bedecken.
Alternativ zum Aufbringen eines weiteren Elektrodenmaterials 32 zur Bildung der zweiten Teilschicht 33 kann, wie in 5 gezeigt ist, eine elektrische Verbindung der auf dem organischen Material 20 angeordneten Elektrodenschicht 3 mit den durch das zumindest eine Elektrodenanschlussstück 5 gebildeten substratseitigen Elektronikstrukturen mittels Drahtbonden erfolgen, also beispielsweise mittels eines Bonddrahts 7.
In den 6A bis 6C sind Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem, wie in 6A dargestellt ist, das organische Material 20 mittels derselben ersten Maske 4 strukturiert aufgebracht wird, mit der auch anschließend das Elektrodenmaterial 30 aufgebracht wird. Das organische Material 20 wird somit bereits im Wesentlichen in den Bereichen aufgebracht, in denen danach auch das Elektrodenmaterial 30 aufgebracht wird. Das Aufbringen des organischen Materials 20 und des Elektrodenmaterials 30 erfolgt somit mittels derselben Schattenmaske. Wie in 6A angedeutet ist, ist das organische Material 20 an den Rändern der Maskenöffnung nicht scharf begrenzt, sondern es können durch eine Unterdampfung der ersten Maske 4 mehr oder minder steil abfallende Flanken an den Organikrändern entstehen, die lateral unter die erste Maske 4 hineinreichen können.
Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen wird das Elektrodenmaterial 30 in einem weiteren Verfahrensschritt durch die erste Maske 4 auf dem organischen Material 20 abgeschieden, wobei ein Teil der Flanken des organischen Materials 20 mit dem Elektrodenmaterial 30 abgedeckt wird und ein weiterer, in lateraler Richtung weiter außen liegender Teil der Flanken des organischen Materials 20 frei vom Elektrodenmaterial 30 bleibt, wie in 6B angedeutet ist. Durch den anschließenden Rückstrukturierungsschritt des organischen Materials 20 unter Verwendung des Elektrodenmaterials 30 als Maske wird, wie in 6C gezeigt ist, der vom Elektrodenmaterial 30 nicht bedeckte Teil der Flanken des organischen Materials 20 entfernt, so dass wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen organisches Material 20 ausschließlich unterhalb des Elektrodenmaterials 30 angeordnet ist und keine Organikreste lateral neben dem Elektrodenmaterial 30 vorhanden sind. Dadurch, dass das organische Material 20 bereits durch die erste Maske 4 strukturiert aufgebracht wurde, kann der Aufwand zum strukturierten Entfernen des organischen Materials 20 neben dem Elektrodenmaterial 30 im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen reduziert werden. Die in Verbindung mit den 6A bis 6C beschriebenen Verfahrensschritte können auch mit den vorherigen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
Mittels der in Verbindung mit den 1 bis 6C beschriebenen Verfahrensschritte und Kombinationen davon kann, wie in 7 gezeigt ist, beispielsweise ein als organische Licht emittierende Diode oder organische Fotodiode ausgebildetes organisches elektronisches Bauelement 10 hergestellt werden. Beispielsweise kann das Bauelement 10 wie das in 4C beschriebene Ausführungsbeispiel eine obere Elektrodenschicht 3 aufweist, die durch eine erste und zweite Teilschicht 31, 33 gebildet wird, wobei die zweite Teilschicht 33 die erste Teilschicht 31 mit einem Elektrodenanschlussstück 5 verbindet. Der Verdeutlichung halber sind die zum Aufbringen der Elektrodenmaterialien 30 und 32 verwendete erste und zweite Maske 4, 6 über dem organischen elektrischen Bauelement gestrichelt angedeutet.
Das Elektrodenanschlussstück 5 weist wiederum zwei Teilschichten 51, 52 auf, von denen die untere Teilschicht 51 durch dasselbe Material wie eine untere Elektrodenschicht 8 gebildet wird, insbesondere durch ein TCO wie beispielsweise ITO, wobei die untere Elektrodenschicht 8 zwischen dem Substrat 1 und dem organischen Material 20 angeordnet ist. Auf der unteren Teilschicht 51 ist eine weitere Teilschicht 52, insbesondere aus oder mit einem Metall, aufgebracht. Um das Elektrodenanschlussstück 5 und die untere Elektrodenschicht 8 elektrisch voneinander zu isolieren, ist zwischen diesen auf dem Substrat 1 ein elektrisch isolierendes Material 9, beispielsweise ein elektrisch isolierendes Oxid oder Nitrid oder ein elektrisch isolierendes Polymer, angeordnet.
Über den Elektrodenschichten 3, 8 und dem organischen Material 20 kann zumindest noch eine (nicht gezeigte) Verkapselung zum Schutz vor schädigenden äußeren Einflüssen aufgebracht sein.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen mit einander kombiniert werden, auch wenn nicht alle möglichen Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil 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.
Bezugszeichenliste

1: Substrat
2: organische funktionelle Schicht
3: Elektrodenschicht
4: erste Maske
5: Elektrodenanschlussstück
6: zweite Maske
7: Bonddraht
8: Elektrodenschicht
9: elektrisch isolierendes Material
10: organisches elektronisches Bauelement
20: organisches Material
21: Bereich
30, 32: Elektrodenmaterial
31, 33: Teilschicht
51, 52: Teilschicht
100, 200, 300: Verfahrensschritt

Claims

Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements (10), aufweisend die Schritte: A) Aufbringen von organischem Material (20) zur Bildung von zumindest einer organischen funktionellen Schicht (2) auf einem Substrat (1), B) strukturiertes Aufbringen eines Elektrodenmaterials (30) auf der zumindest einen organischen funktionellen Schicht (2) mittels einer ersten Maske (4), C) Entfernen von organischem Material (20) in Bereichen, die frei vom Elektrodenmaterial (30) sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Verfahrensschritt C ein Ätzverfahren verwendet wird, in dem das Elektrodenmaterial (30) als Maske dient.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Ätzverfahren ein Trockenätzverfahren oder ein Ablatieren durch Strahlungsenergieeintrag aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt A das organische Material (20) mittels der ersten Maske (4) strukturiert aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Verfahrensschritt A das organische Material (20) unstrukturiert aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt B durch das Aufbringen des Elektrodenmaterials (30) eine erste Teilschicht (31) einer Elektrodenschicht (3) gebildet wird und nach dem Verfahrensschritt C ein weiteres Elektrodenmaterial (32) zur Bildung einer zweiten Teilschicht (33) der Elektrodenschicht (3) aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das weitere Elektrodenmaterial (32) mittels einer zweiten Maske (6) strukturiert aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die zweite Teilschicht (33) lateral über die erste Teilschicht (31) hinausragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das weitere Elektrodenmaterial (32) in einem Bereich aufgebracht wird, in dem im Verfahrensschritt C organisches Material (20) entfernt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die zweite Teilschicht (33) die erste Teilschicht (31) elektrisch mit einem von der ersten Teilschicht (31) räumlich getrennten Elektrodenanschlussstück (5) auf dem Substrat (1) verbindet.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei im Verfahrensschritt A organisches Material (20) auf dem Elektrodenanschlussstück (5) aufgebracht wird und im Verfahrensschritt C organisches Material (20) vom Elektrodenanschlussstück (5) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei im Verfahrensschritt A organisches Material (20) auf einem Elektrodenanschlussstück (5) auf dem Substrat (1) aufgebracht wird und vor dem Verfahrensschritt B organisches Material (20) auf dem Elektrodenanschlussstück (5) entfernt wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem im Verfahrensschritt B das Elektrodenmaterial (30) zusätzlich auf dem Elektrodenanschlussstück (5) aufgebracht wird, so dass das Elektrodenmaterial (30) das Elektrodenanschlussstück (5) kontaktiert.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem auf dem Substrat (1) eine weitere Elektrodenschicht (8) angeordnet ist und das organische Material (20) im Verfahrensschritt A zumindest auf der weiteren Elektrodenschicht (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zumindest eine organische funktionelle Schicht (2) zumindest eine organische optoelektronische Schicht aufweist.