DE112016007615B3

DE112016007615B3 - Optoelektronisches Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE112016007615B3
Application number: DE112016007615.0T
Authority: DE
Inventors: Philipp Schwamb
Original assignee: Pictiva Displays International Ltd
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: US10593907B2; US11183666B2; US20200203659A1; WO2016174157A1; US20180301659A1; DE102015106631A1; DE112016001958A5; DE112016001958B4

Abstract

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) umfassend
- ein Substrat (1),
- eine erste Isolatorschicht (2) und eine zweite Isolatorschicht (3),
- eine organische Halbleiterschichtenfolge (4) mit einem aktiven Bereich (4a), welcher im Betrieb Licht generiert oder empfängt,
- eine erste Elektrode (5) und eine zweite Elektrode (6), und
- eine Verkapselung (7), welche die organische Halbleiterschichtenfolge (4) und die erste Isolatorschicht (2) vollständig und die zweite Isolatorschicht (3) und die erste Elektrode (5) oder die zweite Elektrode (6) teilweise abdeckt, wobei
- die erste Elektrode (5) zwischen der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) und der ersten Isolatorschicht (2) angeordnet ist, die zweite Elektrode (6) auf der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) angeordnet ist,
- die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode (6) zumindest teilweise auf der zweiten Isolatorschicht (3) angeordnet ist,
- die erste Isolatorschicht (2) eine Oberseite (1a) des Substrats (1) in einem Bereich zumindest stellenweise planarisiert,
- ein erstes Gebiet der ersten Elektrode (5) direkt auf der ersten Isolatorschicht (2) angeordnet ist und ein zweites Gebiet der ersten Elektrode (5) direkt auf der zweiten Isolatorschicht (3) angeordnet ist, und
- eine erste Seite der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) direkt auf einer dem Substrat (1) abgewandten Seite der ersten Elektrode (5) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauteil.
Die Druckschriften DE 199 35 823 B4 , DE 10 2008 033 017 A1 und DE 10 2012 214 248 A1 betreffen organische Leuchtdioden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einem verbesserten Schutz der organischen Schichten vor Außeneinflüssen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst ein Substrat, eine erste Isolatorschicht und eine zweite Isolatorschicht, sowie eine organische Halbleiterschichtenfolge mit einem aktiven Bereich, welcher im Betrieb Licht generiert oder empfängt. Weiterhin umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, und eine Verkapselung, welche die organische Halbleiterschichtenfolge und die erste Isolatorschicht vollständig und die zweite Isolatorschicht und die erste Elektrode oder die zweite Elektrode teilweise abdeckt.
Um das Aufbringen der organischen Halbleiterschichtenfolge auf das Substrat zu erleichtern und die organische Halbleiterschichtenfolge gegenüber dem Substrat zu isolieren, ist es vorteilhaft, auf eine Oberfläche des Substrats, auf welcher die organische Halbleiterschichtenfolge angeordnet werden soll, eine erste Isolatorschicht anzuordnen. Eine Verkapselung dient als Schutz der organischen Halbleiterschichtenfolge sowie der ersten Isolatorschicht. Auch die zweite Isolatorschicht und das Substrat sowie die Elektroden und etwaige weitere Komponenten des Bauteils können vorteilhaft von der Verkapselung eingefasst werden und vor Außeneinflüssen geschützt werden. Die Isolatorschichten werden vorteilhaft als weitere Komponenten im Halbleiterbauteil angeordnet, mit anderen Worten handelt es sich bei den Isolatorschichten nicht um einen beispielsweise durch natürliche Oxidation entstandenen Teilbereich einer schon vorhandenen Komponente, etwa eines Substrats welches mit der Zeit eine Oxidschicht bildet. Die Verkapselung kann einen gehärteten Verguss, beispielsweise ein Epoxidharz umfassen. Hierbei ist zumindest ein Teil der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode frei von der Verkapselung, beispielsweise ist die erste Elektrode teilweise durch eine Öffnung in der Verkapselung freigelegt. Das Bauteil ist dadurch vorteilhaft an dieser freigelegten Stelle von außen elektrisch kontaktierbar.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil ist die erste Elektrode zwischen der organischen Halbleiterschichtenfolge und der ersten Isolatorschicht angeordnet und die zweite Elektrode auf der organischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet, wobei die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode zumindest teilweise auf der zweiten Isolatorschicht angeordnet ist.
Die zweite Elektrode ist auf einer Oberseite der organischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet, welche der ersten und zweiten Isolatorschicht abgewandt ist. Beispielsweise ist die zweite Elektrode als Kathode für die organische Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Die zweite Elektrode ist vorteilhaft transparent für elektromagnetische Strahlung, welche in der organischen Halbleiterschichtenfolge erzeugt wird. Die zweite Elektrode bedeckt die organische Halbleiterschichtenfolge an einer Oberseite, welche der ersten und zweiten Isolatorschicht abgewandt ist, zumindest teilweise.
Vorteilhaft erfolgt eine Kontaktierung der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode von außen an einer Stelle, an welcher die erste Elektrode oder die zweite Elektrode auf der zweiten Isolatorschicht angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung der organischen Halbleiterschichtenfolge ist dabei die erste Elektrode im Bauteil so angeordnet, dass sie die organische Halbleiterschichtenfolge von einer Unterseite her kontaktiert. Dazu ist die erste Elektrode zwischen der organischen Halbleiterschichtenfolge und der ersten Isolatorschicht angeordnet. Die erste und zweite Isolatorschicht isolieren vorteilhaft die erste Elektrode und die organische Halbleiterschichtenfolge gegenüber dem Substrat. Zur elektrischen Kontaktierung ist es notwendig die erste oder die zweite Elektrode von außen her zu kontaktieren, wobei an der Stelle der Kontaktierung die erste oder die zweite Elektrode und die zweite Isolatorschicht, auf welcher die erste oder die zweite Elektrode angeordnet ist, Außeneinflüssen wie Feuchtigkeit ausgesetzt sein können. Im Falle der Kontaktierung von außen über die erste Elektrode, erstreckt diese sich über die erste Isolatorschicht bis auf die zweite Isolatorschicht. Im Falle der Kontaktierung von außen über die zweite Elektrode, erstreckt diese sich über eine Oberseite der Halbleiterschichtenfolge bis auf die zweite Isolatorschicht. Auf diese Weise ist eine elektrische Kontaktierung der organischen Halbleiterschichtenfolge von außen über die zweite Isolatorschicht entweder mittels der ersten oder der zweiten Elektrode geführt. Somit ist vorteilhaft erzielt, dass Außeneinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, nicht oder in einem signifikant reduzierten Maß in das Bauteil, insbesondere in die erste Isolatorschicht und die organische Halbleiterschichtenfolge, eindringen können und das Bauteil in seiner Funktionsweise beeinträchtigen können. Vorteilhaft können die erste und zweite Isolatorschicht besonders dünn und beispielsweise mit einer typischen Dicke im Bereich von 10 nm bis 10 µm ausgeführt sein. Die typische Dicke der ersten Isolatorschicht kann vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 100 nm, jeweils einschließlich, und die typische Dicke der zweiten Isolatorschicht kann vorzugsweise im Bereich von 1 µm bis 3 µm, jeweils einschließlich, liegen.
Die erste Isolatorschicht planarisiert eine Oberseite des Substrats in einem Bereich zumindest stellenweise.
Um das Anbringen der organischen Halbleiterschichtenfolge auf dem Substrat zu verbessern, ist es vorteilhaft eine Oberfläche des Substrats, auf welcher die organische Halbleiterschichtenfolge angeordnet werden soll, zu planarisieren. Mittels der ersten Isolatorschicht ist vorteilhaft eine Planarisierung der Oberfläche des Substrats erzielt.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die erste Isolatorschicht ein organisches Polymer.
Beispielsweise umfasst die erste Isolatorschicht ein Bisphenol basiertes Polymer. Organische Polymere eignen sich besonders gut um einen Bereich auf einem Substrat zu planarisieren und somit eine Rauheit der Oberfläche des Substrats nicht an weitere Schichten, wie etwa die organische Halbleiterschichtenfolge weiterzugeben. Beispielsweise wird durch die erste Isolatorschicht die Rauheit gegenüber der Rauheit des Substrats um einen Faktor zwei verringert. Um gegen Außeneinflüsse, wie etwa Feuchtigkeit, geschützt zu sein, wird die erste Isolatorschicht an allen Seiten vorteilhaft von weiteren Bauteilen oder der Verkapselung vollständig umgeben.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfassen die erste Isolatorschicht und die zweite Isolatorschicht unterschiedliche Materialien.
Vorteilhaft kann die erste Isolatorschicht ein Epoxid, Acryl oder Silikon umfassen. Damit eine Beeinträchtigung der zweiten Isolatorschicht nicht an die erste Isolatorschicht weitergeleitet werden kann, umfassen die erste und die zweite Isolatorschicht vorteilhaft unterschiedliche Materialien. Hierbei ist die zweite Isolatorschicht vorteilhaft unempfindlicher auf Außeneinflüsse, wie etwa Feuchtigkeit. Da die organische Halbleiterschichtenfolge nur auf der ersten Isolatorschicht angeordnet ist, ist der Grad einer Planarisierung des Substrats nur für die erste Isolatorschicht von besonderer Bedeutung. Für die zweite Isolatorschicht kann daher vorteilhaft eine Materialwahl bezüglich der Robustheit gegenüber Außeneinflüssen, wie etwa Feuchtigkeit, vorrangig sein. Weiterhin kann im Bereich der Kontaktierung von außen vorteilhaft die Haftkraft der ersten oder zweiten Elektrode auf der zweiten Isolatorschicht vergrößert sein.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die zweite Isolatorschicht ein anorganisches Material oder besteht daraus.
Anorganische Materialien eignen sich vorteilhaft für eine besonders dünne Ausführung einer Isolierung eines Substrats. Beispielsweise beträgt die Dicke einer solchen Isolierung weniger als 100 nm, bevorzugt weniger als 50 nm, und besonders bevorzugt weniger als 20 nm.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die erste Isolatorschicht ein organisches Polymer und die zweite Isolatorschicht ein anorganisches Material oder besteht daraus.
Die zweite Isolatorschicht ist verglichen mit der ersten Isolatorschicht vorteilhaft unempfindlicher auf Außeneinflüsse, und kann etwa zu einer Kontaktierung von außen, vorteilhaft an Bereichen von Öffnungen einer Verkapselung, dienen, wobei Beeinträchtigungen der zweiten Isolatorschicht, beispielsweise durch Außeneinflüsse, nicht wesentlich an die erste Isolatorschicht weitergegeben werden. Dafür umfassen die erste und die zweite Isolatorschicht vorteilhaft unterschiedliche Materialien. In diesem Fall ist gleichzeitig ein hoher Grad der Planarisierung des Substrats durch die erste Isolatorschicht und eine lateral geführte elektrische Kontaktierung der ersten Isolatorschicht mittels der zweiten Isolatorschicht, beispielsweise von einem Außenbereich her, erzielbar, wobei größtenteils bei der elektrischen Kontaktierung eine Beeinträchtigung der organischen Komponenten des Halbleiterbauteils durch Außeneinflüsse vermieden werden kann. Insbesondere kann ein lateraler Feuchtigkeitspfad von einem Außenbereich bis zur ersten Isolatorschicht größtenteils vermieden werden.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die zweite Isolatorschicht ein Oxid oder ein Nitrid oder besteht daraus.
Als Oxid eignet sich insbesondere Siliziumoxid, Titaniumoxid, Al₂O₃. Als Nitrid eignet sich insbesondere Siliziumnitrid.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Substrat elektrisch leitend oder mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen.
Das Substrat kann vorteilhaft elektrisch leitend ausgebildet sein, wodurch das Substrat vorteilhaft selbst als ein Außenkontakt des Bauteils dient. Hierbei kann die Kontaktierung der organischen Halbleiterschichtenfolge von einer Seite über das Substrat erfolgen.
Das Substrat kann selbst elektrisch leitfähig sein und beispielsweise Metall umfassen. Alternativ dazu kann das Substrat eine elektrisch leitende Schicht umfassen und selbst isolierend sein. Die elektrisch leitende Schicht kann dabei vorteilhaft an einer Seite des Substrats angeordnet sein, welche der ersten und zweiten Isolatorschicht zugewandt ist.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Substrat Glas und eine Schicht aus ITO oder Metall, welche auf dem Glas angeordnet ist.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist das Substrat als flexible Metallfolie ausgebildet.
Eine flexible, mit anderen Worten formbare, Metallfolie ermöglicht ein Bauteil, welches in dessen Form und Design an eine gewünschte Fläche angepasst werden kann.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden.
Vorteilhaft kann eine der beiden Elektroden mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden werden, wobei das Substrat selbst elektrisch leitend ist oder eine elektrisch leitende Schicht umfasst, wobei die Elektrode, welche mit dem Substrat verbunden wird, nicht über die zweite Isolatorschicht von außen kontaktiert wird. Hierbei dient das Substrat auch als Außenelektrode für die mit dem Substrat verbundene Elektrode. Vorteilhaft wird die mit dem Substrat verbundene Elektrode von der Verkapselung vollständig abgedeckt und ist über das Substrat von außen kontaktierbar, ohne dass eine Öffnung für die Kontaktierung der mit dem Substrat verbundenen Elektrode in der Verkapselung nötig ist. Beispielsweise kann die zweite Elektrode mit dem Substrat verbunden werden, wobei sich die zweite Elektrode vorteilhaft lateral neben der organischen Halbleiterschichtenfolge bis zum Substrat erstreckt. Alternativ kann auch die erste Elektrode, beispielsweise mit einer Durchkontaktierung in einer der Isolatorschichten, mit dem Substrat verbunden sein.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist eine Metallisierung auf der ersten Elektrode oder auf der zweiten Elektrode zur äußeren Kontaktierung angeordnet.
Die Metallisierung ist vorteilhaft auf einem Bereich der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode angeordnet, welcher sich auf der zweiten Isolatorschicht befindet. Dies ist je nachdem, welche Elektrode über die zweite Isolatorschicht nach außen geführt ist für diese der Fall. Die Metallisierung ist weiterhin vorteilhaft in einem Bereich der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode angeordnet, in welchem diese von außen elektrisch kontaktiert wird. Die Metallisierung umfasst insbesondere CrAlCr.
Weiterhin ist die Metallisierung zur Kontaktierung von außen zumindest stellenweise frei von der Verkapselung.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die zweite Isolatorschicht auf einer Oberseite des Substrats angeordnet und die erste Isolatorschicht ist auf der zweiten Isolatorschicht angeordnet, wobei die erste Elektrode oder die zweite Elektrode mittels einer Durchkontaktierung durch die zweite Isolatorschicht mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden ist.
Die zweite Isolatorschicht bedeckt in einer Draufsicht auf das Substrat dieses vorteilhaft über eine größere Fläche als die erste Isolatorschicht, mit anderen Worten ist die abgedeckte Fläche der zweiten Isolatorschicht vorteilhaft größer als die abgedeckte Fläche der ersten Isolatorschicht. Die erste Elektrode oder die zweite Elektrode erstreckt sich dabei bis auf die zweite Isolatorschicht. Über eine Durchkontaktierung in der zweiten Isolatorschicht kann ein elektrischer Kontakt durch diese hindurch von der ersten oder der zweiten Elektrode zum Substrat geführt werden. Die Durchkontaktierung kann vorteilhaft als Öffnung in der zweiten Isolatorschicht gebildet sein. Weiterhin ist es auch möglich mehrere Durchkontaktierungen für vorteilhaft jeweils die gleiche Elektrode in der zweiten Isolatorschicht auszubilden. Die Durchkontaktierung ist vorteilhaft lateral beabstandet von der ersten Isolatorschicht in der zweiten Isolatorschicht eingebracht.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die zweite Isolatorschicht vollflächig auf einer Oberseite des Substrats angeordnet.
Unter vollflächig ist hierbei zu verstehen, dass die zweite Isolatorschicht eine Oberseite des Substrats vollständig bedeckt. Hierbei handelt es sich vorteilhaft um jene Oberseite des Substrats, welche der organischen Halbleiterschichtenfolge zugewandt ist.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die zweite Isolatorschicht als Eloxat gebildet.
Die zweite Isolatorschicht kann vorteilhaft als Eloxat hergestellt werden. Hierbei eignen sich als Eloxat beispielsweise Eloxal. Durch das vollflächige Aufbringen der zweiten Isolatorschicht als Eloxat kann die zweite Isolatorschicht vorteilhaft einfach und mit wenigen Prozessschritten, vorteilhaft einem einzigen Prozessschritt, auf dem Substrat ausgeformt werden. Vorteilhaft ist es möglich ein farbiges Eloxal zu verwenden.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst die Verkapselung eine Dünnfilmverkapselung und einen Schutzlack, wobei der Schutzlack das Halbleiterbauteil nach außen abschließt.
Die Verkapselung kann vorteilhaft einen Schutzlack und eine Dünnfilmverkapselung umfassen, wobei die Dünnfilmverkapselung den Komponenten des Bauteils zugewandt ist und diese direkt umgibt. Hierbei sind weiterhin die erste Elektrode oder die zweite Elektrode und die zweite Isolatorschicht an der von außen zu kontaktierenden Stelle frei von der Dünnfilmverkapselung sowie frei von dem Schutzlack. Der Schutzlack deckt weiterhin die Dünnfilmverkapselung an derer von den Komponenten des Bauteils abgewandten Seite ab und schließt das Bauteil nach außen hin ab. Die Dicke der Verkapselung beträgt beispielsweise 0.1 µm bis 1000 µm, vorteilhaft 10 µm bis 200 µm.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die 1, 2 und 3 zeigen jeweils ein optoelektronisches Halbleiterbauteil in einer schematischen Schnittansicht.
Die 4 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil in einer schematischen Draufsicht.
Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Die 1 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10.
Auf einem Substrat 1 sind auf einer Oberseite 1a eine erste Isolatorschicht 2 und eine zweite Isolatorschicht 3 angeordnet. Hierbei sind die erste Isolatorschicht 2 und die zweite Isolatorschicht 3 lateral nebeneinander angeordnet, so dass diese in direktem Kontakt miteinander stehen. Weiterhin ist es hierbei auch möglich, dass sich die zweite Isolatorschicht 3 teileise auf die erste Isolatorschicht 2 erstreckt und diese teilweise abdeckt.
Die erste Isolatorschicht 2 planarisiert hierbei die Oberseite 1a des Substrats 1 stellenweise, so dass vorteilhaft ein Aufbringen von weiteren Komponenten des Halbleiterbauteils vereinfacht ist.
Das Halbleiterbauteil 10 umfasst weiterhin eine erste Elektrode 5, welche auf der ersten Isolatorschicht 2 und auf der zweiten Isolatorschicht 3 angeordnet ist. Die erste Elektrode 5 bedeckt dabei die erste Isolatorschicht 2 und die zweite Isolatorschicht 3 jeweils teilweise, es ist jedoch auch denkbar, dass die erste Elektrode 5 zumindest eine der Isolatorschichten vollständig bedeckt.
Das Halbleiterbauteil 10 umfasst weiterhin eine organische Halbleiterschichtenfolge 4 mit einem aktiven Bereich 4a, welcher im Betrieb Licht generiert oder empfängt. Die organische Halbleiterschichtenfolge 4 ist vorteilhaft ausschließlich über der ersten Isolatorschicht 2 angeordnet, wodurch vorteilhaft der Planarisierungseffekt des Substrats 1 durch die erste Isolatorschicht 2 an die organische Halbleiterschichtenfolge 4 weitergegeben ist und ein Anbringen dieser verbessert ist. Hierzu umfasst die erste Isolatorschicht 2 vorteilhaft ein organisches Polymer.
Es ist mittels des organischen Polymer Materials vorteilhaft möglich, dass die erste Isolatorschicht 2 besonders dünn ausgebildet ist. Die typische Dicke der ersten Isolatorschicht kann vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 100 nm, jeweils einschließlich, liegen. Damit sind vorteilhaft eine ausreichende Planarisierung sowie eine ausreichende elektrische Isolierung gegenüber dem Substrat 1 gegeben.
Weiterhin umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil 10 zumindest eine zweite Elektrode 6 und eine Verkapselung 7. Die zweite Elektrode 6 ist auf der organischen Halbleiterschichtenfolge 4 angeordnet und bedeckt diese beispielsweise vollständig.
Die Verkapselung 7 deckt die Bereiche des Bauteils 10 mit der organischen Halbleiterschichtenfolge 4, der zweiten Elektrode 6 und der ersten Isolatorschicht 2 vollständig ab, beziehungsweise bettet diese ein, und deckt die zweite Isolatorschicht 3 und die erste Elektrode 5 an den Bereichen der zweiten Isolatorschicht 3 teilweise ab. Mit anderen Worten umfasst das Bauteil 10 einen Bereich des Substrats 1, der ersten Elektrode 5 und der zweiten Isolatorschicht 3 an einer Oberseite 1a des Substrats, welche freiliegen und dieser Bereich der ersten Elektrode 5 elektrisch von außen kontaktierbar ist.
Um gegen Außeneinflüsse, wie etwa Feuchtigkeit, geschützt zu sein, sind somit die erste Isolatorschicht 2 und die organische Halbleiterschichtenfolge 4 vollständig im Bauteil 10 verbaut, dies kann erzielt sein indem diese von der Verkapselung umschlossen werden. Die Verkapselung 7 kann einen gehärteten Verguss, beispielsweise ein Epoxidharz umfassen.
Die erste und zweite Isolatorschicht 2, 3 isolieren die erste Elektrode 5 und die organische Halbleiterschichtenfolge 4 gegenüber dem Substrat 1. Auf diese Weise ist eine elektrische Kontaktierung der organischen Halbleiterschichtenfolge 4 von der zweiten Isolatorschicht 3 mittels der Elektrode 5 über die erste Isolatorschicht 2 geführt. Somit ist vorteilhaft erzielt, dass Außeneinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit, nicht oder in einem signifikant reduzierten Maß in das Bauteil, insbesondere in die erste Isolatorschicht 2 und die organische Halbleiterschichtenfolge 4, eindringen können und das Bauteil in seiner Funktionsweise beeinträchtigen können. Hierzu weisen die erste und die zweite Isolatorschicht 2 und 3 unterschiedliche Materialien auf, damit eine Beeinträchtigung der zweiten Isolatorschicht 3 durch beispielsweise Feuchtigkeit nicht an die erste Isolatorschicht 2 weitergeleitet werden kann. Hierbei ist die zweite Isolatorschicht 3 vorteilhaft unempfindlicher auf Außeneinflüsse, wie etwa Feuchtigkeit. Die zweite Isolatorschicht 3 umfasst vorteilhaft ein anorganisches Material, beispielsweise ein Oxid oder ein Nitrid.
Das Substrat 1 kann ein Metall umfassen oder transparent, beispielsweise Glas umfassend, mit einer leitenden und transparenten Schicht ausgebildet sein. Somit ist eine Abstrahlung von Licht entweder durch eine transparente zweite Elektrode 6 und eine transparente Verkapselung 7 oder durch eine transparente erste Isolatorschicht 2, eine transparente erste Elektrode 5 und ein transparentes Substrat 1 möglich. Auch eine Abstrahlung in beide Richtungen gleichzeitig ist denkbar.
Die 2 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ähnlich der 1. Im Unterschied zur Ausführungsform aus der 1 ist die zweite Elektrode 6 seitlich neben der organischen Halbleiterschichtenfolge 4 zum Substrat 1 geführt und mit diesem elektrisch kontaktiert. Hierbei ist die zweite Elektrode 6 von der ersten Elektrode 5 isoliert und das Substrat 1 elektrisch leitfähig. Die Verkapselung 7 verkapselt vorteilhaft auch die Verbindung der zweiten Elektrode 6 mit dem Substrat 1.
Die 3 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ähnlich der 2. Im Unterschied zur Ausführungsform aus der 2 ist die zweite Isolatorschicht 3 auf dem Substrat 1 angeordnet und die erste Isolatorschicht 2 ist ausschließlich auf der zweiten Isolatorschicht 3 angeordnet und befindet sich mit dem Substrat 1 nicht direkt in Kontakt. Die erste Elektrode 5 erstreckt sich hierbei vorteilhaft über die erste Isolatorschicht 2 auf die zweite Isolatorschicht 3. Die zweite Elektrode 6 ist durch eine Durchkontaktierung 9, welche sich durch die zweite Isolatorschicht 3 hindurch erstreckt, zum Substrat 1 geführt.
Weiterhin ist eine Metallisierung 8 auf der ersten Elektrode 5 angeordnet. Die Metallisierung 8 umfasst beispielsweise CrAlCr und erstreckt sich zur Kontaktierung der ersten Elektrode 5 von außen über einen Bereich dieser, welcher nicht von der Verkapselung 7 eingebettet wird.
Die Verkapselung 7 umfasst beispielsweise eine Dünnfilmverkapselung 7a und einen Schutzlack 7b (nicht im Detail gezeigt), wobei der Schutzlack 7b das Halbleiterbauteil 10 nach außen abschließt, und wobei die Dünnfilmverkapselung 7a den Komponenten des Bauteils 10 zugewandt ist und diese direkt umgibt. Der Schutzlack 7b deckt weiterhin die Dünnfilmverkapselung an derer von den Komponenten des Bauteils 10 abgewandten Seite ab.
Die 4 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10, ähnlich der 3, in einer schematischen Draufsicht.
Die zweite Isolatorschicht 3 ist vollflächig auf einer Oberseite des Substrats 1 angeordnet. Unter vollflächig ist hierbei zu verstehen, dass die zweite Isolatorschicht 3 eine Oberseite des Substrats 1 vollständig bedeckt. Weiterhin ist die zweite Isolatorschicht 3 als Eloxat gebildet.
Durch das vollflächige Aufbringen der zweiten Isolatorschicht 3 als Eloxat kann die zweite Isolatorschicht 3 vorteilhaft einfach und mit wenigen Prozessschritten, vorteilhaft einem einzigen Prozessschritt, auf dem Substrat 1 angeordnet werden.
Die zweite Elektrode (nicht gezeigt) wird durch Durchkontaktierungen 9 mit dem Substrat 1 verbunden. Hierbei ist es möglich, dass mehr als eine Durchkontaktierung 9 vorliegen, beispielsweise zwei, welche lateral beabstandet zur ersten Isaolatorschicht 2 angeordnet sind.
In Draufsicht ist gezeigt, dass die organische Halbleiterschichtenfolge 4 in einem Bereich der ersten Isolatorschicht 2 und teilweise auch der zweiten Isolatorschicht 3 angeordnet sein kann, welcher sich stellenweise über die erste Elektrode 5 hinaus erstreckt. Durch die Kontaktierung mit der ersten Elektrode 5 ergibt sich allerdings nur ein Leuchtbereich, der sich mit dem Bereich der ersten Elektrode 5 unterhalb der organischen Halbleiterschichtenfolge 4 mit dieser deckt.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) umfassend - ein Substrat (1), - eine erste Isolatorschicht (2) und eine zweite Isolatorschicht (3), - eine organische Halbleiterschichtenfolge (4) mit einem aktiven Bereich (4a), welcher im Betrieb Licht generiert oder empfängt, - eine erste Elektrode (5) und eine zweite Elektrode (6), und - eine Verkapselung (7), welche die organische Halbleiterschichtenfolge (4) und die erste Isolatorschicht (2) vollständig und die zweite Isolatorschicht (3) und die erste Elektrode (5) oder die zweite Elektrode (6) teilweise abdeckt, wobei - die erste Elektrode (5) zwischen der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) und der ersten Isolatorschicht (2) angeordnet ist, die zweite Elektrode (6) auf der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) angeordnet ist, - die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode (6) zumindest teilweise auf der zweiten Isolatorschicht (3) angeordnet ist, - die erste Isolatorschicht (2) eine Oberseite (1a) des Substrats (1) in einem Bereich zumindest stellenweise planarisiert, - ein erstes Gebiet der ersten Elektrode (5) direkt auf der ersten Isolatorschicht (2) angeordnet ist und ein zweites Gebiet der ersten Elektrode (5) direkt auf der zweiten Isolatorschicht (3) angeordnet ist, und - eine erste Seite der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) direkt auf einer dem Substrat (1) abgewandten Seite der ersten Elektrode (5) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach Anspruch 1, bei dem die erste Isolatorschicht (2) ein organisches Polymer umfasst und die zweite Isolatorschicht (3) ein anorganisches Material umfasst oder daraus besteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach Anspruch 2, bei dem die zweite Isolatorschicht (3) ein Oxid oder ein Nitrid umfasst oder daraus besteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (1) elektrisch leitend oder mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Substrat (1) Glas umfasst und eine Schicht aus ITO oder Metall auf dem Glas angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach Anspruch 4, bei dem das Substrat (1) als flexible Metallfolie ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die erste Elektrode (5) oder die zweite Elektrode (6) mit dem Substrat (1) elektrisch leitend verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Metallisierung (8) auf der ersten Elektrode (5) oder auf der zweiten Elektrode (6) zur äußeren Kontaktierung angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke der ersten Isolatorschicht (2) zwischen einschließlich 10 nm und 100 nm und eine Dicke der zweiten Isolatorschicht (3) zwischen einschließlich 1 µm und 3 µm liegt, wobei sich die zweite Isolatorschicht (3) in einer Stufe auf die erste Isolatorschicht (2) erstreckt, sodass die zweite Isolatorschicht (3) die erste Isolatorschicht (2) teilweise unmittelbar bedeckt und die erste Elektrode (5), im Querschnitt gesehen, die Stufe überdeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verkapselung (7) eine Dünnfilmverkapselung (7a) und einen Schutzlack (7b) umfasst, wobei der Schutzlack (7b) das Halbleiterbauteil (10) nach außen abschließt.