WO2016174157A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil - Google Patents

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WO2016174157A1
WO2016174157A1 PCT/EP2016/059528 EP2016059528W WO2016174157A1 WO 2016174157 A1 WO2016174157 A1 WO 2016174157A1 EP 2016059528 W EP2016059528 W EP 2016059528W WO 2016174157 A1 WO2016174157 A1 WO 2016174157A1
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insulator layer
electrode
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optoelectronic semiconductor
layer
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PCT/EP2016/059528
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Philipp SCHWAMB
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Osram Oled Gmbh
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic device
  • the invention is based on the object
  • the optoelectronic semiconductor component comprises
  • Insulator layer as well as an organic compound
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a first electrode and a second electrode, and an encapsulation, which comprises the organic semiconductor layer sequence and the first
  • Insulator layer completely and the second insulator layer and the first electrode or the second electrode partially covers.
  • a first insulator layer on a surface of the substrate on which the organic semiconductor layer sequence is to be arranged, in order to insulate the semiconductor layer sequence with respect to the substrate.
  • An encapsulation serves as protection of the organic
  • the semiconductor layer sequence and the first insulator layer can be advantageously enclosed by the encapsulation and protected from external influences.
  • the insulator layers are advantageously used as further components in the
  • the encapsulant may comprise a cured encapsulant, for example an epoxy resin.
  • at least part of the first electrode or the second electrode is free of the encapsulation,
  • the first electrode is partially exposed through an opening in the encapsulant.
  • the component is thereby advantageously electrically contacted from outside at this exposed location.
  • the first electrode is arranged between the organic semiconductor layer sequence and the first insulator layer
  • the second electrode is arranged on the organic semiconductor layer sequence, wherein the first electrode and / or the second electrode is at least partially disposed on the second insulator layer.
  • the second electrode is arranged on an upper side of the organic semiconductor layer sequence, which faces away from the first and second insulator layer.
  • the second electrode is used as the cathode for the organic
  • the second electrode is advantageously transparent to electromagnetic radiation which is generated in the organic semiconductor layer sequence.
  • the second electrode covers the organic
  • the first electrode or the second electrode is contacted from the outside at a point at which the first electrode or the second electrode is arranged on the second insulator layer.
  • the first electrode in the component is arranged so that it contacts the organic semiconductor layer sequence from an underside.
  • Insulator layer arranged.
  • Insulator layer is particularly thin and, for example, be designed with a typical thickness in the range of 10 nm to 10 ym.
  • the typical thickness of the first insulator layer may preferably be in the range of 10 nm to 100 nm, respectively
  • Insulator layer may preferably be in the range of 1 ym to 3 ym, inclusive.
  • the first insulator layer planarizes an upper side of the substrate in an area at least in places.
  • the first insulator layer comprises an organic polymer.
  • the first insulator layer comprises a
  • Organic polymers are particularly well suited to an area on a substrate
  • the first insulator layer becomes on all sides
  • the first insulator layer and the second insulator layer comprise different materials.
  • the first insulator layer comprises an epoxy, acrylic or silicone. So that an impairment of the second insulator layer can not be forwarded to the first insulator layer, the first and the second insulator layer advantageously comprise different materials.
  • the second insulator layer is advantageous
  • the organic semiconductor layer sequence is arranged only on the first insulator layer, the degree of a
  • Insulator layer of particular importance may therefore advantageously be a material choice with respect to the robustness to external influences, such as moisture, priority. Furthermore, the adhesive force of the first or second electrode on the second insulator layer can advantageously be increased in the area of the external contact.
  • the second insulator layer comprises or consists of an inorganic material.
  • Inorganic materials are advantageously suitable for a particularly thin embodiment of an insulation of a substrate.
  • the thickness of such insulation is less than 100 nm, preferably less than 50 nm, and
  • the first insulator layer comprises an organic polymer and the second insulator layer comprises or consists of an inorganic material.
  • Encapsulation serve, wherein impairments of the second insulator layer, for example, by external influences, are not substantially passed to the first insulator layer.
  • the first and the second insulator layer advantageously comprise different materials.
  • the second insulator layer comprises or consists of an oxide or a nitride.
  • oxide is silicon oxide, titanium oxide, Al 2 O 3 .
  • silicon nitride is suitable as the nitride.
  • the substrate is electrically conductive or provided with an electrically conductive layer.
  • the substrate may advantageously be formed electrically conductive, whereby the substrate itself advantageously as a
  • the substrate may itself be electrically conductive and comprise, for example, metal.
  • the substrate may comprise an electrically conductive layer and be itself insulating.
  • the electrically conductive layer may be advantageously arranged on one side of the substrate, which faces the first and second insulator layer.
  • the substrate comprises glass and a layer of ITO or metal disposed on the glass.
  • the substrate is formed as a flexible metal foil.
  • a flexible, in other words moldable, metal foil allows a component which can be adapted in shape and design to a desired surface.
  • the first electrode or the second electrode is electrically conductively connected to the substrate.
  • one of the two electrodes can be electrically conductively connected to the substrate, wherein the substrate itself is electrically conductive or comprises an electrically conductive layer, wherein the electrode, which is connected to the substrate, is not contacted via the second insulator layer from the outside.
  • the substrate also serves as an outer electrode for the electrode connected to the substrate.
  • the electrode connected to the substrate is completely covered by the encapsulation and can be contacted externally via the substrate, without the need for an opening for contacting the electrode connected to the substrate in the encapsulation.
  • the second electrode can be connected to the substrate, wherein the second electrode advantageously extends laterally next to the organic semiconductor layer sequence to the substrate.
  • the first electrode for example with a via in one of the insulator layers to be connected to the substrate.
  • the metallization is advantageously arranged on a region of the first electrode or of the second electrode, which is located on the second insulator layer. This is depending on which electrode over the second one
  • Insulator layer led to the outside is the case for these.
  • the metallization is furthermore advantageously arranged in a region of the first electrode or of the second electrode in which it is electrically contacted from the outside.
  • Metallization includes in particular CrAlCr.
  • the metallization for contacting from the outside at least in places free of the encapsulation.
  • the second insulator layer is arranged on an upper side of the substrate and the first one
  • Insulator layer is on the second insulator layer
  • Electrode is electrically connected by means of a via through the second insulator layer to the substrate.
  • the second insulator layer covers in a plan view of the substrate, this advantageously over a larger area than the first insulator layer, in other words is the Covered area of the second insulator layer advantageously larger than the covered area of the first insulator layer.
  • the first electrode or the second electrode extends up to the second insulator layer.
  • an electrical contact may be conducted therethrough from the first or the second electrode to the substrate.
  • Through-connection can advantageously be formed as an opening in the second insulator layer. Furthermore, it is also possible for a plurality of plated-through holes for advantageously in each case the same electrode in the second insulator layer
  • the via is advantageously laterally spaced from the first insulator layer in the second insulator layer.
  • the second insulator layer is arranged over its entire surface on an upper side of the substrate. Under full surface is here to be understood that the second insulator layer completely covers an upper side of the substrate.
  • the second insulator layer is formed as an anodization.
  • the second insulator layer can be advantageously prepared as anodization. These are suitable as anodization
  • the second Insulator layer advantageously simple and with few
  • Process steps advantageously a single process step are formed on the substrate. It is advantageously possible to use a colored anodized.
  • the encapsulation comprises a
  • Protective lacquer completes the semiconductor device to the outside.
  • the encapsulation may advantageously comprise a protective varnish and a thin-film encapsulation, wherein the thin-film encapsulation faces the components of the component and directly surrounds them.
  • the first electrode or the second electrode and the second insulator layer are free from the point to be contacted from the outside
  • the protective coating furthermore covers the thin-film encapsulation on its side facing away from the components of the component and closes off the component toward the outside. The thickness of the
  • Encapsulation is for example 0.1 ym to 1000 ym, advantageously 10 ym to 200 ym.
  • Figures 1, 2 and 3 each show an optoelectronic semiconductor device in a schematic sectional view.
  • FIG. 4 shows an optoelectronic semiconductor component in a schematic plan view. Identical or equivalent elements are each provided with the same reference numerals in the figures. The components shown in the figures and the
  • Size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor component 10.
  • a first insulator layer 2 and a second insulator layer 3 are provided on a substrate 1, on a top side 1a, a first insulator layer 2 and a second insulator layer 3 are provided
  • first insulator layer 2 and the second insulator layer 3 are arranged laterally next to each other so that they are in direct contact with each other. Furthermore, it is also possible that the second
  • Insulator layer 3 teilise extends to the first insulator layer 2 and this covers partially.
  • the first insulator layer 2 in this case planarizes the
  • the semiconductor device 10 further includes a first one
  • Electrode 5 which is arranged on the first insulator layer 2 and on the second insulator layer 3.
  • electrode 5 in each case partially covers the first insulator layer 2 and the second insulator layer 3, but it is also conceivable that the first electrode 5 completely covers at least one of the insulator layers.
  • the semiconductor device 10 further comprises an organic semiconductor layer sequence 4 with an active region 4a, which generates or receives light during operation.
  • Organic semiconductor layer sequence 4 is advantageous
  • Semiconductor layer sequence 4 is passed and a
  • the first insulator layer 2 advantageously comprises an organic polymer.
  • the first insulator layer 2 is formed particularly thin.
  • Insulator layer may preferably be in the range of 10 nm to 100 nm, inclusive. This is
  • the optoelectronic semiconductor component 10 comprises at least a second electrode 6 and an encapsulation 7.
  • the second electrode 6 is on the organic
  • Semiconductor layer sequence 4 is arranged and covers this example, completely.
  • the encapsulation 7 completely covers the regions of the component 10 with the organic semiconductor layer sequence 4, the second electrode 6 and the first insulator layer 2,
  • Insulator layer 3 and the first electrode 5 at the areas of the second insulator layer 3 partially from.
  • the component 10 comprises a region of the substrate 1, the first electrode 5 and the second insulator layer 3 on an upper side la of the substrate, which are exposed and this region of the first electrode 5 is electrically contactable from the outside.
  • the encapsulation 7 may comprise a hardened potting compound, for example an epoxy resin.
  • the first and second insulator layers 2, 3 insulate the first electrode 5 and the organic semiconductor layer sequence 4 from the substrate 1. In this way, a
  • Semiconductor layer sequence 4 can penetrate and affect the performance of the component.
  • the first and the second insulator layer 2 and 3 on different materials so that an impairment of the second insulator layer 3 by, for example
  • Insulator layer 3 advantageous insensitive to
  • the second Insulator layer 3 advantageously comprises an inorganic
  • Material such as an oxide or a nitride.
  • the substrate 1 may comprise a metal or be transparent, for example comprising glass, with a conductive and transparent layer.
  • FIG. 2 shows, in a sectional view, schematically an optoelectronic semiconductor component 10 similar to FIG. 1.
  • the second electrode 6 is laterally adjacent to the organic one
  • Electrode 6 isolated from the first electrode 5 and the
  • Substrate 1 electrically conductive.
  • FIG. 3 shows in a sectional view schematically an optoelectronic semiconductor device 10 similar to Figure 2.
  • the second insulator layer 3 is disposed on the substrate 1 and the first insulator layer 2 is exclusively on the second insulator layer 3 and is not in direct contact with the substrate 1.
  • the first electrode 5 advantageously extends over the first
  • the second electrode 6 is guided through a via 9, which extends through the second insulator layer 3, to the substrate 1.
  • a metallization 8 is arranged on the first electrode 5.
  • the metallization 8 comprises, for example, CrAlCr and extends to contact the first
  • Electrode 5 from the outside over a range of this, which is not embedded by the encapsulation 7.
  • the encapsulation 7 includes, for example, a
  • Thin film encapsulation 7a and a resist 7b (not shown in detail), wherein the resist 7b the
  • FIG. 4 shows an optoelectronic semiconductor component 10, similar to FIG. 3, in a schematic top view.
  • the second insulator layer 3 is over the entire surface on one
  • the second insulator layer 3 completely covers an upper side of the substrate 1. Furthermore, the second insulator layer 3 is formed as anodized.
  • the second insulator layer 3 can advantageously be arranged on the substrate 1 simply and with a few process steps, advantageously a single process step.
  • the second electrode (not shown) is through
  • more than one plated-through hole 9 to be present, for example two, which are arranged laterally spaced from the first insulating layer 2.
  • Insulator layer 2 and partly also the second
  • Insulator layer 3 may be arranged, which is

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Abstract

Das optoelektronische Halbleiterbauteil (10) umfasst ein Substrat (1), eine erste Isolatorschicht (2) und eine zweite Isolatorschicht (3). Weiterhin umfasst das Halbleiterbauteil (10) 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. Hierbei ist die erste Elektrode (5) zwischen der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) und der ersten Isolatorschicht (2) angeordnet und die zweite Elektrode (6) auf der organischen Halbleiterschichtenfolge (4) angeordnet, wobei die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode (6) zumindest teilweise auf der zweiten Isolatorschicht (3) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches
Halbleiterbauteil .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einem verbesserten Schutz der organischen Schichten vor Außeneinflüssen
anzugeben .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 106 631.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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 ym 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 ym bis 3 ym, jeweils einschließlich, liegen.
Bei zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils planarisiert die erste Isolatorschicht 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 kann vorteilhaft eine Planarisierung der Oberfläche des Substrats erzielt werden. 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, AI2O3. 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 ym bis 1000 ym, vorteilhaft 10 ym bis 200 ym.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen jeweils ein optoelektronisches Halbleiterbauteil in einer schematischen Schnittansicht.
Die Figur 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 Figur 1 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10.
Auf einem Substrat 1 sind auf einer Oberseite la 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 la 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 la 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 Figur 2 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ähnlich der Figur 1. Im Unterschied zur Ausführungsform aus der Figur 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 Figur 3 zeigt in einer Schnittansicht schematisch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ähnlich der Figur 2. Im Unterschied zur Ausführungsform aus der Figur 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 Figur 4 zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10, ähnlich der Figur 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.
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.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
la Oberseite
2 erste Isolatorschicht
3 zweite Isolatorschicht
4 organische Halbleiterschichtenfolge
4a aktiver Bereich
5 erste Elektrode
6 zweite Elektrode
7 Verkapselung
7a Dünnfilmverkapseiung
7b Schutzlack
8 Metallisierung
9 Durchkontaktierung
10 optoelektronisches Halbleiterbauteil

Claims

Patentansprüche
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, und wobei die erste Elektrode (5) und/oder die zweite Elektrode
(6) zumindest teilweise auf der zweiten Isolatorschicht
(3) angeordnet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die erste Isolatorschicht (2) eine Oberseite (la) des Substrats (1) in einem Bereich zumindest stellenweise planarisiert .
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach Anspruch 2,
bei dem die erste Isolatorschicht (2) ein organisches Polymer umfasst.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die erste Isolatorschicht (2) und die zweite Isolatorschicht (3) unterschiedliche Materialien
umfassen.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die zweite Isolatorschicht (3) ein anorganisches Material umfasst oder daraus besteht.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2,
bei dem die erste Isolatorschicht (2) ein organisches Polymer umfasst und die zweite Isolatorschicht (3) ein anorganisches Material umfasst oder daraus besteht.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6,
bei dem die zweite Isolatorschicht (3) ein Oxid oder ein
Nitrid umfasst oder daraus besteht.
8. 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 8,
bei dem das Substrat (1) als flexible Metallfolie
ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
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 Anspruch 1 und 11,
bei dem die zweite Isolatorschicht (3) auf einer
Oberseite (la) des Substrats (1) angeordnet ist und die erste Isolatorschicht (2) auf der zweiten Isolatorschicht
(3) angeordnet ist, wobei die erste Elektrode (5) oder die zweite Elektrode (6) mittels einer Durchkontaktierung
(9) durch die zweite Isolatorschicht (2) mit dem Substrat
(1) elektrisch leitend verbunden ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die zweite Isolatorschicht (3) vollflächig auf einer Oberseite (la) des Substrats (1) angeordnet ist.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem die zweite Isolatorschicht (3) als Eloxat gebildet ist.
16. 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 .
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