用於光電子器件的薄層封裝，其製造方法以及光電子器件的製作方法

2023-07-08 08:13:51 1

專利名稱：用於光電子器件的薄層封裝，其製造方法以及光電子器件的製作方法
用於光電子器件的薄層封裝，其製造方法以及光電子器件本專利申請要求德國專利申請10 2009 014 543. 5和10 2009 024 411. 5的優先
權，其公開內容通過引用結合於此。本申請涉及一種用於光電子器件的薄層封裝、用於光電子器件的製造方法以及一種光電子器件。光電子器件並且尤其是具有有機功能材料的光電子器件例如有機發光二極體 (OLED)對於溼氣和氧氣特別敏感。為了保護免受溼氣和氧氣影響，OLED例如通常費事地用玻璃腔封裝，其粘合到器件上。此外，帶有薄層的薄層封裝是已知的，其將器件相對於溼氣和氧氣密封。這種薄層封裝例如在申請 DE 10 2008 031 405、DE 10 2008 048 472 和 DE 10 2008 019 900 中進行了描述。這裡描述的薄層封裝尤其具有的缺點是，對於可見光僅僅具有小的光學透射性。本發明的任務是，提出一種針對光電子器件的改進的薄層封裝。尤其是薄層封裝應當具有對於可見光的良好的光學透射性。此外，本申請的任務是，提出一種用於製造薄層封裝的方法以及帶有這種薄層封裝的光電子器件。這些任務通過具有權利要求1的特徵的薄層封裝、帶有權利要求11的特徵的光電子器件以及通過根據權利要求15的方法來解決。本發明的有利的實施形式以及改進方案在相應的從屬權利要求中說明。在此，「薄層封裝」理解為一種裝置，其適於形成相對於氣氛材料、尤其是相對於溼氣和氧氣的壁壘。換而言之，薄膜封裝構建為使得其可以被氣氛材料如水或者氧氣最多以非常少的部分穿透。該壁壘作用在薄層封裝的情況下基本上通過為薄層封裝的一部分的薄層產生。薄層封裝的層通常具有小於或者等於數百納米的厚度。根據一個實施形式，薄層封裝由如下薄層構成，這些薄層負責薄層封裝的壁壘作用。用於光電子器件的、具有對於可見光的良好透射性的薄層封裝尤其具有帶有以下層的層序列-第一ALD層，其藉助原子層沉積來沉積，以及-第二ALD層，其同樣藉助原子層沉積來沉積。在此要指出的是，層序列並不局限於兩個ALD層。更確切地說，層序列可以具有其他ALD層。同樣地，層序列可以具有其他層，其藉助不同於原子層沉積的方法來產生。僅僅具有ALD層的層序列在此也稱為「納米層壓物」。「原子層沉積」("atomic layer deposition", ALD)在此表示一種方法，其中第一氣態的輸出化合物被輸送給體積，在該體積中提供要塗覆的表面，使得第一氣態化合物可以在該表面上進行吸收。在優選完全或者幾乎完全用第一輸出化合物覆蓋該表面之後，第一輸出化合物的還是氣態和/或並未在表面上吸收的部分通常又從體積中去除，並且第二輸出化合物被輸送。第二輸出化合物設計用於與在表面上吸收的第一輸出化合物化學反應來形成固態的ALD層。在此要指出的是，在原子層沉積時也可以使用多於兩種輸出化合物。
在原子層沉積時通常有利的是，要塗覆的表面加熱到超過室溫的溫度。由此，可以以熱學方式發起反應用於形成固體的ALD層。要塗覆的表面的溫度在此通常與輸出化合物相關。在此，無等離子體的原子層沉積(「plasma-lessatomic layer deposition", PLALD)表示一種ALD方法，對其並未產生如下所描述的等離子體，而是其中為了形成固體層，輸出化合物的反應僅僅通過要塗覆的表面的溫度來發起。要塗覆的表面的溫度在PLALD方法中通常在60°C到120°C之間，其中包括邊界。^ 1 ^ WJ^ ΜΚ ( "plasma enhanced atomic layer deposition", PEALD)在此此外表示一種ALD方法，其中第二輸出化合物在同時產生等離子體的情況下被輸送，由此第二輸出化合物要被激勵。由此，相比於無等離子體的ALD方法-要塗覆的表面必須被加熱到其的溫度被減小，並且通過等離子體生成仍然發起在輸出化合物之間的反應。優選的是，要塗覆的表面的溫度在PEALD情況下小於或等於120°C，特別優選小於或者等於80°C。當發起在輸出化合物之間的反應需要其中會損壞要封裝的器件的表面溫度時， PEALD方法尤其會是有利的。在薄層封裝情況下，第一 ALD層特別優選地與第二 ALD層直接接觸。這意味著，第一 ALD層和第二 ALD層具有共同的界面。此外，第一 ALD層在材料方面特別優選地不同於第二 ALD層。通過這種方式和方法，可能的是，將薄層封裝的光學特性進行匹配，使得提高其對於可見光的透射性。對於第一 ALD層和/或第二 ALD層的合適的材料是氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿、氧化鑭。優選的是，層序列的ALD層特別薄地構建，例如其具有一個原子層和IOnm之間的厚度，其中包括邊界。這通常有助於薄層封裝的高的光學透射性。特別優選的是，薄層封裝物具有納米層壓物，其中第一 ALD層具有氧化鋁或者由氧化鋁構成，並且第二 ALD層具有氧化鋅或者由氧化鋅構成，其中第一 ALD層和第二 ALD層彼此直接接觸。這種納米層壓物尤其具有對於可見光的特別高的光學透射性，同時起良好的壁壘作用。在另一特別優選的實施形式中，薄層封裝具有納米層壓物，其中第一 ALD層具有氧化鋁或者由氧化鋁構成，並且第二 ALD層具有氧化鈦或者由氧化鈦構成，其中第一 ALD層和第二 ALD層特別優選的彼此直接接觸。特別優選的是，納米層壓物以ALD層結束，其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成，也就是說，薄層封裝物的外表面通過具有氧化鈦或者由氧化鈦構成的ALD層形成。這種納米層壓物尤其是具有對於可見光特別高的光學透射性，同時起良好的壁壘作用。根據另一個實施形式，薄層封裝的層序列包括至少一個另外的層，其通過熱蒸發或者藉助等離子體支持的工藝如濺射或者等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)來沉積。用於該另外的層的合適材料是氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化銦錫、氧化銦鋅、 鋁摻雜的氧化鋅、氧化鋁以及其混合物和合金。該另外的層例如具有Inm到5μπι之間的厚度，其中包括邊界。特別優選的是，該另外的層具有Inm到400nm之間的厚度，其中又包括邊界。
根據一個特別優選的實施形式，該另外的層設置在層序列的外側上。根據薄層封裝的一個優選的實施形式，其具有納米層壓物，另一層以直接接觸的方式設置到該納米層壓物上。保證了對於可見光的高的光透射性以及特別良好的密封壁壘作用的一個特別優選的薄層封裝具有另一層，其藉助等離子體支持的工藝來施加，並且包括氮化矽或者由氮化矽構成。附加地或者可替選地，也可能的是，薄層封裝的層序列具有另一 ALD層。該另外的ALD層例如可以具有以下材料之一或者由這些材料的至少之一構成氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿、氧化鑭。特別優選的是，該另外的ALD層具有氧化鈦或者由該材料構成。此外，另外的ALD層特別優選地形成薄層封裝的外表面。根據薄層封裝的另一實施形式，層序列的層多次重複，優選周期性地重複。特別優選的是，薄層封裝具有納米層壓物，其ALD層在納米層壓物內多次或者周期性地重複。由此，可以有利地實現特別密的薄層封裝。在該薄層封裝的情況下有利地可能的是，通過合適地選擇單個的層，尤其是在層的厚度和材料方面選擇，來以所希望的方式和方法匹配薄層封裝的光學特性。於是，例如可以通過合適地選擇層的層厚度和材料來以所希望的方式和方法匹配薄層封裝的透射率和反射性。有利的是，譬如可以實現具有防反射作用或者具有所希望的透射率的薄層封裝。薄層封裝尤其優選地具有對於可見光的大於或等於70%的透射性。特別優選地， 薄層封裝對於可見光的透射性大於或者等於90%。該薄層封裝尤其適於光電子器件，因為其光學特性可以以所希望的方式和方法來匹配。光電子器件尤其是包括-襯底，-產生輻射的和/或接收輻射的有源區，其施加在襯底上，以及-薄層封裝，如其上面描述的那樣。薄層封裝優選施加在有源區和襯底之間。該布置有利地尤其是保護敏感的有源區。為了製造這種布置，通常首先將薄層封裝施加到襯底上，並且接著將有源區施加到薄層封裝上。該薄層封裝尤其是適於施加到柔性襯底上，例如金屬箔或者塑料膜上，因為其由於薄層封裝的小的厚度而並未由於薄層封裝失去其柔性。根據另一優選的實施形式，薄層封裝施加到有源區上，使得在有源區中產生的或者接收的輻射穿過薄層封裝。該薄層封裝尤其適於在有機發光二極體、有機光伏電池、太陽能電池中應用，或者在光電子部件中應用，其具有有機電子設備例如電晶體、二極體或者有機集成電路。在用於製造光電子器件的薄層封裝的方法中，第一 ALD層和第二 ALD層分別藉助原子層沉積來沉積。前面結合薄層封裝描述的有利的擴展方案類似地也適用於該方法。本發明的其他有利的實施形式和改進方案從下面結合附圖描述的實施例中得到。其中


圖1至3分別示出了根據相應的實施例的薄層封裝的示意性剖面圖，以及圖4至6分別示出了根據相應的實施例的光電子器件的示意性剖面圖。在實施例和附圖中，相同或者作用相同的組成部分分別設置有相同的附圖標記。 所示的元件及其大小關係不能視為合乎比例，更確切而言，各元件、尤其是層厚度可以為了更好的理解而被誇大地示出。根據圖1的實施例的薄層封裝1包括層序列2，帶有以原子層沉積來沉積的第一 ALD層3和同樣以原子層沉積來沉積的第二 ALD層4。第一 ALD層3和第二 ALD層4尤其是彼此直接接觸。第一 ALD層3包括氧化鋁或者例如由其構成，而第二 ALD層4由氧化鋅構成或者具有氧化鋅。因為兩個ALD層3、4在此由兩種不同的材料構成，所以其相對於可見光的透射性提高，因為幹涉效應至少被減小，幹涉效應在單個ALD層情況下會降低透射性。此外， 將兩種不同材料用於第一 ALD層3和第二 ALD層4具有的優點是，小的擴散通道可以更好的封閉在ALD層3、4中。ALD層3、4的其他合適的材料例如是氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿和氧化鑭。第一 ALD層3的厚度在根據圖1的實施例中為大約lOnm，而第二 ALD層4具有大約Inm的厚度。根據圖1的實施例的兩個ALD層3、4形成納米層壓物5。這種納米層壓物本身可以適於對於氣氛影響如溼氣或者氧氣表現出足夠的壁壘作用。根據本申請的薄層封裝1此外可以通過納米層壓物5形成，其中ALD層3、4周期
性的重複。根據圖2A的實施例的薄層封裝1例如具有納米層壓物5，其中根據圖1的納米層壓物的ALD層3、4周期性重複三次。ALD層3、4在此分別以彼此直接接觸的方式設置，也即它們分別構建共同的邊界。在一個特別優選的實施形式中，圖1的納米層壓物5的ALD層3、4至少重複五次。 這齣於清楚的原因沒有示出。除了納米層壓物5之外，根據圖2A的薄層封裝物1的層序列2附加的具有另一層 6，其並不藉助原子層沉積來施加，而是例如通過熱蒸發或者等離子體支持的方法譬如濺射或者PECVD來施加。另一層6在此與納米層壓物5的最外部的第一 ALD層3直接接觸。在圖2A的實施例中，另一層6具有氮化矽或者由氮化矽構成，並且具有例如大約 90nm的厚度。對於另外的層6，除了氮化矽之外，材料氧化矽、氮氧化矽、氧化銦錫、氧化銦鋅、鋁摻雜的氧化鋅、氧化鋁以及其混合物和合金是合適的。根據圖2B的實施例的薄層封裝1具有第一 ALD層3，其如在根據圖2A的實施例中那樣具有氧化鋁或者由氧化鋁構成。此外，薄層封裝1具有第二 ALD層4，其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成。第一 ALD層3以直接接觸的方式施加到第二 ALD層4上。根據圖2B的實施例的納米層壓物5通過第一 ALD層3 (其具有氧化鋁或者由氧化鋁構成)以及第二 ALD 層4(其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成)的三次周期性重複形成。此外也可能的是，納米層壓物5通過這種第一和第二 ALD層3、4的四次或者譬如五次周期性重複來形成。
第一 ALD層3和第二 ALD層4的厚度優選在一個原子層到IOnm之間。例如，第一 ALD層3的厚度(其具有氧化鋁或者由氧化鋁構成)為大約2nm。第二 ALD層4(其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成)的厚度例如在大約7nm到大約9nm之間，其中包括邊界。特別優選的是，根據圖2B的實施例的薄層封裝設計用於藉助第一 ALD層3(其具有氧化鋁或者由氧化鋁構成)施加到光電子器件上，使得第二 ALD層4 (其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成)形成薄層封裝1的外表面。此外，也可能的是，薄層封裝1的層序列2具有另一 ALD層6』，其同樣具有氧化鈦或者由氧化鈦構成，並且形成薄層封裝1的外表面。這種另外的ALD層6』 (其具有氧化鈦或者由氧化鈦構成)例如具有大約8nm的厚度。根據圖3的實施例的薄層封裝1與根據圖2A的薄層封裝1的不同在於，其層序列 2具有另外的第二層7。另外的第二層7施加到納米層壓物5的背離另外的第一層6的側上，以與其直接接觸的方式來施加。另外的第二層7可以包括與另外的第一層6相同的材料或者包括不同材料。根據圖4的實施例的光電子器件具有襯底8，有源區9施加到該襯底上。有源區9 在此適於接收或者發射輻射。器件的有源區9例如包括有機功能材料。可替選的，有源區9也可以具有無機有源材料。光電子器件例如可以是有機發光二極體、有機光伏電池或者太陽能電池。此外，光電子器件也可以包括有機電子設備，譬如電晶體、二極體或者有機集成電路。在光電子器件的有源區9上施加根據圖2A的實施例的薄層封裝1。薄層封裝1施加到有源區9上，使得另一層6朝向有源區9並且在有源區9中產生或者接收的輻射穿過薄層封裝1。替代根據圖2A的實施例的薄層封裝1，根據圖4的光電子器件也可以包括根據圖 1、2B和3的實施例的薄層封裝1。不同於根據圖4的實施例，根據圖5的實施例的光電子器件具有薄層封裝1，其設置在襯底8和器件的有源層9之間。薄層封裝1的另一層6在此朝向襯底8。有源區9施加在納米層壓物5上。根據圖6的光電子器件具有兩個薄層封裝1。兩個薄層封裝1在此與根據圖2A的實施例相同地構建。它們也可以彼此不同地構建。第一薄層封裝1如在根據圖5的實施例器件中那樣設置在襯底8和有源區9之間， 而第二薄層封裝1設置在有源區9上，如在圖4的實施例中那樣。本發明並不由於藉助實施例的描述而限於這些實施例。更確切地說，本發明包括任意新特徵以及特徵的任意組合，尤其是包含權利要求中的特徵的任意組合，即使該特徵或者組合本身並未明確地在權利要求或者實施例中予以說明。
權利要求
1.一種用於光電子器件的薄層封裝(1)，具有包括以下層的層序列O)-第一原子層沉積層(3)，其藉助原子層沉積來沉積，以及-第二原子層沉積層G)，其藉助原子層沉積來沉積。
2.根據權利要求1所述的薄層封裝(1)，其中第一原子層沉積層( 與第二原子層沉積層(4)直接接觸。
3.根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)，其中第一原子層沉積層( 具有不同於第二原子層沉積層的材料。
4.根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)，其中第一原子層沉積層和/或第二原子層沉積層(3，4)具有以下材料中的一種氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉿、氧化鑭。
5.根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)，其中層序列( 包括至少一個另外的層(6，7)，所述另外的層藉助等離子體支持的工藝如濺射或者等離子體增強化學氣相沉積或者通過熱蒸發來沉積。
6.根據上一權利要求所述的薄層封裝(1)，其中所述另外的層(6，7)具有以下材料中的至少一種氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化銦錫、氧化銦鋅、鋁摻雜的氧化鋅、氧化鋁以及其混合物和合金。
7.根據權利要求5至6之一所述的薄層封裝(1)，其中所述另外的層(6，7)設置在層序列(2)的外側上。
8.根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)，其中層序列( 的層多次重複，優選周期性地重複。
9.根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)，其中原子層沉積層(3，4)具有在一個原子層和IOnm之間的厚度，其中包括邊界。
10.一種光電子器件，具有-襯底(8)，-產生輻射的和/或接收輻射的有源區(9)，其施加在襯底(8)上，以及-根據上述權利要求之一所述的薄層封裝(1)。
11.根據權利要求10所述的光電子器件，其中薄層封裝⑴設置在有源區(9)和襯底 ⑶之間。
12.根據權利要求10至11之一所述的光電子器件，其中薄層封裝(1)施加到有源區(9)上，使得在有源區(9)中產生的或者接收的輻射穿過薄層封裝(1)。
13.根據權利要求10至12之一所述的光電子器件，其中襯底(8)柔性地構建。
14.根據權利要求10至13之一所述的光電子器件，其中光電子器件是有機發光二極體、有機光伏電池、太陽能電池和/或具有有機電子設備。
15.一種用於製造光電子器件的薄層封裝(1)的方法，包括以下步驟-藉助原子層沉積來沉積第一原子層沉積層(3)，以及-藉助原子層沉積來沉積第二原子層沉積層G)。
全文摘要
本發明公開了一種用於光電子器件的薄層封裝(1)。薄層封裝(1)具有包括以下層的層序列(2)第一原子層沉積層(3)，其藉助原子層沉積來沉積，以及第二原子層沉積層(4)，其藉助原子層沉積來沉積。此外，描述了一種用於製造薄層封裝的方法以及帶有這種薄層封裝的光電子器件。
文檔編號H01L51/44GK102362369SQ201080013287
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月22日 優先權日2009年3月24日
發明者埃爾溫·蘭, 託馬斯·多貝廷, 蒂洛·羅伊施, 迪爾克·貝克 申請人:歐司朗光電半導體有限公司