CN104701344A - 光电子部件和用于制造光电子部件的方法 - Google Patents
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Abstract
光电子部件和用于制造光电子部件的方法。各种实施例涉及一种光电子部件,该光电子部件包括:电子电路结构,该电子电路结构包括电子电路和在电子电路之上设置的金属化结构,金属化结构包括电连接到电子电路的一个或者多个接触焊盘;以及在金属化结构之上设置的光电子结构,光电子结构包括与一个或者多个接触焊盘直接接触的至少一个电极结构,其中电极结构包括无电电镀导电材料。
Description
技术领域
各种实施例一般地涉及一种光电子部件和用于制造光电子部件的方法。
背景技术
一般而言,可以在载体上制造作为例如发光二极管(LED)或者有机发光二极管(OLED)的光电子部件,其中载体取决于发光二极管的类型而对从二极管辐射的光的具体波长可以透明或者可以不透明,例如二极管可以是顶部发射二极管、底部发射二极管、或者向各种方向上发光的二极管。发光二极管可以包括被电致发光材料(例如被所谓的发射极层或者发射极结构)分离的至少两个电极(阳极和阴极),从而可以响应于电流或者在至少两个电极之间施加电场而从发光二极管发光。电极可以包括允许向电致发光材料中传送电荷载流子的导电材料。可以由于例如向电致发光材料中注入电子和空穴的重组而从电致发光材料发光。
发明内容
各种实施例涉及一种光电子部件,其包括:电子电路结构,该电子电路结构包括电子电路和在电子电路之上设置的金属化结构,金属化结构包括电连接到电子电路的一个或者多个接触焊盘(contact pad);以及在金属化结构之上设置的光电子结构,光电子结构包括与一个或者多个接触焊盘直接接触的至少一个电极结构,其中电极结构包括无电电镀导电材料。
附图说明
在附图中,贯穿不同视图,相似参考符号一般指代相同部分。附图不一定按比例、代之以通常着重于举例说明本发明的原理。在以下描述中,参照下面的附图描述本发明的各种实施例,在附图中:
图1A至1C分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的光电子部件;
图1D在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的金属化结构和在金属化结构之上设置的光电子结构;
图2A和2B分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的金属化结构和在金属化结构之上设置的电极结构;
图3A和3B分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的金属化结构和在金属化结构之上设置的光电子结构;
图4A和4B分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的光电子部件;
图4C和4D分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的光电子部件的详细视图;
图5A至5C分别在示意截面图或者侧视图中示出根据各种实施例的光电子部件;
图6和7分别示出根据各种实施例的用于制造光电子部件的方法的示意流程图;以及
图8和9分别图示出根据各种实施例的不同材料的与入射光的波长相关的光反射率。
具体实施方式
以下详细的描述参照附图,该附图通过例证示出其中可以实施本发明的具体细节和实施例。
词语“示例性”在本文用来意指“用作示例、实例或者例证”。本文描述为“示例性”的任何实施例或者设计不一定被解释为相比于其它实施例或者设计是优选的或者有利的。
关于在侧面或者表面“上面”形成的沉积的材料而使用的词语“上面”在本文可以用来意指沉积的材料可以在暗示的侧面或者表面的“直接上面”被形成、例如与其直接接触。关于在侧面或者表面“上面”形成的沉积的材料而使用的词语“上面”在本文可以用来意指沉积的材料可以在暗示的侧面或者表面的“间接上面”被形成,其中一个或者多个附加层被布置在暗示的侧面或者表面与沉积的材料之间。
关于结构的(或者载体的)“横向”延伸或者“横向”包围而使用的术语“横向”在本文可以用来意指沿着与载体的表面平行的方向的延伸。其意味着载体的表面(例如衬底的表面或者晶片的表面)可以用作参考、通常被称为晶片的主加工表面(或者另一类型的载体的主加工表面)。另外,关于结构的(或者结构元件的)“宽度”而使用的术语“宽度”在本文可以用来意指结构的横向延伸。另外,关于结构的(或者结构元件的)高度而使用的术语“高度”在本文可以用来意指结构沿着与载体的表面垂直(例如与载体的主加工表面垂直)的方向的延伸。
一般而言,已经开发半导体行业工艺以提供高质量层(也称为薄膜或者薄层),其中层可以被形成为例如具有希望(预定义的)厚度和/或形态。另外,层可以被提供为实现大范围的希望(预定义)的性质、例如边缘覆盖行为、电子性质、光学性质和/或化学性质。薄膜技术或者分层技术可以使得能够制造可以使用半导体行业工艺在晶片或者载体上形成的电子设备、例如光电子设备。然而,在例如生长各种材料的光滑层或者提供光滑薄层方面可能出现问题,因为层生长机制可能取决于待生长的材料、衬底或者载体的材料和生长条件(或者应用的具体分层工艺)而引起某个表面粗糙度。
一般而言,可能存在可以用来形成(生长或者沉积)具体材料的层或者薄膜的大量适用沉积工艺或者分层工艺、例如物理气相沉积工艺(PVD)、化学气相沉积(CVD)。由此,金属、金属材料和有机材料可以例如在所谓岛状生长(Volmer-Weber生长)或者包括岛状生长的混合生长(Stranski-Krastanov生长)中生长。对于提供或者包括沉积材料的岛状生长的分层工艺,层的表面粗糙度与逐层生长(Frank-van der Merwe生长)比较可能是大的。另外,岛状生长可能引起沉积的层的不同微结构和/或形态,从而生长的层的物理性质可能不同于通过使用逐层生长而形成的层。
因此,在载体上生长光滑层或者薄膜可能有挑战性。然而薄膜或者层的形态和微结构可能影响和确定薄膜的或者层的物理(光学和电)性质。在薄膜生长期间控制形态和微结构可以在半导体加工中、例如对于分层工艺、图案化工艺等有益。可以在层的表面粗糙度中反映生长(形成或者沉积)的层的形态的大部分,其中薄膜生长的另一方面可以解决(address)层的微结构(例如颗粒大小、颗粒边界、裂缝、错位、缺陷、应变等)。层的表面粗糙度可以被实际表面与表面的对应理想形式的相应形状的垂直偏差所量化。粗糙度可以被量化为RMS粗糙度(均方根粗糙度),其中薄膜或者层的高度(或者厚度)的垂直偏差可以与高度或者厚度的算术值相关。
一般而言,在制造期间控制层的表面粗糙度可能是困难和/或昂贵的。在一个方面,减少表面粗糙度可能例如增加包括光滑层的层或者设备的制造成本。在另一方面,减少表面粗糙度可以增强薄膜或者层的电和光学性质。另外,减少层的表面粗糙度可以使用更光滑层作为初级层而使得光滑层能够在层的顶部上生长,从而可以改进整个层堆叠或者设备的物理和化学性质。如本文所描述的那样,更光滑层或者光滑层与通过通常使用的技术形成的另一层或者其它层相比可以具有更小粗糙度(例如RMS粗糙度)。
一般而言,电子电路(或者类似地集成电路)可以包括金属化结构、所谓金属化(例如包括单个布线层的单级金属化或者包括在层堆叠中布置的多个布线层的多级金属化),其中金属化结构可以例如提供在电子电路结构之间用于使得实现电子电路的工作的电连接和/或其中金属化结构可以例如提供对电子电路的访问,诸如将电子电路电连接到外围设备或者部件。布线层可以包括图案化的介电层或者介电层结构,该介电层结构包括电绝缘材料(例如介电材料),其中介电层或者介电层结构可以被配置成提供凹陷、空隙、孔、贯穿孔等中的至少一项,其用导电材料来填充以提供布线层的电布线;电布线可以例如包括一个或者多个金属线、一个或者多个通孔和一个或者多个接触结构。接触结构可以例如包括至少一个接触焊盘,其被暴露在布线层的上表面,从而可以提供对电布线的访问。一般而言,可以在成本效率、可加工性、耐久性等方面之下优化电子电路的金属化结构。
然而,在容易加工的金属化之上形成层(或者薄膜)或者层结构(或者薄膜结构)——其中层或者层结构可以具有分别希望的化学和物理性质——可能是困难的,因为常用金属化可能未提供用于层或者层结构的最佳基础。本文描述的各种实施例可以基于如下认识(realization)、即用于光电子结构的增强电极结构可以经由例如包括银和/或金的无电沉积工艺被形成在金属化之上。
根据各种实施例,光电子结构可以例如被形成在电子电路的金属化之上,其中光电子结构可以包括与金属化的电布线、例如与金属化的至少一个接触焊盘(例如一个或者多个接触焊盘)或者与金属化的接触结构接触或者直接接触(例如导电连接)的至少一个电极结构。由于光电子结构的光学性质和/或电性质可能受至少一个电极结构的物理和/或化学性质(例如受传导率、带结构、光学性质、反射性、透射率、形态、表面形态、表面和界面物理性质等)影响,所以可能希望为在金属化之上的相应光电子结构提供最佳电极结构。
根据各种实施例,本文描述的相同方面也可以适用于将在载体的金属化之上、例如在玻璃载体的金属化之上、在金属载体的金属化之上或者在任何其它类型的载体的金属化之上、诸如在半导体载体的金属化之上形成的光电子结构。
根据各种实施例,可以在载体之上或者在电子电路之上提供金属化,金属化可以包括在金属化的上表面处暴露的一个或者多个接触焊盘,一个或者多个接触焊盘可以例如包括铜和/或铝,诸如可以在铜蚀刻技术、铝蚀刻技术中或者在包括铜和/或铝的所谓双大马士革(dual damascene)技术中形成金属化。
由于铝可以通常被用于提供光电子结构的电极,所以用于在金属化之上形成光电子结构的通常应用的方法包括在金属化之上提供基于铝的电极结构。作为示例,本文描述的各种实施例可以基于如下认识、即首先是可能难以在金属化之上生长具有希望的物理性质(例如反射性)的光滑和稠密铝层、并且其次是其它的材料(比如银和金)可能具有用于提供光电子设备的电极、例如用于提供发光设备(LED)或者有机发光设备(OLED)的电极的更适合光学性质(例如在光的希望的颜色(波长范围)中的反射性)。
根据各种实施例,认识到通过应用无电沉积工艺来形成包括银和/或金的电极可以允许在包括铜和/或铝的金属化之上形成电极结构,其中电极结构具有优良光学性质(例如由改进的物理性质(比如减少的表面粗糙度或者稠密和均质微结构)产生)。
根据各种实施例,本文提供的电极可以具有例如由于低表面粗糙度所引起的参照电磁辐射的光谱而言的高反射性、例如由于稠密微结构所引起的高电导率和高热导率。另外,根据各种实施例,低表面粗糙度可以使得能够在具有低表面粗糙度和有利微结构的电极的顶部上生长附加层。根据各种实施例,增强的物理性质可以如在下文中描述的那样由用作电极材料的材料、用作在电极下面的接触焊盘的材料和/或制造工艺、例如无电沉积或者无电电镀产生。根据各种实施例,本文描述的电极或者电极结构可以例如包括银、诸如具有小于约50nm的厚度、例如具有小于约3nm的表面粗糙度(RMS)的银层。根据各种实施例,本文描述的电极或者电极结构可以例如包括金、诸如具有小于约50 nm的厚度、例如具有小于约3 nm的表面粗糙度(RMS)的金层。
根据各种实施例,形成光电子结构的电极结构的电极材料可以被直接无电电镀在金属化结构的铜和/或铝接触的暴露的表面上。换言之,基于铜和/或铝的金属化结构可以用作用于形成光电子结构的电极结构的基础。金属化结构的与电极结构直接接触的表面可以被平坦化。在金属化的接触焊盘之上应用银和/或金的无电沉积可以首先提供在电极结构(例如包括银)与金属化结构(例如包括铜和/或铝接触焊盘)之间的高质量界面和/或高粘附性并且其次提供电极结构的光滑和稠密上表面,其被暴露用于进一步加工、例如用于在电极结构之上形成光电子层堆叠从而提供光电子结构。由于电极结构的高质量,所以电极可以提供用于进一步加工的基础,并且电极结构的材料(或者电极的材料)可以提供在希望的波长范围中的最佳反射率(参见图8和图9),光电子结构可以具有增强效率、增强寿命和/或与希望的(最佳)性质接近的性质。
根据各种实施例,本文可以提供一种光电子部件(例如光电子设备或者光电子设备的部分)和用于制造光电子部件(或者加工载体以提供光电子部件)的方法,其中可以在半导体技术中形成光电子部件。
由于可能存在在半导体加工中(例如在制造光电子部件期间、在制造金属化结构期间、和/或在制造光电子结构或光电子层堆叠期间、诸如对载体的或者晶片的前道工序加工和对载体的或者晶片的后道工序加工期间)使用的通常依次执行的许多个别工艺,所以可以在整个制造工艺中至少一次使用几个基本制造技术。基本技术的以下描述应当被理解为说明性示例,该技术可以被包括在本文描述的工艺中或者该技术可以被用来提供如本文描述的接触焊盘结构。示例地描述的基本技术可以未必需要被解释为相比于其它技术或者方法是优选或者有利的,因为它们仅用来说明可以如何实施本发明的一个或者多个实施例。为了简洁的缘故,示例地描述的基本技术的例子可以仅为简短概述并且不应被解释为详尽的具体说明。
根据各种实施例,如本文描述的那样形成层(诸如沉积层、沉积材料、和/或应用分层工艺)也可以包括形成层,其中该层可以包括各种子层,由此不同子层可以分别包括不同材料。换言之,可以在层中包括各种不同子层,或者可以在沉积的层中和/或在沉积的材料中包括各种不同区域。
根据各种实施例,可以如本文描述的那样在用于制造光电子部件的方法中或者在形成金属化结构(介电层或者布线层)期间、在形成电子电路期间或者在形成光电子结构期间使用至少一个分层或者至少一个分层工艺。根据各种实施例,在分层工艺中,可以使用可以包括化学气相沉积(CVD或者CVD工艺)和/或物理气相沉积(PVD或者PVD工艺)的沉积技术在表面之上(诸如在载体之上、在晶片之上、在衬底之上、在另一层之上、在多个结构元件之上等)沉积层(一般也称为膜或者薄膜)。沉积的层的厚度取决于其具体功能可以在几个纳米直至几个微米的范围中。沉积的层的厚度可以视为沉积的层沿着它的生长方向的空间延伸。可以使用原子层沉积(ALD)来形成在几纳米的范围中、诸如具有小于50 nm的层厚度的薄层。可以使用原子层沉积(ALD)或者另一适当保形沉积工艺、如例如低压化学气相沉积(LPCVD)来形成诸如覆盖结构元件的侧壁或者覆盖垂直侧壁的保形层(conformal layer)。
根据各种实施例,沉积(形成或者提供)的层取决于沉积的层的相应具体功能可以包括电绝缘材料、电半传导材料和/或导电材料中的至少一个。根据各种实施例,可以使用CVD工艺或者PVD工艺来沉积导电材料、如例如铝、铝硅合金、铝铜合金、铜、镍铬铁合金(镍、铬和/或铁的合金)、钨、钛、氮化钛、钼、铂、金、碳(石墨)等。根据各种实施例,可以使用CVD工艺来沉积半传导材料、如例如硅(诸如硅、多晶的硅(也称为多晶硅)或者非晶硅)、锗、半导体化合物材料、诸如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者砷化镓铟(InGaAs)。可以使用CVD工艺或者PVD工艺来沉积绝缘材料、如例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金属氧化物(例如氧化铝)、有机化合物、聚合物(等)。根据各种实施例,可以如在下文中描述的那样使用这些工艺的修改。
根据各种实施例,化学气相沉积工艺(CVD工艺)可以包括多种修改、如例如大气压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)、超高真空CVD(UHVCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)、高密度等离子体CVD(HDPCVD)、远程等离子体增强CVD(RPECVD)、原子层CVD(ALCVD)、气相外延(VPE)、金属有机CVD(MOCVD)、混合物理CVD(HPCVD)等。根据各种实施例,可以使用LPCVD或者ALCVD来沉积硅、多晶硅、非晶硅、二氧化硅、氮化硅等。根据各种实施例,例如可以使用原子层沉积(ALD或者ALCVD)来沉积铂、钯、金、氮化钛、氧化钛。
根据各种实施例,物理气相沉积工艺可以包括多种修改、如例如磁控管溅射、离子束溅射(IBS)、反应溅射、高功率脉冲磁控管溅射(HIPIMS)、真空蒸发、分子束外延(MBE)等。
根据各种实施例,分层工艺还可以包括热氧化(也称为热氧化工艺)。根据各种实施例,热氧化可以用来例如在从约800℃至约1200℃的范围中的温度下在硅表面上生长高质量氧化硅层(所谓的高温氧化层(HTO))。可以在大气压下或者在高压下并且作为进一步修改为迅速热氧化工艺(RTO)而执行热氧化。根据各种实施例,也可以应用热氮化以例如使用迅速热氮化(例如在高达约1300℃的温度下)来生成高质量氮化物或者氮氧化物层(例如氮化硅层或者氮氧化硅层)。
另外,根据各种实施例,可以被应用以生成金属层的工艺可以是电镀、例如电解沉积或者无电电镀。根据各种实施例,电镀工艺可以用于形成金属布线结构或者金属化结构。根据各种实施例,金属化结构可以例如包括一个或者多个金属线和一个或者多个通孔以及例如在金属层的上表面暴露的一个或者多个接触焊盘。
应当注意可以根据各种实施例在分层工艺中使用材料和工艺的多种组合。根据各种实施例,取决于待形成的层的具体方面或者希望的性质、如例如结晶质量、表面粗糙度、边缘覆盖行为、生长速度、和产量,最适合的工艺可以被应用于相应的材料。
根据各种实施例,在制造光电子部件期间的一些工艺可能需要保形地沉积的层或者保形地沉积的层(例如用于在结构元件的侧壁之上形成层堆叠),这意味着层(或者形成层的材料)可以仅表现沿着与另一本体的界面的小的厚度变化,例如层可以仅表现沿着界面的形态的边缘、台阶或者其它元件的小的厚度变化。根据各种实施例,分层工艺、诸如电镀、原子层沉积(ALD)或者几个CVD工艺(例如ALCVD或者LPCVD)、电镀(诸如无电(ELESS)电镀)可以适合于生成材料的保形层或者保形地沉积的层。
根据各种实施例,在制造光电子部件期间的一些工艺可能需要形成例如具有小于约5 nm、例如小于约3 nm、例如在从约1 nm至约5 nm的范围中、例如小于约1 nm的表面粗糙度(RMS)的非常光滑材料层。
根据各种实施例,至少一个图案化或者至少一个图案化工艺可以如本文描述的那样用于形成光电子部件、光电子结构(LED或者OLED层堆叠)、金属化结构、接触焊盘结构(诸如一个或者多个接触焊盘)等。图案化工艺可以包括去除表面层的或者材料的选择的部分。在表面层可以被部分地去除之后,图案(或者图案化的层或者图案化的表面层或者多个结构元件)可以保留在下相邻结构之上和之中的至少一个(例如图案化的基极层可以保留在下邻的结构上)。由于可能涉及到多个工艺,所以根据各种实施例,存在用于执行图案化工艺的各种可能性,其中方面可以是:选择表面层的应当例如经由至少一个平版印刷工艺去除的至少一部分(或者材料的至少一部分或者晶片的至少一个部分);以及例如经由至少一个蚀刻工艺去除表面层的所选择的部分。
根据各种实施例,可以应用生成平版印刷掩模(所谓光掩模)的多种平版印刷工艺、如例如照相平版印刷、微平版印刷或者纳米平版印刷、电子束平版印刷、X射线平版印刷、远紫外平版印刷(EUV或者EUVL)、干涉平版印刷等。平版印刷工艺可以包括初始清洁工艺、预备工艺、应用抗蚀剂(例如光致抗蚀剂)、曝光抗蚀剂(例如使光致抗蚀剂曝光于光图案)、将抗蚀剂显影(例如使用化学光致抗蚀剂显影剂来将光致抗蚀剂显影)中的至少一项。
可以在平版印刷工艺中包括(或者其可以在半导体加工中的一般工艺中包括)的清洁工艺可以被应用以例如经由湿化学处理从表面(例如从表面层、从载体、从晶片等)去除有机或者无机污染物(或者材料)。清洁工艺可以包括以下工艺中的至少一个:RCA(美国无线电公司)清洁(也称为有机清洁(SC1)和离子清洁(SC2);SCROD(反复使用臭氧水和稀释HR的单晶片自旋清洁);IMEC水清洁;化学机械抛光后(CMP后)清洁工艺;经由去电离水(DIW)的清洁、食人鱼蚀刻(piranha etch)和/或金属蚀刻;(等)。根据各种实施例,清洁工艺也可以应用于从表面(例如从表面层、从载体或者从晶片等)去除薄氧化物层(例如薄氧化硅层)。
根据各种实施例,可以在平版印刷工艺中包括的预备工艺可以被应用以促进光致抗蚀剂到表面(例如向表面层、向载体或者向晶片等)的粘附。预备工艺可以包括应用液体或者气态粘附促进剂(例如双(三甲基硅基)胺(HMDS))。
可以在平版印刷工艺中包括的抗蚀剂可以被应用以均质地覆盖表面(例如表面层、载体或者晶片等)。应用抗蚀剂可以包括旋涂以生成抗蚀剂的薄层。此后,根据各种实施例,抗蚀剂可以被预烘焙以分离(drive off)过量抗蚀剂溶剂。可以使用适于曝光抗蚀剂以实现希望的结果的工艺的几个类型的抗蚀剂(例如光致抗蚀剂)。可以使用正性(positive)光致抗蚀剂(例如DNQ-酚醛清漆(Novolac)、PMMA、PMIPK、PBS等)和/或可以使用负性(negative)光致抗蚀剂(例如SU-8、聚异戊二烯、COP等)。
根据各种实施例,平版印刷工艺可以包括例如通过使用光或者电子来曝光抗蚀剂,从而可以向抗蚀剂传送希望的图案,其中希望的图案可以由图案化的掩模定义(例如具有图案化的铬层的玻璃载体)。可以应用无掩模平版印刷,其中可以将精确束(例如电子束或者激光束)直接投影到包括抗蚀剂的表面上而未使用掩模。使用的光的波长可以从可见光的波长变动至在紫外线范围中的更小波长。可以使用X射线或者具有甚至比紫外线光更短的波长的电子来执行曝光。可以使用投影曝光系统(光刻机(stepper)或者扫描仪),其将掩模多次投影到包括抗蚀剂的表面上以创建完整曝光图案。
平版印刷工艺可以包括将抗蚀剂显影(例如使用光致抗蚀剂显影剂来显影光致抗蚀剂)以部分地去除抗蚀剂从而生成在表面上(例如在表面层上或者在载体、晶片等上)保留的图案化抗蚀剂层。将抗蚀剂显影可以包括在可以执行实际显影工艺之前的曝光后烘焙(热处理、例如迅速热加工)。显影工艺可以包括化学溶液(所谓显影剂)、如例如氢氧化钠或者四甲基氢氧化铵(TMAH、无金属离子显影剂)。根据各种实施例,剩余的图案化的抗蚀剂可以在硬烘焙工艺(热处理、例如迅速热加工)中被固化从而实现用于以后工艺、如例如离子注入、湿化学蚀刻或者等离子体蚀刻(等)的更耐久保护层。
与描述的平版印刷工艺无关,可以在所谓抗蚀剂剥离工艺中在希望的加工阶段(例如在已经执行蚀刻工艺、离子注入工艺和沉积工艺中的至少一个之后)完全地去除抗蚀剂。可以化学地和/或通过使用氧等离子体来去除抗蚀剂。
应当注意包括应用抗蚀剂、曝光抗蚀剂和显影抗蚀剂的平版印刷工艺也可以被视为图案化工艺,其中图案化的抗蚀剂层(软掩模或者抗蚀剂掩模)可以通过平版印刷工艺来生成。随后,可以使用蚀刻工艺将图案从图案化的抗蚀剂层传送到先前沉积或者生长的层(或者载体等),其中先前沉积或者生长的层可以包括创建所谓硬掩模的硬掩模材料、如例如氧化物或者氮化物(诸如氧化硅、诸如氮化硅)。
根据各种实施例,可以例如在图案化工艺中包括或者可以用于形成凹陷的蚀刻工艺可以被应用以从先前沉积的层、生长的表面层、载体(或者衬底或者晶片)等去除材料。蚀刻工艺可以取决于对希望的工艺的具体要求来适配(adapt)和执行。蚀刻工艺可以包括湿蚀刻工艺和/或干蚀刻工艺。蚀刻工艺可以相对于两种不同材料是选择性的或者非选择性的或者可以被配置成是选择性的或者非选择性的,其中选择性蚀刻工艺可以提供用于第一材料与用于第二材料不同的蚀刻速率,并且非选择性蚀刻工艺可以提供用于第一材料和第二材料的相同蚀刻速率。蚀刻工艺可以是各向同性或者各向异性或者可以被配置成各向同性或者各向异性,其中各向异性蚀刻工艺可以具有沿着不同空间方向的不同蚀刻速率,并且各向同性蚀刻工艺可以具有沿着所有空间方向的相同蚀刻速率。蚀刻工艺可以由于沿着待蚀刻的材料的不同结晶方向的不同蚀刻速率而各向异性。使用掩模化材料的蚀刻工艺和干蚀刻工艺(例如等离子体蚀刻或者反应离子蚀刻)可以允许形成各向异性结构、例如凹陷。
根据各种实施例,选择性蚀刻工艺可以包括具体蚀刻剂(例如湿蚀刻剂、例如等离子体蚀刻剂),其可以允许蚀刻至少一个希望的材料而剩下另一材料,例如可以去除(蚀刻)层或者载体的暴露的区域而掩模材料(或者另一材料)可以保留。可以通过使用氢氟酸(HFaq)作为蚀刻剂来与硅比较而选择性地去除(蚀刻)二氧化硅。二氧化硅可以通过使用硝酸和氢氟酸的混合物(HNO3/HFaq)作为蚀刻剂来与硅一起被去除(蚀刻)(非选择性)。
根据各种实施例,各向异性湿蚀刻工艺可以显露沿着具体材料的相应结晶方向的不同蚀刻速率。可以执行包括氢氧化钾(KOH)作为蚀刻剂的湿蚀刻工艺以各向异性地蚀刻硅(例如硅晶片)。可以执行包括(HNO3/HFaq)作为蚀刻剂的湿蚀刻工艺以各向同性地蚀刻硅(例如硅晶片)。各向异性干蚀刻工艺可以显露用于具有具体几何对准的表面的不同蚀刻速率。物理蚀刻工艺可以被应用(例如离子束研磨、例如等离子体蚀刻)以执行材料的各向异性去除。
另外,为了在材料中(例如在晶片中、在衬底中、在沉积或者生长的层中等)创建深穿透、陡峭侧的(steep-sided)孔和沟槽中的至少一项,可以应用深反应离子蚀刻(DRIE)。可以应用脉冲式蚀刻(时分多路复用蚀刻)。
根据各种实施例,图案化的层也可以用作用于其它工艺、比如蚀刻、离子注入和/或分层的掩模(所谓硬掩模)。另外,图案化的光致抗蚀剂也可以用作掩模(所谓软掩模)。掩模材料通常可以关于具体需要(如例如化学稳定性)来选择以例如执行未影响掩模材料的选择性蚀刻工艺(例如其可以不完全地蚀刻掉掩模材料)或者关于机械稳定性来选择以例如保护区域免于被离子穿透或者定义生成的结构元件在分层工艺期间的形状等。
根据各种实施例,热处理可以被应用于形成光电子部件、光电子结构(LED或者OLED层堆叠)、金属化结构和/或接触焊盘结构(例如一个或者多个接触焊盘),或者可以如本文描述的那样在制造光电子部件期间在各种工艺中(或者在各种工艺阶段)、例如与图案化工艺组合、在应用光致抗蚀剂之后和/或在沉积电接触之后包括热处理以熔合导电材料(例如金属)与载体(或者与下邻结构)或者提供用于分层工艺的最佳沉积条件。可以用直接接触、例如热板或者通过辐射、诸如使用激光器或者灯来执行载体(晶片、衬底等)的加热。可以应用可以使用激光加热器或者灯加热器在真空条件之下执行的迅速热加工(RTP),其中可以在短时间段内、例如在几秒(诸如约1 s至约10 s)内加热材料(例如晶片、衬底、载体等)直至几百摄氏度或者直至约1000℃或者甚至更大。迅速热加工的子集是迅速热退火(RTA)和迅速热氧化(RTO)。
至少一个金属化工艺可以被应用于制造接触焊盘结构或者金属化结构。金属化可以与电子电路的至少一个结构元件(或者与在载体上的至少一个结构)直接接触,其中金属化工艺可以被用来提供用于电子电路和或载体上的集成电路的所需电连接(或者互连)。金属化工艺(形成金属化)可以包括至少一个分层工艺和至少一个图案化工艺。金属化工艺可以包括沉积介电材料(例如低κ介电材料、例如未掺杂硅酸盐玻璃等)的层、在希望的位置处形成接触孔(例如使用至少一个图案化工艺)、以及使用分层工艺用至少一个导电材料(例如用金属(例如铝、铜、钨、钛、钼、金、铂等)、金属材料(例如氮化钛、硅化铂、硅化钛、硅化钨、硅化钼等)、导电多晶硅和金属合金(例如铝硅合金、铝铜合金、铝硅铜合金、镍铬铁合金、钛钨合金等)中的至少一项)填充接触孔。另外,金属化工艺(或者金属化工艺)可以包括形成附加层例如作为屏障(例如包括钼、过渡金属氮化物(诸如氮化钛)、硅化铂、硅化钛、硅化钨、硅化钼、硼化物、钽、钨等中的至少一项)或者作为粘附促进剂(诸如包括硅化铂、硅化钛、硅化钨、硅化钼等中的至少一项)。另外,介电层可以包括层堆叠、诸如在彼此之上设置的一个或多个层、例如包括氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅。氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅可以用作在金属化顶部上的最终介电层或者最终钝化层。另外,级间电介质或者层间电介质(ILD)可以用来电分离布线结构(例如互连线、接触焊盘等)在多级金属化的几个级中布置或者在多级金属化的金属化层中布置的部件。ILD可以包括用于减少在布线结构的相邻部件之间的电耦合的低κ介电材料(例如氧化硅、多孔硅等)。
根据各种实施例,应用金属化工艺还可以包括载体表面(晶片表面、衬底表面等)的平坦化和/或在多级金属化工艺中包括的中间层的平坦化(例如使用化学机械抛光(CMP))。
可以例如应用平坦化工艺来减少表面粗糙度或者减少载体的表面的深度轮廓(profile)的变化,该载体包括具有不同高度的结构元件,因为一些工艺可能需要平坦表面(平面表面)(诸如高分辨率平版印刷)。可能希望平坦化工艺,因为执行的分层工艺和图案化工艺的数目增加并且因为可能需要平坦表面。可以执行化学机械抛光工艺(CMP或者CMP工艺),其中这个工艺可以对在载体的(晶片、衬底、表面层等的)表面上的具体材料是选择性的。可以执行化学机械抛光工艺(CMP),其中这个工艺可以对在载体的(晶片、衬底、表面层等的)表面上的具体材料是非选择性的。可以另外地在几个工艺中(例如在分层工艺、图案化工艺等中)包括平坦化工艺。化学机械抛光工艺(CMP)可以用来去除表面层或者表面层的部分。
根据各种实施例,无电电镀工艺可以例如被应用以提供具有有益机械性质(例如与下层材料的高质量界面和/或到下层结构的高粘附)的薄导电层。其中薄导电层可以是用于光电子结构的电极。
根据各种实施例,载体(例如衬底、晶片等)可以由各种类型的半导体材料(例如包括硅、锗、III至V族或者其它类型、包括聚合物)制成,然而在另一实施例中,也可以使用其它适当材料。晶片衬底可以由硅(掺杂或者未掺杂)制成,在替代实施例中,晶片衬底可以是绝缘体上硅(SOI)晶片。作为替代,任何其它适当半导体材料可以用于晶片衬底、例如半导体化合物材料、诸如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、而且还有任何适当三元半导体化合物材料或者四元半导体化合物材料、比如砷化镓铟(InGaAs)。载体可以包括涂覆的结构、例如用硅涂覆的金属带等。载体还可以包括聚合物、层叠或者金属。载体还可以包括聚合物铂、玻璃(诸如基于氧化硅的玻璃)或者在半导体技术中可加工的另一适当载体。
如本文使用的指代介电材料、介电层、介电结构等的术语“介电”可以一般地在此用来意旨电绝缘材料。另外,术语“介电”可以指代如在任何半导体技术中通常在金属化结构中使用的所谓低κ材料。根据各种实施例,以下材料中的至少一个可以用来提供介电层或者介电结构:氧化硅(介电常数为3.9)和具有比氧化硅更小的介电常数的材料、诸如氟掺杂二氧化硅、氟硅酸盐玻璃、碳掺杂二氧化硅、多孔二氧化硅、多孔碳掺杂二氧化硅、有机电介质、电介质聚合物、基于硅树脂的聚合电介质、聚降冰片烯(polynorbomenes)、苯并环丁烯(benzocyclobutene)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、树脂、氢倍半硅氧烷(hydrogen silsesquioxane)(HSQ)、甲基矽氧烷(methylsilsesquioxane)(MSQ)等。
图1A在截面图中示意地示出根据各种实施例的光电子部件100,其中光电子部件100可以包括:在载体102之上设置的金属化结构104,金属化结构104包括至少一个接触焊盘104c;以及在金属化结构104之上设置的光电子结构108,光电子结构包括与金属化结构104的至少一个接触焊盘104c直接接触的至少一个电极108e,其中电极108e包括无电电镀金和无电电镀银中的至少一项。
根据各种实施例,载体102可以包括适合作为用于金属化结构104的基础的任何材料,例如载体102可以包括玻璃、硅(硅晶片)、金属、金属箔、聚合物、聚合物铂和已经描述的材料。另外,金属化结构104可以被形成或者设置在载体102的至少一个表面之上、诸如在上表面之上或者在载体102的主加工表面之上。金属化结构104可以完全地覆盖载体102的至少一个表面或者部分地覆盖载体102的至少一个表面。如例如图1A中所示,金属化结构104可以与载体102直接接触。替代地,可以存在在金属化结构104与载体之间设置的例如用作扩散屏障或者作为粘附促进剂等的一个或者多个附加层。
根据各种实施例,光电子结构108可以被形成或者设置在金属化结构104之上、例如与金属化结构104直接接触。光电子结构108的至少一个电极108e可以被形成或者设置在金属化结构104的至少一个接触焊盘104c之上、例如与金属化结构104的至少一个接触焊盘104c直接接触。
替代地,如图1B中在截面图中所示,光电子部件100可以包括:电子电路结构110,包括电子电路110c和在电子电路110c之上设置的金属化结构104,金属化结构104可以包括电连接到电子电路110c的一个或者多个接触焊盘104c(或者至少一个接触焊盘104或者至少一个接触焊盘结构104);以及在金属化结构104之上设置的光电子结构108,光电子结构108包括与一个或者多个接触焊盘104c直接接触的至少一个电极结构108e(例如至少一个电极、例如一个或者多个电极结构),其中电极结构108e包括无电电镀导电材料。
根据各种实施例,金属化结构104可以被形成或者设置在电子电路110c的至少一个表面之上、例如在电子电路110c的上表面之上。金属化结构104可以完全地覆盖电子电路110c或者可以部分地覆盖电子电路110c。作为示例,电子电路110c可以是用于金属化结构104的载体。金属化结构104可以例如提供电子电路110c的功能、例如连接电子电路110c的一个或者多个结构元件(例如晶体管、开关、二极管等)。根据各种实施例,金属化结构104可以导电地连接到电子电路110c。根据各种实施例,可以存在在金属化结构104与电子电路110c之间设置的例如用作扩散屏障或者作为粘附促进剂等的一个或者多个附加层,其中这些一个或者多个附加层可以允许在金属化结构104与电子电路110c之间的电连接。根据各种实施例,金属化结构104和电子电路110c可以形成电子电路结构110。
根据各种实施例,光电子结构108可以被形成或者设置在金属化结构104之上、例如与金属化结构104直接接触。光电子结构108的至少一个电极108e可以如以上描述的那样被形成或者设置在金属化结构104的至少一个接触焊盘104c之上、例如与金属化结构104的至少一个接触焊盘104c直接接触。根据各种实施例,电子电路110c可以是基于硅的集成电路。根据各种实施例,电子电路结构110可以是芯片的部分。
替代地,如图1C中在截面图中所示,电子电路结构110(和电子电路110c)可以被形成或者设置在载体102之上,例如电子电路110c可以被形成或者设置成在载体102之上和之中的至少一个,其中金属化结构104可以被设置在电子电路110c之上。根据各种实施例,电子电路110c可以是在硅晶片102之上形成的集成电路。另外,如前文描述的那样,光电子结构108可以被设置在金属化结构104之上,光电子结构108包括与金属化结构104的一个或者多个接触焊盘104c直接接触的至少一个电极结构108e(例如至少一个电极、例如一个或者多个电极结构),其中电极结构108e包括无电电镀导电材料。
在下文中,更详细地描述图1A至1C中分别图示的光电子部件100。
根据各种实施例,电极108e(或者电极结构108e)可以具有与至少一个接触焊盘104c基本上相同的横向延伸。根据各种实施例,至少一个接触焊盘104c可以具有约几十纳米直至几十微米的横向延伸、例如在从约50 nm至约50 μm的范围中、例如在从约100 nm至约10 μm的范围中;在从约200 nm至约3 μm的范围中的横向延伸(宽度)。参照这一点,电极结构108e的至少一个电极可以具有约几十纳米直至几十微米的横向延伸、例如在从约50 nm至约50 μm的范围中、例如在从约100 nm至约10 μm的范围中;在从约200 nm至约3 μm的范围中的横向延伸(宽度)。
根据各种实施例,如以上描述的电极108e或者电极结构108e可以提供光滑导电初级层,该初级层可以用作电子设备中和/或光电子设备中、例如生成和/或转换光的半导体设备中、例如有机发光二极管(OLED)中、例如OLED显示器中的电极层。根据各种实施例,电极108e可以是以下光电子部件中的至少一个的一部分:光电二极管、太阳电池、有机光电二极管、有机太阳电池、光电晶体管、有机光电晶体管、光电倍增器、有机光电倍增器、集成光电路(IOC)元件、有机集成光电路(IOC)元件、光电电阻器、电荷耦合成像设备、有机光电电阻器、有机电荷耦合成像设备、激光二极管、有机激光二极管、激光器、发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、顶部发射OLED、底部发射OELD、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)。根据各种实施例,光电子结构108可以如前文描述的那样被配置(设计)成提供光电子部件100。
根据各种实施例,电子电路110c可以包括以下部件的组中的至少一个部件:电阻器、晶体管(场效应晶体管)、电容器、电感器、二极管、布线或者传导路径、载体或者衬底。根据各种实施例,电子电路110c可以包括以下各项中的至少一项:集成电路结构、芯片、管芯、微处理器、微控制器、存储器结构、逻辑电路、传感器、纳米传感器、集成收发机、微机械系统、微电子设备、纳米电子设备、电气电路、数字电路、模拟电路和基于半导体技术的任何其它电子设备。
根据各种实施例,电子电路110c可以包括互补金属氧化物半导体电路。根据各种实施例,电子电路110c可以包括在互补金属氧化物半导体技术中提供的电子电路。根据各种实施例,电子电路110c可以是例如在CMOS技术中提供的微处理器、微控制器和数字逻辑电路中的至少一项(或者其至少一部分)
根据各种实施例,电子电路110c可以包括以下基本半导体技术中的至少一个:MOS技术(金属氧化物半导体技术)、nMOS技术(n沟道MOS技术)、pMOS技术(p沟道MOS技术)、CMOS技术(互补金属氧化物半导体技术)。根据各种实施例,电子电路110c可以包括场效应晶体管(FET)(例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))、鳍型场效应晶体管(FinFET)和/或浮栅晶体管。
根据各种实施例,电子电路结构110可以包括例如用于提供用于电子电路110c的布线和/或用于提供在电子电路110c与电极108e之间的电连接的至少一个金属化层104。根据各种实施例,至少一个金属化层104可以例如包括图案化的介电层(例如包括电绝缘材料、诸如低κ材料)和包括导电材料的布线、诸如铝和/或铜。根据各种实施例,至少一个金属化层可以使用铝技术和/或铜技术来形成。
根据各种实施例,电子电路110c可以经由包括多个金属化层104的金属化结构104导电地耦合到至少一个电极108e,参见图5A至5C。如图1D中所示,金属化结构104还可以包括至少一个通孔104v(或者多个通孔和/或贯穿通孔,如图5A至5C中所示)。金属化结构104还可以包括在金属化结构104的与光电子结构108面对的表面处设置的至少一个接触焊盘104c(例如多个接触焊盘104c,如图5A至5C中所示)。
根据各种实施例,金属化结构104可以包括至少一个导电材料(例如导电部分)、诸如金属(铝、铜、钴、钨、钛、钽、钒)。根据各种实施例,金属化结构104还可以包括至少一个介电材料104i(例如介电部分)、例如至少一个低κ电介质、例如以下介电材料的组中的至少一个:二氧化硅、(氟或者碳)掺杂二氧化硅、多孔二氧化硅、多孔(氟或者碳)掺杂二氧化硅、聚合物、有机聚合电介质、聚酰亚胺、聚降冰片烯(polynorbomenes)、苯并环丁烯(benzocyclobutene)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、和基于硅树脂的聚合电介质(诸如氢倍半硅氧烷或甲基矽氧烷)。
根据各种实施例,金属化层104可以包括至少一个图案化的介电层104i、例如低κ介电层和实现下层电路110c的功能的电连接(诸如金属线和通孔),其中金属化结构104还可以提供用于电连接电极108e(并且因此光电子结构108)与电子电路110c的布线104w(例如包括金属线、通孔104v和接触104c)。根据各种实施例,可以经由电子电路110c控制一个或者多个电极108e(例如光电子结构108的电极结构108e)。根据各种实施例,光电子结构108还可以包括经由电子电路110c个别地寻址(或者可寻址)的多个电极108e。根据各种实施例,电子电路110c可以提供用于光电子结构108的电源(例如向电极108e或者向在光电子结构108中包括的多个电极108e提供电压和/或电流)。因此,光电子结构108可以例如经由电子电路110c来控制,从而电子电路110c可以是用于光电子结构108的驱动电路。
根据各种实施例,光电子结构108可以被配置为提供选自由以下各项构成的光电子设备的组的光电子设备:发光设备;光伏电池;以及光电子传感器。根据各种实施例,电极108e可以是用于发光设备的底部电极(例如第一电极);光伏电池;和/或光电子传感器。根据各种实施例,光电子结构108可以包括至少一个发光二极管。根据各种实施例,光电子结构108可以包括多个发光二极管。根据各种实施例,光电子结构108可以包括配置为电致发光层或者区域108a的至少一个无机半导体材料。根据各种实施例,如图1D中所示,电极108e可以提供用于至少一个发光二极管的第一电极108e。
根据各种实施例,光电子结构108可以包括多个单电极108e,其中在光电子结构108中或者在光电子部件100中包括的多个电极中的每个电极108e可以是用于相应发光二极管的电极108e。
根据各种实施例,光电子结构108可以是包括由电子电路110c控制的多个发光二极管的 LED阵列。根据各种实施例,至少一个发光二极管可以是绿色发射LED、红色发射LED、蓝色发射LED、橙色发射LED、黄色发射LED、紫色发射LED或者发射任何其它可能颜色的LED。根据各种实施例,至少一个发光二极管可以是磷光体转换的LED、例如磷光体转换的蓝色LED或者紫外线LED(UV-LED)。根据各种实施例,至少一个发光二极管可以包括提供电致发光材料的以下的材料的组中的至少一个材料:磷化镓(III)(GaP)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、磷化铝镓(AlGaP)、氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(III)(GaN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)。
根据各种实施例,至少一个发光二极管可以包括附加电极108b(第二电极108b),其中电极108e可以是底部电极108e,并且附加电极可以提供顶部电极108b。根据各种实施例,附加电极108b可以对于从光电子结构108发射的光透明(或者附加电极可以对从光电子结构108发射的具体波长至少部分地透明),其中光电子结构108可以包括在底部电极108e与透明附加电极108b之间布置的电致发光层108a。
根据各种实施例,透明电极108b可以包括透明导电氧化物(TCO)、例如锡掺杂氧化铟(ITO)、例如铝掺杂氧化锌(AZO)、例如铟掺杂氧化镉(ICO)。根据各种实施例,可以使用化学气相沉积(CVD)工艺或者物理气相沉积(PVD)工艺、例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、金属有机分子束沉积(MOMBD)、原子层沉积、分子束外延(MBE)、原子层CVD工艺(ALCVD)、喷雾热解、脉冲式激光沉积(PLD)、溅射、磁控管溅射、DC溅射、AC溅射来形成(例如沉积)透明顶部电极108b(例如TCO层)。
根据各种实施例,光电子结构108可以被配置为有机发光二极管。在这个情况下,可以生成光的电致发光层108a可以包括有机材料、例如聚合物或者小的有机分子。另外,至少一个有机发光二极管108可以包括功能层或者功能层堆叠、例如用于电子注入和/或空穴注入的电荷载流子注入层、用于电子传送和/或空穴传送的电荷传送层、配置为电子阻挡层或者空穴阻挡层的屏障层(barrier layer)和其它传送层以例如适配(adpat)层和材料的电子性质、例如改变功函数和带结构(参见图3A和图3B)
根据各种实施例,有机发光二极管108可以包括至少第一电极108e和第二电极108b,其中电致发光层108a可以被布置在第一与第二电极之间。根据各种实施例,在有机发光二极管108中包括的电极之一可以对发射的光是透明的,其中电极中的其它电极可以被配置为高度地反射(为镜面)。因此,第一电极可以如本文参照电极108e描述的那样被配置为反射从电致发光层108a发射的光。第二电极108b可以例如包括透明导电氧化物(TCO),从而光可以例如通过光电子结构108的表面108s从电致发光层108a被发射到环境。取决于镜面电极108e和第二透明电极108b的布置,有机发光二极管可以是底部发射有机发光二极管或者顶部发射有机发光二极管。
根据各种实施例,光电子部件100可以如以上描述的那样包括例如在规则阵列中布置的多个有机发光二极管108,其中可以经由下层电子电路110c控制有机发光二极管布置。换言之,光电子部件100可以被配置为有机发光二极管显示设备。
根据各种实施例,光电子部件100可以包括例如取决于电致发光层108a的配置、诸如使用的聚合物或者分子而具有各种颜色的多个有机发光二极管。根据各种实施例,光电子部件100可以包括例如用作用于显示设备的OLED背光(back-light)的、具有提供白光的各种颜色的多个有机发光二极管。根据各种实施例,多个有机发光二极管可以具有基本上相同颜色,其中光电子部件100可以在这个情况下还包括例如用于提供希望的不同颜色的滤色器层。根据各种实施例,滤色器层可以包括至少一个磷光或者荧光材料(例如参见图4A至图4D)。
根据各种实施例,电子电路110c和电极108e可以提供用于在电极108e之上形成的光电子层堆叠108k的基础,其中光电子层堆叠108k和电极108e可以例如提供发光电子设备108。在这个情况下,电极108e可以作为用于发光电子设备的镜面层和电极工作。如以上描述的那样使用由无电沉积金属形成的电极108e可以增强发光光电子部件100或者发光光电子结构108的效率,因为电极108e的物理性质如以上描述的那样可以对于用作发光结构中的镜面电极有益。
另外,根据各种实施例,提供光滑初级层或者光滑电极层108e(例如如已经描述的电极108e)可以使得对在光滑电极层顶部上沉积的发光结构的功能层的(例如光电子层堆叠108k的)层厚度实现精确控制(例如参见图3A和图4A)。在这个情况下,可以不必考虑电极的厚度变化,这可以例如允许减少在电极108e顶部上的功能层的层厚度。根据各种实施例,光滑电极层可以进一步允许在具有充分高质量(粗糙度和微结构)的电极层108e的顶部上沉积具有更大厚度的层。因此,可以增强发光电子设备(例如OLED)的效率,因为可以如希望的那样用最佳厚度形成OLED层堆叠中的功能层中的每个。换言之,电极108e的减少的表面层粗糙度可以减少在电极108e顶部上沉积的一个或者多个层的必需层厚度和/或可以增加生长的层的质量。另外,电极108e可以由于通过无电沉积工艺实现增强的结晶质量而是化学地稳定的。
根据各种实施例,在电极108e顶部上沉积的光电子层堆叠108k可以包括例如对发光结构108的反射性和电子性质、诸如功函数有影响的一个或者多个附加电极层。
在下文中描述光电子部件100的各种修改和/或配置以及参照金属化结构104和光电子结构108的细节,其中可以类似地包括参照图1A至图1D描述的特征和/或功能。另外,在下文中描述的特征和/或功能可以被包括在光电子部件100中或者可以与如前文参照图1A至图1D描述的光电子部件100组合。
如图2A中所示,根据各种实施例,金属化结构104可以包括接触焊盘104c(或者多个与图2A中所示接触焊盘104c相似的接触焊盘)。多个接触焊盘104c也可以称为接触焊盘结构104c。金属化结构104可以包括:介电层结构104i;与介电层结构104i物理接触的至少一个接触焊盘104c(例如机械地耦合);包括金属结构204a和衬垫结构204b的至少一个接触焊盘104c,其中衬垫结构204b可以被设置在至少一个接触焊盘204的金属结构204a与介电层结构104i之间,以及其中至少一个接触焊盘104c的表面104s可以至少部分地无衬垫结构204b。另外,如已经描述的那样,包括导电无电沉积材料的电极108e(或者多个电极108e)可以至少覆盖至少一个接触焊盘104c的至少部分地无衬垫结构204b的表面104s。多个电极104c也可以称为电极结构108e。根据各种实施例,电极结构108e可以匹配接触焊盘结构104c。另外,根据各种实施例,衬垫结构204b和电极结构108e可以形成用于接触焊盘结构104c的金属结构204a的材料的扩散屏障。另外,衬垫结构204b和电极结构108e可以形成用于氧和氢的扩散屏障,从而可以保护接触焊盘结构104c的金属结构204a。电极结构108e可以包括用作扩散屏障的银和或金的稠密和光滑层。
根据各种实施例,介电层结构104i可以如已经描述的那样包括介电材料。介电层结构104i可以包括图案化的介电层104i;因此,可以如前文描述的那样使用图案化工艺来将沉积(例如旋涂)的介电层图案化。图案化的介电层、例如介电层结构104i可以包括以下结构元件中的至少一个:一个或者多个凹陷、一个或者多个空隙、一个或者多个贯穿孔等以例如提供用于导电布线材料的空间从而提供布线结构或者布线。换言之,电布线104w和介电层结构104i可以提供金属化层104,其中电布线可以被介电层结构104i支撑和/或电布线的部件(例如一个或者多个金属线、一个或者多个通孔、一个或者多个接触或者接触焊盘等)可以被相互电隔离以防止不希望的短路。另外,如通常那样,金属化层104的电布线可以如前文描述的那样包括导电材料。根据各种实施例,形成金属化层104可以包括铜蚀刻技术和/或铝蚀刻技术。另外,金属化层104和/或形成金属化层104可以包括所谓双铜大马士革技术,其中可以在单个工艺中形成金属化层104的通孔104v和金属线104w。必须注意到还可以在可以提供机械地耦合到介电层104i的接触焊盘104c(或者另一接触结构)的任何其它半导体金属化技术中形成金属化层104。
如图中所示,接触焊盘104c可以被部分地嵌入到介电层结构104i中。根据各种实施例,接触焊盘104c也可以例如包括多个不同区域,该区域包括不同材料、诸如不同金属、金属合金等。另外,层堆叠可以用来提供接触焊盘104c;层堆叠可以包括多个层,该多个层例如包括不同材料。不用说,接触焊盘104c可以导电和/或可以包括导电材料。根据各种实施例,接触焊盘104c可以导电地连接到金属线104w或者布线结构104w和/或在金属化层104中包括的通孔104v。另外,接触焊盘104c可以电连接到附加金属化层或者在金属化层104下面提供的多个附加金属化层例如作为多级金属化的一部分。因此,接触焊盘104c可以导电地连接到集成电路110c或者在金属化层104下面提供的集成电路结构110c(例如参见图5A至图5C)。
根据各种实施例,接触焊盘104c可以包括金属结构204a;金属结构可以包括金属或者多个金属、金属合金或者任何其它导电材料、诸如掺杂硅。作为示例,金属结构204a可以提供接触焊盘104c的芯。金属结构204a可以被衬垫结构(衬垫)204b部分地包围,其中衬垫结构204b可以被布置在金属结构204a与金属化层104的介电层结构104i之间。如图2A中所示,接触焊盘104的至少一个表面104s可以无衬垫结构204b,因为至少一个表面104s可以不具有与介电层结构104i的直接接触。根据这一点,金属结构204a可以提供用于在接触焊盘104c之上附着(或者生长或者沉积)电极108e的接口104s。另外,金属结构204a可以提供用于连接到附加布线、例如将金属化结构104和/或光电子结构108和/或电子电路110c电连接到外围电子部件的接口104s。根据各种实施例,接触焊盘104c可以被布置在介电层结构104i内,从而接触焊盘104c的至少一个表面104s可以与介电层结构104i的上表面204s基本上共存。替代地,接触焊盘104c可以从介电层结构104i突出或者可以被齐平安装(flush-mounted)(或者凹陷)在介电层结构104i内。
根据各种实施例,光电子结构108或者电极108e可以与接触焊盘104c的衬垫结构204b直接接触。自然地,由于电极108e可以被设计为传导电流,所以电极108e可以是导电的和/或可以包括导电材料。另外,衬垫结构204b可以包括导电材料。因此,电极108e和衬垫结构204b的直接接触可以提供接口,该接口能够减少或者防止接触焊盘104c的金属结构204a的材料从接触焊盘104c扩散或者泄漏出来。作为示例,衬垫结构204b和电极108e可以包封接触焊盘104c的金属结构204a(例如包括铜和/或铝的接触焊盘104c),从而接触焊盘104c的金属结构204a的材料可以未从接触焊盘104c扩散出来。这可以增强金属化结构104的可靠性和长期稳定性以及在光电子部件100的工艺期间的稳定性。
图2A和以下图分别在示意图中示出接触焊盘104c和包括金属化结构104的光电子部件100,并且不用说,以下各项中的至少一个的形状可以不同于如图中所示形状:接触焊盘104c、金属结构204a、衬垫结构204b、电极108e和介电层结构104i,其中只要可以设置电极108e或者电极结构108e与接触焊盘104c的无衬垫材料或者无衬垫结构204b的表面104s接触就可以保留如本文描述的金属化结构104的功能。如在下文中所示,另外地,钝化层结构可以被设置在介电层结构104i之上。
图2B在截面图中或者在侧视图中图示出与如图2A中所示金属化结构104类似的根据各种实施例的金属化结构104,其中钝化层结构212(例如,电绝缘钝化层结构)可以被形成或者设置在介电层结构104i之上或者在金属化结构104的暴露的表面的一部分之上。钝化层结构212可以至少部分地或者例如完全地覆盖介电层结构104i。钝化层结构212可以被图案化,从而电极结构108e可以被至少部分地暴露,例如从而电极结构108e的上表面108s可以被暴露以提供在光电子层堆叠108k与接触焊盘104c之间或者在光电子结构108与电子电路110c之间的导电连接。
根据各种实施例,接触焊盘104c和电极结构108e可以相互导电地耦合,其中电极结构108e可以包括与接触焊盘104c或者与接触焊盘104c的金属结构204a不同的材料。因此,根据各种实施例,电极结构108e可以用于提供以下各项中的至少一项:对接触焊盘104c的保护(例如化学保护或者物理保护)、包括与接触焊盘104c的金属结构204a的上表面104s不同的材料的接触表面108s。根据各种实施例,电极结构108e的包括暴露的表面108s的表面区域可以例如包括银或者金,其中电极结构108e的表面区域可以提供高度地反射电极(例如对于具有大于约500 nm或者大于约600 nm的波长的光具有大于约90%的反射率)。
根据各种实施例,与如例如图8和9中所示铝电极或者铜电极相比可以增强无电沉积金或者银电极结构108e的光学性质。
图3A示出光电子结构108的示意图,其中光电子层堆叠108k可以被设置在电极108e之上形成光电子结构108(例如用于提供光电子设备100的功能)。包括光电子层堆叠108k和电极108e的光电子结构108可以被设置在金属化结构104之上分别相互直接机械接触。光电子层堆叠108k可以是提供发光设备的光电子结构的一部分。因此,如本文所描述的电极108e可以提供发光设备的提供第一类型的电荷载流子的底部电极,并且光电子层堆叠108k的层108b可以提供第二电极,该第二电极提供第二类型的电荷载流子。根据各种实施例,光电子层堆叠108k还可以包括至少一个电致发光层108a(或者重组层108a),其中电极108e提供的第一类型的电荷载流子和顶部电极108b提供的第二类型的电荷载流子可以在发光之下重组。根据各种实施例,电极108e和光电子层堆叠108k可以如已经描述的那样被形成在载体102之上、在金属化结构104之上和/或在电子电路110c(诸如CMOS结构)之上。
根据各种实施例,第一类型的电荷载流子可以是空穴,并且第二类型的电荷载流子可以是电子。在这个情况下,电极108e可以是阳极,并且第二电极108b可以是阴极。根据另一实施例,第一类型的电荷载流子可以是电子,并且第二类型的电荷载流子可以是空穴。在这个情况下,电极108e可以是负极,并且第二电极108b可以是正极。
根据各种实施例,在光电子层堆叠108k中包括的电极108e、108b中的至少一个可以对光是透明的,其中电极108e、108b中的其它电极可以被配置成对光高度地反射(为镜面)。根据各种实施例,可以如本文描述的那样配置第一电极108e从而反射在光电子结构108内生成的光。第二电极可以如已经描述的那样例如包括对光基本上透明的导电氧化物(TCO)。
根据各种实施例,光电子结构108可以是顶部发射设备。因此,电极108e可以是底部(镜面)电极108e,并且第二电极108b可以提供(透明)顶部电极。根据各种实施例,第二电极108b可以对从电致发光层108a发射的光是透明的(或者对从电致发光层108a发射的特定波长是至少部分地透明的),从而光电子部件100可以被配置为顶部发射发光二极管。
根据各种实施例,电致发光层108a可以包括或者可以是无机发光层、诸如半导体材料,其包括用于在电子和空穴在电致发光层108a内重组的同时发光的希望的带结构。根据各种实施例,无机发光层可以包括以下材料组中的至少一个材料:磷化镓(III)(GaP)、磷化铝镓铟(AlGaInP)、磷化铝镓(AlGaP)、氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(III)(GaN)、砷化镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)。
根据各种实施例,电致发光层108a可以包括或者可以是有机发光层、诸如有机材料,其包括用于在电子和空穴在电致发光层108a内重组的同时发光的希望的带结构。根据各种实施例,电致发光层108a可以如图3A中所示被布置在第一电极108e与第二电极108b之间。根据各种实施例,有机发光二极管10可以被配置为顶部发射有机发光二极管。根据各种实施例,电致发光层108a可以是包括多于一个电致发光层的层堆叠。根据各种实施例,电致发光层堆叠可以包括在不同颜色(或者波长)范围中发光的至少有机材料。
根据各种实施例,有机发光层108a可以包括以下材料组中的至少一个材料:小分子(诸如,N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin)或噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮(thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione)(TPD),丁腈丁二烯聚合物(NBP),三(8-羟基喹啉)铝(Alq3),联苯(Biphen))和/或聚合物(诸如,聚(对苯撑乙烯) PPV 或PPV衍生物,聚[2-甲氧基-5-(2'-乙基己氧基)对苯乙炔](MEH-PPV),聚(1,4-亚苯基)(PPP),取代的PPP,聚(9,9'-dioctlyfluorene))和所述材料的衍生物和/或替代物。
根据各种实施例,图3A中所示光电子层堆叠108k可以可选地包括附加功能层、如例如电荷载流子注入层318a、328a、电荷载流子传送层318b、328b和/或电荷载流子阻挡层318c、328c(所谓阻挡层)。这些附加功能层可以增强OLED结构108或者OLED层堆叠108k的性质。
根据各种实施例,在OLED层堆叠108k可以被配置为提供顶部发射OLED的情况下,电极108e可以是提供空穴作为电荷载流子的阳极,载流子注入层318a可以是空穴注入层318a,并且电荷载流子传送层318b可以是空穴传送层318b,其中电荷载流子阻挡层318c可以是电子阻挡层318c。另外,电极108b可以是提供电子作为电荷载流子的阴极,载流子注入层328a可以是电子注入层328a,并且电荷载流子传送层328b可以是电子传送层328b,其中电荷载流子阻挡层328c可以是空穴阻挡层328c。
根据各种实施例,空穴传送层318b和空穴注入层318a可以包括以下材料组中的至少一个材料:NPB、TPD或者NBP和TPD的衍生物。根据各种实施例,电子传送层328b和电子注入层328a可以包括以下材料组中的至少一个材料:FPF-BIm4,PFN-BIm4,Alq3,恶二唑分子(2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑(PBD),2,5-双(4-萘基)-1,3,4-恶二唑(BND),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体(matrix)中的PBD。
根据各种实施例,可能存在可以用作电荷载流子注入层318a、328a、电荷载流子传送层318b、328b和/或电荷载流子阻挡层318c、328c的大量可能有机或者金属有机材料。
根据各种实施例,图3A中所示光电子层堆叠108k可以包括在光电子层堆叠108k顶部上的例如用于保护层堆叠免于环境影响的盖层338。由于光电子层堆叠108k可以是顶部发射发光设备,所以盖层338可以对从电致发光层108a发射的光是透明的。
根据各种实施例,高度地反射金属电极108e可以提供在电极108e之上形成的OLED结构108k的初级层。因此,提供高质量(例如光滑和稠密)电极可以增强OLED层堆叠108k的功能。
根据各种实施例,可以通过使用CVD工艺或者PVD工艺或者例如旋涂、印刷等来应用在电极108e之上形成的有机材料。
根据各种实施例,光电子部件100的载体102可以包括提供集成电路的互补金属氧化物半导体(CMOS)结构。根据各种实施例,集成电路可以使得实现对在集成电路之上形成的OLED结构108k的控制。
由于包括OLED层堆叠108k和底部电极108e的OLED结构108可以被形成在金属化结构104之上,所以OLED设备100的效率可以依赖于层堆叠108k的生长的功能层的形态。层堆叠108k的功能层(318a、318b、318c、108a、328a、328b、328c、108b、338)可以包括如下中的至少一个:在OLED层堆叠的底部的附加金属接触层(未示出)、空穴传送层(提供空穴从阳极向电致发光层的电传送)、电致发光层(由于电子和空穴在电致发光层内的重组而生成光)、电子传送层(提供电子从阴极向电致发光层的电传送)、电子阻挡层(防止和/或阻碍电子到达阳极)、空穴阻挡层(防止和/或阻挡空穴到达阴极)。根据各种实施例,在CMOS结构上的OLED提供的光的输出耦合强度可以与在OLED的底部的金属接触电极108e、镜面电极108e的反射率成正比。除了高反射率之外,非常低的表面粗糙度(例如小于3 nm RMS)也可以是强制的,因为例如更大粗糙度可能产生在OLED的空穴传送层(HTL)中的电场细丝(filament)并且可能引起光电子部件100的后续退化和/或早期故障。
根据各种实施例,电极108e可以包括以下层或者层堆叠中的至少一个:金层、银层、磷化镍层(NiP)和钯层。根据各种实施例,电极108e可以是OLED或者OLED层堆叠的一部分。根据各种实施例,电极108e可以是在集成电路(CMOS)的金属化结构104上沉积的OLED或者OLED层堆叠的一部分。根据各种实施例,电极108e可以是例如用于有机发光二极管的高度地反射金属接触层。根据各种实施例,电极108e可以是例如用于有机发光二极管的导电电极。
图3B示出至少包括阳极108(电极108e)、p型掺杂的空穴传送层318c、发射层(例如发光)、n型掺杂的电极传送层328b和阴极108b的改型OLED层堆叠108k。根据另一实施例,OLED层堆叠108k可以至少包括阴极108(电极108e)、n型掺杂的电子传送层318b、发射层108a(例如发光)、p型掺杂的空穴传送层328b和阳极108b。根据各种实施例,OLED层堆叠108k还可以包括电子阻挡层和空穴阻挡层(例如如已经描述的层318c和层328c)。
根据各种实施例,p型空穴传送层可以包括以下材料组中的至少一个:MTDATA、MeO-TPD、NPB、2TNATA。根据各种实施例,可以通过使用以下材料组中的至少一个材料来掺杂p型空穴传送层:F4TCNQ、WO3、MoO3和V2O5。
根据各种实施例,n型电子传送层可以包括以下材料组中的至少一个材料:Bphen(Bphen 4,7二苯基-1,10-菲咯啉)和BCP(浴铜灵)。根据各种实施例,可以通过使用以下材料组中的至少一个材料来掺杂n型电子传送层:Li、Cs和Cs2Co2。
根据各种实施例,发射层108a可以包括以下材料组中的至少一个材料:
IrPPy(铱,三[2-(2-吡啶基 - κN)苯基κC]),
TCTA(三(4-咔唑-9-基苯基)胺),TCTA:IrPPy,
CBP(4,4'-N,N'-二咔唑 - 联苯),CBP:IrPPy,TCTA:IrPPy/CBP:IrPPy,和TCTA:IrPPy/TAZ:IrPPy,
根据各种实施例,空穴阻挡层可以包括以下材料组中的至少一个材料:BCP、TPBi、Pphen。
根据各种实施例,电子阻挡层可以包括以下材料组中的至少一个材料:
Spiro-TAD(2,2',7,7'-四(二苯基氨基)-9,9'-螺二芴),
TAPC(二 - [4-(N,N-二甲苯基氨基)-苯基]环己烷)。
根据各种实施例,可以通过使用在半导体行业中的标准分层工艺(例如物理气相沉积工艺和化学气相沉积工艺中的至少一个)来形成电极108e或者光电子层堆叠108k。
根据各种实施例,可以经由无电沉积或者无电电镀工艺至少形成光电子部件100的电极108e。
根据各种实施例,与常用方法比较可以大幅度地减少电极108e的RMS粗糙度,例如RMS粗糙度可以在从约1 nm至约3 nm的范围中、例如小于3 nm、例如小于2 nm、例如在约2 nm的范围中。另外,根据各种实施例,电极108e可以包括具有小于约100 nm、例如在从约3 nm至约50 nm的范围中的厚度的层(例如包括银和/或金)。
根据各种实施例,可以通过使用以下工艺中的至少一个来形成有机半导体的层:物理气相沉积、化学气相沉积和从溶液的旋涂。另外,有机半导体的形成的层可以具有多晶态形态、纳米晶态形态或者非晶形态。根据各种实施例,多晶态形态和纳米晶态形态可以包括多个微晶,其中多个微晶中的微晶可以具有基本上随机的定向分布。换言之,微晶的结晶定向可以具有随机空间分布。
图4A示意地示出根据各种实施例的光电子部件100的截面图,该光电子部件包括在电极108e、108b之间布置的有机发光二极管结构408k(如前文例如参照光电子层堆叠108k描述的那样)。根据各种实施例,光电子部件100可以包括如前文参照光电子结构108、金属化结构104、电子电路110c、光电子层堆叠108k和载体102描述的特征和功能中的至少一个。根据各种实施例,形成光电子部件100可以包括如本文至少参照如下描述的特征和功能中的至少一个:光电子结构108、金属化结构104、电子电路110c、光电子层堆叠108k和载体102。根据各种实施例,发光二极管结构408k可以如前文描述的那样至少包括电致发光层108a和附加地包括光电子层堆叠108k的一个或者多个功能层。
根据各种实施例,光电子部件100可以是显示器或者显示设备、例如OLED显示器或者OLED显示设备的一部分。根据各种实施例,光电子部件100可以例如包括如参照图3A和图3B描述的OLED结构108。
根据各种实施例,光电子部件100还可以包括盖层338和玻璃外壳408g。根据各种实施例,顶部电极108b、盖层338和玻璃外壳408g可以透射光、例如OLED结构408k生成的光。根据各种实施例,如图4B中所示,光电子部件100可以包括滤色器层,其例如包括区域410a、410b、410c,该区域410a、410b、410c具有不同颜色或者过滤OLED结构408k生成的光的不同波长范围。根据各种实施例,滤色器层可以被设置在盖层338与玻璃外壳408g之间。根据各种实施例,电极108可以是像素阳极。根据各种实施例,光电子部件100可以包括多个像素阳极108e。
如图4C中所示,电极108e可以被设置在载体102之上或者在集成电路110c之上或者在金属化结构104之上。电极108e可以例如被OLED结构408k的部分横向地包围。然而,由于电极108可以如已经描述的那样非常光滑,所以这可以使得实现如图4D中示意地所示形成电极108,其中电极108可以用钝化层结构212、例如包括介电材料(诸如SiN)的钝化层结构212来横向地包围。根据各种实施例,电极108e的上表面108s可以与钝化层结构212的上表面212s对准。这可以防止在电极108e之上沉积的OLED结构408k中形成纽结和边缘。根据各种实施例,电极108e和钝化层结构212的表面可以例如在被形成之后被平坦化。
根据各种实施例,光电子部件100(参见图5A)可以如前文描述的那样包括载体102、电子电路110c、金属化结构104和一个或者多个电极(电极结构)108e。
图5A在示意截面图中示出根据各种实施例的光电子部件100或者光电子部件100的第一部分。光电子部件100可以至少包括被布置成在载体102之上和之中的至少一个的集成电路结构110c(诸如在硅晶片之上形成的在硅技术中的集成电路)。另外,光电子部件100可以包括在集成电路结构110c之上设置的金属化结构104,其中金属化结构104可以电耦合到集成电路结构110c。光电子部件100可以包括提供金属化结构104的介电层结构104i。另外,金属化结构104可以包括与介电层结构104i物理接触并电耦合到集成电路结构110c的至少一个接触焊盘104c;至少一个接触焊盘104c可以包括金属结构204a和衬垫结构204b,其中衬垫结构204b可以被设置在至少一个接触焊盘204的金属结构204a与介电层结构104i之间,以及其中至少一个接触焊盘104c的表面可以至少部分地无衬垫结构204b。
根据各种实施例,介电层结构104i可以是多级金属化104的部分。替代地,金属化结构104可以如前文描述的那样至少包括顶部层,该顶部层包括介电层结构104i和至少部分地嵌入到介电层结构104i中的接触焊盘104c。
根据各种实施例,载体102可以如前文描述的那样包括半导体衬底、晶片或者另一类型的载体。集成电路结构110c可以例如在任何半导体技术中被布置(形成)为在载体102之上和之中的至少一个。集成电路结构110c可以包括以下基本半导体结构中的至少一个:MOS结构(金属氧化物半导体结构)、nMOS结构(n沟道MOS结构)、pMOS结构(p沟道MOS结构)、CMOS结构(互补金属氧化物半导体结构)。另外,根据各种实施例,集成电路结构110c可以包括以下部件中的至少一个或者可以是其一部分(或者可以提供其一部分):芯片、存储器芯片、管芯、微处理器、微控制器、存储器结构、电荷存储存储器、随机存取存储器、动态随机存取存储器、逻辑电路、传感器、纳米传感器、集成收发机、微机械设备、微电子设备、纳米电子设备、电路、数字电路、模拟电路和基于半导体技术的任何其它电子设备、如例如射频标识(RFID)芯片和芯片卡模块。
另外,存储器结构(例如在集成电路结构110c中包括的存储器结构)可以包括以下各项中的至少一项:易失性存储器、DRAM(动态随机存取存储器)或者非易失性存储器、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存、浮栅存储器、电荷俘获存储器、MRAM(磁阻随机存取存储器)、CBRAM(传导桥随机存取存储器)和PCRAM(相变随机存取存储器)。
集成电路结构10c可以包括以下电子部件组中的至少一个电子部件:电阻器、电容器、电感器、晶体管(例如场效应晶体管(FET)(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、鳍型场效应晶体管(FinFET)或者浮栅晶体管)、功率晶体管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT))、测试结构和基于半导体技术的任何其它电子部件。
根据各种实施例,金属化结构104可以包括在任何半导体金属化技术、例如基于铜蚀刻的技术和/或基于铝蚀刻的技术中的单级金属化或者多级金属化。金属化结构104可以包括多于一个(例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个或者甚至多于十二个)金属化层504a、504b、504c。金属化结构104的金属化层504a、504b、504c可以包括如已经描述的介电材料(例如层间电介质)和导电布线结构,其例如包括以下各项中的至少一项:用于电连接分别相邻的金属化层或者电连接到一个或者多个接触焊盘104c的一个或者多个金属线513、一个或者多个通孔512和一个或者多个着陆(landing)结构513(着陆垫)。
介电层结构104i可以包括层堆叠,该层堆叠例如包括氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅。另外,介电层结构104i可以包括例如包括氧化硅的蚀刻停止层504i(或者一个或者多个蚀刻停止层504i),从而介电层结构104i的材料可以被选择地蚀刻至蚀刻停止层504i。根据各种实施例,氮化硅层504s可以被布置在单金属化层504a、504b、504c之间,其中氮化物层可以被开放(open)以使用通孔512来相互电连接金属化层504a、504b、504c。
根据各种实施例,可以如以上描述的那样配置介电层结构104i、接触焊盘104c、金属结构204a和/或衬垫结构204b。
如图5B中所示,光电子结构108可以如前文例如参照图5A描述的那样被设置在金属化结构104之上。集成电路结构110c可以是用于光电子结构108的驱动电路。
如图5C中所示,光电子部件100还可以包括接触到电极结构108e或者结合垫508的结合布线结构555、诸如一个结合线或者多个结合线。结合垫508可以包括无电沉积导电材料并且可以例如在与用于光电子结构108的电极108e相同的工艺中被形成。结合布线结构555可以经由结合垫508、至少一个接触焊盘104c和金属化结构104导电地连接到集成电路结构110c。根据各种实施例,光电子部件100可以经由结合布线结构555导电地耦合到外部设备或者外部部件。换而言之,光电子部件100可以是电子设备或者光电子设备的一部分。
根据各种实施例,结合垫508可以包括经由无电沉积工艺形成的材料或者层堆叠,其中材料或者层堆叠可以被形成在包括铜和铝中的至少一项的接触焊盘104c之上。参照这一点,材料或者结合垫508或者提供结合垫508的层堆叠可以与接触焊盘104c的铜和/或铝直接接触。另外,材料或者电极108e或者提供电极108e的层堆叠可以与接触焊盘104c的铜和/或铝直接接触。
根据各种实施例,无电沉积电极108e可以覆盖衬垫204b(例如包括钽)和金属结构204a(例如包括铜)以由此保护金属结构204a的金属。
根据各种实施例,替代地,金属结构204a可以从介电围绕物104i突出或者可以被凹陷到介电围绕物104i中。另外,金属结构204a(例如包括铜)和衬垫204b(例如包括Ta、TiW、TaN、Ta)可以从可以由过蚀刻工艺(例如等离子体蚀刻)和/或湿蚀刻(诸如包括基于氟的蚀刻剂、诸如DHF/BHF)形成的介电围绕物104i突出。因此,可以省略弱界面。
另外,可以执行重结晶工艺以重结晶电极108e的材料(例如银),这可以例如引起电极108e的表面的硬化或者变光滑。重结晶工艺可以包括诸如在大于约350℃的温度下、达约为数分钟的持续时间的热处理。另外,介电层结构104i可以包括SiON和/或SiN,从而可以关闭最终钝化。
图6示出根据各种实施例的用于制造光电子部件100的方法600的示意流程图。根据各种实施例,光电子部件100可以如以上描述的那样包括发光设备。根据各种实施例,用于制造光电子部件100或者光电子设备的方法600可以包括:在610中,提供在载体102之上设置的金属化结构104,金属化结构104包括至少一个接触焊盘104c;以及在620中,在金属化结构104之上形成光电子结构108,光电子结构108至少包括与金属化结构104的至少一个接触焊盘104c直接接触的电极结构108e,其中电极结构108e包括无电电镀导电材料。
替代地,图7示出根据各种实施例的用于制造光电子部件100的方法700的示意流程图。根据各种实施例,光电子部件100可以如以上描述的那样包括发光设备。根据各种实施例,用于制造光电子部件100或者光电子设备的方法600可以包括:在710中,提供在载体102之上设置的金属化结构104,金属化结构104包括至少一个接触焊盘104c;在720中,执行无电电镀工艺以在金属化结构104之上形成电极结构108e,电极结构108e导电地连接到至少一个接触焊盘104c;以及在730中,在金属化结构104之上和在电极结构108e之上形成光电子层堆叠108k,其中电极结构108e和光电子层堆叠108k提供发光部件(诸如和LED或者OLED)。
根据各种实施例,形成电极结构108e还可以包括以下工艺组中的至少一个工艺:分层工艺、图案化工艺、抛光、热处理、蚀刻工艺、平版印刷工艺。
根据各种实施例,可以如前文描述的那样执行形成光电子结构108或者光电子层堆叠108k。根据各种实施例,形成光电子结构108或者光电子层堆叠108k可以包括在金属化结构104之上或者在电极108e之上形成发光设备或者发光结构。根据各种实施例,形成光电子结构可以如这里描述的那样包括形成LED或者OLED。
根据各种实施例,可以用此类方式适配、修改和/或扩展如描述的方法600和700,从而可以如前文描述的那样形成光电子部件100和/或光电子结构108。
图8和图9分别图示出根据各种实施例的银和金与常用铝(或者钯或者NiP)比较的与光的波长有关的反射率(或者反射性或者反射)。根据各种实施例,包括金的电极108e可以例如用于发光结构108,其发射黄色、橙色和/或红色光、诸如具有大于约600 nm的波长的光。在光的这个颜色范围中,金电极108e可以以高效工作,例如可以反射光的多于约90%,从而金电极108e可以是镜面。另外,使用无电沉积,可以以高质量沉积金电极108e(诸如具有支持光反射的性质、诸如光滑表面和/或稠密微结构)。
根据各种实施例,包括银的电极108e可以例如用于发光结构108,其发射青色、绿色、黄色、橙色和/或红色光、例如具有大于约500 nm的波长的光。在光的此颜色范围中,银电极108e可以以高效工作,例如可以反射光的多于约90%,从而银电极108e可以是镜面。另外,使用无电沉积,可以以高质量沉积银电极108e(诸如具有支持光反射的性质、诸如光滑表面和/或稠密微结构)。
如上面已经描述的那样,根据各种实施例,电极108e可以具有低RMS粗糙度,或者换言之,电极108e或者电极结构108e的表面可以具有低RMS粗糙度。另外,电极108e可以提供高反射性(反射率),因为电极108e可以包括具有用于可见光和/或可见光的部分的高反射性的银和/或金。另外,使用银或者金,电极的厚度由于高反射性而可以与常用铝电极相比是小的。根据各种实施例,电极108e可以具有在约10 nm至约50 nm的范围中的厚度而例如同时具有在从约1 nm至约3 nm的范围中或者小于1 nm的低表面粗糙度。
根据各种实施例,由于使用的材料和无电沉积,可以实现用于光电子结构108的电极108e,其中电极108e可以被提供小的厚度。因此,提供适当基础用于在电极108e之上生长OLED层堆叠108k从而具有增强效率。
根据各种实施例,银可以被沉积在金属化结构104的阳极(电极)位置上和/或在金属化结构104的结合垫位置上。根据各种实施例,银阳极108e或者银结合垫508的厚度可以在从约10 nm至约50 nm的范围中。在银阳极108e或者银结合垫508可能未被介电材料212围绕的情况下,在金属化结构104的表面上的台阶(step)高度可以等于银阳极108e或者银结合垫508的厚度。在这个情况下,在此层中不选定线路(routing)可以是可能的。根据各种实施例,经由OLED玻璃(玻璃盖)408g提供系统钝化。
根据各种实施例,钝化212可以被设置在例如包括氮化硅的金属化结构104之上并且可以在接触焊盘104c之上的区域中被开放以暴露接触焊盘104c的至少一个表面104s。另外,可以开放钝化212从而限定用于形成阳极108e的阳极区域。根据各种实施例,形成电极108e的银的无电沉积可以适于为电极108e提供与钝化212的厚度匹配的厚度、例如在从约10 nm至约150 nm的范围中、例如在从约20 nm至约50 nm的范围中。在此情况下,可以防止在金属化结构104的表面上的凹陷(边缘、纽结、台阶等);换言之,在金属化结构104之上的电极结构108e可以引起最小台阶高度。
在可以使用钝化212或者钝化层212的情况下,此层可以用于选定线路。另外,钝化212可以用来阻挡垫免于银沉积。
根据各种实施例,可以如参照图8和图9描述的那样组合地使用替代无电镀材料(electroless material)以在宽带内或者在宽谱窗口内实现高反射性、例如Au(NiPAu或者NiPPdAu)而不是纯Ag或者银与Au(NiPAu或者NiPPdAu)的组合,例如用于大于600 nm的OLED发光。
根据各种实施例,电极108可以经由无电电镀工艺在接触焊盘104c的暴露的表面104s上生长
根据各种实施例,一种光电子部件可以包括:电子电路结构,该电子电路结构包括电子电路和在电子电路之上设置的金属化结构,金属化结构包括电连接到电子电路的一个或者多个接触焊盘;在金属化结构之上设置的光电子结构,光电子结构包括与一个或者多个接触焊盘直接接触的至少一个电极结构,其中电极结构可以包括无电电镀导电材料。
根据各种实施例,电子电路可以包括互补金属氧化物半导体电路。
根据各种实施例,电子电路的至少部分可以被配置为用于光电子结构的驱动电路。
根据各种实施例,光电子结构可以被配置为选自光电子设备的组的光电子设备,该组由以下各项构成:发光设备;光伏电池;以及光电子传感器。
根据各种实施例,光电子结构可以包括至少一个发光二极管。
根据各种实施例,至少一个发光二极管可以被配置为有机发光二极管。
根据各种实施例,金属化结构的一个或者多个接触焊盘可以包括铜和铝中的至少一项。
根据各种实施例,电极结构可以包括以下材料组中的至少一个材料,该组由以下各项构成:银;金;以及铜。
根据各种实施例,金属化结构可以包括导电地连接到外围电子部件的至少一个第一接触焊盘和导电地连接到至少一个电极结构的至少一个第二接触焊盘。
根据各种实施例,电极结构可以包括多个电极,多个电极中的每个电极可以耦合到金属化结构的一个或者多个接触焊盘中的对应接触焊盘。
根据各种实施例,金属化结构的一个或者多个接触焊盘可以被横向地嵌入到介电材料中,其中一个或者多个接触焊盘中的每个的表面的至少一部分可以无介电材料。
根据各种实施例,多个接触焊盘中的接触焊盘可以包括金属结构和衬垫结构,衬垫结构至少部分地围绕金属结构以提供在金属结构与介电结构之间的扩散屏障。
根据各种实施例,光电子部件还可以包括:在金属化结构之上设置的钝化层结构,其中光电子结构的电极结构可以被横向地嵌入在钝化层结构中。
根据各种实施例,一种光电子部件可以包括:在载体之上设置的金属化结构,金属化结构包括至少一个接触焊盘;在金属化结构之上设置的光电子结构,光电子结构包括与金属化结构的至少一个接触焊盘直接接触的至少一个电极,其中电极可以包括无电电镀金和无电电镀银中的至少一项。
根据各种实施例,一种用于制造光电子部件的方法可以包括:提供在载体之上设置的金属化结构,金属化结构包括至少一个接触焊盘;在金属化结构之上形成光电子结构,光电子结构包括与金属化结构的至少一个接触焊盘直接接触的至少一个电极结构,其中电极结构可以包括无电电镀导电材料。
根据各种实施例,提供在载体之上设置的金属化结构可以包括提供在电子电路之上设置的金属化结构,电子电路被布置成在载体之上和之中的至少一个。
根据各种实施例,形成光电子结构可以包括形成发光设备。
根据各种实施例,形成光电子结构可以包括形成发光二极管。
根据各种实施例,形成光电子结构可以包括形成有机发光二极管。
根据各种实施例,可以在铜蚀刻技术和铝蚀刻技术中的至少一个中形成金属化结构,从而金属化结构的至少一个接触焊盘可以包括铜和铝中的至少一项。
虽然已经参照具体实施例特别地示出和描述本公开,但是本领域技术人员应当理解其中可以进行在形式和细节方面的各种改变而未脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。本发明的范围因此被所附权利要求指示,并且因此旨在涵盖进入权利要求的等同物的范围和含义内的所有改变。
Claims (20)
1.一种光电子部件,包括:
电子电路结构,其包括电子电路和在所述电子电路之上设置的金属化结构,所述金属化结构包括电连接到所述电子电路的一个或者多个接触焊盘;
在所述金属化结构之上设置的光电子结构,所述光电子结构包括与所述一个或者多个接触焊盘直接接触的至少一个电极结构,其中所述电极结构包括无电电镀导电材料。
2.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述电子电路包括互补金属氧化物半导体电路。
3.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述电子电路的至少部分被配置为用于所述光电子结构的驱动电路。
4.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述光电子结构被配置为选自光电子设备的组的光电子设备,所述组由以下各项构成:
发光设备;
光伏电池;以及
光电子传感器。
5.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述光电子结构包括至少一个发光二极管。
6.根据权利要求5所述的光电子部件,
其中所述至少一个发光二极管包括至少一个有机发光二极管。
7.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述金属化结构的所述一个或者多个接触焊盘包括铜和铝中的至少一项。
8.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述电极结构包括以下材料组中的至少一个材料,所述组由以下各项构成:银;金;以及铜。
9.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述金属化结构包括导电地连接到外围电子部件的至少一个第一接触焊盘和导电地连接到所述至少一个电极结构的至少一个第二接触焊盘。
10.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述电极结构包括多个电极,所述多个电极中的每个电极耦合到所述金属化结构的所述一个或者多个接触焊盘中的对应接触焊盘。
11.根据权利要求1所述的光电子部件,
其中所述金属化结构的所述一个或者多个接触焊盘被横向地嵌入到介电材料中,其中所述一个或者多个接触焊盘中的每个的表面的至少部分无所述介电材料。
12.根据权利要求11所述的光电子部件,
其中所述多个接触焊盘中的所述接触焊盘包括金属结构和衬垫结构,所述衬垫结构至少部分地围绕所述金属结构以提供在所述金属结构与所述介电结构之间的扩散屏障。
13.根据权利要求1所述的光电子部件,还包括:
在所述金属化结构之上设置的钝化层结构,其中所述光电子结构的所述电极结构被横向地嵌入在所述钝化层结构中。
14.一种光电子部件,包括:
在载体之上设置的金属化结构,所述金属化结构包括至少一个接触焊盘;
在所述金属化结构之上设置的光电子结构,所述光电子结构包括与所述金属化结构的所述至少一个接触焊盘直接接触的至少一个电极,其中所述电极包括无电电镀金和无电电镀银中的至少一项。
15.一种用于制造光电子部件的方法,所述方法包括:
提供在载体之上设置的金属化结构,所述金属化结构包括至少一个接触焊盘;
在所述金属化结构之上形成光电子结构,所述光电子结构包括与所述金属化结构的所述至少一个接触焊盘直接接触的至少电极结构,其中所述电极结构包括无电电镀导电材料。
16.根据权利要求15所述的方法,
其中提供在载体之上设置的金属化结构包括提供在电子电路之上设置的金属化结构,所述电子电路被布置成在所述载体之上和之中的至少一个。
17.根据权利要求15所述的方法,
其中形成光电子结构包括形成发光设备。
18.根据权利要求15所述的方法,
其中形成光电子结构包括形成发光二极管。
19.根据权利要求15所述的方法,
其中形成光电子结构包括形成有机发光二极管。
20.根据权利要求15所述的方法,
其中在铜蚀刻技术和铝蚀刻技术中的至少一个中形成所述金属化结构,使得所述金属化结构的所述至少一个接触焊盘包括铜和铝中的至少一项。
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