电子器件中易碎无机层处的接触部位的几何结构的制作方法
【专利摘要】提供了一种电子器件（10，20，30，40），其包括支撑无机层（11）的衬底（16）以及将接触元件（14）机械耦合到无机层（11）的接头（13）。至少第一载荷分布层（12a）被设置成在接头（13）的位置处与无机层（11）直接接触，用于消除由衬底（16）与无机层（11）之间的弹性失配造成的应力。
【专利说明】电子器件中易碎无机层处的接触部位的几何结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括诸如阻挡层或功能无机层（inorganiclayer)之类的薄无机层的 电子器件，例如光电子器件、太阳能电池、晶体管和电容器。
【背景技术】
[0002] 薄无机层通常在电子器件中，例如在诸如显示器和照明器件之类的光电子器件中 用来提供防湿气的阻挡特性。此外，薄无机层经常在电子器件中用于透明导体(例如IT0(氧 化铟锡)）、光伏层(太阳能电池中的Si)、电气隔离，或者例如薄膜晶体管或电容器结构中的 电介质层，或者电子器件顶部的钝化层。无机层经常由例如二氧化硅、氮化硅或者氧化铝制 造。
[0003] 对于当前的电子器件而言，阻挡特性通过将薄无机层设置在包含若干无机层的多 层叠层中或者设置在具有交替的无机和(有机）聚合物层（polymerlayer)的叠层中而实 现。
[0004] 防湿气的阻挡特性由水蒸汽透过率（WVTR)限制。水蒸汽透过率由各层的固有材 料渗透以及无机层内的诸如针孔和裂缝之类的薄弱点数量决定。因此，叠层必须在工作 (service)时表现出非常低的裂缝浓度，否则湿气可能扩散到功能部分并且造成器件的性 能降低和故障。这是一个复杂的技术问题，因为用作阻挡物的无机层通常非常薄且由易碎 的材料组成，并且因而易于形成裂缝，导致湿气的渗透和暴露于湿气，这反过来造成电子器 件的性能降低或故障。再者，这样的易碎层经常邻近相对较软的材料层，造成对于裂缝形成 的甚至更高的易感性。
[0005] 再者，对于电子器件中的其他易碎无机层而言，诸如透明导体(例如IT0 (氧化铟 锡)）、光伏层(太阳能电池中的Si)、电气隔离，或者例如薄膜晶体管或电容器结构中的电介 质层，或者电子器件顶部的钝化层之类的易碎层对于裂缝形成非常敏感。特别地，技术问题 在于，裂缝经常在无机层中靠近接触部位形成。
[0006] 由于功能层内裂缝形成的原因，该层的功能丧失。例如，阻挡层中的裂缝强烈地影 响阻挡特性，并且导电层中的裂缝可能导致器件的电气性能的显著变化。
[0007] US7348212示出了包括接触部位的电子器件的一个实例。该文献描述了一种用于 提供半导体发光器件的方法，其中发光层设置在n型区与p型区之间，并且其中接触电连接 到n型区和p型区。
[0008] 然而，本领域中仍然存在改进电子器件中的易碎无机层的性能的需要，对于被设 置成具有接触部位的易碎层而言，尤其如此。
[0009] 发明目的 本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的上述问题并且因而提供一种具有改 进的寿命的电子器件。此外，本发明的一个目的是降低薄易碎层经历裂缝萌生和裂缝传播 的概率。
[0010] 此外，本发明的一个目的是提供一种电子器件，其在提供改进的对于裂缝形成的 抵抗力的同时也允许提高工作温度范围、降低变形的风险和/或提高对于接触损坏的抵抗 力。此外，本发明的一个目的是降低添加到柔性聚合物衬底的无机层中的裂缝形成。
【发明内容】
[0011] 依照本发明的第一方面，这个目的是通过提供一种电子器件来实现的，该电子器 件包括支撑无机层的衬底以及接头，该接头将接触元件机械耦合到无机层，所述电子器件 进一步包括至少第一载荷分布层，所述第一载荷分布层被设置成在接头的位置处与无机层 直接接触，用于消除由衬底与无机层之间的弹性失配造成的应力。
[0012] 载荷分布层提供邻近无机层中的最大应变的降低，这导致裂缝萌生和传播的概率 降低。因此，湿气渗透的风险降低。此外，依照本发明的器件允许增大器件的工作温度范围， 因为可以降低由例如接头和接触造成的器件的局部最大应变。此外，降低了由于局部机械 影响而引起的变形风险。因此，显著地改进了长期性能。应当指出的是，机械耦合也可以并 且通常将导致电耦合。
[0013] 已经发现，载荷分布层的应力消除能力强烈依赖于载荷分布层的厚度。优选地， 第一载荷分布层的厚度么通过尽之限定，其中之和之分别是无机层和第一载荷 分布层的厚度，&和尽分别是无机层和第一载荷分布层的杨氏模量，并且q为限制数量 (limitingnumber)。
[0014] 层的杨氏模量A和厚度A的乘积也是所述层的抗拉刚度的度量。最佳厚度因此依 赖于无机层和第一载荷分布层的抗拉刚度的比率。当0 < 7 < 1. 0时，获得用于该比率的 适当值。
[0015] 第一载荷分布层可以设置在无机层与接头之间，或者使得无机层介于所述至少第 一载荷分布层与接头之间。用于所述至少一个载荷分布层的优选材料是金属、半导体、聚合 材料或者其组合。
[0016] 甚至更好的应力消除可以通过一种包括多个载荷分布层的叠层的电子器件获得， 该叠层包括被设置用于消除由衬底与无机层之间的弹性失配造成的应力的第一载荷分布 层。当使用载荷分布层叠层时，可以确保邻近层的抗拉刚度之差不太大。因此，裂缝产生和 传播的风险被最小化。
[0017] 在载荷分布层叠层中，该叠层中的载荷分布层z+2的厚度九+7优选地通过 hx+1 ^q
【权利要求】
1. 一种电子器件（1〇,20,30,40)，包括： 支撑无机层（11)的衬底（16)，以及 接头（13)，其将接触元件（14)机械耦合到无机层（11 )，以及 至少第一载荷分布层（12a)，其被设置成在接头（13)的位置处与无机层（11)直接接 触，用于消除由衬底（16)与无机层（11)之间的弹性失配造成的应力。
2. 如权利要求1所述的电子器件（10,20,30,40)，其中第一载荷分布层的厚度么通过 下式限定： E1Ii1 E0 h〇, 其中之和么分别是无机层和第一载荷分布层的厚度，尽和尽分别是无机层和第一载 荷分布层的杨氏模量，并且7为限制数量。
3.如权利要求1所述的电子器件（10, 20,40)，其中所述至少第一载荷分布层设置在无 机层（11)与接头（13)之间。
4. 如权利要求1所述的电子器件（30)，其中无机层（11)设置在所述至少第一载荷分布 层与接头（13)之间。
5.如权利要求1所述的电子器件（10, 20, 30,40)，其中所述至少第一载荷分布层包括 金属、半导体、聚合材料或者其组合。
6. 如权利要求1所述的电子器件（10,20,30,40)，其中衬底是聚合物层。
7. 如权利要求1所述的电子器件（10, 20, 30)，包括多个载荷分布层（12a，12b，12c)的 叠层，该叠层包括被设置用于消除由衬底（16)与无机层（11)之间的弹性失配造成的应力 的第一载荷分布层（12a)。
8. 如权利要求7所述的电子器件（10, 20, 30)，其中叠层中的载荷分布层z+7的厚度 九+7通过下式限定： Εχ+ιhx+1q, 其中J=O相应于无机层并且I<JZ相应于比载荷分布层Z+7更靠近无机层的各载 荷分布层，其中Ay是相应层的厚度且沁是相应层的杨氏模量，并且其中7是限制数量。
9. 如权利要求2或8所述的电子器件（10, 20, 30,40)，其中0< 7 < 1.0。
10. 如权利要求8所述的电子器件（10,20,30)，其中载荷分布层^+7的边缘与更靠近 无机层的所有层的边缘之间的最大距离Zrt为至少/ ，其中，通过衬底与无机层 之间的弹性失配限定，其中/ = /, / (1-σΓ，彡2, 〇=也_4) /也+尤）并且 0. 5彡r彡0. 75, ^为衬底的杨氏模量。
11. 一种光电子器件，包括依照权利要求1-10中任何一项的电子器件。
【文档编号】H01L23/00GK104321860SQ201080041632
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2010年3月18日 优先权日:2009年9月17日
【发明者】P.C.P.布滕 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司, 荷兰应用自然科学研究组织