光電子部件和用于制造光電子部件的方法
【技術領域】
[0001]各種實施例一般地涉及一種光電子部件和用于制造光電子部件的方法。
【背景技術】
[0002]一般而言，可以在載體上制造作為例如發光二極管(LED)或者有機發光二極管(OLED)的光電子部件，其中載體取決于發光二極管的類型而對從二極管輻射的光的具體波長可以透明或者可以不透明，例如二極管可以是頂部發射二極管、底部發射二極管、或者向各種方向上發光的二極管。發光二極管可以包括被電致發光材料(例如被所謂的發射極層或者發射極結構)分離的至少兩個電極(陽極和陰極)，從而可以響應于電流或者在至少兩個電極之間施加電場而從發光二極管發光。電極可以包括允許向電致發光材料中傳送電荷載流子的導電材料。可以由于例如向電致發光材料中注入電子和空穴的重組而從電致發光材料發光。
【發明內容】
[0003]各種實施例涉及一種光電子部件，其包括:電子電路結構，該電子電路結構包括電子電路和在電子電路之上設置的金屬化結構，金屬化結構包括電連接到電子電路的一個或者多個接觸焊盤(contact pad);以及在金屬化結構之上設置的光電子結構，光電子結構包括與一個或者多個接觸焊盤直接接觸的至少一個電極結構，其中電極結構包括無電電鍍導電材料。
【附圖說明】
[0004]在附圖中，貫穿不同視圖，相似參考符號一般指代相同部分。附圖不一定按比例、代之以通常著重于舉例說明本發明的原理。在以下描述中，參照下面的附圖描述本發明的各種實施例，在附圖中:
圖1A至IC分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的光電子部件；
圖1D在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的金屬化結構和在金屬化結構之上設置的光電子結構；
圖2A和2B分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的金屬化結構和在金屬化結構之上設置的電極結構；
圖3A和3B分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的金屬化結構和在金屬化結構之上設置的光電子結構；
圖4A和4B分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的光電子部件；
圖4C和4D分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的光電子部件的詳細視圖；
圖5A至5C分別在示意截面圖或者側視圖中示出根據各種實施例的光電子部件；
圖6和7分別示出根據各種實施例的用于制造光電子部件的方法的示意流程圖；以及圖8和9分別圖示出根據各種實施例的不同材料的與入射光的波長相關的光反射率。
【具體實施方式】
[0005]以下詳細的描述參照附圖，該附圖通過例證示出其中可以實施本發明的具體細節和實施例。
[0006]詞語“示例性”在本文用來意指“用作示例、實例或者例證”。本文描述為“示例性”的任何實施例或者設計不一定被解釋為相比于其它實施例或者設計是優選的或者有利的。
[0007]關于在側面或者表面“上面”形成的沉積的材料而使用的詞語“上面”在本文可以用來意指沉積的材料可以在暗示的側面或者表面的“直接上面”被形成、例如與其直接接觸。關于在側面或者表面“上面”形成的沉積的材料而使用的詞語“上面”在本文可以用來意指沉積的材料可以在暗示的側面或者表面的“間接上面”被形成，其中一個或者多個附加層被布置在暗示的側面或者表面與沉積的材料之間。
[0008]關于結構的(或者載體的)“橫向”延伸或者“橫向”包圍而使用的術語“橫向”在本文可以用來意指沿著與載體的表面平行的方向的延伸。其意味著載體的表面(例如襯底的表面或者晶片的表面)可以用作參考、通常被稱為晶片的主加工表面(或者另一類型的載體的主加工表面)。另外，關于結構的(或者結構元件的)“寬度”而使用的術語“寬度”在本文可以用來意指結構的橫向延伸。另外，關于結構的(或者結構元件的)高度而使用的術語“高度”在本文可以用來意指結構沿著與載體的表面垂直(例如與載體的主加工表面垂直)的方向的延伸。
[0009]一般而言，已經開發半導體行業工藝以提供高質量層(也稱為薄膜或者薄層)，其中層可以被形成為例如具有希望(預定義的)厚度和/或形態。另外，層可以被提供為實現大范圍的希望(預定義)的性質、例如邊緣覆蓋行為、電子性質、光學性質和/或化學性質。薄膜技術或者分層技術可以使得能夠制造可以使用半導體行業工藝在晶片或者載體上形成的電子設備、例如光電子設備。然而，在例如生長各種材料的光滑層或者提供光滑薄層方面可能出現問題，因為層生長機制可能取決于待生長的材料、襯底或者載體的材料和生長條件(或者應用的具體分層工藝)而引起某個表面粗糙度。
[0010]一般而言，可能存在可以用來形成(生長或者沉積)具體材料的層或者薄膜的大量適用沉積工藝或者分層工藝、例如物理氣相沉積工藝(PVD )、化學氣相沉積(CVD )。由此，金屬、金屬材料和有機材料可以例如在所謂島狀生長(Volmer-Weber生長)或者包括島狀生長的混合生長(Stransk1-Krastanov生長)中生長。對于提供或者包括沉積材料的島狀生長的分層工藝，層的表面粗糙度與逐層生長(Frank-van der Merwe生長)比較可能是大的。另夕卜，島狀生長可能引起沉積的層的不同微結構和/或形態，從而生長的層的物理性質可能不同于通過使用逐層生長而形成的層。
[0011]因此，在載體上生長光滑層或者薄膜可能有挑戰性。然而薄膜或者層的形態和微結構可能影響和確定薄膜的或者層的物理(光學和電)性質。在薄膜生長期間控制形態和微結構可以在半導體加工中、例如對于分層工藝、圖案化工藝等有益。可以在層的表面粗糙度中反映生長(形成或者沉積)的層的形態的大部分，其中薄膜生長的另一方面可以解決(address )層的微結構(例如顆粒大小、顆粒邊界、裂縫、錯位、缺陷、應變等)。層的表面粗糙度可以被實際表面與表面的對應理想形式的相應形狀的垂直偏差所量化。粗糙度可以被量化為RMS粗糙度(均方根粗糙度)，其中薄膜或者層的高度(或者厚度)的垂直偏差可以與高度或者厚度的算術值相關。
[0012]一般而言，在制造期間控制層的表面粗糙度可能是困難和/或昂貴的。在一個方面，減少表面粗糙度可能例如增加包括光滑層的層或者設備的制造成本。在另一方面，減少表面粗糙度可以增強薄膜或者層的電和光學性質。另外，減少層的表面粗糙度可以使用更光滑層作為初級層而使得光滑層能夠在層的頂部上生長，從而可以改進整個層堆疊或者設備的物理和化學性質。如本文所描述的那樣，更光滑層或者光滑層與通過通常使用的技術形成的另一層或者其它層相比可以具有更小粗糙度(例如RMS粗糙度)。
[0013]一般而言，電子電路(或者類似地集成電路)可以包括金屬化結構、所謂金屬化(例如包括單個布線層的單級金屬化或者包括在層堆疊中布置的多個布線層的多級金屬化)，其中金屬化結構可以例如提供在電子電路結構之間用于使得實現電子電路的工作的電連接和/或其中金屬化結構可以例如提供對電子電路的訪問，諸如將電子電路電連接到外圍設備或者部件。布線層可以包括圖案化的介電層或者介電層結構，該介電層結構包括電絕緣材料(例如介電材料)，其中介電層或者介電層結構可以被配置成提供凹陷、空隙、孔、貫穿孔等中的至少一項，其用導電材料來填充以提供布線層的電布線；電布線可以例如包括一個或者多個金屬線、一個或者多個通孔和一個或者多個接觸結構。接觸結構可以例如包括至少一個接觸焊盤，其被暴露在布線層的上表面，從而可以提供對電布線的訪問。一般而言，可以在成本效率、可加工性、耐久性等方面之下優化電子電路的金屬化結構。
[0014]然而，在容易加工的金屬化之上形成層(或者薄膜)或者層結構(或者薄膜結構)——其中層或者層結構可以具有分別希望的化學和物理性質——可能是困難的，因為常用金屬化可能未提供用于層或者層結構的最佳基礎。本文描述的各種實施例可以基于如下認識(realizat1n)、即用于光電子結構的增強電極結構可以經由例如包括銀和/或金的無電沉積工藝被形成在金屬化之上。
[0015]根據各種實施例，光電子結構可以例如被形成在電子電路的金屬化之上，其中光電子結構可以包括與金屬化的電布線、例如與金屬化的至少一個接觸焊盤(例如一個或者多個接觸焊盤)或者與金屬化的接觸結構接觸或者直接接觸(例如導電連接)的至少一個電極結構。由于光電子結構的光學性質和/或電性質可能受至少一個電極結構的物理和/或化學性質(例如受傳導率、帶結構、光學性質、反射性、透射率、形態、表面形態、表面和界面物理性質等)影響，所以可能希望為在金屬化之上的相應光電子結構提供最佳電極結構。
[0016]根據各種實施例，本文描述的相同方面也可以適用于將在載體的金屬化之上、例如在玻璃載體的金屬化之上、在金屬載體的金屬化之上或者在任何其它類型的載體的金屬化之上、諸如在半導體載體的金屬化之上形成的光電子結構。
[0017]根據各種實施例，可以在載體之上或者在電子電路之上提供金屬化，金屬化可以包括在金屬化的上表面處暴露的一個或者多個接觸焊盤，一個或者多個接觸焊盤可以例如包括銅和/或鋁，諸如可以在銅蝕刻技術、鋁蝕刻技術中或者在包括銅和/或鋁的所謂雙大馬士革(dual damascene)技術中形成金屬化。
[0018]由于鋁可以通常被用于提供光電子結構的電極，所以用于在金屬化之上形成光電子結構的通常應用的方法包括在金屬化之上提供基于鋁的電極結構。作為示例，本文描述的各種實施例可以基于如下認識、即首先是可能難以在金屬化之上生長具有希望的物理性質(例如反射性)的光滑和稠密鋁層、并且其次是其它的材料(比如銀和金)可能具有用于提供光電子設備的電極、例如用于提供發光設備(LED)或者有機發光設備(OLED)的電極的更適合光學性質(例如在光的希望的顏色(波長范圍)中的反射性)。
[0019]根據各種實施例，認識到通過應用無電沉積工藝來形成包括銀和/或金的電極可以允許在包括銅和/或鋁的金屬化之上形成電極結構，其中電極結構具有優良光學性質(例如由改進的物理性質(比如減少的表面粗糙度或者稠密和均質微結構)產生)。
[0020]根據各種實施例，本文提供的電極可以具有例如由于低表面粗糙度所引起的參照電磁輻射的光譜而言的高反射性、例如由于稠密微結構所引起的高電導率和高熱導率。另夕卜，根據各種實施例，低表面粗糙度可以使得能夠在具有低表面粗糙度和有利微結構的電極的頂部上生長附加層。根據各種實施例，增強的物理性質可以如在下文中描述的那樣由用作電極材料的材料、用作在電極下面的接觸焊盤的材料和/或制造工藝、例如無電沉積或者無電電鍍產生。根據各種實施例，本文描述的電極或者電極結構可以例如包括銀、諸如具有小于約50nm的厚度、例如具有小于約3nm的表面粗糙度(RMS)的銀層。根據各種實施例，本文描述的電極或者電極結構可以例如包括金、諸如具有小于約50 nm的厚度、例如具有小于約3 nm的表面粗糙度(RMS)的金層。
[0021 ] 根據各種實施例，形成光電子結構的電極結構的電極材料可以被直接無電電鍍在金屬化結構的銅和/或鋁接觸的暴露的表面上。換言之，基于銅和/或鋁的金屬化結構可以用作用于形成光電子結構的電極結構的基礎。金屬化結構的與電極結構直接接觸的表面可以被平坦化。在金屬化的接觸焊盤之上應用銀和/或金的無電沉積可以首先提供在電極結構(例如包括銀)與金屬化結構(例如包括銅和/或鋁接觸焊盤)之間的高質量界面和/或高粘附性并且其次提供電極結構的光滑和稠密上表面，其被暴露用于進一步加工、例如用于在電極結構之上形成光電子層堆疊從而提供光電子結構。由于電極結構的高質量，所以電極可以提供用于進一步加工的基礎，并且電極結構的材料(或者電極的材料)可以提供在希望的波長范圍中的最佳反射率(參見圖8和圖9)，光電子結構可以具有增強效率、增強壽命和/或與希望的(最佳)性質接近的性質。
[0022]根據各種實施例，本文可以提供一種光電子部件(例如光電子設備或者光電子設備的部分)和用于制造光電子部件(或者加工載體以提供光電子部件)的方法，其中可以在半導體技術中形成光電子部件。
[0023]由于可能存在在半導體加工中(例如在制造光電子部件期間、在制造金屬化結構期間、和/或在制造光電子結構或光電子層堆疊期間、諸如對載體的或者晶片的前道工序加工和對載體的或者晶片的后道工序加工期間)使用的通常依次執行的許多個別工藝，所以可以在整個制造工藝中至少一次使用幾個基本制造技術。基本技術的以下描述應當被理解為說明性示例，該技術可以被包括在本文描述的工藝中或者該技術可以被用來提供如本文描述的接觸焊盤結構。示例地描述的基本技術可以未必需要被解釋為相比于其它技術或者方法是優選或者有利的，因為它們僅用來說明可以如何實施本發明的一個或者多個實施例。為了簡潔的緣故，示例地描述的基本技術的例子可以僅為簡短概述并且不應被解釋為詳盡的具體說明。
[0024]根據各種實施例，如本文描述的那樣形成層(諸如沉積層、沉積材料、和/或應用分層工藝)也可以包括形成層，其中該層可以包括各種子層，由此不同子層可以分別包括不同材料。換言之，可以在層中包括各種不同子層，或者可以在沉積的層中和/或在沉積的材料中包括各種不同區域。
[0025]根據各種實施例，可以如本文描述的那樣在用于制造光電子部件的方法中或者在形成金屬化結構(介電層或者布線層)期間、在形成電子電路期間或者在形成光電子結構期間使用至少一個分層或者至少一個分層工藝。根據各種實施例，在分層工藝中，可以使用可以包括化學氣相沉積(CVD或者CVD工藝)和/或物理氣相沉積(PVD或者PVD工藝)的沉積技術在表面之上(諸如在載體之上、在晶片之上、在襯底之上、在另一層之上、在多個結構元件之上等)沉積層(一般也稱為膜或者薄膜)。沉積的層的厚度取決于其具體功能可以在幾個納米直至幾個微米的范圍中。沉積的層的厚度可以視為沉積的層沿著它的生長方向的空間延伸。可以使用原子層沉積(ALD)來形成在幾納米的范圍中、諸如具有小于50 nm的層厚度的薄層。可以使用原子層沉積(ALD)或者另一適當保形沉積工藝、如例如低壓化學氣相沉積(LPCVD)來形成諸如覆蓋結構元件的側壁或者覆蓋垂直側壁的保形層(conformallayer)。
[0026]根據各種實施例，沉積(形成或者提供)的層取決于沉積的層的相應具體功能可以包括電絕緣材料、電半傳導材料和/或導電材料中的至少一個。根據各種實施例，可以使用CVD工藝或者PVD工藝來沉積導電材料、如例如鋁、鋁硅合金、鋁銅合金、銅、鎳鉻鐵合金(鎳、鉻和/或鐵的合金)、鎢、鈦、氮化鈦、鑰、鉬、金、碳(石墨)等。根據各種實施例，可以使用CVD工藝來沉積半傳導材料、如例如硅(諸如硅、多晶的硅(也稱為多晶硅)或者非晶硅)、鍺、半導體化合物材料、諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)或者砷化鎵銦(InGaAs)。可以使用CVD工藝或者PVD工藝來沉積絕緣材料、如例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、金屬氧化物(例如氧化鋁)、有機化合物、聚合物(等)。根據各種實施例，可以如在下文中描述的那樣使用這些工藝的修改。
[0027]根據各種實施例，化學氣相沉積工藝(CVD工藝)可以包括多種修改、如例如大氣壓CVD (APCVD)JgSCVD (LPCVD)、超高真空 CVD (UHVCVD)、等離子體增強 CVD (PECVD)、高密度等離子體CVD (HDPCVD)、遠程等離子體增強CVD (RPECVD)、原子層CVD (ALCVD)、氣相外延(VPE