電子器件中易碎無機層處的接觸部位的幾何結構的制作方法
【專利摘要】提供了一種電子器件（10，20，30，40），其包括支撐無機層（11）的襯底（16）以及將接觸元件（14）機械耦合到無機層（11）的接頭（13）。至少第一載荷分布層（12a）被設置成在接頭（13）的位置處與無機層（11）直接接觸，用于消除由襯底（16）與無機層（11）之間的彈性失配造成的應力。
【專利說明】電子器件中易碎無機層處的接觸部位的幾何結構

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括諸如阻擋層或功能無機層（inorganiclayer)之類的薄無機層的 電子器件，例如光電子器件、太陽能電池、晶體管和電容器。

【背景技術】
[0002] 薄無機層通常在電子器件中，例如在諸如顯示器和照明器件之類的光電子器件中 用來提供防濕氣的阻擋特性。此外，薄無機層經(jīng)常在電子器件中用于透明導體(例如IT0(氧 化銦錫)）、光伏層(太陽能電池中的Si)、電氣隔離，或者例如薄膜晶體管或電容器結構中的 電介質層，或者電子器件頂部的鈍化層。無機層經(jīng)常由例如二氧化硅、氮化硅或者氧化鋁制 造。
[0003] 對于當前的電子器件而言，阻擋特性通過將薄無機層設置在包含若干無機層的多 層疊層中或者設置在具有交替的無機和(有機）聚合物層（polymerlayer)的疊層中而實 現(xiàn)。
[0004] 防濕氣的阻擋特性由水蒸汽透過率（WVTR)限制。水蒸汽透過率由各層的固有材 料滲透以及無機層內的諸如針孔和裂縫之類的薄弱點數(shù)量決定。因此，疊層必須在工作 (service)時表現(xiàn)出非常低的裂縫濃度，否則濕氣可能擴散到功能部分并且造成器件的性 能降低和故障。這是一個復雜的技術問題，因為用作阻擋物的無機層通常非常薄且由易碎 的材料組成，并且因而易于形成裂縫，導致濕氣的滲透和暴露于濕氣，這反過來造成電子器 件的性能降低或故障。再者，這樣的易碎層經(jīng)常鄰近相對較軟的材料層，造成對于裂縫形成 的甚至更高的易感性。
[0005] 再者，對于電子器件中的其他易碎無機層而言，諸如透明導體(例如IT0 (氧化銦 錫)）、光伏層(太陽能電池中的Si)、電氣隔離，或者例如薄膜晶體管或電容器結構中的電介 質層，或者電子器件頂部的鈍化層之類的易碎層對于裂縫形成非常敏感。特別地，技術問題 在于，裂縫經(jīng)常在無機層中靠近接觸部位形成。
[0006] 由于功能層內裂縫形成的原因，該層的功能喪失。例如，阻擋層中的裂縫強烈地影 響阻擋特性，并且導電層中的裂縫可能導致器件的電氣性能的顯著變化。
[0007] US7348212示出了包括接觸部位的電子器件的一個實例。該文獻描述了一種用于 提供半導體發(fā)光器件的方法，其中發(fā)光層設置在n型區(qū)與p型區(qū)之間，并且其中接觸電連接 到n型區(qū)和p型區(qū)。
[0008] 然而，本領域中仍然存在改進電子器件中的易碎無機層的性能的需要，對于被設 置成具有接觸部位的易碎層而言，尤其如此。
[0009] 發(fā)明目的 本發(fā)明的一個目的是至少部分地克服現(xiàn)有技術的上述問題并且因而提供一種具有改 進的壽命的電子器件。此外，本發(fā)明的一個目的是降低薄易碎層經(jīng)歷裂縫萌生和裂縫傳播 的概率。
[0010] 此外，本發(fā)明的一個目的是提供一種電子器件，其在提供改進的對于裂縫形成的 抵抗力的同時也允許提高工作溫度范圍、降低變形的風險和/或提高對于接觸損壞的抵抗 力。此外，本發(fā)明的一個目的是降低添加到柔性聚合物襯底的無機層中的裂縫形成。


【發(fā)明內容】

[0011] 依照本發(fā)明的第一方面，這個目的是通過提供一種電子器件來實現(xiàn)的，該電子器 件包括支撐無機層的襯底以及接頭，該接頭將接觸元件機械耦合到無機層，所述電子器件 進一步包括至少第一載荷分布層，所述第一載荷分布層被設置成在接頭的位置處與無機層 直接接觸，用于消除由襯底與無機層之間的彈性失配造成的應力。
[0012] 載荷分布層提供鄰近無機層中的最大應變的降低，這導致裂縫萌生和傳播的概率 降低。因此，濕氣滲透的風險降低。此外，依照本發(fā)明的器件允許增大器件的工作溫度范圍， 因為可以降低由例如接頭和接觸造成的器件的局部最大應變。此外，降低了由于局部機械 影響而引起的變形風險。因此，顯著地改進了長期性能。應當指出的是，機械耦合也可以并 且通常將導致電耦合。
[0013] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，載荷分布層的應力消除能力強烈依賴于載荷分布層的厚度。優(yōu)選地， 第一載荷分布層的厚度么通過盡之限定，其中之和之分別是無機層和第一載荷 分布層的厚度，&和盡分別是無機層和第一載荷分布層的楊氏模量，并且q為限制數(shù)量 (limitingnumber)。
[0014] 層的楊氏模量A和厚度A的乘積也是所述層的抗拉剛度的度量。最佳厚度因此依 賴于無機層和第一載荷分布層的抗拉剛度的比率。當0 < 7 < 1. 0時，獲得用于該比率的 適當值。
[0015] 第一載荷分布層可以設置在無機層與接頭之間，或者使得無機層介于所述至少第 一載荷分布層與接頭之間。用于所述至少一個載荷分布層的優(yōu)選材料是金屬、半導體、聚合 材料或者其組合。
[0016] 甚至更好的應力消除可以通過一種包括多個載荷分布層的疊層的電子器件獲得， 該疊層包括被設置用于消除由襯底與無機層之間的彈性失配造成的應力的第一載荷分布 層。當使用載荷分布層疊層時，可以確保鄰近層的抗拉剛度之差不太大。因此，裂縫產(chǎn)生和 傳播的風險被最小化。
[0017] 在載荷分布層疊層中，該疊層中的載荷分布層z+2的厚度九+7優(yōu)選地通過 hx+1 ^q

【權利要求】
1. 一種電子器件（1〇,20,30,40)，包括： 支撐無機層（11)的襯底（16)，以及 接頭（13)，其將接觸元件（14)機械耦合到無機層（11 )，以及 至少第一載荷分布層（12a)，其被設置成在接頭（13)的位置處與無機層（11)直接接 觸，用于消除由襯底（16)與無機層（11)之間的彈性失配造成的應力。
2. 如權利要求1所述的電子器件（10,20,30,40)，其中第一載荷分布層的厚度么通過 下式限定： E1Ii1 E0 h〇, 其中之和么分別是無機層和第一載荷分布層的厚度，盡和盡分別是無機層和第一載 荷分布層的楊氏模量，并且7為限制數(shù)量。
3.如權利要求1所述的電子器件（10, 20,40)，其中所述至少第一載荷分布層設置在無 機層（11)與接頭（13)之間。
4. 如權利要求1所述的電子器件（30)，其中無機層（11)設置在所述至少第一載荷分布 層與接頭（13)之間。
5.如權利要求1所述的電子器件（10, 20, 30,40)，其中所述至少第一載荷分布層包括 金屬、半導體、聚合材料或者其組合。
6. 如權利要求1所述的電子器件（10,20,30,40)，其中襯底是聚合物層。
7. 如權利要求1所述的電子器件（10, 20, 30)，包括多個載荷分布層（12a，12b，12c)的 疊層，該疊層包括被設置用于消除由襯底（16)與無機層（11)之間的彈性失配造成的應力 的第一載荷分布層（12a)。
8. 如權利要求7所述的電子器件（10, 20, 30)，其中疊層中的載荷分布層z+7的厚度 九+7通過下式限定： Εχ+ιhx+1q, 其中J=O相應于無機層并且I<JZ相應于比載荷分布層Z+7更靠近無機層的各載 荷分布層，其中Ay是相應層的厚度且沁是相應層的楊氏模量，并且其中7是限制數(shù)量。
9. 如權利要求2或8所述的電子器件（10, 20, 30,40)，其中0< 7 < 1.0。
10. 如權利要求8所述的電子器件（10,20,30)，其中載荷分布層^+7的邊緣與更靠近 無機層的所有層的邊緣之間的最大距離Zrt為至少/ ，其中，通過襯底與無機層 之間的彈性失配限定，其中/ = /, / (1-σΓ，彡2, 〇=也_4) /也+尤）并且 0. 5彡r彡0. 75, ^為襯底的楊氏模量。
11. 一種光電子器件，包括依照權利要求1-10中任何一項的電子器件。
【文檔編號】H01L23/00GK104321860SQ201080041632
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2010年3月18日 優(yōu)先權日:2009年9月17日
【發(fā)明者】P.C.P.布滕 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 荷蘭應用自然科學研究組織