Past haroratli polikristalli kremniy - Low-temperature polycrystalline silicon

Past haroratli polikristalli kremniy (LTPS) hisoblanadi polikristalli kremniy an'anaviy usullarga nisbatan (900 ° C dan yuqori) nisbatan past haroratlarda (~ 650 ° C va undan past) sintez qilingan. LTPS uchun muhimdir displey sanoat tarmoqlari, chunki katta shisha panellardan foydalanish deformatsion yuqori harorat ta'sirini taqiqlaydi. Aniqrog'i, polikristalli kremniydan foydalanish yupqa plyonkali tranzistorlar (LTPS-TFT) tekis panelli elektron moslamalarni keng ko'lamda ishlab chiqarish uchun yuqori salohiyatga ega LCD displeylar yoki tasvir sensorlari.[1]

Polikristalli kremniyni ishlab chiqish

Polikristalli kremniy (p-Si) - bu ko'plab kristalitlardan yoki yuqori tartibli donalardan tashkil topgan elementning toza va o'tkazuvchan shakli. kristall panjara. 1984 yilda tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki amorf kremniy (a-Si) - barqaror strukturali va past pürüzlülüğü bo'lgan p-Si plyonkalarini shakllantirish uchun ajoyib kashshof.[2] Silikon plyonka sirt pürüzlülüğünü minimallashtirish uchun past bosimli kimyoviy bug 'biriktirme (LPCVD) bilan sintez qilinadi. Birinchidan, amorf kremniy 560-640 ° S darajasida yotadi. Keyin u 950-1000 ° S haroratda termal tavlanadi (qayta kristallanadi). To'g'ridan-to'g'ri kristallarni yotqizishdan ko'ra, amorf plyonkadan boshlab, yuqori tuzilishga va kerakli silliqlikka ega mahsulot ishlab chiqariladi.[3][4] 1988 yilda tadqiqotchilar tavlanish paytida haroratni yanada pasaytirish va ilg'or plazmadagi kimyoviy bug 'cho'kmasi (PECVD) yanada yuqori o'tkazuvchanlik darajasini osonlashtirishi mumkinligini aniqladilar. Ushbu texnikalar mikroelektronika, fotovoltaik va displeyni takomillashtirish sohalariga katta ta'sir ko'rsatdi.

Suyuq kristalli displeyda foydalaning

Suyuq kristalli displey diagrammasi. Transistorga oqim tushganda, suyuq kristallar tekislanadi va tushayotgan qutblangan nurni aylantirmaydi. Buning natijasida ikkinchi polarizator orqali transmissiya bo'lmaydi va qorong'u piksel hosil bo'ladi.

Amorf kremniy TFTlar keng qo'llanilgan suyuq kristalli displey (LCD) tekis panellar, chunki ular murakkab yuqori oqimli haydovchi davrlariga yig'ilishi mumkin. Amorf Si-TFT elektrodlari LCD-larda kristallarning tekislanishini boshqaradi. LTPS-TFT evolyutsiyasi ko'plab afzalliklarga ega bo'lishi mumkin, masalan, qurilmaning yuqori piksellar sonini, sintezning past haroratini va muhim substratlarning narxini pasayishini.[5] Biroq, LTPS-TFT-larda bir nechta kamchiliklar mavjud. Masalan, an'anaviy a-Si qurilmalaridagi TFTlarning maydoni katta, natijada diafragma nisbati kichik (shaffof bo'lmagan TFT tomonidan to'sib qo'yilmaydigan va shu tariqa yorug'likni tan oladigan maydon miqdori). Turli diafragma nisbatlarining mos kelmasligi LTPS asosidagi murakkab sxemalar va drayverlarning a-Si materialiga qo'shilishiga yo'l qo'ymaydi.[6] Bundan tashqari, tranzistorni yoqishda harorat ko'tarilishi tufayli LTPS sifati vaqt o'tishi bilan pasayadi, bu esa materialdagi Si-H bog'lanishlarini buzish orqali filmni yomonlashtiradi. Bu qurilmani drenajning buzilishi va oqim oqishi bilan azoblanishiga olib keladi, xususan kichik va nozik tranzistorlarda, ular issiqlikni yomon tarqatadi.[7]

Lazerli tavlanish orqali ishlov berish

Amorf kremniy kristalli tuzilishga ega bo'lmasa-da, polikristalli kremniy turli kristalitlardan yoki donalardan iborat bo'lib, ularning har biri uyushgan panjaraga ega.

XeCl Excimer-Laser Annealing (ELA) - a-Si moddasini eritib p-Si ishlab chiqarishning birinchi asosiy usuli. lazer nurlanish. Amorf kremniydan ma'lum protseduralar yordamida sintez qilinishi mumkin bo'lgan a-Si, polikristalli kremniyning hamkasbi keng qo'llaniladigan a-Si TFTga nisbatan bir qancha afzalliklarga ega:

  1. Yuqori elektronlarning harakatchanligi stavka;
  2. Yuqori aniqlik va diafragma nisbati;
  3. O'chirish davrlarini yuqori darajada birlashtirish uchun mavjud.[8]

XeCl-ELA substratlarni isitmasdan, a-Si ni (qalinligi 500-10000A gacha) p-Si ga kristallashtirishda muvaffaqiyat qozonadi.[9] Polikristalli formada yirik donachalar mavjud bo'lib, ular don chegaralaridan tarqalishini kamayishi tufayli TFTlar uchun yaxshi harakatchanlikni beradi. Ushbu texnik murakkab displeylarning LCD displeylarida muvaffaqiyatli integratsiyasiga olib keladi.[10]


LTPS-TFT qurilmalarini ishlab chiqish

OLED haydash uchun ishlatiladigan LTPS-TFT sxemasi

TFTlarning takomillashtirilishidan tashqari, LTPS-ning grafik displeyda muvaffaqiyatli qo'llanilishi ham innovatsion sxemalarga bog'liq. Yaqinda o'tkazilgan texnikalardan biri pikselli zanjirni o'z ichiga oladi, unda tranzistordan chiqadigan oqim chegara voltajidan mustaqil bo'lib, bir xil nashrida hosil qiladi.[11][12] LTPS-TFT odatda organik haydash uchun ishlatiladi yorug'lik chiqaradigan diod (OLED) displeylari yuqori piksellar soniga ega va katta panellar uchun turar joylarga ega. Shu bilan birga, LTPS tuzilishidagi farqlar signallar uchun bir xil bo'lmagan chegara kuchlanishiga va an'anaviy sxemalar yordamida bir xil bo'lmagan yorqinlikka olib keladi. Yangi piksel sxemasi to'rttasini o'z ichiga oladi n-turi TFTlar, bittasi p-turi TFT, kondansatör va tasvir o'lchamlarini boshqarish uchun boshqaruv elementi.[12] TFTlar uchun ishlashni va mikrolitografiyani kuchaytirish LTPS faol matritsali OLED-ni rivojlantirish uchun juda muhimdir.Bu juda ko'p muhim usullar kristalli plyonkaning harakatchanligini 13 sm2 / Vs gacha oshirishga imkon berdi va ular 500 dan ortiq LED va LCD-displeylarni ko'p miqdorda ishlab chiqarishga yordam berdi. piksellar sonini.[9]

XarakterliAmorf SiPolikristalli Si
Harakatlilik (sm ^ 2 / (V * s))0.5>500
Cho'ktirish usuliPECVDELA
Cho'kish harorati350 ° S600 ° S
Haydovchilarning integratsiyasiFaqat qismanShishadagi tizim
QarorKam> 500 ppi
NarxiKamNisbatan yuqori

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Fonash, Stiven. "Amorf kremniy plyonkasini past haroratli kristallanish va elektr izolyatsiya qiluvchi substratlarda naqshlash." Amerika Qo'shma Shtatlari Patenti (1994). Chop etish.
  2. ^ Xarbeke, G., L. Krausbauer, E.F.Shtaymerier va A.E. Vidmer. "LPCVD polikristalli kremniy plyonkalarining o'sishi va fizik xususiyatlari." Elektrokimyoviy jamiyat jurnali (1984): 675. Chop etish.
  3. ^ Hatalis, Miltiadis K. va Devid V. Greve. "Past bosimli kimyoviy bug 'yotqizilgan amorf kremniy plyonkalarini past haroratda tavlash orqali katta donli polikristalli kremniy." Amaliy fizika 63.07 (1988): 2266. Chop etish.
  4. ^ Hatalis, MK va D.W. Grev. "Past haroratli kristallangan LPCVD amorf kremniy plyonkalarida yuqori mahsuldorlikdagi ingichka filmli tranzistorlar." IEEE Electron Device Letters 08 (1987): 361-64. Chop etish.
  5. ^ Jiguo, Meng, Mingxiang Vang va Man Vong. "Yuqori mahsuldorlik past haroratli metall induksiyali bir tomonlama kristallangan polikristalli kremniy yupqa plyonkali tranzistorlar panelda tizimda qo'llanilishi uchun." Elektron qurilmalarda IEEE operatsiyalari 47.02 (2000). Chop etish.
  6. ^ Inoue, Satoshi, Xiroyuki Ohshima va Tatsuya Shimoda. "Past haroratda ishlangan polikristalli kremniy yupqa plyonkali tranzistorlarda o'z-o'zini isitish natijasida kelib chiqadigan degradatsiya fenomeni tahlili." Yaponiyaning Amaliy fizika jurnali 41 (2002): 6313-319. IOP fanlar. Internet. 2015 yil 2-mart.
  7. ^ G. A. Bhat, Z. Jin, X.S. Kvok va M. Vong, "MIC / MILC interfeysining MILC-TFT ning ishlashiga ta'siri", Dig. 56-Annu. Device Research Conf., 1998 yil 22-24 iyun, 110–111 betlar.
  8. ^ Kuo, Yue. "Yupqa plyonkali transistorlar texnologiyasi - o'tmishi, bugungi va kelajagi". Elektrokimyoviy jamiyat interfeysi (2013). Elektrokimyoviy jamiyat interfeysi. Internet. 2015 yil 1-mart.
  9. ^ a b Sameshima, T., S. Usui va M. Sekiya. "Poli-Si TFT ishlab chiqarishda ishlatiladigan XeClExcimer lazer tavlanishi." IEEE Electron Device Letters 07.05 (1986): 276-78. IEEE Xplore. Internet. 2015 yil 2-mart.
  10. ^ Uchikoga, Shuichi. "Tizimdagi shisha displeylar uchun past haroratli polikristalli silikon yupqa plyonkali tranzistorli texnologiyalar". MRS byulleteni (2002): 881-86. Google Scholar. MRS byulleteni. Internet. 2015 yil 2-mart.
  11. ^ Banger, K. K., Y. Yamashita, K. Mori, R. L. Peterson, T. Lidxem, J. Rikard va X.Sirringxaus. "Past haroratli va yuqori samarali eritma bilan qayta ishlangan metall oksidi ingichka plyonkali tranzistorlar" Chipdagi sol-gel "jarayonida hosil bo'lgan." Tabiat materiallari (2010): 45-50. Tabiat materiallari. Internet. 2015 yil 2-mart.
  12. ^ a b Tai, Y.-H., B.-T. Chen, Y.-J. Kuo, C.-C. Tsay, K.-Y. Chiang, Y.-J. Vey va H.-C. Cheng. "Past haroratli polikristalli kremniyli yupqa plyonkali transistorlar bilan yorug'lik chiqaradigan organik diodni haydash uchun yangi pikselli o'chirish." Displey texnologiyasi jurnali 01.01 (2015): 100-104. IEEE Xplore. Internet. 2015 yil 2-mart.