Caratterizzazione di transistor a film sottile e bassa temperatura Poly Silicon TFT-LCD e display LCD da ellissometria spettroscopiche utilizzando apparecchiature H

Argomenti trattati

Fondo
Sperimentale
Caratterizzazione di a-Si Pannelli
Caratterizzazione di pannelli LTPS
Spessore e ottica Determinazione Costanti
Grano Determinazione Dimensione di p-Si
Conclusione

Fondo

Il thin-film transistor (TFT) che guidano le singole cellule nello strato di cristalli liquidi sovrastanti nel tradizionale display a matrice attiva sono formate da silicio amorfo (a-Si) depositato su un substrato di vetro. Il vantaggio di utilizzare silicio amorfo è che non richiede alte temperature, in modo piuttosto economico di vetro può essere utilizzato come substrato. Uno svantaggio è che la struttura non-cristallina è una barriera al movimento di elettroni rapidi, necessitano di circuiti potente driver.

E 'stato riconosciuto presto nella flat-panel di ricerca di visualizzazione che un cristallino o policristallino (uno stadio intermedio cristallino composto da molti piccoli cristalli interbloccato) di silicio sarebbe una sostanza molto più desiderabile per l'uso. Purtroppo, questo potrebbe essere creati solo a temperature molto elevate (oltre i 1000 ° C), richiedendo l'uso di vetro al quarzo o speciali come substrato. Tuttavia, alla fine del 1990 avanza di produzione ha permesso lo sviluppo di polisilicio a bassa temperatura (p-Si), display TFT, formato a temperature intorno ai 450 ° C. Inizialmente, queste sono state ampiamente utilizzate nei dispositivi che richiede solo piccoli display, come ad esempio i proiettori e fotocamere digitali.

Uno degli elementi più grandi di costo in un normale pannello TFT è il circuito driver esterno che richiede un gran numero di collegamenti esterni dal pannello di vetro come ogni pixel ha una propria connessione al circuito di driver. Ciò richiede chip di logica discreta disposti su PCB intorno alla periferia del display, che limita le dimensioni del telaio circostante. Una delle principali attrazioni di p-Si tecnologia è che la maggiore efficienza dei transistor permette la circuiteria elettronica di driver e periferiche ad essere parte integrante del display. Ciò riduce considerevolmente il numero di componenti per un display individuale. La tecnologia sarà resa più sottile, pannelli luminosi con rapporti di contrasto migliore, e consentono grandi pannelli per essere montato in budello esistenti.

Sperimentale

Il controllo non distruttivo caratterizzazioni di a-Si e bassa temperatura Poly Silicon pannelli TFT-LCD con successo sono state effettuate da ellissometria spettroscopiche . I dati sono stati raccolti ellissometrico con un angolo di incidenza di 70 ° in tutta la gamma spettrale 1,5-5 eV utilizzando il Horiba scientifico ellipsometer spettroscopiche UVISEL .

Ellissometria spettroscopica è stata usata per caratterizzare sia spessori e costanti ottiche di TFT-LCD dispositivi. Inoltre la dimensione dei grani di p-Si materiali è stata studiata durante lo studio. Le costanti ottiche dei materiali in silicio dipendono fortemente dalle condizioni di processo.

Le proprietà ottiche di strati di silicio amorfo sono generalmente calcolata utilizzando la Lorentz Tauc o nuova formula di dispersione amorfo incluse nella libreria materiali del software DeltaPsi2.

Poly strati cristallini sono spesso modellate da una miscela di c-Si e a-Si con il ravvicinamento effettivo medio. Esso consente di determinare la composizione del materiale all'interno dello strato e quindi la cristallinità.

Caratterizzazione di a-Si Pannelli

Tre strati di silicio e un ossido superiore nativi sono stati utilizzati tasso toion (HDR / LDR), e drogato a-Si materiali.

Figura 1. Caratterizzazione di a-Si pannelli

Caratterizzazione di pannelli LTPS

Spessore e ottica Determinazione Costanti

Il modello seguito è stato utilizzato per caratterizzare il dispositivo LTPS. Il TFT-LCD LTPS display utilizza la tecnologia del laser annealing per la produzione di film di silicio altamente cristallino.

Figura 2. Illustrazione di laser di potenza

Figura 3. Illustrazione di laser di potenza

Grano Determinazione Dimensione di p-Si

La granulometria del p-Si può essere calcolata con la seguente formula:

A: parametro ampliamento

d: granulometria

Figura 4. Ampliamento dei parametri rispetto a granulometria inverso

Da questa formula i nove campioni trattati con laser di potenza crescente mostrano due curve nettamente differenti. La curva blu rappresenta i parametri di processo buono per una buona cristallinità di strati LTPS, l'intervallo di energia utilizzabile di potenza del laser è relativamente ampio. La curva rosa illustra chiaramente che sopra il energetica ottimale, la dimensione del grano scende bruscamente.

I grafici seguenti mostrano la correlazione tra l'eccellente Raman e ellissometria spettroscopiche tecniche per caratterizzare la cristallinità dei campioni.

Figura 5. Banda zona di spettro Raman

descrivere accuratamente il dispositivo. La sensibilità della tecnica ellissometria permette la caratterizzazione di materiali con costanti ottiche simili (circa 0,1), come quelle esposte con il deposito di alta e bassa

Figura 6. Potenza Cristallinità Vs Laser

Conclusione

Ellissometria spettroscopiche è una tecnica eccellente per la caratterizzazione ad alta precisione di pannelli TFT-LCD display basato su a-Si e tecnologie LTPS. A causa della sensibilità del ellipsometer UVISEL spettroscopiche e le funzioni di modellazione avanzate incluse nel software DeltaPsi2 è possibile rilevare in una MultiStack diversi a-Si strati trattati con vari metodi. Inoltre il ellissometria spettroscopiche misura la determinazione della granulometria di p-Si film e illustrano la capacità di caratterizzare la cristallinità di silicio con elevata precisione.

Fonte: Horiba scientifica - Thin Film Divisione

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