Duik diep in polysiliciumtechnologie bij lage temperaturen: TFT-displaykern en industriële toepassingen

Overzicht van dunnefilmtransistortechnologie

In moderne actieve-matrix-beeldschermen fungeert de dunne-filmtransistor (TFT) als de belangrijkste aandrijfcomponent. Het actieve kanaalgebied is voornamelijk gemaakt van siliciummateriaal. Op basis van proces- en prestatieverschillen worden TFT's hoofdzakelijk ingedeeld in drie typen: amorf silicium (a-Si), polysilicium op lage temperatuur (LTPS) en polysilicium op hoge temperatuur (HTPS). 

Hiervan is de lage-temperatuur-polysiliciumtechnologie (LTPS) de reguliere keuze geworden voor productielijnen van de 6e generatie en lager vanwege de uitstekende elektronenmobiliteit, het lage energieverbruik, de hoge resolutie en het relatief eenvoudige productieproces.

Diepgaande analyse van LTPS-TFT-structuurontwerp

Zoals weergegeven in figuur 1 bestaat een typische LDD-type (lightly doped drain) LTPS-TFT-structuur voornamelijk uit een substraat en een bufferlaag. Het substraat is meestal gemaakt van alkalivrij optisch glas van displaykwaliteit, waarop een bufferlaag van siliciumdioxide (SiO₂) of een dubbellaagse SiO₂/SiNx-structuur is afgezet. 

De belangrijkste functie van deze bufferlaag is het voorkomen dat metaalionen uit het glas diffunderen naar het actieve gebied van polysilicium, waardoor defectvorming en lekstroom worden onderdrukt.

Vergeleken met enkellaags SiO₂ heeft SiNx (siliciumnitride) een hogere diëlektrische constante (SiO₂ ~4, SiNx 6–8), wat een betere doorslagweerstand, barrièreprestaties en oxidatieherstelvermogen biedt. Siliciumnitride bereid door PE-CVD kan een zuurstofgehalte hebben van wel ongeveer 10²² cm⁻³, waardoor de stabiliteit van het apparaat wordt gegarandeerd.

Voor het polykristallisatieproces moet de amorfe siliciumlaag worden omgezet in een polysiliciumlaag. Gebruikelijke methoden omvatten kristallisatie in de vaste fase, door metaal geïnduceerde laterale kristallisatie (bijvoorbeeld door nikkel geïnduceerd) en laserkristallisatie.

 Hiervan bereikt laserkristallisatie kristallisatie door onmiddellijk smelten bij hoge temperatuur, wat een hoge efficiëntie en uniforme korrels oplevert. Er moet echter worden opgemerkt dat als een dubbellaagse SiO₂/SiNx-bufferstructuur wordt gebruikt, er tijdens laserkristallisatie een waterstofexplosieverschijnsel kan optreden, wat tot defecten kan leiden. 

Oplossingen zijn onder meer het uitvoeren van een dehydrogeneringsbak vóór laserkristallisatie, of het gebruik van een enkellaagse SiO₂-structuur met een extreem laag waterstofgehalte.

LDD-technologie omvat ionenimplantatie met een lage dosis in de source/drain-gebieden binnen de poort, waardoor de dopingconcentratie nauwkeurig wordt geregeld om een ​​concentratiebufferzone met hoge serieweerstand te vormen. Dit vermindert effectief de lokale elektrische veldgradiënt, onderdrukt de lekstroom en vermijdt het hete dragereffect.

Industriële toepassingen en professionele displayoplossingen

Naarmate de beeldschermtechnologie evolueert naar een hogere resolutie, een lager energieverbruik en dunnere vormfactoren, is LTPS-TFT een cruciaal technologisch pad geworden voor beeldschermpanelen uit het midden- tot hogere segment. Bij praktische productimplementatie zijn het algehele ontwerp en de productiemogelijkheden van displaymodules even belangrijk.

Op dit gebied is CNK (afkorting voor CNAOKE Electronics) een gespecialiseerde technologieonderneming die zich bezighoudt met de ontwikkeling, productie en verkoop van weergaveapparaten en HMI (human-machine interface) interactieve producten, erkend als een "gespecialiseerde, verfijnde, onderscheidende en innovatieve" onderneming.

De belangrijkste producten zijn onder meer monochrome LCD's en monochrome modules, TFT-displaymodules van 0,96 tot 15,6 inch, OLED-modules en interactieve HMI-modules, die veel worden gebruikt in industriële besturing, smart home, medische apparatuur, autodisplays en vele andere gebieden.

Of het nu gaat om basisweergavebehoeften met behulp van LCD-schermen of hoogwaardige oplossingen die fabrikanten van LCD-schermen nodig hebben, CNK biedt op maat gemaakte, kosteneffectieve oplossingen. Door gebruik te maken van geavanceerde productielijnen en een strikt kwaliteitscontrolesysteem blijft CNK stabiele, kerndisplaycomponenten aan zijn klanten leveren.

Conclusie

Van de kern LTPS TFT-technologie tot de integratie en optimalisatie van complete displaymodules: elke vooruitgang in de display-industrie is afhankelijk van de synergie van materialen, processen en ontwerpmogelijkheden. CNK zal zijn aanwezigheid op het gebied van displays en mens-machine-interactie blijven verdiepen, waardoor meer eindproducten een duidelijkere en slimmere display-ervaring kunnen realiseren.

Over CNK

CNK Electronics (kortweg CNK), opgericht in Shenzhen in 2010, breidde in 2019 de toonaangevende fabriek in Longyan, Fujian uit. Het is een nationaal gespecialiseerde en innovatieve "kleine gigantische" onderneming die gespecialiseerd is in het ontwerp, de ontwikkeling, de productie en de verkoop van displayproducten. CNK biedt klanten wereldwijd een volledig assortiment kosteneffectieve kleine en middelgrote displaymodules, oplossingen en diensten met uitstekende kwaliteit. Georiënteerd op technologie en hoge kwaliteit, houdt CNK duurzame ontwikkeling in stand en werkt eraan om klanten betere en stabiele diensten aan te bieden.