ISBN 978-3-8439-0049-2

978-3-8439-0049-2, Reihe Elektrotechnik

Thomas Bürgstein
Mikrokristallines Silizium als Halbleiter in Aktivmatrizen für Organische-Lichtemittierende-Dioden-Anwendungen

143 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Anwendung von wasserstoffgesättigtem mikrokristallinen Silizium (µc-Si:H) gewinnt in der Entwicklung von Flachbildschirmen auf Basis organischer lichtemittierender Dioden (OLED) vor allem aufgrund der mangelnden Stabilität des amorphen Siliziums bei andauernder Gleichspannungsbelastung und aufgrund der hohen Kosten bei Einsatz von polykristallinem Silizium an Bedeutung. Allerdings ist die Verwendung von µc-Si:H gerade im Hinblick auf Transistoreigenschaften wie Beweglichkeit und Stabilität noch nicht ausreichend entwickelt.

In der vorliegenden Arbeit werden Wege aufgezeigt, wie µc-Si:H in Flachbildschirme integriert werden kann. Dazu werden aus der Literatur bekannte Herstellungsverfahren optimiert. Mit Hilfe von Spektroskopiemessungen werden die Optimierungen analysiert. Darüber hinaus ist es möglich, unterschiedliche µc-Si:H-Schichten für verschiedenartige Anwendungsgebiete abzuscheiden. Speziell im Hinblick auf die herzustellenden TFTs ist es wichtig, die Kristallinität im Kanalbereich zu steigern, damit die Eigenschaften des Transistors verbessert werden.

Bei den Untersuchungen des Bottom-Gate-TFT mit µc-Si:H ist eine erhöhte Stabilität bei Gleichspannungsbelastung sichtbar, doch haben die Transistoren eine geringe Beweglichkeit und die einzelnen Prozessierungen sind nicht zuverlässig reproduzierbar. Die Ergebnisse schwanken aufgrund ungenügender Homogenität der einzelnen Abscheidungen des intrinsischen Halbleiters.

Eine bessere Prozessierbarkeit mit µc-Si:H verspricht die Herstellung von Top-Gate-TFTs. Da die Abscheidung des µc-Si:H jedoch sehr wasserstoffreich erfolgt, kommt es leicht zu einer Verschleppung der bereits zuvor abgeschiedenen Dotierung. Dies kann durch einen angepassten Schichtaufbau vermieden werden.

Durch geeignete Modifikationen kann die Prozessierung deutlich vereinfacht werden. Ein spezieller Abscheideprozess sorgt dafür, dass eine zusätzliche Strukturierung der dotierten Bereiche überflüssig wird. Dieser sog. 2-Masken-Prozess ermöglicht es, die Anzahl der photolithographischen Schritte zum Bau einer Aktiv-Matrix zu senken. Das unvermeidbare Prozessieren von parasitären Transistoren kann durch geeignete Platzierung der Kontaktflächen sogar zu positiven Effekten führen.

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Prozess vorgestellt, der mit insgesamt fünf photolithographischen Schritten auskommt, um einen kompletten Aktiv-Matrix-Bildschirm mit OLEDs (AMOLED) herzustellen.