Tauchen Sie tief in die Niedertemperatur-Polysiliziumtechnologie ein: TFT-Displaykern und industrielle Anwendungen

Überblick über die Dünnschichttransistortechnologie

In modernen Aktivmatrix-Anzeigetafeln dient der Dünnschichttransistor (TFT) als zentrale Antriebskomponente. Der aktive Kanalbereich besteht hauptsächlich aus Siliziummaterial. Basierend auf Prozess- und Leistungsunterschieden werden TFTs hauptsächlich in drei Typen eingeteilt: amorphes Silizium (a-Si), Niedertemperatur-Polysilizium (LTPS) und Hochtemperatur-Polysilizium (HTPS). 

Unter diesen ist die Niedertemperatur-Polysilizium-Technologie (LTPS) aufgrund ihrer hervorragenden Elektronenmobilität, des geringen Stromverbrauchs, der hohen Auflösung und des relativ einfachen Herstellungsprozesses zur gängigen Wahl für Produktionslinien der 6. Generation und darunter geworden.

Eingehende Analyse des LTPS-TFT-Strukturdesigns

Wie in Abbildung 1 dargestellt, besteht eine typische LTPS-TFT-Struktur vom LDD-Typ (Lightly Doped Drain) hauptsächlich aus einem Substrat und einer Pufferschicht. Das Substrat besteht üblicherweise aus alkalifreiem optischen Glas in Displayqualität, auf dem eine Pufferschicht aus Siliziumdioxid (SiO₂) oder eine doppelschichtige SiO₂/SiNx-Struktur abgeschieden wird. 

Die Schlüsselfunktion dieser Pufferschicht besteht darin, zu verhindern, dass Metallionen aus dem Glas in den aktiven Polysiliziumbereich diffundieren, wodurch Defektbildung und Leckströme unterdrückt werden.

Im Vergleich zu einschichtigem SiO₂ hat SiNx (Siliziumnitrid) eine höhere Dielektrizitätskonstante (SiO₂ ~4, SiNx 6–8) und bietet eine bessere Durchschlagsfestigkeit, Barriereleistung und Oxidationsreparaturfähigkeit. Durch PE-CVD hergestelltes Siliziumnitrid kann einen Sauerstoffgehalt von bis zu etwa 10²² cm⁻³ haben, was die Stabilität des Geräts gewährleistet.

Für den Polykristallisationsprozess muss die amorphe Siliziumschicht in eine Polysiliziumschicht umgewandelt werden. Zu den gängigen Methoden gehören Festphasenkristallisation, metallinduzierte laterale Kristallisation (z. B. Nickel-induzierte) und Laserkristallisation.

 Unter anderem erreicht die Laserkristallisation die Kristallisation durch sofortiges Hochtemperaturschmelzen und bietet so eine hohe Effizienz und gleichmäßige Körner. Es ist jedoch zu beachten, dass bei Verwendung einer doppelschichtigen SiO₂/SiNx-Pufferstruktur während der Laserkristallisation ein Wasserstoffexplosionsphänomen auftreten kann, das zu Defekten führt. 

Zu den Lösungen gehören die Durchführung eines Dehydrierungsbackens vor der Laserkristallisation oder die Verwendung einer einschichtigen SiO₂-Struktur mit extrem niedrigem Wasserstoffgehalt.

Die LDD-Technologie beinhaltet eine Ionenimplantation mit niedriger Dosis in den Source-/Drain-Bereichen innerhalb des Gates, wobei die Dotierungskonzentration präzise gesteuert wird, um eine Konzentrationspufferzone mit hohem Serienwiderstand zu bilden. Dies reduziert effektiv den lokalen elektrischen Feldgradienten, unterdrückt Leckströme und vermeidet den Hot-Carrier-Effekt.

Industrielle Anwendungen und professionelle Displaylösungen

Da sich die Anzeigetechnologie hin zu höherer Auflösung, geringerem Stromverbrauch und dünneren Formfaktoren weiterentwickelt, ist LTPS-TFT zu einem entscheidenden Technologiepfad für Anzeigetafeln der mittleren bis oberen Preisklasse geworden. Bei der praktischen Produktimplementierung sind das Gesamtdesign und die Fertigungsfähigkeit von Anzeigemodulen gleichermaßen wichtig.

In diesem Bereich ist CNK (Abkürzung für CNAOKE Electronics) ein spezialisiertes Technologieunternehmen, das sich mit der Entwicklung, Produktion und dem Vertrieb von Anzeigegeräten und interaktiven HMI-Produkten (Human-Machine-Interface) beschäftigt und als „spezialisiertes, raffiniertes, unverwechselbares und innovatives“ Unternehmen anerkannt ist.

Zu den Hauptprodukten gehören monochrome LCDs und Monochrommodule, 0,96- bis 15,6-Zoll-TFT-Anzeigemodule, OLED-Module und interaktive HMI-Module, die in der industriellen Steuerung, im Smart Home, bei medizinischen Geräten, bei Automobildisplays und in vielen anderen Bereichen weit verbreitet sind.

Ob für grundlegende Anzeigeanforderungen mit LCD-Bildschirmen oder für Hochleistungslösungen, die von Herstellern von LCD-Displays gefordert werden, CNK bietet maßgeschneiderte, kostengünstige Lösungen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Produktionslinien und eines strengen Qualitätskontrollsystems liefert CNK seinen Kunden weiterhin stabile Display-Kernkomponenten.

Abschluss

Von der zentralen LTPS-TFT-Technologie bis hin zur Integration und Optimierung kompletter Displaymodule beruht jeder Fortschritt in der Displaybranche auf der Synergie von Materialien, Prozessen und Designfähigkeiten. CNK wird seine Präsenz im Bereich Display und Mensch-Maschine-Interaktion weiter ausbauen und dazu beitragen, dass mehr Endprodukte klarere und intelligentere Display-Erlebnisse erzielen.

Über CNK

CNK Electronics (kurz: CNK) wurde 2010 in Shenzhen gegründet und erweiterte 2019 die weltweit führende Fabrik in Longyan, Fujian. Es handelt sich um ein landesweit spezialisiertes und innovatives „kleines Riesenunternehmen“, das sich auf Design, Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Displayprodukten spezialisiert hat. CNK bietet seinen Kunden weltweit ein umfassendes Sortiment an kostengünstigen kleinen und mittelgroßen Anzeigemodulen, Lösungen und Dienstleistungen in hervorragender Qualität. CNK ist auf Technologie und hohe Qualität ausgerichtet und strebt eine nachhaltige Entwicklung an, um seinen Kunden bessere und stabilere Dienstleistungen zu bieten.