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Details Plasma verstärktes LTPS annealing

Ref-Nr: TA-MBM-CPA-1240-LLG


Kurzfassung

Verfahren zur Effizienzsteigerung der Lasereinkopplung bei Annealingprozessen von amorphen Siliziumschichten durch Wechselwirkung eines homogen ausgeleuchteten Laserstrahls mit einer Normaldruckplasmaschicht.


Hintergrund

Das hier vorgestellte Verfahren bietet eine Effizienzsteigerung bei der Lasereinkopplung zur Kristallisierung einer amorphen Halbleiterschicht. Eine Effizienzsteigerung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Laserstrahl mit homogen ausgeleuchtetem Strahlquerschnitt in Wechselwirkung mit einem Normaldruckplasma, z.B. in Form einer Plasmaschicht, in unmittelbarer Nähe zum Werkstoff tritt.


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Problemstellung

Für die möglichst effiziente und kostengünstige Herstellung von Bildschirmen mittels Low Temperature Poly Silicon (LTPS) Verfahren mit Bildschirmdiagonalen größer 42 Zoll im industriellen Maßstab, ist es erforderlich den Kristallisationsprozess von amorphen Silizium möglichst homogen auf einer möglichst großen Fläche mit gleichzeitig möglichst geringem Energieeintrag in das Trägermaterial zu realisieren. Die Zielsetzung der vorgestellten Erfindung war deshalb, die Strahlungsenergie des Lasers effizienter innerhalb der zu bearbeitenden Halbleiterschicht in thermische Energie umzuwandeln, um so eine großflächige Prozessierung auch ohne kostenintensive und aufwendige Optik- und Hochleistungs-Lasersysteme zu ermöglichen.


Lösung

Es konnte gezeigt werden, dass bei einem Annealingprozess, bei dem zusätzlich zur Laserstrahleinwirkung ein mit der Halbleiteroberfläche und dem Laserstrahl wechselwirkendes Normaldruckplasmas bereitgestellt wird, eine deutliche Effizienzsteigerung bei der Umwandlung der Strahlenenergie des Laserstrahls in Wärmeenergie innerhalb der belichteten Halbleiterschicht realisiert werden kann. Dabei ist es hilfreich, dass die Plasmaschichtdicke nicht größer als 5 mm und die Elektronendichte sehr viel kleiner als die cut-off Dichte für die entsprechende Laserwellenlänge ist, um verlustbehaftete Wechselwirkungen zwischen dem Laserstrahl und dem Plasma bei kleiner 1 % zu halten.


Vorteile

  • Effizienzsteigerung und Kostenreduzierung bei der Herstellung von großen LTPS-Bildschirmen
  • Reduzierung der Laserintensität bei gleichzeit homogenerer Verteilung der Kristallstruktur
  • Nachrüstbar an bestehenden Anlagen
  • Arbeiten unter Normaldruck (keine Niederdruckkammern notwendig)

 

 


Anwendungsbereiche

Herstellung von großflächigen auf polykristallinem Silizium basierenden technischen Bauteilen wie beispielsweise TFT-Dünnfilmtransistoren.


MBM ScienceBridge GmbH

Dr. Tilmann Götze
0551-30724 159
tgoetze@sciencebridge.de
www.sciencebridge.de
Adresse
Hans-Adolf-Krebs-Weg 1
37077 Göttingen



Entwicklungsstand

Funktionsnachweis


Patentsituation

  • DE DE102009050680A1 anhängig
  • KR KR101736520B1 anhängig

Stichworte

MBM ScienceBridge GmbH, Technologieangebot, Technologietransfer, HAWK, LLG, Amorphes Silizium, Laser, Plasma, Annealing, OLED, Bildschirm

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Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

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