4 dec. 2016
2 minuten
Een snelle een industrieel buikbare depositietechniek – spatial atomic layer deposition (sALD) – zou een omwenteling kunnen betekenen voor de productie van dunnefilm-displays. Onderzoekers van Holst Centre toonden aan dat sALD betere halfgeleiderlagen kan opleveren dan dampdepositie – physical vapor deposition (PVD) – met dezelfde (en potentieel zelfs hogere) productieopbrengst, Omdat het een eenvoudig opschaalbaar proces is onder atmosferische druk, zou sALD al spoedig de geprefereerde methode kunnen worden voor het maken van grote en flexibele dunnefilm componenten.
Een essentiële stap in de productie van de volgende generatie displays met ultrahoge definitie is de vervaardiging van een bijzonder uniforme laag van een amorfe oxide-halfgeleider zoals indiumgalliumzinkoxide (IGZO). Momenteel gebeurt dat gewoonlijk met een PVD-techniek die sputterdepositie wordt genoemd. Voor het sputteren is kostbare vacuümapparatuur nodig en het kan ook moeilijk zijn om de materiaalsamenstelling en dikte over grote oppervlakken onder controle te houden. Dat resulteert in wisselende transistorprestaties, vooral in dunnefilm-toepassingen als displays.
Nu heeft Holst Centre aangetoond dat sALD een industrie-compatibel alternatief biedt dat de prestaties van displays verbetert en tegelijkertijd goedkoper kan worden geproduceerd. Het onderzoeksteam heeft de techniek gebruikt om halfgeleiderlagen te vervaardigen met een ladingdragermobiliteit (een maat voor de halfgeleiderprestaties) 30 tot 45 cm2/Vs. Ter vergelijking: bij sputtering bedraagt die mobiliteit ongeveer 10 cm2/Vs. Ook de andere specificaties van de sALD-lagen zijn uitstekend.
"Spatial ALD biedt al de prestatievoordelen van traditionele atoomlaagdepositie – superieure beheersing van de laagdikte en -samenstelling, uniformiteit op grote schaal en ongeëvenaarde conformeerbaarheid – maar dan 10 tot 100 maal zo snel. Dus een 50-nm dikke laag kan worden geproduceerd binnen het standaard venster van 1 minuut dat vereist is voor de huidige industruiële processn", zegt Paul Poodt, sALD-programmamanager van het Holst Centre.
"Door de prestaties van sALD zouden de halfgeleiderlagen nog veel duurder kunnen worden en dat maakt een hogere productieopbrengst en geringer materiaalgebruik mogelijk", zegt Gerwin Gelinck, programmadirecteur Flexible and Large Area Transistor Electronics bij Holst Centre. "De prestatiekarakteristieken blijven zelfs behouden als de dikte van de halfgeleiderlaag wordt teruggebracht tot minder dan 5 nm. Dat kan leiden tot geheel nieuwe halfgeleiderstructuren, zoals superroosters, met zelfs een hogere elektronenmobiliteit."
Het Holst Centre team neemt nu, samen met partners, de stappen die nodig zijn voor het opschalen en commercialiseren van deze sALD-processen en de bijbehorende apparatuur.
Anderen lazen ook
