Indium-Gallium-Zink-Oxid-Bauelemente für die Anwendung in der großflächigen Mikroelektronik
Marcus Herrmann
Inhalt der Dissertation ist die Untersuchung und Entwicklung von Dünnschichtprozessen für den anwendungsbezogenen Einsatz von IGZO in der großflächigen Mikroelektronik wie z.B. in Flüssigkristall-Bildschirmen.
Die Eigenschaften von Oxidhalbleitern hängen in hohem Maße vom Sauerstoffgehalt innerhalb der Schicht ab. Der Einsatz von sauerstoffaffinen Metallen wie Aluminium oder Kupfer ist aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit notwendige Bedingung für weiter wachsende Bildschirmauflösungen und -diagonalen, da sie die Zuleitungswiderstände zu den Pixelschaltungen reduzieren. Sauerstoffaffine Schichten wie z.B. Metalle neigen aber naturgemäß zur Oxidation. Deshalb wird eine Sauerstoffdiffusion zwischen funktionalen Schichten innerhalb der Dünnschichttransistoren vermutet, welche die Funktionalität der Dünnschichttransistoren stark beeinflusst. Innerhalb des Schichtstapels eines Dünnschichttransistors muss deshalb sichergestellt sein, dass die Sauerstoffzusammensetzung des Oxidhalbleiters weder während der Prozessierung, noch über die Lebensdauer verändert wird.
Anhand von integrierten Schaltungen wird die Einsatzfähigkeit eines Prozesses mit Sauerstoffbarrieren und Back-Channel-Ätzschritt demonstriert. Ein hochaufgelöster Bildschirm mit integrierter Ansteuerelektronik beweist die anwendungsbezogene Einsetzbarkeit des entwickelten Prozesses, welcher mit niedrigen Betriebsspannungen unterhalb 4 V auskommt. Mit Hilfe eines abgewandelten Prozesses wird das Potential von IGZO für den Einsatz in Batterieanwendungen, zum Beispiel für die Ansteuerung von elektronischem Papier mit Hilfe von Ladungspumpen, gezeigt.
