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Labor

Reinraum

16 Zoll Substrat

IGM-Mitarbeiter mit 16-Zoll Substrat

Das Labor des Institut für Großflächige Mikroelektronik (IGM) der Universität Stuttgart besitzt seit Mai 1991 einen Reinraum mit Bereichen der Klassen 10 und 100 (ISO 4 und 5) und einer Nutzfläche von 480 m² und zahlreiche weitere Laborräume für Forschungsarbeiten außerhalb des Reinraumes. Zudem besteht die nötige sonstige Infrastruktur, die für Dünnschichtprozesse und Großflächenelektronik benötigt wird. Um aussagekräftige Demonstratoren für Prozesse aus der Bildschirmtechnik bauen zu können, ist das Labor für die Prozessierung von Substratgrößen bis zu einer Seitenlänge von 16 Zoll x 16 Zoll (406mm x 406mm) ausgelegt.

Schichtabscheidung

ZV600

Sputteranlagen

Das IGM besitzt Anlagen für viele der in der Dünnschichttechnik verbreiteten Abscheideverfahren. Die meisten der Anlagen sind zudem für Substratgrößen von bis zu 16 Zoll geeignet. Mit zwei In-line Sputteranlagen vom Typ Leybold ZV6000 können verschiedene Metalle aufgestäubt werden. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, Isolatoren mittels HF-Sputtern aufzubringen. Daneben besitzt der IGM auch noch Anlagen zur Schichtabscheidung durch thermisches Verdampfen und Elektronenstrahlverdampfen. Die für Dünnschichttransistoren (TFTs) benötigten Siliziumschichten und Dielektrika können mit einer PECVD-Anlage (Balzers KAI 1M) abgeschieden werden. Neben der direkten Abscheidung von dotierten Siliziumschichten durch PECVD-Prozesse besteht auch die Möglichkeit, Silizium nachträglich mit einem Ionen-Implanter (Eaton NV3206) zu dotieren. Für die Aktivierung der Dotanden und für die Laserkristallisation von amorphem Silizium zu Poly-Silizium ist ein Excimer-Laser Sopra VEL-15 (jetzt EXCICO) für großflächige Glassubstrate (bis 650mm x 550mm) vorhanden.

Photolithographie

DWL4000

Direktschreibender Laserbelichter

Für die Strukturierung von Bauteilen werden in vielen Prozessen der Dünnschichttechnik photolithographische Verfahren eingesetzt. Für die Belichtung von Photolacken stehen am IGM zwei Maskenbelichter vom Typ Suess MA6 zur Verfügung, mit denen Substrate von bis zu 6 Zoll x 6 Zoll (150mm x 150mm) belichtet werden können. Mit einem direktschreibenden Laserbelichter (Heidelberg Instruments DWL 4000) besitzt das IGM die Möglichkeit, mit Hilfe von CAD-Programmen erzeugte Layouts direkt in Masken für die Photolithographie umzusetzen. Für das Aufbringen von Photolacken und anderen organischen Schichten besitzt das IGM Aufschleudersysteme (Spin Coating) für Substratgrößen von bis zu 16 Zoll Seitenlänge. Es existieren in dieser Größe auch Anlagen für die Substratreinigung, für die automatische Entwicklung von Photolacken und für nasschemisches Ätzen.

Ätzprozesse

HF-Box

Ätzboxsystem für Flussäure

Für manuelle nasschemische Ätzprozesse stehen Ätzbecken in verschiedenen Größen bereit, zudem existiert eine Anlage für automatisierte nasschemische Ätzprozesse auf Substratgrößen bis zu 16 Zoll. Für manuelle nasschemische Ätzprozesse mit Flusssäure steht ein geschlossenes Handschuhboxsystem zur Verfügung, das bauartbedingt ausschließt, dass Mitarbeiter in Kontakt mit der Säure kommen oder HF-Dämpfe einatmen. Zum Ätzen von Halbleitern, Dielektrika und Metallen stehen außerdem zwei Trockenätzanlagen zur Verfügung, mit denen Schichten in RIE- und PE-Prozessen geätzt werden können.

Bau von Flüssigkristallzellen

Reibeanlage

Reibeanlage für Orientierungsschichten

Das IGM besitzt die vollständige Ausstattung, um Flüssigkristallzellen auf Substratgrößen von bis zu 16 Zoll x 16 Zoll (406mm x 406mm) zu fertigen. Dies umfasst eine Reibeanlage für Orientierungsschichten, eine Aufsprühanlage zum Aufbringen von Abstandshaltern und Vorrichtungen zum Justieren, Verkleben und Verpressen der Zellen, die auch die nötige Präzision für den Bau von Flüssigkristallzellen mit Farbfiltern haben. Für das Befüllen von Flüssigkristallzellen steht unter anderem eine Vakuumkammer zur Verfügung. Zudem besitzt das IGM auch Anlagen für Druck- und Laminiertechniken.

Handschuhboxsystem für organische Elektronik

Gloveboxen

Handschuhboxsystem für organische Elektronik

Organische Halbleitermaterialien sind sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff und Wasser. Für die Arbeiten an organischen Transistoren (OTFTs) und organischen Leuchtdioden (OLEDs) besitzt das IGM daher ein mit Stickstoff gefülltes Handschuhboxsystem, bei dem die Konzentrationen von Sauerstoff und Wasserdampf im niederen ppm Bereich liegen. Die Inertgasarbeitsplätze des IGM bestehen aus 3 Modulen der Firma MBRAUN. Im ersten Modul befindet sich eine Aufdampfanlage (Lesker Spectros) mit thermischen Aufdampfquellen für 4 organische Materialien und 2 Metalle. Als vakuumfreies Abscheideverfahren können im zweiten Modul Schichten aus der Lösung über eine Aufschleuderanlage aufgebracht werden. Zusätzlich befindet sich hier eine Heizplatte und ein Vakuumofen für Temperaturbehandlungsschritte. Das dritte Modul dient der elektrischen und optischen Charakterisierung der prozessierten Schichten und Bauteile innerhalb der Inertgasatmosphäre. Außerdem besitzt das IGM ein Inkjet-System der Firma Dimatix für Prozesse mit gedruckten Schichten, die gerade bei organischer Elektronik interessant sind.

http://www.uni-stuttgart.de/uni-kurier/uk96/forschen/fs44.htm

Externe Ansteuerung

Anlage für TAB-Bonding

Anlage für TAB-Bonding

Für den Aufbau von vollständigen Display-Demonstratoren ist es in der Regel erforderlich, das eigentliche Display-Substrat mit externen Zeilen- und Spaltentreiberbausteinen zu kontaktieren. Das IGM besitzt daher die nötige Ausstattung und Prozesstechnik für das Bonden von Treiberbausteinen in Flip-Chip/COG Technik (Suess FC6) und für Treibereinheiten im TCP/COF-Format (Osaki TB150A). Für die Ansteuerung von Treibern und Displays besitzt das Institut Arbeitsplätze für die Programmierung von FPGAs und Mikrocontrollern und die nötige Ausstattung für den Aufbau diskreter Schaltungen.

Charakterisierung

TFT-Messplatz

Messplatz für elektrische Bauteile

Für die Analyse von prozessierten Schichten und Strukturen stehen neben Lichtmikroskopen auch ein Rasterelektronenmikroskop (JEOL) und ein Rasterkraftmikroskop (DME) zur Verfügung. Mittels eines Profilometers (Dektak 16000) kann die Oberflächentopologie von Substraten untersucht werden und Schichtdickenmessungen durchgeführt werden. Daneben besitzt das IGM auch einige für die Anforderungen der Bildschirmtechnik spezifische Messwerkzeuge. Mit dem Eldim 160R kann der Kontrast und die Blickwinkelabhängigkeit von Bildschirmen untersucht werden. Das Handspektrometer Spectrascan PR650 (Photo Research) vermisst die Helligkeit und den Farbort von Anzeigen. Außerdem besteht die Möglichkeit, die optische Transmission und Reflektivität von Schichten zu bestimmen. Auch bestehen Aufbauten zur Bestimmung des Pretilt-Winkels bei Flüssigkristallzellen und zur Messung von Schaltzeiten von Flüssigkristallen. Daneben besitzt das Institut noch verschiedenen Geräte zur Charakterisierung von elektrischen Bauelementen wie TFTs, Widerständen und Kondensatoren.