Органический светоизлучающий диод (Organic Light Emitting Diode, OLED) представляет собой многослойную органическую тонкопленочную структуру, расположенную между двумя проводниками. Если к этим проводникам приложить электрическое напряжение, светодиод начнет излучать яркий свет. Для дисплеев, построенных по технологии OLED, не требуется дополнительная подсветка, поэтому они тоньше и эффективнее ЖК-дисплеев, которые нуждаются в дополнительном источнике белого света. Еще одно преимущество OLED-дисплеев – их гибкость. По этим причинам технология OLED с недавнего времени получила значительное распространение при производстве дисплеев для мобильных телефонов, планшетов, телевизоров и носимых устройств.
Одним из типов OLED-дисплеев является дисплей с активной матрицей (AMOLED-дисплей), отличающийся наличием задней панели из тонкопленочных транзисторов, обеспечивающих повышенные возможности по управлению светодиодами, т.е. более точный контроль пикселей. Именно эта особенность делает технологию AMOLED подходящей для дисплеев большого размера. По сравнению с обычными дисплеями на основе стекла, пластиковые панели AMOLED значительно легче и тоньше, что позволяет создавать устройства с малой толщиной либо освободить место для аккумуляторных батарей увеличенной ёмкости. Также благодаря гибким AMOLED-дисплеям стало возможным появление складных мобильных устройств. В настоящее время дисплеи типа AMOLED применяются, в основном, в двух основных сегментах рынка – это смартфоны и носимые устройства, например, смарт-часы. Однако, по мере развития технологии, эти дисплеи можно будет использовать и в других сферах, например, в автомобильных мультимедийных устройствах.
В ходе контроля и физического выявления неисправностей OLED/AMOLED-дисплеев нередко возникают трудности из-за того, что дисплеи скомпонованы из различных материалов, таких как полиимид, оксид индия-олова (ITO), стекло, органические слои, алюминиевые и другие металлические электроды и проч., физические свойства которых значительно отличаются друг от друга. Эти материалы представлены в виде пленок нанометровой толщины.
Основной метод поиска и анализа отказов в OLED/AMOLED-дисплеях заключается в создании поперечных сечений в определенных местах дисплея с целью последующего детального изучения многослойных структур методом высокоразрешающей сканирующей электронной микроскопии. Такой подход позволяет исследовать структуру слоев и обнаруживать возможные производственные дефекты или артефакты, приводящие к неисправности дисплея.
Обычно для подготовки поперечных сечений дисплеев используется механическая полировка. Несмотря на то, что данный способ позволяет в кратчайшие сроки получить поперечные сечения с относительно большими геометрическими размерами, при его использовании сложно избежать появления артефактов (таких как расслоение, разрыв, механическое напряжение) или даже полного разрушения части дисплея.
TESCAN SOLARIS X – это система двулучевой микроскопии с плазменной пушкой с источником ионов ксенона. TESCAN SOLARIS X предоставляет расширенные возможности по созданию больших поперечных сечений (до 1 мм в ширину), а также получению изображений с высоким разрешением и превосходным контрастом при низких энергиях электронного пучка, которые требуются для успешного анализа чувствительных и тонких структур дисплеев. Новейшая плазменная колонна со сфокусированным пучком ионов ксенона iFIB+™ обеспечивает очень большую ширину поля обзора 1 мм при 30 кэВ, что не имеет аналогов на рынке. Эта уникальная особенность iFIB+™, в совокупности с высокой скоростью ионно-лучевого травления (благодаря высокому току пучка Xe FIB), позволяет создавать широкие поперечные сечения дисплеев и других относительно крупных структур, таких как сквозные переходные контакты в кремнии (Through Silicon Vias, TSV), микроэлектромеханические системы (МЭМС), детали корпусов BGA и т.д., за приемлемое время. Так, с помощью TESCAN SOLARIS X можно за считанные часы легко подготовить высококачественные поперечные сечения шириной до 1 мм, чего просто невозможно достичь при использовании традиционных систем со сфокусированным пучком ионов галлия. Что касается фотографирования полученных поперечных сечений, то электронная колонна сверхвысокого разрешения Triglav™ оснащена встроенной внутрь колонны системой детектирования с расширенными возможностями, такими как регистрация отражённых электронов с фильтрацией по углам рассеяния и энергии, что обеспечивает превосходный контраст и повышенную чувствительность, особенно при низких ускоряющих напряжениях, при которых только и возможна правильная оценка наноразмерных элементов и тонких слоев дисплеев.
На рисунке 1 показано поперечное сечение шириной 1086 мкм и глубиной 187 мкм, вытравленное при токе ионного пучка 2 мкА и ускоряющем напряжении 30 кВ. Контрастные изображения металлических слоев дисплея получены с помощью Mid-Angle BSE – встроенного в колонну детектора отражённых электронов, рассеянных на средние углы (рисунки 2 и 3).
Рисунок 1 – Поперечное сечение части OLED-дисплея шириной 1086 мкм. Изображение получено с помощью детектора вторичных электронов при ускоряющем напряжении 2 кВ
Рисунок 2 – Структура OLED-дисплея: верхний слой пассивации/алюминиевые электроды/полиимид/оксид индия-олова/полиимид. Изображение получено с помощью детектора Mid-Angle BSE при ускоряющем напряжении 2 кВ
Рисунок 3 – Детальное изображение алюминиевых контактов и слоев SiO2/SiNX, полученное с помощью детектора Mid-Angle BSE при ускоряющем напряжении 2 кВ
