東京大學(xué)推出氧化物半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)液晶面板

　　日本東北大學(xué)研究生院工學(xué)研究科智能元件材料學(xué)專業(yè)教授小池淳一的研究小組開發(fā)出了用于氧化物半導(dǎo)體TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布線工藝，并在有源矩陣型顯示器國(guó)際學(xué)會(huì) “AM-FPD 10”(2010年7月5～7日，在東京工業(yè)大學(xué)舉行)上發(fā)表了演講。與目前液晶面板中使用的Al布線相比，Cu布線的電阻要低1/2左右，因而可縮小面板布線的RC延遲。該工藝主要面向大尺寸液晶面板“4K×2K”(4000×2000像素級(jí))以上的高精細(xì)化，以及超過240Hz的高速驅(qū)動(dòng)等用途。

　　東北大學(xué)的研究小組還在推進(jìn)開發(fā)用于非晶硅TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布線技術(shù)。Cu-Mn合金具有以下性質(zhì)：在O2環(huán)境下以250～350℃的高溫進(jìn)行熱處理，Mn就會(huì)與周圍的O2發(fā)生反應(yīng)，布線的中央部分會(huì)變成純Cu，周邊部分會(huì)形成Mn氧化物。Mn氧化物除了可以提高半導(dǎo)體層和玻璃底板之間的密著性外，還可以作為隔離層發(fā)揮作用。

　　此次，東北大學(xué)的研究小組在氧化物半導(dǎo)層上形成Cu-Mn合金的電極布線，并對(duì)此進(jìn)行了性能評(píng)測(cè)。氧化物半導(dǎo)體材料中采用了各大面板廠商推進(jìn)的非晶IGZO(In-Ga-Zn-O)。非晶IGZO采用RF濺射成膜，膜厚為50nm。Cu-Mn合金為在Cu中添加原子百分含量為4%的Mn形成，采用DC濺射成膜，膜厚為300nm。在非晶IGZO層的下方和Cu-Mn合金的上方形成了SiO2。完成上述成膜后，在空氣環(huán)境下以250℃的溫度進(jìn)行了一個(gè)小時(shí)的熱處理。

　　通過熱處理，非晶IGZO層中的O和Cu-Mn層中的Mn發(fā)生反應(yīng)，界面獲得了厚5nm左右的Mn氧化物層。另外，非晶IGZO層中的氧空位(Oxygen Vacancy)增加，由此靠近界面的非晶IGZO層會(huì)變?yōu)閚+型。在非晶IGZO層和Cu-Mn層之間，確認(rèn)了代表導(dǎo)電性的歐姆特性。實(shí)際試制TFT陣列時(shí)，采用了柵極寬度和柵極長(zhǎng)度分別為120μm和23μm的元件，閾值電壓為5.54V、亞閾值擺幅(Subthreshold Swing，S值)為0.439V/dec、導(dǎo)通截止比超過107。