TFT液晶面板,Cu-Mn合金工艺技术

日本的东北大学小池淳一教授面向大尺寸液晶面板，开发出了栅极和源漏极均采用Cu布线的Cu-Mn合金技术。将Cu-Mn合金应用于栅极的基本技术已于2007年5月发布，而此次则开发出了能够进一步应用于源极和漏极的生产工艺。因为能够将Al布线工艺全面转变为Cu布线工艺，可以减少制造大尺寸TFT底板时的工艺数量和溅镀装置数量，从而可以降低成本。

对a-Si层进行氧等离子体处理

Cu-Mn合金的原理是：在O2环境下以250～350℃的高温进行热处理，使固溶的Mn移至周边与O2结合，布线中央部分变成纯Cu，而周边变成扩散阻挡层，从而实现低电阻布线。以栅极为例，在底板玻璃上溅射Cu-Mn合金并在O2环境下进行热处理，O2与Mn结合而成的Mn氧化物层在玻璃中及布线周边形成，从而实现了低电阻布线与玻璃底板之间的密着性。

同样，为将Cu-Mn合金应用于源极和漏极，如何实现与不含O2的非晶硅（a-Si）层之间的密着性和导通性是一大课题。小池教授通过在O2环境下用等离子体对a-Si层表面进行氧化，实现了热处理时Cu-Mn合金中的Mn与O2结合的工艺。

利用室温下的等离子体氧化处理，使氧化层厚度达到1～2nm最佳状态

由于通过热处理获得的Mn氧化物属于绝缘体，过厚会有损电极与a-Si层的导通性，而过薄又会牺牲密着性和扩散阻挡性。通过对a-Si层上形成的氧化层厚度进行研究，发现厚度在1～2nm最为合适。 利用回转泵抽真空至1Pa左右，在10Pa左右的O2环境中，以室温进行1分钟的等离子体处理以形成Cu-Mn合金，再以250℃高温进行10分钟热处理，便可获得厚度1～3nm的氧化层。这时，利用等离子体处理形成的氧化层厚度不依赖于时间，即使处理30分钟也同样为1～3nm的厚度，因此小池教授自信地表示“量产时的工艺范围很大”。目前已证实：热处理后在氧化层上形成的Mn氧化物层兼备欧姆特性（代表导通性）、扩散阻挡性和密着性。
溅镀装置由3台减为1台

目前的布线由Mo-Al-Mo三层构成，利用Mo确保与玻璃底板和a-Si层的密着性和扩散阻挡性。因此，要形成各金属层，需要3台溅镀装置。正在开发的普通Cu布线，目的是用Cu置换Al以降低电阻，仍需要Mo层，且需要3台溅镀装置。

而使用Cu-Mn合金的此次工艺，溅镀装置分别只需1台。其中，栅极布线采用溅镀装置和热处理装置，源极和漏极布线中，前者采用O2环境的等离子体装置，后者采用热处理装置。因此，价格昂贵的溅镀装置只需要2台，是原来的1/3。小池教授估算，装置导入成本可比现在减少30％，溅射材料成本可减少20％，工艺成本可减少40％，总布线成本可减少30％。
布线电阻为Al的1/2

使用Cu-Mn合金的此次工艺，其电阻是目前Al布线的约1/2，为2μΩ·cm。这样，实现大尺寸液晶面板的同时，还可以实现单侧驱动、将驱动IC减半及改善图像不均现象。

目前采用的Cu-Mn合金为Mn占2%的固溶体，而实际工艺将还能够采用Mn占1～4%的合金。溅镀靶材易于制造和供应。

小池教授表示，目前正与部分厂商进行共同研发。另外，还考虑对制造装置厂商等提供技术指导。

（助编：xiaohu）