友达光电利用铝电极实现采用氧化物半导体TFT的37\'液晶面

AUO在“TAOS 2010”上进行发布。
“氧化物半导体薄膜晶体管（氧化物半导体TFT）的开发已经从基础研究阶段转移到了为量产而开发的阶段”（某显示器技术咨询师）。与现有的硅TFT相比，氧化物半导体TFT可驱动高精液晶面板和更大尺寸的有机EL面板。其开发工作目前正在迅速推进。

其中具有代表性的是台湾友达光电（AU Optronics Corp，AUO）开发的采用氧化物半导体TFT、支持全高清（1920×1080像素）的37英寸液晶面板。该公司在氧化物半导体TFT国际会议“International Workshop on Transparent Amorphous Oxide Semiconductors”（TAOS2010，2010年1月25～26日）上宣布，将此前不足20英寸的面板尺寸一举扩大到了液晶电视普及价位的尺寸，令与会者大为震惊（图1）。日本某大型显示器厂商的技术人员在听到这一消息后表示，“甚至感觉到硅TFT有可能会被氧化物半导体TFT彻底取代”。

新一代面板包括精细度为4K×2K（4000×2000像素级）以上、帧频超过240Hz的液晶面板以及尺寸超过40英寸的有机EL面板。以AUO公司的成果为契机，利用氧化物半导体TFT开发硅TFT很难实现的新一代面板的势头将越来越猛。

攻克铝电极难题

图1：通过氧化物半导体TFT实现支持全高清的37英寸液晶面板
在采用氧化物半导体TFT的显示器开发事例中，以前的面板尺寸均不到20英寸。此次，AUO开发出了37英寸的液晶面板，一举到达了了普及价位尺寸。

此次，AUO之所以能够一举实现面板的大尺寸化，是因为非晶IGZO（In-Ga-Zn-O）型氧化物半导体TFT的电极材料采用了铝，与此前的开发中通常使用的钼(Mo)相比，铝的电阻较低。一般情况下，采用铝电极的话，TFT的结构会变得复杂，导致制造成本上升，但此次AUO解决了该问题。

如果在TFT上采用铝电极，与SiOx绝缘膜的界面会形成AlSi，而导致绝缘耐压降低。为了避免出现这种情况，多采用SiN绝缘膜，但这种结构大多需要具有SiOx的蚀刻终止层，结果导致TFT的制造工序增加、成本上升（图2）。

AUO指出只要改善TFT通道部的质量，即可弥补由于电极部形成AlSi带来的性能劣化。具体做法是利用等离子处理来修复溅镀时通道表面的龟裂，通过改进SiOx成膜法提高用于表面保护的SiOx绝缘膜与通道界面的质量。

氧化物半导体TFT实用化所面临的一大课题是，在照射背照灯灯光的条件下，需要将TFT的阈值电压变动控制在实用水平上。通过提高成品率，“将成本降至现有液晶面板以下也极其重要”（某显示器技术咨询师）。如果能解决这些问题，预计“2010年代前期采用氧化物半导体TFT的液晶面板即可实用化”（韩国三星电子高级顾问、LCD部门的JunH.Souk）（图3）。

韩国企业稳步改善特性

为实现氧化物半导体TFT的实用化，“三星和韩国LG显示器的干劲不可小觑”（TFT技术人员）。

尽管三星此次没有发布大尺寸面板，但公布了开发的进展情况。该公司称，最近一年内，在照射背照灯灯光的条件下，要将TFT的阈值电压变动降至以往的1/3。这主要靠通过改善绝缘膜材料和控制通道界面来实现。

图2：采用面向大面积化和低成本化的结构
AUO在开发37英寸液晶面板时，采用了面向大面积化和低成本化的TFT结构。一般情况下，采用该结构TFT特性容易劣化，但该公司开发出了解决该问题的工艺技术。

图3：为实现氧化物半导体TFT的量产，三星快速推进开发
三星公司Souk在“TAOS 2010”上公开了该公司的氧化物半导体TFT的开发情况。照射光时的工作稳定性和量产性的验证是目前存在的课题。本刊在图中插入了Souk有关量产时间的发言。

LG显示器开发出了支持全高清的15英寸有机EL面板。关于有机EL面板，该公司发表了较其他公司更为积极的大尺寸化计划，并认为氧化物半导体TFT是其强有力的实现手段。此次，该公司几乎完全控制住了背照灯灯光对TFT特性造成的影响，“公开的数据在所有进行发表的企业中最为优异”（氧化物半导体的研究人员）。（记者：大下 淳一）