东京大学推出氧化物半导体驱动液晶面板

日本东北大学研究生院工学研究科智能元件材料学专业教授小池淳一的研究小组开发出了用于氧化物半导体TFT驱动的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布线工艺，并在有源矩阵型显示器国际学会 “AM-FPD 10”(2010年7月5～7日，在东京工业大学举行)上发表了演讲。与目前液晶面板中使用的Al布线相比，Cu布线的电阻要低1/2左右，因而可缩小面板布线的RC延迟。该工艺主要面向大尺寸液晶面板“4K×2K”(4000×2000像素级)以上的高精细化，以及超过240Hz的高速驱动等用途。

东北大学的研究小组还在推进开发用于非晶硅TFT驱动的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布线技术。Cu-Mn合金具有以下性质：在O2环境下以250～350℃的高温进行热处理，Mn就会与周围的O2发生反应，布线的中央部分会变成纯Cu，周边部分会形成Mn氧化物。Mn氧化物除了可以提高半导体层和玻璃底板之间的密着性外，还可以作为隔离层发挥作用。

此次，东北大学的研究小组在氧化物半导层上形成Cu-Mn合金的电极布线，并对此进行了性能评测。氧化物半导体材料中采用了各大面板厂商推进的非晶IGZO(In-Ga-Zn-O)。非晶IGZO采用RF溅射成膜，膜厚为50nm。Cu-Mn合金为在Cu中添加原子百分含量为4%的Mn形成，采用DC溅射成膜，膜厚为300nm。在非晶IGZO层的下方和Cu-Mn合金的上方形成了SiO2。完成上述成膜后，在空气环境下以250℃的温度进行了一个小时的热处理。

通过热处理，非晶IGZO层中的O和Cu-Mn层中的Mn发生反应，界面获得了厚5nm左右的Mn氧化物层。另外，非晶IGZO层中的氧空位(Oxygen Vacancy)增加，由此靠近界面的非晶IGZO层会变为n+型。在非晶IGZO层和Cu-Mn层之间，确认了代表导电性的欧姆特性。实际试制TFT阵列时，采用了栅极宽度和栅极长度分别为120μm和23μm的元件，阈值电压为5.54V、亚阈值摆幅(Subthreshold Swing，S值)为0.439V/dec、导通截止比超过107。