東京大學推出氧化物半導體驅動液晶面板

　　日本東北大學研究生院工學研究科智能元件材料學專業教授小池淳一的研究小組開發出了用于氧化物半導體TFT驅動的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布線工藝，并在有源矩陣型顯示器國際學會 “AM-FPD 10”(2010年7月5～7日，在東京工業大學舉行)上發表了演講。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)以上的高精細化，以及超過240Hz的高速驅動等用途。

　　東北大學的研究小組還在推進開發用于非晶硅TFT驅動的液晶面板、基于Cu-Mn合金的布線技術。Cu-Mn合金具有以下性質：在O2環境下以250～350℃的高溫進行熱處理，Mn就會與周圍的O2發生反應，布線的中央部分會變成純Cu，周邊部分會形成Mn氧化物。Mn氧化物除了可以提高半導體層和玻璃底板之間的密著性外，還可以作為隔離層發揮作用。

　　此次，東北大學的研究小組在氧化物半導層上形成Cu-Mn合金的電極布線，并對此進行了性能評測。氧化物半導體材料中采用了各大面板廠商推進的非晶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，在空氣環境下以250℃的溫度進行了一個小時的熱處理。

　　通過熱處理，非晶IGZO層中的O和Cu-Mn層中的Mn發生反應，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層會變為n+型。在非晶IGZO層和Cu-Mn層之間，確認了代表導電性的歐姆特性。實際試制TFT陣列時，采用了柵極寬度和柵極長度分別為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、導通截止比超過107。