TFT液晶面板,Cu-Mn合金工藝技術(shù)

日本的東北大學(xué)小池淳一教授面向大尺寸液晶面板，開發(fā)出了柵極和源漏極均采用Cu布線的Cu-Mn合金技術(shù)。將Cu-Mn合金應(yīng)用于柵極的基本技術(shù)已于2007年5月發(fā)布，而此次則開發(fā)出了能夠進(jìn)一步應(yīng)用于源極和漏極的生產(chǎn)工藝。因?yàn)槟軌驅(qū)l布線工藝全面轉(zhuǎn)變?yōu)镃u布線工藝，可以減少制造大尺寸TFT底板時(shí)的工藝數(shù)量和濺鍍裝置數(shù)量，從而可以降低成本。

對(duì)a-Si層進(jìn)行氧等離子體處理

Cu-Mn合金的原理是：在O2環(huán)境下以250～350℃的高溫進(jìn)行熱處理，使固溶的Mn移至周邊與O2結(jié)合，布線中央部分變成純Cu，而周邊變成擴(kuò)散阻擋層，從而實(shí)現(xiàn)低電阻布線。以柵極為例，在底板玻璃上濺射Cu-Mn合金并在O2環(huán)境下進(jìn)行熱處理，O2與Mn結(jié)合而成的Mn氧化物層在玻璃中及布線周邊形成，從而實(shí)現(xiàn)了低電阻布線與玻璃底板之間的密著性。

同樣，為將Cu-Mn合金應(yīng)用于源極和漏極，如何實(shí)現(xiàn)與不含O2的非晶硅（a-Si）層之間的密著性和導(dǎo)通性是一大課題。小池教授通過在O2環(huán)境下用等離子體對(duì)a-Si層表面進(jìn)行氧化，實(shí)現(xiàn)了熱處理時(shí)Cu-Mn合金中的Mn與O2結(jié)合的工藝。

利用室溫下的等離子體氧化處理，使氧化層厚度達(dá)到1～2nm最佳狀態(tài)

由于通過熱處理獲得的Mn氧化物屬于絕緣體，過厚會(huì)有損電極與a-Si層的導(dǎo)通性，而過薄又會(huì)犧牲密著性和擴(kuò)散阻擋性。通過對(duì)a-Si層上形成的氧化層厚度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)厚度在1～2nm最為合適。 利用回轉(zhuǎn)泵抽真空至1Pa左右，在10Pa左右的O2環(huán)境中，以室溫進(jìn)行1分鐘的等離子體處理以形成Cu-Mn合金，再以250℃高溫進(jìn)行10分鐘熱處理，便可獲得厚度1～3nm的氧化層。這時(shí)，利用等離子體處理形成的氧化層厚度不依賴于時(shí)間，即使處理30分鐘也同樣為1～3nm的厚度，因此小池教授自信地表示“量產(chǎn)時(shí)的工藝范圍很大”。目前已證實(shí)：熱處理后在氧化層上形成的Mn氧化物層兼?zhèn)錃W姆特性（代表導(dǎo)通性）、擴(kuò)散阻擋性和密著性。
濺鍍裝置由3臺(tái)減為1臺(tái)

目前的布線由Mo-Al-Mo三層構(gòu)成，利用Mo確保與玻璃底板和a-Si層的密著性和擴(kuò)散阻擋性。因此，要形成各金屬層，需要3臺(tái)濺鍍裝置。正在開發(fā)的普通Cu布線，目的是用Cu置換Al以降低電阻，仍需要Mo層，且需要3臺(tái)濺鍍裝置。

而使用Cu-Mn合金的此次工藝，濺鍍裝置分別只需1臺(tái)。其中，柵極布線采用濺鍍裝置和熱處理裝置，源極和漏極布線中，前者采用O2環(huán)境的等離子體裝置，后者采用熱處理裝置。因此，價(jià)格昂貴的濺鍍裝置只需要2臺(tái)，是原來的1/3。小池教授估算，裝置導(dǎo)入成本可比現(xiàn)在減少30％，濺射材料成本可減少20％，工藝成本可減少40％，總布線成本可減少30％。
布線電阻為Al的1/2

使用Cu-Mn合金的此次工藝，其電阻是目前Al布線的約1/2，為2μΩ·cm。這樣，實(shí)現(xiàn)大尺寸液晶面板的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)單側(cè)驅(qū)動(dòng)、將驅(qū)動(dòng)IC減半及改善圖像不均現(xiàn)象。

目前采用的Cu-Mn合金為Mn占2%的固溶體，而實(shí)際工藝將還能夠采用Mn占1～4%的合金。濺鍍靶材易于制造和供應(yīng)。

小池教授表示，目前正與部分廠商進(jìn)行共同研發(fā)。另外，還考慮對(duì)制造裝置廠商等提供技術(shù)指導(dǎo)。

（助編：xiaohu）