友達(dá)光電利用鋁電極實(shí)現(xiàn)采用氧化物半導(dǎo)體TFT的37\'液晶面

AUO在“TAOS 2010”上進(jìn)行發(fā)布。
“氧化物半導(dǎo)體薄膜晶體管（氧化物半導(dǎo)體TFT）的開(kāi)發(fā)已經(jīng)從基礎(chǔ)研究階段轉(zhuǎn)移到了為量產(chǎn)而開(kāi)發(fā)的階段”（某顯示器技術(shù)咨詢(xún)師）。與現(xiàn)有的硅TFT相比，氧化物半導(dǎo)體TFT可驅(qū)動(dòng)高精液晶面板和更大尺寸的有機(jī)EL面板。其開(kāi)發(fā)工作目前正在迅速推進(jìn)。

其中具有代表性的是臺(tái)灣友達(dá)光電（AU Optronics Corp，AUO）開(kāi)發(fā)的采用氧化物半導(dǎo)體TFT、支持全高清（1920×1080像素）的37英寸液晶面板。該公司在氧化物半導(dǎo)體TFT國(guó)際會(huì)議“International Workshop on Transparent Amorphous Oxide Semiconductors”（TAOS2010，2010年1月25～26日）上宣布，將此前不足20英寸的面板尺寸一舉擴(kuò)大到了液晶電視普及價(jià)位的尺寸，令與會(huì)者大為震驚（圖1）。日本某大型顯示器廠商的技術(shù)人員在聽(tīng)到這一消息后表示，“甚至感覺(jué)到硅TFT有可能會(huì)被氧化物半導(dǎo)體TFT徹底取代”。

新一代面板包括精細(xì)度為4K×2K（4000×2000像素級(jí)）以上、幀頻超過(guò)240Hz的液晶面板以及尺寸超過(guò)40英寸的有機(jī)EL面板。以AUO公司的成果為契機(jī)，利用氧化物半導(dǎo)體TFT開(kāi)發(fā)硅TFT很難實(shí)現(xiàn)的新一代面板的勢(shì)頭將越來(lái)越猛。

攻克鋁電極難題

圖1：通過(guò)氧化物半導(dǎo)體TFT實(shí)現(xiàn)支持全高清的37英寸液晶面板
在采用氧化物半導(dǎo)體TFT的顯示器開(kāi)發(fā)事例中，以前的面板尺寸均不到20英寸。此次，AUO開(kāi)發(fā)出了37英寸的液晶面板，一舉到達(dá)了了普及價(jià)位尺寸。

此次，AUO之所以能夠一舉實(shí)現(xiàn)面板的大尺寸化，是因?yàn)榉蔷GZO（In-Ga-Zn-O）型氧化物半導(dǎo)體TFT的電極材料采用了鋁，與此前的開(kāi)發(fā)中通常使用的鉬(Mo)相比，鋁的電阻較低。一般情況下，采用鋁電極的話，TFT的結(jié)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜，導(dǎo)致制造成本上升，但此次AUO解決了該問(wèn)題。

如果在TFT上采用鋁電極，與SiOx絕緣膜的界面會(huì)形成AlSi，而導(dǎo)致絕緣耐壓降低。為了避免出現(xiàn)這種情況，多采用SiN絕緣膜，但這種結(jié)構(gòu)大多需要具有SiOx的蝕刻終止層，結(jié)果導(dǎo)致TFT的制造工序增加、成本上升（圖2）。

AUO指出只要改善TFT通道部的質(zhì)量，即可彌補(bǔ)由于電極部形成AlSi帶來(lái)的性能劣化。具體做法是利用等離子處理來(lái)修復(fù)濺鍍時(shí)通道表面的龜裂，通過(guò)改進(jìn)SiOx成膜法提高用于表面保護(hù)的SiOx絕緣膜與通道界面的質(zhì)量。

氧化物半導(dǎo)體TFT實(shí)用化所面臨的一大課題是，在照射背照燈燈光的條件下，需要將TFT的閾值電壓變動(dòng)控制在實(shí)用水平上。通過(guò)提高成品率，“將成本降至現(xiàn)有液晶面板以下也極其重要”（某顯示器技術(shù)咨詢(xún)師）。如果能解決這些問(wèn)題，預(yù)計(jì)“2010年代前期采用氧化物半導(dǎo)體TFT的液晶面板即可實(shí)用化”（韓國(guó)三星電子高級(jí)顧問(wèn)、LCD部門(mén)的JunH.Souk）（圖3）。

韓國(guó)企業(yè)穩(wěn)步改善特性

為實(shí)現(xiàn)氧化物半導(dǎo)體TFT的實(shí)用化，“三星和韓國(guó)LG顯示器的干勁不可小覷”（TFT技術(shù)人員）。

盡管三星此次沒(méi)有發(fā)布大尺寸面板，但公布了開(kāi)發(fā)的進(jìn)展情況。該公司稱(chēng)，最近一年內(nèi)，在照射背照燈燈光的條件下，要將TFT的閾值電壓變動(dòng)降至以往的1/3。這主要靠通過(guò)改善絕緣膜材料和控制通道界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖2：采用面向大面積化和低成本化的結(jié)構(gòu)
AUO在開(kāi)發(fā)37英寸液晶面板時(shí)，采用了面向大面積化和低成本化的TFT結(jié)構(gòu)。一般情況下，采用該結(jié)構(gòu)TFT特性容易劣化，但該公司開(kāi)發(fā)出了解決該問(wèn)題的工藝技術(shù)。

圖3：為實(shí)現(xiàn)氧化物半導(dǎo)體TFT的量產(chǎn)，三星快速推進(jìn)開(kāi)發(fā)
三星公司Souk在“TAOS 2010”上公開(kāi)了該公司的氧化物半導(dǎo)體TFT的開(kāi)發(fā)情況。照射光時(shí)的工作穩(wěn)定性和量產(chǎn)性的驗(yàn)證是目前存在的課題。本刊在圖中插入了Souk有關(guān)量產(chǎn)時(shí)間的發(fā)言。

LG顯示器開(kāi)發(fā)出了支持全高清的15英寸有機(jī)EL面板。關(guān)于有機(jī)EL面板，該公司發(fā)表了較其他公司更為積極的大尺寸化計(jì)劃，并認(rèn)為氧化物半導(dǎo)體TFT是其強(qiáng)有力的實(shí)現(xiàn)手段。此次，該公司幾乎完全控制住了背照燈燈光對(duì)TFT特性造成的影響，“公開(kāi)的數(shù)據(jù)在所有進(jìn)行發(fā)表的企業(yè)中最為優(yōu)異”（氧化物半導(dǎo)體的研究人員）。（記者：大下 淳一）