AUO在“TAOS 2010”上進行發(fā)布。
“氧化物半導體薄膜晶體管（氧化物半導體TFT）的開發(fā)已經從基礎研究階段轉移到了為量產而開發(fā)的階段”（某顯示器技術咨詢師）。與現(xiàn)有的硅TFT相比，氧化物半導體TFT可驅動高精液晶面板和更大尺寸的有機EL面板。其開發(fā)工作目前正在迅速推進。

其中具有代表性的是臺灣友達光電（AU Optronics Corp，AUO）開發(fā)的采用氧化物半導體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體TFT國際會議“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大到了液晶電視普及價位的尺寸，令與會者大為震驚（圖1）。日本某大型顯示器廠商的技術人員在聽到這一消息后表示，“甚至感覺到硅TFT有可能會被氧化物半導體TFT徹底取代”。

新一代面板包括精細度為4K×2K（4000×2000像素級）以上、幀頻超過240Hz的液晶面板以及尺寸超過40英寸的有機EL面板。以AUO公司的成果為契機，利用氧化物半導體TFT開發(fā)硅TFT很難實現(xiàn)的新一代面板的勢頭將越來越猛。

攻克鋁電極難題

圖1：通過氧化物半導體TFT實現(xiàn)支持全高清的37英寸液晶面板
在采用氧化物半導體TFT的顯示器開發(fā)事例中，以前的面板尺寸均不到20英寸。此次，AUO開發(fā)出了37英寸的液晶面板，一舉到達了了普及價位尺寸。

此次，AUO之所以能夠一舉實現(xiàn)面板的大尺寸化，是因為非晶IGZO（In-Ga-Zn-O）型氧化物半導體TFT的電極材料采用了鋁，與此前的開發(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的結構會變得復雜，導致制造成本上升，但此次AUO解決了該問題。

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

AUO指出只要改善TFT通道部的質量，即可彌補由于電極部形成AlSi帶來的性能劣化。具體做法是利用等離子處理來修復濺鍍時通道表面的龜裂，通過改進SiOx成膜法提高用于表面保護的SiOx絕緣膜與通道界面的質量。

氧化物半導體TFT實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的閾值電壓變動控制在實用水平上。通過提高成品率，“將成本降至現(xiàn)有液晶面板以下也極其重要”（某顯示器技術咨詢師）。如果能解決這些問題，預計“2010年代前期采用氧化物半導體TFT的液晶面板即可實用化”（韓國三星電子高級顧問、LCD部門的JunH.Souk）（圖3）。

韓國企業(yè)穩(wěn)步改善特性

為實現(xiàn)氧化物半導體TFT的實用化，“三星和韓國LG顯示器的干勁不可小覷”（TFT技術人員）。

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

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

圖3：為實現(xiàn)氧化物半導體TFT的量產，三星快速推進開發(fā)
三星公司Souk在“TAOS 2010”上公開了該公司的氧化物半導體TFT的開發(fā)情況。照射光時的工作穩(wěn)定性和量產性的驗證是目前存在的課題。本刊在圖中插入了Souk有關量產時間的發(fā)言。

LG顯示器開發(fā)出了支持全高清的15英寸有機EL面板。關于有機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劃，并認為氧化物半導體TFT是其強有力的實現(xiàn)手段。此次，該公司幾乎完全控制住了背照燈燈光對TFT特性造成的影響，“公開的數(shù)據在所有進行發(fā)表的企業(yè)中最為優(yōu)異”（氧化物半導體的研究人員）。（記者：大下 淳一）