大尺寸液晶面板的布線電阻減小一半 東北大學(xué)開發(fā)出Cu-Mn合金并計(jì)劃量產(chǎn)

日本東北大學(xué)的小池淳一教授開發(fā)出了用于大尺寸液晶面板的低電阻Cu-Mn合金的技術(shù)。與目前液晶面板中所使用的Al布線相比，電阻減為一半。通過在驅(qū)動(dòng)TFT柵極的左右方向的掃描線布線中使用該布線材料，即使是大尺寸面板也有可能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)IC的單側(cè)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)IC的削減有望帶來成本的降低。

通過熱處理使中央部分接近純Cu

此次所開發(fā)的合金，相對(duì)于Cu加入了0.8％的Mn。通過濺鍍法使該合金在玻璃底板上成膜、通過刻蝕工藝形成布線圖案后，在150～350℃下進(jìn)行數(shù)分鐘的熱處理。這樣，Mn與玻璃中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成一層數(shù)nm厚的穩(wěn)定的氧化層。通過該氧化層，與玻璃間的接合程度大幅提高?！坝媚z帶也粘不掉，用金屬也刮不掉”（小池）。

此外，還將擴(kuò)散到布線表面與周圍的O2發(fā)生反應(yīng)，生成抗氧化膜。由于在這個(gè)過程中Mn擴(kuò)散到與玻璃間的界面與布線表面，所以中央的布線部分接近于純Cu。因此，布線電阻很低，不到3μΩcm。目前Al布線的電阻率為5～6μΩcm。合金的電阻率有可能降低到純銅的電阻率——大約2μΩcm。

有望通過提高開口率來節(jié)約能源

該材料的目標(biāo)是應(yīng)用于正向全高清（1920×1080像素）發(fā)展的37英寸以上的液晶電視面板。由于大尺寸面板中布線變長(zhǎng)，所以加到掃描線上的柵極電壓脈沖發(fā)生傳送延遲、脈沖電壓下降，很容易產(chǎn)生亮斑。目前的面板通過面板左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)IC的驅(qū)動(dòng)來解決這一問題。

由于此次的合金電阻率大約為目前的1/2，所以如果是同樣的截面就有可能實(shí)現(xiàn)單側(cè)驅(qū)動(dòng)。此外，兩側(cè)驅(qū)動(dòng)的情況下，布線寬度或厚度還可減至1/2。如果布線寬度較小，就可以減小TFT。由此，就有可能通過提高精細(xì)程度、提高像素開口率來提高背照燈的光利用效率，節(jié)省能源。

可以使目前大約200nm厚的Al布線減至100～150nm，使處理時(shí)間削減所帶來成本降低成為可能。另外，由于布線表面形成的抗氧化膜具有通常門絕緣膜形成所需的氧化防止膜功能，因此可以節(jié)省工序。雖然材料價(jià)格比Al高，但因?yàn)閷?shí)際使用的Al合金的價(jià)格、工序減少所帶來的成本降低等因素，因此具備非?？捎^的成本優(yōu)勢(shì)。

將于6月開始靶材的樣品供貨

小池與液晶、半導(dǎo)體專家，及商社等4方于2006年6月設(shè)立合辦公司、尖端布線材料研究所（宮城縣名取市）。除在此持續(xù)推進(jìn)材料的研究外，計(jì)劃6月由該布線材料的制造協(xié)助企業(yè)開始供應(yīng)濺鍍靶材（Spatter Target）的樣品。還將建立面向?yàn)R鍍靶材量產(chǎn)的制造•銷售體制?！?strong>液晶面板廠商也在獨(dú)立試制Cu布線的面板，很關(guān)注該合金。如果采用的話，估計(jì)1年后將用于面板”（小池）。另外，還有可能擴(kuò)展到同樣使用TFT的有機(jī)EL面板。

小池將繼續(xù)研究使該布線材料適應(yīng)源極（Source）、漏極（Drain）方面信號(hào)線的技術(shù)。由于信號(hào)線方面會(huì)出現(xiàn)與非晶體硅、透明電極ITO間的界面，必要使用與玻璃底板不同的工藝?！澳繕?biāo)是，今后1年開發(fā)，2～3年用于產(chǎn)品”（小池）。

Cn-Mn合金在半導(dǎo)體領(lǐng)域作為“通過熱處理自己形成保護(hù)層”的技術(shù)頗受關(guān)注。1998年在Al布線到Cu布線的過渡過程中，種種合金的開發(fā)都已經(jīng)展開，但沒有人進(jìn)行Cn-Mn合金的開發(fā)，也沒有人申請(qǐng)相關(guān)專利。作為半導(dǎo)體、顯示器領(lǐng)域的“源于日本”的獨(dú)有材料，Cn-Mn合金的前景令人期待。