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大尺寸液晶面板的佈線電阻減小一半 東北大學開發出Cu-Mn合金並計劃量產

DATE 2007/05/29

　　【日經BP社報道】


　　日本東北大學的小池淳一教授開發出了用於大尺寸液晶面板的低電阻Cu-Mn合金的技術。與目前液晶面板中所使用的Al佈線相比，電阻減為一半。通過在驅動TFT柵極的左右方向的掃描線佈線中使用該佈線材料，即使是大尺寸面板也有可能實現驅動IC的單側驅動。驅動IC的削減有望帶來成本的降低。

　 此次所開發的合金，相對於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、通過刻蝕工藝形成佈線圖案後，在150～350℃下進行數分鐘的熱處理。這樣，Mn與玻璃中的氧發生反應，生成一層數nm厚的穩定的氧化層。通過該氧化層，與玻璃間的接合程度大幅提高。“用膠帶也粘不掉，用金屬也刮不掉”（小池）。

　　此外，還將擴散到佈線表面與周圍的O2發生反應，生成抗氧化膜。由於在這個過程中Mn擴散到與玻璃間的界面與佈線表面，所以中央的佈線部分接近於純Cu。因此，佈線電阻很低，不到3μΩcm。目前Al佈線的電阻率為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約能源

　　該材料的目標是應用於正向全高清（1920×1080像素）發展的37英寸以上的液晶電視面板。由於大尺寸面板中佈線變長，所以加到掃描線上的柵極電壓脈衝發生傳送延遲、脈衝電壓下降，很容易產生亮斑。目前的面板通過面板左右兩側的驅動IC的驅動來解決這一問題。

　　由於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現單側驅動。此外，兩側驅動的情況下，佈線寬度或厚度還可減至1/2。如果佈線寬度較小，就可以減小TFT。由此，就有可能通過提高精細程度、提高像素開口率來提高背照燈的光利用效率，節省能源。

　　可以使目前大約200nm厚的Al佈線減至100～150nm，使處理時間削減所帶來成本降低成為可能。另外，由於佈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，因此可以節省工序。雖然材料價格比Al高，但因為實際使用的Al合金的價格、工序減少所帶來的成本降低等因素，因此具備非常可觀的成本優勢。

將於6月開始靶材的樣品供貨

　　小池與液晶、半導體專家，及商社等4方于2006年6月設立合辦公司、尖端佈線材料研究所（宮城縣名取市）。除在此持續推進材料的研究外，計劃6月由該佈線材料的製造協助企業開始供應濺鍍靶材（Spatter Target）的樣品。還將建立面向濺鍍靶材量產的製造·銷售體制。“液晶面板廠商也在獨立試製Cu佈線的面板，很關注該合金。如果採用的話，估計1年後將用於面板”（小池）。另外，還有可能擴展到同樣使用TFT的有機EL面板。

　　小池將繼續研究使該佈線材料適應源極（Source）、漏極（Drain）方面信號線的技術。由於信號線方面會出現與非晶體硅、透明電極ITO間的界面，必要使用與玻璃底板不同的工藝。“目標是，今後1年開發，2～3年用於產品”（小池）。

　　Cn-Mn合金在半導體領域作為“通過熱處理自己形成保護層”的技術頗受關注。1998年在Al佈線到Cu佈線的過渡過程中，種種合金的開發都已經展開，但沒有人進行Cn-Mn合金的開發，也沒有人申請相關專利。作為半導體、顯示器領域的“源於日本”的獨有材料，Cn-Mn合金的前景令人期待。（記者：大西 順雄）

posted by C.H. Chen @ 1:19 AM