CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，出光興產(chǎn)株式會(huì)社（出光興產(chǎn)）和日本顯示器公司（JDI） 成功合作開發(fā)了一種創(chuàng)新的多晶氧化物半導(dǎo)體 Poly-OS TFT背板技術(shù)。適用于各種顯示器，包括可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備（VR）、筆記本電腦和大尺寸電視等應(yīng)用。通過整合出光興產(chǎn)新開發(fā)的專有多晶氧化物半導(dǎo)體材料和 JDI 專有的背板技術(shù)，新的 Poly-OS 半導(dǎo)體背板技術(shù)在第 6 代量產(chǎn)線上通過高遷移率和低截止漏電流，顯著提高了顯示性能。Poly-OS 還可應(yīng)用到大尺寸 8 代及以上生產(chǎn)線，可顯著降低顯示器制造成本。JDI 和出光興產(chǎn)都致力于在全球范圍內(nèi)積極推廣這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。

作為其電子材料產(chǎn)品線之一，出光興產(chǎn)從2006 年開始開發(fā)用于平板顯示器的多晶氧化物半導(dǎo)體材料 IGO（氧化銦鎵）。IGO 具有與低溫多晶硅 (LTPS)相當(dāng)?shù)母哌w移率，即使在第8代或更大尺寸的生產(chǎn)線上，也可以生產(chǎn)具有工藝適用性的薄膜晶體管 （TFT）。JDI 利用其專有的背板技術(shù)，在其茂原工廠（千葉縣茂原市）的第 6 代量產(chǎn)線上成功成功實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)多晶氧化物半導(dǎo)體“Poly-OS”的實(shí)際應(yīng)用。JDI 的 HMO（高遷移率氧化物）Poly-OS 實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng) OS-TFT 高 4 倍的場(chǎng)效應(yīng)遷移率。并于 2022 年 3 月 30 日宣布了HMO這一專有技術(shù)的突破。（參考新聞稿：JDI 開發(fā)出世界上第一個(gè) G6 氧化物半導(dǎo)體 TFT，場(chǎng)效應(yīng)遷移率提高了 4 倍——顯示性能的突破——” JDI首創(chuàng)“eLEAP”量產(chǎn)技術(shù)！超越現(xiàn)有OLED及LCD技術(shù)）。

出光興產(chǎn)和 JDI 將繼續(xù)支持 Poly-OS 技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，使其可以廣泛應(yīng)用于全球顯示行業(yè)的各種應(yīng)用中。JDI 和出光興產(chǎn)致力于通過提高顯示性能、推動(dòng)全球顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和降低顯示功耗，為低碳社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

Poly-OS技術(shù)概述：

傳統(tǒng)的氧化物半導(dǎo)體 （Oxide） 的晶體管與非晶硅 （a-Si） 一樣，易于實(shí)現(xiàn)大面積生產(chǎn)制造，并且由于低泄漏電流，功耗較低。但另一方面，與目前中小型顯示器中主要使用的LTPS相比，自大的問題是電子遷移率較低。而JDI和出光興產(chǎn)開發(fā)的創(chuàng)新多晶氧化物半導(dǎo)體“Poly-OS”技術(shù)則大大提高了傳統(tǒng)氧化物的電子遷移率，并成功地實(shí)現(xiàn)了與LTPS相同的高性能。這使得產(chǎn)品能夠兼具現(xiàn)有背板技術(shù)（a-Si、Oxide 和 LTPS）的性能優(yōu)勢(shì)。

圖.1 技術(shù)概念

氧化物半導(dǎo)體的分類

目前，氧化物半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)，如非晶態(tài)和C-axis非晶晶態(tài)/納米晶體，已用于晶體管的有源層，并已商用化。 出光興產(chǎn)開發(fā)的多晶氧化物半導(dǎo)體材料IGO 的特點(diǎn)是能夠使用與現(xiàn)有非晶氧化物半導(dǎo)體相同的工藝（低于 450°C），并實(shí)現(xiàn)多晶狀態(tài)（圖2）。通過在有源層中使用這種多晶氧化物半導(dǎo)體，可以最大化氧化物的固有電子遷移率。

圖2 氧化物半導(dǎo)體的結(jié)晶度

工藝技術(shù)

具有高電子遷移率的氧化物材料通常難以控制電荷載流子，并且未經(jīng)修改就不能用作晶體管。通過整合 JDI 在 CVD、濺射、退火和蝕刻方面的成熟工藝技術(shù)，Poly-OS 可以實(shí)現(xiàn)高遷移率和低截止漏電流的穩(wěn)定操作（圖 3 和 4）。此外，通過采用最佳的頂柵自對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（圖5）來增加導(dǎo)通電流，即使在2μm（最小溝道長(zhǎng)度）也可以獲得與溝道寬度無關(guān)的穩(wěn)定特性。電流驅(qū)動(dòng)能力也與 LTPS 相當(dāng)（圖 6）。

圖3 Gen 6量產(chǎn)線上同結(jié)構(gòu)薄膜晶體管電壓-電流特性對(duì)比

圖4 G 6 玻璃基板 (N=28pt)上均勻性的提高

圖5 薄膜晶體管的截面結(jié)構(gòu)

圖6 TFT中溝道寬度從2 μm變?yōu)?5 μm時(shí)電流增加，溝道長(zhǎng)度為2 μm

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