【SID】夏普與日本半導(dǎo)體能源研究所采用結(jié)晶類新IGZO
[導(dǎo)讀]夏普2012年6月1日宣布，與日本半導(dǎo)體能源研究所共同開發(fā)出了具有結(jié)晶性、提高了性能的新型IGZO（In-Ga-Zn-O）TFT。該元件可用做智能手機(jī)和平板終端等不斷推進(jìn)高精細(xì)的液晶面板和有機(jī)EL面板的驅(qū)動(dòng)元件。關(guān)于用此次開發(fā)
夏普2012年6月1日宣布，與日本半導(dǎo)體能源研究所共同開發(fā)出了具有結(jié)晶性、提高了性能的新型IGZO（In-Ga-Zn-O）TFT。該元件可用做智能手機(jī)和平板終端等不斷推進(jìn)高精細(xì)的液晶面板和有機(jī)EL面板的驅(qū)動(dòng)元件。關(guān)于用此次開發(fā)的IGZO TFT做驅(qū)動(dòng)元件的液晶面板的量產(chǎn)事宜，夏普副社長(zhǎng)、執(zhí)行董事、技術(shù)負(fù)責(zé)人兼Only One商品設(shè)計(jì)本部長(zhǎng)水嶋繁光表示：“這要看客戶的要求，我們希望能在2012年度內(nèi)開始量產(chǎn)。”
圖1：此次開發(fā)的新IGZO的概要
圖2：6.1英寸液晶面板。用于平板終端等移動(dòng)產(chǎn)品
在6月1日于東京都內(nèi)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，夏普公開了用此次開發(fā)的IGZO TFT做驅(qū)動(dòng)元件的液晶面板和有機(jī)EL面板，其中液晶面板有4.9英寸和6.1英寸兩款產(chǎn)品。像素和分辨率方面，4.9英寸產(chǎn)品為1280×720像素、302ppi分辨率，6.1英寸產(chǎn)品為2560×1600像素、498ppi分辨率。夏普的水嶋充滿自信地說道：“我們已經(jīng)確立了技術(shù)，可順利量產(chǎn)最大500ppi分辨率的產(chǎn)品?！标P(guān)于與采用低溫多結(jié)晶硅TFT的自主“CG硅”TFT產(chǎn)品的共存，水嶋表示：“這取決于用戶的要求，但我們肯定會(huì)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向IGZO TFT?！?/span>
發(fā)布會(huì)上公開的有機(jī)EL面板有13.5英寸和3.4英寸兩款產(chǎn)品，像素分別為3840×2160像素和960×540像素，分辨率均為326ppi。13.5英寸產(chǎn)品在白色有機(jī)EL元件中采用RGB3色彩色濾光片，實(shí)現(xiàn)了彩色顯示。3.4英寸產(chǎn)品采用樹脂基板，支持柔性基板。關(guān)于有機(jī)EL元件的材料和光提取方法等詳細(xì)情況，夏普的解說員表示，“由于是試制品，不便公開”。
夏普的水嶋將有機(jī)EL面板定位為“移動(dòng)顯示器的一個(gè)重要領(lǐng)域”，但未明確量產(chǎn)時(shí)間，只表示“雖然在技術(shù)上可行，但還存在成本等經(jīng)濟(jì)課題以及投資回報(bào)方面的課題”。
結(jié)晶沿c軸方向生長(zhǎng)
IGZO是一種氧化物半導(dǎo)體。夏普從2012年3月開始在龜山第二工廠量產(chǎn)非結(jié)晶IGZO TFT驅(qū)動(dòng)的平板終端用液晶面板。與電視機(jī)等使用的非晶硅TFT相比，正在量產(chǎn)的非結(jié)晶IGZO TFT的載流子遷移率高出20～50倍，關(guān)斷狀態(tài)的漏電流僅為1/100。由此，與非晶硅TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板相比，非結(jié)晶IGZO TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板可提高以下三個(gè)方面的性能：（1）高精細(xì)化、（2）低功耗化、（3）觸摸面板高性能化。而且，還可以通過與非晶硅TFT同等尺寸的大面積玻璃基板實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
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據(jù)介紹，此次通過提高IGZO TFT的結(jié)晶性，可以進(jìn)一步提高載流子遷移率和關(guān)斷狀態(tài)的漏電流等特性。比如，85℃下的漏電流降至“100yA/μm（y:10-24）以下”（半導(dǎo)體能源研究所代表董事山崎舜平），還可以抑制光照射條件下的I-V特性變化。通過發(fā)揮這些特性、組合使用結(jié)晶硅類半導(dǎo)體，“存儲(chǔ)器、圖像傳感器和CPU等顯示器以外用途也可實(shí)現(xiàn)此前從未有過的高性能”（山崎舜平）。
夏普與半導(dǎo)體能源研究所開發(fā)出了使IGZO層沿著c軸方向結(jié)晶生長(zhǎng)的技術(shù)。該結(jié)晶從c軸方向觀察為六角形的結(jié)晶構(gòu)造，從垂直于c軸方向觀察則為層狀的結(jié)晶構(gòu)造。兩家公司將該結(jié)晶構(gòu)造稱作“CAAC(C-Axis Aligned Crystal)”。夏普此次沒有公布生產(chǎn)工藝的詳細(xì)情況，不過半導(dǎo)體能源研究所的山崎表示，“在非結(jié)晶IGZO層成膜后，追加退火處理，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶生長(zhǎng)。處理?xiàng)l件上有一些特殊的專用技術(shù)”。但與現(xiàn)有的非晶類IGZO TFT相比，“基本的的制造工序沒有變化”（夏普的水嶋）。
另外，夏普與半導(dǎo)體能源研究所將在2012年6月3～8日于美國(guó)波士頓舉行的全球最大顯示器國(guó)際學(xué)會(huì)“2012 SID International Symposium, Seminar & Exhibition(SID 2012)”上，發(fā)布此次IGZO技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容（論文序號(hào)：9.2，27.4等）。
圖1：此次開發(fā)的新IGZO的概要
圖2：6.1英寸液晶面板。用于平板終端等移動(dòng)產(chǎn)品
在6月1日于東京都內(nèi)舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，夏普公開了用此次開發(fā)的IGZO TFT做驅(qū)動(dòng)元件的液晶面板和有機(jī)EL面板，其中液晶面板有4.9英寸和6.1英寸兩款產(chǎn)品。像素和分辨率方面，4.9英寸產(chǎn)品為1280×720像素、302ppi分辨率，6.1英寸產(chǎn)品為2560×1600像素、498ppi分辨率。夏普的水嶋充滿自信地說道：“我們已經(jīng)確立了技術(shù)，可順利量產(chǎn)最大500ppi分辨率的產(chǎn)品?！标P(guān)于與采用低溫多結(jié)晶硅TFT的自主“CG硅”TFT產(chǎn)品的共存，水嶋表示：“這取決于用戶的要求，但我們肯定會(huì)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向IGZO TFT?！?/span>
發(fā)布會(huì)上公開的有機(jī)EL面板有13.5英寸和3.4英寸兩款產(chǎn)品，像素分別為3840×2160像素和960×540像素，分辨率均為326ppi。13.5英寸產(chǎn)品在白色有機(jī)EL元件中采用RGB3色彩色濾光片，實(shí)現(xiàn)了彩色顯示。3.4英寸產(chǎn)品采用樹脂基板，支持柔性基板。關(guān)于有機(jī)EL元件的材料和光提取方法等詳細(xì)情況，夏普的解說員表示，“由于是試制品，不便公開”。
夏普的水嶋將有機(jī)EL面板定位為“移動(dòng)顯示器的一個(gè)重要領(lǐng)域”，但未明確量產(chǎn)時(shí)間，只表示“雖然在技術(shù)上可行，但還存在成本等經(jīng)濟(jì)課題以及投資回報(bào)方面的課題”。
結(jié)晶沿c軸方向生長(zhǎng)
IGZO是一種氧化物半導(dǎo)體。夏普從2012年3月開始在龜山第二工廠量產(chǎn)非結(jié)晶IGZO TFT驅(qū)動(dòng)的平板終端用液晶面板。與電視機(jī)等使用的非晶硅TFT相比，正在量產(chǎn)的非結(jié)晶IGZO TFT的載流子遷移率高出20～50倍，關(guān)斷狀態(tài)的漏電流僅為1/100。由此，與非晶硅TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板相比，非結(jié)晶IGZO TFT驅(qū)動(dòng)的液晶面板可提高以下三個(gè)方面的性能：（1）高精細(xì)化、（2）低功耗化、（3）觸摸面板高性能化。而且，還可以通過與非晶硅TFT同等尺寸的大面積玻璃基板實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這也是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
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據(jù)介紹，此次通過提高IGZO TFT的結(jié)晶性，可以進(jìn)一步提高載流子遷移率和關(guān)斷狀態(tài)的漏電流等特性。比如，85℃下的漏電流降至“100yA/μm（y:10-24）以下”（半導(dǎo)體能源研究所代表董事山崎舜平），還可以抑制光照射條件下的I-V特性變化。通過發(fā)揮這些特性、組合使用結(jié)晶硅類半導(dǎo)體，“存儲(chǔ)器、圖像傳感器和CPU等顯示器以外用途也可實(shí)現(xiàn)此前從未有過的高性能”（山崎舜平）。
夏普與半導(dǎo)體能源研究所開發(fā)出了使IGZO層沿著c軸方向結(jié)晶生長(zhǎng)的技術(shù)。該結(jié)晶從c軸方向觀察為六角形的結(jié)晶構(gòu)造，從垂直于c軸方向觀察則為層狀的結(jié)晶構(gòu)造。兩家公司將該結(jié)晶構(gòu)造稱作“CAAC(C-Axis Aligned Crystal)”。夏普此次沒有公布生產(chǎn)工藝的詳細(xì)情況，不過半導(dǎo)體能源研究所的山崎表示，“在非結(jié)晶IGZO層成膜后，追加退火處理，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶生長(zhǎng)。處理?xiàng)l件上有一些特殊的專用技術(shù)”。但與現(xiàn)有的非晶類IGZO TFT相比，“基本的的制造工序沒有變化”（夏普的水嶋）。
另外，夏普與半導(dǎo)體能源研究所將在2012年6月3～8日于美國(guó)波士頓舉行的全球最大顯示器國(guó)際學(xué)會(huì)“2012 SID International Symposium, Seminar & Exhibition(SID 2012)”上，發(fā)布此次IGZO技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容（論文序號(hào)：9.2，27.4等）。
| 圖3：4.9英寸液晶面板。用于智能手機(jī) | 圖4：13.5英寸有機(jī)EL面板。可以看到幾處豎線缺陷 | |
| 圖5：3.4英寸柔性有機(jī)EL面板 | 圖6：現(xiàn)有非晶IGZO TFT的特點(diǎn) | |
| 圖7：CAAC的構(gòu)造 | [!--empirenews.page--]圖8：從c軸方向上觀察到的TEM圖像。右側(cè)是開發(fā)產(chǎn)品，左側(cè)是非晶IGZO | |
| 圖9：沿著垂直于c軸方向所觀察到的TEM圖像。右側(cè)是開發(fā)品，左側(cè)是非晶IGZO | 圖10：在光照射條件下，TFT特性不均的情況有所改善 |
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