日本東北大學(xué)的小池淳一教授開(kāi)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(guò)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(lái)成本的降低。

通過(guò)熱處理使中央部分接近純Cu

此次所開(kāi)發(fā)的合金，相對(duì)于Cu加入了0.8％的Mn。通過(guò)濺鍍法使該合金在玻璃底板上成膜、通過(guò)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(guò)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(kuò)散到布線表面與周?chē)腛2發(fā)生反應(yīng)，生成抗氧化膜。由于在這個(gè)過(guò)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(guò)提高開(kāi)口率來(lái)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(guò)面板左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)IC的驅(qū)動(dòng)來(lái)解決這一問(wèn)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(guò)提高精細(xì)程度、提高像素開(kāi)口率來(lái)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(lái)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(mén)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(lái)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(kāi)始靶材的樣品供貨

小池與液晶、半導(dǎo)體專(zhuān)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(kāi)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(xiāo)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。“目標(biāo)是，今后1年開(kāi)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(guò)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(guò)渡過(guò)程中，種種合金的開(kāi)發(fā)都已經(jīng)展開(kāi)，但沒(méi)有人進(jìn)行Cn-Mn合金的開(kāi)發(fā)，也沒(méi)有人申請(qǐng)相關(guān)專(zhuān)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。