6月21日，据报道，日本显示器公司（JDI）和出光兴产宣布成功开发了可应用于可穿戴设备、智能手机、VR、笔记本电脑和大型电视等各种显示器的创新多晶氧化物半导体Poly-OS（多晶氧化物半导体）。

通过整合出光兴产新开发的专有多晶氧化物半导体材料和 JDI 专有的背板技术，新的 Poly-OS 在第 6 代线上量产时实现高迁移率和低截止漏电流，显着提高了显示性能。Poly-OS 还可部署到更大世代的第 8 代及以上生产线，显着降低显示器制造成本。JDI 和出光兴产都致力于在全球范围内积极推广这项创新技术。

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据悉，出光兴产于 2006 年开始开发多晶氧化物半导体材料 IGO（氧化铟镓）。IGO 的特点是具有与低温多晶硅 (LTPS) 相同的高迁移率，这在传统氧化物半导体中是不可能的。此外，该工艺适用于第8代及以上的大线，并且可以制造薄膜晶体管(TFT) 。

JDI利用其独有的背板技术，在茂原工厂（千叶县茂原市）的第6代量产线上成功实现了世界首个多晶氧化物半导体Poly-OS的商业化。

JDI 开发的 Poly-OS 实现了四倍于传统的场效应的迁移率，并于 2022 年 3 月 30 日宣布为 JDI 的原创技术HMO（High Mobility Oxide）。

未来，两家公司将致力于普及多晶氧化物半导体Poly-OS技术，希望能够应用于更广泛的行业领域。

Poly-OS技术简介

与a-Si一样，传统的氧化物半导体晶体管可以容易地大面积制造并且由于低截止漏电流而具有低功耗。但是，它们的迁移率低于 LTPS。两家公司开发的创新多晶氧化物半导体“Poly-OS”技术显着提高了迁移率，并成功实现了与 LTPS 相当的更高性能。因此，Poly-OS 可以创建与现有背板技术的最佳特性结合在一起的产品（图 1）。

图1 技术概念

氧化物半导体的分类

氧化物半导体已通过将非晶或晶体结构（例如C 轴取向晶体/纳米晶体）用于晶体管的有源层而实现商业化。出光兴产开发的多晶氧化物半导体材料IGO的特点是能够通过与现有的非晶氧化物半导体相同的工艺（450℃以下）实现多晶状态（图2）。通过将这种多晶氧化物半导体用于有源层，可以最大化原始氧化物半导体的迁移率。

图2 氧化物半导体的结晶度

Poly-OS工艺技术

具有高电子迁移率的氧化物材料通常难以控制电荷载流子，并且未经修改就不能用作晶体管。通过整合 JDI 在 CVD 、溅射、退火和蚀刻方面的成熟工艺技术，Poly-OS 可以实现高迁移率和低截止泄漏电流的稳定操作（图 3 和 4）。此外，通过采用最佳的顶栅自对准结构（ Top Gate Self Align）（图5）来增加导通电流，即使在 2 μm 的沟道长度和电流可以得到与LTPS相当的驱动力（图6）。

图3 第6代量产线同结构的TFT特性对比

图4、第6代线（N = 28pt）的面内均匀性改善

图5 薄膜晶体管的截面结构

图6 TFT尺寸改变为L长2 μm和W宽从2变为25 μm时的电流增加(Vd = 0.1V, Vd = 10V)

关键词： 多晶氧化物 氧化物半导体 半导体材料