東芝、「シートディスプレイ」に向け基礎技術を確立

　東芝は、次世代薄型ディスプレイの駆動素子として注目されている酸化物半導体膜トランジスタ(TFT)において、バイアス温度ストレス(BTS)に対する信頼性が世界最高レベルのTFTを開発した。12月1日から福岡国際会議場で行なわれる第17回ディスプレイ国際ワークショップ(IDW'10)で3日に発表する。

　東芝では、モバイルディスプレイの軽量化や薄型化による「シートディスプレイ」の実現に向け、酸化物半導体TFTの開発に取り組んでいる。基板をプラスチックにするには、TFTの形成温度を下げる必要があるが、一般的に温度を下げると結晶性が下がり、電子の移動度が低くなり、高精細化が難しい。高精細化と電子の移動度が高い多結晶シリコンでは、TFTの形成温度が高く、低温形成が可能なアモルファスシリコンでは電子の移動度が低いなどの課題があったという。

　酸化物半導体は、TFTの形成度を比較的低温で行なうことができ、素子の伝導路が球状の電子軌道から構成されているため、アモルファス状態ではシリコン半導体に比べて移動度が約10倍高いという。一方で、駆動により閾値電圧が変わるため、駆動信頼性を高めることが実用化に向けた課題となっていた。

　東芝では、酸化物半導体TFTの駆動信頼性と膜中の水素の動きに相関関係があることを見出し、酸化物半導体の成膜条件とアニール温度を最適化するとともに、絶縁膜中の水素濃度を制御し、ガラス基板上に320度で酸化物半導体TFTを形成。

　このTFTの駆動信頼性を評価した結果、アモルファスシリコンの100倍で、高性能な多結晶シリコンとほぼ同等の信頼性を実現したという。チャネル材料にはアモルファスIGZO(酸化インジウム・ガリウム・亜鉛)を用い、キャリア移動度は13.5m²/vを確保。この酸化物半導体TFTを用いて、ゲートドライバ回路を内蔵した3型の有機ELパネルを試作し、駆動することを確認した。

　今後、酸化物半導体TFTの形成プロセスの低温化や更なる信頼性確保を進め、プラスチックを基板とした軽量/薄型のシートディスプレイの早期の実用化を目指すとしている。