氧化物半導體薄膜的評價裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在液晶顯示器、有機EL顯示器等顯示裝置中使用的薄膜晶體管(TFT:Thin Film Transistor)的半導體層用氧化物(以下，稱為“氧化物半導體薄膜”)的評價裝置。詳細地，涉及以非接觸型評價氧化物半導體薄膜的迀移率以及應(yīng)力耐性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶(amorphous)氧化物半導體薄膜與通用的非晶娃(以下，稱為“a_Si”)相比具有高的載流子迀移率，光學帶隙大，能夠在低溫下成膜。因此，期待向要求大型.高分辨率.高速驅(qū)動的下一代顯示器或耐熱性低的樹脂基板等的應(yīng)用。
[0003 ] 在氧化物半導體薄膜之中特別是包含銦(In )、鎵(Ga )、鋅(Zn )、錫(Sn )等的至少一種的例如In-Ga-Zn-0、In_Ga-Zn-Sn-0等非晶氧化物半導體薄膜具有非常高的載流子迀移率，因此，優(yōu)選用于TFT。
[0004]然而，在氧化物半導體薄膜中，存在起因于在成膜工序中產(chǎn)生的晶格缺陷或膜中的氫等雜質(zhì)而在氧化物半導體的迀移率產(chǎn)生偏差而對TFT特性造成壞影響的情況。
[0005]此外，氧化物半導體薄膜與使用了a-Si的情況相比，存在電特性容易變動而可靠性低這樣的問題。例如，在有機EL顯示器中，在使有機EL元件發(fā)光的期間，對驅(qū)動TFT的柵極電極持續(xù)施加正電壓，但是，由于電壓的施加而在柵極絕緣膜和半導體層的界面捕獲(trap)電荷，閾值電壓(以下，稱為“Vth”)發(fā)生變化，開關(guān)(switching)特性發(fā)生變化成為問題。
[0006]因此，在顯不裝置等的制造工序中，從生廣性提尚的觀點出發(fā)，正確地測定.估計成膜后的氧化物半導體薄膜的迀移率、閾值電壓的偏移量(以下，稱為“ A Vth”)，評價氧化物半導體薄膜的特性，反饋其結(jié)果來調(diào)整制造條件以進行膜質(zhì)的品質(zhì)管理是重要的。
[0007]作為氧化物半導體薄膜的特性評價方法，通常，在氧化物半導體薄膜形成柵極絕緣膜或鈍化絕緣膜而進行電極添加之后，測定迀移率、閾值等特性。然而，在需要電極添加的接觸型的特性評價方法中，花費電極添加用的時間、成本。此外，通過進行電極添加，存在在氧化物半導體薄膜中產(chǎn)生新的缺陷的可能性。從制造成品率提高等的觀點出發(fā)，也尋求不需要電極添加的非接觸型的特性評價手法。
[0008]作為在不進行電極添加的情況下非接觸地評價氧化物半導體薄膜的迀移率的方法，如專利文獻I所示那樣，本申請人公開了利用微波光電導衰減法的評價方法以及用于該評價方法的評價裝置。該技術(shù)對形成有氧化物半導體薄膜的樣品照射激光，測定根據(jù)被該激光照射激發(fā)的過剩載流子發(fā)生變化的微波的反射率的變化來計算壽命值，由此，評價氧化物半導體薄膜的迀移率。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2012-33857號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
上述特許文獻I的技術(shù)不需要對半導體薄膜進行電極添加，此外，能夠短時間且高精度地測定半導體薄膜的迀移率。然而，在特許文獻I中，不能評價應(yīng)力耐性。因此，關(guān)于應(yīng)力耐性，依然通過需要電極添加的NBTI(Negative Bias Temperature Instability，負偏壓溫度不穩(wěn)定性)試驗等來評價。
[0011]因此，為了評價氧化物半導體薄膜的迀移率和應(yīng)力耐性，分別需要不同的裝置。這樣的現(xiàn)狀不僅對生產(chǎn)性造成大的影響，而且需要準備多個裝置，因此，存在制造成本變高這樣的問題。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供以非接觸型、正確且使用同一裝置簡便地測定作為氧化物半導體薄膜的電特性的迀移率和應(yīng)力耐性且能夠進行包含電特性的預(yù)測、估計的評價的評價裝置。
[0013]用于解決課題的方案
能夠達成上述課題的本發(fā)明的氧化物半導體薄膜的評價裝置在如下具有主旨:具備:第一激發(fā)光照射單元，對形成有氧化物半導體薄膜的樣品的測定部位照射第一激發(fā)光而在所述氧化物半導體薄膜中生成電子-空穴對;電磁波照射單元，對所述樣品的測定部位照射電磁波;反射電磁波強度檢測單元，對由于所述第一激發(fā)光的照射而發(fā)生變化的所述電磁波的來自所述樣品的反射電磁波強度進行檢測；第二激發(fā)光照射單元，對所述樣品照射第二激發(fā)光而從所述氧化物半導體薄膜生成光致發(fā)光光;發(fā)光強度測定單元，對所述光致發(fā)光光的發(fā)光強度進行測定；以及評價單元，基于所述反射電磁波強度檢測單元的檢測數(shù)據(jù)和所述發(fā)光強度測定單元的測定數(shù)據(jù)來評價所述樣品的迀移率和應(yīng)力耐性，并且，所述第一激發(fā)光照射單元和所述第二激發(fā)光照射單元為同一或不同的激發(fā)光照射單元。
[0014]在本發(fā)明中，為如下的實施方式:所述第一激發(fā)光照射單元具有輸出所述氧化物半導體薄膜的帶隙以上的能量的光源也是優(yōu)選的，此外，所述第二激發(fā)光照射單元具有輸出相當于在所述氧化物半導體薄膜的帶隙中存在的缺陷能級的能量的光源也是優(yōu)選的。
[0015]此外，所述第二激發(fā)光照射單元具有輸出從所述氧化物半導體薄膜僅激發(fā)特定的波長的光致發(fā)光光的能量的光源也是優(yōu)選的。
[0016]進而，在本發(fā)明中，在所述第一激發(fā)光和所述第二激發(fā)光的光路上具備對所述第一激發(fā)光和/或所述第二激發(fā)光的光路進行變更的光路切換單元也是優(yōu)選的，此外，所述光路切換單元被設(shè)置為所述第一激發(fā)光和所述第二激發(fā)光照射到所述樣品的同一或不同的測定處也是優(yōu)選的。
[0017]在實施本發(fā)明的情況下，為具備將所述第一激發(fā)光和所述電磁波引導到所述樣品的所述測定部位的波導管并且在所述波導管的所述樣品側(cè)開口部附近的側(cè)面設(shè)置有所述第二激發(fā)光的導入口也是優(yōu)選的實施方式。
[0018]發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供以非接觸型、正確且簡便地預(yù)測、估計氧化物半導體薄膜的迀移率和應(yīng)力耐性來進行評價的裝置。特別地，根據(jù)本發(fā)明，能夠使用同一裝置來評價迀移率和應(yīng)力耐性。
[0019]因此，與在氧化物半導體的迀移率和應(yīng)力耐性的評價中需要分別的評價裝置的以往例相比，評價裝置導入成本低，此外，也能夠削減評價裝置設(shè)置空間。
[0020]只要使用本發(fā)明的裝置，則能夠在液晶顯示裝置等的制造線中在流線(inline)中短時間且以非接觸型進行氧化物半導體薄膜的電特性，因此，能夠進行成品率的提高等提高生產(chǎn)性，能夠適當?shù)剡M行氧化物半導體的品質(zhì)管理。
【附圖說明】
[0021]圖1是示出本發(fā)明的評價裝置的一個例子的概略說明圖。
[0022]圖2是示出本發(fā)明的評價裝置的另一個例子的概略說明圖。
[0023]圖3是示出本發(fā)明的評價裝置的又一個例子的概略說明圖。
[0024]圖4是與使用了橢圓面反射鏡的光致發(fā)光光的聚光有關(guān)的概略說明圖。
[0025]圖5是在波導管頂端開口部附近設(shè)置有第二激發(fā)光導入口的波導管的概略說明圖。
【具體實施方式】
[0026]如已經(jīng)敘述的那樣，本申請人先提出了利用微波光電導衰減法的評價方法來作為評價氧化物半導體薄膜的迀移率的技術(shù)。利用微波光電導衰減法的評價手法是不需要電極添加的非接觸型的測定而且能夠在短時間內(nèi)進行測定，因此，在本發(fā)明中，關(guān)于迀移率，也通過已知的微波光電導衰減方法來評價。
[0027]另一方面，關(guān)于應(yīng)力耐性，不能通過先提出的技術(shù)來進行評價，因此，本發(fā)明人們對應(yīng)力耐性的評價手法反復進行了專心討論。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了:作為以非接觸型簡便地評價(預(yù)測.估計)氧化物半導體薄膜的應(yīng)力耐性的指標，測定對形成有氧化物半導體薄膜的樣品照射激發(fā)光而激發(fā)的光致發(fā)光光的發(fā)光強度是有效的。在本發(fā)明人們進行討論時，查明了光致發(fā)光光的發(fā)光強度優(yōu)選的是峰值強度與A Vth大體上具有良好的相關(guān)關(guān)系。即，知曉了處于如下的趨勢:當光致發(fā)光光的發(fā)光強度(以下，也包含作為優(yōu)選的實施方式的峰值強度)變大時A Vth也變大而應(yīng)力耐性降低。因此，能夠基于光致發(fā)光光的發(fā)光強度的測定結(jié)果來大致把握氧化物半導體薄膜的應(yīng)力耐性的優(yōu)劣例如合格與否的判定等。
[0028]基于上述見解，對能夠進行迀移率和應(yīng)力耐性的評價的裝置的結(jié)構(gòu)進行討論后的結(jié)果是，知曉了在迀移率的評價所需要的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力耐性的評價所需要的結(jié)構(gòu)中存在重復的結(jié)構(gòu)。進而，在反復進行討論時，對以往的迀移率的評價裝置進行一部分改良而在上述迀移率的評價裝置中具備應(yīng)力耐性的評價所需要的結(jié)構(gòu)，由此，能夠使用同一個裝置不僅對迀移率也對應(yīng)力耐性進行評價。
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