[发明专利]氧化物半导体薄膜的评价装置

说明书

提供一种以非接触型、正确且使用同一装置简便地测定氧化物半导体薄膜的迁移率和应力耐性来能够进行预测·估计的评价装置。本发明的评价装置具备：对样品的测定部位照射第一激发光而生成电子‑空穴对的第一激发光照射单元；对电磁波进行照射的电磁波照射单元；对反射电磁波强度进行检测的反射电磁波强度检测单元；对所述样品照射第二激发光而生成光致发光光的第二激发光照射单元；对所述光致发光光的发光强度进行测定的发光强度测定单元；以及评价迁移率和应力耐性的评价单元，并且，所述第一激发光照射单元和所述第二激发光照射单元为同一或不同的激发光照射单元。

技术领域

本发明涉及在液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中使用的薄膜晶体管（TFT：Thin Film Transistor）的半导体层用氧化物（以下，称为“氧化物半导体薄膜”）的评价装置。详细地，涉及以非接触型评价氧化物半导体薄膜的迁移率以及应力耐性的装置。

背景技术

非晶（amorphous）氧化物半导体薄膜与通用的非晶硅（以下，称为“a-Si”）相比具有高的载流子迁移率，光学带隙大，能够在低温下成膜。因此，期待向要求大型·高分辨率·高速驱动的下一代显示器或耐热性低的树脂基板等的应用。

在氧化物半导体薄膜之中特别是包含铟（In）、镓（Ga）、锌（Zn）、锡（Sn）等的至少一种的例如In-Ga-Zn-O、In-Ga-Zn-Sn-O等非晶氧化物半导体薄膜具有非常高的载流子迁移率，因此，优选用于TFT。

然而，在氧化物半导体薄膜中，存在起因于在成膜工序中产生的晶格缺陷或膜中的氢等杂质而在氧化物半导体的迁移率产生偏差而对TFT特性造成坏影响的情况。

此外，氧化物半导体薄膜与使用了a-Si的情况相比，存在电特性容易变动而可靠性低这样的问题。例如，在有机EL显示器中，在使有机EL元件发光的期间，对驱动TFT的栅极电极持续施加正电压，但是，由于电压的施加而在栅极绝缘膜和半导体层的界面捕获（trap）电荷，阈值电压（以下，称为“Vth”）发生变化，开关（switching）特性发生变化成为问题。

因此，在显示装置等的制造工序中，从生产性提高的观点出发，正确地测定·估计成膜后的氧化物半导体薄膜的迁移率、阈值电压的偏移量（以下，称为“ΔVth”），评价氧化物半导体薄膜的特性，反馈其结果来调整制造条件以进行膜质的品质管理是重要的。

作为氧化物半导体薄膜的特性评价方法，通常，在氧化物半导体薄膜形成栅极绝缘膜或钝化绝缘膜而进行电极添加之后，测定迁移率、阈值等特性。然而，在需要电极添加的接触型的特性评价方法中，花费电极添加用的时间、成本。此外，通过进行电极添加，存在在氧化物半导体薄膜中产生新的缺陷的可能性。从制造成品率提高等的观点出发，也寻求不需要电极添加的非接触型的特性评价手法。

作为在不进行电极添加的情况下非接触地评价氧化物半导体薄膜的迁移率的方法，如专利文献1所示那样，本申请人公开了利用微波光电导衰减法的评价方法以及用于该评价方法的评价装置。该技术对形成有氧化物半导体薄膜的样品照射激光，测定根据被该激光照射激发的过剩载流子发生变化的微波的反射率的变化来计算寿命值，由此，评价氧化物半导体薄膜的迁移率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-33857号公报。

发明内容

发明要解决的课题

上述特许文献1的技术不需要对半导体薄膜进行电极添加，此外，能够短时间且高精度地测定半导体薄膜的迁移率。然而，在特许文献1中，不能评价应力耐性。因此，关于应力耐性，依然通过需要电极添加的NBTI（Negative Bias Temperature Instability，负偏压温度不稳定性）试验等来评价。