[发明专利]氧化物半导体薄膜的品质评价方法及上述氧化物半导体薄膜的品质管理方法以及使用该品质评价方法的半导体的制造装置

说明书

本发明是氧化物半导体薄膜的品质评价方法，选出在通过μ‑PCD法测定出的激励光停止后的每个经过时间的各信号值以及该经过时间代入到下述式(1)而得到的各计算值当中，计算值最高的峰值以及上述峰值的时间常数(μ秒)，根据上述峰值以及上述时间常数推定存在于上述氧化物半导体薄膜中的缺陷能级的能量位置和缺陷密度。x＝信号值×信号值的经过时间…式(1)，式中，x：计算值，信号值：微波的反射率(mV)，信号值的经过时间：从激励光停止后到信号值为止的经过时间(μ秒)。

技术领域

本发明涉及适于在液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中使用的薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)的氧化物半导体薄膜的品质评价方法及该氧化物半导体薄膜的品质管理方法以及使用该品质评价方法的半导体的制造装置。

背景技术

随着电视机、智能手机等的普及，平板显示器(Flat Pannel Display：以下，称为“FPD”)要求高精细化、显示频率高速化、低功耗化。伴随于此，对于在驱动显示器的电路中使用的TFT要求高速响应性，即，作为半导体特性，要求高移动度。

作为形成TFT的半导体薄膜材料，近年，非晶氧化物半导体薄膜(以下，称为“氧化物半导体薄膜”)正受到关注，特别是In-Ga-Zn-O₄(以下，称为“IGZO”)作为最有希望的素材而得到研究。IGZO与以往使用的非晶硅(以下，称为“a-Si”)相比，移动度高且能实现高精细化，并且由于能够抑制漏电流，因而具有对FPD的低功耗化有帮助等优点。因此，IGZO被期待应用于要求大型、高分辨率、高速驱动的下一代显示器等中。

但是，氧化物半导体薄膜由于因其多元性导致的组成的差异、或者因非晶导致的构造的变化等，有时会在膜中导入电气缺陷。特别是对于氧化物半导体薄膜而言，已知由于在成膜工序中产生的晶格缺陷、膜中的氢，支配TFT特性的载流子浓度会变大，或者由于之后的热处理，电子状态会发生变化，从而会对TFT的品质带来影响。因此，由于因膜质导致的移动度的偏差、光照射下的负偏压应力，应力施加前后的阈值电压(V_th：ThresholdVoltage)会移位，开关特性发生变化等对TFT特性带来的影响就会成为问题。例如，对于使用了组装到FPD的IGZO的TFT而言，由于使用中暴晒的光、待机中的施加电压作用下的应力，开关特性发生劣化会成为问题。此外，在使用了OLED(Organic Light Emitting Diode)的FPD中，在使OLED发光的正方向的驱动电压的影响下，V_th进行移位会成为问题。由于TFT特性源于氧化物半导体薄膜的电子状态，因此认为因应力导致的开关特性的劣化也起因于氧化物半导体薄膜的电子状态的变化。

因此，在氧化物半导体薄膜的制造工序中，掌握氧化物半导体薄膜中的电子状态，并且对制造工艺给电子状态带来的影响进行评价，将该结果反馈来调整制造条件从而进行TFT的品质管理，这从提高生产率的观点来看很重要。

作为测定给开关特性带来影响的阈值电压的变化之差ΔV_th(以下，也有时称为“阈值移位ΔV_th”)的试验方法，采用以下的LNBTS(Light Negative Bias TemperatureStress)试验，该LNBTS试验是模拟以下状态的加速试验，即，对待机状态的TFT施加负的栅极电压(负的偏压)，并且连续地接受背光的杂散光的光照射的状态。此外，作为模拟对待机状态的TFT施加了正的栅极电压(正的偏压)的状态的加速试验，采用PBTS(Positive BiasTemperature Stress)试验。LNBTS试验、PBTS试验是测定应力施加前后的阈值电压的变化量的试验，基于该试验结果算出的阈值移位ΔV_th越小，应力耐受性越出色，就能够评价为具有实用上越出色的开关特性。虽然LNBTS试验、PBTS试验作为可靠性高的评价方法而被通用，但是由于为了进行这些试验而需要实际制作带有电极的TFT，需要时间和成本，因此期望有能够更简便且更准确地评价应力耐受性的方法。