氧化物半导体薄膜的评价方法、和氧化物半导体薄膜的品质管理方法、以及用于所述评价 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于液晶显示器或有机EL显示器等显示装置中的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)的半导体层用氧化物、即氧化物半导体薄膜的评价方法和品质管理方法、以及用于所述评价方法的评价元件和评价装置。详细地讲，涉及一种对氧化物半导体薄膜的薄膜电阻或比电阻(以下，有时称为“电阻率”)非破坏性地进行判断、评价的技术。
【背景技术】
[0002]无定形的非晶质氧化物半导体薄膜与通用的无定形娃相比，具有较高的载流子迀移率，光学带隙大，能够低温成膜，因此，在需要大型、高分辨率、高速驱动的新一代显示器或耐热性低的树脂基板中的应用被寄予厚望。
[0003]即使在薄膜之中，也是由铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)以及氧(O)形成的无定形氧化物半导体薄膜(以下，有时称为“Ιη-Ga-Zn-O”或“IGZ0”)特别具有非常高的载流子迀移率，因此，被优选使用。例如，非专利文献I以及2公开了将原子％比为In:Ga:Zn = 1.1:1.1:0.9的氧化物半导体薄膜用于成为活性层的TFT的半导体层中的内容。另外，专利文献I公开了一种无定形氧化物，其包括In、Zn、Sn以及Ga等元素与Mo，Mo相对于无定形氧化物中的总金属原子数的原子组分比率为0.1?5原子实施例中公开了一种使用在IGZO中添加了Mo的活性层的TFT。
[0004]但是，广为人知的是:氧化物半导体薄膜由于在成膜工序以及之后的热处理中所产生的各种偏差的缘故而导致特性变化。例如，由于在成膜工序中产生的晶格缺陷或膜中的氢的缘故，决定TFT特性的载流子浓度会发生较大变化，TFT特性容易产生偏差。因此，在显示装置等的制造工序中，对成膜的氧化物半导体薄膜的特性进行评价，反馈其结果并调整制造条件，从而对膜质进行品质管理这一做法从提高生产率的观点来看是很重要的。
[0005]作为以往的氧化物半导体薄膜的特性评价方法，通常的做法是:在氧化物半导体薄膜上形成栅极绝缘膜、钝化绝缘膜，通过使用光刻、金属掩模的微细加工来进行规定大小的电极的安装，然后，测定空穴效应，从而测定迀移率、载流子密度等特性。
[0006]但是，如果利用上述需要安装电极的特性评价方法，则安装电极需要花费时间、成本。另外，安装电极可能会在氧化物半导体薄膜上产生新的缺陷。从提高成品率等观点来看，需要确立一种不需要安装电极的特性评价方法。
[0007]另外，如果利用进行电极安装的以往的评价方法，则在大型的玻璃基板的测定中存在会花费大量工时等问题，因此，不现实。
[0008]因此，作为无需安装电极，以非接触的方式对氧化物半导体薄膜的膜质进行管理的方法，专利文献2公开了一种利用微波光导电衰减法对氧化物半导体薄膜的迀移率定性或定量地进行评价的方法。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011 ]专利文献1: JP特开2009-164393号公报
[0012]专利文献2: JP特开2012-33857号公报
[0013]非专利文献
[0014]非专利文献1:固体物理、V0L44、P621 (2009)
[0015]非专利文献2: Nature，V0L432、P488 (2004)
【发明内容】
[0016]发明要解决的技术课题
[0017]本发明就是鉴于上述情况而实现的，其目的是提供一种对氧化物半导体薄膜的电阻率进行正确且简便的测定，进行评价、预测、推定的方法以及氧化物半导体薄膜的品质管理方法。
[0018]本发明的其他目的是提供一种用于上述评价方法的评价元件以及评价装置。
[0019]解决技术课题的手段
[0020]能够解决上述课题的本发明所涉及的氧化物半导体薄膜的评价方法的特征为，
[0021]包括:第一工序，在对形成了氧化物半导体薄膜的样品照射激励光以及微波，且测定了因所述激励光的照射而变化的所述微波的来自所述氧化物半导体薄膜的反射波的最大值之后，停止照射所述激励光，测定所述激励光的照射停止后的所述微波的来自所述氧化物半导体薄膜的反射波的反射率在时间上的变化;以及
[0022]第二工序，其中，根据所述反射率在时间上的变化，计算出与激励光的照射停止后呈现的慢衰减对应的参数，对所述氧化物半导体薄膜的电阻率进行评价。
[0023]在本发明的优选实施方式中，所述电阻率为薄膜电阻或比电阻。
[0024]在本发明的优选实施方式中，在所述第二工序中，根据所述反射率的变化，计算出与激励光的照射停止后在0.1?1ys呈现的慢衰减对应的参数，对所述氧化物半导体薄膜的电阻率进行评价。
[0025]在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体薄膜含有从In、Ga、Zn以及Sn构成的组中选择的至少一种以上的元素。
[0026]在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体薄膜是在栅极绝缘膜的表面上成膜的。
[0027]在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体薄膜在其表面上具有保护膜。
[0028]另外，能够解决所述课题的本发明所涉及的氧化物半导体薄膜的品质管理方法的重点在于:能够在半导体制造工序的任何一个工序中使用所述氧化物半导体薄膜的评价方法。
[0029]另外，本发明还包括在半导体制造工序的任何一个工序中都使用所述品质管理方法的氧化物半导体薄膜的品质管理装置。
[0030]另外，能够解决所述课题的本发明的评价元件的重点在于:是用于所述任意一项中所记载的评价方法的在基板上形成氧化物半导体薄膜的评价元件。
[0031]在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体薄膜是在基板的表面上直接形成的。
[0032]在本发明的优选实施方式中，所述氧化物半导体薄膜是在栅极绝缘膜的表面上直接形成的。
[0033]在本发明的优选实施方式中，在所述氧化物半导体薄膜的表面上形成保护膜。
[0034]另外，能够解决所述课题的本发明的评价装置是在基板上排列了多个所述任意一项中所记载的评价元件的评价装置。
[0035]而且，本发明还包括用于所述氧化物半导体薄膜的评价方法的装置作为优选的实施方式，用于所述氧化物半导体薄膜的评价方法的装置的重点在于，
[0036]具有:激励光照射单元，其对形成了氧化物半导体薄膜的样品的测定部位照射激励光，在所述氧化物半导体薄膜中生成电子-空穴对；
[0037]微波照射单元，其对所述样品的测定部位照射微波；
[0038]反射微波强度检测单元，其检测因所述激励光的照射而变化的所述微波的来自所述样品的反射微波强度；以及
[0039]评价单元，其基于所述反射微波强度检测单元的检测数据，评价所述样品的电阻率。
[0040]另外，所述氧化物半导体薄膜的评价装置的另外的优选实施方式为具有:电阻测定单元，其具有电阻率测定头和所述电阻率测定头的升降单元。
[0041 ]发明效果
[0042]根据本发明，能够正确且简便地评价、预测、测定氧化物半导体薄膜的电阻率。
[0043]通过将本发明的评价方法用于半导体制造工序的任何一个工序中，能够进行TFT的制造过程中的氧化物半导体薄膜的品质管理。
[0044]根据本发明，还提供一种用于所述各工序中的评价元件以及评价装置。
[0045]附图的说明
[0046]图1是表示微波衰减波形的一个示例的图。
[0047]图2是表示用于实施例1以及2的氧化物半导体TFT的结构的示意图。
[0048]图3是表示涉及本发明的评价元件的构成的一个示例的示意图。
[0049]图4是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0050]图5是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0051 ]图6是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0052]图7是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0053]图8是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0054]图9是表示涉及本发明的评价元件的其他构成的一个示例的示意图。
[0055]图10是表示涉及本发明的评价装置的构成的一个示例的示意图。
[0056]图11是表示在实施例1中，公式(I)中的B值与薄膜电阻的关系的图表。
[0057]图12A是表示实施例2的结果的图表，并且是表示基板上的各测定点的比电阻与公式(I)中的B值的关系的图表。
[0058]图12B是表示实施例2的结果的图表，并且是表示基板上的各测定点的比电阻与相关系数的关系的图表。
[0059]图13是表示涉及本发明的评价装置的一个示例的示意图。
【具体实施方式】
[0060]涉及本发明的氧化物半导体薄膜的评价方法包括:第一工序，其中，对形成了氧化物半导体薄膜的样品照射激励光以及微波，测定因所述激励光的照射而变化的所述微波的来自所述氧化物半导体薄膜的反射波的最大值，然后，停止照射所述激励光，测定所述激励光的照射停止后的所述微波的来自所述氧化物半导体薄膜的反射波的反射率在时间上的变化；以及第二工序，其中，根据所述反射率在时间上的变化，计算出与激励光的照射停止后呈现的慢衰减对应的参数，对所述氧化物半导体薄膜的电阻率进行评价。作为所述电阻率，能够列举出薄膜电阻(Ω._/□)或比电阻(Ω.cm)。比电阻是薄膜电阻与膜厚相乘得到的。
[0061]S卩，本发明利用了上述专利文献2中所记载的微波光导电衰减法。详细地讲，本发明的特征在于，发现了:在利用上述专利文献2的方法获得的微波的衰减中，在激励光的照射停止后呈现的慢微波衰减波形、即微波衰减的程