br>[0307] 光应力
[0308] 光源：白色光源
[0309] 照度（照射到TFT的光的强度）：25, 000NIT
[0310] 光照射装置：Yang电子制YSM-1410
[0311] 应力外加时间：2小时
[0312] 在此，所谓阈值电压，如果粗略地说，就是晶体管从断态（漏电流（Id)低的状态） 转变到通态（漏电流高的状态）时的栅电压（Vg)的值。在本实施例中，将漏电流在接通电 流与断开电流之间的InA附近时的电压定义为阈值（Vth)电压，测量应力外加前后的阈值 电压的变化量（漂移量，AVth)。AVth越小，应力耐受性越优异。
[0313] 图16中表示预退火时间与AVth(图中，?），以及预退火时间与寿命值（图中， A)的关系。图16(a)是氧添加量4%的情况，图16(b)是氧添加量8%的情况。
[0314] 由上述图可知，其显示出同样的轮廓，AVth与寿命值的举动一致。即可证实的 是，如果使用基于本发明的寿命值的评价方法，则可以间接而高精度地评价TFT的应力耐 受性。
[0315](实施例6)
[0316] 在实施例6中，关于在氧化物半导体薄膜的表面上具有保护膜的氧化物半导体 膜，为了评价寿命值与应力耐受性（AVth)的相关关系而进行以下的实验。
[0317] (1)寿命值测量用试样的制作
[0318] 首先，在玻璃基板（3 -二y夕社制EAGLEXG，直径lOOmmX厚度0. 7mm)之上，以 下述条件通过溅射法成膜氧化物半导体薄膜（IGZ0)。
[0319] 溅射装置：（株）7 7夕制"CS-200 "
[0320]派射革巴的组成：InGaZn04[In:Ga:Zn= 1 : 1 : 1 (原子比）]
[0321] 基板温度：室温
[0322] 氧化物半导体层的膜厚：40nm
[0323] 氧添加量：<V(Ar+02)=4%(体积比）
[0324]气压：lmTorr
[0325] 其次，为了使氧化物半导体薄膜的膜质提高，在大气中进行350°C1小时的预退火 处理。
[0326] 再在氧化物半导体膜上，作为保护膜形成Si02。上述Si02的形成，使用寸A3制 "TO-220NL"，由等离子体CVD法进行。成膜条件如下，改变成膜温度进行成膜，得到像3那 样的试样。
[0327]载气：N20=lOOsccm，SiH4=4sccm，N2=36sccm
[0328]气压：133Pa
[0329] 成膜功率：100W
[0330]成膜温度：15(TC、20(TC、23(rC
[0331]膜厚：100nm
[0332] 对于如此得到的各试样，通过与实施例1同样的方法，进行微波光导电衰减法的 寿命测量。
[0333] 在图17中，表示基于上述微波光导电衰减法测量的结果。图中，纵轴是微波的反 射波强度（Signal)。随着5102的成膜温度变高，寿命值变小。
[0334] (2)TFT特性和应力耐受性测量用TFT试样的制作
[0335] 为了确认由上述（1)制作的试样的TFT特性，以与实施例1同样的方法制作前述 的图2所示的TFT，评价TFT特性和应力耐受性。
[0336] 图18中，表示成膜温度与AVth(图中，?），和成膜温度与寿命值（图中，A)的 关系。
[0337] 由上述图可知，其显示出同样的轮廓，AVth与寿命值的举动一致。即可证实，如 果使用基于本发明的寿命值的评价方法，则即使在带保护膜的试样中，也可以间接而高精 度地评价TFT的应力耐受性。
[0338](实施例7)
[0339] 在实施例7中，制作下述试样，并为了评价寿命值和峰值与应力耐受性（AVth)的 相关关系，而进行以下的实验。
[0340] (1)寿命值测量用试样的制作
[0341] 在前述的实施例6的试样中，追加保护膜Si02的成膜温度250°C，得到如以下的4 这样的试样。Si02成膜温度以外的条件均与实施例3相同。
[0342]成膜温度：15(TC、20(TC、23(rC、25(rC
[0343] 对于上述保护膜形成后的试样和保护膜形成前的试样，通过与实施例1同样的方 法，进行微波光导电衰减法的寿命测量，其结果显示在图19中。图19中，纵轴是有无保护 膜时的峰值比和寿命的比。
[0344] 由上述图可知，随着SiOj^成膜温度变高，寿命比变小。另一方面，关于峰值比， 在230 °C达到极大，在250 °C变小。
[0345] (2)TFT特性和应力耐受性测量用TFT试样的制作
[0346] 为了确认由上述（1)制作的试样的TFT特性，以与实施例1同样的方法制作前述 图2所示的TFT，评价TFT特性和应力耐受性。
[0347] 在表5中，显示Si02的成膜温度、峰值比、寿命比、晶体管动作、AVth的结果。
[0348]【表5】
[0349]
[0350] 如上述表所示，成膜温度为250°C时，氧化物半导体的载流子过多，阻抗变低，因此 晶体管没有动作。
[0351] 为峰值比在1以上且寿命比在0. 90以下的，判定为〇。为〇判定的，晶体管动作 是〇，且AVth为1. 00V以下。
[0352]即可证实，如果使用基于本发明的峰值和寿命值的评价方法，则能够间接而高精 度地评价TFT的动作和应力耐受性。
[0353](实施例8)
[0354] 在实施例8中，使用与前述实施例1同样的试样，调查通过下述评价1~3的方法 计算出的寿命值和阈值漂移的相关。
[0355] 评价1.对于微波反射强度从最大值的1/e至达到最大值的1/e2的反射波强度进 行对数转换的斜率（与实施例1相同）
[0356] 评价2.由下述（1)式表示微波反射强度，参数拟合时的寿命值
[0357]【算式1】
[0358] n^xp (~t/ t :) +n2exp (~t/ x 2) (1)
[0359] 上述式（1)中，t意思是测量时间（秒），nJPn2意思是常数，t:意思是拥有短时 间常数的载流子的寿命，T2意思是拥有长时间常数的载流子的寿命。
[0360] 评价3.由下述（2)式表示微波反射强度，参数拟合时的寿命值
[0361]【算式2】
[0362]n^xp(~t/t:) +n2exp(~t/x2)p (2)
[0363] 上述式（2)中，t意思是测量时间（秒），nJPn2意思是常数，t:意思是拥有短时 间常数的载流子的寿命，t2意思是拥有长时间常数的载流子的寿命，0意思是弛豫因子。
[0364] 在此，上述所谓"参数拟合时"，是指在前述的（1)式中关于叫、％、，另外在 前述的式⑵中关于叫、!^、Tp12、0，基于至今为止的经验而输入适当的值，使上述（1) 式全体的相关系数或上述（2)式全体的相关系数达到最小而反复计算，从而进行了拟合时 的意思。后述的实施例9也同样。
[0365] 图20中，表示预退火时间与AVth(图中，?）关系，和预退火时间与t2(图中， A)的关系。图20(a)表示由评价2得到的t2，图20(b)表示由评价3得到的t2。
[0366] 与实施例1同样，可知A乂也和t2显示出同样的轮廓，AVth与t2的举动一致。 即可证实，无论采用评价1~评价3的哪一种方法，都能够评价TFT的应力耐受性。
[0367](实施例9)
[0368] 在实施例9中，使用与前述的实施例1相同的试样，调查由下述评价1~3的方法 计算出的寿命值，与阈值漂移的相关。
[0369] 评价1.对于微波反射强度从最大值的1/e至达到最大值的1/e2的反射波强度进 行对数转换的斜率（与实施例1相同）
[0370] 评价2.以下述（3)式表示微波反射率，参数拟合时的寿命值（参数B)
[0371]【算式3】
[0372]y=AXexp(x/B)(x:测量时间、y:反射率）（3)
[0373] 评价3.由下述（4)式表示微波反射率，参数拟合时的寿命值（参数C)
[0374]【算式4】
[0375]y=AXxc(x:测量时间、y:反射率）（4)
[0376] 图21(a)中，表示预退火时间与AVth(图中，?），和预退火时间与根据评价2得 至I撤参数B(图中，)的关系。另外，图21(b)中，表示预退火时间与AVth(图中，鲁）的 关系，和预退火时间与根据评价3得到的参数C(图中，?)的关系。还有，在本实施例中， 使上述的式（3)和式（4)的测量时间，为深能级的复合和装置的噪音难以对微波衰减波形 造成影响的1ys~2ys。
[0377] 由这些图可知，与实施例1同样，AVth和参数B、参数C显示出同样的轮廓，AVth 和参数B、参数C的举动一致。即可证实，无论采用评价1、评价2的哪一种方法，都能够评 价TFT的应力耐受性。另外，由上述的实验结果也可知，根据本发明，不仅前述的实施例所 述的寿命值，而且将由上述式（3)的指数函数式计算出的寿命值（参数B)，和由上述式（4) 的幂乘的方式表示的参数C，作为评价氧化物半导体薄膜的应力耐受性的参数也有用。
【主权项】
1. 一种氧化物半导体薄膜的评价方法，其特征在于，包括如下工序：第一工序，其是对 形成有氧化物半导体薄膜的试样照射激发光和微波，测量因所述激发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，停止所述激发光的照射，测 量所述激发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 的时间上的变化；第二工序，其是根据所述反射率的时间上的变化，计算在激发光的照射停 止后Iys左右出现的慢衰减所对应的参数，由此评价所述氧化物半导体薄膜的应力耐受 性。2. 根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述第二工序为如下：由激发光的照射停止 后Iys左右出现的微波反射率的慢衰减所对应的参数和微波反射率的最大值这两者对所 述氧化物半导体薄膜的应力耐受性进行评价。3. 根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述参数是寿命值。4. 根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述氧化物半导体薄膜含有从In、Ga、Zn和 Sn所构成的群中选择的至少一种以上的元素。5. 根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述氧化物半导体薄膜被成膜于栅极绝缘 膜的表面上。6. 根据权利要求1所述的评价方法，其中，所述氧化物半导体薄膜在其表面上具有保 护膜。7. -种氧化物半导体薄膜的品质管理方法，其特征在于，在半导体制造工序的任意一 道工序中，应用权利要求1~6中任一项所述的评价方法。8. -种评价元件，其是被用于权利要求1~6中任一项所述的评价方法，在基板之上形 成氧化物半导体薄膜而成的。9. 根据权利要求8所述的评价元件，其是所述氧化物半导体薄膜直接形成于基板的表 面上而成的。10. 根据权利要求8所述的评价元件，其是所述氧化物半导体薄膜直接形成于栅极绝 缘膜的表面上而成的。11. 根据权利要求8所述的评价元件，其是在所述氧化物半导体薄膜的表面上形成保 护膜而成的。12. -种评价装置，其是在基板上排列有多个权利要求8所述的评价元件而成的。
【专利摘要】提供一种非接触型，正确且简便地测量、评价(预测·推断)氧化物半导体薄膜的应力耐受性的方法以及氧化物半导体的品质管理方法。本发明的氧化物半导体薄膜的评价方法，包括如下工序，第一工序，其是向形成有氧化物半导体薄膜的试样照射激发光和微波，测量因所述激发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，停止所述激发光的照射，测量所述激发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的变化的第一工序；第二工序，其是根据所述反射率的变化，计算在激发光的照射停止后1μs左右出现的慢衰减所对应的参数，评价所述氧化物半导体薄膜的应力耐受性。
【IPC分类】H01L29/786, G01N22/00, H01L21/336
【公开号】CN105026918
【申请号】CN201480004370
【发明人】岸智弥, 林和志, 钉宫敏洋
【申请人】株式会社神户制钢所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年1月9日
【公告号】EP2944948A1, WO2014109343A1