氧化物半导体薄膜的评价装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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迀移率以及应力耐性的装置。
【背景技术】
[0002]非晶(amorphous)氧化物半导体薄膜与通用的非晶娃(以下，称为“a_Si”)相比具有高的载流子迀移率，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。
[0003 ] 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-0、In_Ga-Zn-Sn-0等非晶氧化物半导体薄膜具有非常高的载流子迀移率，因此，优选用于TFT。
[0004]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迀移率产生偏差而对TFT特性造成坏影响的情况。
[0005]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。
[0006]因此，在显不装置等的制造工序中，从生广性提尚的观点出发，正确地测定.估计成膜后的氧化物半导体薄膜的迀移率、阈值电压的偏移量(以下，称为“ A Vth”)，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。
[0007]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，测定迀移率、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。
[0008]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迀移率的方法，如专利文献I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迀移率。
[0009]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】
[0010]发明要解决的课题
上述特许文献I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迀移率。然而，在特许文献I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。
[0011]因此，为了评价氧化物半导体薄膜的迀移率和应力耐性，分别需要不同的装置。这样的现状不仅对生产性造成大的影响，而且需要准备多个装置，因此，存在制造成本变高这样的问题。
[0012]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供以非接触型、正确且使用同一装置简便地测定作为氧化物半导体薄膜的电特性的迀移率和应力耐性且能够进行包含电特性的预测、估计的评价的评价装置。
[0013]用于解决课题的方案
能够达成上述课题的本发明的氧化物半导体薄膜的评价装置在如下具有主旨:具备:第一激发光照射单元，对形成有氧化物半导体薄膜的样品的测定部位照射第一激发光而在所述氧化物半导体薄膜中生成电子-空穴对;电磁波照射单元，对所述样品的测定部位照射电磁波;反射电磁波强度检测单元，对由于所述第一激发光的照射而发生变化的所述电磁波的来自所述样品的反射电磁波强度进行检测；第二激发光照射单元，对所述样品照射第二激发光而从所述氧化物半导体薄膜生成光致发光光;发光强度测定单元，对所述光致发光光的发光强度进行测定；以及评价单元，基于所述反射电磁波强度检测单元的检测数据和所述发光强度测定单元的测定数据来评价所述样品的迀移率和应力耐性，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。
[0014]在本发明中，为如下的实施方式:所述第一激发光照射单元具有输出所述氧化物半导体薄膜的带隙以上的能量的光源也是优选的，此外，所述第二激发光照射单元具有输出相当于在所述氧化物半导体薄膜的带隙中存在的缺陷能级的能量的光源也是优选的。
[0015]此外，所述第二激发光照射单元具有输出从所述氧化物半导体薄膜仅激发特定的波长的光致发光光的能量的光源也是优选的。
[0016]进而，在本发明中，在所述第一激发光和所述第二激发光的光路上具备对所述第一激发光和/或所述第二激发光的光路进行变更的光路切换单元也是优选的，此外，所述光路切换单元被设置为所述第一激发光和所述第二激发光照射到所述样品的同一或不同的测定处也是优选的。
[0017]在实施本发明的情况下，为具备将所述第一激发光和所述电磁波引导到所述样品的所述测定部位的波导管并且在所述波导管的所述样品侧开口部附近的侧面设置有所述第二激发光的导入口也是优选的实施方式。
[0018]发明效果
根据本发明，能够提供以非接触型、正确且简便地预测、估计氧化物半导体薄膜的迀移率和应力耐性来进行评价的装置。特别地，根据本发明，能够使用同一装置来评价迀移率和应力耐性。
[0019]因此，与在氧化物半导体的迀移率和应力耐性的评价中需要分别的评价装置的以往例相比，评价装置导入成本低，此外，也能够削减评价装置设置空间。
[0020]只要使用本发明的装置，则能够在液晶显示装置等的制造线中在流线(inline)中短时间且以非接触型进行氧化物半导体薄膜的电特性，因此，能够进行成品率的提高等提高生产性，能够适当地进行氧化物半导体的品质管理。
【附图说明】
[0021]图1是示出本发明的评价装置的一个例子的概略说明图。
[0022]图2是示出本发明的评价装置的另一个例子的概略说明图。
[0023]图3是示出本发明的评价装置的又一个例子的概略说明图。
[0024]图4是与使用了椭圆面反射镜的光致发光光的聚光有关的概略说明图。
[0025]图5是在波导管顶端开口部附近设置有第二激发光导入口的波导管的概略说明图。
【具体实施方式】
[0026]如已经叙述的那样，本申请人先提出了利用微波光电导衰减法的评价方法来作为评价氧化物半导体薄膜的迀移率的技术。利用微波光电导衰减法的评价手法是不需要电极添加的非接触型的测定而且能够在短时间内进行测定，因此，在本发明中，关于迀移率，也通过已知的微波光电导衰减方法来评价。
[0027]另一方面，关于应力耐性，不能通过先提出的技术来进行评价，因此，本发明人们对应力耐性的评价手法反复进行了专心讨论。其结果是，发现了:作为以非接触型简便地评价(预测.估计)氧化物半导体薄膜的应力耐性的指标，测定对形成有氧化物半导体薄膜的样品照射激发光而激发的光致发光光的发光强度是有效的。在本发明人们进行讨论时，查明了光致发光光的发光强度优选的是峰值强度与A Vth大体上具有良好的相关关系。即，知晓了处于如下的趋势:当光致发光光的发光强度(以下，也包含作为优选的实施方式的峰值强度)变大时A Vth也变大而应力耐性降低。因此，能够基于光致发光光的发光强度的测定结果来大致把握氧化物半导体薄膜的应力耐性的优劣例如合格与否的判定等。
[0028]基于上述见解，对能够进行迀移率和应力耐性的评价的装置的结构进行讨论后的结果是，知晓了在迀移率的评价所需要的结构和应力耐性的评价所需要的结构中存在重复的结构。进而，在反复进行讨论时，对以往的迀移率的评价装置进行一部分改良而在上述迀移率的评价装置中具备应力耐性的评价所需要的结构，由此，能够使用同一个装置不仅对迀移率也对应力耐性进行评价。
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