[发明专利]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、以及用于所述评价方法的评价元件和评价装置

说明书

技术领域

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：ThinFilmTransistor)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

无定形的非晶质氧化物半导体薄膜与通用的无定形硅相比，具有较高的载流子迁 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。

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“In-Ga-Zn-O”或“IGZO”)特别具有非常高的载流子迁移率，因 此，被优选使用。例如，非专利文献1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1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。

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。

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，从而测定迁移率、载流子密度等特性。

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。

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。

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迁移率定性 或定量地进行评价的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-164393号公报

专利文献2：JP特开2012-33857号公报

非专利文献

非专利文献1：固体物理、VOL44、P621(2009)

非专利文献2：Nature，VOL432、P488(2004)

发明内容

发明要解决的技术课题

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。

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。

解决技术课题的手段

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，

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

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。

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。