层叠体的品质评价方法、以及氧化物半导体薄膜的品质管理方法技术

本发明专利技术提供对氧化物半导体薄膜及在该氧化物半导体薄膜的表面具有保护膜的层叠体的品质、以及氧化物半导体薄膜的品质管理方法能够准确且简便地进行评价的方法。本发明专利技术涉及的氧化物半导体薄膜及在上述氧化物半导体薄膜的表面具有保护膜的层叠体的品质评价方法具有：第1步骤，在基板上形成氧化物半导体薄膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由上述氧化物半导体薄膜的膜中缺陷引起的不良；和第2步骤，在利用基于上述评价确定的条件进行处理后的氧化物半导体薄膜的表面上形成保护膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由上述氧化物半导体薄膜与上述保护膜的界面缺陷引起的不良。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适用于液晶显示器和有机EL显示器等显示装置的薄膜晶体管(TFT：thin－filmtransistor)的半导体层用氧化物(以下，称为“氧化物半导体薄膜”)及在该氧化物半导体薄膜的表面具有保护膜的层叠体的品质评价方法、以及氧化物半导体薄膜的品质管理方法。详细而言，涉及通过利用接触式方法、或非接触式方法测定由氧化物半导体薄膜的膜中缺陷、由该氧化物半导体薄膜与在其表面形成的保护膜的界面缺陷引起的不良来评价具有该氧化物半导体薄膜的层叠体的品质的技术、以及该氧化物半导体薄膜的品质管理方法。
技术介绍
非晶质氧化物半导体薄膜具有较高的载流子迁移率，光学带隙大，且能够在低温下成膜。因此，非晶质氧化物半导体薄膜被期待应用在要求大型、高分辨率、高速驱动的下一代显示器、透明显示器、柔性显示器中使用的耐热性低的树脂基板等中。在氧化物半导体薄膜中，特别是由铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)和氧构成的非晶氧化物半导体薄膜(以下有时称作“In－Ga－Zn－O”或“IGZO”。)具有非常高的载流子迁移率，因此优选使用。然而，已知氧化物半导体薄膜因成膜工序及之后的热处理而使电子状态发生变化，对TFT的品质造成影响。例如，因在成膜工序中产生的晶格缺陷、膜中的氢而使支配TFT特性的载流子浓度发生大幅变化，使TFT特性容易产生偏差。因此，在显示装置等的制造工序中，从提高生产率的观点出发，评价氧化物半导体薄膜的特性并反馈其结果而调整制造条件来进行TFT的品质管理较为重要。作为不附加电极而采用非接触式方法评价氧化物半导体薄膜的迁移率的方法，本专利技术人等在专利文献1中公开了利用微波光导电衰减法(以下有时称作“μ－PCD法”)定性或定量地评价氧化物半导体薄膜的迁移率的方法。但是，在使用氧化物半导体薄膜的TFT中，作为晶体管特性，不仅要求基本的迁移率，而且抑制亮度不均、色偏、显示不良等制品不良也较为重要。因此，还要求对于因这些制品不良所致的光照射、电压施加等的应力的耐性(以下，有时称作“应力耐性”)优异。应力耐性是指：即使对晶体管等半导体元件例如连续地照射光或连续地施加栅极电压等施加应力，也具有良好的特性。作为应力耐性之一，可列举在漏电流－栅极电压特性(以下有时称作“I－V特性”)中，阈值电压(Vth：ThresholdVoltage)不发生漂移、即施加应力前后的Vth的变化量(以下有时称作“ΔVth”)小。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的栅电极连续地施加正电压(以下有时称作“正偏压”。)。因此，造成Vth发生变化、开关特性发生变化的问题。在液晶电视中，来自背光源的光被照射至TFT。因此，若除负电压(以下有时称作“负偏压”。)外还连续地受到光照射，则造成Vth发生变化、开关特性发生变化的问题。除上述外，作为与正偏压关联的应力耐性，还需要使初始反复特性优异。初始反复特性是指：制造TFT后多次测定I－V特性时，由最初的测定中所得的I－V特性计算的Vth和由多次测定后所得的I－V特性计算的Vth之差。Vth之差越小，初始反复特性越好。进而，作为与正偏压关联的应力耐性，还需要将TFT的Vth抑制在适当的范围内。若Vth的值取负值，则在不施加栅极电压时会流入电流，因此消耗电力增加。另一方面，若Vth的正值过大，则TFT的工作需要较大的电压。若开关特性发生如此变化，则招致显示装置本身的可靠性降低，因此迫切需要应力耐性的提高。另外，除上述以外，还报道了使TFT特性产生较大不同的工艺条件。例如在非专利文献1中公开了以下内容：根据上述TFT中使用的栅极绝缘膜的种类，将氧化物半导体薄膜退火后的该氧化物半导体的膜中的电子状态发生变化，其结果对TFT的特性造成较大影响。另外，在非专利文献2中详细报道了根据形成在氧化物半导体薄膜的表面的保护膜的种类的不同会大大影响TFT特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－33857号公报非专利文献非专利文献1:JournalofAppliedPhysicsVol.112、114515(2012)非专利文献2:ProceedingsofIDW、587(2011)
技术实现思路
专利技术要解决的课题在TFT的材料开发中，不仅需要根据所要求的特性变更氧化物半导体的组成、含量等，而且还需要优化成膜温度、气氛等成膜条件、以及之后的工序的处理条件等(以下有时将它们统称为“制造条件”)。在研究最佳组合时，需要评价氧化物半导体薄膜的应力耐性，但是以往在实际制作TFT后评价应力耐性。因此，为了查明对应力耐性造成影响的氧化物半导体薄膜的制造条件，需要大量的时间和成本。为此，要求准确且简便地评价应力耐性。本专利技术是着眼于如上所述的情况而完成的专利技术。本专利技术的目的在于提供对氧化物半导体薄膜及在该氧化物半导体薄膜的表面上具有保护膜的层叠体的品质、以及氧化物半导体薄膜的品质管理方法能够准确且简便地进行评价的方法。用于解决课题的手段本专利技术具有如下主旨：其为氧化物半导体薄膜及在上述氧化物半导体薄膜的表面上具有保护膜的层叠体的品质评价方法，该评价方法具有：第1步骤，在基板上形成氧化物半导体薄膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由上述氧化物半导体薄膜的膜中缺陷引起的不良；和第2步骤，在利用基于上述评价确定的条件进行处理后的氧化物半导体薄膜的表面形成保护膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由上述氧化物半导体薄膜与上述保护膜的界面缺陷引起的不良。还优选：基于上述氧化物半导体薄膜的电阻率测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态。还优选：通过上述第1步骤中对由上述膜中缺陷引起的不良进行评价，从而在对薄膜晶体管一并施加光照射和负偏压时，间接地评价施加前后的阈值电压之差ΔVth。还优选：通过上述第2步骤中对由上述界面缺陷引起的不良进行评价，从而评价下述(1)～(3)中的任意。(1)薄膜晶体管的阈值电压Vth；(2)在对薄膜晶体管施加正偏压时，施加前后的阈值电压的差ΔVth；(3)在对薄膜晶体管的阈值电压测定多次时，第一次测定时的阈值电压与多次测定后的阈值电压之差。在本专利技术中还有以下优选实施方案：在上述第1步骤中利用接触式方法测定由上述膜中缺陷引起的不良时，在上述氧化物半导体薄膜的表面设置第1电极及第2电极，并基于测定得到的电流值或电压进行评价。另外，还优选：在上述第2步骤中利用接触式方法测定由上述界面缺陷引起的不良时，以与上述保护膜的两侧接触的方式设置第1电极及第2电极，并基于测定得到的电流值或电压进行评价。进而，还优选：在利用接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电阻率时，使具有至少2个电极的测定端子与所述氧化物半导体薄膜接触而对电流值进行测定。本专利技术中还有以下优选实施方案：在利用非接触式方法测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态时，基于反射率测定步骤和参数计算步骤来测定上述氧化物半导体薄膜的电子状态，所述反射率测定步骤如下：对上述氧化物半导体薄膜照射激发光及微波，测定因上述激发光的照射而发生变化的上述微波来自上述照射部位的反射波的最大值后，停止上述激发光的照射，并测定对停止上述激发光的照射后的上述微波来自上述照射部位的反射波的反射率在时间上的变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠体的品质评价方法，其是氧化物半导体薄膜及在所述氧化物半导体薄膜的表面上具有保护膜的层叠体的品质评价方法，该评价方法具有：第1步骤，在基板上形成氧化物半导体薄膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由所述氧化物半导体薄膜的膜中缺陷引起的不良；和第2步骤，在利用基于所述评价确定的条件进行处理后的氧化物半导体薄膜的表面上形成保护膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由所述氧化物半导体薄膜与所述保护膜的界面缺陷引起的不良。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 JP 2014-1463371.一种层叠体的品质评价方法，其是氧化物半导体薄膜及在所述氧化物半导体薄膜的表面上具有保护膜的层叠体的品质评价方法，该评价方法具有：第1步骤，在基板上形成氧化物半导体薄膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由所述氧化物半导体薄膜的膜中缺陷引起的不良；和第2步骤，在利用基于所述评价确定的条件进行处理后的氧化物半导体薄膜的表面上形成保护膜后，利用接触式方法或非接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态，由此评价由所述氧化物半导体薄膜与所述保护膜的界面缺陷引起的不良。2.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的电子状态是基于所述氧化物半导体薄膜的电阻率测定得到的。3.根据权利要求1所述的评价方法，其中，通过所述第1步骤中的对由所述膜中缺陷引起的不良进行评价，从而在对薄膜晶体管一并施加光照射和负偏压时，间接地评价施加前后的阈值电压之差ΔVth。4.根据权利要求1所述的评价方法，其中，通过所述第2步骤中的对由所述界面缺陷引起的不良进行评价，从而评价下述(1)～(3)中的任意：(1)薄膜晶体管的阈值电压Vth；(2)在对薄膜晶体管施加正偏压时，施加前后的阈值电压的差ΔVth；(3)在对薄膜晶体管的阈值电压测定多次时，第一次测定时的阈值电压与多次测定后的阈值电压之差。5.根据权利要求1所述的评价方法，其中，在所述第1步骤中利用接触式方法测定由所述膜中缺陷引起的不良时，在所述氧化物半导体薄膜的表面上设置第1电极及第2电极，并基于测定得到的电流值或电压进行评价。6.根据权利要求1所述的评价方法，其中，在所述第2步骤中利用接触式方法测定由所述界面缺陷引起的不良时，以与所述保护膜的两侧接触的方式设置第1电极及第2电极，并基于测定得到的电流值或电压进行评价。7.根据权利要求2所述的评价方法，其中，在利用接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电阻率时，使具有至少2个电极的测定端子与所述氧化物半导体薄膜接触而对电流值进行测定。8.根据权利要求1所述的评价方法，其中，在利用非接触式方法测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态时，基于反射率测定步骤和参数计算步骤来测定所述氧化物半导体薄膜的电子状态，所述反射率测定步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：川上信之，林和志，钉宫敏洋，越智元隆，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP