JP2003110115A - Tft evaluation structure and tft evaluation method using the same - Google Patents

Tft evaluation structure and tft evaluation method using the same

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JP2003110115A
JP2003110115A JP2001306504A JP2001306504A JP2003110115A JP 2003110115 A JP2003110115 A JP 2003110115A JP 2001306504 A JP2001306504 A JP 2001306504A JP 2001306504 A JP2001306504 A JP 2001306504A JP 2003110115 A JP2003110115 A JP 2003110115A
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JP
Japan
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type
tft
intrinsic semiconductor
type semiconductor
semiconductor
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Application number
JP2001306504A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Nakasaki
能彰 中崎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TFT evaluation structure which readily enables the type discrimination of a channel region formed in an intrinsic semiconductor for TFT and enables the evaluation of an interfacial level density of the TFT. SOLUTION: The TFT evaluation structure for evaluating a thin film transistor is provided with a source electrode and a drain electrode which are disposed, respectively, on both sides of the intrinsic semiconductor formed on an insulating substrate, and a gate electrode which is disposed faced with the intrinsic semiconductor with a gate insulating film interposed therebetween. An N-type semiconductor and a P-type semiconductor are provided facing the thin film transistor so as to fix the substrate potential in the channel region which is formed in the intrinsic semiconductor at the time of applying a voltage on the gate electrode, while constituting a diode of the N-type semiconductor - intrinsic semiconductor - P-type semiconductor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
を評価するためのTFT評価構造及びそれに用いる評価
方法に関する。
The present invention relates to a TFT evaluation structure for evaluating a thin film transistor and an evaluation method used for the structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の通り、半導体製造技術では、例え
ば回路性能評価,構造設計評価,製造プロセス評価,材
料評価,電気特性評価等の様々な評価に際して、半導体
デバイスを構成する素子,構造又は回路が単体レベルに
分離独立されてなるTEG(Test Element Group)が設
定され、TEG毎にその構成の良否が評価されることに
より、デバイス全体の評価および不良のTEGへの対応
の容易化が図られる。
2. Description of the Related Art As is well known, in semiconductor manufacturing technology, various elements such as circuit performance evaluation, structural design evaluation, manufacturing process evaluation, material evaluation, and electrical property evaluation are used to make elements, structures, or circuits that constitute a semiconductor device. By setting a TEG (Test Element Group) that is separated and independent at a single level and evaluating the quality of the configuration for each TEG, it is possible to facilitate evaluation of the entire device and response to defective TEGs. .

【0003】図7及び図8には、例えば液晶セル駆動用
のスイッチング素子として用いられる薄膜トランジスタ
(以下、TFTと表記)単位で構成される従来のTEG
構造をあらわす。図7は、TEGのパターン構造をあら
わし、他方、図8は、TFT内の電極に対する外部端子
の接触部分を一平面上でまとめてあらわした断面構造を
概略的に示す図である。
In FIGS. 7 and 8, for example, a conventional TEG composed of a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) unit used as a switching element for driving a liquid crystal cell, for example.
Represents the structure. FIG. 7 shows a TEG pattern structure, while FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure in which contact portions of external terminals with respect to electrodes in the TFT are collectively shown on one plane.

【0004】このTEG50を構成するTFTは、チャ
ネル領域を形成する半導体として、基板上に直接設けら
れる薄膜ポリシリコンを採用するもの(所謂ポリシリコ
ンTFT)である。TFTでは、真性半導体層55がガ
ラス基板54上に設けられ、また、真性半導体層55の
両側には、N型LDD層56A,56Bを介して、N+
半導体層57A,57Bが設けられている。外部端子と
しては、ゲート端子51,N型ソース端子52,N型ド
レイン端子53が設けられており、ゲート端子51は、
真性半導体層55に対応して設けられたゲート電極58
に接続され、N型ソース端子52およびN型ドレイン端
子53は、それぞれ、N+半導体層57A,57Bに接
続されている。
The TFT which constitutes the TEG 50 is a TFT (so-called polysilicon TFT) which employs thin film polysilicon directly provided on a substrate as a semiconductor for forming a channel region. In the TFT, an intrinsic semiconductor layer 55 is provided on the glass substrate 54, and N + -type LDD layers 56A and 56B are provided on both sides of the intrinsic semiconductor layer 55 to provide N +.
Semiconductor layers 57A and 57B are provided. As external terminals, a gate terminal 51, an N-type source terminal 52, and an N-type drain terminal 53 are provided, and the gate terminal 51 is
Gate electrode 58 provided corresponding to the intrinsic semiconductor layer 55
The N-type source terminal 52 and the N-type drain terminal 53 are connected to the N + semiconductor layers 57A and 57B, respectively.

【0005】ところで、近年では、液晶ディスプレイの
高精細化に伴うポリシリコンTFTの微細化が進むにつ
れ、製品の歩留りや信頼性を確保するには、TEG毎の
評価を精度良く行なうことが重要であり、これを実現す
るために、TEGに含まれる構成の特性および品質を正
確に把握することが必要である。
By the way, in recent years, as the miniaturization of polysilicon TFTs has advanced along with the higher definition of liquid crystal displays, it is important to evaluate each TEG with high precision in order to secure the yield and reliability of the products. In order to realize this, it is necessary to accurately grasp the characteristics and quality of the configuration included in the TEG.

【0006】図7及び図8に示すTEG50の構造にお
いては、TFTの品質評価が、例えばI−V特性及
びI−V特性等の電気的特性に基づき行なわれる。
はN型ドレイン端子53に流れる電流,Vはゲー
ト端子51に印加される電圧,Vはドレイン端子53
に印加される電圧をあらわす。また、ゲート電圧の印加
時に真性半導体層55において形成されるチャネル領域
のP型又はN型のタイプの判別が、温度特性が評価され
ることに基づき、FEC(Forward Error Correction:
前方誤り訂正)法を用いたり、I−V特性評価にお
けるサブスレッシュホールドスイング評価からトラップ
準位を算出したりすることによって行なわれる。
[0006] In the structure of TEG50 shown in FIGS. 7 and 8, the quality evaluation of the TFT, for example, it is performed on the basis of electrical characteristics, such as I D -V G characteristics and I D -V D characteristic.
I D is the current flowing through the N-type drain terminal 53, V G is the voltage applied to the gate terminal 51, and V D is the drain terminal 53.
Represents the voltage applied to. Further, the determination of the P-type or N-type of the channel region formed in the intrinsic semiconductor layer 55 when the gate voltage is applied is based on the fact that the temperature characteristics are evaluated, and FEC (Forward Error Correction:
Or using a forward error correction) method, performed by or calculated trap level from the sub-threshold swing evaluation in I D -V G characteristics evaluation.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来知
られるTEG50の構造では、非常に微少な不純物汚染
や固定電荷等の影響で、真性半導体層55において形成
されるチャネル領域のタイプの判別、すなわち、N型半
導体又はP型半導体のいずれに近いのかの判別が難しい
という問題があった。また、真性半導体層55が薄膜ポ
リシリコンである場合には、ガラス基板54と真性半導
体層55との間の界面準位密度の正確な評価が難しいと
いう問題があった。更に、この場合には、界面準位密度
の評価とバルクのトラップ準位の評価が難しく、また、
少数キャリアのライフタイム測定を感度良好に行なうこ
とが困難であるという問題があった。
However, in the conventionally known structure of the TEG 50, the type of the channel region formed in the intrinsic semiconductor layer 55 is determined by the influence of extremely minute impurity contamination, fixed charges, etc., that is, There is a problem that it is difficult to discriminate between the N-type semiconductor and the P-type semiconductor. Further, when the intrinsic semiconductor layer 55 is thin-film polysilicon, there is a problem that it is difficult to accurately evaluate the interface state density between the glass substrate 54 and the intrinsic semiconductor layer 55. Furthermore, in this case, it is difficult to evaluate the interface state density and the bulk trap level, and
There is a problem that it is difficult to measure the minority carrier lifetime with good sensitivity.

【0008】本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされ
たもので、真性半導体において形成されるチャネル領域
のタイプの判別およびガラス基板と真性半導体との間の
界面準位密度の評価が容易に可能であるTEG構造を備
えた半導体素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above technical problems, and facilitates the determination of the type of a channel region formed in an intrinsic semiconductor and the evaluation of the interface state density between the glass substrate and the intrinsic semiconductor. It is an object to provide a semiconductor device with a possible TEG structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る発
明は、絶縁基板上に形成された真性半導体の両側に設け
られるソース電極及びドレイン電極と、該真性半導体に
対応してゲート絶縁膜を介し設けられるゲート電極とを
備えた薄膜トランジスタを評価するためのTFT評価構
造において、上記薄膜トランジスタに対して、N型半導
体およびP型半導体が、N型半導体−真性半導体−P型
半導体からなるダイオードを構成しつつ、上記ゲート電
極に対する電圧の印加時に真性半導体において形成され
るチャネル領域の基板電位を固定し得るように設けられ
ていることを特徴としたものである。
According to a first aspect of the present invention, a source electrode and a drain electrode provided on both sides of an intrinsic semiconductor formed on an insulating substrate, and a gate insulating film corresponding to the intrinsic semiconductor are provided. In a TFT evaluation structure for evaluating a thin film transistor having a gate electrode provided via a diode, a diode in which an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are N-type semiconductor-intrinsic semiconductor-P-type semiconductor is added to the thin film transistor. It is characterized in that it is provided so that the substrate potential of the channel region formed in the intrinsic semiconductor can be fixed when a voltage is applied to the gate electrode.

【0010】また、本願の請求項2に係る発明は、請求
項1記載のTFT評価構造を用いたTFT評価方法にお
いて、上記ゲート電極に対する電圧の印加時に上記真性
半導体において形成されるチャネル領域の基板電位を、
上記P型半導体およびN型半導体の各領域で固定し、上
記N型半導体−真性半導体−P型半導体からなるダイオ
ードにバイアス電圧を印加し、上記ダイオードのバンド
ギャップに基づき、上記チャネル領域のN型又はP型の
タイプを判別することを特徴としたものである。
The invention according to claim 2 of the present application is the substrate for a channel region formed in the intrinsic semiconductor when a voltage is applied to the gate electrode in the TFT evaluation method using the TFT evaluation structure according to claim 1. Potential
Fixing in each region of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor, applying a bias voltage to the diode composed of the N-type semiconductor-intrinsic semiconductor-P-type semiconductor, and based on the band gap of the diode, the N-type of the channel region. Alternatively, it is characterized by discriminating the P-type.

【0011】更に、本願の請求項3に係る発明は、請求
項1記載のTFT評価構造を用いたTFT評価方法にお
いて、上記P型半導体およびN型半導体に接続された端
子をそれぞれリバースバイアス端子に接続し、上記ソー
ス電極及びドレイン電極に接続された端子を短絡させた
上で可変電圧源に接続し、上記ゲート電極に所定のパル
ス電圧を印加しつつ、上記リバースバイアス端子でチャ
ージポンピング電流をモニタし、該チャージポンピング
電流に基づいて、TFTの界面準位密度を評価すること
を特徴としたものである。
Further, in the invention according to claim 3 of the present application, in the TFT evaluation method using the TFT evaluation structure according to claim 1, the terminals connected to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are respectively used as reverse bias terminals. Connect to the variable voltage source after short-circuiting the terminals connected to the source electrode and the drain electrode, and apply a predetermined pulse voltage to the gate electrode while monitoring the charge pumping current at the reverse bias terminal. Then, the interface state density of the TFT is evaluated based on the charge pumping current.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下で
は、評価対象となるTEGを構成するTFTとして、S
OI(Siliconon Insulator)型トランジスタであるポ
リシリコンTFTが採用される場合について説明する。
しかしながら、TFTはポリシリコンTFTのタイプに
限定されるものでなく、適切であれば、いかなるタイプ
のものが採用されてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following, as a TFT that constitutes the TEG to be evaluated, S
A case where a polysilicon TFT which is an OI (Silicon on Insulator) type transistor is adopted will be described.
However, the TFT is not limited to the type of polysilicon TFT, and any type may be adopted as appropriate.

【0013】図1は、本発明の実施の形態に係るTFT
単位で構成されるTEG10のパターン構造を示し、ま
た、図2は、TFTにおける内部電極に対する3端子の
接続部分を一平面上にまとめてあらわした断面構造を概
略的に示している。TEG10を構成するTFTでは、
真性半導体層2が、絶縁基板であるガラス基板1上に直
接形成されている。この真性半導体層2は、所定以上の
ゲート電圧印加時にチャネル領域を形成するものであ
る。
FIG. 1 shows a TFT according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a pattern structure of the TEG 10 constituted by a unit, and FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure in which the connecting portions of the three terminals with respect to the internal electrodes in the TFT are collectively shown on one plane. In the TFT that constitutes the TEG 10,
The intrinsic semiconductor layer 2 is directly formed on the glass substrate 1 which is an insulating substrate. The intrinsic semiconductor layer 2 forms a channel region when a gate voltage higher than a predetermined level is applied.

【0014】また、ガラス基板1上には、真性半導体層
2の一対の側面(図1では真性半導体層2の長手方向に
沿った面)に沿って、N型ライトリ・ドープド・ドレイ
ン層(以下、N型LDD層と表記)3A,3Bが設けら
れ、また、N型LDD層3A,3Bの外側には、N+半
導体層4A,4Bが設けられている。N+半導体層4
A,4Bは、このTFTにおいて、それぞれ、ソース電
極およびドレイン電極をなす。更に、ガラス基板1上に
は、真性半導体層2,N型LDD層3A,3BおよびN
+半導体層4A,4Bを覆うように、ゲート絶縁膜5が
形成されている。
Further, on the glass substrate 1, along the pair of side surfaces of the intrinsic semiconductor layer 2 (the surface along the longitudinal direction of the intrinsic semiconductor layer 2 in FIG. 1), the N-type lightly doped drain layer (hereinafter , N-type LDD layers) 3A, 3B are provided, and N + semiconductor layers 4A, 4B are provided outside the N-type LDD layers 3A, 3B. N + semiconductor layer 4
In this TFT, A and 4B form a source electrode and a drain electrode, respectively. Furthermore, on the glass substrate 1, the intrinsic semiconductor layer 2, the N-type LDD layers 3A, 3B, and N.
A gate insulating film 5 is formed so as to cover + semiconductor layers 4A and 4B.

【0015】そして、ゲート絶縁膜5上には、その膜下
にある真性半導体層2に対応する部位にて、ゲート電極
6が設けられている。また、ゲート絶縁膜5上には、ゲ
ート電極6を覆うように、層間絶縁膜8が形成されてい
る。
A gate electrode 6 is provided on the gate insulating film 5 at a portion corresponding to the intrinsic semiconductor layer 2 below the film. An interlayer insulating film 8 is formed on the gate insulating film 5 so as to cover the gate electrode 6.

【0016】図2からよく分かるように、このポリシリ
コンTFTでは、ゲート端子11が、コンタクトホール
11aの形成により、層間絶縁膜8を介して、ゲート電
極6に接続されている。また、N型ソース端子12およ
びN型ドレイン端子13が、それぞれ、コンタクトホー
ル12aおよび13aの形成により、層間絶縁膜8およ
びゲート絶縁膜5を介して、N+半導体層4A,4Bに
接続されている。これらゲート端子11,N型ソース端
子12及びN型ドレイン端子13は、層間絶縁膜8の上
側にて外部に露出している。
As is clear from FIG. 2, in this polysilicon TFT, the gate terminal 11 is connected to the gate electrode 6 through the interlayer insulating film 8 by forming the contact hole 11a. The N-type source terminal 12 and the N-type drain terminal 13 are connected to the N + semiconductor layers 4A and 4B through the interlayer insulating film 8 and the gate insulating film 5 by forming the contact holes 12a and 13a, respectively. . The gate terminal 11, the N-type source terminal 12, and the N-type drain terminal 13 are exposed to the outside on the upper side of the interlayer insulating film 8.

【0017】この実施の形態に係るTEG10では、更
に、図1から分かるように、真性半導体層2の一対の側
面(図1では真性半導体層2の幅方向に沿った面)に沿
って、N型基板電位取出し層21及びP型基板電位取出
し層22が設けられている。これらの層21及び22に
対応して、N型基板電位取出し端子23及びP型基板電
位取出し端子24が設けられ、N型基板電位取出し端子
23及びP型基板電位取出し端子24は、コンタクトホ
ール23a及び24aの形成により、層間絶縁膜8及び
ゲート絶縁膜5を介して、それぞれ、N型半導体層電位
取出し層21およびP型半導体層電位取出し層22に接
続されている。特に図示しないが、これらのN型基板電
位取出し端子23及びP型基板電位取出し端子24は、
共に、層間絶縁膜8の上側にて外部に露出している。
As can be seen from FIG. 1, the TEG 10 according to this embodiment further has N along the pair of side surfaces of the intrinsic semiconductor layer 2 (in FIG. 1, the surface along the width direction of the intrinsic semiconductor layer 2). A mold substrate potential extracting layer 21 and a P type substrate potential extracting layer 22 are provided. An N-type substrate potential extracting terminal 23 and a P-type substrate potential extracting terminal 24 are provided corresponding to these layers 21 and 22, and the N-type substrate potential extracting terminal 23 and the P-type substrate potential extracting terminal 24 are provided in the contact hole 23a. And 24a are connected to the N-type semiconductor layer potential extracting layer 21 and the P-type semiconductor layer potential extracting layer 22, respectively, through the interlayer insulating film 8 and the gate insulating film 5. Although not shown in particular, the N-type substrate potential extracting terminal 23 and the P-type substrate potential extracting terminal 24 are
Both are exposed to the outside on the upper side of the interlayer insulating film 8.

【0018】このように、TEG10では、チャネル領
域を形成する真性半導体層2の両側に、ソース領域及び
ドレイン領域を形成するN+半導体層4A,4Bが設け
られることにより、ポリシリコンTFTが構成されると
ともに、N+半導体層4A−真性半導体層2−N+半導
体層4Bの方向に直交する方向において、真性半導体層
2の両側に、N型基板電位取出し層21およびP型基板
電位取出し層22が設けられることにより、pinダイ
オードが構成されている。そして、各層に対応する数
(5つ)の端子が外部に露出するように設けられる。
As described above, in the TEG 10, the polysilicon TFT is formed by providing the N + semiconductor layers 4A and 4B forming the source region and the drain region on both sides of the intrinsic semiconductor layer 2 forming the channel region. At the same time, the N-type substrate potential extracting layer 21 and the P-type substrate potential extracting layer 22 are provided on both sides of the intrinsic semiconductor layer 2 in the direction orthogonal to the direction of the N + semiconductor layer 4A-intrinsic semiconductor layer 2-N + semiconductor layer 4B. As a result, a pin diode is formed. Then, the terminals (5) corresponding to each layer are provided so as to be exposed to the outside.

【0019】TEG10がかかる構造を有することによ
り、真性半導体層2がN型又はP型であることにかかわ
らず、その基板電位を取り出すことが可能となる。この
真性半導体層2の基板電位の評価方法を、図3を参照し
て説明する。まず、N型基板電位取出し端子23を定電
圧源25に接続するとともに、P型基板電位取出し端子
24を接地する。この状態で、N型基板電位取出し端子
23に、定電圧源25からマイナス15V〜プラス15
V程度の電圧を順次印加して、N型基板電位取出し層2
1,真性半導体層2及びP型基板電位取出し層22から
構成されるpinダイオードの電気的特性(I−V特
性)の評価を行なう。
With such a structure of the TEG 10, it is possible to take out the substrate potential of the intrinsic semiconductor layer 2 regardless of whether it is of N type or P type. A method of evaluating the substrate potential of the intrinsic semiconductor layer 2 will be described with reference to FIG. First, the N-type substrate potential extracting terminal 23 is connected to the constant voltage source 25, and the P-type substrate potential extracting terminal 24 is grounded. In this state, from the constant voltage source 25 to the N-type substrate potential extraction terminal 23, a voltage of -15 V to +15
By sequentially applying a voltage of about V, the N-type substrate potential extraction layer 2
1, the electrical characteristics (IV characteristics) of the pin diode composed of the intrinsic semiconductor layer 2 and the P-type substrate potential extraction layer 22 are evaluated.

【0020】図4および図5には、それぞれ、真性半導
体層2がN型又はP型半導体からなる場合の、N型基板
電位取出し層21,真性半導体層2およびP型基板電位
取出し層22から構成されるpinダイオードのバンド
ギャップを示す。なお、図4および図5において、Ec
及びEvは、それぞれ、伝導帯の底部及び充満帯頂上の
エネルギー準位をあらわし、また、Efは、フェルミ準
位をあらわす。
FIGS. 4 and 5 show the N-type substrate potential extracting layer 21, the intrinsic semiconductor layer 2 and the P-type substrate potential extracting layer 22, respectively, when the intrinsic semiconductor layer 2 is made of an N-type or P-type semiconductor. The band gap of the configured pin diode is shown. 4 and 5, Ec
And Ev represent the energy level at the bottom of the conduction band and the top of the full band, respectively, and Ef represents the Fermi level.

【0021】まず、真性半導体層2がN型半導体からな
る場合、図4に示すように、真性半導体層2(N−)と
N型基板電位取出し層21との間には電位障壁がなく、
N型となっている真性半導体層2とP型基板電位取出し
層22との間で、P+・N−接合の降伏が起こる。
First, when the intrinsic semiconductor layer 2 is made of an N-type semiconductor, there is no potential barrier between the intrinsic semiconductor layer 2 (N-) and the N-type substrate potential extraction layer 21, as shown in FIG.
Between the N-type intrinsic semiconductor layer 2 and the P-type substrate potential extraction layer 22, breakdown of the P + / N- junction occurs.

【0022】他方、真性半導体層2がP型半導体からな
る場合、図5に示すように、P型基板電位取出し層22
と真性半導体層2との間には電位障壁がなく、P型とな
っている真性半導体層(P−)とN型半導体層のP−・
N+接合での降伏が生じる。
On the other hand, when the intrinsic semiconductor layer 2 is made of a P-type semiconductor, as shown in FIG. 5, the P-type substrate potential extracting layer 22 is formed.
There is no potential barrier between the intrinsic semiconductor layer 2 and the intrinsic semiconductor layer 2, and the intrinsic semiconductor layer (P-) that is P-type and the P-type of the N-type semiconductor layer.
Breakdown occurs at the N + junction.

【0023】図4及び図5に示すバンドギャップを比較
すれば分かるように、2つの接合耐圧は大きく違うた
め、この接合耐圧の差を利用して真性半導体層2がN型
又はP型であるかの判断が可能となる。また、光電子放
射顕微鏡を用いて発光解析すると、図4及び図5にみら
れる電位障壁部分は降伏電圧付近で明確になるため、こ
の方法からも確認することができる。
As can be seen by comparing the band gaps shown in FIGS. 4 and 5, the two junction breakdown voltages are very different. Therefore, the intrinsic semiconductor layer 2 is N-type or P-type by utilizing this difference in the junction breakdown voltage. It becomes possible to judge whether. In addition, when light emission analysis is performed using a photoelectron emission microscope, the potential barrier portion shown in FIGS. 4 and 5 becomes clear in the vicinity of the breakdown voltage, which can be confirmed by this method.

【0024】次に、図6を参照して、TFTの界面準位
密度の評価方法について説明する。この評価方法におい
ては、まず、N型基板電位取出し端子23及びP型基板
電位取出し端子24を短絡させ、定電圧源25を介し
て、リバースバイアス端子(不図示)に接続する。ま
た、ソース端子12とドレイン端子13を短絡させ、可
変電圧源26に接続する。更に、ゲート端子11をパル
ス電圧源27に接続する。
Next, with reference to FIG. 6, a method of evaluating the interface state density of the TFT will be described. In this evaluation method, first, the N-type substrate potential extracting terminal 23 and the P-type substrate potential extracting terminal 24 are short-circuited and connected to a reverse bias terminal (not shown) via the constant voltage source 25. Further, the source terminal 12 and the drain terminal 13 are short-circuited and connected to the variable voltage source 26. Further, the gate terminal 11 is connected to the pulse voltage source 27.

【0025】界面準位密度の評価に際しては、N+ソー
ス端子12及びN+ドレイン端子13に可変電圧を印加
するとともに、ゲート端子11に−6[V]〜6[V]
のパルス電圧を、約1[KHz]〜1[MHz]で印加
した状態で、チャージポンピング法を用いて、リバース
バイアス端子でチャージポンピング電流を観察する。こ
のチャージポンピング法では、ポリシリコンTFTのゲ
ート電極6にパルス電圧を印加することで、真性半導体
層2の界面に電子と正孔を交互に注入し、界面準位を介
して、再結合させたときに生じる電流を測定する。そし
て、このチャージポンピング電流から界面準位密度を評
価する。
In the evaluation of the interface state density, a variable voltage is applied to the N + source terminal 12 and the N + drain terminal 13 and the gate terminal 11 is -6 [V] to 6 [V].
With the pulse voltage of about 1 [KHz] to 1 [MHz] applied, the charge pumping method is used to observe the charge pumping current at the reverse bias terminal. In this charge pumping method, by applying a pulse voltage to the gate electrode 6 of the polysilicon TFT, electrons and holes are alternately injected into the interface of the intrinsic semiconductor layer 2 and recombined via the interface level. Measure the current that sometimes occurs. Then, the interface state density is evaluated from this charge pumping current.

【0026】以上のように、TEG10では、ポリシリ
コンTFTを構成する真性半導体層2の両側に、N型基
板電位取出し層21及びP型基板電位取出し層22を設
け、pinダイオードを構成することにより、真性半導
体層2において形成されるチャネル領域がP型又はN型
のタイプであるかを容易に判別することができる。ま
た、真性半導体層2の基板電位をN型基板電位取出し層
21及びP型基板電位取出し層22で固定して、チャー
ジポンピング法を用いて、界面準位密度を評価すること
が可能である。
As described above, in the TEG 10, the N-type substrate potential extracting layer 21 and the P-type substrate potential extracting layer 22 are provided on both sides of the intrinsic semiconductor layer 2 which constitutes the polysilicon TFT, thereby forming a pin diode. It is possible to easily determine whether the channel region formed in the intrinsic semiconductor layer 2 is of P type or N type. In addition, the substrate potential of the intrinsic semiconductor layer 2 can be fixed by the N-type substrate potential extracting layer 21 and the P-type substrate potential extracting layer 22, and the interface state density can be evaluated by using the charge pumping method.

【0027】この場合には、チャージポンピング法を用
いた界面準位密度の評価とは別に、FEC,Levis
on法でバルクのトラップ準位を評価することが可能で
ある。更に、pinダイオードを評価する場合には、ポ
リシリコンTFTのソース電位およびドレイン電位を接
地電位に固定した上で、真性半導体層2において形成さ
れるチャネル領域に対してスリットで選択したポイント
に光を照射し、少数キャリアのライフタイム測定を感度
良く行なうことができる。
In this case, in addition to the evaluation of the interface state density using the charge pumping method, FEC, Levis
It is possible to evaluate the bulk trap level by the on method. Further, in the case of evaluating the pin diode, after fixing the source potential and the drain potential of the polysilicon TFT to the ground potential, light is applied to the point selected by the slit with respect to the channel region formed in the intrinsic semiconductor layer 2. Irradiation can be performed to measure minority carrier lifetime with high sensitivity.

【0028】なお、本発明は、例示された実施の形態に
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良及び設計上の変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
Needless to say, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
請求項1に係る発明によれば、絶縁基板上に形成された
真性半導体の両側に設けられるソース電極及びドレイン
電極と、該真性半導体に対応してゲート絶縁膜を介し設
けられるゲート電極とを備えた薄膜トランジスタを評価
するためのTFT評価構造において、上記薄膜トランジ
スタに対して、N型半導体およびP型半導体が、N型半
導体−真性半導体−P型半導体からなるダイオードを構
成しつつ、上記ゲート電極に対する電圧の印加時に真性
半導体において形成されるチャネル領域の基板電位を固
定し得るように設けられているため、上記ダイオードの
バンドギャップに基づいて、上記チャネル領域のタイプ
の判別を容易に行なうことができる。また、基板電位を
N型及びP型半導体でそれぞれ固定し、チャージポンピ
ング法を用いて、界面準位密度を評価することが可能で
ある。
As is apparent from the above description, according to the invention of claim 1 of the present application, the source electrode and the drain electrode provided on both sides of the intrinsic semiconductor formed on the insulating substrate, and the intrinsic semiconductor. In a TFT evaluation structure for evaluating a thin film transistor provided with a gate electrode provided via a gate insulating film corresponding to, an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are added to the thin film transistor, and an N-type semiconductor-intrinsic semiconductor- Since a diode made of a P-type semiconductor is formed, the substrate potential of the channel region formed in the intrinsic semiconductor can be fixed when a voltage is applied to the gate electrode. The type of the channel region can be easily discriminated. Further, it is possible to evaluate the interface state density by fixing the substrate potential with N-type and P-type semiconductors and using the charge pumping method.

【0030】また、本願の請求項2に係る発明によれ
ば、上記ゲート電極に対する電圧の印加時に上記真性半
導体において形成されるチャネル領域の基板電位を、上
記P型半導体およびN型半導体の各領域で固定し、上記
N型半導体−真性半導体−P型半導体からなるダイオー
ドにバイアス電圧を印加し、上記ダイオードのバンドギ
ャップに基づき、上記チャネル領域のタイプを容易に判
別することができる。
Further, according to the invention of claim 2 of the present application, the substrate potential of the channel region formed in the intrinsic semiconductor when the voltage is applied to the gate electrode is set to the respective regions of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor. Then, a bias voltage is applied to the diode made of the N-type semiconductor-intrinsic semiconductor-P-type semiconductor, and the type of the channel region can be easily determined based on the band gap of the diode.

【0031】更に、本願の請求項3に係る発明によれ
ば、上記P型半導体およびN型半導体に接続された端子
をそれぞれリバースバイアス端子に接続し、上記ソース
電極及びドレイン電極に接続された端子を短絡させた上
で可変電圧源に接続し、上記ゲート電極に所定のパルス
電圧を印加しつつ、上記リバースバイアス端子でチャー
ジポンピング電流をモニタし、該チャージポンピング電
流に基づき、TFTの界面準位密度を容易に評価するこ
とができる。
Further, according to the invention of claim 3 of the present application, the terminals connected to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are respectively connected to the reverse bias terminals, and the terminals connected to the source electrode and the drain electrode. Is connected to a variable voltage source after short-circuiting, the charge pumping current is monitored at the reverse bias terminal while applying a predetermined pulse voltage to the gate electrode, and the interface level of the TFT is based on the charge pumping current. The density can be easily evaluated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係るポリシリコンTF
Tのパターン構造を示す平面図である。
FIG. 1 is a polysilicon TF according to an embodiment of the present invention.
It is a top view which shows the pattern structure of T.

【図2】 上記ポリシリコンTFTの断面構造を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of the polysilicon TFT.

【図3】 上記ポリシリコンTFTの真性半導体層にお
いて形成されるチャネル領域のタイプの判別方法をあら
わす説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of discriminating a type of a channel region formed in an intrinsic semiconductor layer of the polysilicon TFT.

【図4】 上記ポリシリコンTFTの真性半導体層にお
いて形成されるチャネル領域のタイプがN型である場合
のバンドギャップをあらわす説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a band gap when the type of a channel region formed in the intrinsic semiconductor layer of the polysilicon TFT is N type.

【図5】 上記ポリシリコンTFTの真性半導体層にお
いて形成されるチャネル領域のタイプがP型である場合
のバンドギャップをあらわす説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a band gap when the type of a channel region formed in the intrinsic semiconductor layer of the polysilicon TFT is P type.

【図6】 上記ポリシリコンTFTの界面準位密度の評
価方法をあらわす説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of evaluating an interface state density of the polysilicon TFT.

【図7】 従来のポリシリコンTFTのパターン構造を
示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a pattern structure of a conventional polysilicon TFT.

【図8】 従来のポリシリコンTFTの断面構造を示す
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of a conventional polysilicon TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガラス基板 2…真性半導体層 3A,3B…N型LDD層 4A,4B…N+半導体層 5…ゲート絶縁膜 6…ゲート電極 8…層間絶縁膜 11…ゲート端子 12…ソース端子 13…ドレイン端子 11a,12a,13a…コンタクトホール 21…N型基板電位取出し層 22…P型基板電位取出し層 23…N型基板電位取出し端子 24…P型基板電位取出し端子 23a,24a…コンタクトホール 25…定電圧源 26…可変電圧源 27…パルス電圧源 1 ... Glass substrate 2 ... Intrinsic semiconductor layer 3A, 3B ... N-type LDD layer 4A, 4B ... N + semiconductor layer 5 ... Gate insulating film 6 ... Gate electrode 8 ... Interlayer insulating film 11 ... Gate terminal 12 ... Source terminal 13 ... Drain terminal 11a, 12a, 13a ... Contact holes 21 ... N-type substrate potential extraction layer 22 ... P-type substrate potential extraction layer 23 ... N-type substrate potential extraction terminal 24 ... P type substrate potential output terminal 23a, 24a ... Contact holes 25 ... Constant voltage source 26 ... Variable voltage source 27 ... Pulse voltage source

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板上に形成された真性半導体の両
側に設けられるソース電極及びドレイン電極と、該真性
半導体に対応してゲート絶縁膜を介し設けられるゲート
電極とを備えた薄膜トランジスタを評価するためのTF
T評価構造において、 上記薄膜トランジスタに対して、N型半導体およびP型
半導体が、N型半導体−真性半導体−P型半導体からな
るダイオードを構成しつつ、上記ゲート電極に対する電
圧の印加時に真性半導体において形成されるチャネル領
域の基板電位を固定し得るように設けられていることを
特徴とするTFT評価構造。
1. A thin film transistor having a source electrode and a drain electrode provided on both sides of an intrinsic semiconductor formed on an insulating substrate, and a gate electrode provided corresponding to the intrinsic semiconductor via a gate insulating film is evaluated. TF for
In the T evaluation structure, an N-type semiconductor and a P-type semiconductor are formed in an intrinsic semiconductor when a voltage is applied to the gate electrode, while forming an N-type semiconductor-intrinsic semiconductor-P-type semiconductor diode with respect to the thin film transistor. A TFT evaluation structure, which is provided so as to fix the substrate potential of a channel region to be formed.
【請求項2】 請求項1記載のTFT評価構造を用いた
TFT評価方法において、 上記ゲート電極に対する電圧の印加時に上記真性半導体
において形成されるチャネル領域の基板電位を、上記P
型半導体およびN型半導体の各領域で固定し、上記N型
半導体−真性半導体−P型半導体からなるダイオードに
バイアス電圧を印加し、上記ダイオードのバンドギャッ
プに基づき、上記チャネル領域のN型又はP型のタイプ
を判別することを特徴とするTFT評価方法。
2. The TFT evaluation method using the TFT evaluation structure according to claim 1, wherein the substrate potential of a channel region formed in the intrinsic semiconductor when the voltage is applied to the gate electrode is the P
The semiconductor device is fixed in each region of the N-type semiconductor and the N-type semiconductor, a bias voltage is applied to the diode composed of the N-type semiconductor-intrinsic semiconductor-P-type semiconductor, and the N-type or P-type of the channel region is determined based on the band gap of the diode. A TFT evaluation method characterized by determining the type of mold.
【請求項3】 請求項1記載のTFT評価構造を用いた
TFT評価方法において、 上記P型半導体およびN型半導体に接続された端子をそ
れぞれリバースバイアス端子に接続し、上記ソース電極
及びドレイン電極に接続された端子を短絡させた上で可
変電圧源に接続し、上記ゲート電極に所定のパルス電圧
を印加しつつ、上記リバースバイアス端子でチャージポ
ンピング電流をモニタし、該チャージポンピング電流に
基づいて、TFTの界面準位密度を評価することを特徴
とするTFT評価方法。
3. The TFT evaluation method using the TFT evaluation structure according to claim 1, wherein the terminals connected to the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are respectively connected to a reverse bias terminal, and the source electrode and the drain electrode are connected to each other. Connected to a variable voltage source after short-circuiting the connected terminals, while applying a predetermined pulse voltage to the gate electrode, monitor the charge pumping current at the reverse bias terminal, based on the charge pumping current, A TFT evaluation method characterized by evaluating the interface state density of a TFT.
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