JP2015130477A - 酸化物半導体薄膜の評価方法、及び酸化物半導体薄膜の品質管理方法、並びに上記評価方法に用いられる評価素子及び評価装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記試料の測定部位に対して、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記試料からの反射マイクロ波強度を検出する反射マイクロ波強度検出手段と、
前記反射マイクロ波強度検出手段の検出データに基づいて前記試料の電気抵抗率を評価する手段と、
を備えることに要旨を有する。
本実施例では、マイクロ波光導電減衰法に基づいて算出される酸化物半導体薄膜、ここではInGaZnO、IGZOのパラメータと、シート抵抗値との相関関係を評価するため、以下の実験を行った。
まず、ガラス基板として直径100mm×厚さ0.7mmのコーニング社製EAGLE XGを用意した。ガラス基板の上に、下記条件で酸化物半導体薄膜であるIGZOをスパッタリング法で成膜した。本実施例では、酸化物半導体薄膜の膜質を変化させる目的で、スパッタリング時の酸素添加量を変化させた。
スパッタリング装置:(株)アルバック製「CS−200」
スパッタリングターゲットの組成:InGaZnO4[原子比でIn:Ga:Zn=1:1:1]
基板温度:室温
酸化物半導体層の膜厚:200nm
酸素添加量:O2/(Ar+O2)=体積比で0%、4%、8%、12%、16%、20%
ガス圧:1mTorr
パルス幅:15ns
パルスエネルギー:1μJ/pulse
ビーム径:1.5mmφ
1測定におけるパルス数=64ショット
装置:コベルコ科研社製LTA−1820SP
本実施例では、マイクロ波光導電減衰法に基づいて算出される酸化物半導体薄膜としてここではInGaZnO、IGZOのパラメータと、比抵抗値との相関関係を評価するため、以下の実験を行った。
まず、ガラス基板(コーニング社製EAGLE XG、直径100mm×厚さ0.7mm)の上に、下記条件で酸化物半導体薄膜としてIGZOをスパッタリング法で成膜した。スパッタリング装置:(株)アルバック製「SMD−450」スパッタリングターゲットの組成:InGaZnO4[原子比でIn:Ga:Zn=1:1:1]
基板温度:室温
酸化物半導体層の膜厚:40nm
酸素添加量:体積比でO2/(Ar+O2)=4%
ガス圧:1mTorr
上記マイクロ波光導電減衰法評価装置(コベルコ科研社製LTA−1820SP)に上記電気抵抗測定装置(三菱化学アナリテック社製ハイレスタ)を組み込んだ装置を用いて上記実施例2と同様してマイクロ波光導電減衰測定法によるB値解析を行うと共に、電気抵抗測定装置によって比抵抗の測定を行った。
3 マイクロ波照射手段
4 方向性結合器
4a 相位調整器
5 マジックT
6a 第1導波管
6b 第2導波管
6d、6e 開口部
7 反射マイクロ波強度検出手段
8 信号処理装置
9 評価手段
10 ステージコントローラ
11 X−Yステージ
12 光路変更手段
16a 出力調整用パワーモニター
16b 出力調整手段
20 試料
20a 基板
20b 酸化物半導体薄膜
21 励起光照射領域
30 電気抵抗率測定手段
31 電気抵抗率測定ヘッド
32 昇降手段
33 測定値送信ライン
Claims (14)
- 酸化物半導体薄膜が形成された試料に励起光及びマイクロ波を照射し、前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記酸化物半導体薄膜からの反射波の最大値を測定した後、前記励起光の照射を停止し、前記励起光の照射停止後の前記マイクロ波の前記酸化物半導体薄膜からの反射波の反射率の時間的な変化を測定する第1の工程と、
前記反射率の時間的な変化から、励起光の照射停止後に見られる遅い減衰に対応するパラメータを算出し、前記酸化物半導体薄膜の電気抵抗率を評価する第2の工程と、を含むことを特徴とする酸化物半導体薄膜の評価方法。 - 前記電気抵抗率はシート抵抗または比抵抗である請求項1に記載の評価方法。
- 前記第2の工程が、前記反射率の変化から、励起光の照射停止後0.1〜10μsに見られる遅い減衰に対応するパラメータを算出し、前記酸化物半導体薄膜の電気抵抗率を評価するものである請求項1または2に記載の評価方法。
- 前記酸化物半導体薄膜が、In、Ga、Zn、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種以上の元素を含むものである請求項1〜3のいずれかに記載の評価方法。
- 前記酸化物半導体薄膜が、ゲート絶縁膜の表面に成膜されているものである請求項1〜4のいずれかに記載の評価方法。
- 前記酸化物半導体薄膜が、その表面に保護膜を有しているものである請求項1〜5のいずれかに記載の評価方法。
- 半導体製造工程のいずれかの工程に、請求項1〜6のいずれかに記載の評価方法を適用することを特徴とする酸化物半導体薄膜の品質管理方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の評価方法に用いられる、基板の上に酸化物半導体薄膜が形成された評価素子。
- 前記酸化物半導体薄膜は、基板の表面に直接形成されたものである請求項8に記載の評価素子。
- 前記酸化物半導体薄膜は、ゲート絶縁膜の表面に直接形成されたものである請求項8に記載の評価素子。
- 前記酸化物半導体薄膜の表面に保護膜が形成されたものである請求項8〜10のいずれかに記載の評価素子。
- 請求項8〜11のいずれかに記載の評価素子が基板上に複数配列されたものである評価装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の酸化物半導体薄膜の評価方法に用いる装置であって、
酸化物半導体薄膜が形成された試料の測定部位に対して、励起光を照射して前記酸化物半導体薄膜中に電子−正孔対を生成する励起光照射手段と、
前記試料の測定部位に対して、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
前記励起光の照射により変化する前記マイクロ波の前記試料からの反射マイクロ波強度を検出する反射マイクロ波強度検出手段と、
前記反射マイクロ波強度検出手段の検出データに基づいて前記試料の電気抵抗率を評価する手段と、
を備えることを特徴とする酸化物半導体薄膜の評価装置。 - 前記酸化物半導体薄膜の評価装置は、電気抵抗率測定ヘッドと、
前記電気抵抗率測定ヘッドの昇降手段と
を有する電気抵抗測定手段を備えている請求項13に記載の酸化物半導体薄膜の評価装置。
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