TWI387119B - 處理半導體元件的方法 - Google Patents

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Masafumi Sano
Hideya Kumomi
Yasuyoshi Takai
Takehiko Kawasaki
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Description

處理半導體元件的方法
本發明係關於處理半導體元件的方法。特別，本發明係相關於使用光照射之處理半導體元件的方法。
目前，對於企圖達成高效能、低溫製程、及低成本之薄膜電晶體(TFT)，已找尋廣泛不同的材料並考慮將其使用為通道層。從此角度，用於該通道層之可能材料可能係，例如，非晶矽、多晶矽、微晶矽、及有機半導體。
近年，已主動地研究待使用為此種通道層之潛在材料的氧化物半導體。例如，Barquinha等在「J. Non-Cryst. Sol.」352,1756(2006)及Yabuta等在「Appl. Phys. Lett.」89,112123(2006)中揭示使用非晶In-Zn-O(IZO)薄膜及非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)薄膜製造TFT的方法，彼等係用於該通道層之氧化物半導體。
該TFT取決於該通道層的半導體材料、製造方法等，會具有不同的臨界電壓。此外，該TFT的臨界電壓會由於不同因素(例如，製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力等)而改變。此處，電應力係可藉由將電壓或電流施加至該半導體而產生之一種應力。熱應力係可藉由從該半導體周圍的外側施加熱，或該半導體的焦耳加熱而產生的一種應力。使用該實際TFT，有可能同時施加此等應力的例子。
上文提及之氧化物半導體並非例外。例如，Riedl等在「Phys. Stat. Sol.」1,175(2007)及Kim等在2006年之國際電子元件會議(IEDM '06),11-13,1(2006)中提到已觀察到歸因於電應力或歸因於電及熱應力的組合之在臨界電壓中的變化。此外，使用該氧化物半導體，該臨界電壓可藉由以可見光或紫外光照射該TFT而改變，如Barquinha等在「J. Non-Cryst. Sol.」352,1756(2006)及Gorrn等在「Appl. Phys. Lett.」91,193504(2007)中所提及的。
再者，日本特許公開專利申請案第H10-209460號揭示降低該TFT之臨界電壓的方法，其使用多晶矽作為該通道層的材料，藉由採用光會進入該TFT之通道層的結構。
然而，沒有一個上述參考文件揭示補償或限制可由不同因素導致之臨界電壓轉變的方法，或使在該臨界電壓中的此種變化之影響變得相對小的方法。
當該臨界電壓將由特定製程補償或限制時，期望臨界電壓以外的特徵(例如，TFT中的電荷遷移率、次臨界擺幅(S值)等)能維持在等同於該製程執行之前的狀況。致能此種目的之單元亦為未知。例如，日本特許公開專利申請案第H10-209460號提到遷移率中的增加與臨界電壓中的降低同時發生。此外，Barquinha等在「J. Non-Cryst. Sol.」352,1756(2006)及Gorrn等在「Appl. Phys. Lett.」91,193504(2007)中提到遷移率的減少與臨界電壓中的降低同時發生。此種行為在將諸如有機發光二極體之負載連接至該TFT，且待供應至該負載之電流待由該TFT的閘電壓控制之例子中係有問題的。
從上述問題的觀點，本發明之目的係提供處理半導體元件的方法，該半導體元件致能對臨界電壓中之非期望變化的補償或限制。
本發明係相關於處理半導體元件的方法，該半導體元件至少包含作為其之一組件的半導體。本發明之特徵為該半導體元件的臨界電壓係藉由以具有波長長於該半導體之吸收邊限波長的光照射該半導體而改變。
本發明係導向一種處理至少包含一半導體之半導體元件的方法，其特徵為該半導體元件之臨界電壓係藉由以光照射該半導體而轉變，該光具有長於該半導體之吸收邊限波長的波長。
該半導體可與具有波長短於該半導體之吸收邊限波長的光隔離。
該半導體可藉由設置於一光源及該半導體之間的濾波器所遮蔽。
該半導體元件可至少包含一閘電極、一源電極、一汲電極、一通道層、及一閘絕緣層，而該半導體係該通道層。
在處理半導體元件的該方法中，在該半導體中之隙間狀態的面密度可為1013 cm-2 eV-1 或以下。
在處理半導體元件的該方法中，該半導體中的能帶隙可為1.55eV或以上。
該能帶隙可係2eV或以上。
該半導體可包含從In、Ga、Zn、及Sn組成之群組中選取的至少一者。
在處理半導體元件的該方法中，該半導體之至少一部分可係非晶的。
該半導體可係從非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)、非晶In-Zn-O(IZO)、及非晶Zn-Sn-O(ZTO)組成的群組中選取之一者。
該光照射可在該半導體元件中引起該臨界電壓轉變，該轉變係由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之該臨界電壓轉變的相反符號。
由該光照射引起的該臨界電壓轉變量能等於由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之該臨界電壓轉變量。
該半導體元件的臨界電壓轉變量可係由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之該臨界電壓轉變量的50倍或以上。
該光照射將可於該臨界電壓轉變發生時執行。
該光照射將可於該臨界電壓轉變發生之前或之後執行。
使用本發明，可改變該半導體元件的臨界電壓，且可補償或限制歸因於製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力等的該臨界電壓轉變。再者，在臨界電壓可受諸如製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力等之因素改變的該半導體元件中，可使臨界電壓中的此種改變之影響變得相對小。此外，臨界電壓以外的特徵(例如，電荷遷移率、S值等)可維持在等同於該製程執行之前的狀況。
本發明之其他特性會從下文之對模範實施例的描述並參考至該等附屬圖式而變得明顯。
在下文中，將參考該等圖式以描述根據本發明之處理半導體元件方法的一模範實施例。
圖1係描繪根據本發明的該處理方法之模範實施例的概要圖。將半導體100(也指稱為半導體層)及光源200配置在適當位置，且光210將從光源200發出。只要可得到期望效果，半導體100及光源200不必以該圖所示之對向配置的方式配置。
半導體100可具有任何形狀。半導體100可係包含電極及諸如絕緣體的其他材料之半導體元件的一部份。例如，半導體100可能係可使用為TFT之通道層的半導體膜(也指稱為半導體薄膜)。
光源200可具有任何形狀。可將諸如熱燈絲、放電光源、發光二極體之自發光類型使用為光源200。否則，能將諸如太陽光、來自室內照明之光的環境光使用為光源200。任何此種光源可具有控制波長、照射強度、及照射時間之控制單元。
在圖1之結構中，將會以具有波長長於該半導體之吸收邊限波長的光210(亦即，具有依據基於該半導體中之自由載子的帶間躍遷之光吸收的最低能量之光的波長)照射半導體100。從而，僅可改變將該半導體作為其組件使用之半導體元件的臨界電壓。可認為臨界電壓中的此種改變可由陷在該半導體中或在該半導體附近的固定電荷，諸如載子，因該光照射而釋放所導致。可在該半導體元件形成時，或在該半導體元件已形成後，執行在該半導體上的此種光照射。
在該半導體元件形成時執行該光照射的情況中，可能在該製程的任何點以光照射該半導體。然而，在此例子中，慮及以該方式可使受照射區域變得更大，該光照射係在將諸如金屬電極的遮蔽材料施加於該半導體上之前執行較佳。
在該半導體元件已形成後執行該光照射的情況中，只要該半導體元件具有該光可抵達該半導體之結構，其臨界電壓受改變之該半導體元件可係任何形式。例如，該半導體元件可係電晶體，諸如場效電晶體，或將該半導體100使用為該通道層之已形成的TFT。將該半導體100使用為該通道層之已形成的TFT可係諸如圖2所示之TFT的TFT，在該TFT中，閘絕緣層311、源電極321、汲電極322、及通道層330於閘電極312上形成。在圖2之TFT的情況中，可以光210在源電極321及汲電極322之間的開口部，照射係該半導體之通道層330。明顯看出，可應用之TFT並未限制為所示之TFT。當該半導體元件係TFT時，取決於條件，可使在該光照射之前及之後之間的轉移特徵(Ids-Vgs特徵，其中Ids係汲極-源極電流，且Vgs係閘極-源極電壓)中的變化實際地等同於沿著Vgs軸的平行轉變。亦即，藉由選擇使用光210的照射條件，可單獨實質地改變臨界電壓，而不改變電場遷移率及S值。
此外，該半導體元件可係肖特基接面元件或p-n接面元件。該半導體元件的臨界電壓，例如，可界定為使預定之順向電流流動所需要的施加電壓。該半導體元件的臨界電壓也可界定為使用適才提及的接面元件之變阻器的崩潰電壓。否則，在該p-n接面元件係藉由施加電流或電壓而發光之元件時的情況中，該半導體元件的臨界電壓可界定為發光臨界電壓。
本發明的模範實施例也可施加於半導體薄膜。亦即，對於形成為具有任意結構加於其上之半導體薄膜的該半導體元件之臨界電壓，可認為該臨界電壓中的改變量可藉由光照射且/或其他因素所引起。
光210不必為單色光，而光210可能係複數個離散光譜光的混合光，或連續光譜光。
在本發明之模範實施例中，當發光時，該臨界電壓會自然地改變。然而，如同將於下文中對第六範例的描述，可能具有即使在該光照射已停止後，該臨界電壓會變得與該光照射前不同的例子。也可使用此種行為。例如，可認為該臨界電壓甚至在該光已關閉後仍改變的此種行為係由之前陷在該半導體中或在該半導體附近的載子所導致，其由於光激發而重新配置，最終保持在不同於該光照射之前的平衡狀態。
在上述該一系列製程中，期望半導體100係完全與具有波長短於半導體100之吸收邊限波長的光隔離。此係因為若半導體100以具有該短波長之光照射時，也可大幅改變該臨界電壓以外的特徵。此外，若半導體100以具有該短波長之光照射，可能具有即使在該照射光已關閉後，該光照射的影響仍保持在半導體中的例子，與具有長波長之光的例子一樣。可認為在以具有該短波長而非該吸收邊限波長的光照射該半導體時，該半導體之不同特徵改變的行為必須處理因為由該光導致之載子的帶間躍遷，共價帶/傳導帶的載子密度及隙間狀態中的佔據狀態大幅改變的行為。
當該光源的發射光譜係連續光譜時，上文描述的波長狀況可藉由採用與該光源結合之適當的光譜調整單元而實現。為致能該光源的光譜調整，例如，可在該半導體元件及該光源之間插入吸收型、反射型、及散射型之一型的濾波器。此外，可使該半導體元件的一部份(例如，該TFT的通道保護層)及結合構件(例如，形成在塑膠基材上的TFT的基材)具有濾波功能，該濾波功能致能對朝向該半導體之特定光的吸收/反射/散射。當該光源發射單色光且因此從開始就不發射具有該短波長之光的情況中，不必特別調整該光源的光譜。然而，在此例子中，需要將該半導體自身與從不同於上述光源之光源發射的光(例如，環境光等)中具有該短波長之此種光隔離。
只要可達成本發明之有效優點，待照射半導體100之光的波長並無上限。然而，當該半導體元件係非晶IGZO-TFT時，其將於下文中描述，當該光的波長變得更長時，藉由光照射可得到的每單位時間之臨界電壓轉變量會變得更小。因此，對於期望將在該半導體元件引起的臨界電壓轉變量，取決於照射時間及光強度，將有合適的波長範圍。
根據本發明，合適的波長範圍係等於或長於該吸收邊限波長，但不超過660nm的長度。
藉由該光照射可在該半導體元件引起的臨界電壓轉變量也可取決於該半導體元件的形式、該半導體元件的缺陷密度、及該半導體元件的操作條件而改變。因此，必須量測該臨界電壓在各場合中的改變量。
對於半導體100，期望隙間狀態中的面密度能為1013 cm-2 eV-1 或以下。該隙間狀態係藉由以光照射，可在傳導帶或共價帶中產生自由載子之半導體中的局域態。該面密度係在轉變為該半導體元件之電傳導區域的介面密度時之隙間狀態的密度(亦即，在該半導體元件係諸如TFT之場效電晶體的例子中，範圍從閘絕緣層至半導體介面的區域)。例如，與將於下文描述之第一範例中的ΔNt之例子一樣，可取得該TFT之隙間狀態的面密度。對於具有隙間狀態密度大於此種值之半導體，在該隙間狀態及該傳導帶(共價帶)間之電子(電洞)的激發程序將變得不再可忽略，甚至在以充份地小於該能帶隙之能量的光子能量照射(例如，約為一半)時亦然。亦即，即使係以波長充份地長於該吸收邊限波長之光照射，會發生與具有該短波長之光的此種情況相同之影響，此係非期望狀況。
期望半導體100的能帶隙為1.55eV或以上。使用此條件，在光源200發射連續光譜的情況中，可調整光210之波長以符合相關於半導體100的吸收邊限波長之上述每一條條件的調整單元會有更多選擇。例如，當對應於該半導體中的自由載子之帶間躍遷(吸收邊限)的光子能量係在可見光範圍(對應於800nm或以下之波長)中時，可施加藉由有機顏料吸收之一般高截濾波器(也指稱為低通濾波器)。藉由在光源200及半導體100之間配置此種濾波器，可輕易地達成該半導體係以波長長於該半導體之吸收邊限波長的光照射，而實質上未受波長短於該半導體之吸收邊限波長的光照射之狀態。
更期望該半導體的能帶隙為2eV或以上。此係因為可認為當半導體100使用為該TFT的通道層時，該TFT在關閉狀態時的通道漏電流將取決於半導體100中的能帶隙。具體地說，通道漏電流Ioff(A)可藉由以下方程式估算。
Ioff=q(ni(μe+μh))‧(W/L)‧d‧Vds
其中，q表示基本電荷。可以ni表示之值係可表現為的本質載子密度，其中Nc表示傳導帶邊限的狀態密度、Nv表示共價帶邊限的狀態密度、Eg表示能帶隙、k表示波茲曼係數、且T表示絕對溫度。可以μe表示的值係電子轉變遷移率。可以μh表示的值係電洞轉變遷移率。可以W表示的值係該TFT的通道寬度。可以L表示的值係該TFT的通道長度。可以d表示的值係該TFT的通道層厚度(nm)。可以Vds表示的值係該TFT的汲極-源極電壓。
Ioff對Eg的相依度將藉由以下方程式估算。設若d=20nm、W/L=4、且單晶矽之材料常數將作為除了Eg以外的所有材料常數使用，Ioff可保持在約10-18 A，若Eg大於約2eV。儲存電容(靜電電容1pF)中的電位寫入/保持待經由此種TFT實施之例子中，即使在106 s(亦即，11.5天)後，歸因於該通道漏電流之在該已寫入電位中的化變可保持為1V或以下。此係期望之條件，因為若將該TFT使用為，例如，顯示裝置的背板，顯示內容可保持數天之久。
至少包含In、Ga、Zn、及Sn之一者的半導體可係符合上述所有條件之半導體。因此，在本發明之模範實施例中，期望將至少包含In、Ga、Zn、及Sn之一者的半導體使用為半導體100。例如，本發明可應用於具有諸如In-Ga-As、In-Ga-Al-As、Ga-As、Zn-O、Zn-S、及Zn-Se之成份元素的半導體。
此外，期望半導體100的至少一部份係非晶的。此係因為包含非晶部位的半導體會對蝕刻等具有較好的可處理性，並在電特徵上較多晶矽半導體具有更好的短程均勻性。
非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)、非晶In-Zn-O(IZO)、或非晶Zn-Sn-O(ZTO)係可符合上述所有條件之半導體。因此，在本發明之模範實施例中，更期望將諸如晶In-Ga-Zn-O(IGZO)、非晶In-Zn-O(IZO)、或非晶Zn-Sn-O(ZTO)的半導體使用為半導體100。
期望待照射半導體100之具有長於該半導體100的吸收邊限波長之波長的光具有經調整之其強度、照射時間、或波長。藉由此種調整，該臨界電壓中的變化可引發成與期望量一樣多。
對光之強度/照射時間/波長的調整可藉由設置有適當之光譜調整單元/光強度調整單元/光岔斷控制單元之任意照明系統而達成。可將氙燈、白熾燈、或發光二極體使用為該光源。取決於該光源的發射光譜，待使用之光譜調整單元可任意地於繞射光柵單色器、高通濾波器、低通濾波器、及帶通濾波器之間選擇。ND濾波器或擴散板可使用為該光強度調整單元，雖然可能具有該光源自身調整之發光強度。電磁快門等可使用為用於控制光照射/岔斷之光岔斷控制單元，雖然可能調整該光源自身之照明/非照明。在第一範例中使用的光譜照射光源可在本發明之實作中，作為設置有此等功能的照明系統。
可藉由該光照射導致之該臨界電壓轉變的符號(亦即，正或負方向)係取決於該半導體元件。例如，在該半導體元件為係n-通道TFT之非晶IGZO-TFT的情況中，藉由以具有波長長於該非晶IGZO之吸收邊限波長的光照射，該臨界電壓將降低(亦即，往負方向轉變)。
可藉由該光照射導致之該臨界電壓轉變的符號並未依據本發明之實作而特別指定。然而，期望此種方向係與可藉由製程歷史、時間相依變化、電應力、或熱應力導致之問題臨界電壓轉變方向反向。例如，在半導體元件係非晶IGZO-TFT的情況中，當正閘極-源極電壓施加為電應力時，該臨界電壓將增加(亦即，往正方向上轉變)，意謂著該臨界電壓轉變會係待由該光照射導致之臨界電壓轉變的相反符號。
該臨界電壓在反向方向上轉變的情況中，期望藉由調整上述之用於光照射的條件，待由光210導致之臨界電壓轉變將藉由與問題臨界電壓轉變量完全相同的量補償該臨界電壓轉變。從而，可使用該半導體而不受該問題臨界電壓轉變的影響。
再者，當該臨界電壓待在反向方向上轉變時，且即使由該光導致之臨界電壓轉變將小於該問題臨界電壓轉變，亦即，即使將無法完全補償該問題臨界電壓轉變時，仍可得到有利的效果。例如，即使該問題臨界電壓轉變將無法藉由光照射而完全補償，該問題臨界電壓仍將受限制並可能延長該半導體的使用期限。將TFT係藉由外部電路驅動並作為交換元件使用的例子作為一範例顯示，該TFT將係半導體100的非晶IGZO採用為通道層。當該半導體之臨界電壓中的問題變化(增加)進展至超過該外部電壓之驅動電壓範圍時，該TFT將停正該交換操作並失去效用。對於此種例子，藉由上述方式以光照射半導體100，可將該TFT的使用期限延長至某個程度，即使該臨界電壓中的問題變化(增加)將不能藉由該光照射完全補償。
此外，藉由該光照射，也可能在該臨界電壓中產生大於該問題臨界電壓變化之變化。在此例子中，可藉由光210導致之臨界電壓轉變相對於該問題臨界電壓轉變越大，可相對地降低更多由該臨界電壓轉變導致之影響。具體地說，期望該半導體元件之光引發臨界電壓轉變的幅度係該問題臨界電壓轉變之幅度的50倍或以上。然而，若可藉由光210導致之臨界電壓轉變充份地大於該問題轉變，轉變符號(亦即，正或負方向)不必與該問題臨界電壓轉變反向。
期望在該問題臨界電壓轉變發生的週期期間內執行以來自光源200之光210的照射。例如，在該問題臨界電壓轉變的符號及歸因於光210之臨界電壓轉變係彼此反向且該二者的臨界電壓轉變率約為相同之例子中，該臨界電壓可藉由同時具有二轉變進程而迅速地調整。
同時，也期望該光照射係在該問題臨界電壓轉變發生週期之前或之後執行。例如，將考慮該問題臨界電壓轉變的符號及歸因於光210之臨界電壓轉變係彼此反向且後者的臨界電壓轉變進程遠快於前者之臨界電壓轉變的例子。在此種例子中，藉由在該問題臨界電壓轉變緩慢進行之長時間週期的之前及之後間歇地以光210執行短時間週期的光照射，將能更穩定地使用該半導體。
若該問題臨界電壓轉變係重複地發生，該光照射可在適當時機重複地執行。例如，該光照射可與該問題臨界電壓轉變的發生重複地交替執行。
範例
現在，將描述本發明之範例。本發明將不受以下範例的限制。
(第一範例)
在本範例中，首先製造TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該TFT，在此況狀下，考慮光照射對該TFT的可能影響。
(非晶IGZO膜的製造)
首先，製造係半導體膜之非晶IGZO膜，以評估該膜的物理性。
將已除油之玻璃基材(#1737，Corning Incorporated)製備為膜形成基材。將具有InGaO3 (ZnO)組成物之多晶矽燒結固結體(具有98mm的直徑、5mm之厚度、及0.25S‧cm-1 的電導)使用為標的材料。藉由包含5體積百分比之氧的氧-氬混合氣體，使沈積室內側的總壓力在膜形成時為0.5Pa。該標的及該膜形成基材之間的距離為75mm。膜形成係使用200W之RF供應電力以1.2s-1 的膜形成率執行。基材溫度並未特別控制。
當以肉眼觀察時，在該基材上堆疊至60nm厚度之膜係透明的。使X-射線以相對於量測表面0.5度之入射角入射至該60-nm的堆疊膜上，在該條件下，X-射線繞射量測係藉由薄膜法執行。該量測結果係未認出明顯的繞射尖峰。因此，決定該已製造之In-Ga-Zn-O膜係非晶的。X射線螢光(XRF)分析的結果係該薄膜之金屬組成比率為In：Ga：Zn=1：0.9：0.6。此外，當該薄膜之電導係經由藉由使用鈦及金氣相沈積層壓膜之共面型電極樣型執行電流-電壓量測而量測時，該電導經量測約為1×10-6 (S‧cm-1 )。假設電子遷移率約為5(cm2 ‧V-1 ‧s-1 )，電子載子密度可估計為約1012 (cm-3 )。
以上述方式，已證實該In-Ga-Zn-O系統之已製造薄膜係非晶氧化物半導體，包含In、Ga、及Zn之IGZO及至少一部份的該薄膜係非晶的。
(TFT的製造)
其次，該TFT係藉由以下程序製造。圖2顯示該TFT的剖面圖。
首先，清理具有熱氧化矽膜(100nm厚)之尺寸為20mm(縱向)×20mm(橫向)×0.525mm(厚)的n+ -矽晶圓，以作為基材使用。與上文相同，藉由RF磁控濺鍍將係半導體之非晶IGZO形成在該基材上(在膜形成氣體為O2 (5體積比率)+Ar、膜形成壓力為0.5Pa、供應電力係200W、並使膜厚度為20nm之條件下)。在該濺鍍膜形成期間，並未特別控制基材溫度。然後，藉由蝕刻將該非晶IGZO樣型化為預定尺寸，以變成通道層。然後，在該大氣中，將到達此點之全體產品以300℃之溫度加熱20分鐘。然後，在該已加熱產品上形成並樣型化光阻膜，之後藉由電子束蒸發技術形成總厚度為100nm的鈦及金之膜。然後，藉由剝離該光阻膜形成源電極及汲電極。
經由上述程序，得到設置有源電極321及汲電極322之TFT300，其中該基材的導電部位為閘電極312、熱氧化膜為閘絕緣層311、該非晶IGZO為通道層330。通道寬度W為80μm，而通道長度為10μm。在汲極-源極電壓Vds為+20V的條件下對此TFT量測轉移特徵(Ids-Vgs特徵，其中Ids係汲極-源極電流，且Vgs係閘極-源極電壓)，結果其呈現明顯的n通道特徵。基於特徵之線性擬合而取得的臨界電壓(Vth)及飽和遷移率(μsat)分別為4.8V及12.9cm2 ‧V-1 ‧s-1 。S值量測為0.6V‧dec-1 。
在此TFT中，源電極321及汲電極322係以與通道長度L相同的距離彼此分隔。因此，藉由從圖2所示之該狀態中的上方發射該光，該光將抵達係該半導體的通道層330。
(光照射對TFT之影響的考慮)
其次，在該TFT上藉由遵守本發明之模範實施例的方法執行光照射，以考慮該光照射對該TFT的可能影響。可將光從氙燈引導至繞射光柵單色器以在該TFT上發射單色光的照明系統(光譜照射光源)用於該光照射。該單色光的光縫寬度為24nm。調整安插在該光路徑中的密度可變中密度濾波(ND)器之密度，以使各波長的照射強度為0.2mW‧cm-2 。也將磁快門安插在該光路徑中，因此光照射/非照射能在任意的時間週期期間內控制。
首先，該TFT以波長為600nm之單色光照射100秒，之後在將Vds設定為+0.5V的條件下，該轉移特徵在連續地具有發射在該TFT上之該光的同時量測。其次，該TFT以波長為590nm之單色光照射100秒，之後該轉移特徵在連續地具有發射在該TFT上之該光的同時以相同方式量測。從此，量測係以相似的方式對以每10nm之幅度掃描的該波長執行，直至波長降至300nm。該等量測之結果顯示於圖3中。為了簡化之目的，顯示每50nm之照射光波長的轉移曲線，諸如600nm、550nm、500nm等。當該照射光的波長變得更短，該轉移曲線單調地向Vgs之負方向移動。此外，在該短波長側，該等曲線的形狀已改變。
其次，更詳細地考慮在遷移率及該轉移曲線之曲線形狀中的變化。可將啟動電壓Von(亦即，在Ids超過10-10 A時的Vgs)視為係具有與Vth之TFT特徵指標相同的TFT特徵指標。針對波長各者取得Von及S值(亦即，在Von近處之(Log(Ids))-Vgs曲線梯度的倒數)，並相對於該波長繪製彼等，因此描畫出圖4及圖5。可看出Von及S值二者之值在從照射光波長約為360nm之點超出時已激烈地改變。對於360nm或以上的照射光波長，S值中的變化將約為或少於量測誤差。實際上，照射光波長降至360nm時，該轉移曲線的形狀並未顯示如此多的變化，而發現該轉移曲線的形狀可視為係將在黑暗狀態中量測之轉移特徵平行移動之轉移特徵。另一方面，該S值在從照射光波長約為360nm之點超出時激烈地增加。此指示該轉移曲線的形狀在短於360nm之波長側會改變。
該轉移曲線在長於360nm之波長側的平行移動可藉由已散佈在該半導體中或在該半導體附近之如同陷在該隙間級的負固定電荷之釋放而說明。另一方面，對短於360nm的波長，該已提及之轉移特徵中的變化機制仍未界定。假定，因為由該光導致之自由載子的帶間躍遷，必須處理在共價帶或傳導帶中的載子密度，及隙間狀態中的佔據已大幅改變的行為。
(狀態之隙間密度的估算)
在下文中，將估算與該轉移特徵的平行移動相關之隙間狀態的面密度ΔNt(cm-2 ‧eV-1 )。
茲參考至圖4，在照射光波長λ往短波長側移動10nm的例子中，將Von的轉變量ΔVon導出為λ(360nm)的函數。可認為由於新釋放的固定電荷，Von可改變，該等電荷由於受較小的光子能量激發而尚未釋出，每次以10nm改變λ時，該等固定電荷的釋出發生。該等新釋放之固定電荷的面密度Nf(cm-2 )可藉由將ΔVon‧閘絕緣層電容Ci(F‧cm-2 )基本電荷q(C)而導出，如下所示。
ΔNf=Ci‧｜ΔVon｜/q
考慮與對λ掃頻步進各者之照射光子能量增量Δ(hν)相關之校正，可將已涉及固定電荷釋出之局域態的面密度ΔNt(cm-2 ‧ev-1 )表示如下。
ΔNt=ΔNf/Δ(hν)=ΔNf/Δ(hc/λ)
此處，h表示蒲郎克常數，c表示光在真空中的速度。雖然在照射光子數量中已忽略歸因於λ之變化的改變，從而可能誤差在λ掃描範圍二端至多將僅約二倍。
圖6描繪相對於該照射光子能量而繪製之ΔNt。將基於該半導體中的傳導帶之上端中的能量Ec描繪狀態密度。
因為上述分析，從-2(eV)Ec至-3.4(eV)Ec之能量E的非晶IGZO中的ΔNt(E)可估算係約為1013 cm-2 ‧eV-1 或以下。
雖然尚不可指定上述之隙間狀態的存在位置，期望在該隙間狀態在該半導體容積中散佈的例子中，藉由體積密度ΔNt'(cm-3 ‧eV-1 )估算該隙間狀態的密度。當半導體膜厚度為d(cm)時，此種隙間狀態可估算如下。
ΔNt'=ΔNt/d
亦即，對於具有10nm膜厚度之半導體膜，ΔNt=1013 (cm-2 ‧eV-1 )將等同於ΔNt'=1019 (cm-3 ‧eV-1 )。
(第二範例)
在本範例中，首先製造TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該TFT，在此狀況下執行評估。
首先，在與第一範例情況相同的條件下，將非晶IGZO半導體在具有熱氧化矽膜(100nm厚)之n+ 矽晶圓上形成至20nm的厚度。此種非晶IGZO半導體的吸收邊限波長估算如下。關於反射偏振光p及s的相位差及振幅比率係藉由紫外-可見光譜橢偏儀而取得。此外，在執行消光係數及折射率之擬合分析以符合克拉莫-克若尼關係(Kramers-Kronig relation)的基礎上，將基本(帶間邊限)吸收及後部(次能帶)吸收分別假設為Tauc-Lorentz型吸收及高斯型吸收。結果，該基本吸收的邊限，亦即，該基材的光能帶隙經量測為3.5eV(亦即，354nm)。
其次，以下列程序製造將該非晶IGZO半導體採用為通道層之TFT。首先，在上述條件下，變成該半導體的非晶IGZO在具有該熱氧化矽膜(100nm厚)之n+ 矽晶圓上形成。然後，藉由蝕刻將該非晶IGZO樣型化為預定尺寸。然後，在該大氣中，將到達此點之全體產品以300℃加熱20分鐘。然後，藉由電子束蒸發技術形成總厚度為100nm的鈦及金之膜，並藉由剝離形成樣型化之源電極及汲電極。
將Vds設定為+20V的同時在暗處對以上述方式形成的該TFT量測轉移特徵。該等量測之結果以圖7中的實線(1-1)顯示。再者，從此種結果得到的TFT特徵(Vth、μsat、及S值)於圖8之(1-1)中顯示。
此外，當該半導體已用具有波長長於該半導體吸收邊限波長(354nm)並具有0.2mW‧cm-2 之強度的單色光(亦即，400nm之波長)照射時，執行相似的量測及分析。此例子中的轉移特徵在圖7中以虛線(1-2)顯示，且TFT特徵於圖8之(1-2)中顯示。
關於在執行光照射處理情況中的該等TFT特徵，相較於未執行光照射處理情況中的該等TFT特徵(亦即，在該暗處的TFT特徵)，Vth減少至可觀的程度。同時，在前一個例子中，遷移率中的變化率約為6%，且S值中的變化率係在該量測系統之偵測靈敏度等級或以下。再者，轉移特徵中的變化可視為係Vgs在負方向上的平行移動。以此方式，在本範例中，該半導體元件的臨界電壓將能適當地轉變。同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第三例子)
在本範例中，首先製造與第二例子中的TFT相似之TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該TFT，在此狀況下執行評估。此時，使該光照射中的光之波長長於該半導體的吸收邊限波長。
關於與第二例子中的TFT相似之該TFT，當該半導體已用具有波長長於該TFT之半導體吸收邊限波長(354nm)及0.2mW‧cm-2 之強度的單色光(亦即，500nm之波長)照射時，量測轉移特徵。該等量測之結果顯示以圖7中的點線(1-3)顯示。再者，TFT特徵於圖8之(1-3)中顯示。
關於在執行光照射處理之情況中的該等TFT特徵，相較於在第二範例中量測之在該暗處的TFT特徵，僅Vth減少而遷移率及S值並未改變得如第一範例中的情形一樣多。另一方面，Vth中的減少量小於第二範例之情況，其中該波長為400nm。以此方式，在本範例中，該半導體元件的臨界電壓將能適當地轉變。同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第一比較範例)
在本比較範例中，首先製造與第二例子中的TFT相似之TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該TFT，在此狀況下執行評估。此時，使該光照射中的光之波長短於該半導體的吸收邊限波長。
關於與第二例子中的TFT相似之該TFT，當該半導體已用具有波短長於該TFT之半導體吸收邊限波長(354nm)及0.2mW‧cm-2 之強度的單色光(亦即，320nm之波長)照射時，量測轉移特徵。該等量測之結果顯示以圖7中的點虛線(1-4)顯示。再者，TFT特徵於圖8之(1-4)中顯示。
在此例子中，相較於在第一範例中量測之在該暗處的TFT特徵，Vth、遷移率、及S值全部改變至可觀的程度。亦即，使用波長短於該半導體之吸收邊限波長的光，除了該臨界電壓以外的其他特徵也非期望地改變至可觀程度。
(第四範例)
本範例係關於從製程歷史的角度考慮該臨界電壓轉變。首先，製造下文所指示之二種TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該等TFT，在此狀況下執行評估。
(TFT-A)藉由與第二範例情況中相同的製程製造之TFT。
(TFT-B)藉由與第二範例情況中相同的製程製造之TFT，在該製程之後，其中藉由化學溶劑執行清洗作為一清潔程序。
將Vds設定為+20V的同時在暗處對TFT各者量測轉移特徵。當該半導體已用具有波長長於該TFT-B之半導體吸收邊限波長(354nm)及0.2mW‧cm-2 之強度的單色光(亦即，500nm之波長)照射時，對TFT-B執行相似的量測。從此等量測得到的TFT特徵顯示於圖9中。在圖9(2-2)中，可看出由於該清洗，該TFT-B的臨界電壓激烈地增加。
從圖9明顯看出，能將該半導體元件的臨界電壓移位。此外，在具有製程歷史可導致臨界電壓轉變的半導體元件中，該臨界電壓轉變能受限制。同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
在本範例中，可將該清洗程序視為係該問題臨界電壓轉變的原因。然而，本發明被認為對其他原因導致之臨界電壓轉變有效。具體地說，本發明被認為對靜電導致之臨界電壓轉變及對任意加熱程序中的不均勻加熱所導致之臨界電壓轉變有效。
(第五範例)
在本範例中，首先製造與第二範例中的TFT相似之TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該TFT，在此狀況下執行評估。關於此例子，轉移特徵分別在該TFT製造後立即量測並在該TFT製造的半年後量測。
首先，在該TFT製造後，將Vds設定為+20V的同時在暗處量測轉移特徵。然後，在該TFT製造的半年後，當該半導體已用具有波長長於該TFT之半導體吸收邊限波長(354nm)及0.2mW‧cm-2 之強度的單色光(亦即，500nm之波長)照射時同樣地量測此等轉移特徵之後，再度在暗處對此TFT量測轉移特徵。從此等量測得到的TFT特徵顯示於圖10中。
從圖10明顯看出，在該光照射後，相較於該光照射前，Vds減少至可觀的程度，且最終幾乎恢復至該TFT製造後立即得到的值。同時，遷移率中的變化率約為初值的6%，且S值中的變化率約為該量測系統之量測誤差等級或以下。再者，轉移特徵中的改變可視為係Vgs在負方向上的平行移動。
以上述方式，在本範例中，能將該半導體元件的臨界電壓移位。此外，在具有時間相依改變可導致臨界電壓轉變的半導體元件中，該臨界電壓轉變能受限制。同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第六範例)
在本範例中，首先製造與第二例子中的TFT相似之TFT，且將根據本發明之模範實施例的處理施加至該等TFT各者，在此狀況下執行評估。在此例子中，光照射係在電應力導致之臨界電壓轉變的發生週期期間內執行。
首先，製造與第一範例中的TFT相似之四個TFT樣品(4-1至4-4)。將Vds設定為+20V的同時在暗處對該等TFT各者量測轉移特徵。然後，對TFT各者施加1800秒之作為電應力之+0.1V的Vds及+20V的Vgs電壓。在此期間，在下文指示之對TFT各者不同的條件下，用單色光執行1800秒之照射。
(4-1)無光照射。
(4-2)用具有400nm的波長及0.02mW/cm2 之強度的光執行光照射。
(4-3)用具有400nm的波長及0.2mW/cm2 之強度的光執行光照射。
(4-4)用具有600nm的波長及0.2mW/cm2 之強度的光執行光照射。
該光的波長係藉由繞射光柵單色器控制。光強度及照射時間分別由已安插在光路徑中的ND濾波器及磁快門調整。
然後，停止光照射，並在Vds設定為+20V的同時再度在暗處對TFT各者量測轉移特徵。
從電應力施加之前及之後量測的轉移特徵各者得到Vth、Von、μsat、以及S值。關於此等值中的Vth及Von，由該應力導致之個別改變ΔVth(V)及ΔVon(V)顯示於圖11中。同時，在該等範例之任一者中，在該應力施加前及施加後之間的μsat及S值中的變化分別少於該等初值的2%及6%。
從以上顯示之該等結果明顯看出，在本範例中，能將執行光照射後的該半導體元件的臨界電壓移位。此外，如同(4-2)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，該臨界電壓轉變能受補償。此外，如同(4-3)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，能使該臨界電壓轉變的影響變得相對小。此外，如同(4-4)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，該臨界電壓轉變能受限制。當考慮(4-3)的例子時，可認為更精確的補償可藉由選擇適合之光波長並維持該照射光強度而達成。
同時，對於以上所有例子，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
基於以上顯示的結果，可假設在以0.2mW‧cm-2 之照射強度照射1800秒的條件下，若在該TFT上執行光照射時使用具有660nm或以上之波長的光，則該效果將變得更小。此係因為，若上述ΔVth及ΔVon係相對於該波長繪製且在長波長側外插，ΔVth及ΔVon將變為等於在(4-1)之例子中的ΔVth及ΔVon，其中未執行660nm波長之照射光的光照射。
(第二比較範例)
在本比較範例中，首先製造與第六範例中的TFT相似之TFT，在此條件下，執行相似的實驗。然而在此例子中，在該光照射中使用具有短於該半導體吸收邊限波長(354nm)的320nm波長及具有0.2mW‧cm-2 之光強度的光。
該實驗的結果，經量測之臨界電壓中的變化頗大於在第六範例中的量測(亦即，ΔVth經量測為-14.7V且ΔVon經量測為-18.0V)。然而，在μsat及S值中的變化分別增加為初值的24%及51%，此係非期望結果。
(第七範例)
在本範例中，如下文所描述，該半導體元件的臨界電壓轉變量係藉由對非晶IGZO上執行之光照射調整光照射時間而調整。
將以如同第六範例中的量測方式所量測之在電應力下的Ids之時間相依變化ΔIds顯示於圖12中。ΔIds的值指示在該光照射(或電壓應用)的開始時間(時間t=0)，相關於電流Ids的增加/減少。
在此種基礎上，可得到相關於任意時間之TFT各者的臨界電壓。因為當場效遷移率藉由該光照射而保持固定時，僅有Vth將會改變，在Ids中的所有變化將取決於在Vth中的變化。因此，任意時間的Vth可由以下方程式導出。
Ids=(W/L)‧μlin‧Ci‧(Vgs-Vth)‧Vds
此處，W指示通道寬度、L指示通道長度，μlin指示線性遷移率、且Ci指示閘絕緣層電容(F‧cm-2 )。
設若μlin等於μsat，將所導出之從時間t=0開始的Vth中的改變量ΔVth顯示於圖13中。例如，在Ids逐步增加之條件下的(4-3)情況中，發現Vth隨時間流逝而減少。
以此方式，藉由調整光照射時間，能將該半導體元件之臨界電壓的幅度移位。此外，如同(4-2)及(4-4)的情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，該臨界電壓轉變能受限制。此外，如同(4-3)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，能使該臨界電壓轉變的影響變得相對小。
同時，對於以上所有例子，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第八範例)
在本範例中，如下文所描述的，該半導體元件的臨界電壓轉變係藉由在歸因於電應力之臨界電壓改變已發生的時間週期後執行光照射而移位。
在本範例中，使用與第二範例中的TFT相似的TFT樣品，藉由下列程序連續地量測轉移特徵(5-1)至(5-4)。
a)轉移特徵(5-1)係當Vds設定為+20V的同時在暗處量測。
b)在暗處，將作為電應力的+20V之Vds及+20V的Vgs電壓施加3600秒。
c)轉移特徵(5-2)同樣在暗處量測。
d)用具有400nm的波長及0.02mW‧cm-2 之強度的單色光執行100秒的光照射。
e)在暗處量測轉移特徵(5-3)。
f)用具有400nm的波長及0.2mW‧cm-2 之強度的單色光執行100秒的光照射。
g)在暗處量測轉移特徵(5-4)。
光強度及照射時間由已安插在光路徑中的ND濾波器及磁快門調整。
將得自個別轉移特徵之Vth、Von、μsat、及S值的值顯示於圖14A至圖14D中。Vth及Von二者由於該電應力而增加，但可藉由該光照射而減少。同時，在遷移率及S值中的變化分別少於2%及4%，此係期望圖。
以此方式，能將該半導體元件的臨界電壓移位。此外，如同(5-1)至(5-3)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，該臨界電壓轉變能受限制。再者，如同(5-1)至(5-4)之情況，對於具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件，能使該臨界電壓轉變的影響變得相對小。此外，在具有電應力可導致臨界電壓轉變的該半導體元件中，也可能具有藉由從上文顯示之該等條件中選擇適合的條件而受補償之臨界電壓轉變。
同時，對於以上所有例子，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第九範例)
在本範例中，如下文所描述的，該半導體元件的臨界電壓轉變係藉由在歸因於電應力之臨界電壓轉變已發生的時間週期前執行光照射而移位。
將Vds設定為+20V的同時在暗處對與第二範例中的TFT相似之TFT量測轉移特徵。然後，使用具有圖15之(6-2)中所指示之波長及光強度的單色光執行2000秒之光照射，之後在暗處以相似方式量測轉移特徵。然後在暗處，在圖15之(6-3)所示之條件下，施加作為電應力之Vds及Vgs電壓，之後再度於暗處量測轉移特徵。將經由此等量測得到的TFT特徵顯示於圖15中。
從圖15明顯看出，也能將該半導體元件的臨界電壓移位。此外，在具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件中，該臨界電壓轉變能受限制。
同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第十範例)
在本範例中，如下文所述，在熱應力導致臨界電壓轉變之TFT上執行光照射。
將Vds設定為+20V的同時在暗處對與第二範例中的TFT相似之TFT量測轉移特徵。然後，將全體TFT在大氣中以200℃加熱15分鐘，之後再度於暗處量測轉移特徵。再者，使用具有圖16之(7-3)中所指示之波長及光強度的單色光照射該TFT，之後在暗處以相似方式量測轉移特徵。將經由此等量測得到的TFT特徵顯示於圖16中。
從圖16明顯看出，能將該半導體元件的臨界電壓移位。此外，在具有熱應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件中，該臨界電壓轉變能受限制。
同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
(第十一範例)
在本範例中，製造與第二範例中的TFT相似之二TFT，且已確認此二TFT的特徵完全相同。將Vds設定為+20V的同時對該等TFT之一者量測轉移特徵(8-1a)。將得自該等經量測之轉移特徵的Vth及導通電流Ion(亦即，+20V的Vds及+10V之Vgs電壓施加時的Ids)之值顯示於圖17之(8-1a)中。另一方面，在作為該電應力之+0.1V的Vds及+20V之Vgs電壓施加100秒後，以相似方式對該等TFT的另一者量測轉移特徵(8-1b)。得自該等經量測之轉移特徵的Vth及Ion之值顯示於圖17之(8-1b)中。再者，在個別的TFT上以具有400nm之波長並具有0.2mW‧cm-2 的光強度之光執行光照射，在此等條件下，以相似方式量測轉移特徵(8-2a)及(8-2b)。得自該等經量測之轉移特徵的Vth及Ion之值分別顯示於圖17之(8-2a)及(8-2b)中。同時，飽和遷移率、μsat、S值等在該光照射前及光照射後之間(亦即，在(8-1a)及(8-2a)之間，及在(8-1b)及(8-2b)之間)的變化全部少於5%。
從圖17明顯看出，係已藉由該電應力導致之該臨界電壓轉變量的50倍之該TFT的臨界電壓轉變能由該光照射引起。此時，在(8-2a)及(8-2b)之間的Ion改變率(亦即，ΔIon/Ion)為(8-1a)及(8-1b)之間的ΔIon/Ion的一半。此處，在(8-2a)及(8-2b)之間的ΔIon/Ion可界定為在(8-2a)及(8-2b)之間的Ion中之差(ΔIon)對Ion之值的比率，且(8-1a)及(8-1b)之間的ΔIon/Ion可相似地界定。
以此方式，由該電應力引起之Ion中的改變率能藉由該光照射減少為原始值的一半。
亦即，在具有電應力可導致臨界電壓轉變的半導體元件中，能使該臨界電壓轉變的影響變得相對小。
同時，除了臨界電壓外，該半導體元件的特徵(諸如電荷遷移率、S值等)將能保持成與處理之前的特徵相等。
當已參考至模範實施例而描述本發明後，應理解本發明並未受限於該等已揭示之模範實施例。下文之申請專利範圍待受最廣泛之解釋以包含所有此種修改及等效結構與功能。
100．．．半導體
200．．．光源
210．．．光
300．．．TFT
311．．．閘絕緣層
312．．．閘電極
321．．．源電極
322．．．汲電極
330．．．通道層
圖1係描繪根據本發明之處理半導體元件的方法之模範實施例的概要圖。
圖2係TFT的概要剖面圖。
圖3係描繪光照射對該TFT之轉移特徵的影響之圖。
圖4係描繪於該TFT之轉移特徵中觀察到的啟動電壓對照射光波長之相依性的圖。
圖5係描繪於該TFT之轉移特徵中觀察到的S值對該照射光波長之相依性的圖。
圖6係描繪已涉及固定電荷釋出之局域態的面密度對該TFT中的照射光波長之相依性的圖。
圖7係描繪該TFT的轉移特徵之量測結果的圖。
圖8係描繪在各特定條件下之TFT特徵的圖。
圖9係描繪在各特定條件下之TFT特徵的圖。
圖10係描繪在各特定條件下之TFT特徵的圖。
圖11係描繪在Vth及Von中歸因於電應力之變化的圖。
圖12係描繪在電應力施加的同時，Ids中的時間相依變化之圖。
圖13係描繪Vth中的時間相依變化之圖。
圖14A、14B、14C、及14D係分別描繪從個別特定條件下量測之轉移特徵取得的Vth、Von、μsat、及S值之圖。
圖15係描繪在各特定條件下之TFT特徵的圖。
圖16係描繪在各特定條件下之TFT特徵的圖。
圖17係描繪從個別特定條件下量測之轉移特徵取得的Vth、Ion、及ΔIon/Ion之圖。
100．．．半導體
200．．．光源
210．．．光

Claims (15)

  1. 一種處理至少包含一半導體之半導體元件的方法，其特徵為該半導體元件之臨界電壓係藉由以光照射該半導體而轉變，該光具有長於該半導體之吸收邊限波長的波長。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中將該半導體與具有波長短於該半導體之吸收邊限波長的光隔離。
  3. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該半導體元件至少包含一閘電極、一源電極、一汲電極、一通道層、及一閘絕緣層，而該半導體係該通道層。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中在該半導體中之隙間狀態的面密度為1013 cm-2 eV-1 或以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該半導體中的能帶隙為1.55eV或以上。
  6. 如申請專利範圍第5項之處理半導體元件的方法，其中該能帶隙為2eV或以上。
  7. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該半導體包含從In、Ga、Zn、及Sn組成之群組中選取的至少一者。
  8. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該半導體之至少一部分係非晶的。
  9. 如申請專利範圍第8項之處理半導體元件的方法，其中該半導體係從非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)、非晶In-Zn-O(IZO)、及非晶Zn-Sn-O(ZTO)組成的群組中選取之一者。
  10. 如申請專利範圍第2、3、4、5、7、或8項的任一項之處理半導體元件的方法，其中該半導體係藉由設置於一光源及該半導體之間的濾波器所遮蔽。
  11. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該光照射在該半導體元件中引起該臨界電壓轉變，該轉變係由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之臨界電壓轉變的相反符號。
  12. 如申請專利範圍第11項之處理半導體元件的方法，其中由該光照射引起的該臨界電壓轉變量等於由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之臨界電壓轉變量。
  13. 如申請專利範圍第1項之處理半導體元件的方法，其中該半導體元件的臨界電壓轉變量係由製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力所導致之臨界電壓轉變量的50倍或以上。
  14. 如申請專利範圍第11或13項之處理半導體元件的方法，其中該光照射將於當歸因於製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力的臨界電壓轉變發生時執行。
  15. 如申請專利範圍第11或13項之處理半導體元件的方法，其中該光照射將於歸因於製程歷史、時間相依變化、電應力或熱應力的臨界電壓轉變發生之前或之後執行。
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