[發(fā)明專利]利用μ-PCD法的薄膜半導體的結晶性評價裝置

有效

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• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN103098194A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 迫田尚和;高松弘行;乾昌廣;尾島太
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所;株式會社鋼臂功科研
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

技術領域

本發(fā)明涉及薄膜半導體的結晶性評價裝置及方法，特別涉及利用微波光電導衰減法(以下稱作μ-PCD法)來評價例如硅半導體薄膜的結晶性而合適地被實施的薄膜半導體的結晶性評價裝置及方法。

背景技術

近年來，使用硅等的半導體薄膜的太陽能電池的開發(fā)盛行。自以往，在半導體領域中，所述μ-PCD法作為用以進行雜質污染或缺陷評價的非接觸、非破壞評價手法而被廣泛使用(例如專利文獻1的硅晶片的壽命測定方法)。

所述μ-PCD法中，電磁波照被射到半導體樣品上，由此，該半導體樣品中的自由電子基于所述電磁波的電場而運動(移動)。由于該運動狀態(tài)會因該半導體樣品中的雜質、缺陷等的存在而受到影響，因此，照射到該半導體樣品上的電磁波的反射波的強度(相對于照射波的強度的變化)，能夠作為該半導體樣品的結晶性的指標予以利用。所述μ-PCD法是利用此種機制來評價半導體樣品的結晶性的。而且，該μ-PCD法還有以下的優(yōu)點：所述反射波的強度的檢測(測定)為非破壞且為非接觸，能夠在極短的時間內進行。

然而，由于電磁波(微波)的波長長而達數毫米以上，因此存在無法評價微小區(qū)域的結晶性的問題。此外，在半導體樣品為數nm至數十nm左右的多晶硅或者是數μm以下的單晶硅等那樣的該半導體樣品的厚度薄(為薄膜樣品)的情況下，相對于電磁波的照射波的反射波的強度變化(由半導體樣品的結晶性引起的反射波的強度變化)會變得極為微小，因此，存在無法確保充分的測定靈敏度亦即測定精確度的問題。另一方面，若為了提高測定靈敏度而將激發(fā)光的強度設定得過強，則有可能損傷樣品，而且還會使激發(fā)光的光源的成本增加。

為此，本案發(fā)明人提出了專利文獻2的技術方案。該以往的技術中，通過將具有所述薄膜樣品的帶隙以上的能量的激發(fā)光聚光于該薄膜樣品而對微小區(qū)域進行照射，從而使樣品中的微小區(qū)域產生光激發(fā)載流子，并用該光激發(fā)載流子的基于電磁波的電場所導致的運動來替代所述自由電子的運動。由此，若檢測出因所述激發(fā)光的照射而變化的所述反射波的強度，則該所檢測的強度便成為表示樣品的微小區(qū)域(激發(fā)光照射區(qū)域)的結晶性的指標，從而能夠評價此種薄膜的樣品。此外，由于所述激發(fā)光的照射區(qū)域為微小區(qū)域，因此，所述反射波的強度變化小，其測定容易受到噪聲(noise)的影響，但是，該以往的技術中，通過將所述激發(fā)光設為以指定周期被強度調制的光，并且從所述反射光的強度中提取與激發(fā)光的強度調制同步的成分，從而從測定值中將不必要的頻率成分(噪聲)除去。

所述專利文獻2的方法是一種能夠評價TFT等微小區(qū)域的結晶性的優(yōu)異方法，但是，迄今為止的μ-PCD法中存在以下問題：當在作為評價對象的半導體薄膜的緊下方存在導電性膜時，在半導體薄膜中無法得到充分的電場強度，該電場的與光激發(fā)載流子間的相互作用也變弱，使測定變得非常困難。具體而言，在太陽能電池中，尤其在使用低成本的非晶硅或微晶硅時，由于半導體薄膜是在玻璃基板上形成背面(底)電極的基礎上而形成的，因此，所述底電極便成為所述導電性膜。與此同樣的問題也會發(fā)生在采用底柵結構的FPD(平板顯示器)領域中。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開公報特開2007-48959號

專利文獻2：日本專利公開公報特開2008-51719號

發(fā)明內容

本發(fā)明是鑒于上述情況而作的發(fā)明，其目的在于提供一種薄膜半導體的結晶性評價裝置及方法，在利用μ-PCD法來評價半導體薄膜的結晶性時，即使在半導體薄膜下形成有導電性膜的情況下也能夠進行評價。

本發(fā)明所涉及的薄膜半導體的結晶性評價裝置及結晶性評價方法中，通過對薄膜半導體的樣品的測定部位照射激發(fā)光及電磁波，并檢測來自所述樣品的反射電磁波的強度來對所述樣品的結晶性進行評價。而且，所述樣品的所述薄膜半導體形成在導電性膜上，并且還在所述樣品和所述電磁波照射部之間設置有對于所述激發(fā)光具有透光性的介電體。因此，具有此種構成的薄膜半導體的結晶性評價裝置及方法，即使是如上述那樣在半導體薄膜下形成有導電性膜的情況下，也能夠進行該半導體薄膜的結晶性評價。

本發(fā)明的上述及其他的目的、特征及優(yōu)點，通過以下的詳細記載和附圖而更為明了。

附圖說明

圖1是表示第1實施方式所涉及的薄膜半導體的結晶性評價裝置的構成的框圖。

圖2是表示對金屬制平臺照射微波時的駐波的狀況的圖。