薄膜晶体管的半导体层用薄膜的形成所使用的靶组装体的品质评价方法

摘要

能简单地评价靶组装体的品质的薄膜晶体管的半导体层用薄膜的形成所使用的靶组装体的品质评价方法。该评价方法包括：第一工序，准备靶组装体，该靶组装体通过在背板上借助结合材料空出间隙地配置多个氧化物靶构件而构成；第二工序，对靶组装体进行溅射而形成薄膜；第三工序，对薄膜的包含与靶组装体的间隙相对应的接缝部分的区域照射激励光及微波，在测定到根据激励光的照射而变化的微波的来自接缝部分的反射波的最大值之后，停止激励光的照射，对停止激励光的照射后的微波的来自接缝部分的反射波的反射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为薄膜的接缝部分的寿命值τ1；第四工序，基于接缝部分的寿命值τ1对靶组装体的品质进行评价。

说明书

技术领域

本发放明涉及对薄膜晶体管(TFT)的半导体层用薄膜的形成所使用 的靶组装体的品质进行评价的方法。详细而言，涉及在对上述靶组装体的 品质(使用该靶组装体是否能形成作为TFT的半导体层有用的薄膜的品 质)进行评价时，即使不实际使用溅射靶利用溅射法将该薄膜制作成设于 半导体层的TFT而特意评价其特性(移动度、TFT特性)，通过利用微波 光导电衰减法测定该薄膜的寿命也能简单且高精度地对靶组装体的品质 进行评价。

背景技术

作为TFT的半导体层所用的非结晶(非晶质)薄膜，除了通用的非晶 硅(a-Si)之外，最近使用例如包含铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn) 等的至少一种的氧化物。将后者的氧化物用于TFT的半导体层的氧化物半 导体薄膜不仅具有场效应迁移率(移动度)较高等优异的半导体特性，由 于能以低温成膜、而且光学带隙较大，因此，还具有能向塑料基板、薄膜 基板成膜等的优点。

在将这样的薄膜作为TFT的半导体层使用的情况下，为了获得迁移率 较高、TFT特性优异的薄膜，从提高生产率的观点出发，在显示器等的制 造工序中，对成膜的半导体薄膜的特性进行评价，并将其结果反馈，从而 调整制造条件来进行膜质的管理是很重要的。

作为以往的半导体薄膜的特性的评价方法，通常在半导体薄膜上形成 栅极绝缘膜、钝化绝缘膜并附加电极之后对迁移率、阈值等的特性进行测 定，但在需要附加电极的接触型的测定方法中，花费用于附加电极的时间、 成本。另外，由于附加电极，从而有在半导体薄膜上产生新的缺陷的可能 性，并且从提高制造成品率的观点出发，也谋求不需要附加电极的非接触 型的测定方法的确立。

鉴于这样的情况，本申请的申请人作为以非接触型对半导体薄膜的特 性进行评价的方法提出了基于使用了激光和微波的微波光导电衰减法(μ -PCD法)进行评价的评价方法(专利文献1及2)。其中，专利文献1 是为了对多晶硅等准晶质的半导体薄膜的结晶性进行评价而提出的，通过 对形成了上述准晶质的半导体薄膜的试料照射激光、对与由该激光照射激 励的过剩载流子相应地变化的微波的反射率的变化进行测定，来对半导体 薄膜的结晶性进行评价。

另外，专利文献2是为了对非晶质的氧化物半导体薄膜的特性进行评 价而对上述专利文献1的技术进行改进的技术，设定了适于该氧化物半导 体薄膜的激励光的照射条件。具体而言，对氧化物半导体薄膜的特性和寿 命的测定结果的关系进行了仔细研究，结果得出如下见解：(a)氧化物半 导体薄膜的迁移率和寿命值(反射率变化的1/e)具有较高的相关关系， 通过调查寿命值能简单地对氧化物半导体薄膜的迁移率进行评价，而且 (b)氧化物半导体薄膜的迁移率和反射率的峰值具有较高的相关关系， 通过代替寿命值而调查峰值，也能简单地对氧化物半导体薄膜的迁移率进 行评价。基于这些见解，在专利文献2中公开了如下的方法：(a)对形成 有氧化物半导体薄膜的试料照射激励光及微波，在检测到根据激励光的照 射变化的微波的来自氧化物半导体薄膜的反射波的最大值(峰值)之后， 停止激励光的照射，对停止激励光的照射后的微波的来自氧化物半导体薄 膜的反射波的反射率的变化进行测定，根据测定出的值算出寿命值(反射 率变化的1/e)，从而来判定氧化物半导体薄膜的迁移率，以及(b)对形 成有氧化物半导体薄膜的试料照射激励光及微波，对根据激励光的照射变 化的微波的来自氧化物半导体薄膜的反射波的最大值(峰值)进行测定， 从而来判断氧化物半导体薄膜的迁移率。

另一方面，在形成半导体薄膜时，优选使用对与该膜相同组成的溅射 靶进行溅射的溅射法。在溅射法中，一边向真空中导入Ar气体等不活泼 气体一边对基板与靶构件之间施加高电压，使离子化的不活泼气体与靶构 件冲撞，使因该冲撞弹起的靶构件的构成物质堆积于基板上而形成薄膜。 利用溅射法形成的薄膜与利用离子镀敷法、真空蒸镀法、电子束蒸镀法形 成的薄膜相比，具有膜面方向(膜面内)的成分组成、膜厚等的面内均匀 性优异、能形成与溅射靶相同成分组成的薄膜这样的优点。

溅射法所使用的溅射靶一般在使用结合材料接合于金属制构件的背 板(支承体)上的状态下使用，这样的溅射靶也称作靶接合体。背板通用 耐热性、导电性、热传导性优异的Cu，以纯铜或铜合金的形式使用。作 为结合材料，通用热传导性和导电性良好的低熔点焊锡材料(例如In系、 Sn系的材料)。

近年来，利用溅射法向大型基板成膜的需要增加，随之溅射靶的尺寸 也大型化。根据溅射靶不同也存在难以大型化的情况，因此，如后述的图 1、图2所示，使用在一张背板上空出间隙地排列多个小片的靶构件、利 用结合材料将靶构件和背板接合的靶组装体。为了避免相邻的靶彼此由于 背板的挠曲而接触从而产生缺陷，相邻的靶构件之间调整配置为室温时出 现大致0.1～1.0mm的间隙。另外，为了避免结合材料从上述间隙漏出， 通常也在上述间隙的背侧(结合侧、与背板相对的侧)设置高分子耐热片、 导电性片、纯Cu或Cu合金的带状片等的衬里构件(也称作铜板)。

专利文献

专利文献1：日本特开2008-191123号公报

专利文献2：日本特开2012-33857号公报

在制造靶组装体时，如前述那样在多个靶构件之间设置间隙，因此在 溅射中会从该间隙侵入离子化了的不活泼气体。其结果，配置于靶构件下 的Cu制的背板也被溅射，在形成的半导体薄膜中混入有Cu时，TFT特 性降低。即，在使用靶组装体成膜半导体薄膜时，以与制造时的上述间隙 部分相对应的各靶构件的间隙为起因，产生Cu向薄膜中混合的混合现象， 导致TFT特性降低。TFT特性的降低成为制作显示器时的图像不均的主要 原因，导致品质显著变差。特别是不仅背板使用Cu制、衬里构件也使用 Cu制时，Cu的混合现象更加显著，因此，不优选。

以往，在判定由这样的靶组装体制造时的间隙部引起的TFT特性的降 低时，若不实际使用靶组装体形成半导体薄膜、对半导体薄膜附加电极来 制作TFT则不能进行评价，但在制作TFT后判定为不良的情况下，需要 从一开始重新制作靶组装体，导致生产率及成本显著降低。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供在对靶组装体的品 质(使用该靶组装体是否能成膜作为TFT的半导体层有用的薄膜的品质) 进行评价时，即使不实际使用溅射靶利用溅射法将该薄膜制作成设于半导 体层的TFT而特意评价其特性(迁移率、TFT特性)，也能简单且高精度 地对靶组装体的品质进行评价的方法。

能实现上述课题的本发明的对薄膜晶体管的半导体层用薄膜的形成 所使用的靶组装体的品质进行评价的方法的要旨在于，其包括：第一工序， 准备靶组装体，该靶组装体通过在背板上借助结合材料空出间隙地配置多 个氧化物靶构件而构成；第二工序，对所述靶组装体进行溅射而形成薄膜； 第三工序，对所述薄膜的包含与所述靶组装体的间隙相对应的接缝部分A 的区域照射激励光及微波，在测定到根据所述激励光的照射而变化的所述 微波的来自所述接缝部分A的反射波的最大值之后，停止所述激励光的照 射，对停止所述激励光的照射后的所述微波的来自所述接缝部分A的反射 波的反射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为所述薄 膜的所述接缝部分A的寿命值τ1；第四工序，基于所述接缝部分A的寿 命值τ1对靶组装体的品质进行评价。

另外，实现了上述课题的本发明的另一靶组装体品质评价方法的要旨 在于，其包括：第一工序，准备靶组装体，该靶组装体通过在背板上借助 结合材料空出间隙地配置多个氧化物靶构件而构成；第二工序，对所述靶 组装体进行溅射而形成薄膜；第三工序，对所述薄膜的包含与所述靶组装 体的间隙相对应的接缝部分A的区域照射激励光及微波，在测定到根据所 述激励光的照射而变化的所述微波的来自所述接缝部分A的反射波的最 大值之后，停止所述激励光的照射，对停止所述激励光的照射后的所述微 波的来自所述接缝部分A的反射波的反射率的变化进行测定，算出直到反 射率成为1/e的时间作为所述薄膜的所述接缝部分A的寿命值τ1；第五工 序，对所述薄膜的包含与所述靶组装体的非间隙部相对应的非接缝部分B 的区域照射激励光及微波，在测定到根据所述激励光的照射而变化的所述 微波的来自所述非接缝部分B的反射波的最大值之后，停止所述激励光的 照射，对停止所述激励光的照射后的所述微波的来自所述非接缝部分B的 反射波的反射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为所 述薄膜的所述非接缝部分B的寿命值τ2；第六工序，基于所述薄膜的所述 接缝部分A的寿命值τ1和所述薄膜的所述非接缝部分B的寿命值τ2之比 即τ1/τ2对靶组装体的品质进行评价。

在本发明优选的实施方式中，上述薄膜是氧化物薄膜。

发明效果

本发明的靶组装体的品质评价方法不是像以往那样实际进行TFT特 性实验来判定靶组装体的品质的好坏，而是通过对利用靶组装体成膜的半 导体薄膜的寿命值进行测定来判定靶组装体的品质的好坏。因此，若使用 本发明的方法，即使不实际使用溅射靶利用溅射法将该薄膜制作成设于半 导体层的TFT而特意评价其特性(迁移率、TFT特性)，也能简单且高精 度地对靶组装体的品质进行评价。其结果，能缩短从制作靶组装体到品质 评价的期间，能大大有助于开发时间的缩短、生产率的提高、成本的降低 等。

需要说明的是，本发明的方法作为对靶组装体的品质进行评价的方法 有用，但作为利用靶组装体形成的薄膜(与接合部相对应、在薄膜中具有 接缝的薄膜)的品质评价方法也有用。即，根据本发明的方法，在液晶显 示装置等的制造生产线中，能在线地在短时间内对使用靶组装体成膜的半 导体薄膜的电特性进行评价，并且能以非接触方式进行，因此，能提高成 品率等提高生产率，能简单且适当地进行靶组装体的品质评价。

附图说明

图1是表示靶组装体的结构的俯视图。

图2是图1的A-A线放大纵剖视图。

图3是寿命测定装置的概略图。

图4是表示通过寿命测定获得的衰减波形的一例的图。

图5是表示在制造例1中使用靶组装体1时的寿命值的测定结果的图。

图6是表示在制造例1中使用靶组装体2时的寿命值的测定结果的图。

图7是在实施例1中使用的TFT元件结构的示意图。

图8是表示在实施例1中使用靶组装体1制作成的TFT的I_d-V_g特性 的图。

图9是表示在实施例1中使用靶组装体2制作成的TFT的I_d-V_g特性 的图。

符号说明

1：脉冲激光(激励光的光源)；2：微波振荡器；3：方向性结合 器；4：魔T(magic T)；5a：第一波导管(信号用波导管)；5b：第二波 导管(参照用波导管)；6：混频器；7：信号处理装置；8：计算机；9： 工作台控制器；10：试料台；11：X-Y工作台；12：基板保持部；13： 反射镜；14：聚光透镜；20：试料基板；20a：薄膜试料；20b：基板；21： 靶组装体；22：溅射靶；23：背板；24a～24d：氧化物靶构件；25：衬里 构件；31a、31b、31c：低熔点焊锡结合材料；32：隔离件；T：间隙；Q： 间隙T的正下方部分。

具体实施方式

本发明人在简单地对靶组装体的品质进行评价时以专利文献1及2记 载的微波光导电衰减法为基础进行了研究。利用专利文献2的方法算出的 寿命值(反射率变化的1/e)与氧化物半导体薄膜等的半导体薄膜的迁移 率具有良好的相关关系，成为用于对TFT特性进行评价的间接且精度良好 的指标。另一方面，在靶组装体中，如前述那样以该靶组装体制造时的间 隙部为起因，TFT特性发生较大变化，因此，本发明人着眼于与靶组装体 的间隙部相对应的薄膜的接缝部分的寿命值进行了研究。其结果，发现了 与靶组装体的间隙部相对应的薄膜的接缝部分的寿命值(τ1)与氧化物半 导体薄膜等的半导体薄膜的迁移率以及SS(Subthreshold Swing、亚阈值 摆幅、漏极电流提高1位所需的栅极电压)值、I_d-V_g特性等TFT特性具 有良好的相关关系，成为用于对TFT特性进行评价的间接且良好的指标。 而且，发现与靶组装体的间隙部相对应的薄膜的接缝部分的寿命值(τ1) 和与靶组装体的非间隙部相对应的薄膜的非接缝部分的寿命值(τ2)之比 (τ1/τ2)也与氧化物半导体薄膜等的半导体薄膜的迁移率以及SS值等TFT 特性具有良好的相关关系，若使用上述比，则具有不论构成靶组装体的材 料如何都能进行评价等的优点，从而完成了本发明。

这样，本发明的特征部分在于根据与靶组装体的间隙相对应的薄膜的 接缝部分的寿命值(τ1)对靶组装体的品质进行评价。寿命值的算出方法 本身在专利文献2中有详细记载，可以参照，但在专利文献2中关于靶组 装体的记载完全没有，上述特征部分在专利文献2中也没有记载。具体而 言，推荐将上述寿命值(τ1)和与靶组装体的非间隙部相对应的薄膜的非 接缝部分的寿命值(τ2)之比(τ1/τ2)作为用于靶组装体品质评价的指标 使用。

即，本发明的靶组装体的品质评价方法的特征在于包括：第一工序， 准备靶组装体，该靶组装体通过在背板上借助结合材料空出间隙地配置多 个氧化物靶构件而构成；第二工序，对所述靶组装体进行溅射而形成薄膜； 第三工序，对所述薄膜的包含与所述靶组装体的间隙相对应的接缝部分A 的区域照射激励光及微波，在测定到根据所述激励光的照射而变化的所述 微波的来自所述接缝部分A的反射波的最大值之后，停止所述激励光的照 射，对停止所述激励光的照射后的所述微波的来自所述接缝部分A的反射 波的反射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为所述薄 膜的所述接缝部分A的寿命值τ1；第四工序，根据所述接缝部分A的寿 命值τ1对靶组装体的品质进行评价(第一实施方式)。

上述限定了根据与靶组装体的接合部相对应的薄膜的接缝部分的寿 命值(τ1)对靶组装体的品质进行评价这样的本发明的特征部分，特别是 使用基于上述第三工序算出的寿命值(τ1)和与靶组装体的非间隙部相对 应的薄膜的非接缝部分的寿命值(τ2)之比(τ1/τ2)作为其指标是有效的。 在此，上述寿命值τ2能够通过第五工序算出，该第五工序是：对所述薄 膜的包含与所述靶组装体的非间隙部相对应的非接缝部分B的区域照射 激励光及微波，在测定到根据所述激励光的照射变化的所述微波的来自所 述非接缝部分B的反射波的最大值之后，停止所述激励光的照射，对停止 所述激励光的照射后的所述微波的来自所述非接缝部分B的反射波的反 射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为所述薄膜的所 述非接缝部分B的寿命值τ2(第二实施方式)。

若像上述第二实施方式那样使用寿命值之比，则不论材料如何都能对 靶组装体的品质进行评价。即，在像上述第一实施方式那样仅基于接缝部 分A的寿命值τ1的方法中，根据材料不同，通常τ1的值变小或相反地变 大，因此必需按材料预先研究作为合格基准的阈值，与此相对，若使用上 述比，则能获得表示靶的间隙部的影响的指标，因此，不需要按材料研究 作为合格基准的阈值。

以下，参照附图详细地说明本发明的第一及第二实施方式的靶组装体 的品质评价方法的各工序。图1是在本发明中所用的靶组装体的俯视图， 图2是图1的A-A线放大纵剖视图。但是，图1及图2的靶组装体是本 发明的优选的实施方式的一例，本发明绝不限定于此。例如，在以下的图 中，表示长方形状的溅射靶，但不限定于此，例如也可以使用圆盘状的溅 射靶。另外，以下使用氧化物薄膜说明，但不限定于此，例如也可以使用 非晶硅薄膜。

(1)关于第一实施方式

(第一工序)

首先，如图1及图2所示，准备在背板23上借助结合材料31a～31c 空出间隙T地配置多个氧化物靶构件24a～24d的靶组装体21。图1及图 2所示的靶组装体21包括：将4张靶构件24a～24d沿前后左右各排列两 张而构成的溅射靶22、用于固定(支承)该溅射靶22的背板23和将多个 靶构件24a～24d与背板3接合的低熔点焊锡结合材料31a～31c。在相邻 的多个靶构件24a～24d的间隙T的背侧(低熔点焊锡结合材料31a侧) 以堵塞间隙T的方式设有衬里构件25。在靶构件24a～24d与背板23之间 以能形成均匀的间隙的方式配置隔离件32(Cu线)。

作为靶构件24a～24d，例如举出非晶硅、多晶硅等硅类及氧化物。优 选的靶构件是非晶质的物质。上述薄膜的厚度优选为大致几十nm～100nm 左右。

作为上述氧化物，只要是TFT的半导体层通常所用的即可，并不特别 限定，例如使用由从由In、Ga、Zn及Sn构成的组中选择的至少一种以上 的组合所构成的非晶质的氧化物半导体。具体而言，例如举出In氧化物、 In-Sn氧化物、In-Zn氧化物、In-Sn-Zn氧化物、In-Ga氧化物、Zn -Ga氧化物、In-Ga-Zn氧化物、Zn氧化物。各元素的比率根据在基板 (图1、图2中未图示)上成膜的氧化物薄膜的组成适当地确定。

靶构件24a～24d之间空出间隙T地配置。间隙T的宽度优选根据使 用的靶构件、低熔点焊锡结合材料31a～31c的尺寸以及背板23的尺寸等 适当地设定，优选大致为0.2mm～1.0mm。

在图1及图2中，靶构件24a～24d由长方形的板材构成，但不限定于 此，也可以是通常所用的形状(例如圆盘状)。另外，靶构件24a～24d的 厚度、尺寸也没有特别限定，可以选择在靶组装体的领域中通常使用的厚 度、尺寸。

背板23由耐热性、导电性、热传导性优异的纯Cu或Cu合金构成。 Cu制的背板只要是在溅射靶的领域中通常使用的，都可以使用。

作为低熔点焊锡结合材料31a～31c，代表性地举出In基材料或Sn基 材料。其种类并不特别限定，只要是在溅射靶的领域中通常使用的，都可 以使用。作为In基材料，例如举出In-Ag合金等。作为Sn基材料，例 如举出Sn-Zn合金等。优选的是In基材料。在图2中，符号31a～31c 可以使用相同或不同的低熔点焊锡结合材料，但考虑作业效率等时，优选 使用相同的材料。

隔离件32以能在氧化物靶构件24a～24d与背板23之间形成均匀的间 隙的方式配置。隔离件只要是导电性、热传导性优异的构件即可，没有特 别限定，只要是溅射靶的领域中通常使用的，都可以使用。作为隔离件12， 例如举出Cu线等。需要说明的是，在图1及图2中，示出形成为环状的 隔离件，但不限定于该形状。

为了避免结合材料从各靶构件的间隙漏出，衬里构件25设于间隙T 的背侧(结合侧、与背板相对的一侧)。作为衬里构件25，导电性、热传 导性优异，可以使用在溅射靶的领域中通常使用的构件。详细而言，如图 2所示，衬里构件25与背板23通过低熔点焊锡结合材料31b接合，并且 衬里构件25与氧化物靶构件24a、24b通过低熔点焊锡结合材料31a接合。 在间隙T的正下方部分Q，低熔点焊锡结合材料21被扒出而不存在，因 此，在衬里构件25不经由低熔点焊锡结合材料31a地与靶构件24a、24b 直接接合。

但是，在本发明中，至少在间隙T的背侧配置衬里构件即可，衬里构 件的存在形式不限定于图2的形式。另外，优选如图2所示地在间隙T的 正下方部分Q不存在低熔点焊锡结合材料31a，这是由于：在Q部分存在 低熔点焊锡结合材料时，在溅射中会被加热，结合材料溶出而产生异常放 电，产生微粒、溅沫。特别是结合材料沿着间隙逐渐上升时，这样的现象 变得显著，因此，为了避免该现象，最好在正下方部分Q尽可能不存在结 合材料。

(第二工序)

接着，对上述靶组装体进行溅射而形成薄膜。溅射条件没有特别限定， 为了形成期望的薄膜而选择适当的条件。

(第三工序)

接着，对上述薄膜的包含与靶组装体的间隙相对应的接缝部分A的区 域照射激励光及微波，在测定到根据所述激励光的照射变化的所述微波的 来自所述接缝部分A的反射波的最大值之后，停止所述激励光的照射，对 停止所述激励光的照射后的所述微波的来自所述接缝部分A的反射波的 反射率的变化进行测定，算出直到反射率成为1/e的时间作为所述薄膜的 所述接缝部分A的寿命值τ1。本发明的特征在于，对包含与靶组装体的 间隙相对应的接缝部分A的区域照射激励光及微波，算出薄膜的接缝部分 A的寿命值τ1，寿命值τ1的详细的计算方法记载于专利文献1中，可以 参照专利文献1，因此，在本说明书中，省略详细的测定方法的说明，其 概略如以下所述(以下的图3及图4是从专利文献2中抽出的图)。

具体而言，使用图3记载的寿命测定装置(与专利文献2记载的图1 相同)对试料(半导体薄膜)20a的测定部位照射激励光及微波，检测根 据该激励光的照射变化的微波的来自试料的反射波的强度。图3的测定装 置具备：脉冲激光1、微波振荡器2、方向性结合器3、魔T(4)、第一波 导管(信号用波导管)5a、第二波导管(参照用波导管)5b、混频器6、 信号处理装置7、计算机8、工作台控制器9、试料台10、X-Y工作台 11、基板保持部12、反射镜13及聚光透镜14等。

从脉冲激光1输出的激励光被反射镜13反射并且被聚光透镜14(聚 光部件)会聚，通过设于第一波导管5a的微小开口5c，并通过该第一波 导管5a的与薄膜试料20a接近的端部(开口部)照射于薄膜试料20a的测 定部位(例如直径5～10μm左右的点)。这样，反射镜13及聚光透镜14 将从脉冲激光1输出的激励光会聚而向薄膜试料20a引导。由此，在薄膜 试料20a的微小的激励光照射区域(测定部位)产生激励载流子。

如上所述，氧化物等的晶质半导体薄膜的载流子迁移率与寿命值、载 流子峰值(＝反射率的峰值)具有相关关系，因此，通过算出寿命值、峰 值，能简单地对氧化物半导体薄膜的载流子迁移率进行评价·判断。

图4(与专利文献2记载的图2相同)是表示微波光导电衰减法的过 剩载流子密度的变化的情况的图(曲线表示载流子密度)。对氧化物半导 体薄膜试料照射的激励光被氧化物半导体薄膜吸收而生成过剩载流子(激 励载流子)，随着过剩载流子密度增加其消失速度增加，当载流子注入速 度和消失速度相等时过剩载流子密度成为恒定的峰值。而且，当该过剩载 流子的生成和消失的速度相等时饱和而维持恒定的值，当停止激励光的照 射时，由于过剩载流子的再结合、消失，过剩载流子减少，最终返回照射 激励光前的值。

在本发明中，作为上述测定部位，使用包含与靶组装体的间隙相对应 的薄膜的接缝部分A的区域。靶组装体的间隙与制造时的靶构件之间的间 隙相对应，大致具有0.3～1.0mm的宽度。与上述间隙相对应的薄膜的接 缝部分A的宽度大致为3.5～18.0mm，推荐使用包含该接缝部分A在内大 致50.0mm×20.0mm～100.0mm×60.0mm的区域作为测定部位。

另外，测定薄膜的接缝部分A的寿命值τ1的时期可以与专利文献2 同样地在基板上形成半导体薄膜之后立即进行，也可以在利用例如氧、水 蒸气对上述半导体薄膜进行热处理后进行，或者可以在形成钝化绝缘膜前 进行，能在各个工序后测定。但是，考虑除了工艺的影响之外的靶自身的 评价以及缩短直到评价的时间，推荐在形成半导体薄膜之后立即测定寿命 值τ1。另外，通过测定基材上的多个点也能测定氧化物半导体薄膜的面内 分布。

(第四工序)

接着，基于薄膜的接缝部分A的寿命值τ1对靶组装体的品质进行评 价。存在接缝部分A的寿命值τ1越大、具备使用上述靶组装体获得的薄 膜的TFT的迁移率也越高的倾向，因此，例如通过τ1是否超过规定的阈 值(与靶材料相应地变化)能判定各个靶的品质的好坏。

(2)关于第二实施方式

在上述的第一实施方式中，说明了基于薄膜的接缝部分A的寿命值τ1 对靶组装体的品质进行评价的方法，但如第二实施方式记载的那样，基于 薄膜的接缝部分A的寿命值τ1和薄膜的非接缝部分B的寿命值τ2之比 (τ1/τ2)也能对靶组装体的品质进行评价。在第二实施方式中，第一～第 三工序与第一实施方式相同，因此，以下说明第五工序及第六工序。

(第五工序)

在此，使用包含与靶组装体的非间隙部相对应的薄膜的非接缝部分B 的区域作为测定区域，与第三工序同样地算出薄膜的非接缝部分B的寿命 值τ2。

在此，靶组装体的非间隙部是指靶组装体的间隙T以外的区域，包含 与上述非间隙部相对应的薄膜的非接缝部分B的区域，具体而言是指除了 接缝之外的部分的大致中央，大致距离接缝部分20mm的部分。

另外，测定薄膜的非接缝部分B的寿命值τ2的时期与前述的寿命值τ1 的情况相同，可以在基板上形成半导体薄膜之后立即进行，也可以在利用 例如氧、水蒸气对上述半导体薄膜进行热处理后进行，或者也可以在形成 钝化绝缘膜前进行，能在各个工序后测定。但是，考虑除了工艺的影响之 外的靶自身的评价以及缩短直到评价的时间，推荐在形成半导体薄膜之后 立即测定寿命值τ2。

(第六工序)

基于经由上述第三工序算出的、薄膜的接缝部分A的寿命值τ1和经 由上述第五工序算出的、薄膜的非接缝部分B的寿命值τ2之比(τ1/τ2) 对靶组装体的品质进行评价。例如，该比(τ1/τ2)为1是指靶的间隙部完 全没有恶劣影响，该比为比1小很多的值是指靶的间隙部的恶劣影响较大。 通过使用上述比，靶材料产生的影响被排除，因此，利用该比的值是否超 过规定的阈值(不依赖于靶材料)能判断靶组装体的品质的好坏。

本发明的方法涉及对靶组装体的品质进行评价的方法，但作为由上述 靶组装体形成的薄膜(与靶构件之间的间隙相对应、薄膜中具有接缝的薄 膜)的品质评价方法也有用。因此，通过将本发明的方法应用于在基板上 形成半导体薄膜后的制造工序的任一工序而对由靶组装体形成的半导体 薄膜的特性进行评价，并将其结果反馈，从而调整制造条件能进行膜质的 评价，因此，能适当地进行半导体薄膜的品质评价。

实施例

以下，例举实施例更具体地说明本发明，但本发明当然不受下述实施 例限制，当然也能在能适合前述·后述的主旨的范围内适当地施加变更地 实施，它们均包含于本发明的技术范围内。

首先，如以下那样制造靶组装体1～6，对使用制造成的靶形成的氧化 物半导体薄膜的寿命值进行测定。

(靶组装体1的制造)

靶组装体1(没有处理)如以下那样地制造。首先，在背板上填充In 基材料的结合材料，加热到熔点以上成为熔融状态。接着，与隔离件一起 空出间隙地排列配置多个氧化物靶构件，并进行冷却。靶组成为InGaZnO₄(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1、原子％比)。靶构件之间的间隙为0.8mm。不使用衬里 构件。

(靶组装体2的制造)

除了靶构件之间的间隙为0mm(无间隙)这点以外，与靶组装体1同 样地制造靶组装体2。

(靶组装体3的制造)

除了使用将顶上部的角进行1mm左右的倒角的靶构件以外，与靶组 装体1同样地制造靶组装体3。

(靶组装体4的制造)

靶组装体4如以下那样制造。首先，在背板上填充In基材料的结合材 料，加热到熔点以上成为熔融状态。接着，配置由隔离件和纯Cu构成的 衬里构件之后，在其上空出间隙地排列配置多个氧化物靶构件，并进行冷 却。靶组成为InGaZnO₄(In∶Ga∶Zn＝1∶1∶1、原子％比)。衬里构件 配置于与靶构件之间的间隙相当的位置。靶构件之间的间隙为0.5mm。

(靶组装体5的制造)

除了使用由聚酰亚胺薄膜(Kapton)构成的衬里构件、靶构件之间的 间隙为0.6mm以外，与靶组装体4同样地制造靶组装体5。

(靶组装体6的制造)

除了使用由Ni构成的衬里构件、靶构件之间的间隙为0.3mm以外， 与靶组装体4同样地制造靶组装体6。

(成膜及寿命值的测定)

在玻璃基板(康宁公司制EAGLEXG、直径100mm×厚度0.7mm)上， 使用表1记载的靶组装体1～6在下述溅射条件下利用溅射法成膜氧化物 半导体薄膜[IGZO(In∶Ga∶Zn∶O(原子％比)＝1∶1∶1∶4))](厚度：200nm)。

基板温度：室温

氧分压：O₂/(Ar+O₂)＝4％

在如上述那样形成氧化物半导体薄膜之后，为了提高膜质，在水蒸气 气氛(H₂O/O₂＝50％)中在350℃下进行1小时的预退火处理。在预退火 处理后，在下述条件下使用具有图3所示的结构的装置(日本神户制钢科 研制：LAT-1820SP)利用微波光导电衰减法对反射率的变化进行测定， 测定薄膜的接缝部分的寿命值τ1及薄膜的非接缝部分的寿命值τ2。

激光波长：349nm(紫外光)

脉冲宽度：15ns

脉冲能量：1μJ/pulse

光束直径：

1次测定的脉冲数＝64脉冲

具体而言，对于包含薄膜的接缝部分及薄膜的非接缝部分的线(从基 板的最左端起100mm附近的位置)测定寿命值，测定薄膜的接缝部分X₁的寿命值τ1及薄膜的非接缝部分X₂(距离接缝部分X₁足够远的点)的寿 命值τ2，算出它们的比(τ1/τ2)。在此，各寿命值在预退火之后立即测定。

将上述结果示于表1中。

表1

图5及图6表示测定使用靶组装体1及靶组装体2时的、从基板的最 左端到规定位置的寿命值时的结果，以供参考。图中X₁是薄膜的接缝部 分，X₂是薄膜的非接缝部分。需要说明的是，在图5(使用靶组装体1) 中，X₁＝43mm，X₂＝77mm。在图6(使用靶组装体2)中，X₁＝41mm， X₂＝58mm。上述以外的靶组装体的各值如以下所示，以供参考。

靶组装体3：X₁＝27，X₂＝6

靶组装体4：X₁＝33，X₂＝6

靶组装体5：X₁＝31，X₂＝8

靶组装体6：X₁＝40，X₂＝4

根据上述结果可知，τ1或τ1/τ2的值较小的靶组装体1的品质不好，τ1 或τ1/τ2的值较大的靶组装体2～6、特别是靶组装体2、6的品质较好。

(TFT特性的测定)

接着，为了验证上述的评价是否妥当，对使用前述的靶组装体1、2 及6如以下那样制作图7记载的TFT时的、晶体管特性、迁移率及SS值 进行测定。

首先，在玻璃基板(康宁公司制EAGLE XG、直径100mm×厚度 0.7mm)上依次成膜作为栅极电极的Mo薄膜100nm及栅极绝缘膜SiO₂(200nm)。栅极电极使用纯Mo的溅射靶利用DC溅射法在成膜温度：室 温、成膜功率：300W、载流子气体：Ar、气体压力：2mTorr的条件下成 膜。另外，栅极绝缘膜使用等离子CVD法在载流子气体：SiH₄和N₂O的 混合气体、成膜功率：100W、成膜温度：300℃的条件下成膜。

接着，与前述的制造例同样地形成氧化物薄膜(厚度40nm)。

在如上述那样形成氧化物半导体薄膜之后，利用光刻法及湿式蚀刻进 行图案形成。作为湿式蚀刻液，使用关东化学制“ITO-07N”。

在对氧化物半导体薄膜进行了图案形成之后，为了提高膜质，进行预 退火处理。预退火在水蒸气气氛中在350℃下进行1小时。另外，利用等 离子CVD法成膜用于保护后述的源·漏电极蚀刻时的氧化物半导体薄膜 的蚀刻中止层(100nm)，通过干式蚀刻进行图案形成。等离子CVD法的 条件是在形成SiO₂膜时使用N₂O及SiH₄的混合气体。成膜功率均为100W， 成膜温度均为230℃，干式蚀刻的条件是使用Ar、CHF₃的混合气体，压 力为6Pa，功率为150W。

接着，使用纯Mo形成源·漏电极。具体而言，在与前述的栅极电极 同样的利用DC溅射法成膜纯Mo膜(膜厚100nm)之后，利用光刻法及 湿式蚀刻进行图案形成。湿式蚀刻液是“AC101”，相对于蚀刻剂原液1， 以0.75的比例的纯水进行稀释。在液温为室温下进行了蚀刻。TFT的通道 长度为10μm，通道宽度为25μm。为了可靠地进行图案形成、防止短路， 相对于源·漏电极的膜厚在相当于20％的时间内追加浸渍(过腐蚀)于上 述的湿式蚀刻液(AC101)中。

在如此形成源·漏电极之后，形成用于保护氧化物半导体的保护膜。 作为保护膜，使用SiO₂(膜厚200nm)和SiN(膜厚150nm)的层叠膜(合 计膜厚250nm)。上述SiO₂及SiN的形成使用萨姆肯制“PD-220NL”、 并使用等离子CVD法进行。在本实施例中，利用N₂O气体进行等离子处 理之后，依次形成SiO₂及SiN膜。在形成SiO₂膜时使用N₂O及SiH₄的混 合气体，在形成SiN膜时，使用SiH₄、N₂、NH₃的混合气体。成膜功率均 为100W，成膜温度均为150℃。

接着，利用光刻法及干式蚀刻在保护膜上形成用于晶体管特性评价用 检验的接触孔而制作成TFT。

关于如此获得的各TFT，如以下那样求出晶体管特性(漏极电流-栅 极电压特性、I_d-V_g特性)、SS值及迁移率(场效应迁移率μFE)。需要 说明的是，对于靶组装体1、2进行晶体管特性的测定。

(1)晶体管特性的测定

晶体管特性(I_d-V_g特性)使用National Instruments公司制“4156C” 的半导体参数测定器。详细的测定条件如以下所示。

源极电压：0V

漏极电压：10V

栅极电压：-30V～30V(测定间隔：1V)

(2)SS值

使漏极电流增加一位所需的栅极电压的最小值为SS值。

(3)迁移率μFE

场效应迁移率μFE根据TFT特性在V_g＞V_d-V_th的线形区域导出。 在线形区域中，V_g、V_d分别为栅极电压、漏极电压，V_th为漏极电流超过 1nA时的电压，I_d为漏极电流，L、W分别为TFT元件的通道长、通道宽， Ci为栅极绝缘膜的静电容量，μFE为场效应迁移率。μFE从以下的式中导 出。在本实施例中，根据满足线形区域的栅极电压附近的漏极电流-栅极 电压特性(I_d-V_g特性)的倾向导出场效应迁移率μFE。

式1

${\mu }_{\mathrm{FE}}=\frac{\partial I_d}{\partial V_g}\left(\frac{L}{C_{i}W(V_g-V_{\mathrm{th}})}\right)$

将上述结果示于表2以及图8及图9中。

表2

使用τ1及τ1/τ2的值较小的靶组装体1制作成的TFT如图8所示晶体 管特性变差，如表2所示迁移率也降低，且SS值也变高。

与此相对，使用τ1及τ1/τ2的值较大的分割溅射靶2、6制作成的TFT 如图9所示显示良好的晶体管特性，如表2所示那样，迁移率也较高，且 SS值也较低。

根据以上的结果可知，通过利用微波光导电衰减法测定薄膜的寿命值， 能简单且高精度地对靶组装体的品质进行判断·评价。