[发明专利]利用μ-PCD法的薄膜半导体的结晶性评价装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜半导体的结晶性评价装置及方法，特别涉及利用微波光电导衰减法(以下称作μ-PCD法)来评价例如硅半导体薄膜的结晶性而合适地被实施的薄膜半导体的结晶性评价装置及方法。

背景技术

近年来，使用硅等的半导体薄膜的太阳能电池的开发盛行。自以往，在半导体领域中，所述μ-PCD法作为用以进行杂质污染或缺陷评价的非接触、非破坏评价手法而被广泛使用(例如专利文献1的硅晶片的寿命测定方法)。

所述μ-PCD法中，电磁波照被射到半导体样品上，由此，该半导体样品中的自由电子基于所述电磁波的电场而运动(移动)。由于该运动状态会因该半导体样品中的杂质、缺陷等的存在而受到影响，因此，照射到该半导体样品上的电磁波的反射波的强度(相对于照射波的强度的变化)，能够作为该半导体样品的结晶性的指标予以利用。所述μ-PCD法是利用此种机制来评价半导体样品的结晶性的。而且，该μ-PCD法还有以下的优点：所述反射波的强度的检测(测定)为非破坏且为非接触，能够在极短的时间内进行。

然而，由于电磁波(微波)的波长长而达数毫米以上，因此存在无法评价微小区域的结晶性的问题。此外，在半导体样品为数nm至数十nm左右的多晶硅或者是数μm以下的单晶硅等那样的该半导体样品的厚度薄(为薄膜样品)的情况下，相对于电磁波的照射波的反射波的强度变化(由半导体样品的结晶性引起的反射波的强度变化)会变得极为微小，因此，存在无法确保充分的测定灵敏度亦即测定精确度的问题。另一方面，若为了提高测定灵敏度而将激发光的强度设定得过强，则有可能损伤样品，而且还会使激发光的光源的成本增加。

为此，本案发明人提出了专利文献2的技术方案。该以往的技术中，通过将具有所述薄膜样品的带隙以上的能量的激发光聚光于该薄膜样品而对微小区域进行照射，从而使样品中的微小区域产生光激发载流子，并用该光激发载流子的基于电磁波的电场所导致的运动来替代所述自由电子的运动。由此，若检测出因所述激发光的照射而变化的所述反射波的强度，则该所检测的强度便成为表示样品的微小区域(激发光照射区域)的结晶性的指标，从而能够评价此种薄膜的样品。此外，由于所述激发光的照射区域为微小区域，因此，所述反射波的强度变化小，其测定容易受到噪声(noise)的影响，但是，该以往的技术中，通过将所述激发光设为以指定周期被强度调制的光，并且从所述反射光的强度中提取与激发光的强度调制同步的成分，从而从测定值中将不必要的频率成分(噪声)除去。

所述专利文献2的方法是一种能够评价TFT等微小区域的结晶性的优异方法，但是，迄今为止的μ-PCD法中存在以下问题：当在作为评价对象的半导体薄膜的紧下方存在导电性膜时，在半导体薄膜中无法得到充分的电场强度，该电场的与光激发载流子间的相互作用也变弱，使测定变得非常困难。具体而言，在太阳能电池中，尤其在使用低成本的非晶硅或微晶硅时，由于半导体薄膜是在玻璃基板上形成背面(底)电极的基础上而形成的，因此，所述底电极便成为所述导电性膜。与此同样的问题也会发生在采用底栅结构的FPD(平板显示器)领域中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-48959号

专利文献2：日本专利公开公报特开2008-51719号

发明内容

本发明是鉴于上述情况而作的发明，其目的在于提供一种薄膜半导体的结晶性评价装置及方法，在利用μ-PCD法来评价半导体薄膜的结晶性时，即使在半导体薄膜下形成有导电性膜的情况下也能够进行评价。

本发明所涉及的薄膜半导体的结晶性评价装置及结晶性评价方法中，通过对薄膜半导体的样品的测定部位照射激发光及电磁波，并检测来自所述样品的反射电磁波的强度来对所述样品的结晶性进行评价。而且，所述样品的所述薄膜半导体形成在导电性膜上，并且还在所述样品和所述电磁波照射部之间设置有对于所述激发光具有透光性的介电体。因此，具有此种构成的薄膜半导体的结晶性评价装置及方法，即使是如上述那样在半导体薄膜下形成有导电性膜的情况下，也能够进行该半导体薄膜的结晶性评价。

本发明的上述及其他的目的、特征及优点，通过以下的详细记载和附图而更为明了。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的薄膜半导体的结晶性评价装置的构成的框图。

图2是表示对金属制平台照射微波时的驻波的状况的图。