JP2000243712A

JP2000243712A - 成膜方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000243712A
Application number: JP11045992A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Kaise; 喜久夫貝瀬; Hideo Yamanaka; 英雄山中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】触媒ＣＶＤ法の特長を生かしながら、堆積種
（イオン、ラジカルなどの反応種）を十分な運動エネル
ギーで成膜し、基板にダメージを与えることなしに、ま
たチャージアップを防止して、生成膜の基板との密着性
向上、生成膜密度の向上、生成速度の向上、生成膜平滑
性の向上、ビアホールなどへの埋め込み性とステップカ
バレージの向上、基板温度の低温化、生成膜の厚みムラ
の低減、生成膜のストレスコントロール等を可能とし、
高品質膜を形成できる成膜方法と、この方法に用いる成
膜装置を提供すること。【解決手段】シランガスなどの原料ガス４０を加熱さ
れたタングステンなどの触媒体４６に接触させ、これに
よって生成した堆積種又はその前駆体及び基板にエレク
トロンシャワー１００による電子を照射し、基板１上に
多結晶シリコンなどの所定の膜を気相成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンな
どの所定の膜を気相成長させる成膜方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上に形成した多結晶シリコン
層をソース、ドレイン及びチャンネル領域に用いたＭＯ
ＳＦＥＴ（Metal-oxide-semiconductor field effect t
ransistor)である例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を
構成するに際し、上記多結晶シリコン層の化学的気相成
長法（ＣＶＤ：Chemical vapor deposition ）が採用さ
れている。

【０００３】こうした多結晶シリコン層などを通常のＣ
ＶＤにより成膜する場合、気相中で原料ガスの分解で生
成された堆積種（反応種）が基板に到達し、基板上で反
応を起こすことにより、膜生成が行なわれたり、あるい
は基板表面のごく近くの領域で反応し、基板上に堆積す
る。しかしながら、膜生成が行なわれたり、あるいは膜
がエピタキシャル成長するためには、反応種が基板表面
で泳動（マイグレーション）することが不可欠である。

【０００４】ＣＶＤ法として知られているプラズマＣＶ
Ｄ法では、このマイグレーション又は堆積種の運動エネ
ルギーをコントロールするために、高周波電界の作用下
で、プラズマポテンシャルを制御したり、低周波バイア
ス電界を印加する２周波法を用いている。また、イオン
クラスタビーム（ＩＣＢ）法では、加速電圧をコントロ
ールしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の成膜方法はいずれも問題点を有しており、まず、プラ
ズマＣＶＤ法の場合は、プラズマを使用することから、
次の如き欠点を有している。

【０００６】（１）プラズマ電界の不均一性、ゆらぎ、
プラズマ誘起電荷等による基板上の電界不均一性が生
じ、これらによってトランジスタへのダメージ、ショー
ト等（ゲート酸化膜などのチャージアップ又は放電破
壊、配線間の放電など）が発生することがある。この現
象は、特に、プラズマのオン／オフ時に発生し易い傾向
にある。（２）プラズマからの発光による紫外線損傷の可能性が
ある。（３）大面積でのプラズマ放電が難しく、定在波の発生
もあり、均一性が得にくい。（４）装置が複雑でかつ高価であり、メンテナンスが繁
雑である。

【０００７】また、ＩＣＢ法も、加速電極の開口を通し
てクラスタイオンを基板上へ導いて衝突させるため、均
一性が得られ難く、大面積の成膜（大型基板への成膜）
も困難である。

【０００８】一方、特開昭６３−４０３１４号公報に示
された触媒ＣＶＤ法は、ガラス基板のような絶縁基板上
に、多結晶シリコン、窒化シリコン膜等を低温で形成し
得る優れたＣＶＤ法として注目を集めている。

【０００９】触媒ＣＶＤ法によれば、例えばシランガス
を加熱された金属触媒体と接触させて触媒的に分解し、
高エネルギーをもつシリコン原子又は原子の集団を形成
し、これを基板上に堆積させるので、通常の熱ＣＶＤ法
における堆積可能温度より低い低温の領域で、しかもプ
ラズマを用いることなしにシリコン膜を大面積に堆積さ
せることができる。

【００１０】このような、触媒ＣＶＤ法は、基板温度、
触媒体温度、真空度（原料ガス流量）等の比較的少数の
パラメーターで成膜をコントロールしている。これは、
簡便な方法であることの証明であり、特に堆積種の運動
量を気体分子運動論でコントロールしている（つまり、
マイグレーション又は堆積種の運動エネルギーは真空中
の熱エネルギーのみである）。

【００１１】こうした触媒ＣＶＤ法において、成膜時又
は成膜中に触媒体の触媒作用で原料ガス中にイオン等の
堆積種又はその前駆体が発生し、これにより、特に、ガ
ラス基板のような絶縁性基板がチャージアップして堆積
種の不均一分布による厚みムラなど、膜又はデバイスの
性能を劣化させる場合があることが判明した。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記の触媒ＣＶ
Ｄ法の特長を生かしながら、堆積種（イオン、ラジカル
などの反応種）を十分な運動エネルギーで成膜し、基板
にダメージを与えることなしに、またチャージアップを
防止して、生成膜の基板との密着性向上、生成膜密度の
向上、生成速度の向上、生成膜平滑性の向上、ビアホー
ルなどへの埋め込み性とステップカバレージの向上、基
板温度の低温化、生成膜の厚みムラの低減、生成膜のス
トレスコントロール等を可能とし、高品質膜を形成でき
る成膜方法と、この方法に用いる成膜装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、原料ガ
スを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成し
た堆積種又はその前駆体及び基体に帯電防止用の荷電粒
子を照射し、前記基体上に所定の膜を気相成長させる成
膜方法に係るものである。

【００１４】また、本発明は、原料ガス供給手段と、触
媒体と、この触媒体の加熱手段と、帯電防止用の荷電粒
子の照射手段と、成膜されるべき基体を支持するサセプ
タと、成膜室内クリーニング用のプラズマ放電手段とを
有する成膜装置も提供するものである。

【００１５】本発明の成膜方法及びその装置によれば、
従来の触媒ＣＶＤ法の如く、原料ガスを加熱された触媒
体に接触させ、これによって生成した堆積種又はその前
駆体を基体上に堆積させるに際し、前記堆積種又はその
前駆体及び基体に帯電防止用の荷電粒子を照射している
ので、次に示すような顕著な作用効果が得られる。

【００１６】（１）堆積種又はその前駆体に対し、触媒
体の触媒作用とその熱エネルギーによる運動エネルギー
を付与しているので、基体上に効率良く導けると共に、
基体上での泳動及び生成過程の膜中での拡散が十分とな
る。従って、触媒体で生成された堆積種（イオン、ラジ
カル等の反応種）の運動エネルギーが十分となるため、
生成膜の基体との密着性向上、生成膜密度の向上、生成
膜均一性又は平滑性の向上、ビアホールなどへの埋め込
み性とステップカバレージの向上、基体温度の低温化、
生成膜のストレスコントロール等が可能となり、高品質
膜（例えばバルクに近い物性のシリコン膜や金属膜）が
実現する。

【００１７】（２）堆積種又はその前駆体及び基体に対
し荷電粒子（例えば電子ビーム又はプロトンなど）を照
射しているので、上記（１）の作用効果を一層向上させ
ることができる上に、帯電しようとする電荷を消去（中
和）し、基体のチャージアップを防止でき、これによっ
て、基体上への堆積種の分布が均一化され、生成膜の厚
みムラをなくせる等、膜又はデバイスの性能を向上させ
ることができる。

【００１８】（３）成膜時にプラズマの発生がないの
で、プラズマによるダメージがなく、低ストレスの生成
膜が得られる。

【００１９】（４）プラズマＣＶＤ法に比べ、はるかに
シンプルで安価な装置が実現する。この場合、減圧下又
は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプよりも常圧タ
イプの方がよりシンプルでスループットが大であり（生
産性が高く）、安価な装置が実現する。

【００２０】（５）基体温度を低温化しても堆積種の運
動エネルギーが大きく、目的とする良質の膜が得られる
ことから、基体温度の更なる低温化により、大型で安価
な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用で
き、この点でもコストダウンが可能となる。

【００２１】（６）膜の気相成長後に、基体を成膜室外
に取り出し、サセプタと原料ガス供給手段との間に電圧
を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって前記
成膜室内をクリーニングすること（反応ガスはＮＦ₃、
Ｃ₂Ｆ₆など）によって、気相成長時に成膜室内の内壁
面や各構成部材に付着した異物をエッチング除去するこ
とができるので、ダストが低減し、歩留及び品質向上で
のコストダウンが可能となる。これは、気相成長を行な
う成膜装置をそのまま用いて実現することができるの
で、成膜室外へ構成部材を取り出してクリーニングする
必要がなく、このため作業性が向上し、生産性向上によ
るコストダウンが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の成膜方法及びその装置に
おいては、前記基体又は前記サセプタと原料ガス供給手
段との間に、前記触媒体を設置することができる。この
場合、前記原料ガスをシャワー状に導出するガス供給口
を前記原料ガス供給手段に形成するのがよい。

【００２３】前記触媒体はコイル状、メッシュ状、ワイ
ヤー状又は多孔板状に形成してよく、またガス流に沿っ
て複数個又は複数枚配設してよい。これによってガス流
を効果的に形成しつつ、触媒体とガスとの接触面積を増
大させ、触媒反応を十分に生ぜしめることができる。こ
れによって、原料ガスの利用効率を高め、堆積速度を大
きくし、生産性の向上、コストダウンを図れる。

【００２４】前記基体のチャージアップを防止するため
に、前記荷電粒子（電子ビーム又はプロトンなど、特に
電子ビーム）を照射してイオンを中和する手段（例えば
エレクトロンシャワー）は、前記サセプタの近傍に設置
されているのがよい。

【００２５】そして、前記所定の膜の気相成長後に、前
記基体を成膜室外に取り出し、前記のサセプタと原料ガ
ス供給手段との間に電圧を印加してプラズマ放電を生じ
させ、これによって前記成膜室内をクリーニングするこ
と（反応ガスはＮＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆など）によって、気相
成長時に成膜室内の内壁面や各構成部材に付着した異物
をエッチング除去することができるので、ダストが低減
し、歩留及び品質向上でのコストダウンが可能となる。
これは、気相成長を行なう成膜装置をそのまま用いて実
現することができるので、成膜室外へ構成部材を取り出
してクリーニングする必要がなく、このため作業性が向
上し、生産性向上によるコストダウンが可能となる。ま
た、前記触媒体も同時にクリーニングできるが、成膜室
外へ取り出して別途クリーニングしてもよい。

【００２６】本発明に基づく触媒ＣＶＤ法による上記の
気相成長は、具体的には、前記触媒体を８００〜２００
０℃の範囲であってその融点未満の温度に加熱し（例え
ば触媒体に通電してそれ自体の抵抗加熱によって加熱
し）、この加熱された触媒体により前記原料ガスの少な
くとも一部を触媒反応又は熱分解反応させて生成した前
記堆積種又はその前駆体を原料種として、室温〜５５０
℃に加熱した基板上に熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積さ
せるものである。

【００２７】ここで、触媒体の加熱温度が８００℃未満
であると、原料ガスの触媒反応又は熱分解反応が不十分
となって堆積速度が低下し易く、また２０００℃を超え
ると触媒体の構成材料が堆積膜中に混入して膜の電気的
特性を阻害し、膜質低下を生じ、また、触媒体の融点以
上の加熱は、その形態安定性が失われるので、回避する
のがよい。触媒体の加熱温度は、その構成材料の融点未
満であって１１００℃〜１８００℃であるのが好まし
い。

【００２８】また、基板温度は、室温〜５５０℃が好ま
しく、より好ましくは１５０〜４００℃とすれば、効率
的で高品質の成膜を行なえる。基板温度が５５０℃を超
えると、例えばアモルファスシリコン等の非晶質半導体
を成膜するときには、水素等が放散され、膜の電気的欠
陥が増大する傾向があり、また集積回路用のパッシベー
ション膜を成膜するときには、熱の影響によって不純物
のドーピング濃度分布が変化し易くなる。

【００２９】通常の熱ＣＶＤ法では、基板温度を約６０
０〜９００℃とする必要があるが、本発明に基づく成膜
では、プラズマや光励起を必要とせずに、上記のような
低温での熱ＣＶＤが可能となることは極めて有利であ
る。本発明に基づく触媒ＣＶＤ時の基板温度が上記した
ように低いため、基板、例えばガラス基板として、歪点
が４７０〜６７０℃と低いガラスを用いることができ
る。これは、安価で、薄板化が容易であり、大型化（１
ｍ²以上）が可能であり、また長尺ロール化されたガラ
ス板を作製できる。例えば、長尺ロール化ガラス板上
に、上記手法を用いて、薄膜を連続して又は非連続に作
製することができる。

【００３０】本発明による気相成長に使用する前記原料
ガスは、下記の（ａ）〜（ｏ）のいずれかであってよ
い。（ａ）水素化ケイ素又はその誘導体（ｂ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスとの混
合物（ｃ）水素化ケイ素又はその誘導体と、周期表第３族又
は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物（ｄ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスと、周
期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガ
スとの混合物（ｅ）アルミニウム化合物ガス（ｆ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は酸素を含有
するガスとの混合物（ｇ）インジウム化合物ガス（ｈ）インジウム化合物ガスと、酸素を含有するガスと
の混合物（ｉ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガス（ｊ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体との混合物（ｋ）チタンの塩化物と、窒素及び／又は酸素を含有す
るガスとの混合物（ｌ）銅化合物ガス（ｍ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は水素化合物
ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体及び／又は銅化合
物ガスとの混合物（ｎ）炭化水素又はその誘導体（ｏ）炭化水素又はその誘導体と水素ガスとの混合物

【００３１】上記の如き原料ガスを使用することによっ
て、多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸化シリコン、
不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シ
リコン、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化インジ
ウム、高融点金属、シリサイド、窒化及び／又は酸化チ
タン、銅、アルミニウム−シリコン又はアルミニウム−
シリコン−銅からなる薄膜を気相成長させることができ
る。

【００３２】また、タングステン、酸化トリウムを含有
するタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、シ
リコン、アルミナ、金属を付着したセラミックス、及び
炭化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の材
料によって、前記触媒体を形成することができる。

【００３３】そして、前記原料ガスを供給する前に、前
記触媒体を水素ガス雰囲気中で加熱処理することが望ま
しい。これは、原料ガスの供給前に触媒体を加熱する
と、触媒体の構成材料が放出され、これが成膜された膜
中に混入することがあるが、触媒体を水素ガス雰囲気中
で加熱することによってそのような混入を解消すること
ができる。従って、成膜室内を水素ガスで充たした状態
で触媒体を加熱し、次いで水素ガスをキャリアガスとし
て原料ガスを供給することがよい。

【００３４】本発明は、シリコン半導体装置、シリコン
半導体集積回路装置、化合物半導体装置、化合物半導体
集積回路装置、シリコンゲルマニウム半導体装置、シリ
コンゲルマニウム半導体集積回路装置、炭化ケイ素半導
体装置、炭化ケイ素半導体集積回路装置、液晶表示装
置、エレクトロルミネセンス表示装置、プラズマディス
プレイパネル（ＰＤＰ）装置、発光ポリマー表示装置、
発光ダイオード表示装置、ＣＣＤエリア／リニアセンサ
装置、ＭＯＳセンサ装置又は太陽電池装置用の薄膜を形
成するのに好適である。

【００３５】次に、本発明を好ましい実施の形態につい
て更に詳細に説明する。

【００３６】第１の実施の形態図１〜図１０について、本発明の第１の実施の形態を説
明する。

【００３７】＜触媒ＣＶＤ法とその装置＞本実施の形態
では、触媒ＣＶＤ法に基づいて、シランガス等の原料ガ
スを加熱されたタングステン等の触媒体に接触させ、こ
れによって堆積種又はその前駆体を生成させ、絶縁基板
上に多結晶シリコン等の所定の膜を気相成長させるに際
し、基板サセプタの近傍で前記堆積種又はその前駆体及
び絶縁基板に帯電防止用の荷電粒子（エレクトロン）を
照射する。

【００３８】この触媒ＣＶＤ法は、図１〜図３に示す如
き成膜装置を用いて実施される。

【００３９】この成膜装置（触媒ＣＶＤ装置）によれ
ば、水素化ケイ素（例えばモノシラン）等の原料ガス４
０（及び必要に応じてＢ₂Ｈ₆やＰＨ₃などのドーピン
グガスも含む。）は供給導管４１からシャワーヘッド４
２の供給口４３を通して成膜室４４へ導入される。成膜
室４４の内部には、ガラス等の基板１を支持するための
サセプタ４５と、耐熱性の良い（望ましくは触媒体４６
と同じか或いはそれ以上の融点を有する材質の）シャワ
ーヘッド４２と、コイル状のタングステン等の触媒体４
６と、更には開閉可能なシャッター４７とがそれぞれ配
されている。なお、サセプタ４５と成膜室４４との間に
は磁気シール５２が施されている。また、成膜室４４は
前工程を行なう前室５３に後続され、ターボ分子ポンプ
５４等でバルブ５５を介して排気される。

【００４０】そして、基板１はサセプタ４５内のヒータ
ー線５１等の加熱手段で室温〜５５０℃（例えば２００
℃）に加熱され、また触媒体４６は例えば抵抗線として
融点以下（特に８００〜２０００℃、タングステンの場
合は約１６００〜１７００℃）に加熱されて活性化され
る。触媒体４６の両端子は直流又は交流の触媒体電源４
８に接続され、この電源からの通電により所定温度に加
熱される。基板１又はサセプタ４５の近傍には、荷電粒
子又はイオン（例えばエレクトロン）シャワー１００が
配設されている。

【００４１】この触媒ＣＶＤ法を実施するには、まず、
成膜室４４内の雰囲気を窒素から水素に換気（約１５〜
２０分）してから基板を約２００℃に昇温すると共に、
図１に示す状態から、図２に示すように、シャッター４
７を開け、シランガス等の原料ガス４０をシャワーヘッ
ド４２の供給口から導入し、８００〜２０００℃（例え
ば約１６５０℃）に加熱されたタングステン等の触媒体
４６に接触させる。

【００４２】原料ガス４０の少なくとも一部は触媒体４
６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分
解反応によって、高エネルギーをもつシリコン等のイオ
ン、ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を
形成する。こうして、生成したイオン、ラジカル等の堆
積種５６（又はその前駆体）は、室温〜５５０℃（例え
ば２００℃）に保持された基板１上に多結晶シリコン等
の所定の膜として気相成長する。

【００４３】この際、基板１又はサセプタ４５の近傍に
配したエレクトロンシャワー１００から、触媒体４６に
よって生成した上記の堆積種５６（又はその前駆体）及
び基板１に対しエレクトロン（ｅ^-）を照射する。ここ
で使用するエレクトロンシャワー１００は、タングステ
ンフィラメントを用い、投入電力は１０〜１００Ｗとし
てよい。

【００４４】こうして、プラズマを発生することなく、
反応種（イオン、ラジカル等）に対し、触媒体４６の触
媒作用とその熱エネルギーにより十分な運動エネルギー
を与えるので、原料ガスを効率良く反応種に変えて、基
板１上に均一に熱ＣＶＤで堆積することができる。この
堆積種５６は基板１上で泳動し、薄膜中で拡散するの
で、緻密でステップカバレージの良い平坦かつ均一な薄
膜を形成できる。

【００４５】従って、本実施の形態による触媒ＣＶＤ
は、従来の触媒ＣＶＤのコントロールファクタである基
板温度、触媒体温度、真空度（原料ガス流量）、原料ガ
ス種類等によって薄膜生成をコントロールできる。しか
も、上記のエレクトロンシャワー１００から上記イオン
等に電子を照射することによって基板１上のチャージを
中和し、そのチャージアップを十分に防止することがで
きる。特に、基板１が絶縁物からなっていると、電荷を
蓄積し易いため、エレクトロンシャワー１００の使用は
効果的である。

【００４６】従って、従来の触媒ＣＶＤと比べ、生成膜
の基板との密着性をはじめ、生成膜密度、生成膜均一性
又は平滑性、ビアホールなどへの埋め込み性とステッッ
プカバレージを向上させ、また基板温度を低温化し、生
成膜のストレスコントロール等が可能となり、高品質膜
（例えばバルクに近い物性のシリコン膜や金属膜）が得
られる。

【００４７】また、成膜時にプラズマの発生がなく、プ
ラズマによるダメージがなく、低ストレスの生成膜が得
られると共に、プラズマＣＶＤ法に比べ、はるかにシン
プルで安価な装置が実現する。

【００４８】この場合、減圧下（例えば１０^-3〜数Ｔｏ
ｒｒ）又は常圧下で操作を行なえるが、減圧タイプより
も常圧タイプの方がよりシンプルで安価な装置が実現す
る。そして、常圧タイプでも密度、均一性、密着性のよ
い高品質膜が得られる。この場合も、減圧タイプよりも
常圧タイプの方がスループットが大であり、生産性が高
く、コストダウンが可能である。常圧タイプの場合は、
放電はしないが、原料ガス及び反応種の流れが膜厚及び
膜質に悪影響を及ぼさないように、基板上に排ガス流が
接しないように排気を調整することが望ましい。

【００４９】また、触媒体４６は、コイル状等に形成し
ているので、原料ガスとの接触面積を増して触媒反応を
促進して原料ガスの利用効率を高くし、平坦で均一な膜
を大きな堆積速度で生産性良く、低コストに形成するこ
とができる。

【００５０】触媒体４６はコイル状（これ以外にメッシ
ュ、ワイヤー状、多孔板状もよい。）としているが、更
にガス流方向に複数段（例えば２〜３段）として、ガス
との接触面積を増やすのがよい。

【００５１】また、基板温度を低温化しても堆積種の運
動エネルギーが大きいために、目的とする良質の膜が得
られることから、基板温度を上記のように低温化でき、
大型で安価な絶縁基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板
等）を使用でき、この点でもコストダウンが可能とな
る。

【００５２】上記のＣＶＤにおいて、触媒体４６による
副射熱のために、基板温度は上昇するが、上記したよう
に、必要に応じて基板加熱用ヒーター５１を設置してよ
い。なお、このＣＶＤにおいて、基板１をサセプタ４５
の下面においてシャワーヘッド４２の上方に配している
ので、成膜室４４内で生じたパーティクルが落下して基
板１又はその上の膜に付着することがないので、ダスト
低減による歩留及び品質向上が可能となる。

【００５３】更に、本実施の形態において、上記の触媒
ＣＶＤを行なった後に、図４に示すように、基板１を成
膜室４４外に取り出し、ＮＦ₃、Ｃ₂Ｆ₆等の反応ガス
５７を導入し（真空度は１０^-1〜１０^-3Ｔｏｒｒ）、基
板１のサセプタ４５と対向電極であるシャワーヘッド４
２との間に高周波電圧５８（又は直流電圧）を印加して
プラズマ放電を生じさせ、これによって成膜室４４内を
クリーニングすることができる。この場合のプラズマ発
生電圧は１ｋＶ以上、特に数ｋＶ〜数１０ｋＶ、例えば
１０ｋＶとする。

【００５４】即ち、気相成長時に成膜室４４内の内壁面
やサセプタ４５、シャワーヘッド４２、シャッター４
７、エレクトロンシャワー１００、更には触媒体４６等
の各構成部材に付着した異物をエッチング除去すること
ができるので、ダストが低減し、歩留及び品質向上によ
りコストダウンが可能となる。これは、気相成長を行な
う成膜装置をそのまま用いて実現することができるの
で、成膜室４４外へ構成部材を取り出してクリーニング
する必要がなく、このため作業性が向上し、生産性向上
によるコストダウンが可能となる。なお、触媒体４６も
同時にクリーニングできる（但し、触媒体電源４８はオ
フとする。）が、成膜室４４外へ取り出して別途クリー
ニングしてもよい。

【００５５】＜ＭＯＳＴＦＴの製造＞次に、本実施の形
態による触媒ＣＶＤ法を用いたＭＯＳＴＦＴの製造例を
示す。

【００５６】図１〜図３に示した成膜装置を用い、ま
ず、図５の（１）に示すように、石英ガラス、結晶化ガ
ラスなどの絶縁基板１（歪点約４７０〜１４００℃、更
には４７０〜６７０℃、厚さ５０ミクロン〜数ｍｍ）の
一主面に、上述した触媒ＣＶＤ法（基板温度は室温〜５
５０℃、例えば２００℃、真空度は１０^-1〜１０^-3Ｔｏ
ｒｒ、例えば１０^-2Ｔｏｒｒ）によって、多結晶シリコ
ン膜７を数μｍ〜０．００５μｍ（例えば０．１μｍ）
の厚みに成長させる。

【００５７】この場合、成膜室４４内の雰囲気を窒素か
ら水素に換気（約１５〜２０分）してから成膜室４４内
の真空度を１０^-1〜１０^-3Ｔｏｒｒとし、例えば２００
ＳＣＣＭの流量で水素化ケイ素（例えばモノシラン）ガ
ス４０（及び必要に応じてＢ₂Ｈ₆やＰＨ₃などのドー
ピングガスも含む。）を供給導管４１からシャワーヘッ
ド４２の供給口４３を通して導入する。

【００５８】基板１は、サセプタ４５内のヒーター線５
１で室温〜５５０℃（例えば２００℃）に加熱し、また
触媒体４６は例えば抵抗線として融点以下（特に８００
〜２０００℃、例えばタングステン線を約１６５０℃）
に加熱して活性化する。更にシャッター４７を開け、原
料ガス４０を加熱されたタングステン等の触媒体４６に
接触させる。

【００５９】原料ガス４０の少なくとも一部は触媒体４
６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分
解反応によって、高エネルギーをもつシリコンイオン、
ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成
する。こうして、生成したイオン、ラジカル等の堆積種
５０（又はその前駆体）及び基板１にエレクトロンシャ
ワー１００（タングステンフィラメント、１０〜１００
Ｗ）によって電子を照射し、室温〜５５０℃（例えば２
００℃）に保持された基板１上に多結晶シリコン膜７を
気相成長させる。

【００６０】こうして、厚さが例えば０．１μｍ程度の
多結晶シリコン膜７を堆積させる。この堆積時間は成長
させる層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水素
を窒素に換気し、基板１を取出す。

【００６１】そして次に、多結晶シリコン膜７をチャン
ネル領域とするＭＯＳトランジスタ（ＴＦＴ）の作製を
行なう。

【００６２】即ち、図５の（２）に示すように、例え
ば、熱酸化処理（９５０℃）、又はヘリウム（Ｈｅ）ガ
ス希釈の酸素ガス及びモノシランガス供給下での上記と
同様の触媒ＣＶＤ法によって多結晶シリコン膜７の表面
に厚さ例えば３５０Åのゲート酸化膜８を形成する。触
媒ＣＶＤ法でゲート酸化膜８を形成する場合、基板温度
及び触媒体温度、電子照射条件は上記したものと同様で
あるが、水素系キャリアガスは１５０ＳＣＣＭ、Ｈｅガ
ス希釈酸素ガス流量は１〜２ＳＣＣＭ、モノシランガス
流量は１５〜２０ＳＣＣＭとしてよい。

【００６３】次いで、図５の（３）に示すように、Ｎチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不純
物濃度制御のために、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
部をフォトレジスト９でマスクし、Ｐ型不純物イオン
（例えばＢ⁺）１０を例えば３０ｋＶで２．７×１０¹¹
ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ量で打込み、多結晶シリコ
ン膜７の導電型をＰ型化した多結晶シリコン層１１とす
る。

【００６４】次いで、図５の（４）に示すように、Ｐチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ用のチャンネル領域の不純
物濃度制御のために、今度はＮチャンネルＭＯＳトラン
ジスタ部をフォトレジスト１２でマスクし、Ｎ型不純物
イオン（例えばＰ⁺）１３を例えば５０ｋＶで１×１０
¹¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ量で打込み、多結晶シリ
コン膜７のＰ型を補償した多結晶シリコン層１４とす
る。

【００６５】次いで、図６の（５）に示すように、ゲー
ト電極材料としてのリンドープド多結晶シリコン膜１５
を例えば１〜１０ＳＣＣＭのＰＨ₃及び１５〜２０ＳＣ
ＣＭのモノシランガスの供給下での上記と同様の触媒Ｃ
ＶＤ法（基板温度２００℃）によって厚さ例えば４００
０Åに堆積させる。

【００６６】次いで、図６の（６）に示すように、フォ
トレジスト１６を所定パターンに形成し、これをマスク
にして多結晶シリコン膜１５をゲート電極形状にパター
ニングし、更に、フォトレジスト１６の除去後に図６の
（７）に示すように、例えば９００℃で６０分間、Ｏ₂
中での酸化処理でゲート多結晶シリコン膜１５の表面に
酸化膜１７を形成する。

【００６７】次いで、図６の（８）に示すように、Ｐチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト１８で
マスクし、Ｎ型不純物である例えばＡｓ⁺イオン１９を
例えば７０ｋＶで５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドー
ズ量でイオン注入し、９５０℃で４０分間、Ｎ₂中での
アニールによって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの
Ｎ⁺型ソース領域２０及びドレイン領域２１をそれぞれ
形成する。

【００６８】次いで、図７の（９）に示すように、Ｎチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト２２で
マスクし、Ｐ型不純物である例えばＢ⁺イオン２３を例
えば３０ｋＶで５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ
量でイオン注入し、９００℃で５分間、Ｎ₂中でのアニ
ールによって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＰ⁺
型ソース領域２４及びドレイン領域２５をそれぞれ形成
する。

【００６９】次いで、図７の（１０）に示すように、全
面に上記したと同様の触媒ＣＶＤ法によって、水素系キ
ャリアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣＣ
ＭのＨｅガス希釈Ｏ₂、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ₄
供給下でＳｉＯ₂膜２６を例えば２００℃で５００Åの
厚みに、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ₃、１５〜２０ＳＣ
ＣＭのＳｉＨ₄供給下でＳｉＮ膜２７を例えば２００℃
で２０００Åの厚みに積層し、更に、１〜２ＳＣＣＭの
Ｂ₂Ｈ₆、１〜２ＳＣＣＭのＰＨ₃、１〜２ＳＣＣＭの
Ｈｅガス希釈Ｏ₂、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供給
下でボロン及びリンドープドシリケートガラス（ＢＰＳ
Ｇ）膜２８をリフロー膜として例えば２００℃で６００
０Åの厚みに形成し、このＢＰＳＧ膜２８を例えば９０
０℃でＮ₂中でリフローする。

【００７０】次いで、図７の（１１）に示すように、上
記の絶縁膜の所定位置にコンタクト窓開けを行い、各コ
ンタクトホールを含む全面にアルミニウムなどの電極材
料をスパッタ法等で１５０℃で１μｍの厚みに堆積し、
これをパターニングして、ＰチャンネルＭＯＳＴＥＴ及
びＮチャンネルＭＯＳＴＥＴのそれぞれのソース又はド
レイン電極２９（Ｓ又はＤ）とゲート取出し電極又は配
線３０（Ｇ）を形成し、トップゲート型の各ＭＯＳトラ
ンジスタを形成する。

【００７１】＜ＬＣＤの製造＞次に、本実施の形態によ
る触媒ＣＶＤ法を用いた液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造
例を示す。

【００７２】図１〜図３に示した成膜装置を用い、ま
ず、図８の（１）に示すように、画素部及び周辺回路部
において、石英ガラス、結晶化ガラスなどの絶縁基板１
（歪点約４７０〜１４００℃、更には４７０〜６７０
℃、厚さ５０ミクロン〜数ｍｍ）の一主面に、上述した
触媒ＣＶＤ法（基板温度は室温〜５５０℃、例えば２０
０℃、真空度は１０^-1〜１０^-3Ｔｏｒｒ、例えば１０^-2
Ｔｏｒｒ）によって、多結晶シリコン膜７を数μｍ〜
０．００５μｍ（例えば０．１μｍ）の厚みに成長させ
る。

【００７３】この場合、成膜室４４内の雰囲気を窒素か
ら水素に換気（約１５〜２０分）してから成膜室４４内
の真空度を１０^-1〜１０^-3Ｔｏｒｒとし、例えば１５０
ＳＣＣＭの流量で水素化ケイ素（例えばモノシラン）ガ
ス４０（及び必要に応じてＢ₂Ｈ₆やＰＨ₃などのドー
ピングガスも含む。）を上述したと同様にして導入す
る。

【００７４】基板１は上述したと同様にして室温〜５５
０℃（例えば２００℃）に加熱し、また触媒体４６は例
えば抵抗線として融点以下（特に８００〜２０００℃、
例えばタングステン線を約１６５０℃）に加熱して活性
化する。更にシャッター４７を開け、原料ガス４０を加
熱されたタングステン等の触媒体４６に接触させる。

【００７５】原料ガス４０の少なくとも一部は触媒体４
６と接触して触媒的に分解し、触媒分解反応または熱分
解反応によって、高エネルギーをもつシリコンイオン、
ラジカルの集団（即ち、堆積種又はその前駆体）を形成
する。こうして、生成したイオン、ラジカル等の堆積種
５０（又はその前駆体）にエレクトロンシャワー１００
（タングステンフィラメント、１０〜１００Ｗ）によっ
て電子を照射し、室温〜５５０℃（例えば２００℃）に
保持された基板１上に多結晶シリコン膜６７を気相成長
させる。

【００７６】こうして、厚さが例えば０．１μｍ程度の
多結晶シリコン膜６７を堆積させる。この堆積時間は成
長させる層厚から求め、また成長終了後は降温させ、水
素を窒素に換気し、基板１を取出す。

【００７７】次いで、図８の（２）に示すように、フォ
トレジストマスクを用いて多結晶シリコン膜６７をパタ
ーニングし、各部のトランジスタ活性層を形成する。

【００７８】次いで、図８の（３）に示すように、例え
ば、熱酸化処理（９５０℃）、又はＨｅガス希釈酸素ガ
ス及びモノシランガス供給下での上記と同様の触媒ＣＶ
Ｄ法によって多結晶シリコン膜６７の表面に厚さ例えば
３５０Åのゲート酸化膜６８を形成する。触媒ＣＶＤ法
でゲート酸化膜６８を形成する場合、基板温度及び触媒
体温度、電子照射条件は上記したものと同様であるが、
Ｈｅガス希釈酸素ガス流量は１〜２ＳＣＣＭ、モノシラ
ンガス流量は１５〜２０ＳＣＣＭ、水素系キャリアガス
１５０ＳＣＣＭとしてよい。

【００７９】次いで、トランジスタ活性層６７のチャン
ネル領域の不純物濃度制御のためにＢ⁺又はＰ⁺等の所
定の不純物のイオン注入を行なった後、図８の（４）に
示すように、ゲート電極材料として、例えばアルミニウ
ムをスパッタリングで厚さ例えば４０００Åに堆積させ
るか、或いは、リンドープド多結晶シリコン膜を例えば
水素系キャリアガス１５０ＳＣＣＭ、１〜１０ＳＣＣＭ
のＰＨ₃及び１５〜２０ＳＣＣＭのモノシランガスの供
給下での上記と同様の触媒ＣＶＤ法（基板温度２００
℃）によって厚さ例えば４０００Åに堆積させる。そし
て、フォトレジストマスクを用いて、ゲート電極材料層
をゲート電極７５の形状にパターニングする。なお、フ
ォトレジストマスクの除去後に、例えば９００℃で６０
分間、Ｏ₂中での酸化処理でゲート多結晶シリコン膜７
５の表面に酸化膜を形成してよい。

【００８０】次いで、図９の（５）に示すように、Ｐチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト７８で
マスクし、Ｎ型不純物である例えばＡｓ⁺（又はＰ⁺）
イオン７９を例えば７０ｋＶで１×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／
ｃｍ²のドーズ量でイオン注入し、９５０℃で４０分
間、Ｎ₂中でのアニールによって、ＮチャンネルＭＯＳ
トランジスタのＮ⁺型ソース領域８０及びドレイン領域
８１をそれぞれ形成する。

【００８１】次いで、図９の（６）に示すように、Ｎチ
ャンネルＭＯＳトランジスタ部をフォトレジスト８２で
マスクし、Ｐ型不純物である例えばＢ⁺イオン８３を例
えば３０ｋＶで１×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²のドーズ
量でイオン注入し、９００℃で５分間、Ｎ₂中でのアニ
ールによって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＰ⁺
型ソース領域８４及びドレイン領域８５をそれぞれ形成
する。

【００８２】次いで、図９の（７）に示すように、全面
に上記したと同様の触媒ＣＶＤ法によって、水素系キャ
リアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣＣＭ
のＨｅガス希釈Ｏ₂、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供
給下でＳｉＯ₂膜を例えば２００℃で５００Åの厚み
に、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ₃、１５〜２０ＳＣＣＭ
のＳｉＨ₄供給下でＳｉＮ膜を例えば２００℃で２００
０Åの厚みに積層し、更に、１〜２ＳＣＣＭのＢ
₂Ｈ₆、１〜２ＳＣＣＭのＰＨ₃、１〜２ＳＣＣＭのＨ
ｅガス希釈Ｏ₂、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ₄供給下
でボロン及びリンドープドシリケートガラス（ＢＰＳ
Ｇ）膜をリフロー膜として例えば２００℃で６０００Å
の厚みに形成し、このＢＰＳＧ膜を例えば９００℃でＮ
₂中でリフローする。これらの絶縁膜の積層によって層
間絶縁膜８６を形成する。なお、このような層間絶縁膜
は、上記とは別の通常の方法で形成してもよい。

【００８３】次いで、図１０の（８）に示すように、上
記の絶縁膜８６の所定位置にコンタクト窓開けを行い、
各コンタクトホールを含む全面にアルミニウムなどの電
極材料をスパッタ法等で１５０℃で１μｍの厚みに堆積
し、これをパターニングして、画素部のＮチャンネルＭ
ＯＳＴＦＴのソース電極８７、周辺回路部のＰチャンネ
ルＭＯＳＴＥＴ及びＮチャンネルＭＯＳＴＥＴのソース
電極８８、９０とドレイン電極８９、９１をそれぞれ形
成する。

【００８４】次いで、表面上にＳｉＯ₂等の層間絶縁膜
９２をＣＶＤ法で形成した後、図１０の（９）に示すよ
うに、画素部において層間絶縁膜９２及び８６にコンタ
クトホールを開け、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉ
ｎｏｘｉｄｅ：インジウム酸化物にスズをドープした
透明電極材料）を真空蒸着法等で全面に堆積させ、パタ
ーニングしてドレイン領域８１に接続された透明画素電
極９３を形成する。こうして、透過型のＬＣＤを作製す
ることができる。なお、上記した工程は、反射型のＬＣ
Ｄの製造にも同様に適用可能である。

【００８５】第２の実施の形態図１１について、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【００８６】本実施の形態では、上述した触媒体４６の
形状を図１１（Ａ）の多孔板状、図１１（Ｂ）のメッシ
ュ状とし、ガス流を妨げることなしに効率良く堆積種又
はその前駆体を形成することができる。

【００８７】第３の実施の形態図１２について、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。

【００８８】本実施の形態では、上述した第１の実施の
形態の触媒ＣＶＤ装置を常圧下で操作する場合におい
て、ガス流が基板１上の膜に接触しないように、例えば
サセプタ４５に通気孔１０２を形成し、基板１の周辺域
から排ガス１０３を上方へ導き、排気口（図示せず）へ
と流動させている。

【００８９】従って、常圧で操作しても、基板１上には
汚染のない高品質の膜を成膜することができる。また、
常圧タイプであることから、装置構成がシンプルとな
り、スループットも向上する。尚、図１２（Ａ）のよう
にデポジションを上方へ行う場合、同図（Ｂ）のように
デポジションを下方へ行う場合も、同様の構造をとりう
る。

【００９０】第４の実施の形態図１３〜図１７について、本発明の第４の実施の形態を
説明する。

【００９１】上述した各実施の形態では、基板１をシャ
ワーヘッド４２の上方に配したが、本実施の形態では、
図１３に示すように、基板１をシャワーヘッド４２の下
方に配している点のみが異なり、他の構成や、操作方法
は同様である。従って、基本的には、上述した第１の実
施の形態と同様の作用効果が得られる。

【００９２】具体的な構成例としては、常圧タイプが挙
げられ、まず図１４に示すように、回転式のヒータ付き
サセプタ４５上に基板１を自転式の台１０４を介して複
数枚配置し、サセプタ中心孔内に導管兼回転軸１０５を
有する回転式のシャワーヘッド４２から原料ガス４０を
供給し、触媒体４６（但し、電源は図示省略：以下、同
様）による反応種をエレクトロンシャワー１００からの
電子の照射下で基板１上に成膜させる。排ガスはサセプ
タ４５の周囲から下方へ導かれる。

【００９３】この例の場合、複数の基板１及びシャワー
ヘッド４２を回転させながら反応種を電子の照射下に成
膜するため、量産性が良い上にガスの分布が一様とな
り、成膜の均一性が向上する。

【００９４】また、図１５に示す例では、自転式のヒー
タ１０６付きサセプタ４５が円錐形のバッファ１０７の
周りで公転する自公転式とし、各サセプタ４５上に基板
１を固定し、円錐形のベルジャー１０８上のシャワーヘ
ッド４２から原料ガス４０を供給し、触媒体４６による
反応種をエレクトロンシャワー１００からの電子の照射
下で基板１上に成膜させる。

【００９５】この例の場合、円錐形のベルジャー内で複
数の基板１を自公転させながら反応種を電子の照射下に
成膜するため、量産性が良い上にガスの分布が一様とな
り、成膜の均一性が一層向上する。

【００９６】図１６は、別の連続式常圧成膜装置の例を
示し、搬送ベルト１０９上に基板１を配置し、シャワー
ヘッド４２から原料ガス４０を供給し、触媒体４６によ
る反応種をエレクトロンシャワー１００からの電子の照
射下に基板１上に成膜させる。排ガス１０３は基板１の
上方へ導くので、生成膜への汚染等の問題はない。

【００９７】この例の場合、基板１を一方向へ搬送しな
がら反応種を電子の照射下に成膜し、かつ排ガスを上方
へ排出しているので、成膜の量産性が良く、常圧タイプ
であってもクリーンな膜を形成し易い。

【００９８】第５の実施の形態図１７について、本発明の第５の実施の形態を説明す
る。

【００９９】本実施の形態による成膜装置は、例えば５
個のチャンバを選択的に用い、順次成膜が可能であっ
て、各種の膜を積層することによって全体の膜形成（例
えば図７の（１０）に示した如き積層絶縁膜の形成）を
行なうものである。基板１はサセプタ４５に真空吸着さ
れ、ロードステーションのロボット１１０によりロード
部１１１に装入されてティスパージョンヘッド１１２に
より各チャンバーに順次送られ、この間に基板面が下方
を向く図１の如きフェイスダウンの状態で成膜が行なわ
れる。但し、上述した触媒体４６やエレクトロンシャワ
ー１００は図示省略している。

【０１００】この例の場合、積層膜の形成に有利であ
り、また基板１の熱源が上方にあるために対流効果が少
なく、また基板１がフェイスダウンのためにパーティク
ルの付着も抑制できる。

【０１０１】以上の各例に示した常圧ＣＶＤ装置は、エ
ピタキシャル成長装置に比較してはるかに低温で成膜可
能であり、チャンバ設計は容易である。

【０１０２】第６の実施の形態図１８について、本発明の第６の実施の形態を説明す
る。

【０１０３】本実施の形態では、上述した各実施の形態
において、使用する反応ガス（原料ガス）を種々に変え
て、対応する各種の薄膜を成膜するものである。

【０１０４】以上に述べた本発明の実施の形態は、本発
明の技術的思想に基づいて種々変形が可能である。

【０１０５】例えば、上述した成膜条件や装置構成、水
素系キャリアガスをベースとした使用する原料ガスと成
膜の種類などは様々に変更してよい。

【０１０６】使用する基板によっては、基板表面に単結
晶シリコンと格子整合の良い物質層（例えば結晶性サフ
ァイア層やスピネル構造体（例えばマグネシアスピネ
ル）（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）やフッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ₂）の層）を形成しておけば、これをシードにして本
発明の触媒ＣＶＤ法によって単結晶シリコンの堆積（エ
ピタキシャル成長）を低温で行なうことができるため、
歪点の比較的低いガラス基板やセラミックス基板などの
入手し易く、低コストで物性も良好な基板を用いること
ができ、基板の大型化が可能となり、また、結晶性サフ
ァイア層などは、様々な原子の拡散バリヤになるため、
ガラス基板からの不純物の拡散を抑制することができ
る。シリコン単結晶薄膜の電子移動度は、５４０ｃｍ²
／ｖ・ｓｅｃであって、シリコン基板並の大きな値が得
られるため、高速で大電流密度のトランジスタをはじ
め、高性能のダイオード、キャパシタ、抵抗等の半導体
素子、或いはこれらを集積した電子回路をガラス基板等
の上に作成することができる。

【０１０７】また、上述したチャージアップ防止のため
のエレクトロンシャワーに代えて、他の負電荷の粒子も
照射でき、或いはチャージアップの極性によってはプロ
トンなどの正電荷の粒子を照射してもよい。

【０１０８】

【発明の作用効果】本発明によれば、原料ガスを加熱さ
れた触媒体に接触させ、これにより生成した堆積種又は
その前駆体及び基体に帯電防止用の荷電粒子を照射し、
基体上に所定の膜を気相成長させているので、次に示す
ような顕著な作用効果が得られる。

【０１０９】（１）堆積種又はその前駆体に対し、触媒
体の触媒作用とその熱エネルギーによる運動エネルギー
を付与しているので、基体上に効率良く導けると共に、
基体上での泳動及び生成過程の膜中での拡散が十分とな
る。従って、触媒体で生成された堆積種（イオン、ラジ
カル等の反応種）の運動エネルギーが十分となるため、
生成膜の基体との密着性向上、生成膜密度の向上、生成
膜均一性又は平滑性の向上、ビアホールなどへの埋め込
み性とステップカバレージの向上、基体温度の低温化、
生成膜のストレスコントロール等が可能となり、高品質
膜が実現する。

【０１１０】（２）堆積種又はその前駆体に対し荷電粒
子（例えば電子ビーム又はプロトンなど）を照射してい
るので、上記（１）の作用効果を一層向上させることが
できる上に、帯電しようとする電荷を消去（中和）し、
基体のチャージアップを防止でき、これによって、基体
上への原料ガスの分布が均一化され、生成膜の厚みムラ
をなくせる等、膜又はデバイスの性能を向上させること
ができる。

【０１１１】（３）成膜時のプラズマの発生がないの
で、プラズマによるダメージがなく、低ストレスの生成
膜が得られる。

【０１１２】（４）プラズマＣＶＤ法に比べ、はるかに
シンプルで安価な装置が実現する。

【０１１３】（５）基体温度を低温化しても堆積種の運
動エネルギーが大きく、目的とする良質の膜が得られる
ことから、基体温度の低温化により、大型で安価な絶縁
基板（ガラス基板、耐熱性樹脂基板等）を使用でき、こ
の点でもコストダウンが可能となる。

【０１１４】（６）膜の気相成長後に、基体を成膜室外
に取り出し、サセプタと原料ガス供給手段との間に電圧
を印加してプラズマ放電を生じさせ、これによって前記
成膜室内をクリーニングすること（反応ガスはＮＦ₃、
Ｃ₂Ｆ₆など）によって、気相成長時に成膜室内の内壁
面や各構成部材に付着した異物をエッチング除去するこ
とができるので、ダストが低減し、歩留及び品質向上で
のコストダウンが可能となる。これは、気相成長を行な
う成膜装置をそのまま用いて実現することができるの
で、成膜室外へ構成部材を取り出してクリーニングする
必要がなく、このため作業性が向上し、生産性向上によ
るコストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による触媒ＣＶＤ装
置の概略断面図である。

【図２】同、触媒ＣＶＤ装置のＣＶＤ時の概略断面図で
ある。

【図３】同、触媒ＣＶＤ装置のより詳細な概略断面図で
ある。

【図４】同、触媒ＣＶＤ装置のクリーニング時の概略断
面図である。

【図５】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製
造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図６】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製
造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図７】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＭＯＳＴＦＴの製
造プロセスを工程順に示す断面図である。

【図８】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＬＣＤの製造プロ
セスを工程順に示す断面図である。

【図９】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＬＣＤの製造プロ
セスを工程順に示す断面図である。

【図１０】同、触媒ＣＶＤ装置を用いたＬＣＤの製造プ
ロセスを工程順に示す断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態による触媒ＣＶＤ
装置の要部の概略断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態による触媒ＣＶＤ
装置の要部の概略断面図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態による触媒ＣＶＤ
装置の要部の概略断面図である。

【図１４】同、他の触媒ＣＶＤ装置の要部の概略断面図
である。

【図１５】同、他の触媒ＣＶＤ装置の概略断面図であ
る。

【図１６】同、他の触媒ＣＶＤ装置の概略断面図であ
る。

【図１７】本発明の第５の実施の形態による触媒ＣＶＤ
装置の要部の概略平面図である。

【図１８】本発明の第６の実施の形態による触媒ＣＶＤ
における各種反応ガスと生成膜との組み合わせを示す図
である。

【符号の説明】

１…ガラスなどの基板、４０…原料ガス、４１…導管、
４２…シャワーヘッド、４４…成膜室、４５…サセプ
タ、４６…触媒体、４７…シャッター、４８…触媒体電
源、１００…エレクトロンシャワー

フロントページの続きＦターム(参考） 5F045 AA16 AB03 AC01 AC19 AD05 AD06 AD07 AD08 AE17 AE29 BB02 BB07 BB08 BB15 BB16 BB17 CA15 DP05 EB02 EB06 EF05 EF18 EK07 HA03 5F110 AA16 AA17 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD04 DD07 EE09 GG02 GG12 GG13 GG24 GG25 GG32 GG44 GG52 HJ01 HJ04 HJ13 HJ22 HL03 HL07 HL23 HM02 HM18 NN03 NN04 NN22 NN24 NN35 NN40 PP34 QQ11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料ガスを加熱された触媒体に接触さ
せ、これによって生成した堆積種又はその前駆体及び基
体に帯電防止用の荷電粒子を照射し、前記基体上に所定
の膜を気相成長させる成膜方法。
【請求項２】前記基体と原料ガス供給手段との間に前
記触媒体を設置する、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項３】前記原料ガスをシャワー状に導出するガ
ス供給口を前記原料ガス供給手段に形成する、請求項２
に記載した成膜方法。
【請求項４】前記触媒体をコイル状、メッシュ状、ワ
イヤー状又は多孔板状に形成する、請求項１に記載した
成膜方法。
【請求項５】前記荷電粒子として電子ビーム又はプロ
トンを使用する、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項６】前記所定の膜の気相成長後に、前記基体
を成膜室外に取り出し、前記基体のサセプタと原料ガス
供給手段との間に電圧を印加してプラズマ放電を生じさ
せ、これによって前記成膜室内をクリーニングする、請
求項１に記載した成膜方法。
【請求項７】前記気相成長を減圧下又は常圧下で行な
う、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項８】前記触媒体を８００〜２０００℃の範囲
であってその融点未満の温度に加熱し、この加熱された
触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒反応
又は熱分解反応させて生成した前記堆積種又はその前駆
体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に
熱ＣＶＤ法によって薄膜を堆積させる、請求項１に記載
した成膜方法。
【請求項９】前記触媒体をそれ自体の抵抗加熱によっ
て加熱する、請求項８に記載した成膜方法。
【請求項１０】前記原料ガスとして、下記の（ａ）〜
（ｏ）のいずれかを使用する、請求項１に記載した成膜
方法。（ａ）水素化ケイ素又はその誘導体（ｂ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスとの混
合物（ｃ）水素化ケイ素又はその誘導体と、周期表第３族又
は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物（ｄ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスと、周
期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガ
スとの混合物（ｅ）アルミニウム化合物ガス（ｆ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は酸素を含有
するガスとの混合物（ｇ）インジウム化合物ガス（ｈ）インジウム化合物ガスと、酸素を含有するガスと
の混合物（ｉ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガス（ｊ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体との混合物（ｋ）チタンの塩化物と、窒素及び／又は酸素を含有す
るガスとの混合物（ｌ）銅化合物ガス（ｍ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は水素化合物
ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体及び／又は銅化合
物ガスとの混合物（ｎ）炭化水素又はその誘導体（ｏ）炭化水素又はその誘導体と水素ガスとの混合物
【請求項１１】多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸
化シリコン、不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウ
ム、酸化インジウム、高融点金属、シリサイド、窒化及
び／又は酸化チタン、銅、アルミニウム−シリコン又は
アルミニウム−シリコン−銅からなる薄膜を気相成長さ
せる、請求項１０に記載した成膜方法。
【請求項１２】タングステン、酸化トリウムを含有す
るタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、シリ
コン、アルミナ、金属を付着したセラミックス、及び炭
化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料
によって、前記触媒体を形成する、請求項１に記載した
成膜方法。
【請求項１３】前記原料ガスを供給する前に、前記触
媒体を水素ガス雰囲気中で加熱処理する、請求項１に記
載した成膜方法。
【請求項１４】シリコン半導体装置、シリコン半導体
集積回路装置、シリコンゲルマニウム半導体装置、シリ
コンゲルマニウム半導体集積回路装置、化合物半導体装
置、化合物半導体集積回路装置、炭化ケイ素半導体装
置、炭化ケイ素半導体集積回路装置、液晶表示装置、エ
レクトロルミネセンス表示装置、プラズマディスプレイ
パネル（ＰＤＰ）装置、発光ポリマー表示装置、発光ダ
イオード表示装置、ＣＣＤエリア／リニアセンサ装置、
ＭＯＳセンサ装置又は太陽電池装置用の薄膜を形成す
る、請求項１に記載した成膜方法。
【請求項１５】原料ガス供給手段と、触媒体と、この
触媒体の加熱手段と、帯電防止用の荷電粒子の照射手段
と、成膜されるべき基体を支持するサセプタとを有する
成膜装置。
【請求項１６】前記サセプタと前記原料ガス供給手段
との間に前記触媒体が設置されている、請求項１５に記
載した成膜装置。
【請求項１７】前記原料ガスをシャワー状に導出する
ガス供給口が前記原料ガス供給手段に形成されている、
請求項１６に記載した成膜装置。
【請求項１８】前記触媒体がコイル状、メッシュ状、
ワイヤー状又は多孔板状に形成されている、請求項１５
に記載した成膜装置。
【請求項１９】前記サセプタの近傍に前記荷電粒子照
射手段が設置されている、請求項１５に記載した成膜装
置。
【請求項２０】前記荷電粒子照射手段が電子ビーム又
はプロトン照射手段からなっている、請求項１５に記載
した成膜装置。
【請求項２１】前記サセプタと前記原料ガス供給手段
との間に電圧を印加して成膜室内をクリーニングするた
めのプラズマ放電形成手段が設けられている、請求項１
５に記載した成膜装置。
【請求項２２】前記成膜が減圧又は常圧下で行なわれ
る、請求項１５に記載した成膜装置。
【請求項２３】前記触媒体が８００〜２０００℃の範
囲であってその融点未満の温度に加熱され、この加熱さ
れた触媒体により前記原料ガスの少なくとも一部を触媒
反応又は熱分解反応させて生成した堆積種又はその前駆
体を原料種として、室温〜５５０℃に加熱した基板上に
熱ＣＶＤ法によって薄膜が堆積される、請求項１５に記
載した成膜装置。
【請求項２４】前記触媒体がそれ自体の抵抗加熱によ
って加熱される、請求項２３に記載した成膜装置。
【請求項２５】前記原料ガスとして、下記の（ａ）〜
（ｏ）のいずれかが使用される、請求項１５に記載した
成膜装置。（ａ）水素化ケイ素又はその誘導体（ｂ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスとの混
合物（ｃ）水素化ケイ素又はその誘導体と、周期表第３族又
は第５族元素からなる不純物を含有するガスとの混合物（ｄ）水素化ケイ素又はその誘導体と、水素、酸素、窒
素、ゲルマニウム、炭素又はスズを含有するガスと、周
期表第３族又は第５族元素からなる不純物を含有するガ
スとの混合物（ｅ）アルミニウム化合物ガス（ｆ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は酸素を含有
するガスとの混合物（ｇ）インジウム化合物ガス（ｈ）インジウム化合物ガスと、酸素を含有するガスと
の混合物（ｉ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガス（ｊ）高融点金属のフッ化物ガス、塩化物ガス又は有機
化合物ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体との混合物（ｋ）チタンの塩化物と、窒素及び／又は酸素を含有す
るガスとの混合物（ｌ）銅化合物ガス（ｍ）アルミニウム化合物ガスと、水素又は水素化合物
ガスと、水素化ケイ素又はその誘導体及び／又は銅化合
物ガスとの混合物（ｎ）炭化水素又はその誘導体（ｏ）炭化水素又はその誘導体と水素ガスとの混合物
【請求項２６】多結晶シリコン、単結晶シリコン、酸
化シリコン、不純物含有の酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化窒化シリコン、アルミニウム、酸化アルミニウ
ム、酸化インジウム、高融点金属、シリサイド、窒化及
び／又は酸化チタン、銅、アルミニウム−シリコン又は
アルミニウム−シリコン−銅からなる薄膜が気相成長さ
れる、請求項２５に記載した成膜装置。
【請求項２７】タングステン、酸化トリウムを含有す
るタングステン、モリブテン、白金、パラジウム、シリ
コン、アルミナ、金属を付着したセラミックス、及び炭
化ケイ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の材料
によって、前記触媒体が形成されている、請求項１５に
記載した成膜装置。
【請求項２８】前記原料ガスを供給する前に、前記触
媒体を水素ガス雰囲気中で加熱処理するように構成され
た、請求項１５に記載した成膜装置。
【請求項２９】シリコン半導体装置、シリコン半導体
集積回路装置、シリコンゲルマニウム半導体装置、シリ
コンゲルマニウム半導体集積回路装置、化合物半導体装
置、化合物半導体集積回路装置、炭化ケイ素半導体装
置、炭化ケイ素半導体集積回路装置、液晶表示装置、エ
レクトロルミネセンス表示装置、プラズマディスプレイ
パネル（ＰＤＰ）装置、発光ポリマー表示装置、発光ダ
イオード表示装置、ＣＣＤエリア／リニアセンサ装置、
ＭＯＳセンサ装置又は太陽電池装置用の薄膜を形成する
のに用いられる、請求項１５に記載した成膜装置。