JP2002270526A - 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 - Google Patents
多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高結晶化率で高品質の多結晶性シリコン等の
多結晶性半導体薄膜を容易かつ低コストに、しかも大面
積に形成する。 【解決手段】 基体１上に触媒ＣＶＤ法等によりアモル
ファス又は微結晶カーボン薄膜１００Ａを形成する。水
素又は水素含有ガスを加熱された触媒体に接触させ生成
した水素系活性種を、このカーボン薄膜１００Ａにグロ
ー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で作
用させて、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１０
０Ｂを形成する。これをシードとして触媒ＣＶＤ法等に
より多結晶性半導体薄膜７を成長させる。
多結晶性半導体薄膜を容易かつ低コストに、しかも大面
積に形成する。 【解決手段】 基体１上に触媒ＣＶＤ法等によりアモル
ファス又は微結晶カーボン薄膜１００Ａを形成する。水
素又は水素含有ガスを加熱された触媒体に接触させ生成
した水素系活性種を、このカーボン薄膜１００Ａにグロ
ー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で作
用させて、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１０
０Ｂを形成する。これをシードとして触媒ＣＶＤ法等に
より多結晶性半導体薄膜７を成長させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体上に多結晶性
シリコンなどの多結晶性半導体薄膜の形成方法及びその
装置、その多結晶性半導体薄膜を基体上に有する半導体
装置の製造方法及びその装置に関するものである。
シリコンなどの多結晶性半導体薄膜の形成方法及びその
装置、その多結晶性半導体薄膜を基体上に有する半導体
装置の製造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、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semi
conductor Field Effect Transistor）である例えばＭ
ＯＳＴＦＴ（Thin Film Transistor＝薄膜絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ）のソース、ドレイン及びチャン
ネル領域を多結晶シリコン膜で形成するに際し、プラズ
マＣＶＤ（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition＝化学
的気相成長法）や減圧ＣＶＤ法等が用いられている。
conductor Field Effect Transistor）である例えばＭ
ＯＳＴＦＴ（Thin Film Transistor＝薄膜絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ）のソース、ドレイン及びチャン
ネル領域を多結晶シリコン膜で形成するに際し、プラズ
マＣＶＤ（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition＝化学
的気相成長法）や減圧ＣＶＤ法等が用いられている。
【０００３】例えば特開平６−１４０３２５号によれ
ば、プラズマＣＶＤ、スパッタリング法等により、ガラ
ス基板上にアモルファスカーボン薄膜を形成し、プラズ
マ水素処理により、そのアモルファスカーボン薄膜の表
面上に存在するカーボンクラスタを安定させ、かつその
付近に存在するアモルファス構造のカーボンをわずかに
エッチングする。その後に、プラズマＣＶＤ法にて水素
含有アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）を２〜
２０μｍ堆積させる。最後に、ガラス基板の温度を室温
から８００℃まで８〜２０秒間で昇温し、次いでハロゲ
ンランプによる急速加熱を１５〜５００秒間行い、更に
室温まで降温させる一連の工程を１サイクルとするアニ
−リング処理を所定回数、例えば１００回行い、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜から多結晶シリコン薄膜を形成する。これは、
いわゆる高速ランプアニール法であり、カーボン超微粒
子を核として多結晶シリコン膜を形成している。
ば、プラズマＣＶＤ、スパッタリング法等により、ガラ
ス基板上にアモルファスカーボン薄膜を形成し、プラズ
マ水素処理により、そのアモルファスカーボン薄膜の表
面上に存在するカーボンクラスタを安定させ、かつその
付近に存在するアモルファス構造のカーボンをわずかに
エッチングする。その後に、プラズマＣＶＤ法にて水素
含有アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）を２〜
２０μｍ堆積させる。最後に、ガラス基板の温度を室温
から８００℃まで８〜２０秒間で昇温し、次いでハロゲ
ンランプによる急速加熱を１５〜５００秒間行い、更に
室温まで降温させる一連の工程を１サイクルとするアニ
−リング処理を所定回数、例えば１００回行い、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜から多結晶シリコン薄膜を形成する。これは、
いわゆる高速ランプアニール法であり、カーボン超微粒
子を核として多結晶シリコン膜を形成している。
【０００４】また、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法等
により形成したアモルファス又は多結晶シリコンは、特
開平７−１３１０３０号、特開平９−１１６１５６号、
特公平７−１１８４４３号にみられるように、単に高温
アニール又はエキシマレーザーアニール（ＥＬＡ：Exci
mer Laser Anneal）処理することにより、多結晶シリコ
ン膜のキャリア移動度の改善を図ってきたが、この方法
では８０〜１２０ｃｍ 2／Ｖ・ｓｅｃ程度のキャリア移
動度を得るのが限界であった。しかし、プラズマＣＶＤ
法によるアモルファスシリコンのＥＬＡで得られた多結
晶シリコンを用いるＭＯＳＴＦＴの電子移動度は、１０
０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ前後であり、高精細化にも対応で
きるので、最近は駆動回路一体型の多結晶シリコンＭＯ
ＳＴＦＴを用いたＬＣＤ（Liquid Crystal Display＝液
晶表示装置）が注目されている（特開平６−２４２４３
３号参照）。
により形成したアモルファス又は多結晶シリコンは、特
開平７−１３１０３０号、特開平９−１１６１５６号、
特公平７−１１８４４３号にみられるように、単に高温
アニール又はエキシマレーザーアニール（ＥＬＡ：Exci
mer Laser Anneal）処理することにより、多結晶シリコ
ン膜のキャリア移動度の改善を図ってきたが、この方法
では８０〜１２０ｃｍ 2／Ｖ・ｓｅｃ程度のキャリア移
動度を得るのが限界であった。しかし、プラズマＣＶＤ
法によるアモルファスシリコンのＥＬＡで得られた多結
晶シリコンを用いるＭＯＳＴＦＴの電子移動度は、１０
０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ前後であり、高精細化にも対応で
きるので、最近は駆動回路一体型の多結晶シリコンＭＯ
ＳＴＦＴを用いたＬＣＤ（Liquid Crystal Display＝液
晶表示装置）が注目されている（特開平６−２４２４３
３号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法はいずれも、次に示す欠点を回避することができ
ない。
た方法はいずれも、次に示す欠点を回避することができ
ない。
【０００６】１）ＲＦプラズマＣＶＤ法、又はＲＦ／Ｄ
Ｃ混合プラズマＣＶＤ法による原料ガスの熱分解反応の
エネルギー不足で、アモルファスカーボン薄膜中のカー
ボン超微粒子（クラスタ）の形成が不安定となる。 ２）ＲＦプラズマ、又はＲＦ／ＤＣ混合プラズマの水素
処理は、その水素分子／原子／イオンのエネルギーが低
く、アモルファス構造のカーボンのエッチング効果が低
く、カーボンクラスタの形成が不安定となる。 ３）高速ランプアニール法は、熱伝導率の高い基板を用
いる場合には効果はあるが、熱伝導率の低いガラス基板
等では室温までの冷却に時間がかかるので、生産性が悪
い。
Ｃ混合プラズマＣＶＤ法による原料ガスの熱分解反応の
エネルギー不足で、アモルファスカーボン薄膜中のカー
ボン超微粒子（クラスタ）の形成が不安定となる。 ２）ＲＦプラズマ、又はＲＦ／ＤＣ混合プラズマの水素
処理は、その水素分子／原子／イオンのエネルギーが低
く、アモルファス構造のカーボンのエッチング効果が低
く、カーボンクラスタの形成が不安定となる。 ３）高速ランプアニール法は、熱伝導率の高い基板を用
いる場合には効果はあるが、熱伝導率の低いガラス基板
等では室温までの冷却に時間がかかるので、生産性が悪
い。
【０００７】また、エキシマレーザーを用いると、その
出力の安定性や、生産性、大型化による装置価格の上
昇、歩留／品質低下等の問題が山積しており、特に、１
ｍ×１ｍの大型ガラス基板になると、前記の問題が拡大
して性能／品質向上とコストダウンが一層難しくなる。
出力の安定性や、生産性、大型化による装置価格の上
昇、歩留／品質低下等の問題が山積しており、特に、１
ｍ×１ｍの大型ガラス基板になると、前記の問題が拡大
して性能／品質向上とコストダウンが一層難しくなる。
【０００８】また、固相成長法による多結晶シリコンＭ
ＯＳＴＦＴの製法では、６００℃以上での十数時間のア
ニールと、約１０００℃での熱酸化のゲートＳｉＯ2の
形成が必要なために、半導体製造装置を採用せざるを得
ない。このために、基板サイズは、ウエーハサイズ８〜
１２インチφが限界であり、また高耐熱性で高価な石英
ガラスを採用しなければならず、コストダウンが難し
く、ＥＶＦやデータ／ＡＶプロジェクタに用途が限定さ
れている。
ＯＳＴＦＴの製法では、６００℃以上での十数時間のア
ニールと、約１０００℃での熱酸化のゲートＳｉＯ2の
形成が必要なために、半導体製造装置を採用せざるを得
ない。このために、基板サイズは、ウエーハサイズ８〜
１２インチφが限界であり、また高耐熱性で高価な石英
ガラスを採用しなければならず、コストダウンが難し
く、ＥＶＦやデータ／ＡＶプロジェクタに用途が限定さ
れている。
【０００９】近時、ガラス基板のような絶縁性基板上
に、多結晶シリコン膜、窒化シリコン膜等を低温で作製
し得る優れた熱ＣＶＤである触媒ＣＶＤ法が開発され
（特公昭６３−４０３１４号、特公平８−２５０４３８
号参照）、実用化の検討が推進されている。触媒ＣＶＤ
法においては、結晶化アニールなしで、３０ｃｍ2／Ｖ
・ｓｅｃ程度のキャリア移動度を得ているが、良質なＭ
ＯＳＴＦＴデバイスを作製するにはまだ不十分である。
そして、ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形成する
と、成膜条件次第では初期のアモルファスシリコンの遷
移層（厚さ５〜１０ｎｍ）が形成されやすいので、ボト
ムゲート型ＭＯＳＴＦＴとした場合は所望のキャリア移
動度は得にくい。一般に駆動回路一体型の多結晶シリコ
ンＭＯＳＴＦＴを用いたＬＣＤは、ボトムゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴが歩留及び生産性の面で製造しやすいが、この
問題がネックとなってくる。
に、多結晶シリコン膜、窒化シリコン膜等を低温で作製
し得る優れた熱ＣＶＤである触媒ＣＶＤ法が開発され
（特公昭６３−４０３１４号、特公平８−２５０４３８
号参照）、実用化の検討が推進されている。触媒ＣＶＤ
法においては、結晶化アニールなしで、３０ｃｍ2／Ｖ
・ｓｅｃ程度のキャリア移動度を得ているが、良質なＭ
ＯＳＴＦＴデバイスを作製するにはまだ不十分である。
そして、ガラス基板上に多結晶シリコン膜を形成する
と、成膜条件次第では初期のアモルファスシリコンの遷
移層（厚さ５〜１０ｎｍ）が形成されやすいので、ボト
ムゲート型ＭＯＳＴＦＴとした場合は所望のキャリア移
動度は得にくい。一般に駆動回路一体型の多結晶シリコ
ンＭＯＳＴＦＴを用いたＬＣＤは、ボトムゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴが歩留及び生産性の面で製造しやすいが、この
問題がネックとなってくる。
【００１０】本発明の目的は、高結晶化率で高品質の多
結晶性シリコン等の多結晶性半導体薄膜を容易かつ低コ
ストに、しかも大面積に形成可能な方法と、この方法を
実施する装置を提供することにある。
結晶性シリコン等の多結晶性半導体薄膜を容易かつ低コ
ストに、しかも大面積に形成可能な方法と、この方法を
実施する装置を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、こうした多結晶性半
導体薄膜を構成部分として有するＭＯＳＴＦＴ等の半導
体装置の製造方法と、この方法を実施する装置を提供す
ることにある。
導体薄膜を構成部分として有するＭＯＳＴＦＴ等の半導
体装置の製造方法と、この方法を実施する装置を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、基体上
に多結晶性半導体薄膜を形成するに際し、或いは基体上
に多結晶性半導体薄膜を有する半導体装置を製造するに
際し、前記基体上にアモルファスカーボン又は微結晶カ
ーボン又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜を形成
する工程と、水素又は水素含有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活性種をグロー放電
開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記カー
ボン薄膜に作用させてアニールを行い、ダイヤモンド構
造のカーボン超微粒子を形成する工程と、このカーボン
超微粒子上に半導体材料薄膜を気相成長させる工程とを
経て前記多結晶性半導体薄膜を得る、多結晶性半導体薄
膜の形成方法、又は半導体装置の製造方法に係るもので
ある。
に多結晶性半導体薄膜を形成するに際し、或いは基体上
に多結晶性半導体薄膜を有する半導体装置を製造するに
際し、前記基体上にアモルファスカーボン又は微結晶カ
ーボン又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜を形成
する工程と、水素又は水素含有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活性種をグロー放電
開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記カー
ボン薄膜に作用させてアニールを行い、ダイヤモンド構
造のカーボン超微粒子を形成する工程と、このカーボン
超微粒子上に半導体材料薄膜を気相成長させる工程とを
経て前記多結晶性半導体薄膜を得る、多結晶性半導体薄
膜の形成方法、又は半導体装置の製造方法に係るもので
ある。
【００１３】また、本発明は、本発明の方法を実施する
装置として、アモルファスカーボン又は微結晶カーボン
又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜の形成手段
と、水素又は水素含有ガス供給手段と、前記多結晶性半
導体薄膜となる半導体材料薄膜の原料ガスの供給手段
と、触媒体と、触媒体加熱手段と、基体加熱手段と、グ
ロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界を印加する
電界又は／及び磁界印加手段とを有する、多結晶性半導
体薄膜の形成装置、又は半導体装置の製造装置を提供す
るものである。
装置として、アモルファスカーボン又は微結晶カーボン
又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜の形成手段
と、水素又は水素含有ガス供給手段と、前記多結晶性半
導体薄膜となる半導体材料薄膜の原料ガスの供給手段
と、触媒体と、触媒体加熱手段と、基体加熱手段と、グ
ロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界を印加する
電界又は／及び磁界印加手段とを有する、多結晶性半導
体薄膜の形成装置、又は半導体装置の製造装置を提供す
るものである。
【００１４】本発明によれば、基体上に多結晶性半導体
薄膜を形成するに際し、前記基体上に微結晶カーボン含
有アモルファスカーボン（以後、アモルファスカーボン
と称する。）又はアモルファスカーボン含有微結晶カー
ボン（以後、微結晶カーボンと称する。）又はこれらの
混合物からなるカーボン薄膜を形成し、水素又は水素含
有ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生
成した活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は／及
び磁界の作用下で前記カーボン薄膜に作用させてアニー
ルを行い、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子を形成
し、このカーボン超微粒子をシード（結晶成長核）に前
記半導体材料薄膜を気相成長させているので、次の
（１）〜（４）に示すような顕著な作用効果が得られ
る。
薄膜を形成するに際し、前記基体上に微結晶カーボン含
有アモルファスカーボン（以後、アモルファスカーボン
と称する。）又はアモルファスカーボン含有微結晶カー
ボン（以後、微結晶カーボンと称する。）又はこれらの
混合物からなるカーボン薄膜を形成し、水素又は水素含
有ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生
成した活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は／及
び磁界の作用下で前記カーボン薄膜に作用させてアニー
ルを行い、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子を形成
し、このカーボン超微粒子をシード（結晶成長核）に前
記半導体材料薄膜を気相成長させているので、次の
（１）〜（４）に示すような顕著な作用効果が得られ
る。
【００１５】（１）加熱された触媒体に水素又は水素含
有ガスを接触させて生成した水素系活性種（高温の水素
系分子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性
種）をグロー放電開始電圧以下（即ち、パッシェンの法
則によるプラズマ発生電圧以下）の電界又は／及び磁界
の作用下で作用させるアニール処理（以下、これをバイ
アス触媒ＡＨＡ（Atomic Hydrogen Anneal）処理と称す
る。）により、前記カーボン薄膜に対し吹き付け等で作
用させているので、高温の加熱触媒体の輻射熱による加
熱も加わって、次の顕著な効果を示す。
有ガスを接触させて生成した水素系活性種（高温の水素
系分子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性
種）をグロー放電開始電圧以下（即ち、パッシェンの法
則によるプラズマ発生電圧以下）の電界又は／及び磁界
の作用下で作用させるアニール処理（以下、これをバイ
アス触媒ＡＨＡ（Atomic Hydrogen Anneal）処理と称す
る。）により、前記カーボン薄膜に対し吹き付け等で作
用させているので、高温の加熱触媒体の輻射熱による加
熱も加わって、次の顕著な効果を示す。
【００１６】このバイアス触媒ＡＨＡ処理は、１０〜５
０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を高温の触
媒体（融点未満の８００〜２０００℃、例えばタングス
テンでは１５００〜２０００℃）に接触させて、大量の
高温の水素系活性種（水素系分子／水素系原子／活性化
水素イオン等）を生成し、これを基板上に形成したアモ
ルファスカーボン膜又は微結晶カーボン膜等に吹き付け
ると（但し、基板温度は特に２００〜５００℃）、大量
の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性
化水素イオン等）が有する熱エネルギーに加えて上記電
界による加速電界又は／及び磁界での十分な指向性運動
エネルギーによりその膜等に移動して、その膜等の温度
を局部的に上昇させ、アモルファスカーボン膜や微結晶
カーボン膜等は、アモルファス成分がエッチング除去さ
れると共に多結晶化して、アモルファスカーボン膜又は
微結晶カーボン膜等の表面又は基板（例えばガラス基
板）上に、ダイヤモンド構造を有するカーボン超微粒子
（クラスタ）を確実に安定して点在させることができ、
これを次の多結晶性シリコン等の結晶成長の核（シー
ド）として有効に働かせることができる。この時、特に
ゲートチャンネル領域等には島状に点在し、電気抵抗が
無視しうる程度に小さいことが必要である。
０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を高温の触
媒体（融点未満の８００〜２０００℃、例えばタングス
テンでは１５００〜２０００℃）に接触させて、大量の
高温の水素系活性種（水素系分子／水素系原子／活性化
水素イオン等）を生成し、これを基板上に形成したアモ
ルファスカーボン膜又は微結晶カーボン膜等に吹き付け
ると（但し、基板温度は特に２００〜５００℃）、大量
の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性
化水素イオン等）が有する熱エネルギーに加えて上記電
界による加速電界又は／及び磁界での十分な指向性運動
エネルギーによりその膜等に移動して、その膜等の温度
を局部的に上昇させ、アモルファスカーボン膜や微結晶
カーボン膜等は、アモルファス成分がエッチング除去さ
れると共に多結晶化して、アモルファスカーボン膜又は
微結晶カーボン膜等の表面又は基板（例えばガラス基
板）上に、ダイヤモンド構造を有するカーボン超微粒子
（クラスタ）を確実に安定して点在させることができ、
これを次の多結晶性シリコン等の結晶成長の核（シー
ド）として有効に働かせることができる。この時、特に
ゲートチャンネル領域等には島状に点在し、電気抵抗が
無視しうる程度に小さいことが必要である。
【００１７】（２）こうしてバイアス触媒ＡＨＡ処理さ
れて得られるダイヤモンド構造のカーボン超微粒子をシ
ードとして、この上に半導体材料薄膜が多結晶化され易
い状態で（多結晶性半導体薄膜として）成長し易くな
り、特に次のバイアス触媒ＡＨＡ処理及び気相成長によ
り、上記多結晶性半導体薄膜上に気相成長されたシリコ
ン膜等はこの多結晶性半導体薄膜をシードとして結晶化
が促進されるので、目的とする高結晶化率、高品質の多
結晶性半導体薄膜を得ることができる。即ち、バイアス
触媒ＡＨＡ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された
シリコン膜にアモルファス成分が存在していると、これ
がエッチング除去されて、その上に気相成長するシリコ
ン膜は下地の多結晶性シリコン薄膜をシード（結晶成長
核）にしてより多結晶性シリコン膜化し易く、更には、
同様のバイアス触媒ＡＨＡ処理と気相成長とを繰り返す
と、大量の高温の水素系活性種等が有する熱エネルギー
が加速電界又は／及び磁界による十分な指向性運動エネ
ルギーによりその膜等に移動して、その膜等の温度を局
部的に上昇させ、アモルファスシリコンや微結晶シリコ
ンは多結晶化し、多結晶性シリコンは高結晶化して、高
結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン薄膜を形成するこ
とができる。この結果、トップゲート型のみならず、ボ
トムゲート型、デュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも、高
いキャリア（電子／正孔）移動度の大粒径の多結晶性シ
リコン薄膜等が得られるために、この高性能の多結晶性
シリコン等の半導体を使用した高速、高電流密度の半導
体装置、電気光学装置、更には高効率の太陽電池等の製
造が可能となる。
れて得られるダイヤモンド構造のカーボン超微粒子をシ
ードとして、この上に半導体材料薄膜が多結晶化され易
い状態で（多結晶性半導体薄膜として）成長し易くな
り、特に次のバイアス触媒ＡＨＡ処理及び気相成長によ
り、上記多結晶性半導体薄膜上に気相成長されたシリコ
ン膜等はこの多結晶性半導体薄膜をシードとして結晶化
が促進されるので、目的とする高結晶化率、高品質の多
結晶性半導体薄膜を得ることができる。即ち、バイアス
触媒ＡＨＡ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された
シリコン膜にアモルファス成分が存在していると、これ
がエッチング除去されて、その上に気相成長するシリコ
ン膜は下地の多結晶性シリコン薄膜をシード（結晶成長
核）にしてより多結晶性シリコン膜化し易く、更には、
同様のバイアス触媒ＡＨＡ処理と気相成長とを繰り返す
と、大量の高温の水素系活性種等が有する熱エネルギー
が加速電界又は／及び磁界による十分な指向性運動エネ
ルギーによりその膜等に移動して、その膜等の温度を局
部的に上昇させ、アモルファスシリコンや微結晶シリコ
ンは多結晶化し、多結晶性シリコンは高結晶化して、高
結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン薄膜を形成するこ
とができる。この結果、トップゲート型のみならず、ボ
トムゲート型、デュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも、高
いキャリア（電子／正孔）移動度の大粒径の多結晶性シ
リコン薄膜等が得られるために、この高性能の多結晶性
シリコン等の半導体を使用した高速、高電流密度の半導
体装置、電気光学装置、更には高効率の太陽電池等の製
造が可能となる。
【００１８】（３）このバイアス触媒ＡＨＡ処理は、プ
ラズマの発生なしに行えるので、プラズマによるダメー
ジがなく、またプラズマ処理に比べ、シンプルで安価な
装置を実現できる。
ラズマの発生なしに行えるので、プラズマによるダメー
ジがなく、またプラズマ処理に比べ、シンプルで安価な
装置を実現できる。
【００１９】（４）基体温度を低温化しても上記活性種
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られること
から、基体温度を特に２００〜４００℃と低温化して
も、多結晶性半導体薄膜がカーボン超微粒子をシードに
効率良く成長し、従って大型で安価な低歪点の絶縁基板
（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。
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られること
から、基体温度を特に２００〜４００℃と低温化して
も、多結晶性半導体薄膜がカーボン超微粒子をシードに
効率良く成長し、従って大型で安価な低歪点の絶縁基板
（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。
【００２０】なお、本発明において、上記のバイアス触
媒ＡＨＡ処理で形成されるダイヤモンド構造のカーボン
超微粒子は、粒径１０ｎｍ以下で１〜１００個／μｍ2
の面積比率で点在していることが望ましい。また、上記
の多結晶性半導体薄膜は、アモルファス成分が除去され
た或いは微量存在してよい大粒径（グレインサイズでは
通常、数１００ｎｍ以上）の多結晶をベースとしたもの
であり、微結晶も含有する構造からなる。なお、この多
結晶性半導体薄膜となる上記の半導体材料薄膜は、多結
晶以外にも、低級結晶性半導体薄膜であって、アモルフ
ァス成分を含有する微結晶をベースとした構造、いわゆ
る微結晶半導体薄膜、又は微結晶を含有するアモルファ
ス（非晶質）をベースとした構造、いわゆるアモルファ
ス半導体薄膜を含んでいても、これは、上記のカーボン
超微粒子がシードとなって多結晶化されることになる。
媒ＡＨＡ処理で形成されるダイヤモンド構造のカーボン
超微粒子は、粒径１０ｎｍ以下で１〜１００個／μｍ2
の面積比率で点在していることが望ましい。また、上記
の多結晶性半導体薄膜は、アモルファス成分が除去され
た或いは微量存在してよい大粒径（グレインサイズでは
通常、数１００ｎｍ以上）の多結晶をベースとしたもの
であり、微結晶も含有する構造からなる。なお、この多
結晶性半導体薄膜となる上記の半導体材料薄膜は、多結
晶以外にも、低級結晶性半導体薄膜であって、アモルフ
ァス成分を含有する微結晶をベースとした構造、いわゆ
る微結晶半導体薄膜、又は微結晶を含有するアモルファ
ス（非晶質）をベースとした構造、いわゆるアモルファ
ス半導体薄膜を含んでいても、これは、上記のカーボン
超微粒子がシードとなって多結晶化されることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の方法及びその装置におい
ては、前記カーボン薄膜を気相成長法（触媒ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、光Ｃ
ＶＤ法、高密度プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ等）、高密度触媒ＣＶＤ法（高密度プラズマＣＶＤと
触媒ＣＶＤとを組み合せたもの）等：以下、同様）又は
物理的成膜法（スパッタリング法等：以下、同様）によ
って、前記半導体材料薄膜を気相成長法によって形成す
るのがよい。この場合、望ましくは融点未満の温度（例
えば１６００〜１８００℃）に加熱された前記触媒体
に、前記原料ガス及び水素又は水素含有ガス(水素ガス
＋不活性ガス)の少なくとも一部を接触させて触媒的に
分解させ、これによって生成したラジカル、イオン等の
反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で加熱された前記基体上に堆積させ
て前記カーボン薄膜及び／又は前記半導体材料薄膜を触
媒ＣＶＤ（上記電界又は／及び磁界の作用下の場合はバ
イアス触媒ＣＶＤ）により気相成長させるのがよい。ま
た、この気相成長後に、前記原料ガスの供給を停止し、
望ましくは、融点未満の温度に加熱された触媒体（これ
は前記触媒体と同一物であるのがよいが、別のものであ
ってもよい。）に前記水素又は水素含有ガスの少なくと
も一部を接触させ、これによって生成した高温の水素系
分子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種
を前記カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜に作用させ
てバイアス触媒ＡＨＡ処理による前記アニールを行うの
がよい。
ては、前記カーボン薄膜を気相成長法（触媒ＣＶＤ法、
プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法、光Ｃ
ＶＤ法、高密度プラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶ
Ｄ等）、高密度触媒ＣＶＤ法（高密度プラズマＣＶＤと
触媒ＣＶＤとを組み合せたもの）等：以下、同様）又は
物理的成膜法（スパッタリング法等：以下、同様）によ
って、前記半導体材料薄膜を気相成長法によって形成す
るのがよい。この場合、望ましくは融点未満の温度（例
えば１６００〜１８００℃）に加熱された前記触媒体
に、前記原料ガス及び水素又は水素含有ガス(水素ガス
＋不活性ガス)の少なくとも一部を接触させて触媒的に
分解させ、これによって生成したラジカル、イオン等の
反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で加熱された前記基体上に堆積させ
て前記カーボン薄膜及び／又は前記半導体材料薄膜を触
媒ＣＶＤ（上記電界又は／及び磁界の作用下の場合はバ
イアス触媒ＣＶＤ）により気相成長させるのがよい。ま
た、この気相成長後に、前記原料ガスの供給を停止し、
望ましくは、融点未満の温度に加熱された触媒体（これ
は前記触媒体と同一物であるのがよいが、別のものであ
ってもよい。）に前記水素又は水素含有ガスの少なくと
も一部を接触させ、これによって生成した高温の水素系
分子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種
を前記カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜に作用させ
てバイアス触媒ＡＨＡ処理による前記アニールを行うの
がよい。
【００２２】この場合、前記気相成長時の水素又は水素
含有ガス供給量よりも前記アニール時の水素又は水素含
有ガス供給量を多くする。例えば、気相成長時に用いる
水素系キャリアガスは水素又は水素と不活性ガス（熱伝
導性が良好であって反応性向上に寄与するアルゴン、ヘ
リウム、キセノン、クリプトン、ラドン等）との混合ガ
スであり、混合ガスの場合は水素含有比率は７０〜８０
モル％以上とすることによって触媒体の酸化劣化を防止
できる。また、バイアス触媒ＡＨＡ処理時に用いる水素
又は水素含有ガスは、気相成長時の水素系キャリアガス
と同様であってよいが、例えばガス流量３００〜１００
０ＳＣＣＭ（Standard cc per minute）、ガス圧１０〜
５０Ｐａと大きくし（触媒ＣＶＤのときのガス圧は０．
１〜数Ｐａ）、ガスによる熱伝導の増大と水素系活性種
発生量の増大を図るのがよい。
含有ガス供給量よりも前記アニール時の水素又は水素含
有ガス供給量を多くする。例えば、気相成長時に用いる
水素系キャリアガスは水素又は水素と不活性ガス（熱伝
導性が良好であって反応性向上に寄与するアルゴン、ヘ
リウム、キセノン、クリプトン、ラドン等）との混合ガ
スであり、混合ガスの場合は水素含有比率は７０〜８０
モル％以上とすることによって触媒体の酸化劣化を防止
できる。また、バイアス触媒ＡＨＡ処理時に用いる水素
又は水素含有ガスは、気相成長時の水素系キャリアガス
と同様であってよいが、例えばガス流量３００〜１００
０ＳＣＣＭ（Standard cc per minute）、ガス圧１０〜
５０Ｐａと大きくし（触媒ＣＶＤのときのガス圧は０．
１〜数Ｐａ）、ガスによる熱伝導の増大と水素系活性種
発生量の増大を図るのがよい。
【００２３】また、前記半導体材料薄膜の気相成長後
に、水素又は水素含有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高温の水素系分子、水素系原
子、活性化水素イオン等の水素系活性種をグロー放電開
始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記半導体
材料薄膜に作用させてアニールを行い、必要あれば、前
記半導体材料薄膜と同様の半導体材料薄膜の気相成長と
前記アニールとを繰り返すのが望ましい。このために
は、前記原料ガス供給手段と前記水素又は水素含有ガス
供給手段とを制御する制御手段を有するのがよい。
に、水素又は水素含有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高温の水素系分子、水素系原
子、活性化水素イオン等の水素系活性種をグロー放電開
始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記半導体
材料薄膜に作用させてアニールを行い、必要あれば、前
記半導体材料薄膜と同様の半導体材料薄膜の気相成長と
前記アニールとを繰り返すのが望ましい。このために
は、前記原料ガス供給手段と前記水素又は水素含有ガス
供給手段とを制御する制御手段を有するのがよい。
【００２４】即ち、バイアス触媒ＡＨＡ処理されて得ら
れる多結晶性半導体薄膜上に更に半導体材料薄膜を気相
成長させる工程とアニール工程とを目的とする膜厚とな
るまで繰り返す、いわば２ステップ又はそれ以上のマル
チバイアス触媒ＡＨＡ処理により、この半導体材料薄膜
は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶化された下地膜
上に、これをシードとして多結晶化され易い状態で成長
し易くなり、目的とする高結晶化率、高品質の多結晶性
半導体膜を所定の膜厚で得ることができる。即ち、触媒
ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処
理を繰り返すマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により、例
えば触媒ＣＶＤでカーボン超微粒子層上に成膜された多
結晶性シリコンをバイアス触媒ＡＨＡ処理でシード化
し、この上に触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤで半導
体材料薄膜を気相成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処
理することにより、高結晶化率、大粒径の多結晶性シリ
コン膜等を形成することができる。
れる多結晶性半導体薄膜上に更に半導体材料薄膜を気相
成長させる工程とアニール工程とを目的とする膜厚とな
るまで繰り返す、いわば２ステップ又はそれ以上のマル
チバイアス触媒ＡＨＡ処理により、この半導体材料薄膜
は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶化された下地膜
上に、これをシードとして多結晶化され易い状態で成長
し易くなり、目的とする高結晶化率、高品質の多結晶性
半導体膜を所定の膜厚で得ることができる。即ち、触媒
ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処
理を繰り返すマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により、例
えば触媒ＣＶＤでカーボン超微粒子層上に成膜された多
結晶性シリコンをバイアス触媒ＡＨＡ処理でシード化
し、この上に触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤで半導
体材料薄膜を気相成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処
理することにより、高結晶化率、大粒径の多結晶性シリ
コン膜等を形成することができる。
【００２５】具体的には、シリコン膜においては、大量
の高温の水素系活性種などが有する熱エネルギーが上記
電界による加速電界での十分な指向性運動エネルギーで
移動して、その膜の温度を局部的に上昇させ、アモルフ
ァスシリコン等は多結晶化し、多結晶性シリコンは高結
晶化して大粒径の多結晶性シリコン膜が形成され易くな
ると共に、この上に気相成長させるシリコン膜はより高
結晶化され、キャリア移動度の向上が図れる。
の高温の水素系活性種などが有する熱エネルギーが上記
電界による加速電界での十分な指向性運動エネルギーで
移動して、その膜の温度を局部的に上昇させ、アモルフ
ァスシリコン等は多結晶化し、多結晶性シリコンは高結
晶化して大粒径の多結晶性シリコン膜が形成され易くな
ると共に、この上に気相成長させるシリコン膜はより高
結晶化され、キャリア移動度の向上が図れる。
【００２６】しかも、多結晶性シリコン膜上又は膜内又
は粒界にシリコン酸化物が存在したとき、水素系活性種
等がこれと反応してＳｉＯを生成して蒸発するので、多
結晶性シリコン膜上又は膜内のシリコン酸化物を減少／
除去させることができ、キャリア移動度の向上を図るこ
とができる。
は粒界にシリコン酸化物が存在したとき、水素系活性種
等がこれと反応してＳｉＯを生成して蒸発するので、多
結晶性シリコン膜上又は膜内のシリコン酸化物を減少／
除去させることができ、キャリア移動度の向上を図るこ
とができる。
【００２７】また、このバイアス触媒ＣＶＤ処理の場
合、触媒体の種類及び温度、電界又は／及び磁界の種類
及び印加量、基板加熱温度、気相成膜条件、原料ガスの
種類、添加するｎ又はｐ型不純物濃度等により、広範囲
のｎ又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に
得られ、かつ、バイアス触媒ＡＨＡ処理により大きな粒
径の多結晶性シリコン膜を形成できるので、高キャリア
移動度でＶth（しきい値）調整が容易であり、低抵抗で
の高速動作が可能となる。
合、触媒体の種類及び温度、電界又は／及び磁界の種類
及び印加量、基板加熱温度、気相成膜条件、原料ガスの
種類、添加するｎ又はｐ型不純物濃度等により、広範囲
のｎ又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に
得られ、かつ、バイアス触媒ＡＨＡ処理により大きな粒
径の多結晶性シリコン膜を形成できるので、高キャリア
移動度でＶth（しきい値）調整が容易であり、低抵抗で
の高速動作が可能となる。
【００２８】なお、微結晶性シリコンをプラズマＣＶＤ
で成膜し、これをバイアス触媒ＡＨＡ処理する場合、プ
ラズマＣＶＤでの微結晶性シリコン膜中に１０〜２０％
含有する水素をバイアス触媒ＡＨＡ処理で減少／除去さ
せ、大きな粒径の多結晶性シリコン膜を形成できるの
で、大きなキャリア移動度の多結晶性シリコン膜の形成
が可能となる。更に、基板加熱温度、気相成膜条件、原
料ガスの種類、バイアス触媒ＡＨＡ処理条件、添加する
ｎ又はｐ型不純物濃度等により、広範囲のｎ又はｐ型不
純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得られるので、
高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗での高速動
作が可能となる。
で成膜し、これをバイアス触媒ＡＨＡ処理する場合、プ
ラズマＣＶＤでの微結晶性シリコン膜中に１０〜２０％
含有する水素をバイアス触媒ＡＨＡ処理で減少／除去さ
せ、大きな粒径の多結晶性シリコン膜を形成できるの
で、大きなキャリア移動度の多結晶性シリコン膜の形成
が可能となる。更に、基板加熱温度、気相成膜条件、原
料ガスの種類、バイアス触媒ＡＨＡ処理条件、添加する
ｎ又はｐ型不純物濃度等により、広範囲のｎ又はｐ型不
純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得られるので、
高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗での高速動
作が可能となる。
【００２９】また、スパッタリングで成膜後にバイアス
触媒ＡＨＡ処理する場合、シリコンターゲットの比抵抗
（添加するｎ又はｐ型不純物濃度）、スパッタリング成
膜条件、基板加熱温度、バイアス触媒ＡＨＡ処理条件等
により、広範囲のｎ又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリ
コン膜が容易に得られるので、高キャリア移動度でＶ th
調整が容易であり、低抵抗での高速動作が可能となる。
触媒ＡＨＡ処理する場合、シリコンターゲットの比抵抗
（添加するｎ又はｐ型不純物濃度）、スパッタリング成
膜条件、基板加熱温度、バイアス触媒ＡＨＡ処理条件等
により、広範囲のｎ又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリ
コン膜が容易に得られるので、高キャリア移動度でＶ th
調整が容易であり、低抵抗での高速動作が可能となる。
【００３０】ＣＶＤを上記バイアス電界又は／及び磁界
の作用下でのバイアス触媒ＣＶＤで行うと（更には、バ
イアス触媒ＡＨＡ処理とバイアス触媒ＣＶＤとを繰り返
すと）、触媒体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて
上記電圧による加速電界又は／及び磁界を与えるため、
運動エネルギーが大きくなって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、従来の触媒ＣＶＤ法に比べて、触
媒体で生成された反応種の運動エネルギーを電界又は／
及び磁界で独立してコントロールできるため、上記触媒
体により原料ガスが分解されて生成する反応種（堆積種
又はその前駆体及びラジカルイオン）は、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ので、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、基体温度の更なる低温
化、生成膜のストレスコントロール等が可能となり、か
つ反応ガスの利用効率が高く、生成速度を早め、コスト
ダウンを図れる。
の作用下でのバイアス触媒ＣＶＤで行うと（更には、バ
イアス触媒ＡＨＡ処理とバイアス触媒ＣＶＤとを繰り返
すと）、触媒体の触媒作用とその熱エネルギーに加えて
上記電圧による加速電界又は／及び磁界を与えるため、
運動エネルギーが大きくなって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、従来の触媒ＣＶＤ法に比べて、触
媒体で生成された反応種の運動エネルギーを電界又は／
及び磁界で独立してコントロールできるため、上記触媒
体により原料ガスが分解されて生成する反応種（堆積種
又はその前駆体及びラジカルイオン）は、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ので、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、基体温度の更なる低温
化、生成膜のストレスコントロール等が可能となり、か
つ反応ガスの利用効率が高く、生成速度を早め、コスト
ダウンを図れる。
【００３１】触媒ＣＶＤ、バイアス触媒ＣＶＤ、触媒Ａ
ＨＡ処理、バイアス触媒ＡＨＡ処理のいずれも、具体的
には、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（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及び／又は前記水素又は水素
含有ガス（キャリアガス）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反応種又は水素系活
性種を、２００〜８００℃に加熱した基板上に薄膜とし
て堆積させるか、或いはこの薄膜をアニールすることが
できる。このような触媒体温度や下記の触媒体材質は触
媒ＣＶＤ及びバイアス触媒ＣＶＤ、触媒ＡＨＡ及びバイ
アス触媒ＡＨＡ処理のいずれも同様であってよい。
ＨＡ処理、バイアス触媒ＡＨＡ処理のいずれも、具体的
には、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（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及び／又は前記水素又は水素
含有ガス（キャリアガス）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反応種又は水素系活
性種を、２００〜８００℃に加熱した基板上に薄膜とし
て堆積させるか、或いはこの薄膜をアニールすることが
できる。このような触媒体温度や下記の触媒体材質は触
媒ＣＶＤ及びバイアス触媒ＣＶＤ、触媒ＡＨＡ及びバイ
アス触媒ＡＨＡ処理のいずれも同様であってよい。
【００３２】ここで、触媒体の加熱温度が８００℃未満
であると、触媒反応又は熱分解反応が不十分となって反
応種の堆積速度や水素系活性種の熱エネルギーが低下し
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℃〜１
８００℃であるのが好ましい。
であると、触媒反応又は熱分解反応が不十分となって反
応種の堆積速度や水素系活性種の熱エネルギーが低下し
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℃〜１
８００℃であるのが好ましい。
【００３３】触媒体は、タングステン、トリア含有タン
グステン、モリブデン、白金、パラジウム、バナジウ
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種の材料によって形成することができる。
グステン、モリブデン、白金、パラジウム、バナジウ
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種の材料によって形成することができる。
【００３４】そして、この触媒体及びこれを支持する支
持体の純度を９９．９９ｗｔ％（４Ｎ）以上、好ましく
は９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）又はそれ以上とすること
によって、形成される多結晶性半導体薄膜の重金属汚染
を低減することができる。
持体の純度を９９．９９ｗｔ％（４Ｎ）以上、好ましく
は９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）又はそれ以上とすること
によって、形成される多結晶性半導体薄膜の重金属汚染
を低減することができる。
【００３５】また、基板温度は、２００〜８００℃が好
ましく、より好ましくは３００〜４００℃とすれば、効
率的で高品質の成膜を行なえる。基板温度が高いと、安
価なほうけい酸ガラス、アルミノけい酸ガラスが使用で
きなくなり、また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。
ましく、より好ましくは３００〜４００℃とすれば、効
率的で高品質の成膜を行なえる。基板温度が高いと、安
価なほうけい酸ガラス、アルミノけい酸ガラスが使用で
きなくなり、また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。
【００３６】前記バイアス触媒ＡＨＡ処理（又はバイア
ス触媒ＣＶＤ）における前記電界として、グロー放電開
始電圧以下の直流電圧（即ち、パッシェンの法則により
決まるプラズマ発生電圧以下、例えば１ｋＶ以下、数１
０Ｖ以上）を印加し、前記水素系活性種等を前記基体の
側へ指向させることが望ましい。
ス触媒ＣＶＤ）における前記電界として、グロー放電開
始電圧以下の直流電圧（即ち、パッシェンの法則により
決まるプラズマ発生電圧以下、例えば１ｋＶ以下、数１
０Ｖ以上）を印加し、前記水素系活性種等を前記基体の
側へ指向させることが望ましい。
【００３７】そして、前記電界として、グロー放電開始
電圧以下であって直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（高周波
電圧及び／又は低周波電圧）を重畳させた電圧（即ち、
パッシェンの法則により決まるプラズマ発生電圧以下、
例えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上）を印加すると、直流
電圧に重畳させた交流電圧により微妙な電界変化での運
動エネルギーを水素系活性種（又は反応種）等に与える
ことができるため、上記した作用効果に加えて、種々の
形状の膜を効果的に十二分にアニールすることができ、
或いは複雑な形状を有する基体表面（凹凸段差や高アス
ペクト比のビアホール等）にステップカバレージが良
く、均一で密着性及び密度の高い膜を形成できる。これ
と同様の作用効果は、前記電界を形成する電圧（但し、
その絶対値はグロー放電開始電圧以下である。）とし
て、交流電圧（高周波電圧及び／又は低周波電圧）を印
加するときにも得られる。なお、上記において交流電圧
とは、高周波電圧のみ、又は低周波電圧のみ、又は低周
波電圧に高周波電圧を重畳させた電圧を意味する。
電圧以下であって直流電圧（ＤＣ）に交流電圧（高周波
電圧及び／又は低周波電圧）を重畳させた電圧（即ち、
パッシェンの法則により決まるプラズマ発生電圧以下、
例えば１ｋＶ以下、数１０Ｖ以上）を印加すると、直流
電圧に重畳させた交流電圧により微妙な電界変化での運
動エネルギーを水素系活性種（又は反応種）等に与える
ことができるため、上記した作用効果に加えて、種々の
形状の膜を効果的に十二分にアニールすることができ、
或いは複雑な形状を有する基体表面（凹凸段差や高アス
ペクト比のビアホール等）にステップカバレージが良
く、均一で密着性及び密度の高い膜を形成できる。これ
と同様の作用効果は、前記電界を形成する電圧（但し、
その絶対値はグロー放電開始電圧以下である。）とし
て、交流電圧（高周波電圧及び／又は低周波電圧）を印
加するときにも得られる。なお、上記において交流電圧
とは、高周波電圧のみ、又は低周波電圧のみ、又は低周
波電圧に高周波電圧を重畳させた電圧を意味する。
【００３８】上記の場合、前記交流電圧を高周波電圧
（ＲＦ）及び／又は低周波電圧（ＡＣ）としてよいが、
高周波電圧の周波数を１〜１００ＭＨｚ、低周波電圧の
周波数を１ＭＨｚ未満とするのがよい。
（ＲＦ）及び／又は低周波電圧（ＡＣ）としてよいが、
高周波電圧の周波数を１〜１００ＭＨｚ、低周波電圧の
周波数を１ＭＨｚ未満とするのがよい。
【００３９】電界印加は、電極に直流の正電圧、サセプ
タ（基板）に直流の負（又はアース）電圧を印加する方
法、又は、電極にアース電位、サセプタ（基板）に負電
圧又は低周波（又は高周波）電圧を印加する方法のいず
れでもよい。これは、装置構造、電源の種類、バイアス
効果等に応じて決めればよい。
タ（基板）に直流の負（又はアース）電圧を印加する方
法、又は、電極にアース電位、サセプタ（基板）に負電
圧又は低周波（又は高周波）電圧を印加する方法のいず
れでもよい。これは、装置構造、電源の種類、バイアス
効果等に応じて決めればよい。
【００４０】そして、前記基体又は前記サセプタと前記
電界印加用の電極との間に前記触媒体を設置することが
できる。この場合、前記水素又は水素含有ガス及び原料
ガスを導出するガス供給口を前記電極に形成するのがよ
い。
電界印加用の電極との間に前記触媒体を設置することが
できる。この場合、前記水素又は水素含有ガス及び原料
ガスを導出するガス供給口を前記電極に形成するのがよ
い。
【００４１】また、前記基体又は前記サセプタと前記ガ
ス供給手段との間に前記触媒体と前記電界印加用の電極
とを設置してよい。この電極は高耐熱性材料、例えば触
媒体と同じか、またはそれ以上の融点をもつ材料で形成
されるのが望ましい（以下、同様）。
ス供給手段との間に前記触媒体と前記電界印加用の電極
とを設置してよい。この電極は高耐熱性材料、例えば触
媒体と同じか、またはそれ以上の融点をもつ材料で形成
されるのが望ましい（以下、同様）。
【００４２】前記触媒体又は前記電界印加用の電極はコ
イル状、ワイヤー状、メッシュ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。ガス流に沿って複数個又は複数
枚配設する場合は、互いに同じ材質又は互いに異なる材
質の触媒体又は電極としてもよい。又、複数個又は複数
枚配設した触媒体のそれぞれに互いに異なる電界、例え
ばＤＣとＡＣ／ＤＣ、ＤＣとＲＦ／ＤＣ、ＡＣ／ＤＣと
ＲＦ／ＤＣを印加して、独立してコントロールしてもよ
い。
イル状、ワイヤー状、メッシュ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。ガス流に沿って複数個又は複数
枚配設する場合は、互いに同じ材質又は互いに異なる材
質の触媒体又は電極としてもよい。又、複数個又は複数
枚配設した触媒体のそれぞれに互いに異なる電界、例え
ばＤＣとＡＣ／ＤＣ、ＤＣとＲＦ／ＤＣ、ＡＣ／ＤＣと
ＲＦ／ＤＣを印加して、独立してコントロールしてもよ
い。
【００４３】上記のバイアス触媒ＡＨＡ処理は、以下の
（１）〜（３）の方法で行うことができる。 （１）電界印加 グロー放電開始電圧以下の適当な電界の作用下で触媒Ａ
ＨＡ処理、いわゆる電界バイアス触媒ＡＨＡ処理を行う
と、水素ガス又は水素系ガス（水素＋不活性ガス）を触
媒体の触媒反応又は接触分解反応させて発生させた水素
系活性種が、電界と相互作用して一定の方向に向き、指
向性の運動エネルギーが付与されて基板上の微粒子層等
に作用する。
（１）〜（３）の方法で行うことができる。 （１）電界印加 グロー放電開始電圧以下の適当な電界の作用下で触媒Ａ
ＨＡ処理、いわゆる電界バイアス触媒ＡＨＡ処理を行う
と、水素ガス又は水素系ガス（水素＋不活性ガス）を触
媒体の触媒反応又は接触分解反応させて発生させた水素
系活性種が、電界と相互作用して一定の方向に向き、指
向性の運動エネルギーが付与されて基板上の微粒子層等
に作用する。
【００４４】（２）磁界印加 適当な磁界の作用下で触媒ＡＨＡ処理、いわゆる磁界バ
イアス触媒ＡＨＡ処理を行うと、水素ガス又は水素系ガ
ス（水素＋不活性ガス）を触媒体の触媒反応又は接触分
解反応させて発生させた水素系活性種が磁界と相互作用
して一定の方向に向き、指向性の運動エネルギーが付与
されて、基板上の微粒子層等に作用する。
イアス触媒ＡＨＡ処理を行うと、水素ガス又は水素系ガ
ス（水素＋不活性ガス）を触媒体の触媒反応又は接触分
解反応させて発生させた水素系活性種が磁界と相互作用
して一定の方向に向き、指向性の運動エネルギーが付与
されて、基板上の微粒子層等に作用する。
【００４５】（３）電界と磁界印加 グロー放電開始電圧以下の適当な電界と、適当な磁界と
を同時に印加して触媒ＡＨＡ処理、いわゆる電界／磁界
バイアス触媒ＡＨＡ処理を行うと、水素ガス又は水素系
ガス（水素＋不活性ガス）を触媒体の触媒反応又は接触
分解反応させて発生させた水素系活性種が電界と磁界の
相互作用により更に一定の方向に向き、指向性の運動エ
ネルギーが付与されて基板上の微粒子層等に作用する。
を同時に印加して触媒ＡＨＡ処理、いわゆる電界／磁界
バイアス触媒ＡＨＡ処理を行うと、水素ガス又は水素系
ガス（水素＋不活性ガス）を触媒体の触媒反応又は接触
分解反応させて発生させた水素系活性種が電界と磁界の
相互作用により更に一定の方向に向き、指向性の運動エ
ネルギーが付与されて基板上の微粒子層等に作用する。
【００４６】以上のようなバイアス効果により、大量の
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）等によりカーボン薄膜や低級結晶性半導体
薄膜中のアモルファス成分が効率良く選択的にエッチン
グされて、例えばアモルファスシリコン含有微結晶シリ
コンや微結晶シリコン含有アモルファスシリコンはアモ
ルファス成分がエッチングされて多結晶化し、アモルフ
ァスシリコン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコンは
高結晶化して、多結晶性シリコン膜が効率良く形成され
る。
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）等によりカーボン薄膜や低級結晶性半導体
薄膜中のアモルファス成分が効率良く選択的にエッチン
グされて、例えばアモルファスシリコン含有微結晶シリ
コンや微結晶シリコン含有アモルファスシリコンはアモ
ルファス成分がエッチングされて多結晶化し、アモルフ
ァスシリコン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコンは
高結晶化して、多結晶性シリコン膜が効率良く形成され
る。
【００４７】また、上記のバイアス触媒ＣＶＤ法は、以
下の（１）〜（３）の方法で行うことができる。 （１）電界印加 グロー放電開始電圧以下の電界の作用下で触媒ＣＶＤ、
いわゆる電界バイアス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触
媒反応又は接触分解反応により発生させた堆積種、例え
ばシリコン原子の電子スピンが電界と相互作用して一定
の方向に向き、この状態で基板上に堆積するシリコンの
結晶方位が揃うことになる。
下の（１）〜（３）の方法で行うことができる。 （１）電界印加 グロー放電開始電圧以下の電界の作用下で触媒ＣＶＤ、
いわゆる電界バイアス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触
媒反応又は接触分解反応により発生させた堆積種、例え
ばシリコン原子の電子スピンが電界と相互作用して一定
の方向に向き、この状態で基板上に堆積するシリコンの
結晶方位が揃うことになる。
【００４８】（２）磁界印加 適当な磁界の作用下で触媒ＣＶＤ、いわゆる磁界バイア
ス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触媒反応又は接触分解
反応により発生させた堆積種、例えばシリコン原子の電
子スピンが磁界と相互作用して一定の方向に向き、この
状態で基板上に堆積するシリコンの結晶方位が揃うこと
になる。
ス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触媒反応又は接触分解
反応により発生させた堆積種、例えばシリコン原子の電
子スピンが磁界と相互作用して一定の方向に向き、この
状態で基板上に堆積するシリコンの結晶方位が揃うこと
になる。
【００４９】（３）電界と磁界印加 グロー放電開始電圧以下の適当な電界と、適当な磁界と
を同時に印加して触媒ＣＶＤ、いわゆる電界／磁界バイ
アス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触媒反応又は接触分
解反応により発生させた堆積種、例えばシリコン原子の
電子スピンが電界と磁界の相互作用により更に一定の方
向に向き、この状態で基板上に堆積するシリコンの結晶
方位が揃うことになる。
を同時に印加して触媒ＣＶＤ、いわゆる電界／磁界バイ
アス触媒ＣＶＤを行うと、触媒体の触媒反応又は接触分
解反応により発生させた堆積種、例えばシリコン原子の
電子スピンが電界と磁界の相互作用により更に一定の方
向に向き、この状態で基板上に堆積するシリコンの結晶
方位が揃うことになる。
【００５０】以上のようなバイアス効果により、 （１）結晶化された膜の結晶方位がほぼ揃うために、粒
界の持つ電子ポテンシャルバリアが低くなり、キャリア
移動度が大きくなる。 （２）結晶粒が揃うことにより、多結晶性シリコン薄膜
の表面の凹凸がなくなって薄膜表面が平坦化されるの
で、これに接して形成されるゲート絶縁膜等との間の界
面状態が良好となり、キャリア移動度が改善され、耐圧
が向上してＴＦＴ特性が改善される。という効果が得ら
れる。
界の持つ電子ポテンシャルバリアが低くなり、キャリア
移動度が大きくなる。 （２）結晶粒が揃うことにより、多結晶性シリコン薄膜
の表面の凹凸がなくなって薄膜表面が平坦化されるの
で、これに接して形成されるゲート絶縁膜等との間の界
面状態が良好となり、キャリア移動度が改善され、耐圧
が向上してＴＦＴ特性が改善される。という効果が得ら
れる。
【００５１】通常の熱ＣＶＤ法で例えば多結晶性シリコ
ン膜を形成する場合には、基板温度を約６００〜９００
℃とする必要があるが、これを触媒ＣＶＤ（又はバイア
ス触媒ＣＶＤ）で成膜する場合には、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
となるので有利である。そして、触媒ＣＶＤ（又はバイ
アス触媒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４７０〜６
７０℃と低いほうけい酸ガラスやアルミノけい酸ガラス
等の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（１ｍ×１ｍ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。
ン膜を形成する場合には、基板温度を約６００〜９００
℃とする必要があるが、これを触媒ＣＶＤ（又はバイア
ス触媒ＣＶＤ）で成膜する場合には、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
となるので有利である。そして、触媒ＣＶＤ（又はバイ
アス触媒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４７０〜６
７０℃と低いほうけい酸ガラスやアルミノけい酸ガラス
等の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（１ｍ×１ｍ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。
【００５２】本発明による触媒ＣＶＤによる気相成長に
使用する原料ガスは、カーボン薄膜の場合は、メタン、
エタン、プロパン等の炭化水素又はその誘導体が挙げら
れる。半導体材料薄膜の場合は、水素化ケイ素又はその
誘導体、水素化ケイ素又はその誘導体と水素、ゲルマニ
ウム又はスズを含有するガスとの混合物、水素化ケイ素
又はその誘導体と周期表第III族又は第Ｖ族元素からな
る不純物を含有するガスとの混合物、水素化ケイ素又は
その誘導体と水素、ゲルマニウム又はスズを含有するガ
スと周期表第III族又は第Ｖ族元素からなる不純物を含
有するガスとの混合物等が挙げられる。
使用する原料ガスは、カーボン薄膜の場合は、メタン、
エタン、プロパン等の炭化水素又はその誘導体が挙げら
れる。半導体材料薄膜の場合は、水素化ケイ素又はその
誘導体、水素化ケイ素又はその誘導体と水素、ゲルマニ
ウム又はスズを含有するガスとの混合物、水素化ケイ素
又はその誘導体と周期表第III族又は第Ｖ族元素からな
る不純物を含有するガスとの混合物、水素化ケイ素又は
その誘導体と水素、ゲルマニウム又はスズを含有するガ
スと周期表第III族又は第Ｖ族元素からなる不純物を含
有するガスとの混合物等が挙げられる。
【００５３】上記の如き原料ガスを使用することによっ
て、アモルファス又は微結晶カーボン薄膜（粒径は１０
ｎｍ以下）を形成することができる。また、多結晶性半
導体薄膜として、多結晶性シリコン膜、多結晶性ゲルマ
ニウム膜又は多結晶性シリコンゲルマニウム膜を形成す
ることができる。
て、アモルファス又は微結晶カーボン薄膜（粒径は１０
ｎｍ以下）を形成することができる。また、多結晶性半
導体薄膜として、多結晶性シリコン膜、多結晶性ゲルマ
ニウム膜又は多結晶性シリコンゲルマニウム膜を形成す
ることができる。
【００５４】そして、半導体材料薄膜の成長時又は成長
後に、錫、ゲルマニウム、鉛等のIV族元素の少なくとも
１種を合計が適量（１０16ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上、例え
ば１０18〜１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃ）含有させる（更に
この状態で触媒ＡＨＡ処理による前記アニール工程を行
う）と、多結晶性半導体薄膜の結晶粒界（グレインバウ
ンダリ）に存在する不整を低減し、その膜ストレスを低
減して高キャリア移動度、高品質の多結晶性半導体が得
られ易くなる。これらのIV族元素は、シリコン膜中で電
子又は正孔を発生させないので、ＴＦＴ特性を損わず、
ゲッタリングする必要がない。このIV族元素は、原料ガ
ス中にガス成分として混合したり、或いはイオン注入又
はイオンドーピングにより、半導体材料薄膜中に含有さ
せることができる。また、本発明により形成した多結晶
性半導体膜中の酸素、窒素、炭素濃度はそれぞれ１×１
０19ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下、好ましくは５×１０18ａｔ
ｏｍｓ／ｃｃ以下がよく、水素濃度は０．０１原子％以
上が好ましい。又、ナトリウム（Ｎａ）濃度はＳＩＭＳ
最低濃度領域で１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下が好ま
しい。
後に、錫、ゲルマニウム、鉛等のIV族元素の少なくとも
１種を合計が適量（１０16ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上、例え
ば１０18〜１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃ）含有させる（更に
この状態で触媒ＡＨＡ処理による前記アニール工程を行
う）と、多結晶性半導体薄膜の結晶粒界（グレインバウ
ンダリ）に存在する不整を低減し、その膜ストレスを低
減して高キャリア移動度、高品質の多結晶性半導体が得
られ易くなる。これらのIV族元素は、シリコン膜中で電
子又は正孔を発生させないので、ＴＦＴ特性を損わず、
ゲッタリングする必要がない。このIV族元素は、原料ガ
ス中にガス成分として混合したり、或いはイオン注入又
はイオンドーピングにより、半導体材料薄膜中に含有さ
せることができる。また、本発明により形成した多結晶
性半導体膜中の酸素、窒素、炭素濃度はそれぞれ１×１
０19ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下、好ましくは５×１０18ａｔ
ｏｍｓ／ｃｃ以下がよく、水素濃度は０．０１原子％以
上が好ましい。又、ナトリウム（Ｎａ）濃度はＳＩＭＳ
最低濃度領域で１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下が好ま
しい。
【００５５】なお、前記原料ガスを供給する前に、前記
触媒体を水素系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、触媒体を水素系ガス雰囲気
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、成膜室内を水素系ガスで充たした
状態で触媒体を加熱し、次いで水素系ガスをキャリアガ
スとして原料ガス（いわゆる反応ガス）を供給すること
がよい。
触媒体を水素系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、触媒体を水素系ガス雰囲気
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、成膜室内を水素系ガスで充たした
状態で触媒体を加熱し、次いで水素系ガスをキャリアガ
スとして原料ガス（いわゆる反応ガス）を供給すること
がよい。
【００５６】前記バイアス触媒ＡＨＡ処理は、前記多結
晶性半導体薄膜中のアモルファス成分を水素系活性種等
の作用により選択的にエッチング除去する作用があり、
高結晶化率、大粒径（特にグレインサイズが数１００ｎ
ｍ以上）の多結晶をベースとする薄膜を形成し、かつ膜
中のキャリア不純物を活性化する処理であるが、その
際、触媒体温度は１６００〜１８００℃、基板−触媒体
間の距離は２０〜５０ｍｍとし、処理時間を短縮する
等、処理効果向上のため、任意に変更してもよい。
晶性半導体薄膜中のアモルファス成分を水素系活性種等
の作用により選択的にエッチング除去する作用があり、
高結晶化率、大粒径（特にグレインサイズが数１００ｎ
ｍ以上）の多結晶をベースとする薄膜を形成し、かつ膜
中のキャリア不純物を活性化する処理であるが、その
際、触媒体温度は１６００〜１８００℃、基板−触媒体
間の距離は２０〜５０ｍｍとし、処理時間を短縮する
等、処理効果向上のため、任意に変更してもよい。
【００５７】本発明の処理で得られた前記多結晶性半導
体薄膜によって、ＭＯＳＴＦＴのチャンネル、ソース及
びドレイン領域、又は配線、抵抗、容量又は電子放出体
等を形成することができる。この場合、前記チャンネ
ル、ソース及びドレイン領域の形成後に、これらの領域
に対し、このバイアス触媒ＡＨＡ処理又は触媒ＡＨＡ処
理を施すと、膜中のｎ型又はｐ型不純物の活性化を行え
る。また、この触媒ＡＨＡ処理（又はバイアス触媒ＡＨ
Ａ処理）により高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン
膜化し、これに連続して触媒ＣＶＤによりゲート絶縁膜
（ＳｉＯ2、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ2／ＳｉＮ等）を形成
することができる。Ｓｎ、Ｇｅ、Ｐｂ等のIV族元素含有
の低級結晶性半導体薄膜に、ゲートチャンネル、ソース
及びドレイン領域の形成後に、バイアス触媒ＡＨＡ処理
して高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン膜化し、こ
れに連続して触媒ＣＶＤによりゲート絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ2／ＳｉＮ等）を形成するこ
ともできる。
体薄膜によって、ＭＯＳＴＦＴのチャンネル、ソース及
びドレイン領域、又は配線、抵抗、容量又は電子放出体
等を形成することができる。この場合、前記チャンネ
ル、ソース及びドレイン領域の形成後に、これらの領域
に対し、このバイアス触媒ＡＨＡ処理又は触媒ＡＨＡ処
理を施すと、膜中のｎ型又はｐ型不純物の活性化を行え
る。また、この触媒ＡＨＡ処理（又はバイアス触媒ＡＨ
Ａ処理）により高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン
膜化し、これに連続して触媒ＣＶＤによりゲート絶縁膜
（ＳｉＯ2、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ2／ＳｉＮ等）を形成
することができる。Ｓｎ、Ｇｅ、Ｐｂ等のIV族元素含有
の低級結晶性半導体薄膜に、ゲートチャンネル、ソース
及びドレイン領域の形成後に、バイアス触媒ＡＨＡ処理
して高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン膜化し、こ
れに連続して触媒ＣＶＤによりゲート絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ2／ＳｉＮ等）を形成するこ
ともできる。
【００５８】また、多結晶性シリコン等の前記多結晶性
半導体薄膜中への外部からの酸素侵入を低減するため
に、多結晶性シリコン膜等内においてゲート絶縁膜側か
ら外部に向って結晶粒径を小さくして高密度化するか、
或いはアモルファスシリコン等のアモルファス半導体膜
又は微粒径層とアモルファスシリコン等のアモルファス
半導体膜で前記多結晶性半導体薄膜を被覆するのがよ
い。この場合、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング
技術により、微粒径層又はアモルファス半導体膜を除去
し、大粒径層（前記多結晶性半導体薄膜）とコンタクト
したソース、ドレイン電極を形成することができる。
半導体薄膜中への外部からの酸素侵入を低減するため
に、多結晶性シリコン膜等内においてゲート絶縁膜側か
ら外部に向って結晶粒径を小さくして高密度化するか、
或いはアモルファスシリコン等のアモルファス半導体膜
又は微粒径層とアモルファスシリコン等のアモルファス
半導体膜で前記多結晶性半導体薄膜を被覆するのがよ
い。この場合、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング
技術により、微粒径層又はアモルファス半導体膜を除去
し、大粒径層（前記多結晶性半導体薄膜）とコンタクト
したソース、ドレイン電極を形成することができる。
【００５９】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、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、有機又は無機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表
示装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥ
Ｄ）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、太陽電池装置用の薄膜を形成するのに好適であ
る。
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、有機又は無機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表
示装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥ
Ｄ）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、太陽電池装置用の薄膜を形成するのに好適であ
る。
【００６０】この場合、内部回路及び周辺回路を有する
半導体装置、固体撮像装置、電気光学装置等の製造に際
し、これらの少なくとも一部を構成するＭＯＳＴＦＴの
チャンネル、ソース及びドレイン領域を前記多結晶性半
導体薄膜によって形成してよく、また周辺駆動回路一体
型の構成とすることもできる。
半導体装置、固体撮像装置、電気光学装置等の製造に際
し、これらの少なくとも一部を構成するＭＯＳＴＦＴの
チャンネル、ソース及びドレイン領域を前記多結晶性半
導体薄膜によって形成してよく、また周辺駆動回路一体
型の構成とすることもできる。
【００６１】また、各色用の有機又は無機エレクトロル
ミネセンス層の下層にそれぞれ、前記ＭＯＳＴＦＴのド
レイン又はソースと接続された陰極又は陽極を有するＥ
Ｌ素子構造とするのがよい。
ミネセンス層の下層にそれぞれ、前記ＭＯＳＴＦＴのド
レイン又はソースと接続された陰極又は陽極を有するＥ
Ｌ素子構造とするのがよい。
【００６２】この場合、前記ＭＯＳＴＦＴ及びダイオー
ド等の能動素子上も前記陰極が覆うようにすれば、陽極
が上部にある構造では発光面積が増大すると共に、陰極
の遮光作用で発光光が前記能動素子に入射してリーク電
流を発生させることを防止できる。また、前記各色用の
有機又は無機ＥＬ層の各層上及び各層間の全面に前記陰
極又は陽極が被着されるようにすれば、全面が陰極又は
陽極で覆われることにより、湿気に弱い有機ＥＬ層の劣
化や電極の酸化を防止して、長寿命、高品質、高信頼性
が可能となり、また陰極で覆われると放熱効果が高まる
ので、発熱による薄膜の構造変化（融解あるいは再結晶
化）が低減し、長寿命、高品質、高信頼性が可能とな
り、更にこれにより、高精度、高品質のフルカラーの有
機ＥＬ層を生産性良く形成できるので、コストダウンが
可能となる。
ド等の能動素子上も前記陰極が覆うようにすれば、陽極
が上部にある構造では発光面積が増大すると共に、陰極
の遮光作用で発光光が前記能動素子に入射してリーク電
流を発生させることを防止できる。また、前記各色用の
有機又は無機ＥＬ層の各層上及び各層間の全面に前記陰
極又は陽極が被着されるようにすれば、全面が陰極又は
陽極で覆われることにより、湿気に弱い有機ＥＬ層の劣
化や電極の酸化を防止して、長寿命、高品質、高信頼性
が可能となり、また陰極で覆われると放熱効果が高まる
ので、発熱による薄膜の構造変化（融解あるいは再結晶
化）が低減し、長寿命、高品質、高信頼性が可能とな
り、更にこれにより、高精度、高品質のフルカラーの有
機ＥＬ層を生産性良く形成できるので、コストダウンが
可能となる。
【００６３】また、前記各色用の前記有機又は無機ＥＬ
層間にクロム、二酸化クロム等のブラックマスク層を形
成すると、各色間又は画素間での光漏れを防ぎ、コント
ラストが向上する。
層間にクロム、二酸化クロム等のブラックマスク層を形
成すると、各色間又は画素間での光漏れを防ぎ、コント
ラストが向上する。
【００６４】本発明をフィールドエミッションディスプ
レイ装置に適用するときは、そのエミッタ（電界放出カ
ソード）を、前記多結晶性半導体薄膜を介して前記ＭＯ
ＳＴＦＴのドレインに接続すると共に前記多結晶性半導
体薄膜上に成長されたｎ型多結晶性半導体膜又は多結晶
性ダイヤモンド膜によって形成するのがよい。
レイ装置に適用するときは、そのエミッタ（電界放出カ
ソード）を、前記多結晶性半導体薄膜を介して前記ＭＯ
ＳＴＦＴのドレインに接続すると共に前記多結晶性半導
体薄膜上に成長されたｎ型多結晶性半導体膜又は多結晶
性ダイヤモンド膜によって形成するのがよい。
【００６５】この場合、前記ＭＯＳＴＦＴ、ダイオード
等の能動素子上にアース電位の金属系遮蔽膜（これは、
前記ＦＥＤ装置のゲート引き出し電極と同一材料で同一
工程により形成すると、工程簡略化等の点で有利であ
る。）を形成すると、気密容器内にあるガスがエミッタ
から放出された電子により正イオン化されて絶縁層上に
チャージアップし、この正電荷が絶縁層下にある能動素
子に不要な反転層を形成したり、この反転層を介して余
分な電流が流れるために生じるエミッタ電流の暴走を防
止することができる。また、エミッタから放出された電
子の衝突により蛍光体が発光する際、この光によりＴＦ
Ｔのゲートチャンネル内に電子、正孔が発生してリーク
電流が生じることも防止できる。
等の能動素子上にアース電位の金属系遮蔽膜（これは、
前記ＦＥＤ装置のゲート引き出し電極と同一材料で同一
工程により形成すると、工程簡略化等の点で有利であ
る。）を形成すると、気密容器内にあるガスがエミッタ
から放出された電子により正イオン化されて絶縁層上に
チャージアップし、この正電荷が絶縁層下にある能動素
子に不要な反転層を形成したり、この反転層を介して余
分な電流が流れるために生じるエミッタ電流の暴走を防
止することができる。また、エミッタから放出された電
子の衝突により蛍光体が発光する際、この光によりＴＦ
Ｔのゲートチャンネル内に電子、正孔が発生してリーク
電流が生じることも防止できる。
【００６６】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。
て更に詳細に説明する。
【００６７】第１の実施の形態 図１〜図１２について、本発明の第１の実施の形態を説
明する。
明する。
【００６８】本実施の形態は、本発明をトップゲート型
の多結晶性シリコンＣＭＯＳ（Complementary MOS）Ｔ
ＦＴに適用したものである。
の多結晶性シリコンＣＭＯＳ（Complementary MOS）Ｔ
ＦＴに適用したものである。
【００６９】＜触媒ＣＶＤ法、バイアス触媒ＡＨＡ処理
とその装置＞まず、本実施の形態に用いるバイアス触媒
ＣＶＤ法（又は触媒ＣＶＤ法）及びバイアス触媒ＡＨＡ
処理について説明する。触媒ＣＶＤ法においては、水素
系キャリアガスとシランガス等の原料ガスとからなる反
応ガスを加熱されたタングステン等の触媒体に接触さ
せ、これによって生成したラジカルな堆積種又はその前
駆体及び活性化水素イオン等の水素系活性種に高いエネ
ルギーを与え（バイアス触媒ＣＶＤ法では、グロー放電
開始電圧以下の電界の作用で指向性の運動エネルギーを
与え）、基板上にアモルファスシリコン含有微結晶シリ
コン等の低級結晶性半導体薄膜やアモルファス又は微結
晶カーボン薄膜を気相成長させる。そして、この成膜後
に原料ガスの供給を停止し、水素系キャリアガスのみを
供給することによって、上記薄膜のバイアス触媒ＡＨＡ
処理を行う（必要に応じて、バイアス触媒ＡＨＡ処理と
触媒ＣＶＤとを繰り返す）。つまり、高温の水素分子、
水素原子、活性化水素イオン等の水素系活性種によりア
モルファス成分のシリコンを還元エッチングし、所定膜
厚の高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン等の多結晶
性半導体薄膜を得るか、或いはダイヤモンド構造のカー
ボン超微粒子を形成し、或いはこのカーボン超微粒子を
シード（結晶成長核）にして多結晶性シリコン等を大粒
径に成長させる。これらのバイアス触媒ＡＨＡ処理と触
媒ＣＶＤとを繰り返して、より大粒径で所定膜厚の多結
晶性シリコン等の多結晶性半導体薄膜を得る。
とその装置＞まず、本実施の形態に用いるバイアス触媒
ＣＶＤ法（又は触媒ＣＶＤ法）及びバイアス触媒ＡＨＡ
処理について説明する。触媒ＣＶＤ法においては、水素
系キャリアガスとシランガス等の原料ガスとからなる反
応ガスを加熱されたタングステン等の触媒体に接触さ
せ、これによって生成したラジカルな堆積種又はその前
駆体及び活性化水素イオン等の水素系活性種に高いエネ
ルギーを与え（バイアス触媒ＣＶＤ法では、グロー放電
開始電圧以下の電界の作用で指向性の運動エネルギーを
与え）、基板上にアモルファスシリコン含有微結晶シリ
コン等の低級結晶性半導体薄膜やアモルファス又は微結
晶カーボン薄膜を気相成長させる。そして、この成膜後
に原料ガスの供給を停止し、水素系キャリアガスのみを
供給することによって、上記薄膜のバイアス触媒ＡＨＡ
処理を行う（必要に応じて、バイアス触媒ＡＨＡ処理と
触媒ＣＶＤとを繰り返す）。つまり、高温の水素分子、
水素原子、活性化水素イオン等の水素系活性種によりア
モルファス成分のシリコンを還元エッチングし、所定膜
厚の高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン等の多結晶
性半導体薄膜を得るか、或いはダイヤモンド構造のカー
ボン超微粒子を形成し、或いはこのカーボン超微粒子を
シード（結晶成長核）にして多結晶性シリコン等を大粒
径に成長させる。これらのバイアス触媒ＡＨＡ処理と触
媒ＣＶＤとを繰り返して、より大粒径で所定膜厚の多結
晶性シリコン等の多結晶性半導体薄膜を得る。
【００７０】このバイアス触媒ＡＨＡ処理、バイアス触
媒ＣＶＤにおいては、基板と対向電極との間にグロー放
電開始電圧以下の直流電圧（パッシェンの法則で決まる
直流電圧、例えば、１ｋＶ以下の電圧）を印加し、前記
水素系活性種、又は前記ラジカルな堆積種又はその前駆
体及びラジカル水素イオンを基板の側へ指向させる。以
下、本実施の形態によるＡＨＡ処理、ＣＶＤ法をＤＣバ
イアス触媒ＡＨＡ処理、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法と称
するが、交流バイアス（ＲＦ）又は交流と直流の重畳バ
イアス（ＲＦ／ＤＣ）による場合も同様である。
媒ＣＶＤにおいては、基板と対向電極との間にグロー放
電開始電圧以下の直流電圧（パッシェンの法則で決まる
直流電圧、例えば、１ｋＶ以下の電圧）を印加し、前記
水素系活性種、又は前記ラジカルな堆積種又はその前駆
体及びラジカル水素イオンを基板の側へ指向させる。以
下、本実施の形態によるＡＨＡ処理、ＣＶＤ法をＤＣバ
イアス触媒ＡＨＡ処理、ＤＣバイアス触媒ＣＶＤ法と称
するが、交流バイアス（ＲＦ）又は交流と直流の重畳バ
イアス（ＲＦ／ＤＣ）による場合も同様である。
【００７１】このＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理又はＣＶ
Ｄ法は、図５〜図７に示す如き装置を用いて実施され
る。
Ｄ法は、図５〜図７に示す如き装置を用いて実施され
る。
【００７２】この装置によれば、水素系キャリアガスと
水素化ケイ素（例えばモノシラン）等の原料ガス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。）からなるガスは、供給導管４１からシャワ
ーヘッド４２の供給口（図示せず）を通して成膜又はア
ニール用のチャンバ４４へ導入される。チャンバ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、例えばコイル状のタングステン等の触媒体４６
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とチャンバ４４との間に
は磁気シール５２が施され、また、チャンバ４４は前工
程を行なう前室５３に後続され、ターボ分子ポンプ等で
バルブ５５を介して排気される。
水素化ケイ素（例えばモノシラン）等の原料ガス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。）からなるガスは、供給導管４１からシャワ
ーヘッド４２の供給口（図示せず）を通して成膜又はア
ニール用のチャンバ４４へ導入される。チャンバ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、例えばコイル状のタングステン等の触媒体４６
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とチャンバ４４との間に
は磁気シール５２が施され、また、チャンバ４４は前工
程を行なう前室５３に後続され、ターボ分子ポンプ等で
バルブ５５を介して排気される。
【００７３】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１６００〜１８００℃）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４８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。また、シャワーヘッド４２
は加速電極として、導管４１を介して可変の直流電源
（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９の正極側に接続さ
れ、負極側のサセプタ４５（従って、基板１）との間に
１ｋＶ以下の直流バイアス電圧が印加されるようになっ
ている。
ー線５１等の加熱手段で加熱され、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１６００〜１８００℃）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４８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。また、シャワーヘッド４２
は加速電極として、導管４１を介して可変の直流電源
（１ｋＶ以下、例えば５００Ｖ）４９の正極側に接続さ
れ、負極側のサセプタ４５（従って、基板１）との間に
１ｋＶ以下の直流バイアス電圧が印加されるようになっ
ている。
【００７４】この方法を実施するには、図５の状態で、
チャンバ４４内の真空度を１．３３×１０-4〜１．３３
×１０-6Ｐａとし、例えば水素系キャリアガス１００〜
２００ＳＣＣＭを供給して、触媒体を所定温度に加熱し
て活性化した後に、炭化水素（例えばメタン）ガス１０
〜２０ＳＣＣＭ又は水素化ケイ素（例えばモノシラン）
ガス１〜２０ＳＣＣＭ（及び必要に応じてＢ2Ｈ6や、Ｐ
Ｈ3等のドーピングガスも適量含む。）からなる原料ガ
ス４０（ガス圧０．１３３〜１３．３Ｐａ、例えば１．
３３Ｐａ）、又は水素系キャリアガスのみ（３００〜１
０００ＳＣＣＭ、ガス圧１０〜５０Ｐａ）を供給導管４
１からシャワーヘッド４２の供給口４３を通して導入す
る。ここで、水素系キャリアガスは、水素、水素＋アル
ゴン、水素＋ヘリウム、水素＋ネオン、水素＋キセノ
ン、水素＋クリプトン等の、水素に不活性ガスを適量混
合させたガスであれば、いずれでもよい（以下、同
様）。尚、原料ガスの種類によっては、必ずしも水素系
キャリアガスは必要ではない。
チャンバ４４内の真空度を１．３３×１０-4〜１．３３
×１０-6Ｐａとし、例えば水素系キャリアガス１００〜
２００ＳＣＣＭを供給して、触媒体を所定温度に加熱し
て活性化した後に、炭化水素（例えばメタン）ガス１０
〜２０ＳＣＣＭ又は水素化ケイ素（例えばモノシラン）
ガス１〜２０ＳＣＣＭ（及び必要に応じてＢ2Ｈ6や、Ｐ
Ｈ3等のドーピングガスも適量含む。）からなる原料ガ
ス４０（ガス圧０．１３３〜１３．３Ｐａ、例えば１．
３３Ｐａ）、又は水素系キャリアガスのみ（３００〜１
０００ＳＣＣＭ、ガス圧１０〜５０Ｐａ）を供給導管４
１からシャワーヘッド４２の供給口４３を通して導入す
る。ここで、水素系キャリアガスは、水素、水素＋アル
ゴン、水素＋ヘリウム、水素＋ネオン、水素＋キセノ
ン、水素＋クリプトン等の、水素に不活性ガスを適量混
合させたガスであれば、いずれでもよい（以下、同
様）。尚、原料ガスの種類によっては、必ずしも水素系
キャリアガスは必要ではない。
【００７５】そして、図６のようにシャッター４７を開
ける。原料ガス４０又は水素系キャリアガスの少なくと
も一部は触媒体４６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、ラジカル等の反応種の集団（即
ち、堆積種又はその前駆体及びラジカル水素イオン）、
又は高温の水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン
等の水素系活性種を形成し、こうして生成したイオン、
ラジカル等の反応種５０にグロー放電開始電圧（約１ｋ
Ｖ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電
界を作用させて指向性運動エネルギーを与え、基板１の
側へ指向させて、室温〜５５０℃（例えば２００〜３０
０℃）に保持された基板１上にアモルファスカーボン、
低級結晶性シリコン等の所定の膜をＤＣバイアス触媒Ｃ
ＶＤで気相成長させる。或いは上記水素系活性種に指向
性運動エネルギーを与え、室温〜５５０℃（例えば２０
０〜３００℃）に保持された基板１上の上記膜に作用さ
せてＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う。なお、上記低
級結晶性シリコン膜等は、バイアスを用いない触媒ＣＶ
Ｄで気相成長させてもよいが、この場合は、上記の直流
電源４９をオフとしておく。
ける。原料ガス４０又は水素系キャリアガスの少なくと
も一部は触媒体４６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、ラジカル等の反応種の集団（即
ち、堆積種又はその前駆体及びラジカル水素イオン）、
又は高温の水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン
等の水素系活性種を形成し、こうして生成したイオン、
ラジカル等の反応種５０にグロー放電開始電圧（約１ｋ
Ｖ）以下、例えば５００Ｖの直流電源４９による直流電
界を作用させて指向性運動エネルギーを与え、基板１の
側へ指向させて、室温〜５５０℃（例えば２００〜３０
０℃）に保持された基板１上にアモルファスカーボン、
低級結晶性シリコン等の所定の膜をＤＣバイアス触媒Ｃ
ＶＤで気相成長させる。或いは上記水素系活性種に指向
性運動エネルギーを与え、室温〜５５０℃（例えば２０
０〜３００℃）に保持された基板１上の上記膜に作用さ
せてＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う。なお、上記低
級結晶性シリコン膜等は、バイアスを用いない触媒ＣＶ
Ｄで気相成長させてもよいが、この場合は、上記の直流
電源４９をオフとしておく。
【００７６】こうして、プラズマを発生することなく、
反応種又は水素系活性種に対し、触媒体４６の触媒作用
とその熱エネルギーに直流電界による加速エネルギーを
与えた指向性の運動エネルギーを与えるので、反応ガス
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。或いは、
水素系キャリアガスから生成した水素系活性種をＣＶＤ
膜に対し十分なエネルギーで効率良く作用させることが
できる。
反応種又は水素系活性種に対し、触媒体４６の触媒作用
とその熱エネルギーに直流電界による加速エネルギーを
与えた指向性の運動エネルギーを与えるので、反応ガス
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。或いは、
水素系キャリアガスから生成した水素系活性種をＣＶＤ
膜に対し十分なエネルギーで効率良く作用させることが
できる。
【００７７】本実施の形態においてＤＣバイアス触媒Ｃ
ＶＤを適用すると、これは、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、ガス圧
（反応ガス流量）、原料ガス種類等に比べ、独立した任
意の直流電界で薄膜生成をコントロールすることを追加
するのが特長である。このため、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
アホールなどへの生め込み性とステップカバレージを向
上させ、基板温度を一層低温化し、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。しかも、
触媒体４６で生成された反応種を直流電界で独立してコ
ントロールし、効率良く基板上に堆積できるので、反応
ガスの利用効率が高く、生成速度を早め、生産性向上と
反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
ＶＤを適用すると、これは、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、ガス圧
（反応ガス流量）、原料ガス種類等に比べ、独立した任
意の直流電界で薄膜生成をコントロールすることを追加
するのが特長である。このため、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
アホールなどへの生め込み性とステップカバレージを向
上させ、基板温度を一層低温化し、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。しかも、
触媒体４６で生成された反応種を直流電界で独立してコ
ントロールし、効率良く基板上に堆積できるので、反応
ガスの利用効率が高く、生成速度を早め、生産性向上と
反応ガス削減によるコストダウンを図れる。
【００７８】また、ＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理におい
ても、上記と同様に独立した任意の直流電界でアニール
をコントロールすることができ、基板温度の低温化、膜
ストレスの減少等がガス利用効率の向上、処理速度の向
上、コストダウンを実現しながら可能となる。
ても、上記と同様に独立した任意の直流電界でアニール
をコントロールすることができ、基板温度の低温化、膜
ストレスの減少等がガス利用効率の向上、処理速度の向
上、コストダウンを実現しながら可能となる。
【００７９】また、基板温度を低温化しても堆積種又は
活性種の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更に低
温化でき、大型で安価な絶縁基板（ほうけい酸ガラス、
アルミノけい酸ガラス等のガラス基板、ポリイミド等の
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。しかも、上記した反応種の加速のため
の電極として、ガス供給用のシャワーヘッド４２を兼用
できるので、構造が簡略となる。
活性種の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更に低
温化でき、大型で安価な絶縁基板（ほうけい酸ガラス、
アルミノけい酸ガラス等のガラス基板、ポリイミド等の
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。しかも、上記した反応種の加速のため
の電極として、ガス供給用のシャワーヘッド４２を兼用
できるので、構造が簡略となる。
【００８０】また、勿論のことであるが、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と共に、プラズマＣＶＤ法等に
比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。
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と共に、プラズマＣＶＤ法等に
比べ、はるかにシンプルで安価な装置が実現する。
【００８１】この場合、減圧下（例えば０．１３３〜
１．３３Ｐａ）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、常圧タイプでも上記の電界を加え
るので、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。
１．３３Ｐａ）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、常圧タイプでも上記の電界を加え
るので、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。
【００８２】減圧タイプの場合は、直流電圧はガス圧
（ガス流量）やガス種等によって左右されるが、いずれ
にしても、グロー放電開始電圧以下の任意の電圧に調整
する必要がある。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又は活性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。
（ガス流量）やガス種等によって左右されるが、いずれ
にしても、グロー放電開始電圧以下の任意の電圧に調整
する必要がある。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又は活性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。
【００８３】上記のＤＣバイアス触媒ＣＶＤ（又は触媒
ＣＶＤ）又はＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理において、触
媒体４６による副射熱のために、基板温度は上昇する
が、上記のように、必要に応じて基板加熱用ヒーター５
１を設置してよい。また、触媒体４６はコイル状（これ
以外にメッシュ、ワイヤー、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。なお、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、チャンバ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。
ＣＶＤ）又はＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理において、触
媒体４６による副射熱のために、基板温度は上昇する
が、上記のように、必要に応じて基板加熱用ヒーター５
１を設置してよい。また、触媒体４６はコイル状（これ
以外にメッシュ、ワイヤー、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。なお、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、チャンバ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。
【００８４】本実施の形態においては、触媒ＣＶＤに用
いた装置をそのまま用い、触媒ＣＶＤによるアモルファ
スカーボン等のカーボン薄膜、低級結晶性半導体薄膜の
気相成長後に、モノシラン等の原料ガスの供給を停止
し、触媒ＣＶＤ時よりも多い流量で水素系キャリアガス
のみを成膜室４４内に供給して、低級結晶性半導体薄膜
に対してＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理を行い、そのアモ
ルファス成分のエッチング、より多結晶化のためのアニ
ールを施し、かつ、この触媒ＣＶＤとＤＣバイアス触媒
ＡＨＡ処理とを所定回数繰り返して、目的とする膜厚の
多結晶シリコン等の多結晶性半導体薄膜を形成する。
いた装置をそのまま用い、触媒ＣＶＤによるアモルファ
スカーボン等のカーボン薄膜、低級結晶性半導体薄膜の
気相成長後に、モノシラン等の原料ガスの供給を停止
し、触媒ＣＶＤ時よりも多い流量で水素系キャリアガス
のみを成膜室４４内に供給して、低級結晶性半導体薄膜
に対してＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理を行い、そのアモ
ルファス成分のエッチング、より多結晶化のためのアニ
ールを施し、かつ、この触媒ＣＶＤとＤＣバイアス触媒
ＡＨＡ処理とを所定回数繰り返して、目的とする膜厚の
多結晶シリコン等の多結晶性半導体薄膜を形成する。
【００８５】このＤＣバイアス触媒ＡＨＡ処理は、加熱
された触媒により分解、生成した水素系活性種により前
記アモルファス成分をエッチング除去してカーボン超微
粒子を生成すると共に、半導体材料薄膜の場合は下地の
カーボン超微粒子をシードとして多結晶化し易くして、
高結晶化率、大粒径（特にグレインサイズが数１００ｎ
ｍ以上）の多結晶をベースとする薄膜を得、膜中のキャ
リア不純物を活性化する処理であるが、その際、触媒体
温度１６００〜１８００℃、基板−触媒体間の距離２０
〜５０ｍｍ、基板温度２００〜８００℃とし、処理時間
１０〜２０分とし、また水素系キャリアガスは上記した
と同様に水素又は水素と不活性ガス（アルゴン、ヘリウ
ム、キセノン、クリプトン、ラドン等）との混合ガスで
あり、混合ガスの場合は水素含有比率は７０〜８０モル
％以上とすることによって触媒体の酸化劣化を防止でき
る。また、触媒ＡＨＡ処理時に用いる水素又は水素含有
ガスは、気相成長時の水素系キャリアガスと同様であっ
てよいが、ガス流量３００〜１０００ＳＣＣＭ、ガス圧
１０〜５０Ｐａと大きくし（触媒ＣＶＤのときは０．１
〜数Ｐａ）、ガスによる熱伝導の増大と水素系活性種発
生量の増大を図るのがよい。
された触媒により分解、生成した水素系活性種により前
記アモルファス成分をエッチング除去してカーボン超微
粒子を生成すると共に、半導体材料薄膜の場合は下地の
カーボン超微粒子をシードとして多結晶化し易くして、
高結晶化率、大粒径（特にグレインサイズが数１００ｎ
ｍ以上）の多結晶をベースとする薄膜を得、膜中のキャ
リア不純物を活性化する処理であるが、その際、触媒体
温度１６００〜１８００℃、基板−触媒体間の距離２０
〜５０ｍｍ、基板温度２００〜８００℃とし、処理時間
１０〜２０分とし、また水素系キャリアガスは上記した
と同様に水素又は水素と不活性ガス（アルゴン、ヘリウ
ム、キセノン、クリプトン、ラドン等）との混合ガスで
あり、混合ガスの場合は水素含有比率は７０〜８０モル
％以上とすることによって触媒体の酸化劣化を防止でき
る。また、触媒ＡＨＡ処理時に用いる水素又は水素含有
ガスは、気相成長時の水素系キャリアガスと同様であっ
てよいが、ガス流量３００〜１０００ＳＣＣＭ、ガス圧
１０〜５０Ｐａと大きくし（触媒ＣＶＤのときは０．１
〜数Ｐａ）、ガスによる熱伝導の増大と水素系活性種発
生量の増大を図るのがよい。
【００８６】本発明に基づいて、バイアスの作用下での
半導体薄膜の結晶化処理によれば、電界又は磁界、又は
これらの双方を印加し、この作用下で水素系活性種によ
るアニール（バイアス触媒ＡＨＡ処理）又は堆積種の気
相成長（バイアス触媒ＣＶＤ）を行うので、結晶粒の結
晶方位を揃えることができる。以下に、上記したＤＣバ
イアス触媒ＡＨＡ処理及びＤＣバイアス触媒ＣＶＤも含
めてまとめると、次のようになる。
半導体薄膜の結晶化処理によれば、電界又は磁界、又は
これらの双方を印加し、この作用下で水素系活性種によ
るアニール（バイアス触媒ＡＨＡ処理）又は堆積種の気
相成長（バイアス触媒ＣＶＤ）を行うので、結晶粒の結
晶方位を揃えることができる。以下に、上記したＤＣバ
イアス触媒ＡＨＡ処理及びＤＣバイアス触媒ＣＶＤも含
めてまとめると、次のようになる。
【００８７】まず、図８は、上記した電界の作用下で触
媒ＣＶＤ、いわゆるバイアス触媒ＣＶＤを行う場合を示
すが、基板１を収容した真空容器４４の周囲に高周波電
圧（又は直流電圧、或いはこれらの双方）を印加する電
極２００、２０１を設け、これによる電界を作用させ
る。
媒ＣＶＤ、いわゆるバイアス触媒ＣＶＤを行う場合を示
すが、基板１を収容した真空容器４４の周囲に高周波電
圧（又は直流電圧、或いはこれらの双方）を印加する電
極２００、２０１を設け、これによる電界を作用させ
る。
【００８８】この時に、バイアス触媒ＣＶＤの場合、触
媒体４６の触媒反応又は接触分解反応で発生させた堆積
種のシリコン原子の電子スピンが電界と相互作用して一
定の方向に向き、この状態から冷却により固化する際
に、一定の方向性をもって結晶化し、シリコンの結晶方
位が揃うことになる。こうして結晶化された膜は結晶方
位がほぼ揃うため、粒界のもつ電子ポテンシャルバリア
が低くなり、キャリア移動度が大きくなる。この際、結
晶方位を一定方向に揃えることが重要であり、シリコン
原子の外殻軌道の構造に応じて、得られた多結晶性シリ
コン薄膜７の垂直方向に結晶が揃う場合もあり或いは水
平方向に結晶方位が揃う場合もある。結晶粒が一定の方
向に揃うことにより、多結晶性シリコン薄膜の表面の凹
凸もなくなり、薄膜の表面が平坦化されることになり、
これに接して形成されるゲート絶縁膜等との間の界面状
態が良好となり、キャリア移動度が向上する。
媒体４６の触媒反応又は接触分解反応で発生させた堆積
種のシリコン原子の電子スピンが電界と相互作用して一
定の方向に向き、この状態から冷却により固化する際
に、一定の方向性をもって結晶化し、シリコンの結晶方
位が揃うことになる。こうして結晶化された膜は結晶方
位がほぼ揃うため、粒界のもつ電子ポテンシャルバリア
が低くなり、キャリア移動度が大きくなる。この際、結
晶方位を一定方向に揃えることが重要であり、シリコン
原子の外殻軌道の構造に応じて、得られた多結晶性シリ
コン薄膜７の垂直方向に結晶が揃う場合もあり或いは水
平方向に結晶方位が揃う場合もある。結晶粒が一定の方
向に揃うことにより、多結晶性シリコン薄膜の表面の凹
凸もなくなり、薄膜の表面が平坦化されることになり、
これに接して形成されるゲート絶縁膜等との間の界面状
態が良好となり、キャリア移動度が向上する。
【００８９】図９は、電界に代えて、磁界を印加する場
合であり、基板１を収容した真空容器４４の周囲に永久
磁石２０２及び２０３、又は電磁石２０４を設け、これ
による磁界を作用させる。
合であり、基板１を収容した真空容器４４の周囲に永久
磁石２０２及び２０３、又は電磁石２０４を設け、これ
による磁界を作用させる。
【００９０】こうして、上記した電界の場合と同様に、
磁界の作用で一定の方向に結晶粒が揃い、キャリア移動
度が向上し、また表面の凹凸も減少する。
磁界の作用で一定の方向に結晶粒が揃い、キャリア移動
度が向上し、また表面の凹凸も減少する。
【００９１】図１０は、上記の電界と共に磁界も同時に
印加する例であるが、基板１を収容した真空容器４４の
周囲の永久磁石２０２、２０３（これは電磁石でもよ
い。）による磁界と同時に、高周波電圧（または直流電
圧、或いはこれらの双方）４９を印加する電極２００、
２０１による電界を同時に作用させる。
印加する例であるが、基板１を収容した真空容器４４の
周囲の永久磁石２０２、２０３（これは電磁石でもよ
い。）による磁界と同時に、高周波電圧（または直流電
圧、或いはこれらの双方）４９を印加する電極２００、
２０１による電界を同時に作用させる。
【００９２】この時に、シリコン原子の電子スピンが磁
場と電場の相互作用で一定の方向に向き、この状態から
冷却により固化する際に、磁界と電界の相乗作用により
更に十分な方向性をもって結晶化することになる。従っ
て、一定の方向に結晶粒が更に揃い易くなり、キャリア
移動度が一層向上し、また表面の凹凸も一層減少する。
場と電場の相互作用で一定の方向に向き、この状態から
冷却により固化する際に、磁界と電界の相乗作用により
更に十分な方向性をもって結晶化することになる。従っ
て、一定の方向に結晶粒が更に揃い易くなり、キャリア
移動度が一層向上し、また表面の凹凸も一層減少する。
【００９３】図８〜図１０に示したバイアス方式は、バ
イアス触媒ＡＨＡ処理においても同様に適用され、電界
又は／及び磁界の作用によって、微粒子層１００Ａやシ
リコン薄膜７に対して水素系活性種が効率的に十分なエ
ネルギーで作用し、ＡＨＡ処理効果が向上し、アモルフ
ァス成分を十二分にエッチングしてシリコンの結晶化を
促進させることができる。
イアス触媒ＡＨＡ処理においても同様に適用され、電界
又は／及び磁界の作用によって、微粒子層１００Ａやシ
リコン薄膜７に対して水素系活性種が効率的に十分なエ
ネルギーで作用し、ＡＨＡ処理効果が向上し、アモルフ
ァス成分を十二分にエッチングしてシリコンの結晶化を
促進させることができる。
【００９４】図１１は、上記の触媒ＣＶＤ（ＤＣバイア
ス触媒ＣＶＤも同様）とＤＣバイアスと触媒ＡＨＡ処理
における上記水素系キャリアガス及び原料ガスの導入時
間及びタイミングを多結晶性シリコン薄膜形成の場合に
ついて示し、また図１２は、流量計（ＭＦＣ）や調整弁
などを組み込んだガス導入系を示す。
ス触媒ＣＶＤも同様）とＤＣバイアスと触媒ＡＨＡ処理
における上記水素系キャリアガス及び原料ガスの導入時
間及びタイミングを多結晶性シリコン薄膜形成の場合に
ついて示し、また図１２は、流量計（ＭＦＣ）や調整弁
などを組み込んだガス導入系を示す。
【００９５】まず、成膜を行う前に、ゲートバルブを通
してチャンバ（成膜室）４４内に基板１を搬入し、サセ
プタ４５に載置し、次いで、排気系を作動させてチャン
バ４４内を所定圧力まで排気するとともに、サセプタ４
５に内蔵されたヒーターを作動させて基板１を所定温度
まで加熱する。
してチャンバ（成膜室）４４内に基板１を搬入し、サセ
プタ４５に載置し、次いで、排気系を作動させてチャン
バ４４内を所定圧力まで排気するとともに、サセプタ４
５に内蔵されたヒーターを作動させて基板１を所定温度
まで加熱する。
【００９６】そして、ガス導入系によって、まず水素系
キャリアガス３００〜１０００ＳＣＣＭ、例えば５００
ＳＣＣＭをチャンバ１内に導入する。導入された水素ガ
スの一部は、加熱触媒体４６による接触分解反応により
活性化水素イオン等の水素系活性種となり、基板表面に
到達して、基板１の表面クリーニングを行う。その後に
水素系キャリアガスを１５０ＳＣＣＭにする。
キャリアガス３００〜１０００ＳＣＣＭ、例えば５００
ＳＣＣＭをチャンバ１内に導入する。導入された水素ガ
スの一部は、加熱触媒体４６による接触分解反応により
活性化水素イオン等の水素系活性種となり、基板表面に
到達して、基板１の表面クリーニングを行う。その後に
水素系キャリアガスを１５０ＳＣＣＭにする。
【００９７】このように、チャンバ４４内に水素系キャ
リアガスが供給されている状態で、ガス導入系を作動さ
せ、原料ガス（メタン又はモノシラン１５ＳＣＣＭ）を
チャンバ４４内に導入する。導入された原料ガスは、加
熱触媒体４６の熱触媒反応及び熱分解反応により堆積種
が生成され、必要あれば上記バイアス電界の作用下で多
結晶性シリコン薄膜等として基板表面に気相成長する。
リアガスが供給されている状態で、ガス導入系を作動さ
せ、原料ガス（メタン又はモノシラン１５ＳＣＣＭ）を
チャンバ４４内に導入する。導入された原料ガスは、加
熱触媒体４６の熱触媒反応及び熱分解反応により堆積種
が生成され、必要あれば上記バイアス電界の作用下で多
結晶性シリコン薄膜等として基板表面に気相成長する。
【００９８】その後、原料ガスの導入を停止して、チャ
ンバ４４内から原料ガスを排出し、更に水素系キャリア
ガスのみを３００〜１０００ＳＣＣＭ、例えば５００Ｓ
ＣＣＭの流量で導入する、これによって、加熱触媒体に
よる接触分解反応で生じた活性水素イオン等の水素系活
性種が上記したバイアス電界の作用下で上記の薄膜に作
用してそのアモルファス成分をエッチングし、アモルフ
ァス成分が除去された下地のカーボン超微粒子を得、ま
たこれをシードとして結晶化が促進された多結晶性シリ
コンを得る。
ンバ４４内から原料ガスを排出し、更に水素系キャリア
ガスのみを３００〜１０００ＳＣＣＭ、例えば５００Ｓ
ＣＣＭの流量で導入する、これによって、加熱触媒体に
よる接触分解反応で生じた活性水素イオン等の水素系活
性種が上記したバイアス電界の作用下で上記の薄膜に作
用してそのアモルファス成分をエッチングし、アモルフ
ァス成分が除去された下地のカーボン超微粒子を得、ま
たこれをシードとして結晶化が促進された多結晶性シリ
コンを得る。
【００９９】こうしてバイアス触媒ＡＨＡ処理されたシ
リコン膜上に、再び上記の触媒ＣＶＤを施し、多結晶性
シリコンをシードとしてその上に多結晶性シリコン薄膜
を成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理、触媒ＣＶＤ
を繰り返して行うことにより、多結晶性シリコン薄膜の
膜厚をコントロールしつつ最終的には目的とする膜厚で
高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン薄膜を形成する
ことができる。
リコン膜上に、再び上記の触媒ＣＶＤを施し、多結晶性
シリコンをシードとしてその上に多結晶性シリコン薄膜
を成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理、触媒ＣＶＤ
を繰り返して行うことにより、多結晶性シリコン薄膜の
膜厚をコントロールしつつ最終的には目的とする膜厚で
高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン薄膜を形成する
ことができる。
【０１００】このように、上記のバイアス電界で加速さ
れた十分なエネルギーの水素系活性種のラジカル作用に
より、熱エネルギーが膜に移動して局部的に温度上昇さ
せ、半導体薄膜は、アモルファス成分がエッチングされ
て結晶化が促進され、大粒径の多結晶性膜化し、高キャ
リア移動度、高品質の多結晶性半導体薄膜を得ることが
でき、しかも、多結晶性シリコン膜上又は膜内にシリコ
ン酸化物が存在したときに、これと還元反応してＳｉＯ
等を生成して蒸発させるので、その膜上又は膜内のシリ
コン酸化物を減少／除去させることができ、高キャリア
移動度、高品質の多結晶性シリコン膜等を得ることがで
きる。
れた十分なエネルギーの水素系活性種のラジカル作用に
より、熱エネルギーが膜に移動して局部的に温度上昇さ
せ、半導体薄膜は、アモルファス成分がエッチングされ
て結晶化が促進され、大粒径の多結晶性膜化し、高キャ
リア移動度、高品質の多結晶性半導体薄膜を得ることが
でき、しかも、多結晶性シリコン膜上又は膜内にシリコ
ン酸化物が存在したときに、これと還元反応してＳｉＯ
等を生成して蒸発させるので、その膜上又は膜内のシリ
コン酸化物を減少／除去させることができ、高キャリア
移動度、高品質の多結晶性シリコン膜等を得ることがで
きる。
【０１０１】また、微結晶シリコン含有アモルファスシ
リコン、アモルファスシリコン含有微結晶シリコンなど
は、下地のカーボン超微粒子をシードとして多結晶化
し、多結晶性シリコンは高結晶化が促進され、大粒径の
多結晶性シリコン膜化する。しかも、その膜に含有され
るアモルファス構造のシリコンが活性水素イオン等で還
元（エッチング）されるので、高結晶化率の多結晶性膜
が形成される。
リコン、アモルファスシリコン含有微結晶シリコンなど
は、下地のカーボン超微粒子をシードとして多結晶化
し、多結晶性シリコンは高結晶化が促進され、大粒径の
多結晶性シリコン膜化する。しかも、その膜に含有され
るアモルファス構造のシリコンが活性水素イオン等で還
元（エッチング）されるので、高結晶化率の多結晶性膜
が形成される。
【０１０２】そして、このバイアス触媒ＡＨＡ処理時
に、半導体薄膜中に存在するキャリア不純物は高温で活
性化され、各領域において最適なキャリア不純物濃度を
得ることができ、また、高温の水素分子、水素原子及び
活性化水素イオンによるクリーニング（基板等への吸着
ガス及び有機物残渣等の還元除去）が可能であり、触媒
体も酸化劣化し難しくなり、更に水素化により、半導体
膜中の例えばシリコンダングリングボンドをなくし、特
性が向上する。
に、半導体薄膜中に存在するキャリア不純物は高温で活
性化され、各領域において最適なキャリア不純物濃度を
得ることができ、また、高温の水素分子、水素原子及び
活性化水素イオンによるクリーニング（基板等への吸着
ガス及び有機物残渣等の還元除去）が可能であり、触媒
体も酸化劣化し難しくなり、更に水素化により、半導体
膜中の例えばシリコンダングリングボンドをなくし、特
性が向上する。
【０１０３】こうしたバイアス触媒ＡＨＡ処理によるア
ニールと半導体薄膜の触媒ＣＶＤによる気相成長とを目
的とする膜厚となるまで繰り返すことにより、この半導
体薄膜は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶化された
下地膜上に多結晶化され易い状態で成長し易くなり、目
的とする高結晶化率、高品質の多結晶性半導体薄膜を所
定の膜厚で得ることができる。即ち、触媒ＣＶＤとバイ
アス触媒ＡＨＡ処理を繰り返すマルチバイアス触媒ＡＨ
Ａ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された微結晶シ
リコン含有アモルファスシリコン、アモルファスシリコ
ン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコン等をバイアス
触媒ＡＨＡ処理で多結晶性シリコン化し、多結晶性シリ
コンは高結晶化し、更にこの多結晶性シリコンをシード
とした触媒ＣＶＤで多結晶性シリコン膜の気相成長、更
にはバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返すので、高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜を形成することができ
る。
ニールと半導体薄膜の触媒ＣＶＤによる気相成長とを目
的とする膜厚となるまで繰り返すことにより、この半導
体薄膜は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶化された
下地膜上に多結晶化され易い状態で成長し易くなり、目
的とする高結晶化率、高品質の多結晶性半導体薄膜を所
定の膜厚で得ることができる。即ち、触媒ＣＶＤとバイ
アス触媒ＡＨＡ処理を繰り返すマルチバイアス触媒ＡＨ
Ａ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された微結晶シ
リコン含有アモルファスシリコン、アモルファスシリコ
ン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコン等をバイアス
触媒ＡＨＡ処理で多結晶性シリコン化し、多結晶性シリ
コンは高結晶化し、更にこの多結晶性シリコンをシード
とした触媒ＣＶＤで多結晶性シリコン膜の気相成長、更
にはバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返すので、高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜を形成することができ
る。
【０１０４】なお、上記の触媒ＣＶＤ及びバイアス触媒
ＡＨＡ処理はいずれも、プラズマの発生なしに行えるの
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、またプラズマＣＶＤ法に比べ、シンプルで
安価な装置を実現できる。
ＡＨＡ処理はいずれも、プラズマの発生なしに行えるの
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、またプラズマＣＶＤ法に比べ、シンプルで
安価な装置を実現できる。
【０１０５】図１３は、本実施の形態による上記のマル
チバイアス触媒ＡＨＡ処理（触媒ＣＶＤとバイアス触媒
ＡＨＡ処理の繰り返し）で得られた多結晶性シリコン薄
膜のラマンスペクトルをその繰り返し回数等に応じて示
すものである。この結果によれば、触媒ＣＶＤによる堆
積（ｄｅｐｏ）時のガス流量をＳｉＨ4：Ｈ2＝５：５０
０ＳＣＣＭ、触媒温度＝１８００〜２０００℃、基板温
度＝４００℃とし、バイアス触媒ＡＨＡ処理の条件を各
種とし、繰り返し回数も変えたところ、この繰り返し回
数を多くし、かつ処理時間を長くし、処理時のＨ2流量
を増加させると、サンプル＃１→＃２→＃３→＃４の順
に、アモルファス（非晶質）や微結晶が減少し、多結晶
層が増加すること（即ち、大粒径化、高結晶化するこ
と）が明らかである。尚、ここで、ＡＨＡ１は成膜前の
基板表面のクリーニング処理であり、本来のバイアス触
媒ＡＨＡ処理はＡＨＡ２〜４である。
チバイアス触媒ＡＨＡ処理（触媒ＣＶＤとバイアス触媒
ＡＨＡ処理の繰り返し）で得られた多結晶性シリコン薄
膜のラマンスペクトルをその繰り返し回数等に応じて示
すものである。この結果によれば、触媒ＣＶＤによる堆
積（ｄｅｐｏ）時のガス流量をＳｉＨ4：Ｈ2＝５：５０
０ＳＣＣＭ、触媒温度＝１８００〜２０００℃、基板温
度＝４００℃とし、バイアス触媒ＡＨＡ処理の条件を各
種とし、繰り返し回数も変えたところ、この繰り返し回
数を多くし、かつ処理時間を長くし、処理時のＨ2流量
を増加させると、サンプル＃１→＃２→＃３→＃４の順
に、アモルファス（非晶質）や微結晶が減少し、多結晶
層が増加すること（即ち、大粒径化、高結晶化するこ
と）が明らかである。尚、ここで、ＡＨＡ１は成膜前の
基板表面のクリーニング処理であり、本来のバイアス触
媒ＡＨＡ処理はＡＨＡ２〜４である。
【０１０６】また、図１４は、各サンプルについての結
晶化率を多結晶性シリコン中の微結晶の有無について比
較して示すものである。これによれば、結晶化率はサン
プル＃１→＃２→＃３→＃４の順に高くなり、かつ下地
が微結晶（Ｉｍ）を含む方が高くなることが分かる。
晶化率を多結晶性シリコン中の微結晶の有無について比
較して示すものである。これによれば、結晶化率はサン
プル＃１→＃２→＃３→＃４の順に高くなり、かつ下地
が微結晶（Ｉｍ）を含む方が高くなることが分かる。
【０１０７】これらの結果は、本発明に基づく処理が高
結晶化率、大粒径の多結晶性半導体薄膜の形成にとって
非常に優れた方法であることを示すものである。
結晶化率、大粒径の多結晶性半導体薄膜の形成にとって
非常に優れた方法であることを示すものである。
【０１０８】なお、本実施の形態において、上記の触媒
ＣＶＤでは、例えば０．４ｍｍφタングステンワイヤー
の触媒体及びこれを支持している例えば０．８ｍｍφモ
リブデンワイヤーの支持体（図示せず）の純度が問題と
なるが、従来の純度：３Ｎ（９９．９ｗｔ％）を４Ｎ
（９９．９９ｗｔ％）以上、好ましくは５Ｎ（９９．９
９９ｗｔ％）又はそれ以上に純度を上げることにより、
触媒ＣＶＤによる多結晶性シリコン膜中の鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属汚染を低減できることが実証され
ている。図１５（Ａ）は純度３Ｎでの膜中の鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属濃度を示すが、これを５Ｎに高め
ることによって図１５（Ｂ）に示すように鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属濃度を大幅に減らせることが判明
した。これにより、ＴＦＴ特性の向上が可能となる。
ＣＶＤでは、例えば０．４ｍｍφタングステンワイヤー
の触媒体及びこれを支持している例えば０．８ｍｍφモ
リブデンワイヤーの支持体（図示せず）の純度が問題と
なるが、従来の純度：３Ｎ（９９．９ｗｔ％）を４Ｎ
（９９．９９ｗｔ％）以上、好ましくは５Ｎ（９９．９
９９ｗｔ％）又はそれ以上に純度を上げることにより、
触媒ＣＶＤによる多結晶性シリコン膜中の鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属汚染を低減できることが実証され
ている。図１５（Ａ）は純度３Ｎでの膜中の鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属濃度を示すが、これを５Ｎに高め
ることによって図１５（Ｂ）に示すように鉄、ニッケ
ル、クロム等の重金属濃度を大幅に減らせることが判明
した。これにより、ＴＦＴ特性の向上が可能となる。
【０１０９】＜トップゲート型ＣＭＯＳＴＦＴの製造＞
次に、本実施の形態によるバイアス触媒ＡＨＡ処理を用
いたトップゲート型ＣＭＯＳＴＦＴの製造例を示す。
次に、本実施の形態によるバイアス触媒ＡＨＡ処理を用
いたトップゲート型ＣＭＯＳＴＦＴの製造例を示す。
【０１１０】まず、図１の（１）に示す石英ガラス、結
晶化ガラスなどの絶縁基板１の少なくともＴＦＴ形成領
域に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、高密度プラズマＣ
ＶＤ、高密度触媒ＣＶＤ等の気相成長法により、保護用
の窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜の積層膜からなる
下地保護膜（図示せず）を下記の条件で形成する（以
下、同様）。
晶化ガラスなどの絶縁基板１の少なくともＴＦＴ形成領
域に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、高密度プラズマＣ
ＶＤ、高密度触媒ＣＶＤ等の気相成長法により、保護用
の窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜の積層膜からなる
下地保護膜（図示せず）を下記の条件で形成する（以
下、同様）。
【０１１１】この場合、ＴＦＴ形成のプロセス温度によ
ってガラス材質を使い分ける。 ２００〜５００℃の低温の場合：ほうけい酸、アルミノ
けい酸ガラス等のガラス基板（５００×６００×０．５
〜１．１μｍ厚）、耐熱性樹脂基板を用いてもよい。 ６００〜１０００℃の高温の場合：石英ガラス、結晶化
ガラス等の耐熱性ガラス基板（６〜１２インチφ、７０
０〜８００μｍ厚）を用いてもよい。保護膜用の窒化シ
リコン膜はガラス基板からのＮａイオンストップのため
に形成するが、合成石英ガラスを用いる場合は不要であ
る。
ってガラス材質を使い分ける。 ２００〜５００℃の低温の場合：ほうけい酸、アルミノ
けい酸ガラス等のガラス基板（５００×６００×０．５
〜１．１μｍ厚）、耐熱性樹脂基板を用いてもよい。 ６００〜１０００℃の高温の場合：石英ガラス、結晶化
ガラス等の耐熱性ガラス基板（６〜１２インチφ、７０
０〜８００μｍ厚）を用いてもよい。保護膜用の窒化シ
リコン膜はガラス基板からのＮａイオンストップのため
に形成するが、合成石英ガラスを用いる場合は不要であ
る。
【０１１２】また、触媒ＣＶＤを用いる場合、図５〜図
７に示したと同様の装置が使用可能であるが、触媒体の
酸化劣化防止のために、水素系キャリアガスを供給して
触媒体を所定温度（約１６００〜１８００℃、例えば約
１７００℃）に加熱し、成膜後は触媒体を問題ない温度
まで冷却して水素系キャリアガスをカットする必要があ
る。
７に示したと同様の装置が使用可能であるが、触媒体の
酸化劣化防止のために、水素系キャリアガスを供給して
触媒体を所定温度（約１６００〜１８００℃、例えば約
１７００℃）に加熱し、成膜後は触媒体を問題ない温度
まで冷却して水素系キャリアガスをカットする必要があ
る。
【０１１３】成膜条件としては、チャンバ内に水素系キ
ャリアガス（水素、アルゴン＋水素、ヘリウム＋水素、
ネオン＋水素等）を常時流し、流量と圧力、サセプタ温
度を下記の所定の値に制御する。 チャンバ内圧力：１〜１５Ｐａ程度、例えば１０Ｐａ サセプタ温度：２００〜３００℃ 水素系キャリアガス流量（混合ガスの場合、水素は７０
〜８０モル％）：５０〜１５０ＳＣＣＭ
ャリアガス（水素、アルゴン＋水素、ヘリウム＋水素、
ネオン＋水素等）を常時流し、流量と圧力、サセプタ温
度を下記の所定の値に制御する。 チャンバ内圧力：１〜１５Ｐａ程度、例えば１０Ｐａ サセプタ温度：２００〜３００℃ 水素系キャリアガス流量（混合ガスの場合、水素は７０
〜８０モル％）：５０〜１５０ＳＣＣＭ
【０１１４】また、窒化シリコン膜は、次の条件で５０
〜２００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ2）をキャリ
アガスとし、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）に
アンモニア（ＮＨ3）を適量比率で混合して形成。 水素（Ｈ2）流量：５０〜１５０ＳＣＣＭ、 ＳｉＨ4流量：１０〜２０ＳＣＣＭ、ＮＨ3流量：５０〜
６０ＳＣＣＭ
〜２００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ2）をキャリ
アガスとし、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）に
アンモニア（ＮＨ3）を適量比率で混合して形成。 水素（Ｈ2）流量：５０〜１５０ＳＣＣＭ、 ＳｉＨ4流量：１０〜２０ＳＣＣＭ、ＮＨ3流量：５０〜
６０ＳＣＣＭ
【０１１５】また、酸化シリコン膜は、次の条件で５０
〜１００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ2）をキャリ
アガス、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）にＨｅ
希釈Ｏ2を適量比率で混合して形成。 Ｈ2流量：５０〜１５０ＳＣＣＭ、ＳｉＨ4流量：１０〜
２０ＳＣＣＭ、Ｈｅ希釈Ｏ2流量：１〜２ＳＣＣＭ
〜１００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ2）をキャリ
アガス、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）にＨｅ
希釈Ｏ2を適量比率で混合して形成。 Ｈ2流量：５０〜１５０ＳＣＣＭ、ＳｉＨ4流量：１０〜
２０ＳＣＣＭ、Ｈｅ希釈Ｏ2流量：１〜２ＳＣＣＭ
【０１１６】次いで、図１の（１）に示すように、本発
明に基づく触媒ＣＶＤ法等により上記の保護膜上に、次
の条件でアモルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１
００Ａを５０〜１００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ
2）をキャリアガス、原料ガスとしてＣＨ4を適量比率混
合して形成。 Ｈ2流量；５０〜１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量；１０〜２
０ＳＣＣＭ
明に基づく触媒ＣＶＤ法等により上記の保護膜上に、次
の条件でアモルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１
００Ａを５０〜１００ｎｍの厚みに形成する。水素（Ｈ
2）をキャリアガス、原料ガスとしてＣＨ4を適量比率混
合して形成。 Ｈ2流量；５０〜１００ＳＣＣＭ、ＣＨ4流量；１０〜２
０ＳＣＣＭ
【０１１７】次いで、図１の（２）に示すように、連続
してバイアス触媒ＡＨＡ処理により、上記のアモルファ
スカーボン又は微結晶カーボン膜１００Ａからアモルフ
ァス成分をエッチング除去し、ダイヤモンド構造のカー
ボン超微粒子層１００Ｂを形成する。
してバイアス触媒ＡＨＡ処理により、上記のアモルファ
スカーボン又は微結晶カーボン膜１００Ａからアモルフ
ァス成分をエッチング除去し、ダイヤモンド構造のカー
ボン超微粒子層１００Ｂを形成する。
【０１１８】このバイアス触媒ＡＨＡ処理は、バイアス
触媒ＣＶＤ法において原料ガスを供給しないで処理する
方法であり、具体的には、水素系キャリアガスを供給し
て１０〜５０Ｐａのガス圧とし、触媒体を所定温度（約
１６００〜１８００℃、例えば約１７００℃設定）に加
熱し、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などを発生させて、これらを
グロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用に
よる指向性運動エネルギーの付与下で、基板上に形成し
た例えばアモルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１
００Ａに吹き付ける。これにより大量の高温の水素系活
性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン）な
どが有する高い熱エネルギーがそれらの膜に移動して、
それらの膜温度を局部的に上昇させる。これにより、ア
モルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１００Ａ上に
存在するダイヤモンド構造のカーボン超微粒子（クラス
タ）を安定させ、かつその付近に存在するアモルファス
構造のカーボンをわずかにエッチングして、ダイヤモン
ド構造のカーボン超微粒子を形成し、多結晶性シリコン
成長の核とする。この時に、ＴＦＴ形成領域内で、ダイ
ヤモンド構造を有するカーボン超微粒子（クラスタ）が
点在し、それらの間の電気抵抗が無視し得る（電気的シ
ョートしていない）ことが必要である。
触媒ＣＶＤ法において原料ガスを供給しないで処理する
方法であり、具体的には、水素系キャリアガスを供給し
て１０〜５０Ｐａのガス圧とし、触媒体を所定温度（約
１６００〜１８００℃、例えば約１７００℃設定）に加
熱し、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などを発生させて、これらを
グロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用に
よる指向性運動エネルギーの付与下で、基板上に形成し
た例えばアモルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１
００Ａに吹き付ける。これにより大量の高温の水素系活
性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン）な
どが有する高い熱エネルギーがそれらの膜に移動して、
それらの膜温度を局部的に上昇させる。これにより、ア
モルファスカーボン又は微結晶カーボン膜１００Ａ上に
存在するダイヤモンド構造のカーボン超微粒子（クラス
タ）を安定させ、かつその付近に存在するアモルファス
構造のカーボンをわずかにエッチングして、ダイヤモン
ド構造のカーボン超微粒子を形成し、多結晶性シリコン
成長の核とする。この時に、ＴＦＴ形成領域内で、ダイ
ヤモンド構造を有するカーボン超微粒子（クラスタ）が
点在し、それらの間の電気抵抗が無視し得る（電気的シ
ョートしていない）ことが必要である。
【０１１９】次いで、図１の（３）に示すように、連続
して触媒ＣＶＤ法（或いはバイアス触媒ＣＶＤ）によっ
て、例えば周期表IV族元素、例えば錫を１０18〜１０20
ａｔｏｍｓ／ｃｃドープした（これはＣＶＤ時又は成膜
後のイオン注入によってドープしてよい。）多結晶性シ
リコン膜７をダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１
００Ｂをシードに５０〜１００ｎｍ厚、例えば５０ｎｍ
厚に気相成長させる。但し、この錫のドーピングは必ず
しも必要ではない（以下、同様）。
して触媒ＣＶＤ法（或いはバイアス触媒ＣＶＤ）によっ
て、例えば周期表IV族元素、例えば錫を１０18〜１０20
ａｔｏｍｓ／ｃｃドープした（これはＣＶＤ時又は成膜
後のイオン注入によってドープしてよい。）多結晶性シ
リコン膜７をダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１
００Ｂをシードに５０〜１００ｎｍ厚、例えば５０ｎｍ
厚に気相成長させる。但し、この錫のドーピングは必ず
しも必要ではない（以下、同様）。
【０１２０】このとき、必要に応じて、モノシランにｎ
型不純物（燐、ひ素、アンチモン）又はｐ型不純物（ボ
ロン等）を適量添加、例えば１０17〜１０18ａｔｏｍｓ
／ｃｃ含有させて、ｎ型又はｐ型の多結晶性シリコンを
形成してもよい。また、ダイヤモンド構造を有するカー
ボン超微粒子１００Ｂ上に、アモルファスシリコン又は
微結晶シリコン又は多結晶性シリコンを１０〜３０ｎｍ
厚に成長させた後、バイアス触媒ＡＨＡ処理し、アモル
ファスシリコン又は微結晶シリコン又は多結晶性シリコ
ンを１０〜３０ｎｍ厚に成長させ、更にバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理し、アモルファスシリコン又は微結晶シリコン
又は多結晶性シリコン膜を１０〜３０ｎｍ厚に成長さ
せ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理してもよい。この方法
によって、より大きい粒径の多結晶性シリコン膜を形成
できる。
型不純物（燐、ひ素、アンチモン）又はｐ型不純物（ボ
ロン等）を適量添加、例えば１０17〜１０18ａｔｏｍｓ
／ｃｃ含有させて、ｎ型又はｐ型の多結晶性シリコンを
形成してもよい。また、ダイヤモンド構造を有するカー
ボン超微粒子１００Ｂ上に、アモルファスシリコン又は
微結晶シリコン又は多結晶性シリコンを１０〜３０ｎｍ
厚に成長させた後、バイアス触媒ＡＨＡ処理し、アモル
ファスシリコン又は微結晶シリコン又は多結晶性シリコ
ンを１０〜３０ｎｍ厚に成長させ、更にバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理し、アモルファスシリコン又は微結晶シリコン
又は多結晶性シリコン膜を１０〜３０ｎｍ厚に成長さ
せ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理してもよい。この方法
によって、より大きい粒径の多結晶性シリコン膜を形成
できる。
【０１２１】この場合、図５〜図７に示した装置を用
い、上記の触媒ＣＶＤにより下記の条件で例えば錫ドー
プの多結晶性シリコンを気相成長させ、しかる後に下記
の条件でバイアス触媒ＡＨＡ処理を行ってアニールし、
多結晶性シリコンをより多結晶化及び高結晶化し、これ
らの触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理とを繰り返し
て５０ｎｍ厚の多結晶性シリコン膜７を形成してよい。
例えば、触媒ＣＶＤで１０〜３０ｎｍ厚の膜を成長さ
せ、バイアス触媒ＡＨＡ処理後、触媒ＣＶＤで１０〜３
０ｎｍ厚の膜を成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理
後に、触媒ＣＶＤで１０〜３０ｎｍ厚の膜を成長させ
て、最終的に目的とする膜厚の多結晶性シリコン膜を得
る。尚、この時に触媒ＣＶＤに代えて、バイアス触媒Ｃ
ＶＤとしてもよい。
い、上記の触媒ＣＶＤにより下記の条件で例えば錫ドー
プの多結晶性シリコンを気相成長させ、しかる後に下記
の条件でバイアス触媒ＡＨＡ処理を行ってアニールし、
多結晶性シリコンをより多結晶化及び高結晶化し、これ
らの触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理とを繰り返し
て５０ｎｍ厚の多結晶性シリコン膜７を形成してよい。
例えば、触媒ＣＶＤで１０〜３０ｎｍ厚の膜を成長さ
せ、バイアス触媒ＡＨＡ処理後、触媒ＣＶＤで１０〜３
０ｎｍ厚の膜を成長させ、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理
後に、触媒ＣＶＤで１０〜３０ｎｍ厚の膜を成長させ
て、最終的に目的とする膜厚の多結晶性シリコン膜を得
る。尚、この時に触媒ＣＶＤに代えて、バイアス触媒Ｃ
ＶＤとしてもよい。
【０１２２】触媒ＣＶＤによる多結晶性シリコンの成
膜：水素（Ｈ2）をキャリアガス、原料ガスとしてモノ
シラン（ＳｉＨ4）、水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率で
混合して形成。Ｈ2流量：１５０ＳＣＣＭ、ＳｉＨ4流
量：１５ＳＣＣＭ、ＳｎＨ4流量：１５ＳＣＣＭ。この
時、原料ガスのシラン系ガス（シラン又はジシラン又は
トリシラン等）に、ｎ型のリン又はひ素又はアンチモン
等を適量混入したり、又はｐ型のボロン等を適量混入す
ることにより、任意のｎ又はｐ型不純物キャリア濃度の
錫含有シリコン膜を形成してもよい。 ｎ型化の場合：ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン（Ａｓ
Ｈ3）、スチビン（ＳｂＨ 3） ｐ型化の場合：ジボラン（Ｂ2Ｈ6）
膜：水素（Ｈ2）をキャリアガス、原料ガスとしてモノ
シラン（ＳｉＨ4）、水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率で
混合して形成。Ｈ2流量：１５０ＳＣＣＭ、ＳｉＨ4流
量：１５ＳＣＣＭ、ＳｎＨ4流量：１５ＳＣＣＭ。この
時、原料ガスのシラン系ガス（シラン又はジシラン又は
トリシラン等）に、ｎ型のリン又はひ素又はアンチモン
等を適量混入したり、又はｐ型のボロン等を適量混入す
ることにより、任意のｎ又はｐ型不純物キャリア濃度の
錫含有シリコン膜を形成してもよい。 ｎ型化の場合：ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン（Ａｓ
Ｈ3）、スチビン（ＳｂＨ 3） ｐ型化の場合：ジボラン（Ｂ2Ｈ6）
【０１２３】バイアス触媒ＡＨＡ処理：バイアス触媒Ａ
ＨＡ処理は、バイアス触媒ＣＶＤにおいて原料ガスを供
給しない方法であり、具体的には、減圧下で、水素系キ
ャリアガスをガス流量３００〜１０００ＳＣＣＭ、ガス
圧１０〜５０Ｐａで供給して触媒体を所定温度（約１６
００〜１８００℃、例えば約１７００℃）に加熱し、大
量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン）などを発生させ、これらを基板上に形
成した例えば多結晶性シリコン膜に吹き付ける。これに
より、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などが有する熱エネルギーが
それらの膜に移動して、それらの膜温度を上昇させ、ア
モルファスシリコンや微結晶シリコンを含有するときに
はこれらは多結晶化し、多結晶性シリコンは高結晶化し
て、大粒径の錫含有多結晶性シリコン膜化し、その結晶
粒界に存在する不整及びストレスを低減し、高キャリア
移動度及び高品質の多結晶性シリコン膜を形成すること
ができる。
ＨＡ処理は、バイアス触媒ＣＶＤにおいて原料ガスを供
給しない方法であり、具体的には、減圧下で、水素系キ
ャリアガスをガス流量３００〜１０００ＳＣＣＭ、ガス
圧１０〜５０Ｐａで供給して触媒体を所定温度（約１６
００〜１８００℃、例えば約１７００℃）に加熱し、大
量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン）などを発生させ、これらを基板上に形
成した例えば多結晶性シリコン膜に吹き付ける。これに
より、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などが有する熱エネルギーが
それらの膜に移動して、それらの膜温度を上昇させ、ア
モルファスシリコンや微結晶シリコンを含有するときに
はこれらは多結晶化し、多結晶性シリコンは高結晶化し
て、大粒径の錫含有多結晶性シリコン膜化し、その結晶
粒界に存在する不整及びストレスを低減し、高キャリア
移動度及び高品質の多結晶性シリコン膜を形成すること
ができる。
【０１２４】上記のバイアス触媒ＡＨＡ処理（又はバイ
アス触媒ＣＶＤ）時のバイアス電界は、次のいずれかの
電圧印加によって形成できる。
アス触媒ＣＶＤ）時のバイアス電界は、次のいずれかの
電圧印加によって形成できる。
【０１２５】１）直流電圧（例えば５００Ｖ） ２）低周波電圧（例えば５００ＶP-P／２６ｋＨｚ） ３）高周波電圧（例えば５００ＶP-P／１３．５６ＭＨ
ｚ） ４）低周波電圧に高周波電圧を重複させた電圧（例えば
５００ＶP-P／２６ｋＨｚ＋２００ＶP-P／１３．５６Ｍ
Ｈｚ） ５）直流電圧に低周波電圧を重複させた電圧（例えば５
００Ｖ＋２００ＶP-P／２６ｋＨｚ） ６）直流電圧に高周波電圧を重複させた電圧（例えば５
００Ｖ＋２００ＶP-P／１３．５６ＭＨｚ） ７）直流電圧に低周波電圧と高周波電圧を重複させた電
圧（例えば５００Ｖ＋１００ＶP-P／２６ｋＨｚ＋１０
０ＶP-P／１３．５６ＭＨｚ）
ｚ） ４）低周波電圧に高周波電圧を重複させた電圧（例えば
５００ＶP-P／２６ｋＨｚ＋２００ＶP-P／１３．５６Ｍ
Ｈｚ） ５）直流電圧に低周波電圧を重複させた電圧（例えば５
００Ｖ＋２００ＶP-P／２６ｋＨｚ） ６）直流電圧に高周波電圧を重複させた電圧（例えば５
００Ｖ＋２００ＶP-P／１３．５６ＭＨｚ） ７）直流電圧に低周波電圧と高周波電圧を重複させた電
圧（例えば５００Ｖ＋１００ＶP-P／２６ｋＨｚ＋１０
０ＶP-P／１３．５６ＭＨｚ）
【０１２６】また、上記の水素系活性種は、多結晶性シ
リコン等の膜上又は膜内にシリコン酸化物が存在したと
きにこれと還元反応してＳｉＯ等を生成し、蒸発させる
ので、それらの膜上又は膜内のシリコン酸化物を減少／
除去させることができ、高キャリア移動度及び高品質の
多結晶性シリコン膜を形成できる。このバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理（又は触媒ＡＨＡ処理）を後述のゲートチャン
ネル／ソース／ドレイン形成後に行うと、大量の高温の
水素系活性種が有する熱エネルギーがそれらの膜に移動
して、それらの膜温度を上昇させ、結晶化促進と同時に
ゲートチャンネル／ソース／ドレインに注入されキャリ
ア不純物（燐、ひ素、ボロンイオン等）が活性化され
る。
リコン等の膜上又は膜内にシリコン酸化物が存在したと
きにこれと還元反応してＳｉＯ等を生成し、蒸発させる
ので、それらの膜上又は膜内のシリコン酸化物を減少／
除去させることができ、高キャリア移動度及び高品質の
多結晶性シリコン膜を形成できる。このバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理（又は触媒ＡＨＡ処理）を後述のゲートチャン
ネル／ソース／ドレイン形成後に行うと、大量の高温の
水素系活性種が有する熱エネルギーがそれらの膜に移動
して、それらの膜温度を上昇させ、結晶化促進と同時に
ゲートチャンネル／ソース／ドレインに注入されキャリ
ア不純物（燐、ひ素、ボロンイオン等）が活性化され
る。
【０１２７】なお、上記の各膜を同一のチャンバで形成
する場合は、水素系キャリアガスを常時供給し、触媒体
を所定温度に加熱してスタンバイをしておき、次のよう
に処理してよい。
する場合は、水素系キャリアガスを常時供給し、触媒体
を所定温度に加熱してスタンバイをしておき、次のよう
に処理してよい。
【０１２８】モノシランにアンモニアを適当比率で混合
して所定膜厚の窒化シリコン膜を形成し、前の原料ガス
を十分に排出した後に、連続してモノシランとＨｅ希釈
Ｏ2を適当比率で混合して所定膜厚の酸化シリコン膜を
形成し、前の原料ガス等を十分に排出した後に、連続し
てメタンを供給し、或いはモノシランとＳｎＨ4を適量
比率で混合して、所定膜厚のアモルファス又は微結晶カ
ーボン薄膜、又は所定膜厚の錫含有多結晶性シリコン膜
を形成し、前の原料ガスを十分に排出した後に、連続し
て原料ガスをカットしてバイアス触媒ＡＨＡ処理により
カーボン薄膜をダイヤモンド構造の超微粒子化し、或い
は多結晶性シリコン膜をより結晶化させ、必要に応じて
前の原料ガスを十分に排出した後に、連続してモノシラ
ンとＨｅ希釈Ｏ2を適当比率で混合して所定膜厚の酸化
シリコン膜を形成する。成膜後は原料ガスをカットし、
触媒体を問題ない温度まで冷却して水素系キャリアガス
をカットする。この時、絶縁膜形成時の原料ガスは傾斜
減少又は傾斜増加させて、傾斜接合の絶縁膜としてもよ
い。
して所定膜厚の窒化シリコン膜を形成し、前の原料ガス
を十分に排出した後に、連続してモノシランとＨｅ希釈
Ｏ2を適当比率で混合して所定膜厚の酸化シリコン膜を
形成し、前の原料ガス等を十分に排出した後に、連続し
てメタンを供給し、或いはモノシランとＳｎＨ4を適量
比率で混合して、所定膜厚のアモルファス又は微結晶カ
ーボン薄膜、又は所定膜厚の錫含有多結晶性シリコン膜
を形成し、前の原料ガスを十分に排出した後に、連続し
て原料ガスをカットしてバイアス触媒ＡＨＡ処理により
カーボン薄膜をダイヤモンド構造の超微粒子化し、或い
は多結晶性シリコン膜をより結晶化させ、必要に応じて
前の原料ガスを十分に排出した後に、連続してモノシラ
ンとＨｅ希釈Ｏ2を適当比率で混合して所定膜厚の酸化
シリコン膜を形成する。成膜後は原料ガスをカットし、
触媒体を問題ない温度まで冷却して水素系キャリアガス
をカットする。この時、絶縁膜形成時の原料ガスは傾斜
減少又は傾斜増加させて、傾斜接合の絶縁膜としてもよ
い。
【０１２９】或いは、それぞれ独立したチャンバで形成
する場合は、各チャンバ内に水素系キャリアガスを常時
供給し、触媒体を所定温度に加熱してスタンバイしてお
き、次のように処理してよい。Ａチャンバに移し、モノ
シランにアンモニアを適量比率で混合して所定膜厚の窒
化シリコン膜を形成する。次にＢチャンバに移し、モノ
シランにＨｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して酸化シリコ
ン膜を形成する。次にＣチャンバに移し、メタンを供給
し、或いはモノシランとＳｎＨ4を適量比率で混合し
て、アモルファス又は微結晶カーボン薄膜、又は錫含有
の多結晶性シリコン膜を形成し、連続して（或いは別の
チャンバで）水素系キャリアガスによるバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理により、カーボン薄膜をダイヤモンド構造の超
微粒子化し、或いは多結晶性シリコン膜をより結晶化す
る。必要に応じて次にＢチャンバに移し、モノシランに
Ｈｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して酸化シリコン膜を形
成する。成膜後は原料ガスをカットし、触媒体を問題な
い温度まで冷却して水素系キャリアガスをカットする。
この時に、それぞれのチャンバ内に水素系キャリアガス
とそれぞれの原料ガスを常時供給して、スタンバイの状
態にしておいてもよい。
する場合は、各チャンバ内に水素系キャリアガスを常時
供給し、触媒体を所定温度に加熱してスタンバイしてお
き、次のように処理してよい。Ａチャンバに移し、モノ
シランにアンモニアを適量比率で混合して所定膜厚の窒
化シリコン膜を形成する。次にＢチャンバに移し、モノ
シランにＨｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して酸化シリコ
ン膜を形成する。次にＣチャンバに移し、メタンを供給
し、或いはモノシランとＳｎＨ4を適量比率で混合し
て、アモルファス又は微結晶カーボン薄膜、又は錫含有
の多結晶性シリコン膜を形成し、連続して（或いは別の
チャンバで）水素系キャリアガスによるバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理により、カーボン薄膜をダイヤモンド構造の超
微粒子化し、或いは多結晶性シリコン膜をより結晶化す
る。必要に応じて次にＢチャンバに移し、モノシランに
Ｈｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して酸化シリコン膜を形
成する。成膜後は原料ガスをカットし、触媒体を問題な
い温度まで冷却して水素系キャリアガスをカットする。
この時に、それぞれのチャンバ内に水素系キャリアガス
とそれぞれの原料ガスを常時供給して、スタンバイの状
態にしておいてもよい。
【０１３０】そして次に、多結晶性シリコン膜７をソー
ス、チャンネル及びドレイン領域とするＭＯＳＴＦＴの
作製を行なう。
ス、チャンネル及びドレイン領域とするＭＯＳＴＦＴの
作製を行なう。
【０１３１】即ち、図２の（４）に示すように、汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチングにより多結晶性シリコ
ン膜７をアイランド化した後、ｎＭＯＳＴＦＴ用のチャ
ンネル領域の不純物濃度制御によるしきい値（Ｖth）の
最適化のために、ｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト９
でマスクし、イオン注入又はイオンドーピングによりｐ
型不純物イオン（例えばボロンイオン）１０を例えば５
×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピング
し、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設
定し、多結晶性シリコン膜７の導電型をｐ型化した多結
晶性シリコン膜１１とする。
ォトリソグラフィ及びエッチングにより多結晶性シリコ
ン膜７をアイランド化した後、ｎＭＯＳＴＦＴ用のチャ
ンネル領域の不純物濃度制御によるしきい値（Ｖth）の
最適化のために、ｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト９
でマスクし、イオン注入又はイオンドーピングによりｐ
型不純物イオン（例えばボロンイオン）１０を例えば５
×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピング
し、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設
定し、多結晶性シリコン膜７の導電型をｐ型化した多結
晶性シリコン膜１１とする。
【０１３２】次いで、図２の（５）に示すように、ｐＭ
ＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の不純物濃度制御による
Ｖthの最適化のために、今度はｎＭＯＳＴＦＴ部をフォ
トレジスト１２でマスクし、イオン注入又はイオンドー
ピングによりｎ型不純物イオン（例えば燐イオン）１３
を例えば１×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でド
ーピングし、２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度
に設定し、多結晶性シリコン膜７の導電型をｎ型化した
多結晶性シリコン膜１４とする。
ＯＳＴＦＴ用のチャンネル領域の不純物濃度制御による
Ｖthの最適化のために、今度はｎＭＯＳＴＦＴ部をフォ
トレジスト１２でマスクし、イオン注入又はイオンドー
ピングによりｎ型不純物イオン（例えば燐イオン）１３
を例えば１×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でド
ーピングし、２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度
に設定し、多結晶性シリコン膜７の導電型をｎ型化した
多結晶性シリコン膜１４とする。
【０１３３】次いで、図３の（６）に示すように、必要
あれば結晶化促進と膜中の不純物の活性化のために上記
のバイアス触媒ＡＨＡ処理を行なった後、触媒ＣＶＤ又
はバイアス触媒ＣＶＤ等によりゲート絶縁膜の酸化シリ
コン膜５０ｎｍ厚８を形成した後、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２〜２
０ＳＣＣＭのＰＨ3及び２０ＳＣＣＭのモノシランの供
給下での上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって厚さ例え
ば４００ｎｍ厚に堆積させる。
あれば結晶化促進と膜中の不純物の活性化のために上記
のバイアス触媒ＡＨＡ処理を行なった後、触媒ＣＶＤ又
はバイアス触媒ＣＶＤ等によりゲート絶縁膜の酸化シリ
コン膜５０ｎｍ厚８を形成した後、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２〜２
０ＳＣＣＭのＰＨ3及び２０ＳＣＣＭのモノシランの供
給下での上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって厚さ例え
ば４００ｎｍ厚に堆積させる。
【０１３４】次いで、図３の（７）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
にしてリンドープド多結晶シリコン膜１５をゲート電極
形状にパターニングし、更に、必要に応じてフォトレジ
スト１６の除去後に図３の（８）に示すように、例えば
触媒ＣＶＤ等によりゲート電極用保護膜の酸化シリコン
膜１７を２０〜３０ｎｍ厚に形成する。
トレジスト１６を所定パターンに形成し、これをマスク
にしてリンドープド多結晶シリコン膜１５をゲート電極
形状にパターニングし、更に、必要に応じてフォトレジ
スト１６の除去後に図３の（８）に示すように、例えば
触媒ＣＶＤ等によりゲート電極用保護膜の酸化シリコン
膜１７を２０〜３０ｎｍ厚に形成する。
【０１３５】次いで、図３の（９）に示すように、ｐＭ
ＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト１８でマスクし、イオン
注入又はイオンドーピングによりｎ型不純物である例え
ば燐イオン１９を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃ
ｃのドナー濃度に設定し、ｎＭＯＳＴＦＴ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。
ＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト１８でマスクし、イオン
注入又はイオンドーピングによりｎ型不純物である例え
ば燐イオン１９を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃ
ｃのドナー濃度に設定し、ｎＭＯＳＴＦＴ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。
【０１３６】次いで、図４の（１０）に示すように、ｎ
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト２２でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピングによりｐ型不純物である例
えばボロンイオン２３を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍ
ｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴ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。
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト２２でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピングによりｐ型不純物である例
えばボロンイオン２３を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍ
ｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴ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。
【０１３７】こうしてゲート、ソース及びドレインを形
成するが、これらは上記したプロセス以外の方法で形成
することが可能である。
成するが、これらは上記したプロセス以外の方法で形成
することが可能である。
【０１３８】即ち、図１の（３）の工程後に、多結晶性
シリコン膜７をｐＭＯＳＴＦＴとｎＭＯＳＴＦＴ領域に
アイランド化し、ｐＭＯＳＴＦＴ領域にイオン注入又は
イオンドーピングでｎ型不純物、例えば燐イオンを１×
１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、
２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎ
ＭＯＳＴＦＴ領域にｐ型不純物、例えばボロンイオンを
５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピング
し、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設
定し、各チャンネル領域の不純物濃度を制御し、Ｖthを
最適化する。
シリコン膜７をｐＭＯＳＴＦＴとｎＭＯＳＴＦＴ領域に
アイランド化し、ｐＭＯＳＴＦＴ領域にイオン注入又は
イオンドーピングでｎ型不純物、例えば燐イオンを１×
１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、
２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎ
ＭＯＳＴＦＴ領域にｐ型不純物、例えばボロンイオンを
５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピング
し、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設
定し、各チャンネル領域の不純物濃度を制御し、Ｖthを
最適化する。
【０１３９】そして、次に、汎用フォトリソグラフィ技
術により、フォトレジストマスクで各ソース／ドレイン
領域を形成する。ｎＭＯＳＴＦＴの場合、イオン注入又
はイオンドーピング法によりｎ型不純物、例えばひ素、
燐イオンを１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量で
ドーピングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃
度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴの場合、イオン注入又はイ
オンドーピング法によりｐ型不純物、例えばボロンイオ
ンを１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピ
ングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度
に設定する。
術により、フォトレジストマスクで各ソース／ドレイン
領域を形成する。ｎＭＯＳＴＦＴの場合、イオン注入又
はイオンドーピング法によりｎ型不純物、例えばひ素、
燐イオンを１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量で
ドーピングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃
度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴの場合、イオン注入又はイ
オンドーピング法によりｐ型不純物、例えばボロンイオ
ンを１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピ
ングし、２×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度
に設定する。
【０１４０】しかる後、必要あれば膜中の不純物の活性
化のためにバイアス触媒ＡＨＡ処理を行った後、ゲート
絶縁膜として酸化シリコン膜を形成するが、必要に応じ
て連続して窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を形成す
る。即ち、必要に応じて、バイアス触媒ＡＨＡ処理後に
連続してバイアス触媒ＣＶＤ法により、水素系キャリア
ガスとモノシランにＨｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して
酸化シリコン膜８を２０〜３０ｎｍ厚に形成し、必要に
応じて水素系キャリアガスとモノシランにＮＨ3を適量
比率で混合して窒化シリコン膜を１０〜２０ｎｍ厚に形
成し、更に前記の条件で酸化シリコン膜を２０〜３０ｎ
ｍ厚に形成する。この後は、上記と同様の汎用の触媒Ｃ
ＶＤ法、フォトリソグラフィ技術によりゲート電極を形
成する。
化のためにバイアス触媒ＡＨＡ処理を行った後、ゲート
絶縁膜として酸化シリコン膜を形成するが、必要に応じ
て連続して窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を形成す
る。即ち、必要に応じて、バイアス触媒ＡＨＡ処理後に
連続してバイアス触媒ＣＶＤ法により、水素系キャリア
ガスとモノシランにＨｅ希釈Ｏ2を適量比率で混合して
酸化シリコン膜８を２０〜３０ｎｍ厚に形成し、必要に
応じて水素系キャリアガスとモノシランにＮＨ3を適量
比率で混合して窒化シリコン膜を１０〜２０ｎｍ厚に形
成し、更に前記の条件で酸化シリコン膜を２０〜３０ｎ
ｍ厚に形成する。この後は、上記と同様の汎用の触媒Ｃ
ＶＤ法、フォトリソグラフィ技術によりゲート電極を形
成する。
【０１４１】ゲート、ソース及びドレイン形成後は、図
４の（１１）に示すように、全面に上記したと同様の触
媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤ法等によって、水素系
キャリアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣ
ＣＭのヘリウムガス希釈のＯ 2、１５〜２０ＳＣＣＭの
モノシラン供給下で酸化シリコン膜２６を例えば１００
〜２００ｎｍ厚に、１〜２０ＳＣＣＭのＰＨ3、１〜２
ＳＣＣＭのヘリウム希釈のＯ2、１５〜２０ＳＣＣＭの
モノシラン供給下でフォスフィンシリケートガラス（Ｐ
ＳＧ）膜２７を３００〜４００ｎｍ厚に形成し、５０〜
６０ＳＣＣＭのＮＨ3、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラ
ン供給下で窒化シリコン膜２８を例えば１００〜２００
ｎｍ厚に形成し、積層絶縁膜を形成する。その後に、例
えば約１０００℃で２０〜３０秒のＲＴＡ（Rapid Ther
mal Anneal）処理でイオン活性化させ、各領域に設定し
たキャリア不純物濃度とする。
４の（１１）に示すように、全面に上記したと同様の触
媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤ法等によって、水素系
キャリアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣ
ＣＭのヘリウムガス希釈のＯ 2、１５〜２０ＳＣＣＭの
モノシラン供給下で酸化シリコン膜２６を例えば１００
〜２００ｎｍ厚に、１〜２０ＳＣＣＭのＰＨ3、１〜２
ＳＣＣＭのヘリウム希釈のＯ2、１５〜２０ＳＣＣＭの
モノシラン供給下でフォスフィンシリケートガラス（Ｐ
ＳＧ）膜２７を３００〜４００ｎｍ厚に形成し、５０〜
６０ＳＣＣＭのＮＨ3、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラ
ン供給下で窒化シリコン膜２８を例えば１００〜２００
ｎｍ厚に形成し、積層絶縁膜を形成する。その後に、例
えば約１０００℃で２０〜３０秒のＲＴＡ（Rapid Ther
mal Anneal）処理でイオン活性化させ、各領域に設定し
たキャリア不純物濃度とする。
【０１４２】次いで、図４の（１２）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１％Ｓｉ入りアルミニウム
等の電極材料をスパッタ法等で１μｍの厚みに堆積し、
これをパターニングして、ｐＭＯＳＴＦＴ及びｎＭＯＳ
ＴＦＴ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ＣＭＯＳＴＦＴを形成する。こ
の後に、フォーミングガス中で４００℃、１ｈの水素化
及びシンター処理する。
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１％Ｓｉ入りアルミニウム
等の電極材料をスパッタ法等で１μｍの厚みに堆積し、
これをパターニングして、ｐＭＯＳＴＦＴ及びｎＭＯＳ
ＴＦＴ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ＣＭＯＳＴＦＴを形成する。こ
の後に、フォーミングガス中で４００℃、１ｈの水素化
及びシンター処理する。
【０１４３】なお、上記のゲート電極の形成に代えて、
全面にＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属のスパッタ膜４０
０〜５００ｎｍ厚を形成し、汎用フォトリソグラフィ及
びエッチング技術により、ｎＭＯＳＴＦＴ及びｐＭＯＳ
ＴＦＴのゲート電極を形成してよい。
全面にＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属のスパッタ膜４０
０〜５００ｎｍ厚を形成し、汎用フォトリソグラフィ及
びエッチング技術により、ｎＭＯＳＴＦＴ及びｐＭＯＳ
ＴＦＴのゲート電極を形成してよい。
【０１４４】なお、上記のアモルファス又は微結晶カー
ボン薄膜をスパッタリングで形成し、これをバイアス触
媒ＡＨＡ処理してトップゲート型多結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴを製造する例について説明すると、まず、グラ
ファイトターゲットを、アルゴンガス０．１３３〜１．
３３Ｐａの真空中でスパッタリングして、ガラス基板等
の絶縁性基板の少なくともＴＦＴ形成領域に１０〜２０
ｎｍ厚のアモルファスカーボン膜を形成する。
ボン薄膜をスパッタリングで形成し、これをバイアス触
媒ＡＨＡ処理してトップゲート型多結晶シリコンＣＭＯ
ＳＴＦＴを製造する例について説明すると、まず、グラ
ファイトターゲットを、アルゴンガス０．１３３〜１．
３３Ｐａの真空中でスパッタリングして、ガラス基板等
の絶縁性基板の少なくともＴＦＴ形成領域に１０〜２０
ｎｍ厚のアモルファスカーボン膜を形成する。
【０１４５】次いで、このアモルファスカーボン膜をバ
イアス触媒ＡＨＡ処理して、ダイヤモンド構造を有する
カーボン超微粒子を形成する。バイアス触媒ＡＨＡ処理
条件は上述したものに準ずる。
イアス触媒ＡＨＡ処理して、ダイヤモンド構造を有する
カーボン超微粒子を形成する。バイアス触媒ＡＨＡ処理
条件は上述したものに準ずる。
【０１４６】次いで、ダイヤモンド構造を有するこのカ
ーボン超微粒子上に、シリコンターゲットをアルゴンガ
ス０．１３３〜１．３３Ｐａの真空中でスパッタリング
して、絶縁性基板の少なくともＴＦＴ形成領域に３０〜
１００ｎｍ厚、例えば５０ｎｍ厚のアモルファスシリコ
ン膜を形成する。
ーボン超微粒子上に、シリコンターゲットをアルゴンガ
ス０．１３３〜１．３３Ｐａの真空中でスパッタリング
して、絶縁性基板の少なくともＴＦＴ形成領域に３０〜
１００ｎｍ厚、例えば５０ｎｍ厚のアモルファスシリコ
ン膜を形成する。
【０１４７】次いで、これをバイアス触媒ＡＨＡ処理し
て多結晶性シリコン膜化する。このバイアス触媒ＡＨＡ
処理条件は上述したものに準ずる。必要に応じて、例え
ばダイヤモンド構造を有するカーボン超微粒子上にアモ
ルファスシリコンを１０〜３０ｎｍ厚に成膜し、バイア
ス触媒ＡＨＡ処理後にアモルファスシリコンを１０〜３
０ｎｍ厚に成膜し、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理を必要
回数繰り返す、いわゆるマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理
をしてもよい。この方が、より大きい粒径の多結晶性シ
リコン膜を形成できる。
て多結晶性シリコン膜化する。このバイアス触媒ＡＨＡ
処理条件は上述したものに準ずる。必要に応じて、例え
ばダイヤモンド構造を有するカーボン超微粒子上にアモ
ルファスシリコンを１０〜３０ｎｍ厚に成膜し、バイア
ス触媒ＡＨＡ処理後にアモルファスシリコンを１０〜３
０ｎｍ厚に成膜し、更にバイアス触媒ＡＨＡ処理を必要
回数繰り返す、いわゆるマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理
をしてもよい。この方が、より大きい粒径の多結晶性シ
リコン膜を形成できる。
【０１４８】これ以降は、上述したプロセスと同様であ
る。但し、多結晶性シリコン膜は、上述した触媒ＣＶＤ
法で成長させてもよい。
る。但し、多結晶性シリコン膜は、上述した触媒ＣＶＤ
法で成長させてもよい。
【０１４９】なお、このスパッタリング膜を用いる方法
は、後述のボトムゲート型、デュアルゲート型ＣＭＯＳ
ＴＦＴ等についても、同様に適用されてよい。
は、後述のボトムゲート型、デュアルゲート型ＣＭＯＳ
ＴＦＴ等についても、同様に適用されてよい。
【０１５０】上述したように、本実施の形態によれば、
下記（ａ）〜（ｏ）の優れた作用効果を得ることができ
る。
下記（ａ）〜（ｏ）の優れた作用効果を得ることができ
る。
【０１５１】（ａ）上記のバイアス触媒ＡＨＡ処理は、
１０〜５０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を
高温触媒体（例えばタングステン、１５００〜２０００
℃）に接触させて、高温の水素系活性種（水素系分子、
水素系原子、活性化水素イオン）などを形成し、絶縁性
基板上に形成したアモルファスカーボン膜又は微結晶カ
ーボン膜にグロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁
界の作用による指向性運動エネルギーの付与下で吹き付
けると（基板温度２００〜５００℃）、大量の高温の水
素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオ
ン）などが有する熱エネルギーがその膜等に移動して、
その膜等の温度を局部的に上昇させ、高温の水素系活性
種の作用によりアモルファス構造のカーボンがエッチン
グされてアモルファスカーボン膜や微結晶カーボン膜は
結晶化して、アモルファスカーボン膜又は微結晶カーボ
ン膜表面又はガラス基板上に、ダイヤモンド構造を有す
るカーボン超微粒子（クラスタ）が点在し、これが多結
晶性シリコン成長の核として働く。
１０〜５０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を
高温触媒体（例えばタングステン、１５００〜２０００
℃）に接触させて、高温の水素系活性種（水素系分子、
水素系原子、活性化水素イオン）などを形成し、絶縁性
基板上に形成したアモルファスカーボン膜又は微結晶カ
ーボン膜にグロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁
界の作用による指向性運動エネルギーの付与下で吹き付
けると（基板温度２００〜５００℃）、大量の高温の水
素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオ
ン）などが有する熱エネルギーがその膜等に移動して、
その膜等の温度を局部的に上昇させ、高温の水素系活性
種の作用によりアモルファス構造のカーボンがエッチン
グされてアモルファスカーボン膜や微結晶カーボン膜は
結晶化して、アモルファスカーボン膜又は微結晶カーボ
ン膜表面又はガラス基板上に、ダイヤモンド構造を有す
るカーボン超微粒子（クラスタ）が点在し、これが多結
晶性シリコン成長の核として働く。
【０１５２】（ｂ）また、上記のバイアス触媒ＡＨＡ処
理において高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原
子、活性化水素イオン）などを絶縁性基板上に形成した
アモルファスシリコン又は多結晶性シリコン又は微結晶
シリコンに吹き付けると（基板温度２００〜５００
℃）、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などが有する熱エネルギーが
その膜等に移動して、その膜等の温度を局部的に上昇さ
せ、高温の水素系活性種の作用によりアモルファス構造
のシリコンがエッチングされて、アモルファスシリコン
や微結晶シリコンは多結晶化し、多結晶性シリコンは高
結晶化して、大粒径多結晶性シリコン膜が形成され、キ
ャリア移動度向上が図れる。
理において高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原
子、活性化水素イオン）などを絶縁性基板上に形成した
アモルファスシリコン又は多結晶性シリコン又は微結晶
シリコンに吹き付けると（基板温度２００〜５００
℃）、大量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系
原子、活性化水素イオン）などが有する熱エネルギーが
その膜等に移動して、その膜等の温度を局部的に上昇さ
せ、高温の水素系活性種の作用によりアモルファス構造
のシリコンがエッチングされて、アモルファスシリコン
や微結晶シリコンは多結晶化し、多結晶性シリコンは高
結晶化して、大粒径多結晶性シリコン膜が形成され、キ
ャリア移動度向上が図れる。
【０１５３】（ｃ）この時に、高温の水素系活性種（水
素系分子、水素系原子、活性化水素イオン）などを触媒
体温度等のみならず、電界又は／及び磁界で独立してコ
ントロールするので、効率良く処理でき、カーボン超微
粒子を十分に形成し、大粒径多結晶性シリコン膜化が可
能であり、高キャリア移動度、高品質の多結晶性シリコ
ン薄膜を得ることができる。又、例えば３０ｋｅＶ、１
０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（ＳｉＦ4使用）のシリコンイオ
ンの注入後にバイアス触媒ＡＨＡ処理すると、結晶核成
長の促進により更に大粒径の多結晶性シリコン膜化が可
能であり、さらなる高キャリア移動度化が可能となる。
素系分子、水素系原子、活性化水素イオン）などを触媒
体温度等のみならず、電界又は／及び磁界で独立してコ
ントロールするので、効率良く処理でき、カーボン超微
粒子を十分に形成し、大粒径多結晶性シリコン膜化が可
能であり、高キャリア移動度、高品質の多結晶性シリコ
ン薄膜を得ることができる。又、例えば３０ｋｅＶ、１
０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2（ＳｉＦ4使用）のシリコンイオ
ンの注入後にバイアス触媒ＡＨＡ処理すると、結晶核成
長の促進により更に大粒径の多結晶性シリコン膜化が可
能であり、さらなる高キャリア移動度化が可能となる。
【０１５４】（ｄ）基板上に形成したアモルファスシリ
コン又は多結晶性シリコン又は微結晶シリコンに大量の
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）などを吹き付けると、その膜上又は膜内又
は粒界にシリコン酸化物が存在したとき、これと反応し
てＳｉＯを形成し蒸発するので、アモルファスシリコン
又は多結晶性シリコン又は微結晶シリコン膜上又は膜内
のシリコン酸化物を減少／除去させることができ、キャ
リア移動度の向上を図ることができる。
コン又は多結晶性シリコン又は微結晶シリコンに大量の
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）などを吹き付けると、その膜上又は膜内又
は粒界にシリコン酸化物が存在したとき、これと反応し
てＳｉＯを形成し蒸発するので、アモルファスシリコン
又は多結晶性シリコン又は微結晶シリコン膜上又は膜内
のシリコン酸化物を減少／除去させることができ、キャ
リア移動度の向上を図ることができる。
【０１５５】（ｅ）このバイアス触媒ＡＨＡ処理時に、
半導体薄膜中に存在するキャリア不純物は高温により効
率良く活性化され、各領域において最適なキャリア不純
物濃度を得る。
半導体薄膜中に存在するキャリア不純物は高温により効
率良く活性化され、各領域において最適なキャリア不純
物濃度を得る。
【０１５６】（ｆ）また、活性化水素イオン等の水素系
活性種によるクリーニング（基板等への吸着ガス及び有
機物残渣等の還元除去）が可能であり、触媒体も酸化劣
化し難くなる（なお、このような効果は、上記のシリコ
ン薄膜を触媒ＣＶＤで形成する時も水素系キャリアガス
を用いることから、同様に生じる）。
活性種によるクリーニング（基板等への吸着ガス及び有
機物残渣等の還元除去）が可能であり、触媒体も酸化劣
化し難くなる（なお、このような効果は、上記のシリコ
ン薄膜を触媒ＣＶＤで形成する時も水素系キャリアガス
を用いることから、同様に生じる）。
【０１５７】（ｇ）活性化水素イオン等の水素系活性種
の水素化作用により、半導体膜中の例えばシリコンダン
グリングボンドをなくし、特性が向上する。
の水素化作用により、半導体膜中の例えばシリコンダン
グリングボンドをなくし、特性が向上する。
【０１５８】（ｈ）こうしてバイアス触媒ＡＨＡ処理さ
れた多結晶性薄膜上に更に低級結晶性半導体薄膜を気相
成長させる工程を目的とする膜厚となるまで繰り返す
と、この半導体薄膜は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多
結晶化された下地膜上に多結晶化され易い状態で成長し
易くなり、目的とする高結晶化率、高品質の多結晶性半
導体薄膜を所定の膜厚で得ることができ、また上記した
と同様のクリーニング作用により酸素、金属等によるコ
ンタミを低減させて更なる高性能化、高品質化が可能と
なる。即ち、触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰
り返すマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により、例えば微
結晶シリコン含有アモルファスシリコン膜、アモルファ
スシリコン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコン膜を
バイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶性シリコン膜化した
後、更にこの多結晶シリコンをシードとした触媒ＣＶＤ
又はバイアス触媒ＣＶＤで多結晶性シリコン膜の気相成
長、更にはバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返す（繰り返
し回数が１回で２ステップバイアス触媒ＡＨＡ処理、２
回又はそれ以上ではマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理と称
する。）ので、高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン
膜を形成することができる。この場合、上記の電界又は
／及び磁界（バイアス）の作用下で処理するため、効率
が向上し、バイアスを作用させない場合に比べて繰り返
し処理の回数を減少させ、スループットを向上させるこ
ともできる。
れた多結晶性薄膜上に更に低級結晶性半導体薄膜を気相
成長させる工程を目的とする膜厚となるまで繰り返す
と、この半導体薄膜は既にバイアス触媒ＡＨＡ処理で多
結晶化された下地膜上に多結晶化され易い状態で成長し
易くなり、目的とする高結晶化率、高品質の多結晶性半
導体薄膜を所定の膜厚で得ることができ、また上記した
と同様のクリーニング作用により酸素、金属等によるコ
ンタミを低減させて更なる高性能化、高品質化が可能と
なる。即ち、触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰
り返すマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により、例えば微
結晶シリコン含有アモルファスシリコン膜、アモルファ
スシリコン及び微結晶シリコン含有多結晶シリコン膜を
バイアス触媒ＡＨＡ処理で多結晶性シリコン膜化した
後、更にこの多結晶シリコンをシードとした触媒ＣＶＤ
又はバイアス触媒ＣＶＤで多結晶性シリコン膜の気相成
長、更にはバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返す（繰り返
し回数が１回で２ステップバイアス触媒ＡＨＡ処理、２
回又はそれ以上ではマルチバイアス触媒ＡＨＡ処理と称
する。）ので、高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコン
膜を形成することができる。この場合、上記の電界又は
／及び磁界（バイアス）の作用下で処理するため、効率
が向上し、バイアスを作用させない場合に比べて繰り返
し処理の回数を減少させ、スループットを向上させるこ
ともできる。
【０１５９】（ｉ）触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤ
による成膜後にバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、バ
イアス（電界又は／及び磁界）の種類及び処理条件、触
媒体の種類及び温度、基板加熱温度、気相成膜条件、原
料ガスの種類、添加するｎ又はｐ型不純物濃度、錫又は
他のIV族元素の種類と含有量等により、広範囲のｎ又は
ｐ型不純物濃度の錫又は他のIV族元素（鉛、ゲルマニウ
ム）含有多結晶性シリコン膜が容易に得られ、またバイ
アス触媒ＡＨＡ処理により多結晶性シリコン膜の大粒径
化、多結晶性シリコン粒界に存在する結晶不整を減少さ
せて内部応力を減少させ、同時に各領域に添加したｎ又
はｐ型不純物を活性化させるので、高いキャリア移動度
でしきい値（Ｖth）調整が容易となり、低抵抗での高速
動作が可能となる。
による成膜後にバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、バ
イアス（電界又は／及び磁界）の種類及び処理条件、触
媒体の種類及び温度、基板加熱温度、気相成膜条件、原
料ガスの種類、添加するｎ又はｐ型不純物濃度、錫又は
他のIV族元素の種類と含有量等により、広範囲のｎ又は
ｐ型不純物濃度の錫又は他のIV族元素（鉛、ゲルマニウ
ム）含有多結晶性シリコン膜が容易に得られ、またバイ
アス触媒ＡＨＡ処理により多結晶性シリコン膜の大粒径
化、多結晶性シリコン粒界に存在する結晶不整を減少さ
せて内部応力を減少させ、同時に各領域に添加したｎ又
はｐ型不純物を活性化させるので、高いキャリア移動度
でしきい値（Ｖth）調整が容易となり、低抵抗での高速
動作が可能となる。
【０１６０】（ｊ）なお、プラズマＣＶＤによる成膜後
にバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、プラズマＣＶＤ
でのアモルファスシリコン膜中に１０〜２０％含有する
水素をバイアス触媒ＡＨＡ処理で減少／除去させ、大き
な粒径の多結晶性シリコン膜を形成するので、大きなキ
ャリア移動度の多結晶性シリコン膜の形成が可能とな
る。更に、基板加熱温度、気相成膜条件、原料ガスの種
類、バイアス（電界又は／及び磁界）の種類及び処理条
件、添加するｎ又はｐ型不純物濃度により、広範囲のｎ
又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得ら
れるので、高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗
での高速動作が可能となる。
にバイアス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、プラズマＣＶＤ
でのアモルファスシリコン膜中に１０〜２０％含有する
水素をバイアス触媒ＡＨＡ処理で減少／除去させ、大き
な粒径の多結晶性シリコン膜を形成するので、大きなキ
ャリア移動度の多結晶性シリコン膜の形成が可能とな
る。更に、基板加熱温度、気相成膜条件、原料ガスの種
類、バイアス（電界又は／及び磁界）の種類及び処理条
件、添加するｎ又はｐ型不純物濃度により、広範囲のｎ
又はｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得ら
れるので、高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗
での高速動作が可能となる。
【０１６１】（ｋ）スパッタリングによる成膜後にバイ
アス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、シリコンターゲットの
比抵抗（添加するｎ又はｐ型不純物濃度）、スパッタリ
ング成膜条件、基板加熱温度、バイアス（電界又は／及
び磁界）の種類及び処理条件等により、広範囲のｎ又は
ｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得られる
ので、高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗での
高速動作が可能となる。
アス触媒ＡＨＡ処理を行う場合、シリコンターゲットの
比抵抗（添加するｎ又はｐ型不純物濃度）、スパッタリ
ング成膜条件、基板加熱温度、バイアス（電界又は／及
び磁界）の種類及び処理条件等により、広範囲のｎ又は
ｐ型不純物濃度の多結晶性シリコン膜が容易に得られる
ので、高キャリア移動度でＶth調整が容易で低抵抗での
高速動作が可能となる。
【０１６２】（ｌ）トップゲート型のみならず、ボトム
ゲート型、デュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも高い電子
／正孔移動度の大粒径多結晶性シリコン薄膜が得られる
ために、この高性能の多結晶性シリコン半導体を使用し
た高速、高電流密度の半導体装置、電気光学装置、更
に、高効率の太陽電池等の製造が可能となる。
ゲート型、デュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも高い電子
／正孔移動度の大粒径多結晶性シリコン薄膜が得られる
ために、この高性能の多結晶性シリコン半導体を使用し
た高速、高電流密度の半導体装置、電気光学装置、更
に、高効率の太陽電池等の製造が可能となる。
【０１６３】（ｍ）上記バイアス触媒ＡＨＡ処理及び触
媒ＣＶＤは、プラズマの発生なしに行えるので、プラズ
マによるダメージがなく、またプラズマ処理に比べ、シ
ンプルで安価な装置を実現できる。
媒ＣＶＤは、プラズマの発生なしに行えるので、プラズ
マによるダメージがなく、またプラズマ処理に比べ、シ
ンプルで安価な装置を実現できる。
【０１６４】（ｎ）基体温度を低温化しても上記活性種
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られ、また
多結晶性シリコンの成膜が可能となることから、基体温
度を特に３００〜４００℃と低温化でき、従って大型で
安価な低歪点の絶縁基板（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。
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られ、また
多結晶性シリコンの成膜が可能となることから、基体温
度を特に３００〜４００℃と低温化でき、従って大型で
安価な低歪点の絶縁基板（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。
【０１６５】（ｏ）ゲートチャンネル／ソース／ドレイ
ン領域に添加されたｎ又はｐ型不純物の活性化に、条件
によっては触媒ＣＶＤ装置が兼用できるので、設備投資
の削減、生産性向上でのコストダウンが可能となる。
ン領域に添加されたｎ又はｐ型不純物の活性化に、条件
によっては触媒ＣＶＤ装置が兼用できるので、設備投資
の削減、生産性向上でのコストダウンが可能となる。
【０１６６】第２の実施の形態 ＜ＬＣＤの製造例１＞本実施の形態は、高温プロセスに
よる多結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴを用いたＬＣＤ（液
晶表示装置）に本発明を適用したものであり、以下にそ
の製造例を示す（この製造例は、後述する有機ＥＬやＦ
ＥＤ等の表示装置等にも同様に適用可能である）。
よる多結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴを用いたＬＣＤ（液
晶表示装置）に本発明を適用したものであり、以下にそ
の製造例を示す（この製造例は、後述する有機ＥＬやＦ
ＥＤ等の表示装置等にも同様に適用可能である）。
【０１６７】まず、図１６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
などの耐熱性絶縁基板６１（歪点約８００〜１１００
℃、厚さ５０ミクロン〜数ｍｍ）の一主面に、上述した
触媒ＣＶＤ法等によって、保護膜（図示せず）の形成後
に、この上にアモルファス又は微結晶カーボン薄膜１０
０Ａを形成する。
部及び周辺回路部において、石英ガラス、結晶化ガラス
などの耐熱性絶縁基板６１（歪点約８００〜１１００
℃、厚さ５０ミクロン〜数ｍｍ）の一主面に、上述した
触媒ＣＶＤ法等によって、保護膜（図示せず）の形成後
に、この上にアモルファス又は微結晶カーボン薄膜１０
０Ａを形成する。
【０１６８】次いで、図１６の（２）に示すように、上
述のバイアス触媒ＡＨＡ処理により、カーボン薄膜１０
０Ａをダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１００Ｂ
に変化させる。
述のバイアス触媒ＡＨＡ処理により、カーボン薄膜１０
０Ａをダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１００Ｂ
に変化させる。
【０１６９】次いで、図１６の（３）に示すように、上
述した触媒ＣＶＤ法等によって、カーボン超微粒子層１
００Ｂをシードに多結晶性シリコン膜６７を例えば５０
ｎｍ厚に形成する。この多結晶性シリコン膜は、上述の
マルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により形成してよい。
述した触媒ＣＶＤ法等によって、カーボン超微粒子層１
００Ｂをシードに多結晶性シリコン膜６７を例えば５０
ｎｍ厚に形成する。この多結晶性シリコン膜は、上述の
マルチバイアス触媒ＡＨＡ処理により形成してよい。
【０１７０】次いで、図１７の（４）に示すように、フ
ォトレジストマスクを用いて多結晶性シリコン膜６７を
パターニング（アイランド化）し、トランジスタ、ダイ
オード等の能動素子、抵抗、容量、インダクタンス等の
受動素子の活性層を形成する。
ォトレジストマスクを用いて多結晶性シリコン膜６７を
パターニング（アイランド化）し、トランジスタ、ダイ
オード等の能動素子、抵抗、容量、インダクタンス等の
受動素子の活性層を形成する。
【０１７１】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によるＶ thの最適化のために
前記と同様のボロン又は燐等の所定の不純物のイオン注
入を行なった後、図１７の（５）に示すように、例えば
上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって多結晶性シリコン
膜６７の表面に厚さ例えば５０ｎｍ厚のゲート絶縁膜用
の酸化シリコン膜６８を形成する。触媒ＣＶＤ法等でゲ
ート絶縁膜用の酸化シリコン膜６８を形成する場合、基
板温度及び触媒体温度は上記したものと同様であるが、
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は１５０ＳＣ
ＣＭとしてよい。尚、チャンネル領域の不純物濃度制御
する前又は後に、例えば、約１０００℃、３０分の高温
熱酸化により、ゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜６８を
形成してもよい。
ネル領域の不純物濃度制御によるＶ thの最適化のために
前記と同様のボロン又は燐等の所定の不純物のイオン注
入を行なった後、図１７の（５）に示すように、例えば
上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって多結晶性シリコン
膜６７の表面に厚さ例えば５０ｎｍ厚のゲート絶縁膜用
の酸化シリコン膜６８を形成する。触媒ＣＶＤ法等でゲ
ート絶縁膜用の酸化シリコン膜６８を形成する場合、基
板温度及び触媒体温度は上記したものと同様であるが、
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は１５０ＳＣ
ＣＭとしてよい。尚、チャンネル領域の不純物濃度制御
する前又は後に、例えば、約１０００℃、３０分の高温
熱酸化により、ゲート絶縁膜用の酸化シリコン膜６８を
形成してもよい。
【０１７２】次いで、図１７の（６）に示すように、ゲ
ート電極及びゲートライン用材料として、例えばＭｏ−
Ｔａ合金をスパッタリングで厚さ例えば４００ｎｍ厚に
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、２〜２０
ＳＣＣＭのＰＨ3及び２０ＳＣＣＭのモノシランガスの
供給下での上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって厚さ例
えば４００ｎｍ厚に堆積させる。そして、汎用フォトリ
ソグラフィー及びエッチング技術により、ゲート電極材
料層をゲート電極７５及びゲートラインの形状にパター
ニングする。尚、リンドープド多結晶性シリコン膜の場
合は、触媒ＣＶＤ等により、その表面に保護用酸化シリ
コン膜１０〜２０ｎｍ厚を形成してもよい。
ート電極及びゲートライン用材料として、例えばＭｏ−
Ｔａ合金をスパッタリングで厚さ例えば４００ｎｍ厚に
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、２〜２０
ＳＣＣＭのＰＨ3及び２０ＳＣＣＭのモノシランガスの
供給下での上記と同様の触媒ＣＶＤ法等によって厚さ例
えば４００ｎｍ厚に堆積させる。そして、汎用フォトリ
ソグラフィー及びエッチング技術により、ゲート電極材
料層をゲート電極７５及びゲートラインの形状にパター
ニングする。尚、リンドープド多結晶性シリコン膜の場
合は、触媒ＣＶＤ等により、その表面に保護用酸化シリ
コン膜１０〜２０ｎｍ厚を形成してもよい。
【０１７３】次いで、図１８の（７）に示すように、ｐ
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト７８でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピング法によりｎ型不純物である
例えばヒ素（又は燐）イオン７９を例えば１×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎＭＯＳＴ
ＦＴ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。
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト７８でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピング法によりｎ型不純物である
例えばヒ素（又は燐）イオン７９を例えば１×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎＭＯＳＴ
ＦＴ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。
【０１７４】次いで、図１８の（８）に示すように、ｎ
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピング法によりｐ型不純物である
例えばボロンイオン８３を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ
／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏ
ｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴ
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。
ＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２でマスクし、イオ
ン注入又はイオンドーピング法によりｐ型不純物である
例えばボロンイオン８３を例えば１×１０15ａｔｏｍｓ
／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏ
ｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定し、ｐＭＯＳＴＦＴ
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。
【０１７５】次いで、図１８の（９）に示すように、全
面に上記したと同様の触媒ＣＶＤ法等によって、水素系
キャリアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣ
ＣＭのＨｅ希釈Ｏ2、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラン
供給下で酸化シリコン膜を例えば１００〜２００ｎｍ厚
に、更に、１〜２０ＳＣＣＭのＰＨ3、１〜２ＳＣＣＭ
のＨｅ希釈Ｏ2、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラン供給
下でフォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜を３０
０〜４００ｎｍ厚に形成し、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ
3、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4供給下で窒化シリコン
膜を例えば１００〜２００ｎｍ厚に形成する。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。この後に、例えば９００℃、５分間
のＮ2中のアニール又は１０００℃、２０〜３０秒のＮ2
中のＲＴＡ処理によりイオン活性化し、各領域に設定し
たキャリア不純物濃度とする。
面に上記したと同様の触媒ＣＶＤ法等によって、水素系
キャリアガス１５０ＳＣＣＭを共通として、１〜２ＳＣ
ＣＭのＨｅ希釈Ｏ2、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラン
供給下で酸化シリコン膜を例えば１００〜２００ｎｍ厚
に、更に、１〜２０ＳＣＣＭのＰＨ3、１〜２ＳＣＣＭ
のＨｅ希釈Ｏ2、１５〜２０ＳＣＣＭのモノシラン供給
下でフォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ）膜を３０
０〜４００ｎｍ厚に形成し、５０〜６０ＳＣＣＭのＮＨ
3、１５〜２０ＳＣＣＭのＳｉＨ4供給下で窒化シリコン
膜を例えば１００〜２００ｎｍ厚に形成する。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。この後に、例えば９００℃、５分間
のＮ2中のアニール又は１０００℃、２０〜３０秒のＮ2
中のＲＴＡ処理によりイオン活性化し、各領域に設定し
たキャリア不純物濃度とする。
【０１７６】次いで、図１９の（１０）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１μｍの厚みに堆積し、こ
れをパターニングして、画素部のｎＭＯＳＴＦＴのソー
ス電極８７及びデータライン、周辺回路部のｐＭＯＳＴ
ＦＴ及びｎＭＯＳＴＦＴのソース電極８８、９０とドレ
イン電極８９、９１及び配線をそれぞれ形成する。この
後に、例えばフォーミングガス中、４００℃、１ｈの水
素化及びシンター処理する。
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１μｍの厚みに堆積し、こ
れをパターニングして、画素部のｎＭＯＳＴＦＴのソー
ス電極８７及びデータライン、周辺回路部のｐＭＯＳＴ
ＦＴ及びｎＭＯＳＴＦＴのソース電極８８、９０とドレ
イン電極８９、９１及び配線をそれぞれ形成する。この
後に、例えばフォーミングガス中、４００℃、１ｈの水
素化及びシンター処理する。
【０１７７】次いで、表面上に酸化シリコン膜等の層間
絶縁膜９２をＣＶＤ法で形成した後、図１９の（１１）
に示すように、画素部のｎＭＯＳＴＦＴドレイン領域に
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（Indium tin oxide：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ｎＭＯＳＴＦＴのド
レイン領域８１に接続された透明画素電極９３を形成す
る。この後に、例えばフォーミングガス中、２５０℃、
１ｈ、アニールして、ＩＴＯとのオーミックコンタクト
を改善し、ＩＴＯの透明度を向上させる。
絶縁膜９２をＣＶＤ法で形成した後、図１９の（１１）
に示すように、画素部のｎＭＯＳＴＦＴドレイン領域に
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（Indium tin oxide：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ｎＭＯＳＴＦＴのド
レイン領域８１に接続された透明画素電極９３を形成す
る。この後に、例えばフォーミングガス中、２５０℃、
１ｈ、アニールして、ＩＴＯとのオーミックコンタクト
を改善し、ＩＴＯの透明度を向上させる。
【０１７８】こうしてアクティブマトリクス基板（以
後、ＴＦＴ基板と称する。）を作製し、透過型のＬＣＤ
を作製することができる。この透過型ＬＣＤは、図１９
（１２）に示すように、画素電極９３上に配向膜９４、
液晶９５、配向膜９６、透明電極９７、対向基板９８が
積層された構造からなっている。
後、ＴＦＴ基板と称する。）を作製し、透過型のＬＣＤ
を作製することができる。この透過型ＬＣＤは、図１９
（１２）に示すように、画素電極９３上に配向膜９４、
液晶９５、配向膜９６、透明電極９７、対向基板９８が
積層された構造からなっている。
【０１７９】なお、上記した工程は、反射型のＬＣＤの
製造にも同様に適用可能である。図２４（Ａ）には、こ
の反射型のＬＣＤの一例が示されているが、図中の１０
１は粗面化された絶縁膜９２上に被着された反射膜であ
り、ＭＯＳＴＦＴのドレインと接続されている。
製造にも同様に適用可能である。図２４（Ａ）には、こ
の反射型のＬＣＤの一例が示されているが、図中の１０
１は粗面化された絶縁膜９２上に被着された反射膜であ
り、ＭＯＳＴＦＴのドレインと接続されている。
【０１８０】このＬＣＤの液晶セルを面面組立で作製す
る場合（２インチサイズ以上の中／大型液晶パネルに適
している。）、まずＴＦＴ基板６１と、全面ベタのＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）電極９７を設けた対向基板９８
の素子形成面に、ポリイミド配向膜９４、９６を形成す
る。このポリイミド配向膜はロールコート、スピンコー
ト等により５０〜１００ｎｍ厚に形成し、１８０℃／２
ｈで硬化キュアする。
る場合（２インチサイズ以上の中／大型液晶パネルに適
している。）、まずＴＦＴ基板６１と、全面ベタのＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）電極９７を設けた対向基板９８
の素子形成面に、ポリイミド配向膜９４、９６を形成す
る。このポリイミド配向膜はロールコート、スピンコー
ト等により５０〜１００ｎｍ厚に形成し、１８０℃／２
ｈで硬化キュアする。
【０１８１】次いで、ＴＦＴ基板６１と対向基板９８を
ラビング、又は光配向処理する。ラビングバフ材にはコ
ットンやレーヨン等があるが、バフかす（ゴミ）やリタ
デーション等の面からはコットンの方が安定している。
光配向は非接触の線型偏光紫外線照射による液晶分子の
配向技術である。なお、配向には、ラビング以外にも、
偏光又は非偏光を斜め入射させることによって高分子配
向膜を形成することができる（このような高分子化合物
は、例えばアゾベンゼンを有するポリメチルメタクリレ
ート系高分子等がある）。
ラビング、又は光配向処理する。ラビングバフ材にはコ
ットンやレーヨン等があるが、バフかす（ゴミ）やリタ
デーション等の面からはコットンの方が安定している。
光配向は非接触の線型偏光紫外線照射による液晶分子の
配向技術である。なお、配向には、ラビング以外にも、
偏光又は非偏光を斜め入射させることによって高分子配
向膜を形成することができる（このような高分子化合物
は、例えばアゾベンゼンを有するポリメチルメタクリレ
ート系高分子等がある）。
【０１８２】次いで、洗浄後に、ＴＦＴ基板６１側には
コモン剤塗布、対向基板９８側にはシール剤塗布する。
ラビングバフかす除去のために、水、又はＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）洗浄する。コモン剤は導電性フィ
ラーを含有したアクリル、又はエポキシアクリレート、
又はエポキシ系接着剤であってよく、シール剤はアクリ
ル、又はエポキシアクリレート、又はエポキシ系接着剤
であってよい。加熱硬化、紫外線照射硬化、紫外線照射
硬化＋加熱硬化のいずれも使用できるが、重ね合せの精
度と作業性からは紫外線照射硬化＋加熱硬化タイプが良
い。
コモン剤塗布、対向基板９８側にはシール剤塗布する。
ラビングバフかす除去のために、水、又はＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）洗浄する。コモン剤は導電性フィ
ラーを含有したアクリル、又はエポキシアクリレート、
又はエポキシ系接着剤であってよく、シール剤はアクリ
ル、又はエポキシアクリレート、又はエポキシ系接着剤
であってよい。加熱硬化、紫外線照射硬化、紫外線照射
硬化＋加熱硬化のいずれも使用できるが、重ね合せの精
度と作業性からは紫外線照射硬化＋加熱硬化タイプが良
い。
【０１８３】次いで、対向基板９８側に所定のギャップ
を得るためのスペーサを散布し、ＴＦＴ基板６１と所定
の位置で重ね合せる。対向基板９８側のアライメントマ
ークとＴＦＴ基板６１側のアライメントマークとを精度
よく合わせた後に、紫外線照射してシール剤を仮硬化さ
せ、その後に一括して加熱硬化する。
を得るためのスペーサを散布し、ＴＦＴ基板６１と所定
の位置で重ね合せる。対向基板９８側のアライメントマ
ークとＴＦＴ基板６１側のアライメントマークとを精度
よく合わせた後に、紫外線照射してシール剤を仮硬化さ
せ、その後に一括して加熱硬化する。
【０１８４】次いで、スクライブブレークして、ＴＦＴ
基板６１と対向基板９８を重ね合せた単個の液晶パネル
を作成する。
基板６１と対向基板９８を重ね合せた単個の液晶パネル
を作成する。
【０１８５】次いで、液晶９５を両基板６１−９８間の
ギャップ内に注入し、注入口を紫外線接着剤で封止後
に、ＩＰＡ洗浄する。液晶の種類は何れでも良いが、例
えばネマティック液晶を用いる高速応答のＴＮ（ツイス
トネマティック）モードが一般的である。
ギャップ内に注入し、注入口を紫外線接着剤で封止後
に、ＩＰＡ洗浄する。液晶の種類は何れでも良いが、例
えばネマティック液晶を用いる高速応答のＴＮ（ツイス
トネマティック）モードが一般的である。
【０１８６】次いで、加熱急冷処理して、液晶９５を配
向させる。
向させる。
【０１８７】次いで、ＴＦＴ基板６１のパネル電極取り
出し部にフレキシブル配線を異方性導電膜の熱圧着で接
続し、更に対向基板９８に偏光板を貼合わせる。
出し部にフレキシブル配線を異方性導電膜の熱圧着で接
続し、更に対向基板９８に偏光板を貼合わせる。
【０１８８】また、液晶パネルの面単組立の場合（２イ
ンチサイズ以下の小型液晶パネルに適している。）、上
記と同様、ＴＦＴ基板６１と対向基板９８の素子形成面
に、ポリイミド配向膜９４、９６を形成し、両基板をラ
ビング、又は非接触の線型偏光紫外線光の配向処理す
る。
ンチサイズ以下の小型液晶パネルに適している。）、上
記と同様、ＴＦＴ基板６１と対向基板９８の素子形成面
に、ポリイミド配向膜９４、９６を形成し、両基板をラ
ビング、又は非接触の線型偏光紫外線光の配向処理す
る。
【０１８９】次いで、ＴＦＴ基板６１と対向基板９８を
ダイシング又はスクライブブレークで単個に分割し、水
又はＩＰＡ洗浄する。ＴＦＴ基板６１にはコモン剤塗
布、対向基板９８にはスペーサ含有のシール剤塗布し、
両基板を重ね合せる。これ以降のプロセスは上記に準ず
る。
ダイシング又はスクライブブレークで単個に分割し、水
又はＩＰＡ洗浄する。ＴＦＴ基板６１にはコモン剤塗
布、対向基板９８にはスペーサ含有のシール剤塗布し、
両基板を重ね合せる。これ以降のプロセスは上記に準ず
る。
【０１９０】上記したＬＣＤにおいて、対向基板９８は
ＣＦ（カラーフィルタ）基板であって、カラーフィルタ
層（図示せず）をＩＴＯ電極９７下に設けたものであ
る。対向基板９８側からの入射光は例えば反射膜９３で
効率良く反射されて対向基板９８側から出射してよい。
ＣＦ（カラーフィルタ）基板であって、カラーフィルタ
層（図示せず）をＩＴＯ電極９７下に設けたものであ
る。対向基板９８側からの入射光は例えば反射膜９３で
効率良く反射されて対向基板９８側から出射してよい。
【０１９１】他方、ＴＦＴ基板６１として、ＴＦＴ基板
６１にカラーフィルタを設けたオンチップカラーフィル
タ（ＯＣＣＦ）構造のＴＦＴ基板とするときには、対向
基板９８にはＩＴＯ電極がベタ付け（又はブラックマス
ク付きのＩＴＯ電極がベタ付け）される。
６１にカラーフィルタを設けたオンチップカラーフィル
タ（ＯＣＣＦ）構造のＴＦＴ基板とするときには、対向
基板９８にはＩＴＯ電極がベタ付け（又はブラックマス
ク付きのＩＴＯ電極がベタ付け）される。
【０１９２】透過型ＬＣＤの場合、次のようにしてオン
チップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）構造とオンチップブ
ラック（ＯＣＢ）構造を作製することができる。
チップカラーフィルタ（ＯＣＣＦ）構造とオンチップブ
ラック（ＯＣＢ）構造を作製することができる。
【０１９３】即ち、図１９の（１３）に示すように、フ
ォスフィンシリケートガラス／酸化シリコンの絶縁膜８
６のドレイン部も窓開けしてドレイン電極用のアルミニ
ウム埋込み層を形成した後、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を各セグ
メント毎に顔料分散したフォトレジスト９９を所定厚さ
（１〜１．５μｍ）で形成した後、汎用フォトリソグラ
フィ技術で所定位置（各画素部）のみを残すパターニン
グで各カラーフィルタ層９９（Ｒ）、９９（Ｇ）、９９
（Ｂ）を形成する（オンチップカラーフィルタ構造）。
この際、ドレイン部の窓開けも行う。なお、不透明なセ
ラミック基板や低透過率のガラス及び耐熱性樹脂基板は
使用できない。
ォスフィンシリケートガラス／酸化シリコンの絶縁膜８
６のドレイン部も窓開けしてドレイン電極用のアルミニ
ウム埋込み層を形成した後、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を各セグ
メント毎に顔料分散したフォトレジスト９９を所定厚さ
（１〜１．５μｍ）で形成した後、汎用フォトリソグラ
フィ技術で所定位置（各画素部）のみを残すパターニン
グで各カラーフィルタ層９９（Ｒ）、９９（Ｇ）、９９
（Ｂ）を形成する（オンチップカラーフィルタ構造）。
この際、ドレイン部の窓開けも行う。なお、不透明なセ
ラミック基板や低透過率のガラス及び耐熱性樹脂基板は
使用できない。
【０１９４】次いで、表示用ＴＦＴのドレインに連通す
るコンタクトホールに、カラーフィルタ層上にかけてブ
ラックマスク層となる遮光層１００’を金属のパターニ
ングで形成する。例えば、スパッタ法により、モリブデ
ンを２００〜２５０ｎｍ厚で成膜し、表示用ＭＯＳＴＦ
Ｔを覆って遮光する所定の形状にパターニングする（オ
ンチップブラック構造）。
るコンタクトホールに、カラーフィルタ層上にかけてブ
ラックマスク層となる遮光層１００’を金属のパターニ
ングで形成する。例えば、スパッタ法により、モリブデ
ンを２００〜２５０ｎｍ厚で成膜し、表示用ＭＯＳＴＦ
Ｔを覆って遮光する所定の形状にパターニングする（オ
ンチップブラック構造）。
【０１９５】次いで、透明樹脂の平坦化膜９２を形成
し、更にこの平坦化膜に設けたスルーホールにＩＴＯ透
明電極９３を遮光層１００’に接続するように形成す
る。
し、更にこの平坦化膜に設けたスルーホールにＩＴＯ透
明電極９３を遮光層１００’に接続するように形成す
る。
【０１９６】このように、表示アレイ部上に、カラーフ
ィルタ９９やブラックマスク１００’を作り込むことに
より、液晶表示パネルの開口率を改善し、またバックラ
イトも含めたディスプレイモジュールの低消費電力化が
実現する。
ィルタ９９やブラックマスク１００’を作り込むことに
より、液晶表示パネルの開口率を改善し、またバックラ
イトも含めたディスプレイモジュールの低消費電力化が
実現する。
【０１９７】図２０は、上述のトップゲート型ＭＯＳＴ
ＦＴを組み込んで駆動回路一体型に構成したアクティブ
マトリクス液晶表示装置（ＬＣＤ）の全体を概略的に示
すものである。このアクティブマトリクスＬＣＤは、主
基板６１（これはアクティブマトリクス基板を構成す
る。）と対向基板９８とをスペーサ（図示せず）を介し
て貼り合わせたフラットパネル構造からなり、両基板６
１−９８間に液晶（ここでは図示せず）が封入されてい
る。主基板６１の表面には、マトリクス状に配列した画
素電極９３と、この画素電極を駆動するスイッチング素
子とからなる表示部、及びこの表示部に接続される周辺
駆動回路部とが設けられている。
ＦＴを組み込んで駆動回路一体型に構成したアクティブ
マトリクス液晶表示装置（ＬＣＤ）の全体を概略的に示
すものである。このアクティブマトリクスＬＣＤは、主
基板６１（これはアクティブマトリクス基板を構成す
る。）と対向基板９８とをスペーサ（図示せず）を介し
て貼り合わせたフラットパネル構造からなり、両基板６
１−９８間に液晶（ここでは図示せず）が封入されてい
る。主基板６１の表面には、マトリクス状に配列した画
素電極９３と、この画素電極を駆動するスイッチング素
子とからなる表示部、及びこの表示部に接続される周辺
駆動回路部とが設けられている。
【０１９８】表示部のスイッチング素子は、上記したｎ
ＭＯＳ又はｐＭＯＳ又はＣＭＯＳでＬＤＤ構造のトップ
ゲート型ＭＯＳＴＦＴで構成される。また、周辺駆動回
路部にも、回路要素として、上記したトップゲート型Ｍ
ＯＳＴＦＴのＣＭＯＳ又はｎＭＯＳ又はｐＭＯＳＴＦＴ
又はこれらの混在が形成されている。なお、一方の周辺
駆動回路部はデータ信号を供給して各画素のＴＦＴを水
平ライン毎に駆動する水平駆動回路であり、また他方の
周辺駆動回路部は各画素のＴＦＴのゲートを走査ライン
毎に駆動する垂直駆動回路であり、通常は表示部の両辺
にそれぞれ設けられる。これらの駆動回路は、点順次ア
ナログ方式、線順次デジタル方式のいずれも構成でき
る。
ＭＯＳ又はｐＭＯＳ又はＣＭＯＳでＬＤＤ構造のトップ
ゲート型ＭＯＳＴＦＴで構成される。また、周辺駆動回
路部にも、回路要素として、上記したトップゲート型Ｍ
ＯＳＴＦＴのＣＭＯＳ又はｎＭＯＳ又はｐＭＯＳＴＦＴ
又はこれらの混在が形成されている。なお、一方の周辺
駆動回路部はデータ信号を供給して各画素のＴＦＴを水
平ライン毎に駆動する水平駆動回路であり、また他方の
周辺駆動回路部は各画素のＴＦＴのゲートを走査ライン
毎に駆動する垂直駆動回路であり、通常は表示部の両辺
にそれぞれ設けられる。これらの駆動回路は、点順次ア
ナログ方式、線順次デジタル方式のいずれも構成でき
る。
【０１９９】図２１に示すように、直交するゲートバス
ラインとデータバスラインの交差部に上記のＭＯＳＴＦ
Ｔが配置され、このＭＯＳＴＦＴを介して液晶容量（Ｃ
LC）に画像情報を書き込み、次の情報がくるまで電荷を
保持する。この場合、ＴＦＴのチャンネル抵抗だけで保
持させるには十分ではないので、それを補うため液晶容
量と並列に蓄積容量（補助容量）（ＣS）を付加し、リ
ーク電流による液晶電圧の低下を補ってよい。こうした
ＬＣＤ用ＭＯＳＴＦＴでは、画素部（表示部）に使用す
るＴＦＴの特性と周辺駆動回路に使用するＴＦＴの特性
とでは要求性能が異なり、特に画素部のＴＦＴではオフ
電流の制御、オン電流の確保が重要な問題となる。この
ため、表示部には、後述の如きＬＤＤ構造のＴＦＴを設
けることによって、ゲート−ドレイン間に電界がかかり
にくい構造としてチャンネル領域にかかる実効的な電界
を低減させ、オフ電流を低減し、特性の変化も小さくで
きる。しかし、プロセス的には複雑になり、素子サイズ
も大きくなり、かつオン電流が低下するなどの問題も発
生するため、それぞれの使用目的に合わせた最適設計が
必要である。
ラインとデータバスラインの交差部に上記のＭＯＳＴＦ
Ｔが配置され、このＭＯＳＴＦＴを介して液晶容量（Ｃ
LC）に画像情報を書き込み、次の情報がくるまで電荷を
保持する。この場合、ＴＦＴのチャンネル抵抗だけで保
持させるには十分ではないので、それを補うため液晶容
量と並列に蓄積容量（補助容量）（ＣS）を付加し、リ
ーク電流による液晶電圧の低下を補ってよい。こうした
ＬＣＤ用ＭＯＳＴＦＴでは、画素部（表示部）に使用す
るＴＦＴの特性と周辺駆動回路に使用するＴＦＴの特性
とでは要求性能が異なり、特に画素部のＴＦＴではオフ
電流の制御、オン電流の確保が重要な問題となる。この
ため、表示部には、後述の如きＬＤＤ構造のＴＦＴを設
けることによって、ゲート−ドレイン間に電界がかかり
にくい構造としてチャンネル領域にかかる実効的な電界
を低減させ、オフ電流を低減し、特性の変化も小さくで
きる。しかし、プロセス的には複雑になり、素子サイズ
も大きくなり、かつオン電流が低下するなどの問題も発
生するため、それぞれの使用目的に合わせた最適設計が
必要である。
【０２００】なお、使用可能な液晶としては、ＴＮ液晶
（アクティブマトリクス駆動のＴＮモード用に用いられ
るネマチック液晶）をはじめ、ＳＴＮ（スーパーツイス
テッドネマチック）、ＧＨ（ゲスト・ホスト）、ＰＣ
（フェーズ・チェンジ）、ＦＬＣ（強誘電性液晶）、Ａ
ＦＬＣ（反強誘電性液晶）、ＰＤＬＣ（ポリマー分散型
液晶）等の各種モード用の液晶を採用してよい。
（アクティブマトリクス駆動のＴＮモード用に用いられ
るネマチック液晶）をはじめ、ＳＴＮ（スーパーツイス
テッドネマチック）、ＧＨ（ゲスト・ホスト）、ＰＣ
（フェーズ・チェンジ）、ＦＬＣ（強誘電性液晶）、Ａ
ＦＬＣ（反強誘電性液晶）、ＰＤＬＣ（ポリマー分散型
液晶）等の各種モード用の液晶を採用してよい。
【０２０１】＜ＬＣＤの製造例２＞次に、本実施の形態
による低温プロセスの多結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴを
用いたＬＣＤ（液晶表示装置）の製造例を示す（この製
造例は後述する有機ＥＬやＦＥＤの表示装置等にも同様
に適用可能である）。
による低温プロセスの多結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴを
用いたＬＣＤ（液晶表示装置）の製造例を示す（この製
造例は後述する有機ＥＬやＦＥＤの表示装置等にも同様
に適用可能である）。
【０２０２】この製造例では、上述の製造例１におい
て、基板６１としてアルミノけい酸ガラス、ホウケイ酸
ガラス等を使用し、図１６の（１）、（２）及び（３）
の工程を同様に行う。即ち、基板６１上に触媒ＣＶＤと
バイアス触媒ＡＨＡ処理により錫含有（又は非含有）の
多結晶性シリコン膜６７を形成してこれをアイランド化
し、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路領域の
ｎＭＯＳＴＦＴ部及びｐＭＯＳＴＦＴ部を形成する。こ
の場合、同時に、ダイオード、コンデンサ、インダクタ
ンス、抵抗等の領域を形成する。
て、基板６１としてアルミノけい酸ガラス、ホウケイ酸
ガラス等を使用し、図１６の（１）、（２）及び（３）
の工程を同様に行う。即ち、基板６１上に触媒ＣＶＤと
バイアス触媒ＡＨＡ処理により錫含有（又は非含有）の
多結晶性シリコン膜６７を形成してこれをアイランド化
し、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路領域の
ｎＭＯＳＴＦＴ部及びｐＭＯＳＴＦＴ部を形成する。こ
の場合、同時に、ダイオード、コンデンサ、インダクタ
ンス、抵抗等の領域を形成する。
【０２０３】次いで、図２２の（１）に示すように（但
し、ダイヤモンド構造の超微粒子層１００Ｂは図示省
略：以下、同様）、各ＭＯＳＴＦＴゲートチャンネル領
域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適化するた
めに、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路領域
のｎＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２でカバーし、
周辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部に、イオン注入又
はイオンドーピング法により例えば燐、ひ素等のｎ型不
純物７９を１×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量で
ドーピングし、２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃
度に設定し、更に図２２の（２）に示すように、周辺駆
動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２で
カバーし、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路
領域のｎＭＯＳＴＦＴ部に、イオン注入又はイオンドー
ピング法により例えばボロン等のｐ型不純物８３を５×
１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、
１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度を設定す
る。
し、ダイヤモンド構造の超微粒子層１００Ｂは図示省
略：以下、同様）、各ＭＯＳＴＦＴゲートチャンネル領
域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適化するた
めに、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路領域
のｎＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２でカバーし、
周辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部に、イオン注入又
はイオンドーピング法により例えば燐、ひ素等のｎ型不
純物７９を１×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量で
ドーピングし、２×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃
度に設定し、更に図２２の（２）に示すように、周辺駆
動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８２で
カバーし、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部と周辺駆動回路
領域のｎＭＯＳＴＦＴ部に、イオン注入又はイオンドー
ピング法により例えばボロン等のｐ型不純物８３を５×
１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、
１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセプタ濃度を設定す
る。
【０２０４】次いで、図２２の（３）に示すように、表
示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部にｎ-型のＬＤＤ（Lightly D
oped Drain）部を形成するために、汎用フォトリソグラ
フィ技術により、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴのゲート部
と周辺駆動領域のｐＭＯＳＴＦＴ及びｎＭＯＳＴＦＴ全
部をフォトレジスト８２で覆い、露出した表示領域のｎ
ＭＯＳＴＦＴのソース／ドレイン領域に、イオン注入又
はイオンドーピング法により例えば燐等のｎ型不純物７
９を１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピ
ングし、２×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設
定して、ｎ-型のＬＤＤ部を形成する。
示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部にｎ-型のＬＤＤ（Lightly D
oped Drain）部を形成するために、汎用フォトリソグラ
フィ技術により、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴのゲート部
と周辺駆動領域のｐＭＯＳＴＦＴ及びｎＭＯＳＴＦＴ全
部をフォトレジスト８２で覆い、露出した表示領域のｎ
ＭＯＳＴＦＴのソース／ドレイン領域に、イオン注入又
はイオンドーピング法により例えば燐等のｎ型不純物７
９を１×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピ
ングし、２×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設
定して、ｎ-型のＬＤＤ部を形成する。
【０２０５】次いで、図２３の（４）に示すように、表
示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部及び周辺駆動回路領域のｎＭ
ＯＳＴＦＴ部の全部をフォトレジスト８２でカバーし、
周辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部のゲート部をフォ
トレジスト８２でカバーして露出したソース、ドレイン
領域に、イオン注入又はイオンドーピング法により例え
ばボロン等のｐ型不純物８３を１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍ
ｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定してｐ+型のソース部
８４、ドレイン部８５を形成する。
示領域のｎＭＯＳＴＦＴ部及び周辺駆動回路領域のｎＭ
ＯＳＴＦＴ部の全部をフォトレジスト８２でカバーし、
周辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部のゲート部をフォ
トレジスト８２でカバーして露出したソース、ドレイン
領域に、イオン注入又はイオンドーピング法により例え
ばボロン等のｐ型不純物８３を１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１０20ａｔｏｍ
ｓ／ｃｃのアクセプタ濃度に設定してｐ+型のソース部
８４、ドレイン部８５を形成する。
【０２０６】次いで、図２３の（５）に示すように、周
辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８
２でカバーし、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴのゲート及び
ＬＤＤ部と周辺駆動回路領域のｎＭＯＳＴＦＴ部のゲー
ト部をフォトレジスト８２でカバーし、露出した表示領
域及び周辺駆動領域のｎＭＯＳＴＦＴのソース、ドレイ
ン領域に、イオン注入又はイオンドーピング法により例
えば燐、ひ素等のｎ型不純物７９を１×１０15ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ2のドーズ量でイオンドーピングし、２×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎ+型のソ
ース部８０、ドレイン部８１を形成する。
辺駆動回路領域のｐＭＯＳＴＦＴ部をフォトレジスト８
２でカバーし、表示領域のｎＭＯＳＴＦＴのゲート及び
ＬＤＤ部と周辺駆動回路領域のｎＭＯＳＴＦＴ部のゲー
ト部をフォトレジスト８２でカバーし、露出した表示領
域及び周辺駆動領域のｎＭＯＳＴＦＴのソース、ドレイ
ン領域に、イオン注入又はイオンドーピング法により例
えば燐、ひ素等のｎ型不純物７９を１×１０15ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ2のドーズ量でイオンドーピングし、２×１０
20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ｎ+型のソ
ース部８０、ドレイン部８１を形成する。
【０２０７】次いで、図２３の（６）に示すように、プ
ラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳ系プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ
法等により、ゲート絶縁膜６８として、酸化シリコン膜
４０〜５０ｎｍ厚、窒化シリコン膜１０〜２０ｎｍ厚、
酸化シリコン膜４０〜５０ｎｍ厚の積層膜を形成する。
そして、ハロゲンランプ等でのＲＴＡ処理を例えば、約
１０００℃、１０〜３０秒行い、添加したｎ又はｐ型不
純物を活性化することにより、設定した各々のキャリア
不純物濃度を得る。
ラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳ系プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ
法等により、ゲート絶縁膜６８として、酸化シリコン膜
４０〜５０ｎｍ厚、窒化シリコン膜１０〜２０ｎｍ厚、
酸化シリコン膜４０〜５０ｎｍ厚の積層膜を形成する。
そして、ハロゲンランプ等でのＲＴＡ処理を例えば、約
１０００℃、１０〜３０秒行い、添加したｎ又はｐ型不
純物を活性化することにより、設定した各々のキャリア
不純物濃度を得る。
【０２０８】この後に、全面に４００〜５００ｎｍ厚の
１％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチングにより、全ＴＦＴのゲ
ート電極７５及びゲートラインを形成する。更にこの後
に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリ
コン膜１００〜２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケート
ガラス（ＰＳＧ）膜２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコ
ン膜１００〜２００ｎｍ厚の積層膜からなる絶縁膜８６
を形成する。
１％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチングにより、全ＴＦＴのゲ
ート電極７５及びゲートラインを形成する。更にこの後
に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリ
コン膜１００〜２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケート
ガラス（ＰＳＧ）膜２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコ
ン膜１００〜２００ｎｍ厚の積層膜からなる絶縁膜８６
を形成する。
【０２０９】次いで、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術により、周辺駆動回路の全ＴＦＴ部のソース
／ドレイン部及び表示用ｎＭＯＳＴＦＴ部のソース部の
窓開けを行う。窒化シリコン膜はＣＦ4のプラズマエッ
チング、酸化シリコン膜及びリンシリケートガラス膜は
フッ酸系エッチング液でエッチング処理する。
チング技術により、周辺駆動回路の全ＴＦＴ部のソース
／ドレイン部及び表示用ｎＭＯＳＴＦＴ部のソース部の
窓開けを行う。窒化シリコン膜はＣＦ4のプラズマエッ
チング、酸化シリコン膜及びリンシリケートガラス膜は
フッ酸系エッチング液でエッチング処理する。
【０２１０】次いで、図２３の（７）に示すように、全
面に４００〜５００ｎｍ厚の１％Ｓｉ入りアルミニウム
スパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術により、周辺駆動回路の全ＴＦＴのソース、
ドレイン電極８８、８９、９０、９１を形成すると同時
に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのソース電極８７及びデータ
ラインを形成する。
面に４００〜５００ｎｍ厚の１％Ｓｉ入りアルミニウム
スパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術により、周辺駆動回路の全ＴＦＴのソース、
ドレイン電極８８、８９、９０、９１を形成すると同時
に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのソース電極８７及びデータ
ラインを形成する。
【０２１１】次いで、図示は省略したが、プラズマＣＶ
Ｄ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリコン膜１００〜２
００ｎｍ厚、フォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ
膜）２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコン膜１００〜３
００ｎｍ厚を層間絶縁膜（上述の９２）として全面に形
成し、フォーミングガス中で約４００℃、１時間、水素
化及びシンター処理する。その後に、表示用ｎＭＯＳＴ
ＦＴのドレイン部コンタクト用窓開けを行う。
Ｄ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリコン膜１００〜２
００ｎｍ厚、フォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ
膜）２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコン膜１００〜３
００ｎｍ厚を層間絶縁膜（上述の９２）として全面に形
成し、フォーミングガス中で約４００℃、１時間、水素
化及びシンター処理する。その後に、表示用ｎＭＯＳＴ
ＦＴのドレイン部コンタクト用窓開けを行う。
【０２１２】ここで、ＬＣＤが透過型の場合は、画素開
口部の酸化シリコン膜、フォスフィンシリケートガラス
膜及び窒化シリコン膜は除去し、また反射型の場合は、
画素開口部等の酸化シリコン膜、フォスフィンシリケー
トガラス膜及び窒化シリコン膜は除去する必要はない
（これは上述又は後述のＬＣＤにおいても同様であ
る）。
口部の酸化シリコン膜、フォスフィンシリケートガラス
膜及び窒化シリコン膜は除去し、また反射型の場合は、
画素開口部等の酸化シリコン膜、フォスフィンシリケー
トガラス膜及び窒化シリコン膜は除去する必要はない
（これは上述又は後述のＬＣＤにおいても同様であ
る）。
【０２１３】透過型の場合、図１９の（１０）と同様
に、全面に、スピンコート等で２〜３μｍ厚のアクリル
系透明樹脂平坦化膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ
及びエッチング技術により、表示用ＴＦＴのドレイン側
の透明樹脂窓開けを形成した後、全面に１３０〜１５０
ｎｍ厚のＩＴＯスパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグ
ラフィ及びエッチング技術により、表示用ｎＭＯＳＴＦ
Ｔのドレイン部とコンタクトしたＩＴＯ透明電極を形成
する。更に熱処理（フォーミングガス中で２００〜２５
０℃、１時間）により、コンタクト抵抗の低減化とＩＴ
Ｏ透明度向上を図る。
に、全面に、スピンコート等で２〜３μｍ厚のアクリル
系透明樹脂平坦化膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ
及びエッチング技術により、表示用ＴＦＴのドレイン側
の透明樹脂窓開けを形成した後、全面に１３０〜１５０
ｎｍ厚のＩＴＯスパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグ
ラフィ及びエッチング技術により、表示用ｎＭＯＳＴＦ
Ｔのドレイン部とコンタクトしたＩＴＯ透明電極を形成
する。更に熱処理（フォーミングガス中で２００〜２５
０℃、１時間）により、コンタクト抵抗の低減化とＩＴ
Ｏ透明度向上を図る。
【０２１４】反射型の場合は、全面に、スピンコート等
で２〜３μｍ厚の感光性樹脂膜を形成し、汎用フォトリ
ソグラフィ及びエッチング技術により、少なくとも画素
部に凹凸形状パターンを形成し、リフローさせて凹凸反
射下部を形成する。同時に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのド
レイン部の感光性樹脂窓開けを形成する。しかる後、全
面に、３００〜４００ｎｍ厚の１％Ｓｉ入りアルミニウ
ムスパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ及びエ
ッチング技術により、画素部以外のアルミニウム膜を除
去し、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのドレイン電極と接続した
凹凸形状のアルミニウム反射部を形成する。その後に、
フォーミングガス中で３００℃、１時間シンター処理す
る。
で２〜３μｍ厚の感光性樹脂膜を形成し、汎用フォトリ
ソグラフィ及びエッチング技術により、少なくとも画素
部に凹凸形状パターンを形成し、リフローさせて凹凸反
射下部を形成する。同時に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのド
レイン部の感光性樹脂窓開けを形成する。しかる後、全
面に、３００〜４００ｎｍ厚の１％Ｓｉ入りアルミニウ
ムスパッタ膜を形成し、汎用フォトリソグラフィ及びエ
ッチング技術により、画素部以外のアルミニウム膜を除
去し、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのドレイン電極と接続した
凹凸形状のアルミニウム反射部を形成する。その後に、
フォーミングガス中で３００℃、１時間シンター処理す
る。
【０２１５】なお、上記において、ｎＭＯＳＴＦＴのソ
ース、ドレインを形成した後に、バイアス触媒ＡＨＡ処
理すれば、多結晶性シリコン膜の膜温度を局部的に上昇
させ、結晶化が更に促進され、高移動度及び高品質の多
結晶性シリコン膜を形成する。同時に、大量の高温の水
素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオ
ン）などが有する熱エネルギーが膜に移動して、膜温度
を局部的に上昇させるので、ゲートチャンネル／ソース
／ドレイン領域に注入された燐、ひ素、ボロンイオン等
が活性化される。
ース、ドレインを形成した後に、バイアス触媒ＡＨＡ処
理すれば、多結晶性シリコン膜の膜温度を局部的に上昇
させ、結晶化が更に促進され、高移動度及び高品質の多
結晶性シリコン膜を形成する。同時に、大量の高温の水
素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化水素イオ
ン）などが有する熱エネルギーが膜に移動して、膜温度
を局部的に上昇させるので、ゲートチャンネル／ソース
／ドレイン領域に注入された燐、ひ素、ボロンイオン等
が活性化される。
【０２１６】なお、プラズマＣＶＤ法によってアモルフ
ァスシリコン含有微結晶シリコン膜を形成した場合、膜
中に１０〜２０％の水素が含有されるが、バイアス触媒
ＡＨＡ処理によって減少／除去することができて多結晶
性シリコン膜化し、高移動度及び高品質の多結晶性シリ
コン膜を形成する。又、アモルファスシリコン含有微結
晶シリコン等の膜上又は膜内にシリコン酸化物が存在す
るときに、これと還元反応してＳｉＯを生成し、蒸発さ
せるので、それらの膜上又は膜内のシリコン酸化物を減
少／除去させることができ、高移動度及び高品質の多結
晶性シリコン膜を形成できる。
ァスシリコン含有微結晶シリコン膜を形成した場合、膜
中に１０〜２０％の水素が含有されるが、バイアス触媒
ＡＨＡ処理によって減少／除去することができて多結晶
性シリコン膜化し、高移動度及び高品質の多結晶性シリ
コン膜を形成する。又、アモルファスシリコン含有微結
晶シリコン等の膜上又は膜内にシリコン酸化物が存在す
るときに、これと還元反応してＳｉＯを生成し、蒸発さ
せるので、それらの膜上又は膜内のシリコン酸化物を減
少／除去させることができ、高移動度及び高品質の多結
晶性シリコン膜を形成できる。
【０２１７】＜ボトムゲート型又はデュアルゲート型Ｍ
ＯＳＴＦＴ＞ＭＯＳＴＦＴを組み込んだ例えばＬＣＤに
おいて、上述のトップゲート型に代えて、ボトムゲート
型、デュアルゲート型のＭＯＳＴＦＴからなる透過型Ｌ
ＣＤを製造した例を述べる（但し、反射型ＬＣＤも同様
である）。
ＯＳＴＦＴ＞ＭＯＳＴＦＴを組み込んだ例えばＬＣＤに
おいて、上述のトップゲート型に代えて、ボトムゲート
型、デュアルゲート型のＭＯＳＴＦＴからなる透過型Ｌ
ＣＤを製造した例を述べる（但し、反射型ＬＣＤも同様
である）。
【０２１８】図２４（Ｂ）に示すように、表示部及び周
辺部にはボトムゲート型のｎＭＯＳＴＦＴが設けられ、
或いは図２４（Ｃ）に示すように、表示部及び周辺部に
はデュアルゲート型のｎＭＯＳＴＦＴがそれぞれ設けら
れている。これらのボトムゲート型、デュアルゲート型
ＭＯＳＴＦＴのうち、特にデュアルゲート型の場合には
上下のゲート部によって駆動能力が向上し、高速スイッ
チングに適し、また上下のゲート部のいずれかを選択的
に用いて場合に応じてトップゲート型又はボトムゲート
型として動作させることもできる。
辺部にはボトムゲート型のｎＭＯＳＴＦＴが設けられ、
或いは図２４（Ｃ）に示すように、表示部及び周辺部に
はデュアルゲート型のｎＭＯＳＴＦＴがそれぞれ設けら
れている。これらのボトムゲート型、デュアルゲート型
ＭＯＳＴＦＴのうち、特にデュアルゲート型の場合には
上下のゲート部によって駆動能力が向上し、高速スイッ
チングに適し、また上下のゲート部のいずれかを選択的
に用いて場合に応じてトップゲート型又はボトムゲート
型として動作させることもできる。
【０２１９】図２４（Ｂ）のボトムゲート型ＭＯＳＴＦ
Ｔにおいて、図中の１０２はＭｏ−Ｔａ合金等のゲート
電極であり、１０３は窒化シリコン膜及び１０４は酸化
シリコン膜であってゲート絶縁膜を形成し、このゲート
絶縁膜上にはトップゲート型ＭＯＳＴＦＴと同様の多結
晶性シリコン膜６７を用いたチャンネル領域等が形成さ
れている。また、図２４（Ｃ）のデュアルゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴにおいて、下部ゲート部はボトムゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴと同様であるが、上部ゲート部は、ゲート絶縁
膜１０６を酸化シリコン膜と窒化シリコン膜、必要に応
じて更に酸化シリコン膜の積層膜で形成し、この上に上
部ゲート電極７５を設けている。
Ｔにおいて、図中の１０２はＭｏ−Ｔａ合金等のゲート
電極であり、１０３は窒化シリコン膜及び１０４は酸化
シリコン膜であってゲート絶縁膜を形成し、このゲート
絶縁膜上にはトップゲート型ＭＯＳＴＦＴと同様の多結
晶性シリコン膜６７を用いたチャンネル領域等が形成さ
れている。また、図２４（Ｃ）のデュアルゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴにおいて、下部ゲート部はボトムゲート型ＭＯ
ＳＴＦＴと同様であるが、上部ゲート部は、ゲート絶縁
膜１０６を酸化シリコン膜と窒化シリコン膜、必要に応
じて更に酸化シリコン膜の積層膜で形成し、この上に上
部ゲート電極７５を設けている。
【０２２０】＜ボトムゲート型ＭＯＳＴＦＴの製造＞ま
ず、ガラス基板６１上の全面に、Ｍｏ−Ｔａ合金のスパ
ッタ膜を３００〜４００ｎｍ厚に形成し、これを汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術により２０〜４５
度のテーパーエッチングし、少なくともＴＦＴ形成領域
に、ボトムゲート電極１０２を形成すると同時に、ゲー
トラインを形成する。ガラス材質の使い分けは上述した
トップゲート型に準ずる。
ず、ガラス基板６１上の全面に、Ｍｏ−Ｔａ合金のスパ
ッタ膜を３００〜４００ｎｍ厚に形成し、これを汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術により２０〜４５
度のテーパーエッチングし、少なくともＴＦＴ形成領域
に、ボトムゲート電極１０２を形成すると同時に、ゲー
トラインを形成する。ガラス材質の使い分けは上述した
トップゲート型に準ずる。
【０２２１】次いで、プラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳ系プラ
ズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ等の気相成長法に
より、ゲート絶縁膜及び保護膜用の窒化シリコン膜１０
３及び酸化シリコン膜１０４と、錫含有のアモルファス
シリコン含有微結晶シリコン膜とを形成する。この膜は
上述したと同様に更にバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返
して多結晶性シリコン膜６７を形成する。これらの気相
成膜条件は上述したトップゲート型に準ずる。なお、ボ
トムゲート絶縁膜及び保護膜用の窒化シリコン膜はガラ
ス基板からのＮａイオンストッパ作用を期待して設ける
ものであるが、合成石英ガラスの場合は不要である。
ズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ等の気相成長法に
より、ゲート絶縁膜及び保護膜用の窒化シリコン膜１０
３及び酸化シリコン膜１０４と、錫含有のアモルファス
シリコン含有微結晶シリコン膜とを形成する。この膜は
上述したと同様に更にバイアス触媒ＡＨＡ処理を繰り返
して多結晶性シリコン膜６７を形成する。これらの気相
成膜条件は上述したトップゲート型に準ずる。なお、ボ
トムゲート絶縁膜及び保護膜用の窒化シリコン膜はガラ
ス基板からのＮａイオンストッパ作用を期待して設ける
ものであるが、合成石英ガラスの場合は不要である。
【０２２２】これ以降のプロセスは上述したものに準ず
るが、すでに上記の工程でゲート電極を形成しているの
で、ここではゲート電極用多結晶シリコン膜形成、ゲー
ト電極形成、ゲート多結晶シリコン酸化工程は不要であ
る。
るが、すでに上記の工程でゲート電極を形成しているの
で、ここではゲート電極用多結晶シリコン膜形成、ゲー
ト電極形成、ゲート多結晶シリコン酸化工程は不要であ
る。
【０２２３】そして次に、上述したと同様に、ｐＭＯＳ
ＴＦＴ、ｎＭＯＳＴＦＴ領域をアイランド化し（但し、
一方の領域のみを図示：以下、同様）、各チャンネル領
域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適化するた
めに、イオン注入又はイオンドーピング法によりｎ型又
はｐ型不純物を適当量混入した後、更に、各ＭＯＳＴＦ
Ｔのソース、ドレイン領域を形成するためにイオン注入
又はイオンドーピング法によりｎ型又はｐ型不純物を適
当量混入させる。この後に、不純物活性化のためにＲＴ
Ａ処理（約１０００℃、１０〜３０秒間）する。
ＴＦＴ、ｎＭＯＳＴＦＴ領域をアイランド化し（但し、
一方の領域のみを図示：以下、同様）、各チャンネル領
域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適化するた
めに、イオン注入又はイオンドーピング法によりｎ型又
はｐ型不純物を適当量混入した後、更に、各ＭＯＳＴＦ
Ｔのソース、ドレイン領域を形成するためにイオン注入
又はイオンドーピング法によりｎ型又はｐ型不純物を適
当量混入させる。この後に、不純物活性化のためにＲＴ
Ａ処理（約１０００℃、１０〜３０秒間）する。
【０２２４】これ以降のプロセスは、上述したものに準
ずる。
ずる。
【０２２５】＜デュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴの製造＞
上記のボトムゲート型と同様に、ボトムゲート電極１０
２、ゲート絶縁膜１０３及び１０４、多結晶性シリコン
膜６７をそれぞれ形成する。但し、ボトムゲート絶縁膜
及び保護膜用の窒化シリコン膜１０３はガラス基板から
のＮａイオンストッパ作用を期待して設けるものである
が、合成石英ガラスの場合は不要である。
上記のボトムゲート型と同様に、ボトムゲート電極１０
２、ゲート絶縁膜１０３及び１０４、多結晶性シリコン
膜６７をそれぞれ形成する。但し、ボトムゲート絶縁膜
及び保護膜用の窒化シリコン膜１０３はガラス基板から
のＮａイオンストッパ作用を期待して設けるものである
が、合成石英ガラスの場合は不要である。
【０２２６】そして次に、上述したと同様に、ｐＭＯＳ
ＴＦＴ、ｎＭＯＳＴＦＴ領域をアイランド化し、各チャ
ンネル領域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適
化するために、イオン注入又はイオンドーピング法によ
りｎ型又はｐ型不純物を適当量混入した後、更に、各Ｍ
ＯＳＴＦＴのソース、ドレイン領域を形成するためにイ
オン注入又はイオンドーピング法によりｎ型又はｐ型不
純物を適当量混入させる。
ＴＦＴ、ｎＭＯＳＴＦＴ領域をアイランド化し、各チャ
ンネル領域のキャリア不純物濃度を制御してＶthを最適
化するために、イオン注入又はイオンドーピング法によ
りｎ型又はｐ型不純物を適当量混入した後、更に、各Ｍ
ＯＳＴＦＴのソース、ドレイン領域を形成するためにイ
オン注入又はイオンドーピング法によりｎ型又はｐ型不
純物を適当量混入させる。
【０２２７】次いで、トップゲート絶縁膜１０６用の酸
化シリコン膜及び窒化シリコン膜、必要に応じて更に酸
化シリコン膜の積層膜を成膜する。気相成長条件は上述
したトップゲート型に準ずる。この後に、不純物活性化
のためにＲＴＡ処理（約１０００℃、１０〜３０秒間）
する。
化シリコン膜及び窒化シリコン膜、必要に応じて更に酸
化シリコン膜の積層膜を成膜する。気相成長条件は上述
したトップゲート型に準ずる。この後に、不純物活性化
のためにＲＴＡ処理（約１０００℃、１０〜３０秒間）
する。
【０２２８】この後に、全面に４００〜５００ｎｍ厚の
１％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フ
ォトリグラフィ及びエッチング技術により、全ＴＦＴの
トップゲート電極７５及びゲートラインを形成する。こ
の後に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化
シリコン膜１００〜２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケ
ートガラス（ＰＳＧ）膜２００〜３００ｎｍ厚からなる
絶縁膜８６を形成する。次に、汎用フォトリソグラフィ
及びエッチング技術により、周辺駆動回路の全ＭＯＳＴ
ＦＴのソース、ドレイン電極部、さらに表示部ｎＭＯＳ
ＴＦＴのソース電極部の窓開けを行う。
１％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フ
ォトリグラフィ及びエッチング技術により、全ＴＦＴの
トップゲート電極７５及びゲートラインを形成する。こ
の後に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化
シリコン膜１００〜２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケ
ートガラス（ＰＳＧ）膜２００〜３００ｎｍ厚からなる
絶縁膜８６を形成する。次に、汎用フォトリソグラフィ
及びエッチング技術により、周辺駆動回路の全ＭＯＳＴ
ＦＴのソース、ドレイン電極部、さらに表示部ｎＭＯＳ
ＴＦＴのソース電極部の窓開けを行う。
【０２２９】次いで、全面に４００〜５００ｎｍ厚の１
％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フォ
トリソグラフィ及びエッチング技術により、ソース及び
ドレインの各アルミニウム電極８７、８８及び８９、ソ
ースライン及び配線等を形成する。次いで、プラズマＣ
ＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリコン膜１００〜
２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ
膜）２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコン膜１００〜３
００ｎｍ厚を層間絶縁膜９２として全面に形成し、フォ
ーミングガス中で約４００℃、１時間、水素化及びシン
ター処理する。その後に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのドレ
イン部コンタクト用窓開けを行い、画素電極９３を形成
する。
％Ｓｉ入りアルミニウムスパッタ膜を形成し、汎用フォ
トリソグラフィ及びエッチング技術により、ソース及び
ドレインの各アルミニウム電極８７、８８及び８９、ソ
ースライン及び配線等を形成する。次いで、プラズマＣ
ＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により、酸化シリコン膜１００〜
２００ｎｍ厚、フォスフィンシリケートガラス（ＰＳＧ
膜）２００〜３００ｎｍ厚、窒化シリコン膜１００〜３
００ｎｍ厚を層間絶縁膜９２として全面に形成し、フォ
ーミングガス中で約４００℃、１時間、水素化及びシン
ター処理する。その後に、表示用ｎＭＯＳＴＦＴのドレ
イン部コンタクト用窓開けを行い、画素電極９３を形成
する。
【０２３０】上述したように、本実施の形態によれば、
上述の第１の実施の形態と同様に、触媒ＣＶＤ又はバイ
アス触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理により、ＬＣ
Ｄの表示部及び周辺駆動回路部のＭＯＳＴＦＴのゲート
チャンネル、ソース及びドレイン領域となる、高キャリ
ア移動度でＶth調整が容易であり、低抵抗での高速動作
が可能な多結晶性シリコン膜を形成することができる。
この多結晶性シリコン膜によるトップゲート、ボトムゲ
ート又はデュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴを用いた液晶表
示装置は、高いスイッチング特性と低リーク電流のＬＤ
Ｄ構造を有する表示部と、高い駆動能力のＣＭＯＳ、又
はｎＭＯＳ、又はｐＭＯＳ周辺駆動回路を一体化した構
成が可能となり、高画質、高精細、狭額縁、高効率、安
価な液晶パネルの実現が可能である。
上述の第１の実施の形態と同様に、触媒ＣＶＤ又はバイ
アス触媒ＣＶＤとバイアス触媒ＡＨＡ処理により、ＬＣ
Ｄの表示部及び周辺駆動回路部のＭＯＳＴＦＴのゲート
チャンネル、ソース及びドレイン領域となる、高キャリ
ア移動度でＶth調整が容易であり、低抵抗での高速動作
が可能な多結晶性シリコン膜を形成することができる。
この多結晶性シリコン膜によるトップゲート、ボトムゲ
ート又はデュアルゲート型ＭＯＳＴＦＴを用いた液晶表
示装置は、高いスイッチング特性と低リーク電流のＬＤ
Ｄ構造を有する表示部と、高い駆動能力のＣＭＯＳ、又
はｎＭＯＳ、又はｐＭＯＳ周辺駆動回路を一体化した構
成が可能となり、高画質、高精細、狭額縁、高効率、安
価な液晶パネルの実現が可能である。
【０２３１】そして、低温（３００〜４００℃）で形成
できるので、安価で、大型化が容易な低歪点ガラスを採
用でき、コストダウンが可能となる。しかも、アレイ部
上にカラーフィルタやブラックマスクを作り込むことに
より、液晶表示パネルの開口率、輝度等を改善し、カラ
ーフィルタ基板を不要とし、生産性改善等によるコスト
ダウンが実現する。
できるので、安価で、大型化が容易な低歪点ガラスを採
用でき、コストダウンが可能となる。しかも、アレイ部
上にカラーフィルタやブラックマスクを作り込むことに
より、液晶表示パネルの開口率、輝度等を改善し、カラ
ーフィルタ基板を不要とし、生産性改善等によるコスト
ダウンが実現する。
【０２３２】第３の実施の形態 本実施の形態は、本発明を有機又は無機のエレクトロル
ミネセンス（ＥＬ）表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置
に適用したものである。以下にその構造例と製造例を示
す。
ミネセンス（ＥＬ）表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置
に適用したものである。以下にその構造例と製造例を示
す。
【０２３３】＜有機ＥＬ素子の構造例Ｉ＞図２５
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この構造例Ｉによれば、
ガラス等の基板１１１上に、本発明に基づいて上述した
方法で形成された高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコ
ン膜によって、スイッチング用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆
動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲートチャンネル１１７、ソース
領域１２０及びドレイン領域１２１が形成されている。
そして、ゲート絶縁膜１１８上にゲート電極１１５、ソ
ース及びドレイン領域上にソース電極１２７及びドレイ
ン電極１２８、１３１が形成されている。ＭＯＳＴＦＴ
１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲートとはドレイン電
極１２８を介して接続されていると共に、ＭＯＳＴＦＴ
２のソース電極１２７との間に絶縁膜１３６を介してキ
ャパシタＣが形成され、かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイ
ン電極１３１は有機ＥＬ素子の陰極１３８にまで延設さ
れている。
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この構造例Ｉによれば、
ガラス等の基板１１１上に、本発明に基づいて上述した
方法で形成された高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコ
ン膜によって、スイッチング用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆
動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲートチャンネル１１７、ソース
領域１２０及びドレイン領域１２１が形成されている。
そして、ゲート絶縁膜１１８上にゲート電極１１５、ソ
ース及びドレイン領域上にソース電極１２７及びドレイ
ン電極１２８、１３１が形成されている。ＭＯＳＴＦＴ
１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲートとはドレイン電
極１２８を介して接続されていると共に、ＭＯＳＴＦＴ
２のソース電極１２７との間に絶縁膜１３６を介してキ
ャパシタＣが形成され、かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイ
ン電極１３１は有機ＥＬ素子の陰極１３８にまで延設さ
れている。
【０２３４】各ＭＯＳＴＦＴは絶縁膜１３０で覆われ、
この絶縁膜上には陰極を覆うように有機ＥＬ素子の例え
ば緑色有機発光層１３２（又は青色有機発光層１３３、
更には図示しない赤色有機発光層）が形成され、この有
機発光層を覆うように陽極（１層目）１３４が形成さ
れ、更に共通の陽極（２層目）１３５が全面に形成され
ている。なお、ＣＭＯＳＴＦＴからなる周辺駆動回路、
映像信号処理回路、メモリー回路等の製法は、上述した
液晶表示装置に準ずる（以下、同様）。
この絶縁膜上には陰極を覆うように有機ＥＬ素子の例え
ば緑色有機発光層１３２（又は青色有機発光層１３３、
更には図示しない赤色有機発光層）が形成され、この有
機発光層を覆うように陽極（１層目）１３４が形成さ
れ、更に共通の陽極（２層目）１３５が全面に形成され
ている。なお、ＣＭＯＳＴＦＴからなる周辺駆動回路、
映像信号処理回路、メモリー回路等の製法は、上述した
液晶表示装置に準ずる（以下、同様）。
【０２３５】この構造の有機ＥＬ表示部は、有機ＥＬ発
光層が電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のドレインに接続さ
れ、陰極（Ｌｉ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｇなど）１３８がガラ
ス等の基板１１１の面に被着され、陽極（ＩＴＯ膜な
ど）１３４、１３５がその上部に設けられており、従っ
て、上面発光１３６’となる。また、陰極がＭＯＳＴＦ
Ｔ上を覆っている場合は発光面積が大きくなり、このと
きには陰極が遮光膜となり、発光光等がＭＯＳＴＦＴに
入射しないのでリーク電流発生がなく、ＴＦＴ特性の悪
化がない。
光層が電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のドレインに接続さ
れ、陰極（Ｌｉ−Ａｌ、Ｍｇ−Ａｇなど）１３８がガラ
ス等の基板１１１の面に被着され、陽極（ＩＴＯ膜な
ど）１３４、１３５がその上部に設けられており、従っ
て、上面発光１３６’となる。また、陰極がＭＯＳＴＦ
Ｔ上を覆っている場合は発光面積が大きくなり、このと
きには陰極が遮光膜となり、発光光等がＭＯＳＴＦＴに
入射しないのでリーク電流発生がなく、ＴＦＴ特性の悪
化がない。
【０２３６】また、各画素部周辺に図２５（Ｃ）のよう
にブラックマスク部（クロム、二酸化クロム等）１４０
を形成すれば、光漏れ（クロストーク等）を防止し、コ
ントラストの向上が図れる。
にブラックマスク部（クロム、二酸化クロム等）１４０
を形成すれば、光漏れ（クロストーク等）を防止し、コ
ントラストの向上が図れる。
【０２３７】なお、画素表示部に緑色、青色、赤色の３
色発光層を使用する方法、色変換層を使用する方法、白
色発光層にカラーフィルターを使用する方法のいずれで
も、良好なフルカラーのＥＬ表示装置が実現でき、ま
た、各色発光材料である高分子化合物のスピンコーティ
ング法、又は金属錯体の真空加熱蒸着法においても、長
寿命、高精度、高品質、高信頼性のフルカラー有機ＥＬ
部を生産性良く作成できるので、コストダウンが可能と
なる（以下、同様）。
色発光層を使用する方法、色変換層を使用する方法、白
色発光層にカラーフィルターを使用する方法のいずれで
も、良好なフルカラーのＥＬ表示装置が実現でき、ま
た、各色発光材料である高分子化合物のスピンコーティ
ング法、又は金属錯体の真空加熱蒸着法においても、長
寿命、高精度、高品質、高信頼性のフルカラー有機ＥＬ
部を生産性良く作成できるので、コストダウンが可能と
なる（以下、同様）。
【０２３８】従来のこの種の有機ＥＬは、アモルファス
シリコンＴＦＴを用いているので、Ｖthが変動しても電
流値が変わり易く、画質に変動が起き易い。しかも、移
動度が小さいため、高速応答でドライブできる電流にも
限界があり、またｐチャンネルの形成が困難であり、小
規模なＣＭＯＳ回路構成さえも困難である。そこで、比
較的大面積化が容易であって高信頼性で移動度も高く、
ＣＭＯＳ回路構成も可能な多結晶シリコンＴＦＴを用い
ることが望ましいが、従来の多結晶シリコン膜は、１）
アモルファスシリコン膜を３００〜４００℃のプラズマ
ＣＶＤ法で成膜し、エキシマレーザーアニールして多結
晶シリコン膜化する。２）アモルファスシリコン膜を４
３０〜５００℃のＬＰＣＶＤ法で成膜し、窒素ガス中で
６００℃／５〜２０ｈｒと８５０℃／０．５〜３ｈｒで
固相成長させて多結晶シリコン膜化する。
シリコンＴＦＴを用いているので、Ｖthが変動しても電
流値が変わり易く、画質に変動が起き易い。しかも、移
動度が小さいため、高速応答でドライブできる電流にも
限界があり、またｐチャンネルの形成が困難であり、小
規模なＣＭＯＳ回路構成さえも困難である。そこで、比
較的大面積化が容易であって高信頼性で移動度も高く、
ＣＭＯＳ回路構成も可能な多結晶シリコンＴＦＴを用い
ることが望ましいが、従来の多結晶シリコン膜は、１）
アモルファスシリコン膜を３００〜４００℃のプラズマ
ＣＶＤ法で成膜し、エキシマレーザーアニールして多結
晶シリコン膜化する。２）アモルファスシリコン膜を４
３０〜５００℃のＬＰＣＶＤ法で成膜し、窒素ガス中で
６００℃／５〜２０ｈｒと８５０℃／０．５〜３ｈｒで
固相成長させて多結晶シリコン膜化する。
【０２３９】しかし、１）は、高価なエキシマレーザー
装置の採用、エキシマレーザーの不安定性起因のＴＦＴ
特性むらと品質問題、生産性低下等によるコストアップ
となる。２）は、６００℃以上、１５〜２０ｈｒｓの長
時間の熱処理のために、汎用ガラス基板を使用できず、
石英ガラス採用となるので、コストアップとなる。ま
た、フルカラー有機ＥＬ層では、その微細加工プロセス
において、電極の酸化や有機ＥＬ材料が酸素、水分にさ
らされたり、加熱で構造変化（溶解あるいは再結晶化）
して劣化しやすいので、各色発光領域を高精度に形成す
るのが難しい。
装置の採用、エキシマレーザーの不安定性起因のＴＦＴ
特性むらと品質問題、生産性低下等によるコストアップ
となる。２）は、６００℃以上、１５〜２０ｈｒｓの長
時間の熱処理のために、汎用ガラス基板を使用できず、
石英ガラス採用となるので、コストアップとなる。ま
た、フルカラー有機ＥＬ層では、その微細加工プロセス
において、電極の酸化や有機ＥＬ材料が酸素、水分にさ
らされたり、加熱で構造変化（溶解あるいは再結晶化）
して劣化しやすいので、各色発光領域を高精度に形成す
るのが難しい。
【０２４０】次に、本実施の形態による有機ＥＬ素子の
製造プロセスを説明すると、まず、図２６の（１）に示
すように、上述した工程を経て多結晶性シリコン膜から
なるソース領域１２０、チャンネル領域１１７及びドレ
イン領域１２１を形成した後、ゲート絶縁膜１１８を形
成し、この上にＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５
をＭｏ−Ｔａ合金等のスパッタリング成膜とフォトリソ
グラフィ及びエッチング技術により形成し、またＭＯＳ
ＴＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインをスパ
ッタリング成膜とフォトリソグラフィ及びエッチング技
術により（以下、同様）形成する。そして、オーバーコ
ート膜（酸化シリコン等）１３７を触媒ＣＶＤ等の気相
成長法により（以下、同様）形成後、ＭＯＳＴＦＴ２の
ソース電極１２７及びアースラインを形成し、更にオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成する。
製造プロセスを説明すると、まず、図２６の（１）に示
すように、上述した工程を経て多結晶性シリコン膜から
なるソース領域１２０、チャンネル領域１１７及びドレ
イン領域１２１を形成した後、ゲート絶縁膜１１８を形
成し、この上にＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５
をＭｏ−Ｔａ合金等のスパッタリング成膜とフォトリソ
グラフィ及びエッチング技術により形成し、またＭＯＳ
ＴＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインをスパ
ッタリング成膜とフォトリソグラフィ及びエッチング技
術により（以下、同様）形成する。そして、オーバーコ
ート膜（酸化シリコン等）１３７を触媒ＣＶＤ等の気相
成長法により（以下、同様）形成後、ＭＯＳＴＦＴ２の
ソース電極１２７及びアースラインを形成し、更にオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成する。
【０２４１】次いで、図２６の（２）に示すように、Ｍ
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部、ＭＯＳＴＦＴ２の
ゲート部の窓開けを行った後、図２６の（３）に示すよ
うに、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリングと汎用フォト
リソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ１
のドレイン電極とＭＯＳＴＦＴ２のゲート電極を１％Ｓ
ｉ入りＡｌ配線１２８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１
のソース電極と、この電極に接続される１％Ｓｉ入りＡ
ｌからなるソースラインを形成する。そして、オーバー
コート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケートガラ
ス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成し、ＭＯＳ
ＴＦＴ２のドレイン部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ２
のドレイン部と接続した発光部の陰極１３８を形成す
る。
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部、ＭＯＳＴＦＴ２の
ゲート部の窓開けを行った後、図２６の（３）に示すよ
うに、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリングと汎用フォト
リソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ１
のドレイン電極とＭＯＳＴＦＴ２のゲート電極を１％Ｓ
ｉ入りＡｌ配線１２８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１
のソース電極と、この電極に接続される１％Ｓｉ入りＡ
ｌからなるソースラインを形成する。そして、オーバー
コート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケートガラ
ス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成し、ＭＯＳ
ＴＦＴ２のドレイン部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ２
のドレイン部と接続した発光部の陰極１３８を形成す
る。
【０２４２】次いで、図２６の（４）に示すように、有
機発光層１３２等及び陽極１３４、１３５を形成する。
機発光層１３２等及び陽極１３４、１３５を形成する。
【０２４３】なお、上記において、緑色（Ｇ）発光有機
ＥＬ層、青色（Ｂ）発光有機ＥＬ層、赤色（Ｒ）発光有
機ＥＬ層はそれぞれ、１００〜２００ｎｍ厚に形成する
が、これらの有機ＥＬ層は、低分子化合物の場合は真空
加熱蒸着法で形成され、高分子化合物の場合はディッピ
ングコーティング、スピンコーティングなどの塗布法や
インクジェット法によりＲ、Ｇ、Ｂ発光ポリマーを配列
する方法が用いられる。金属錯体の場合は、昇華可能な
材料を真空加熱蒸着法で形成される。
ＥＬ層、青色（Ｂ）発光有機ＥＬ層、赤色（Ｒ）発光有
機ＥＬ層はそれぞれ、１００〜２００ｎｍ厚に形成する
が、これらの有機ＥＬ層は、低分子化合物の場合は真空
加熱蒸着法で形成され、高分子化合物の場合はディッピ
ングコーティング、スピンコーティングなどの塗布法や
インクジェット法によりＲ、Ｇ、Ｂ発光ポリマーを配列
する方法が用いられる。金属錯体の場合は、昇華可能な
材料を真空加熱蒸着法で形成される。
【０２４４】有機ＥＬ層には、単層型、二層型、三層型
等があるが、ここでは低分子化合物の三層型の例を示
す。 単層型；陽極／バイポーラー発光層／陰極、 二層型；陽極／ホール輸送層／電子輸送性発光層／陰
極、又は陽極／ホール輸送性発光層／電子輸送層／陰
極、 三層型；陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰
極、又は陽極／ホール輸送性発光層／キャリアブロック
層／電子輸送性発光層／陰極
等があるが、ここでは低分子化合物の三層型の例を示
す。 単層型；陽極／バイポーラー発光層／陰極、 二層型；陽極／ホール輸送層／電子輸送性発光層／陰
極、又は陽極／ホール輸送性発光層／電子輸送層／陰
極、 三層型；陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰
極、又は陽極／ホール輸送性発光層／キャリアブロック
層／電子輸送性発光層／陰極
【０２４５】なお、図２５（Ｂ）の素子において、有機
発光層の代わりに公知の発光ポリマーを用いれば、パッ
シブマトリクス又はアクティブマトリクス駆動の発光ポ
リマー表示装置（ＬＥＰＤ）として構成することができ
る（以下、同様）。
発光層の代わりに公知の発光ポリマーを用いれば、パッ
シブマトリクス又はアクティブマトリクス駆動の発光ポ
リマー表示装置（ＬＥＰＤ）として構成することができ
る（以下、同様）。
【０２４６】＜有機ＥＬ素子の構造例II＞図２７
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この構造例IIによれば、
ガラス等の基板１１１上に、上記の構造例Ｉと同様に、
本発明に基づいて上述した方法で形成された高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜によって、スイッチン
グ用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
トチャンネル１１７、ソース領域１２０及びドレイン領
域１２１が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１１
８上にゲート電極１１５、ソース及びドレイン領域上に
ソース電極１２７及びドレイン電極１２８、１３１が形
成されている。ＭＯＳＴＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦ
Ｔ２のゲートとはドレイン電極１２８を介して接続され
ていると共に、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイン電極１３１と
の間に絶縁膜１３６を介してキャパシタＣが形成され、
かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のソース電極１２７は有機ＥＬ素
子の陽極１４４にまで延設されている。
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この構造例IIによれば、
ガラス等の基板１１１上に、上記の構造例Ｉと同様に、
本発明に基づいて上述した方法で形成された高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜によって、スイッチン
グ用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
トチャンネル１１７、ソース領域１２０及びドレイン領
域１２１が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１１
８上にゲート電極１１５、ソース及びドレイン領域上に
ソース電極１２７及びドレイン電極１２８、１３１が形
成されている。ＭＯＳＴＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦ
Ｔ２のゲートとはドレイン電極１２８を介して接続され
ていると共に、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイン電極１３１と
の間に絶縁膜１３６を介してキャパシタＣが形成され、
かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のソース電極１２７は有機ＥＬ素
子の陽極１４４にまで延設されている。
【０２４７】各ＭＯＳＴＦＴは絶縁膜１３０で覆われ、
この絶縁膜上には陽極を覆うように有機ＥＬ素子の例え
ば緑色有機発光層１３２（又は青色有機発光層１３３、
更には図示しない赤色有機発光層）が形成され、この有
機発光層を覆うように陰極（１層目）１４１が形成さ
れ、更に共通の陰極（２層目）１４２が全面に形成され
ている。
この絶縁膜上には陽極を覆うように有機ＥＬ素子の例え
ば緑色有機発光層１３２（又は青色有機発光層１３３、
更には図示しない赤色有機発光層）が形成され、この有
機発光層を覆うように陰極（１層目）１４１が形成さ
れ、更に共通の陰極（２層目）１４２が全面に形成され
ている。
【０２４８】この構造の有機ＥＬ表示部は、有機ＥＬ発
光層が電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のソースに接続され、
ガラス等の基板１１１の面に被着された陽極１４４を覆
うように有機ＥＬ発光層を形成し、その有機ＥＬ発光層
を覆うように陰極１４１を形成し、全面に陰極１４２を
形成しており、従って、下面発光１３６’となる。ま
た、陰極が有機ＥＬ発光層間及びＭＯＳＴＦＴ上を覆っ
ている。即ち、全面に、例えば緑色発光有機ＥＬ層を真
空加熱蒸着法等により形成した後に、緑色発光有機ＥＬ
部をフォトリソグラフィ及びドライエッチングで形成
し、連続して同様に、青色、赤色発光有機ＥＬ部を形成
し、最後に全面に陰極（電子注入層）１４１をマグネシ
ウム：銀合金又はアルミニウム：リチウム合金により形
成する。この全面に更に形成した陰極（電子注入層）で
密封するので、外部から有機ＥＬ層間に湿気が侵入する
ことを特に全面被着の陰極１４２により防止して湿気に
弱い有機ＥＬ層の劣化や電極の酸化を防止し、長寿命、
高品質、高信頼性が可能となる（これは、図２５の構造
例Ｉでも陽極で全面被覆されているため、同様であ
る）。また、陰極１４１及び１４２により放熱効果が高
まるので、発熱による薄膜の構造変化（融解又は再結晶
化）が低減し、長寿命、高品質、高信頼性が可能とな
る。しかも、これによって、高精度、高品質のフルカラ
ーの有機ＥＬ層を生産性良く作成できるので、コストダ
ウンが可能となる。
光層が電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のソースに接続され、
ガラス等の基板１１１の面に被着された陽極１４４を覆
うように有機ＥＬ発光層を形成し、その有機ＥＬ発光層
を覆うように陰極１４１を形成し、全面に陰極１４２を
形成しており、従って、下面発光１３６’となる。ま
た、陰極が有機ＥＬ発光層間及びＭＯＳＴＦＴ上を覆っ
ている。即ち、全面に、例えば緑色発光有機ＥＬ層を真
空加熱蒸着法等により形成した後に、緑色発光有機ＥＬ
部をフォトリソグラフィ及びドライエッチングで形成
し、連続して同様に、青色、赤色発光有機ＥＬ部を形成
し、最後に全面に陰極（電子注入層）１４１をマグネシ
ウム：銀合金又はアルミニウム：リチウム合金により形
成する。この全面に更に形成した陰極（電子注入層）で
密封するので、外部から有機ＥＬ層間に湿気が侵入する
ことを特に全面被着の陰極１４２により防止して湿気に
弱い有機ＥＬ層の劣化や電極の酸化を防止し、長寿命、
高品質、高信頼性が可能となる（これは、図２５の構造
例Ｉでも陽極で全面被覆されているため、同様であ
る）。また、陰極１４１及び１４２により放熱効果が高
まるので、発熱による薄膜の構造変化（融解又は再結晶
化）が低減し、長寿命、高品質、高信頼性が可能とな
る。しかも、これによって、高精度、高品質のフルカラ
ーの有機ＥＬ層を生産性良く作成できるので、コストダ
ウンが可能となる。
【０２４９】また、各画素部周辺に図２７（Ｃ）のよう
にブラックマスク部（クロム、二酸化クロム等）１４０
を形成すれば、光漏れ（クロストーク等）を防止し、コ
ントラストの向上が図れる。なお、このブラックマスク
部１４０は、酸化シリコン膜１４３（これはゲート絶縁
膜１１８と同時に同一材料で形成してよい。）によって
覆われている。
にブラックマスク部（クロム、二酸化クロム等）１４０
を形成すれば、光漏れ（クロストーク等）を防止し、コ
ントラストの向上が図れる。なお、このブラックマスク
部１４０は、酸化シリコン膜１４３（これはゲート絶縁
膜１１８と同時に同一材料で形成してよい。）によって
覆われている。
【０２５０】次に、この有機ＥＬ素子の製造プロセスを
説明すると、まず、図２８の（１）に示すように、上述
した工程を経て多結晶性シリコン膜からなるソース領域
１２０、チャンネル領域１１７及びドレイン領域１２１
を形成した後、触媒ＣＶＤ等の気相成長法によりゲート
絶縁膜１１８を形成し、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリ
ング成膜及び汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技
術によりこの上にＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１
５を形成し、また１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成
膜及び汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術によ
りＭＯＳＴＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートライ
ンを形成する。そして、触媒ＣＶＤ等の気相成長法によ
りオーバーコート膜（酸化シリコン等）１３７を形成
後、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成膜及び汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦ
Ｔ２のドレイン電極１３１及びＶddラインを形成し、更
に触媒ＣＶＤ等の気相成長法によりオーバーコート膜
（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜等）１３６を形成
する。
説明すると、まず、図２８の（１）に示すように、上述
した工程を経て多結晶性シリコン膜からなるソース領域
１２０、チャンネル領域１１７及びドレイン領域１２１
を形成した後、触媒ＣＶＤ等の気相成長法によりゲート
絶縁膜１１８を形成し、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリ
ング成膜及び汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技
術によりこの上にＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１
５を形成し、また１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成
膜及び汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術によ
りＭＯＳＴＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートライ
ンを形成する。そして、触媒ＣＶＤ等の気相成長法によ
りオーバーコート膜（酸化シリコン等）１３７を形成
後、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成膜及び汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦ
Ｔ２のドレイン電極１３１及びＶddラインを形成し、更
に触媒ＣＶＤ等の気相成長法によりオーバーコート膜
（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜等）１３６を形成
する。
【０２５１】次いで、図２８の（２）に示すように、汎
用フォトリソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳ
ＴＦＴ１のソース／ドレイン部、ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
ト部の窓開けを行った後、図２８の（３）に示すよう
に、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成膜及び汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術により、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ
入りＡｌ配線１２８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１の
ソースに接続される１％Ｓｉ入りＡｌからなるソースラ
インを形成する。そして、オーバーコート膜（酸化シリ
コン／フォスフィンシリケートガラス／窒化シリコン積
層膜など）１３０を形成し、汎用フォトリソグラフィ及
びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ２のソース部の窓
開けを行い、ＩＴＯ等のスパッタリング及び汎用フォト
リソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ２
のソース部と接続した発光部の陽極１４４を形成する。
用フォトリソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳ
ＴＦＴ１のソース／ドレイン部、ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
ト部の窓開けを行った後、図２８の（３）に示すよう
に、１％Ｓｉ入りＡｌのスパッタリング成膜及び汎用フ
ォトリソグラフィ及びエッチング技術により、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ
入りＡｌ配線１２８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１の
ソースに接続される１％Ｓｉ入りＡｌからなるソースラ
インを形成する。そして、オーバーコート膜（酸化シリ
コン／フォスフィンシリケートガラス／窒化シリコン積
層膜など）１３０を形成し、汎用フォトリソグラフィ及
びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ２のソース部の窓
開けを行い、ＩＴＯ等のスパッタリング及び汎用フォト
リソグラフィ及びエッチング技術によりＭＯＳＴＦＴ２
のソース部と接続した発光部の陽極１４４を形成する。
【０２５２】次いで、図２８の（４）に示すように、上
記のように有機発光層１３２等及び陰極１４１、１４２
を形成する。
記のように有機発光層１３２等及び陰極１４１、１４２
を形成する。
【０２５３】なお、以下に述べる有機ＥＬの各層の構成
材料や形成方法は図２７の例に適用されるが、図２５の
例にも同様に適用されてよい。
材料や形成方法は図２７の例に適用されるが、図２５の
例にも同様に適用されてよい。
【０２５４】緑色発光有機ＥＬ層に低分子化合物を用い
る場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入層）である
電流駆動用ＭＯＳＴＦＴのソース部とコンタクトしたＩ
ＴＯ透明電極上に、連続した真空加熱蒸着法により形成
する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、緑色発光材料であるトリス（８−ヒドロ
キシキシリノ）Ａｌ錯体（Ａｌｑ）等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＯＸＤ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 ここで、銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシ
ウム中に１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化の
ためにアルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加され
る。
る場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入層）である
電流駆動用ＭＯＳＴＦＴのソース部とコンタクトしたＩ
ＴＯ透明電極上に、連続した真空加熱蒸着法により形成
する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、緑色発光材料であるトリス（８−ヒドロ
キシキシリノ）Ａｌ錯体（Ａｌｑ）等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＯＸＤ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 ここで、銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシ
ウム中に１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化の
ためにアルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加され
る。
【０２５５】緑色画素部を形成するには、緑色画素部を
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングにより陰極である電子注入層のアルミニウム：
リチウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、
ホール輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸
素プラズマエッチングで除去し、緑色画素部を形成す
る。この時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：
リチウム合金があるので、フォトレジストがエッチング
されても問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光
層、ホール輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層
のＩＴＯ透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面
に形成する陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）
と電気的ショートしないようにする。
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングにより陰極である電子注入層のアルミニウム：
リチウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、
ホール輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸
素プラズマエッチングで除去し、緑色画素部を形成す
る。この時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：
リチウム合金があるので、フォトレジストがエッチング
されても問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光
層、ホール輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層
のＩＴＯ透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面
に形成する陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）
と電気的ショートしないようにする。
【０２５６】次に、青色発光有機ＥＬ層を低分子化合物
で形成する場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入
層）である電流駆動用ＴＦＴのソース部とコンタクトし
たＩＴＯ透明電極上に、連続して真空加熱蒸着により形
成する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、青色発光材料であるＤＴＶＢｉのような
ジスチリル誘導体等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＴＡＺ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 ここで、銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシ
ウム中に１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化の
ためにアルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加され
る。
で形成する場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入
層）である電流駆動用ＴＦＴのソース部とコンタクトし
たＩＴＯ透明電極上に、連続して真空加熱蒸着により形
成する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、青色発光材料であるＤＴＶＢｉのような
ジスチリル誘導体等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＴＡＺ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 ここで、銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシ
ウム中に１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化の
ためにアルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加され
る。
【０２５７】青色画素部を形成するには、青色画素部を
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングで陰極である電子注入層のアルミニウム：リチ
ウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸素プ
ラズマエッチングで除去し、青色画素部を形成する。こ
の時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：リチウ
ム合金があるので、フォトレジストがエッチングされて
も問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層のＩＴＯ
透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面に形成す
る陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）と電気的
ショートしないようにする。
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングで陰極である電子注入層のアルミニウム：リチ
ウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸素プ
ラズマエッチングで除去し、青色画素部を形成する。こ
の時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：リチウ
ム合金があるので、フォトレジストがエッチングされて
も問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層のＩＴＯ
透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面に形成す
る陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）と電気的
ショートしないようにする。
【０２５８】また、赤色発光有機ＥＬ層を低分子化合物
で形成する場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入
層）である電流駆動用ＴＦＴのソース部とコンタクトし
たＩＴＯ透明電極上に、連続して真空加熱蒸着により形
成する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、赤色発光材料であるＥｕ（Ｅｕ(ＤＢＭ)
3（Ｐｈｅｎ））等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＯＸＤ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシウム中に
１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化のためにア
ルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加される。
で形成する場合は、ガラス基板上の陽極（ホール注入
層）である電流駆動用ＴＦＴのソース部とコンタクトし
たＩＴＯ透明電極上に、連続して真空加熱蒸着により形
成する。 １）ホール輸送層は、アミン系化合物（例えば、トリア
リールアミン誘導体、アリールアミンオリゴマー、芳香
族第三アミン等）等 ２）発光層は、赤色発光材料であるＥｕ（Ｅｕ(ＤＢＭ)
3（Ｐｈｅｎ））等 ３）電子輸送層は、１，３，４−オキサジアゾール誘導
体（ＯＸＤ）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡ
Ｚ）等 ４）陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕事関数を
有する材料で作られるのが好ましい。 例えば、１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の
１０〜３０ｎｍ厚 アルミニウム：リチウム（濃度は０．５〜１％）合金の
１０〜３０ｎｍ厚 銀は有機界面との接着性を増すためにマグネシウム中に
１〜１０原子％添加され、リチウムは安定化のためにア
ルミニウム中に濃度は０．５〜１％添加される。
【０２５９】赤色画素部を形成するには、赤色画素部を
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングで陰極である電子注入層のアルミニウム：リチ
ウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸素プ
ラズマエッチングで除去し、赤色画素部を形成する。こ
の時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：リチウ
ム合金があるので、フォトレジストがエッチングされて
も問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層のＩＴＯ
透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面に形成す
る陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）と電気的
ショートしないようにする。
フォトレジストでマスクし、ＣＣｌ 4ガスのプラズマエ
ッチングで陰極である電子注入層のアルミニウム：リチ
ウム合金を除去し、連続して電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物及びフォトレジストを酸素プ
ラズマエッチングで除去し、赤色画素部を形成する。こ
の時に、フォトレジストの下にはアルミニウム：リチウ
ム合金があるので、フォトレジストがエッチングされて
も問題ない。又、この時に、電子輸送層、発光層、ホー
ル輸送層の低分子系化合物層は、ホール注入層のＩＴＯ
透明電極よりも大きい面積とし、後工程で全面に形成す
る陰極の電子注入層（マグネシウム：銀合金）と電気的
ショートしないようにする。
【０２６０】陰極である電子注入層は、４ｅＶ以下の仕
事関数を有する材料で作られるのが好ましい。例えば、
１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の１０〜３
０ｎｍ厚、又はアルミニウム：リチウム（濃度は０．５
〜１％）合金の１０〜３０ｎｍ厚とする。ここで、銀は
有機界面との接着性を増すためにマグネシウム中に１〜
１０原子％添加され、リチウムは安定化のためにアルミ
ニウム中に濃度は０．５〜１％添加される。なお、スパ
ッタリングで成膜してもよい。
事関数を有する材料で作られるのが好ましい。例えば、
１０：１（原子比）のマグネシウム：銀合金の１０〜３
０ｎｍ厚、又はアルミニウム：リチウム（濃度は０．５
〜１％）合金の１０〜３０ｎｍ厚とする。ここで、銀は
有機界面との接着性を増すためにマグネシウム中に１〜
１０原子％添加され、リチウムは安定化のためにアルミ
ニウム中に濃度は０．５〜１％添加される。なお、スパ
ッタリングで成膜してもよい。
【０２６１】第４の実施の形態 本実施の形態は、本発明を電界放出型（フィールドエミ
ッション）ディスプレイ装置（ＦＥＤ：Field Emission
Display）に適用したものである。以下にその構造例と
製造例を示す。
ッション）ディスプレイ装置（ＦＥＤ：Field Emission
Display）に適用したものである。以下にその構造例と
製造例を示す。
【０２６２】＜ＦＥＤの構造例Ｉ＞図２９（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この構造例Ｉによれば、
ガラス等の基板１１１上に、本発明に基づいて上述した
方法で形成された高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコ
ン膜によって、スイッチング用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆
動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲートチャンネル１１７、ソース
領域１２０及びドレイン領域１２１が形成されている。
そして、ゲート絶縁膜１１８上にゲート電極１１５、ソ
ース及びドレイン領域上にソース電極１２７及びドレイ
ン電極１２８が形成されている。ＭＯＳＴＦＴ１のドレ
インとＭＯＳＴＦＴ２のゲートとはドレイン電極１２８
を介して接続されていると共に、ＭＯＳＴＦＴ２のソー
ス電極１２７との間に絶縁膜１３６を介してキャパシタ
Ｃが形成され、かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイン領域１
２１はそのままＦＥＤ素子のＦＥＣ（電界放出カソー
ド）にまで延設され、エミッタ領域１５２として機能し
ている。
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この構造例Ｉによれば、
ガラス等の基板１１１上に、本発明に基づいて上述した
方法で形成された高結晶化率、大粒径の多結晶性シリコ
ン膜によって、スイッチング用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆
動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲートチャンネル１１７、ソース
領域１２０及びドレイン領域１２１が形成されている。
そして、ゲート絶縁膜１１８上にゲート電極１１５、ソ
ース及びドレイン領域上にソース電極１２７及びドレイ
ン電極１２８が形成されている。ＭＯＳＴＦＴ１のドレ
インとＭＯＳＴＦＴ２のゲートとはドレイン電極１２８
を介して接続されていると共に、ＭＯＳＴＦＴ２のソー
ス電極１２７との間に絶縁膜１３６を介してキャパシタ
Ｃが形成され、かつ、ＭＯＳＴＦＴ２のドレイン領域１
２１はそのままＦＥＤ素子のＦＥＣ（電界放出カソー
ド）にまで延設され、エミッタ領域１５２として機能し
ている。
【０２６３】各ＭＯＳＴＦＴは絶縁膜１３０で覆われ、
この絶縁膜上には、ＦＥＣのゲート引き出し電極１５０
と同一材料にて同一工程で接地用の金属遮蔽膜１５１が
形成され、各ＭＯＳＴＦＴ上を覆っている。ＦＥＣにお
いては、多結晶性シリコン膜からなるエミッタ領域１５
２上に電界放出エミッタとなるｎ型多結晶性シリコン膜
１５３が形成され、更にｍ×ｎ個の各エミッタに区画す
るための開口を有するように、絶縁膜１１８、１３７、
１３６及び１３０がパターニングされ、この上面にはゲ
ート引き出し電極１５０が被着されている。
この絶縁膜上には、ＦＥＣのゲート引き出し電極１５０
と同一材料にて同一工程で接地用の金属遮蔽膜１５１が
形成され、各ＭＯＳＴＦＴ上を覆っている。ＦＥＣにお
いては、多結晶性シリコン膜からなるエミッタ領域１５
２上に電界放出エミッタとなるｎ型多結晶性シリコン膜
１５３が形成され、更にｍ×ｎ個の各エミッタに区画す
るための開口を有するように、絶縁膜１１８、１３７、
１３６及び１３０がパターニングされ、この上面にはゲ
ート引き出し電極１５０が被着されている。
【０２６４】また、このＦＥＣに対向して、バックメタ
ル１５５付きの蛍光体１５６をアノードとして形成した
ガラス基板等の基板１５７が設けられており、ＦＥＣと
の間は高真空に保持されている。
ル１５５付きの蛍光体１５６をアノードとして形成した
ガラス基板等の基板１５７が設けられており、ＦＥＣと
の間は高真空に保持されている。
【０２６５】この構造のＦＥＣにおいては、ゲート引き
出し電極１５０の開口下には、本発明に基づいて形成さ
れた多結晶性シリコン膜１５２上に成長されたｎ型多結
晶性シリコン膜１５３が露出し、これがそれぞれ電子１
５４を放出する薄膜型のエミッタとして機能する。即
ち、エミッタの下地となる多結晶性シリコン膜１５２
は、大粒径（グレインサイズ数１００ｎｍ以上）のグレ
インからなっているため、これをシードとしてその上に
ｎ型多結晶性シリコン膜１５３を触媒ＣＶＤ等によって
成長させると、この多結晶性シリコン膜１５３はさらに
大きな粒径で成長し、表面が電子放出にとって有利な微
細な凹凸１５８を生じるように形成されるのである。
出し電極１５０の開口下には、本発明に基づいて形成さ
れた多結晶性シリコン膜１５２上に成長されたｎ型多結
晶性シリコン膜１５３が露出し、これがそれぞれ電子１
５４を放出する薄膜型のエミッタとして機能する。即
ち、エミッタの下地となる多結晶性シリコン膜１５２
は、大粒径（グレインサイズ数１００ｎｍ以上）のグレ
インからなっているため、これをシードとしてその上に
ｎ型多結晶性シリコン膜１５３を触媒ＣＶＤ等によって
成長させると、この多結晶性シリコン膜１５３はさらに
大きな粒径で成長し、表面が電子放出にとって有利な微
細な凹凸１５８を生じるように形成されるのである。
【０２６６】従って、エミッタが薄膜からなる面放出型
であるために、その形成が容易であると共に、エミッタ
性能も安定し、長寿命化が可能となる。
であるために、その形成が容易であると共に、エミッタ
性能も安定し、長寿命化が可能となる。
【０２６７】また、すべての能動素子（これには周辺駆
動回路及び画素表示部のＭＯＳＴＦＴとダイオードが含
まれる。）の上部にアース電位の金属系遮蔽膜１５１
（この金属系遮蔽膜は、ゲート引き出し電極１５０と同
じ材料（Ｎｂ、Ｔｉ／Ｍｏ、金属シリサイド等）、同じ
工程で形成すると工程上都合がよい。）が形成されてい
るので、次の（１）、（２）の利点を得ることができ
る。
動回路及び画素表示部のＭＯＳＴＦＴとダイオードが含
まれる。）の上部にアース電位の金属系遮蔽膜１５１
（この金属系遮蔽膜は、ゲート引き出し電極１５０と同
じ材料（Ｎｂ、Ｔｉ／Ｍｏ、金属シリサイド等）、同じ
工程で形成すると工程上都合がよい。）が形成されてい
るので、次の（１）、（２）の利点を得ることができ
る。
【０２６８】（１）気密容器内にあるガスがエミッタ１
５３から放出された電子により正イオン化されて絶縁層
上にチャージアップし、この正電荷が絶縁層下にあるＭ
ＯＳＴＦＴに不要な反転層を形成し、この反転層からな
る不要な電流経路を介して余分な電流が流れるために、
エミッタ電流の暴走が起きる。しかし、ＭＯＳＴＦＴ上
の絶縁層に金属系遮蔽膜１５１を形成してアース電位に
落としているので、チャージアップ防止が可能となり、
エミッタ電流の暴走を防止できる。
５３から放出された電子により正イオン化されて絶縁層
上にチャージアップし、この正電荷が絶縁層下にあるＭ
ＯＳＴＦＴに不要な反転層を形成し、この反転層からな
る不要な電流経路を介して余分な電流が流れるために、
エミッタ電流の暴走が起きる。しかし、ＭＯＳＴＦＴ上
の絶縁層に金属系遮蔽膜１５１を形成してアース電位に
落としているので、チャージアップ防止が可能となり、
エミッタ電流の暴走を防止できる。
【０２６９】（２）エミッタ１５３から放出された電子
の衝突により蛍光体１５６が発光するが、この光により
ＭＯＳＴＦＴのゲートチャンネル内に電子、正孔が発生
し、リーク電流となる。しかし、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁
層に金属系遮蔽膜１５１が形成されているので、ＭＯＳ
ＴＦＴへの光入射が防止され、ＭＯＳＴＦＴの動作不良
は生じない。
の衝突により蛍光体１５６が発光するが、この光により
ＭＯＳＴＦＴのゲートチャンネル内に電子、正孔が発生
し、リーク電流となる。しかし、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁
層に金属系遮蔽膜１５１が形成されているので、ＭＯＳ
ＴＦＴへの光入射が防止され、ＭＯＳＴＦＴの動作不良
は生じない。
【０２７０】また、触媒ＣＶＤ等により、少なくとも多
結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴのドレイン領域に連続して
ｎ型多結晶性シリコン膜の電子放出体（エミッタ）が形
成されているので、その接合性が良好であり、高効率の
エミッタ特性が可能となる。
結晶性シリコンＭＯＳＴＦＴのドレイン領域に連続して
ｎ型多結晶性シリコン膜の電子放出体（エミッタ）が形
成されているので、その接合性が良好であり、高効率の
エミッタ特性が可能となる。
【０２７１】また、１つの画素表示部の電子放出体（エ
ミッタ）領域を複数に分割し、それぞれにスイッチング
素子のＭＯＳＴＦＴを接続すれば、たとえ１つのＭＯＳ
ＴＦＴが故障しても、他のＭＯＳＴＦＴが動作するの
で、１つの画素表示部は必ず電子放出する構成となって
おり、高品質で歩留が高く、コストダウンできる。又、
これらのＭＯＳＴＦＴにおいて、電気的オープン不良の
ＭＯＳＴＦＴは問題ないが、電気的ショートしたＭＯＳ
ＴＦＴはレーザーリペアで分離できるので、高品質で歩
留が高く、コストダウンできる。
ミッタ）領域を複数に分割し、それぞれにスイッチング
素子のＭＯＳＴＦＴを接続すれば、たとえ１つのＭＯＳ
ＴＦＴが故障しても、他のＭＯＳＴＦＴが動作するの
で、１つの画素表示部は必ず電子放出する構成となって
おり、高品質で歩留が高く、コストダウンできる。又、
これらのＭＯＳＴＦＴにおいて、電気的オープン不良の
ＭＯＳＴＦＴは問題ないが、電気的ショートしたＭＯＳ
ＴＦＴはレーザーリペアで分離できるので、高品質で歩
留が高く、コストダウンできる。
【０２７２】これに比べて、従来のＦＥＤでは、シリコ
ン単結晶基板を用いるために、基板コストが高く、ウエ
ーハサイズ以上の大面積化が困難である。そして、カソ
ード電極表面に減圧ＣＶＤ等により導電性の多結晶シリ
コン膜を形成し、その表面にプラズマＣＶＤ等により結
晶性ダイヤモンド膜を形成して電子放出体を構成するこ
とが提案されているが、減圧ＣＶＤ時の成膜温度が６３
０℃と高く、ガラス基板を採用できないので、コストダ
ウンが難しい。そして、その減圧ＣＶＤによる多結晶シ
リコン膜は粒径が小さく、その上の結晶性ダイヤモンド
膜も粒径が小さく、電子放出体の特性が良くない。更
に、プラズマＣＶＤのために、反応エネルギーが不足し
ているので、良い結晶性ダイヤモンド膜は得にくい。
又、透明電極又はＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属のカソード
電極と導電性の多結晶シリコン膜の接合性が悪いので、
良好な電子放出特性は得られない。
ン単結晶基板を用いるために、基板コストが高く、ウエ
ーハサイズ以上の大面積化が困難である。そして、カソ
ード電極表面に減圧ＣＶＤ等により導電性の多結晶シリ
コン膜を形成し、その表面にプラズマＣＶＤ等により結
晶性ダイヤモンド膜を形成して電子放出体を構成するこ
とが提案されているが、減圧ＣＶＤ時の成膜温度が６３
０℃と高く、ガラス基板を採用できないので、コストダ
ウンが難しい。そして、その減圧ＣＶＤによる多結晶シ
リコン膜は粒径が小さく、その上の結晶性ダイヤモンド
膜も粒径が小さく、電子放出体の特性が良くない。更
に、プラズマＣＶＤのために、反応エネルギーが不足し
ているので、良い結晶性ダイヤモンド膜は得にくい。
又、透明電極又はＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属のカソード
電極と導電性の多結晶シリコン膜の接合性が悪いので、
良好な電子放出特性は得られない。
【０２７３】次に、本実施の形態によるＦＥＤの製造プ
ロセスを説明すると、まず、図３０の（１）に示すよう
に、上述した工程を経て全面に多結晶性シリコン膜１１
７を形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッチン
グ技術によりＭＯＳＴＦＴ１とＭＯＳＴＦＴ２及びエミ
ッタ領域にアイランド化し、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶ
Ｄ法等により全面に保護用酸化シリコン膜１５９を形成
する。
ロセスを説明すると、まず、図３０の（１）に示すよう
に、上述した工程を経て全面に多結晶性シリコン膜１１
７を形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッチン
グ技術によりＭＯＳＴＦＴ１とＭＯＳＴＦＴ２及びエミ
ッタ領域にアイランド化し、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶ
Ｄ法等により全面に保護用酸化シリコン膜１５９を形成
する。
【０２７４】次いで、ＭＯＳＴＦＴ１、２のゲートチャ
ンネル不純物濃度の制御によるＶthの最適化のために、
イオン注入又はイオンドーピング法により全面にボロン
イオン８３を５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量
でドーピングし、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセ
プタ濃度に設定する。
ンネル不純物濃度の制御によるＶthの最適化のために、
イオン注入又はイオンドーピング法により全面にボロン
イオン８３を５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量
でドーピングし、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセ
プタ濃度に設定する。
【０２７５】次いで、図３０の（２）に示すように、フ
ォトレジスト８２をマスクにして、イオン注入又はイオ
ンドーピング法によりＭＯＳＴＦＴ１、２のソース／ド
レイン部及びエミッタ領域に燐イオン７９を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ソース領
域１２０、ドレイン領域１２１、エミッタ領域１５２を
それぞれ形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術によりエミッタ領域の保護用酸化シリコン膜
を除去する。
ォトレジスト８２をマスクにして、イオン注入又はイオ
ンドーピング法によりＭＯＳＴＦＴ１、２のソース／ド
レイン部及びエミッタ領域に燐イオン７９を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ソース領
域１２０、ドレイン領域１２１、エミッタ領域１５２を
それぞれ形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術によりエミッタ領域の保護用酸化シリコン膜
を除去する。
【０２７６】次いで、図３０の（３）に示すように、触
媒ＣＶＤによりエミッタ領域を形成する多結晶性シリコ
ン膜１５２をシードに、モノシランとＰＨ3等のドーパ
ントを適量比率で混合し、表面に微細凹凸１５８を有
し、ドーパントを例えば５×１０20〜１×１０21ａｔｏ
ｍｓ／ｃｃ含有するｎ型多結晶性シリコン膜１５３を１
〜５μｍ厚にエミッタ領域に形成し、同時に他の酸化シ
リコン膜１５９及びガラス基板１１１上にはｎ型アモル
ファスシリコン膜１６０を１〜５μｍ厚に形成する。
媒ＣＶＤによりエミッタ領域を形成する多結晶性シリコ
ン膜１５２をシードに、モノシランとＰＨ3等のドーパ
ントを適量比率で混合し、表面に微細凹凸１５８を有
し、ドーパントを例えば５×１０20〜１×１０21ａｔｏ
ｍｓ／ｃｃ含有するｎ型多結晶性シリコン膜１５３を１
〜５μｍ厚にエミッタ領域に形成し、同時に他の酸化シ
リコン膜１５９及びガラス基板１１１上にはｎ型アモル
ファスシリコン膜１６０を１〜５μｍ厚に形成する。
【０２７７】次いで、図３０の（４）に示すように、上
述した触媒ＡＨＡ処理時の活性化水素イオンにより、ア
モルファスシリコン膜１６０をエッチング除去し、酸化
シリコン膜１５９のエッチング除去後に触媒ＣＶＤ等に
よりゲート絶縁膜（酸化シリコン膜等）１１８を形成す
る。
述した触媒ＡＨＡ処理時の活性化水素イオンにより、ア
モルファスシリコン膜１６０をエッチング除去し、酸化
シリコン膜１５９のエッチング除去後に触媒ＣＶＤ等に
よりゲート絶縁膜（酸化シリコン膜等）１１８を形成す
る。
【０２７８】次いで、図３１の（５）に示すように、ス
パッタリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属に
よりＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインを形成
し、オーバーコート膜（酸化シリコン膜等）１３７を形
成した後、ＭＯＳＴＦＴ２のソース部窓開け後にスパッ
タリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属でＭＯ
ＳＴＦＴ２のソース電極１２７及びアースラインを形成
する。更に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ等によりオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成し、ＲＴＡ処理等の１０００℃、１０
〜２０秒のイオン活性化処理を行う。
パッタリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属に
よりＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインを形成
し、オーバーコート膜（酸化シリコン膜等）１３７を形
成した後、ＭＯＳＴＦＴ２のソース部窓開け後にスパッ
タリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属でＭＯ
ＳＴＦＴ２のソース電極１２７及びアースラインを形成
する。更に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ等によりオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成し、ＲＴＡ処理等の１０００℃、１０
〜２０秒のイオン活性化処理を行う。
【０２７９】次いで、図３１の（６）に示すように、Ｍ
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部及びＭＯＳＴＦＴ２
のゲート部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ１のドレイン
とＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ入りＡｌ配線１２
８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１のソース電極とその
ソースに接続されるソースライン１２７を形成する。
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部及びＭＯＳＴＦＴ２
のゲート部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ１のドレイン
とＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ入りＡｌ配線１２
８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１のソース電極とその
ソースに接続されるソースライン１２７を形成する。
【０２８０】次いで、図３１の（７）に示すように、オ
ーバーコート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケー
トガラス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成した
後、ＧＮＤラインの窓開けし、図３１の（８）に示すよ
うに、ゲート引き出し電極１５０や金属遮蔽膜１５１を
Ｎｂ蒸着後のエッチングで形成し、更に電界放出カソー
ド部を窓開けしてエミッタ１５３を露出させ、上述した
バイアス触媒ＡＨＡ処理の水素系活性種等でクリーニン
グする。
ーバーコート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケー
トガラス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成した
後、ＧＮＤラインの窓開けし、図３１の（８）に示すよ
うに、ゲート引き出し電極１５０や金属遮蔽膜１５１を
Ｎｂ蒸着後のエッチングで形成し、更に電界放出カソー
ド部を窓開けしてエミッタ１５３を露出させ、上述した
バイアス触媒ＡＨＡ処理の水素系活性種等でクリーニン
グする。
【０２８１】＜ＦＥＤの構造例II＞図３２（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この構造例IIによれば、
ガラス等の基板１１１上に、上記の構造例Ｉと同様に、
本発明に基づいて上述した方法で形成された高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜によって、スイッチン
グ用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
トチャンネル１１７、ソース領域１２０及びドレイン領
域１２１が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１１
８上にゲート電極１１５、ソース及びドレイン領域上に
ソース電極１２７及びドレイン電極１２８が形成されて
いる。ＭＯＳＴＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲ
ートとはドレイン電極１２８を介して接続されていると
共に、ＭＯＳＴＦＴ２のソース電極１２７との間に絶縁
膜１３６を介してキャパシタＣが形成され、かつ、ＭＯ
ＳＴＦＴ２のドレイン領域１２１はそのままＦＥＤ素子
のＦＥＣ（電界放出カソード）にまで延設され、エミッ
タ領域１５２として機能している。
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、この構造例IIによれば、
ガラス等の基板１１１上に、上記の構造例Ｉと同様に、
本発明に基づいて上述した方法で形成された高結晶化
率、大粒径の多結晶性シリコン膜によって、スイッチン
グ用ＭＯＳＴＦＴ１と電流駆動用ＭＯＳＴＦＴ２のゲー
トチャンネル１１７、ソース領域１２０及びドレイン領
域１２１が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１１
８上にゲート電極１１５、ソース及びドレイン領域上に
ソース電極１２７及びドレイン電極１２８が形成されて
いる。ＭＯＳＴＦＴ１のドレインとＭＯＳＴＦＴ２のゲ
ートとはドレイン電極１２８を介して接続されていると
共に、ＭＯＳＴＦＴ２のソース電極１２７との間に絶縁
膜１３６を介してキャパシタＣが形成され、かつ、ＭＯ
ＳＴＦＴ２のドレイン領域１２１はそのままＦＥＤ素子
のＦＥＣ（電界放出カソード）にまで延設され、エミッ
タ領域１５２として機能している。
【０２８２】各ＭＯＳＴＦＴは絶縁膜１３０で覆われ、
この絶縁膜上には、ＦＥＣのゲート引き出し電極１５０
と同一材料にて同一工程で接地用の金属遮蔽膜１５１が
形成され、各ＭＯＳＴＦＴ上を覆っている。ＦＥＣにお
いては、多結晶シリコン膜からなるエミッタ領域１５２
上に電界放出エミッタとなるｎ型多結晶ダイヤモンド膜
１６３が形成され、更にｍ×ｎ個の各エミッタに区画す
るための開口を有するように、絶縁膜１１８、１３７、
１３６及び１３０がパターニングされ、この上面にはゲ
ート引き出し電極１５０が被着されている。
この絶縁膜上には、ＦＥＣのゲート引き出し電極１５０
と同一材料にて同一工程で接地用の金属遮蔽膜１５１が
形成され、各ＭＯＳＴＦＴ上を覆っている。ＦＥＣにお
いては、多結晶シリコン膜からなるエミッタ領域１５２
上に電界放出エミッタとなるｎ型多結晶ダイヤモンド膜
１６３が形成され、更にｍ×ｎ個の各エミッタに区画す
るための開口を有するように、絶縁膜１１８、１３７、
１３６及び１３０がパターニングされ、この上面にはゲ
ート引き出し電極１５０が被着されている。
【０２８３】また、このＦＥＣに対向して、バックメタ
ル１５５付きの蛍光体１５６をアノードとして形成した
ガラス基板等の基板１５７が設けられており、ＦＥＣと
の間は高真空に保持されている。
ル１５５付きの蛍光体１５６をアノードとして形成した
ガラス基板等の基板１５７が設けられており、ＦＥＣと
の間は高真空に保持されている。
【０２８４】この構造のＦＥＣは、ゲート引き出し電極
１５０の開口下には、本発明に基づいて形成された多結
晶性シリコン膜１５２上に成長されたｎ型多結晶ダイヤ
モンド膜１６３が露出し、これがそれぞれ電子１５４を
放出する薄膜型のエミッタとして機能する。即ち、エミ
ッタの下地となる多結晶性シリコン膜１５２は、大粒径
（グレインサイズ数１００ｎｍ以上）のグレインからな
っているため、これをシードとしてその上にｎ型多結晶
性ダイヤモンド膜１６３を触媒ＣＶＤ等によって成長さ
せると、この多結晶性ダイヤモンド膜１６３はやはり大
粒径で成長し、表面が電子放出にとって有利な微細な凹
凸１６８を生じるように形成されるのである。
１５０の開口下には、本発明に基づいて形成された多結
晶性シリコン膜１５２上に成長されたｎ型多結晶ダイヤ
モンド膜１６３が露出し、これがそれぞれ電子１５４を
放出する薄膜型のエミッタとして機能する。即ち、エミ
ッタの下地となる多結晶性シリコン膜１５２は、大粒径
（グレインサイズ数１００ｎｍ以上）のグレインからな
っているため、これをシードとしてその上にｎ型多結晶
性ダイヤモンド膜１６３を触媒ＣＶＤ等によって成長さ
せると、この多結晶性ダイヤモンド膜１６３はやはり大
粒径で成長し、表面が電子放出にとって有利な微細な凹
凸１６８を生じるように形成されるのである。
【０２８５】従って、エミッタが薄膜からなる面放出型
であるために、その形成が容易であると共に、エミッタ
性能も安定し、長寿命化が可能となる。
であるために、その形成が容易であると共に、エミッタ
性能も安定し、長寿命化が可能となる。
【０２８６】また、すべての能動素子（これには周辺駆
動回路及び画素表示部のＭＯＳＴＦＴとダイオードが含
まれる。）の上部にアース電位の金属系遮蔽膜１５１
（この金属系遮蔽膜は、ゲート引き出し電極１５０と同
じ材料（Ｎｂ、Ｔｉ／Ｍｏ、金属シリサイド等）、同じ
工程で形成すると工程上都合がよい。）が形成されてい
るので、上述したと同様に、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁層に
金属系遮蔽膜１５１を形成してアース電位に落とし、チ
ャージアップ防止が可能となり、エミッタ電流の暴走を
防止でき、また、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁層に金属系遮蔽
膜１５１が形成されているので、ＭＯＳＴＦＴへの光入
射が防止され、ＭＯＳＴＦＴの動作不良は生じない。
動回路及び画素表示部のＭＯＳＴＦＴとダイオードが含
まれる。）の上部にアース電位の金属系遮蔽膜１５１
（この金属系遮蔽膜は、ゲート引き出し電極１５０と同
じ材料（Ｎｂ、Ｔｉ／Ｍｏ、金属シリサイド等）、同じ
工程で形成すると工程上都合がよい。）が形成されてい
るので、上述したと同様に、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁層に
金属系遮蔽膜１５１を形成してアース電位に落とし、チ
ャージアップ防止が可能となり、エミッタ電流の暴走を
防止でき、また、ＭＯＳＴＦＴ上の絶縁層に金属系遮蔽
膜１５１が形成されているので、ＭＯＳＴＦＴへの光入
射が防止され、ＭＯＳＴＦＴの動作不良は生じない。
【０２８７】次に、このＦＥＤの製造プロセスを説明す
ると、まず、図３３の（１）に示すように、上述した工
程を経て全面に多結晶性シリコン膜１１７を形成した
後、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術により
ＭＯＳＴＦＴ１とＭＯＳＴＦＴ２及びエミッタ領域にア
イランド化し、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により
全面に保護用酸化シリコン膜１５９を形成する。
ると、まず、図３３の（１）に示すように、上述した工
程を経て全面に多結晶性シリコン膜１１７を形成した
後、汎用フォトリソグラフィ及びエッチング技術により
ＭＯＳＴＦＴ１とＭＯＳＴＦＴ２及びエミッタ領域にア
イランド化し、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ法等により
全面に保護用酸化シリコン膜１５９を形成する。
【０２８８】次いで、ＭＯＳＴＦＴ１、２のゲートチャ
ンネル不純物濃度の制御によるＶthの最適化のために、
イオン注入又はイオンドーピング法により全面にボロン
イオン８３を５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量
でドーピングし、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセ
プタ濃度に設定する。
ンネル不純物濃度の制御によるＶthの最適化のために、
イオン注入又はイオンドーピング法により全面にボロン
イオン８３を５×１０11ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量
でドーピングし、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｃのアクセ
プタ濃度に設定する。
【０２８９】次いで、図３３の（２）に示すように、フ
ォトレジスト８２をマスクにして、イオン注入又はイオ
ンドーピング法によりＭＯＳＴＦＴ１、２のソース／ド
レイン部及びエミッタ領域に燐イオン７９を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ソース領
域１２０、ドレイン領域１２１、エミッタ領域１５２を
それぞれ形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術によりエミッタ領域の保護用酸化シリコン膜
を除去する。
ォトレジスト８２をマスクにして、イオン注入又はイオ
ンドーピング法によりＭＯＳＴＦＴ１、２のソース／ド
レイン部及びエミッタ領域に燐イオン７９を１×１０15
ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のドーズ量でドーピングし、２×１
０20ａｔｏｍｓ／ｃｃのドナー濃度に設定し、ソース領
域１２０、ドレイン領域１２１、エミッタ領域１５２を
それぞれ形成した後、汎用フォトリソグラフィ及びエッ
チング技術によりエミッタ領域の保護用酸化シリコン膜
を除去する。
【０２９０】次いで、図３３の（３）に示すように、触
媒ＣＶＤによりエミッタ領域を形成する多結晶性シリコ
ン膜１５２をシードに、モノシランとメタン（ＣＨ4）
及びドーパントを適量比率混合し、表面に微細凹凸１６
８を有するｎ型多結晶性ダイヤモンド膜１６３をエミッ
タ領域に形成し、同時に他の酸化シリコン膜１５９及び
ガラス基板１１１上にはｎ型アモルファスダイヤモンド
膜１７０を形成する。
媒ＣＶＤによりエミッタ領域を形成する多結晶性シリコ
ン膜１５２をシードに、モノシランとメタン（ＣＨ4）
及びドーパントを適量比率混合し、表面に微細凹凸１６
８を有するｎ型多結晶性ダイヤモンド膜１６３をエミッ
タ領域に形成し、同時に他の酸化シリコン膜１５９及び
ガラス基板１１１上にはｎ型アモルファスダイヤモンド
膜１７０を形成する。
【０２９１】次いで、図３３の（４）に示すように、上
述した触媒ＡＨＡ処理時の活性化水素イオンにより、ア
モルファスダイヤモンド膜１７０をエッチング除去し、
酸化シリコン膜１５９のエッチング除去後に触媒ＣＶＤ
等によりゲート絶縁膜（酸化シリコン膜等）１１８を形
成する。
述した触媒ＡＨＡ処理時の活性化水素イオンにより、ア
モルファスダイヤモンド膜１７０をエッチング除去し、
酸化シリコン膜１５９のエッチング除去後に触媒ＣＶＤ
等によりゲート絶縁膜（酸化シリコン膜等）１１８を形
成する。
【０２９２】次いで、図３４の（５）に示すように、ス
パッタリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属に
よりＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインを形成
し、オーバーコート膜（酸化シリコン膜等）１３７を形
成した後、ＭＯＳＴＦＴ２のソース部窓開け後にスパッ
タリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属でＭＯ
ＳＴＦＴ２のソース電極１２７及びアースラインを形成
する。更に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ等によりオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成し、ＲＴＡ等の１０００℃、１０〜２
０秒のイオン活性化処理を行う。
パッタリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属に
よりＭＯＳＴＦＴ１、２のゲート電極１１５、ＭＯＳＴ
ＦＴ１のゲート電極に接続されるゲートラインを形成
し、オーバーコート膜（酸化シリコン膜等）１３７を形
成した後、ＭＯＳＴＦＴ２のソース部窓開け後にスパッ
タリング法によるＭｏ−Ｔａ合金等の耐熱性金属でＭＯ
ＳＴＦＴ２のソース電極１２７及びアースラインを形成
する。更に、プラズマＣＶＤ、触媒ＣＶＤ等によりオー
バーコート膜（酸化シリコン／窒化シリコン積層膜な
ど）１３６を形成し、ＲＴＡ等の１０００℃、１０〜２
０秒のイオン活性化処理を行う。
【０２９３】次いで、図３４の（６）に示すように、Ｍ
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部及びＭＯＳＴＦＴ２
のゲート部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ１のドレイン
とＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ入りＡｌ配線１２
８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１のソース電極とその
ソースに接続されるソースライン１２７を形成する。
ＯＳＴＦＴ１のソース／ドレイン部及びＭＯＳＴＦＴ２
のゲート部の窓開けを行い、ＭＯＳＴＦＴ１のドレイン
とＭＯＳＴＦＴ２のゲートを１％Ｓｉ入りＡｌ配線１２
８で接続し、同時にＭＯＳＴＦＴ１のソース電極とその
ソースに接続されるソースライン１２７を形成する。
【０２９４】次いで、図３４の（７）に示すように、オ
ーバーコート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケー
トガラス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成した
後、ＧＮＤラインの窓開けし、図３４の（８）に示すよ
うに、ゲート引き出し電極１５０や金属遮蔽膜１５１を
Ｎｂ蒸着後のエッチングで形成し、更に電界放出カソー
ド部を窓開けしてエミッタ１６３を露出させ、上述した
バイアス触媒ＡＨＡ処理の水素系活性種でクリーニング
する。
ーバーコート膜（酸化シリコン／フォスフィンシリケー
トガラス／窒化シリコン積層膜など）１３０を形成した
後、ＧＮＤラインの窓開けし、図３４の（８）に示すよ
うに、ゲート引き出し電極１５０や金属遮蔽膜１５１を
Ｎｂ蒸着後のエッチングで形成し、更に電界放出カソー
ド部を窓開けしてエミッタ１６３を露出させ、上述した
バイアス触媒ＡＨＡ処理の水素系活性種でクリーニング
する。
【０２９５】なお、上記において、多結晶性ダイヤモン
ド膜１６３を成膜する際、使用する原料ガスとしての炭
素含有化合物は、例えば １）メタン、エタン、プロパン、ブタン等のパラフィン
系炭化水素 ２）アセチレン、アリレン系のアセチレン系炭化水素 ３）エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン系
炭化水素 ４）ブタジエン等のジオレフィン系炭化水素 ５）シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、
シクロヘキサン等の脂環式炭化水素 ６）シクロブタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ナフタリン等の芳香族炭化水素 ７）アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェノン等のケ
トン類 ８）メタノール、エタノール等のアルコール類 ９）トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類 １０）グラファイト、石炭、コークス等の炭素原子のみ
からなる物質 であってよく、これらは、１種を単独で用いることもで
きるし、２種以上を併用することもできる。
ド膜１６３を成膜する際、使用する原料ガスとしての炭
素含有化合物は、例えば １）メタン、エタン、プロパン、ブタン等のパラフィン
系炭化水素 ２）アセチレン、アリレン系のアセチレン系炭化水素 ３）エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン系
炭化水素 ４）ブタジエン等のジオレフィン系炭化水素 ５）シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、
シクロヘキサン等の脂環式炭化水素 ６）シクロブタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ナフタリン等の芳香族炭化水素 ７）アセトン、ジエチルケトン、ベンゾフェノン等のケ
トン類 ８）メタノール、エタノール等のアルコール類 ９）トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類 １０）グラファイト、石炭、コークス等の炭素原子のみ
からなる物質 であってよく、これらは、１種を単独で用いることもで
きるし、２種以上を併用することもできる。
【０２９６】また、使用可能な不活性ガスは、例えばア
ルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラ
ドンである。ドーパントとしては、例えばホウ素、リチ
ウム、窒素、リン、硫黄、塩素、ひ素、セレン、ベリリ
ウム等を含む化合物又は単体が使用可能であり、そのド
ーピング量は１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上であってよ
い。
ルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、ラ
ドンである。ドーパントとしては、例えばホウ素、リチ
ウム、窒素、リン、硫黄、塩素、ひ素、セレン、ベリリ
ウム等を含む化合物又は単体が使用可能であり、そのド
ーピング量は１０20ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上であってよ
い。
【０２９７】第５の実施の形態 本実施の形態は、本発明を光電変換装置としての太陽電
池に適用したものである。以下にその製造例を示す。
池に適用したものである。以下にその製造例を示す。
【０２９８】まず、図３５の（１）に示すように、ステ
ンレス等の金属基板１１１上に、上述した触媒ＣＶＤ法
等によって、保護膜（図示せず）の形成後に、この上に
アモルファス又は微結晶カーボン薄膜１００Ａを形成す
る。
ンレス等の金属基板１１１上に、上述した触媒ＣＶＤ法
等によって、保護膜（図示せず）の形成後に、この上に
アモルファス又は微結晶カーボン薄膜１００Ａを形成す
る。
【０２９９】次いで、図３５の（２）に示すように、上
述したバイアス触媒ＡＨＡ処理によって、カーボン薄膜
１００Ａをダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１０
０Ｂに変化させる。
述したバイアス触媒ＡＨＡ処理によって、カーボン薄膜
１００Ａをダイヤモンド構造のカーボン超微粒子層１０
０Ｂに変化させる。
【０３００】次いで、図３５の（３）に示すように、上
述した触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤ法等によっ
て、カーボン超微粒子層１００Ｂをシードにｎ型多結晶
性シリコン膜７を形成する。この多結晶性シリコン膜７
は、上述のマルチ触媒ＡＨＡ処理により形成してよく、
高結晶化率、大粒径の錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐ
ｂ）の単独又は混合物含有のｎ型多結晶性シリコン膜と
して１００〜２００ｎｍ厚に形成する。この多結晶性シ
リコン膜７には、リン等のｎ型不純物をＰＨ3等として
モノシランと共に供給して例えば１×１０17〜１×１０
18ａｔｏｍｓ／ｃｃ含有させる。
述した触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤ法等によっ
て、カーボン超微粒子層１００Ｂをシードにｎ型多結晶
性シリコン膜７を形成する。この多結晶性シリコン膜７
は、上述のマルチ触媒ＡＨＡ処理により形成してよく、
高結晶化率、大粒径の錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐ
ｂ）の単独又は混合物含有のｎ型多結晶性シリコン膜と
して１００〜２００ｎｍ厚に形成する。この多結晶性シ
リコン膜７には、リン等のｎ型不純物をＰＨ3等として
モノシランと共に供給して例えば１×１０17〜１×１０
18ａｔｏｍｓ／ｃｃ含有させる。
【０３０１】次いで、図３６の（４）に示すように、多
結晶性シリコン膜７上に、これをシードにして触媒ＣＶ
Ｄ等により錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独又
は混合物含有のｉ型多結晶性シリコン膜１８０、錫又は
他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独又は混合物含有のｐ
型多結晶性シリコン膜１８１等を成長させ、光電変換層
を形成する。
結晶性シリコン膜７上に、これをシードにして触媒ＣＶ
Ｄ等により錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独又
は混合物含有のｉ型多結晶性シリコン膜１８０、錫又は
他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独又は混合物含有のｐ
型多結晶性シリコン膜１８１等を成長させ、光電変換層
を形成する。
【０３０２】例えば、触媒ＣＶＤにより、モノシランに
水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率で混合してｉ型の大粒
径の錫含有多結晶性シリコン膜１８０を２〜５μｍ厚に
成長させ、この上に、モノシランにｐ型不純物ボロン
（Ｂ2Ｈ6など）と水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率混合
して、例えば１×１０17〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ
含有させたｐ型の大粒径の錫含有多結晶性シリコン膜１
８１を１００〜２００ｎｍ厚に形成する。この時にそれ
ぞれの膜中に錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独
又は混合物、例えば錫を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｃ以
上、好ましくは１×１０18〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃ
ｃ含有させることにより、結晶粒界に存在する結晶不整
及び応力を低減させるので、キャリア移動度向上を図る
ことができる（これは、ｎ型又はｐ型多結晶性シリコン
膜７、１８１を形成する場合も同様である）。
水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率で混合してｉ型の大粒
径の錫含有多結晶性シリコン膜１８０を２〜５μｍ厚に
成長させ、この上に、モノシランにｐ型不純物ボロン
（Ｂ2Ｈ6など）と水素化錫（ＳｎＨ4）を適量比率混合
して、例えば１×１０17〜１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ
含有させたｐ型の大粒径の錫含有多結晶性シリコン膜１
８１を１００〜２００ｎｍ厚に形成する。この時にそれ
ぞれの膜中に錫又は他のIV族元素（Ｇｅ、Ｐｂ）の単独
又は混合物、例えば錫を１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｃ以
上、好ましくは１×１０18〜１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃ
ｃ含有させることにより、結晶粒界に存在する結晶不整
及び応力を低減させるので、キャリア移動度向上を図る
ことができる（これは、ｎ型又はｐ型多結晶性シリコン
膜７、１８１を形成する場合も同様である）。
【０３０３】また、上述したマルチバイアス触媒ＡＨＡ
処理を行ってよい。例えば、触媒ＣＶＤ又はバイアス触
媒ＣＶＤでｎ型又はｐ型の錫含有多結晶性シリコン膜を
２０〜５０ｎｍ厚に成長させた後、バイアス触媒ＡＨＡ
処理を行い、触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤでｎ型
又はｐ型の錫含有多結晶性シリコン膜を２０〜５０ｎｍ
厚に成長させ、バイアス触媒ＡＨＡ処理後、更に触媒Ｃ
ＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤでｎ型又はｐ型の錫含有多
結晶性シリコン膜を２０〜５０ｎｍに成長させた後、バ
イアス触媒ＡＨＡ処理を行うように、各処理を必要回数
繰り返す方法で成膜してもよい（これはｉ型多結晶性シ
リコン膜１８０の場合も同様である）。この方法によっ
て、より大きい粒径の錫含有多結晶性シリコン膜を形成
できる。また、成膜途中で原料ガス供給量を増加して、
高速成膜としてもよい。この後に、ＲＴＡ処理（約１０
００℃、１０〜３０秒間）で各層内のイオン活性化す
る。
処理を行ってよい。例えば、触媒ＣＶＤ又はバイアス触
媒ＣＶＤでｎ型又はｐ型の錫含有多結晶性シリコン膜を
２０〜５０ｎｍ厚に成長させた後、バイアス触媒ＡＨＡ
処理を行い、触媒ＣＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤでｎ型
又はｐ型の錫含有多結晶性シリコン膜を２０〜５０ｎｍ
厚に成長させ、バイアス触媒ＡＨＡ処理後、更に触媒Ｃ
ＶＤ又はバイアス触媒ＣＶＤでｎ型又はｐ型の錫含有多
結晶性シリコン膜を２０〜５０ｎｍに成長させた後、バ
イアス触媒ＡＨＡ処理を行うように、各処理を必要回数
繰り返す方法で成膜してもよい（これはｉ型多結晶性シ
リコン膜１８０の場合も同様である）。この方法によっ
て、より大きい粒径の錫含有多結晶性シリコン膜を形成
できる。また、成膜途中で原料ガス供給量を増加して、
高速成膜としてもよい。この後に、ＲＴＡ処理（約１０
００℃、１０〜３０秒間）で各層内のイオン活性化す
る。
【０３０４】次いで、図３６の（５）に示すように、上
記の方法で形成したｎ−ｉ−ｐ接合の大粒径の錫含有多
結晶性シリコン膜の全面に、透明電極１８２を形成す
る。例えば、汎用スパッタリング技術により、無反射コ
ート用のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indi
um Zinc Oxide）等の透明電極１８２を１００〜１５０
ｎｍ厚に形成する。そして、この上に、汎用スパッタリ
ング技術により、メタルマスクを用いて、所定領域に銀
等のくし型電極１８３を１００〜１５０ｎｍ厚に形成す
る。
記の方法で形成したｎ−ｉ−ｐ接合の大粒径の錫含有多
結晶性シリコン膜の全面に、透明電極１８２を形成す
る。例えば、汎用スパッタリング技術により、無反射コ
ート用のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indi
um Zinc Oxide）等の透明電極１８２を１００〜１５０
ｎｍ厚に形成する。そして、この上に、汎用スパッタリ
ング技術により、メタルマスクを用いて、所定領域に銀
等のくし型電極１８３を１００〜１５０ｎｍ厚に形成す
る。
【０３０５】なお、上記の膜は錫又は他のIV族元素を含
有していなくてもよいが、この場合も上記と同様に製造
することができる。また、上記のｎ−ｉ−ｐ接合構造以
外にも、ｐ−ｉ−ｎ接合、ｎ−ｐ接合、ｐ−ｎ接合構造
も同様に作製することができる。
有していなくてもよいが、この場合も上記と同様に製造
することができる。また、上記のｎ−ｉ−ｐ接合構造以
外にも、ｐ−ｉ−ｎ接合、ｎ−ｐ接合、ｐ−ｎ接合構造
も同様に作製することができる。
【０３０６】本実施の形態による太陽電池は、本発明に
基づく大粒径の多結晶性シリコン膜によって、高キャリ
ア移動度で変換効率の大きい光電変換薄膜を形成でき、
良好な表面テクスチャ構造と裏面テクスチャ構造が形成
されるので、光封じ込め効果が高く、変換効率の大きい
光電変換薄膜を形成できる。これはまた、太陽電池に限
らず、電子写真用の感光体ドラム等の薄膜光電変換装置
にも有利に利用することができる。
基づく大粒径の多結晶性シリコン膜によって、高キャリ
ア移動度で変換効率の大きい光電変換薄膜を形成でき、
良好な表面テクスチャ構造と裏面テクスチャ構造が形成
されるので、光封じ込め効果が高く、変換効率の大きい
光電変換薄膜を形成できる。これはまた、太陽電池に限
らず、電子写真用の感光体ドラム等の薄膜光電変換装置
にも有利に利用することができる。
【０３０７】これに比べて、従来のこの種の光電変換装
置では、ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤ等
によりアモルファスカーボン薄膜を形成し、プラズマ水
素処理でカーボン超微粒子を形成してこれを多結晶シリ
コン結晶成長の核として大粒径多結晶シリコン膜を形成
しており、ｎ型多結晶シリコン層とｉ型多結晶シリコン
活性層及びｐ型多結晶シリコン層を連続成膜し、その全
面にＩＴＯ膜を積層し、最後にくし型電極を形成して、
２μｍ厚程度の薄膜多結晶性シリコン太陽電池を得てい
る。
置では、ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤ等
によりアモルファスカーボン薄膜を形成し、プラズマ水
素処理でカーボン超微粒子を形成してこれを多結晶シリ
コン結晶成長の核として大粒径多結晶シリコン膜を形成
しており、ｎ型多結晶シリコン層とｉ型多結晶シリコン
活性層及びｐ型多結晶シリコン層を連続成膜し、その全
面にＩＴＯ膜を積層し、最後にくし型電極を形成して、
２μｍ厚程度の薄膜多結晶性シリコン太陽電池を得てい
る。
【０３０８】ところが、この従来法では、次のような欠
点を回避できない。 １）ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤ法等に
よる低温形成の結晶質シリコン系薄膜は、そのエネルギ
ーが低いので、原料ガスの化学的分解反応やプラズマ水
素処理が不十分になりやすく、結晶粒径が小さいので、
移動度が小さく、しかも粒界の多さやピンホール等のた
めに局部的な電気的ショート又はリークによる過剰電流
が発生しやすく、光電変換層として必要な数μｍの膜厚
に堆積させたときに膜の内部応力や歪が大きくなって、
最悪の場合には膜が剥離してしまうという問題がある。
これによって、光電変換層の製造歩留や信頼性を著しく
低下させ、それを含む光電変換装置の実用化を目指す上
で大きな支障となる。 ２）ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤはエネ
ルギーが低いので、原料ガスの利用効率が５〜１０％と
低い。このために、生産性が低く、コストダウンしにく
い。
点を回避できない。 １）ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤ法等に
よる低温形成の結晶質シリコン系薄膜は、そのエネルギ
ーが低いので、原料ガスの化学的分解反応やプラズマ水
素処理が不十分になりやすく、結晶粒径が小さいので、
移動度が小さく、しかも粒界の多さやピンホール等のた
めに局部的な電気的ショート又はリークによる過剰電流
が発生しやすく、光電変換層として必要な数μｍの膜厚
に堆積させたときに膜の内部応力や歪が大きくなって、
最悪の場合には膜が剥離してしまうという問題がある。
これによって、光電変換層の製造歩留や信頼性を著しく
低下させ、それを含む光電変換装置の実用化を目指す上
で大きな支障となる。 ２）ＲＦプラズマＣＶＤ、ＶＨＦプラズマＣＶＤはエネ
ルギーが低いので、原料ガスの利用効率が５〜１０％と
低い。このために、生産性が低く、コストダウンしにく
い。
【０３０９】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。
明の技術的思想に基づいて種々変形が可能である。
【０３１０】例えば、上述した触媒ＣＶＤ法とバイアス
触媒ＡＨＡ処理の繰り返し回数や各条件は種々変更して
よく、用いる基板等の材質も上述したものに限定される
ことはない。
触媒ＡＨＡ処理の繰り返し回数や各条件は種々変更して
よく、用いる基板等の材質も上述したものに限定される
ことはない。
【０３１１】また、本発明は、表示部等の内部回路や周
辺駆動回路及び映像信号処理回路及びメモリー回路等の
ＭＯＳＴＦＴに好適なものであるが、それ以外にもダイ
オードなどの素子の能動領域や、抵抗、キャパシタンス
（容量）、配線、インダクタンス等の受動領域を本発明
による多結晶性シリコン膜で形成することも可能であ
る。
辺駆動回路及び映像信号処理回路及びメモリー回路等の
ＭＯＳＴＦＴに好適なものであるが、それ以外にもダイ
オードなどの素子の能動領域や、抵抗、キャパシタンス
（容量）、配線、インダクタンス等の受動領域を本発明
による多結晶性シリコン膜で形成することも可能であ
る。
【０３１２】
【発明の作用効果】本発明は上述したように、基体上に
多結晶性半導体薄膜を形成するに際し、前記基体上にア
モルファスカーボン又は微結晶カーボン又はこれらの混
合物からなるカーボン薄膜を形成し、水素又は水素含有
ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成
した水素系活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で前記カーボン薄膜に作用させて水
素系活性種の作用によりアモルファス構造のカーボンを
エッチングして、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子
を形成し、このカーボン超微粒子をシード（結晶成長
核）に前記半導体材料薄膜を気相成長させているので、
次の（１）〜（４）に示すような顕著な作用効果が得ら
れる。
多結晶性半導体薄膜を形成するに際し、前記基体上にア
モルファスカーボン又は微結晶カーボン又はこれらの混
合物からなるカーボン薄膜を形成し、水素又は水素含有
ガスを加熱された触媒体に接触させ、これによって生成
した水素系活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で前記カーボン薄膜に作用させて水
素系活性種の作用によりアモルファス構造のカーボンを
エッチングして、ダイヤモンド構造のカーボン超微粒子
を形成し、このカーボン超微粒子をシード（結晶成長
核）に前記半導体材料薄膜を気相成長させているので、
次の（１）〜（４）に示すような顕著な作用効果が得ら
れる。
【０３１３】（１）加熱された触媒体に水素又は水素含
有ガスを接触させて生成した活性種（高温の水素系分
子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種）
を任意の電界又は／及び磁界によるバイアス触媒ＡＨＡ
処理により、前記カーボン薄膜に対し吹き付け等で作用
させているので、高温の加熱触媒体の輻射熱による加熱
も加わって、次の顕著な効果を示す。
有ガスを接触させて生成した活性種（高温の水素系分
子、水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種）
を任意の電界又は／及び磁界によるバイアス触媒ＡＨＡ
処理により、前記カーボン薄膜に対し吹き付け等で作用
させているので、高温の加熱触媒体の輻射熱による加熱
も加わって、次の顕著な効果を示す。
【０３１４】このバイアス触媒ＡＨＡ処理は、１０〜５
０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を高温の触
媒体（融点未満の８００〜２０００℃、例えばタングス
テンでは１５００〜２０００℃）に接触させて、大量の
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）などを生成し、これを基板上に形成したア
モルファスカーボン膜又は微結晶カーボン膜等に吹き付
けると（但し、基板温度は特に２００〜５００℃）、大
量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン）などが有する熱エネルギーに加えて上
記電界又は／及び磁界による加速電界又は／及び磁界で
の十分な指向性運動エネルギーによりその膜等に移動し
て、その膜等の温度を局部的に上昇させ、アモルファス
カーボン膜や微結晶カーボン膜等は、水素系活性種の作
用によりアモルファス成分がエッチング除去されると共
に結晶化して、アモルファスカーボン膜又は微結晶カー
ボン膜等の表面又は基板（例えばガラス基板）上に、ダ
イヤモンド構造を有するカーボン超微粒子（クラスタ）
を確実に安定して点在させることができ、これを次の多
結晶性シリコン等の成長の結晶成長核（シード）として
有効に働かせることができる。この時、特にゲートチャ
ンネル領域等には島状に点在し、電気抵抗が無視しうる
程度に小さいことが必要である。
０Ｐａの水素又は水素含有ガス圧下で、水素を高温の触
媒体（融点未満の８００〜２０００℃、例えばタングス
テンでは１５００〜２０００℃）に接触させて、大量の
高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活性化
水素イオン）などを生成し、これを基板上に形成したア
モルファスカーボン膜又は微結晶カーボン膜等に吹き付
けると（但し、基板温度は特に２００〜５００℃）、大
量の高温の水素系活性種（水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン）などが有する熱エネルギーに加えて上
記電界又は／及び磁界による加速電界又は／及び磁界で
の十分な指向性運動エネルギーによりその膜等に移動し
て、その膜等の温度を局部的に上昇させ、アモルファス
カーボン膜や微結晶カーボン膜等は、水素系活性種の作
用によりアモルファス成分がエッチング除去されると共
に結晶化して、アモルファスカーボン膜又は微結晶カー
ボン膜等の表面又は基板（例えばガラス基板）上に、ダ
イヤモンド構造を有するカーボン超微粒子（クラスタ）
を確実に安定して点在させることができ、これを次の多
結晶性シリコン等の成長の結晶成長核（シード）として
有効に働かせることができる。この時、特にゲートチャ
ンネル領域等には島状に点在し、電気抵抗が無視しうる
程度に小さいことが必要である。
【０３１５】（２）こうしてバイアス触媒ＡＨＡ処理さ
れて得られるダイヤモンド構造のカーボン超微粒子をシ
ードとして、この上に半導体材料薄膜が多結晶化され易
い状態で（多結晶性半導体薄膜として）成長し易くな
り、特に次のバイアス触媒ＡＨＡ処理及び気相成長によ
り、上記多結晶性半導体薄膜上に気相成長されたシリコ
ン膜等はこの多結晶性半導体薄膜をシードとして結晶化
が促進されるので、目的とする高結晶化率、高品質の多
結晶性半導体薄膜を得ることができる。即ち、バイアス
触媒ＡＨＡ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された
シリコン膜にアモルファス成分が存在していると、これ
が水素系活性種の作用によりエッチング除去されて、そ
の上に気相成長するシリコン膜は下地のダイヤモンド構
造のカーボン超微粒子をシード（核）にしてより多結晶
性シリコン膜化し易く、更には、同様のバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理と気相成長とを繰り返すと、大量の高温の水素
系活性種などが有する熱エネルギーが加速電界又は／及
び磁界による十分な指向性運動エネルギーによりその膜
等に移動して、その膜等の温度を局部的に上昇させ、ア
モルファスシリコンや微結晶シリコンは多結晶化し、多
結晶性シリコンは高結晶化して、高結晶化率、大粒径の
多結晶性シリコン膜を形成することができる。この結
果、トップゲート型のみならず、ボトムゲート型、デュ
アルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも、高いキャリア（電子／
正孔）移動度の大粒径の多結晶性シリコン薄膜等が得ら
れるために、この高性能の多結晶性シリコン等の半導体
を使用した高速、高電流密度の半導体装置、電気光学装
置、更には高効率の太陽電池等の製造が可能となる。
れて得られるダイヤモンド構造のカーボン超微粒子をシ
ードとして、この上に半導体材料薄膜が多結晶化され易
い状態で（多結晶性半導体薄膜として）成長し易くな
り、特に次のバイアス触媒ＡＨＡ処理及び気相成長によ
り、上記多結晶性半導体薄膜上に気相成長されたシリコ
ン膜等はこの多結晶性半導体薄膜をシードとして結晶化
が促進されるので、目的とする高結晶化率、高品質の多
結晶性半導体薄膜を得ることができる。即ち、バイアス
触媒ＡＨＡ処理により、例えば触媒ＣＶＤで成膜された
シリコン膜にアモルファス成分が存在していると、これ
が水素系活性種の作用によりエッチング除去されて、そ
の上に気相成長するシリコン膜は下地のダイヤモンド構
造のカーボン超微粒子をシード（核）にしてより多結晶
性シリコン膜化し易く、更には、同様のバイアス触媒Ａ
ＨＡ処理と気相成長とを繰り返すと、大量の高温の水素
系活性種などが有する熱エネルギーが加速電界又は／及
び磁界による十分な指向性運動エネルギーによりその膜
等に移動して、その膜等の温度を局部的に上昇させ、ア
モルファスシリコンや微結晶シリコンは多結晶化し、多
結晶性シリコンは高結晶化して、高結晶化率、大粒径の
多結晶性シリコン膜を形成することができる。この結
果、トップゲート型のみならず、ボトムゲート型、デュ
アルゲート型ＭＯＳＴＦＴでも、高いキャリア（電子／
正孔）移動度の大粒径の多結晶性シリコン薄膜等が得ら
れるために、この高性能の多結晶性シリコン等の半導体
を使用した高速、高電流密度の半導体装置、電気光学装
置、更には高効率の太陽電池等の製造が可能となる。
【０３１６】（３）このバイアス触媒ＡＨＡ処理は、プ
ラズマの発生なしに行えるので、プラズマによるダメー
ジがなく、またプラズマ処理に比べ、シンプルで安価な
装置を実現できる。
ラズマの発生なしに行えるので、プラズマによるダメー
ジがなく、またプラズマ処理に比べ、シンプルで安価な
装置を実現できる。
【０３１７】（４）基体温度を低温化しても上記活性種
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られること
から、基体温度を特に３００〜４００℃と低温化して
も、多結晶性半導体薄膜がカーボン超微粒子をシードに
効率良く成長し、従って大型で安価な低歪点の絶縁基板
（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。
のエネルギーが大きいために、目的とするダイヤモンド
構造のカーボン超微粒子が確実に安定して得られること
から、基体温度を特に３００〜４００℃と低温化して
も、多結晶性半導体薄膜がカーボン超微粒子をシードに
効率良く成長し、従って大型で安価な低歪点の絶縁基板
（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。
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＭＯＳＴＦＴ
の製造プロセスを工程順に示す断面図である。
の製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図２】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図３】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図４】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図５】同、製造に用いる触媒ＣＶＤ及びバイアス触媒
ＡＨＡ処理用の装置の一状態での概略断面図である。
ＡＨＡ処理用の装置の一状態での概略断面図である。
【図６】同、この装置の他の状態での概略断面図であ
る。
る。
【図７】同、この装置をより詳細に示す概略断面図であ
る。
る。
【図８】同、バイアス方式による装置の概略断面図であ
る。
る。
【図９】同、バイアス方式による他の装置の概略断面図
である。
である。
【図１０】同、バイアス方式による他の装置の概略断面
図である。
図である。
【図１１】同、この装置を用いた処理時のガス流量のタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図１２】同、この装置のガス供給系の概略図である。
【図１３】同、処理により得られた半導体膜のラマンス
ペクトルを比較して示すグラフである。
ペクトルを比較して示すグラフである。
【図１４】同、半導体薄膜の結晶化率を比較して示すグ
ラフである。
ラフである。
【図１５】同、触媒体及びこの支持体の純度による膜中
の重金属濃度を比較して示すグラフである。
の重金属濃度を比較して示すグラフである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態によるＬＣＤの製
造プロセスを工程順に示す断面図である。
造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図１７】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図１８】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図１９】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図２０】同、ＬＣＤの全体の概略レイアウトを示す斜
視図である。
視図である。
【図２１】同、ＬＣＤの等価回路図である。
【図２２】同、ＬＣＤの他の製造プロセスを工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図２３】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図２４】同、ＬＣＤのＭＯＳＴＦＴを各種示す断面図
である。
である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態による有機ＥＬ表
示装置の要部の等価回路図（Ａ）、同要部の拡大断面図
（Ｂ）及び同画素周辺部の断面図（Ｃ）である。
示装置の要部の等価回路図（Ａ）、同要部の拡大断面図
（Ｂ）及び同画素周辺部の断面図（Ｃ）である。
【図２６】同、有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図２７】同、他の有機ＥＬ表示装置の要部の等価回路
図（Ａ）、同要部の拡大断面図（Ｂ）及び同画素周辺部
の断面図（Ｃ）である。
図（Ａ）、同要部の拡大断面図（Ｂ）及び同画素周辺部
の断面図（Ｃ）である。
【図２８】同、有機ＥＬ表示装置の製造プロセスを工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図２９】本発明の第４の実施の形態によるＦＥＤの要
部の等価回路図（Ａ）、同要部の拡大断面図（Ｂ）及び
同要部の概略平面図（Ｃ）である。
部の等価回路図（Ａ）、同要部の拡大断面図（Ｂ）及び
同要部の概略平面図（Ｃ）である。
【図３０】同、ＦＥＤの製造プロセスを工程順に示す断
面図である。
面図である。
【図３１】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図３２】同、他のＦＥＤの要部の等価回路図（Ａ）、
同要部の拡大断面図（Ｂ）及び同要部の平面図（Ｃ）で
ある。
同要部の拡大断面図（Ｂ）及び同要部の平面図（Ｃ）で
ある。
【図３３】同、ＦＥＤの製造プロセスを工程順に示す断
面図である。
面図である。
【図３４】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
【図３５】本発明の第５の実施の形態による太陽電池の
製造プロセスを工程順に示す断面図である。
製造プロセスを工程順に示す断面図である。
【図３６】同、製造プロセスを工程順に示す断面図であ
る。
る。
１、６１、９８、１１１、１５７…基板、７、６７…多
結晶性シリコン膜、１４、６７、１１７…チャンネル、
１５、７５、１０２、１０５、１１５…ゲート電極、
８、６８、１０３、１０４、１０６、１１８…ゲート絶
縁膜、２０、２１、８０、８１、１２０、１２１…ｎ+
型ソース又はドレイン領域、２４、２５、８４、８５…
ｐ+型ソース又はドレイン領域、２７、２８、８６、９
２、１３０、１３６、１３７…絶縁膜、２９、３０、８
７、８８、８９、９０、９１、９３、９７、１２７、１
２８、１３１…電極、４０…原料ガス、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、４９…バイ
アス電源、９４、９６…配向膜、９５…液晶、９９…カ
ラーフィルタ層、１００Ａ…アモルファス又は微結晶カ
ーボン薄膜、１００Ｂ…ダイヤモンド構造のカーボン超
微粒子層、１００’、１４０…ブラックマスク層、１３
２、１３３…有機発光層、１３４、１３５、１４４…陽
極、１３８、１４１、１４２、１７１…陰極、１５０…
ゲート引き出し電極（ゲートライン）、１５１…遮蔽
膜、１５２…エミッタ、１５３…ｎ型多結晶性シリコン
膜、１５５…バックメタル、１５６…蛍光体、１５８、
１６８…微細凹凸、１６３…ｎ型多結晶性ダイヤモンド
膜、１８０…ｉ型多結晶性シリコン膜、１８１…ｐ型多
結晶性シリコン膜、１８２…透明電極、１８３…くし型
電極、２００、２０１…電極、２０２、２０３…磁極
（永久磁石）、２０４…電磁石
結晶性シリコン膜、１４、６７、１１７…チャンネル、
１５、７５、１０２、１０５、１１５…ゲート電極、
８、６８、１０３、１０４、１０６、１１８…ゲート絶
縁膜、２０、２１、８０、８１、１２０、１２１…ｎ+
型ソース又はドレイン領域、２４、２５、８４、８５…
ｐ+型ソース又はドレイン領域、２７、２８、８６、９
２、１３０、１３６、１３７…絶縁膜、２９、３０、８
７、８８、８９、９０、９１、９３、９７、１２７、１
２８、１３１…電極、４０…原料ガス、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、４９…バイ
アス電源、９４、９６…配向膜、９５…液晶、９９…カ
ラーフィルタ層、１００Ａ…アモルファス又は微結晶カ
ーボン薄膜、１００Ｂ…ダイヤモンド構造のカーボン超
微粒子層、１００’、１４０…ブラックマスク層、１３
２、１３３…有機発光層、１３４、１３５、１４４…陽
極、１３８、１４１、１４２、１７１…陰極、１５０…
ゲート引き出し電極（ゲートライン）、１５１…遮蔽
膜、１５２…エミッタ、１５３…ｎ型多結晶性シリコン
膜、１５５…バックメタル、１５６…蛍光体、１５８、
１６８…微細凹凸、１６３…ｎ型多結晶性ダイヤモンド
膜、１８０…ｉ型多結晶性シリコン膜、１８１…ｐ型多
結晶性シリコン膜、１８２…透明電極、１８３…くし型
電極、２００、２０１…電極、２０２、２０３…磁極
（永久磁石）、２０４…電磁石
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｇ０９Ｆ 9/35 ５Ｇ４３５ Ｈ０１Ｌ 21/20 Ｈ０１Ｌ 21/20 29/161 29/163 29/786 29/78 ６１８Ａ 21/336 ６２６Ｃ ６２７Ｇ Ｆターム(参考） 2H092 HA04 JA25 JA26 JA46 KA04 KA05 KA07 KA12 MA05 MA08 MA29 NA01 NA27 NA29 PA01 PA08 PA09 5C094 AA43 AA44 BA26 BA29 BA43 CA19 FB14 5F045 AA06 AA08 AA10 AA11 AA16 AA19 AB01 AB03 AB04 AB05 AB07 AC01 AD06 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AE09 AF07 AF14 BB07 BB08 BB16 CA05 CA15 DP05 EB08 EE04 EE12 EE14 EF05 EF18 EH09 EH16 EH19 EK07 HA16 HA23 5F052 AA11 DA01 DA03 DB07 EA11 FA01 FA19 HA08 JA01 JA06 JA07 JA09 5F110 AA16 AA28 BB02 BB04 BB10 CC02 CC07 DD02 DD03 DD12 DD13 DD14 DD17 DD25 EE06 EE09 EE14 EE30 EE44 EE45 FF02 FF03 FF09 FF29 GG01 GG02 GG03 GG13 GG19 GG25 GG32 GG34 GG43 GG44 GG45 GG46 GG47 GG48 GG51 GG52 GG58 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL03 HL06 HL07 HL23 HM15 NN03 NN04 NN23 NN24 NN25 NN35 NN71 NN72 PP01 PP27 PP34 QQ24 5G435 BB05 BB12 CC09 HH13 KK05 KK09 KK10
Claims (53)
- 【請求項１】 基体上に多結晶性半導体薄膜を形成する
に際し、 前記基体上にアモルファスカーボン又は微結晶カーボン
又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜を形成する工
程と、 水素又は水素含有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水素系活性種をグロー放電開始電
圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記カーボン薄
膜に作用させてアニールを行い、ダイヤモンド構造のカ
ーボン超微粒子を形成する工程と、 このカーボン超微粒子上に半導体材料薄膜を気相成長さ
せる工程とを経て前記多結晶性半導体薄膜を得る、多結
晶性半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 基体上に多結晶性半導体薄膜を有する半
導体装置を製造するに際し、 前記基体上にアモルファスカーボン又は微結晶カーボン
又はこれらの混合物からなるカーボン薄膜を形成する工
程と、 水素又は水素含有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水素系活性種をグロー放電開始電
圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記カーボン薄
膜に作用させてアニールを行い、ダイヤモンド構造のカ
ーボン超微粒子を形成する工程と、 このカーボン超微粒子上に半導体材料薄膜を気相成長さ
せる工程とを経て前記多結晶性半導体薄膜を得る、半導
体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記カーボン薄膜を気相成長法又は物理
的成膜法によって、前記半導体材料薄膜を気相成長法に
よって形成する、請求項１又は２に記載した方法。 - 【請求項４】 原料ガス及び水素又は水素含有ガスの少
なくとも一部を加熱された触媒体に接触させて触媒的に
分解させ、これによって生成したラジカル、イオン等の
反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で基体上に堆積させて、前記カーボ
ン薄膜及び／又は前記半導体材料薄膜を気相成長させ
る、請求項１又は２に記載した方法。 - 【請求項５】 前記半導体材料薄膜の気相成長後に、水
素又は水素含有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高温の水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン等の水素系活性種をグロー放電開始電圧
以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記半導体材料薄
膜に作用させてアニールを行い、必要あれば、前記半導
体材料薄膜と同様の半導体材料薄膜の気相成長と前記ア
ニールとを繰り返す、請求項４に記載した方法。 - 【請求項６】 前記加熱触媒体に前記水素又は水素含有
ガスの少なくとも一部を接触させ、これによって生成し
た高温の水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン等
の水素系活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は／
及び磁界の作用下で前記カーボン薄膜又は前記半導体材
料薄膜に作用させてアニールを行う、請求項１又は２に
記載した方法。 - 【請求項７】 加熱された前記触媒体に、原料ガス及び
水素系キャリアガスの少なくとも一部を接触させて触媒
的に分解させ、これによって生成したラジカル、イオン
等の反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電界
又は／及び磁界の作用下で加熱された前記基体上に堆積
させて前記カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜を気相
成長させた後、前記原料ガスの供給を停止し、加熱され
た触媒体に前記水素系キャリアガスの少なくとも一部を
接触させ、これによって生成した高温の水素系分子、水
素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種をグロー
放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記
カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜に作用させてアニ
ールを行う、請求項１、２又は５に記載した方法。 - 【請求項８】 前記気相成長時の水素又は水素含有ガス
供給量よりも前記アニール時の水素又は水素含有ガス供
給量を多くする、請求項７に記載した方法。 - 【請求項９】 タングステン、トリア含有タングステ
ン、モリブデン、白金、パラジウム、バナジウム、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又は２に記
載した方法。 - 【請求項１０】 前記触媒体及びこれを支持する支持体
の純度を９９．９９ｗｔ％以上、好ましくは９９．９９
９ｗｔ％又はそれ以上とする、請求項１又は２に記載し
た方法。 - 【請求項１１】 前記多結晶性半導体薄膜が多結晶性シ
リコン膜、多結晶性ゲルマニウム膜又は多結晶性シリコ
ンゲルマニウム膜からなり、かつ、前記水素又は水素含
有ガスが水素又は水素と不活性なガスとの混合ガスから
なる、請求項１又は２に記載した方法。 - 【請求項１２】 前記半導体薄膜に錫等のIV族元素の少
なくとも１種を適量含有させる、請求項１１に記載した
方法。 - 【請求項１３】 前記グロー放電開始電圧以下の電圧と
して、直流電圧、交流電圧（高周波電圧及び／又は低周
波電圧）、又は直流電圧に交流電圧（高周波電圧及び／
又は低周波電圧）を重畳させた電圧を印加する、請求項
１又は２に記載した方法。 - 【請求項１４】 前記高周波電圧の周波数を１〜１００
ＭＨｚ、前記低周波電圧の周波数を１ＭＨｚ未満とす
る、請求項１３に記載した方法。 - 【請求項１５】 前記多結晶性半導体薄膜によって、薄
膜絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャンネル、ソ
ース及びドレイン領域、又は配線、抵抗、容量又は電子
放出体等を形成する、請求項１又は２に記載した方法。 - 【請求項１６】 前記チャンネル、ソース及びドレイン
領域の形成後に、これらの領域に対し、水素又は水素含
有ガスを加熱された触媒体に接触させることによって生
成した水素系活性種を、又はこの水素系活性種をグロー
放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で作用
させる、請求項１５に記載した方法。 - 【請求項１７】 前記多結晶性半導体薄膜内においてゲ
ート絶縁膜側から外部に向って結晶粒径を小さくして高
密度化するか、或いはアモルファス半導体薄膜又は微粒
径層及びアモルファス半導体薄膜で前記多結晶性半導体
薄膜を被覆する、請求項１又は２に記載した方法。 - 【請求項１８】 前記微粒径層及びアモルファス半導体
薄膜又は前記アモルファス半導体薄膜を除去し、大粒径
層（前記多結晶性半導体薄膜）とコンタクトしたソー
ス、ドレイン電極を形成する、請求項１７に記載した方
法。 - 【請求項１９】 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、
有機又は無機エレクトロルミネセンス表示装置、フィー
ルドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）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、太陽電池装
置用の薄膜を製造する、請求項１又は２に記載した方
法。 - 【請求項２０】 内部回路及び周辺回路を有する半導体
装置、固体撮像装置、電気光学装置等の製造に際し、こ
れらの少なくとも一部を構成する薄膜絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのチャンネル、ソース及びドレイン領
域を前記多結晶性半導体薄膜によって形成する、請求項
１９に記載した方法。 - 【請求項２１】 各色用の有機又は無機エレクトロルミ
ネセンス層の下層にそれぞれ、前記薄膜絶縁ゲート型電
界効果トランジスタのドレイン又はソースと接続された
陰極又は陽極を有する、請求項２０に記載した方法。 - 【請求項２２】 前記薄膜絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを含む能動素子上も前記陰極が覆い、或いは前記
各色用の有機又は無機エレクトロルミネセンス層の各層
上及び各層間の全面に前記陰極又は陽極が被着されてい
る装置を製造する、請求項２１に記載した方法。 - 【請求項２３】 前記各色用の前記有機又は無機エレク
トロルミネセンス層間にブラックマスク層を形成する、
請求項２１に記載した方法。 - 【請求項２４】 フィールドエミッションディスプレイ
装置のエミッタを、前記多結晶性半導体薄膜を介して前
記薄膜絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに
接続すると共に前記多結晶性半導体薄膜上に成長された
ｎ型多結晶性半導体膜又は多結晶性ダイヤモンド膜によ
って形成する、請求項２０に記載した方法。 - 【請求項２５】 前記薄膜絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを含む能動素子上にアース電位の金属系遮蔽膜を
形成する、請求項２４に記載した方法。 - 【請求項２６】 前記金属系遮蔽膜を前記フィールドエ
ミッションディスプレイ装置のゲート引き出し電極と同
一材料で同一工程により形成する、請求項２５に記載し
た方法。 - 【請求項２７】 基体上に多結晶性半導体薄膜を形成す
るための装置であって、 アモルファスカーボン又は微結晶カーボン又はこれらの
混合物からなるカーボン薄膜の形成手段と、 水素又は水素含有ガス供給手段と、 前記多結晶性半導体薄膜となる半導体材料薄膜の原料ガ
スの供給手段と、 触媒体と、 触媒体加熱手段と、 基体加熱手段と、 グロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界を印加す
る電界又は／及び磁界印加手段とを有する、多結晶性半
導体薄膜の形成装置。 - 【請求項２８】 基体上に多結晶性半導体薄膜を有する
半導体装置を製造するための装置であって、 アモルファスカーボン又は微結晶カーボン又はこれらの
混合物からなるカーボン薄膜の形成手段と、 水素又は水素含有ガス供給手段と、 前記多結晶性半導体薄膜となる半導体材料薄膜の原料ガ
スの供給手段と、 触媒体と、 触媒体加熱手段と、 基体加熱手段と、 グロー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界を印加す
る電界又は／及び磁界印加手段とを有する、半導体装置
の製造装置。 - 【請求項２９】 前記カーボン薄膜が気相成長法又は物
理的成膜法によって、前記半導体材料薄膜が気相成長法
によって形成される、請求項２７又は２８に記載した装
置。 - 【請求項３０】 原料ガス及び水素又は水素含有ガスの
少なくとも一部を加熱された触媒体に接触させて触媒的
に分解させ、これによって生成したラジカル、イオン等
の反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電界又
は／及び磁界の作用下で基体上に堆積させて、前記カー
ボン薄膜及び／又は前記半導体材料薄膜を気相成長させ
る、請求項２７又は２８に記載した装置。 - 【請求項３１】 原料ガス及び水素又は水素含有ガスの
少なくとも一部を加熱された前記触媒体に接触させて触
媒的に分解させ、これによって生成したラジカル、イオ
ン等の反応種を前記基体上に堆積させることにより前記
カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜を気相成長させた
後、原料ガスの供給を停止し、水素又は水素含有ガスの
少なくとも一部を加熱された前記触媒体に接触させ、こ
れによって生成した高温の水素系分子、水素系原子、活
性化水素イオン等の水素系活性種をグロー放電開始電圧
以下の電界又は／及び磁界の作用下で前記カーボン薄膜
又は前記半導体材料薄膜に作用させるアニール工程を行
い、更に、この半導体材料薄膜のアニール工程と、前記
半導体材料薄膜と同様の半導体材料薄膜の気相成長工程
とを繰り返すために、前記原料ガス供給手段と前記水素
又は水素含有ガス供給手段とを制御する制御手段を有す
る、請求項３０に記載した装置。 - 【請求項３２】 前記加熱触媒体に前記水素又は水素含
有ガスの少なくとも一部を接触させ、これによって生成
した高温の水素系分子、水素系原子、活性化水素イオン
等の水素系活性種をグロー放電開始電圧以下の電界又は
／及び磁界の作用下で前記カーボン薄膜又は前記半導体
材料薄膜に作用させてアニールを行う、請求項２７又は
２８に記載した装置。 - 【請求項３３】 加熱された前記触媒体に、原料ガス及
び水素系キャリアガスの少なくとも一部を接触させて触
媒的に分解させ、これによって生成したラジカル、イオ
ン等の反応種を必要あればグロー放電開始電圧以下の電
界又は／及び磁界の作用下で加熱された前記基体上に堆
積させて前記カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜を気
相成長させた後、前記原料ガスの供給を停止し、加熱さ
れた触媒体に前記水素系キャリアガスの少なくとも一部
を接触させ、これによって生成した高温の水素系分子、
水素系原子、活性化水素イオン等の水素系活性種をグロ
ー放電開始電圧以下の電界又は／及び磁界の作用下で前
記カーボン薄膜又は前記半導体材料薄膜に作用させてア
ニールを行う、請求項２７、２８、３１又は３２に記載
した装置。 - 【請求項３４】 前記カーボン薄膜又は前記半導体材料
薄膜の気相成長時の水素又は水素含有ガス供給量よりも
前記アニール時の水素又は水素含有ガス供給量が多くさ
れる、請求項３３に記載した装置。 - 【請求項３５】 タングステン、トリア含有タングステ
ン、モリブデン、白金、パラジウム、バナジウム、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２７又
は２８に記載した装置。 - 【請求項３６】 前記触媒体及びこれを支持する支持体
の純度を９９．９９ｗｔ％以上、好ましくは９９．９９
９ｗｔ％又はそれ以上とする、請求項２７又は２８に記
載した装置。 - 【請求項３７】 前記多結晶性半導体薄膜が多結晶性シ
リコン膜、多結晶性ゲルマニウム膜又は多結晶性シリコ
ンゲルマニウム膜からなり、かつ、前記水素又は水素含
有ガスが水素又は水素と不活性なガスとの混合ガスから
なる、請求項２７又は２８に記載した装置。 - 【請求項３８】 前記多結晶性半導体薄膜に錫等のIV族
元素の少なくとも１種を適量含有させる、請求項３７に
記載した装置。 - 【請求項３９】 前記電界印加手段が、グロー放電開始
電圧以下の直流電圧、交流電圧（高周波電圧及び／又は
低周波電圧）、又は直流電圧に交流電圧（高周波電圧及
び／又は低周波電圧）を重畳させた電圧を印加する電源
を有している、請求項２７又は２８に記載した装置。 - 【請求項４０】 前記高周波電圧の周波数が１〜１００
ＭＨｚ、前記低周波電圧の周波数が１ＭＨｚ未満であ
る、請求項３９に記載した装置。 - 【請求項４１】 前記基体を支持するサセプタと前記電
界印加用の電極との間に前記触媒体が設置される、請求
項２７又は２８に記載した装置。 - 【請求項４２】 前記水素又は水素含有ガスと原料ガス
を導出するガス供給口が前記電極に形成されている、請
求項４１に記載した装置。 - 【請求項４３】 前記多結晶性半導体薄膜内においてゲ
ート絶縁膜側から外部に向って結晶粒径を小さくして高
密度化するか、或いはアモルファス半導体薄膜又は微粒
径層及びアモルファス半導体薄膜で前記多結晶性半導体
薄膜を被覆する、請求項２７又は２８に記載した装置。 - 【請求項４４】 前記微粒径層及びアモルファス半導体
薄膜又は前記アモルファス半導体薄膜を除去し、大粒径
層（前記多結晶性半導体薄膜）とコンタクトしたソー
ス、ドレイン電極を形成する、請求項４３に記載した装
置。 - 【請求項４５】 前記多結晶性半導体薄膜によって、薄
膜絶縁ゲート型電界効果トランジスタのチャンネル、ソ
ース及びドレイン領域、又は配線、抵抗、容量又は電子
放出体等を形成する、請求項２７又は２８に記載した装
置。 - 【請求項４６】 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、
有機又は無機エレクトロルミネセンス表示装置、フィー
ルドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）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、太陽電池装
置用の薄膜を製造する、請求項２７又は２８に記載した
装置。 - 【請求項４７】 内部回路及び周辺回路を有する半導体
装置、固体撮像装置、電気光学装置等の製造に際し、こ
れらの少なくとも一部を構成する薄膜絶縁ゲート型電界
効果トランジスタのチャンネル、ソース及びドレイン領
域を前記多結晶性半導体薄膜によって形成する、請求項
４６に記載した装置。 - 【請求項４８】 各色用の有機又は無機エレクトロルミ
ネセンス層の下層にそれぞれ、前記薄膜絶縁ゲート型電
界効果トランジスタのドレイン又はソースと接続された
陰極又は陽極を有する装置を製造する、請求項４６に記
載した装置。 - 【請求項４９】 前記薄膜絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを含む能動素子上も前記陰極が覆い、或いは前記
各色用の有機又は無機エレクトロルミネセンス層の各層
上及び各層間の全面に前記陰極又は陽極が被着されてい
る装置を製造する、請求項４８に記載した装置。 - 【請求項５０】 前記各色用の前記有機又は無機エレク
トロルミネセンス層間にブラックマスク層を形成する、
請求項４８に記載した装置。 - 【請求項５１】 フィールドエミッションディスプレイ
装置のエミッタを、前記多結晶性半導体薄膜を介して前
記薄膜絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインに
接続すると共に前記多結晶性半導体薄膜上に成長された
ｎ型多結晶性半導体膜又は多結晶性ダイヤモンド膜によ
って形成する、請求項５０に記載した装置。 - 【請求項５２】 前記薄膜絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタを含む能動素子上にアース電位の金属系遮蔽膜を
形成する、請求項５１に記載した装置。 - 【請求項５３】 前記金属系遮蔽膜を前記フィールドエ
ミッションディスプレイ装置のゲート引き出し電極と同
一材料で同一工程により形成する、請求項５２に記載し
た装置。
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