JP3088703B2 - 薄膜型半導体装置の作製方法 - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、１×１０^-2ｔｏｒｒ以
下に保持された複数の反応容器が互いに連結して設けら
れたマルチチャンバ方式の電子サイクロトロン共鳴を利
用して、被膜を形成する方法に関する。 【０００２】本発明は複数の反応容器間にゲート弁を設
けることなく筒状空間を有せしめ、実質的に複数の被膜
間の不純物等が被膜形成の際、互いに混入することを少
なくまたは除去した被膜作製方法に関する。 【０００３】 【従来の技術】気相反応による薄膜形成技術として、高
周波または直流電界により反応性気体を活性にさせるグ
ロ−放電のみを利用したプラズマＣＶＤ法が知られてい
る。この方法は、従来の熱ＣＶＤ法に比べ、低温での被
膜形成が可能である点で優れている。 【０００４】さらに形成されている被膜がアモルファス
シリコン半導体等においては同時に再結合中心中和用の
水素またはハロゲン元素を含有させることができるた
め、良好なＰＩ、ＮＩまたはＰＮ接合を作り得る。 【０００５】しかし、かかるグロ−放電ＣＶＤ法におい
ては、被膜の形成速度がきわめて遅く、実用上その成長
速度を１０〜５００倍にすることが求められていた。 【０００６】他方、１０^-2〜１０^-5ｔｏｒｒのいわゆる
１×１０^-2ｔｏｒｒ以下の高真空に保持する圧力で被膜
形成がなされる電子サイクロトロン共鳴を用いたＣＶＤ
法が知られている。この方法は５０００Å（オングスト
ローム）〜１０μもの厚い膜厚の被膜形成を１０〜１０
０Å（オングストローム）／秒と高速度で行い得る。し
かし複数の被膜を異なった反応空間で形成するに際し、
第１の反応空間で第１の被膜を形成後、この被膜表面を
大気に触れさせることなく第２の反応空間に移設し、第
１の被膜上に第２の被膜を積層するいわゆるマルチチャ
ンバ方式は知られていないばかりか、かかる方式におい
て、被膜形成中第１の反応空間と第２の反応空間の間を
ゲ−ト弁でしきることなく実施する試みもない。また、
この電子サイクロトロン共鳴を用いた被膜形成方法にお
いて、水素またはハロゲン元素が添加されたＳｉ_x Ｃ
_1-x （０＜Ｘ＜１) の形成例も、微結晶またはセミアモ
ルファス構造のＰまたはＮ型のシリコン半導体を形成し
た例も知られていない。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
を解決するため、アルゴン等の非生成物気体の活性化を
サイクロトロン共鳴を用いて行う。そしてその結果発生
した電子または活性化気体により生成物気体を構成する
反応性気体の活性化、分解または反応を行なわしめて、
その前工程で基板上に形成されている第１の被膜上に第
２の被膜をこの表面にグロー放電ＣＶＤで生じ得るスパ
ッタ（損傷）効果を軽減または除去して積層する。さら
に必要に応じこの第２の被膜上に第３の被膜を同様にし
て積層する方法に関する。 【０００８】本発明は半導体層をサイクロトロン共鳴を
用いて形成する際、その前工程で形成された被膜の被形
成面を大気に触れさせることなくこの表面を１×１０^-2
以下好ましくは１×１０^-3ｔｏｒｒ以下の真空度で保持
しつつ移設し、この被形成面上に第２の被膜を形成す
る。その結果、複数の半導体層の境界でお互いの材料が
混合することなく、またその境界領域に低級酸化物また
は低級窒化物のバリア層が形成されることを防いでい
る。 【０００９】さらに本発明はこの電子サイクロトロン共
鳴を用いた気相被膜形成方法（以下ＥＣＲ ＣＶＤ法と
いう）に加えて、反応空間を筒状空間とし、この活性反
応性気体がこの筒状空間よりもれて隣の反応室空間に混
入することを防いでいる。このため本発明は高周波また
は直流電界を併用し、共鳴エネルギーの共鳴がなくなっ
た後も反応性気体の活性状態を筒状空間内で十分持続す
るようにプラズマ放電エネルギを反応性気体に与える。
さらに被膜形成中または被膜形成前後の基板の移設を広
域ターボ分子ポンプによる排気と同時に実施する。 【０００１０】 【課題を解決するための手段】本発明の半導体チャネル
及び該半導体チャネルに隣接した絶縁層を有する薄膜型
絶縁ゲイトＦＥＴを作製する方法においては、互いに遮
断された第１の反応室と第２の反応室を有する多室形Ｃ
ＶＤ堆積装置を設け、該多室形ＣＶＤ堆積装置の第１の
反応室において、第１の反応性ガスを供給することによ
り、酸素または窒素を含む絶縁層を形成し、該多室形Ｃ
ＶＤ堆積装置の第２の反応室において、第２の反応性ガ
スを供給することにより、前記絶縁層に隣接してチャネ
ル形成用の非単結晶半導体層を形成し、第１の反応室で
は前記絶縁層のみが形成され、且つ第２の反応室では前
記非単結晶半導体層のみが形成されるようにする。ま
た、他の面からみれば、互いに遮断された第１の反応室
と第２の反応室を有する多室形ＣＶＤ堆積装置を設け、
該多室形ＣＶＤ堆積装置の第１の反応室において、第１
の反応性ガスを供給することにより、チャネル形成用の
非単結晶半導体層を形成し、該多室形ＣＶＤ堆積装置の
第２の反応室において、第２の反応性ガスを供給するこ
とにより、前記非単結晶半導体層に隣接して、酸素また
は窒素を含む絶縁層を形成し、第１の反応室では前記非
単結晶半導体層のみが形成され、且つ第２の反応室では
前記絶縁層のみが形成されるようにする。 【０００１１】 【作用】するとこのＥＣＲ技術により形成される反応空
間の圧力は１×１０^-2〜５×１０^-5、特に好ましくは１
×１０^-3〜１×１０^-4ｔｏｒｒとこれまで作られてきた
プラズマグロー放電法による圧力（０．１〜０．５ｔｏ
ｒｒ）よりも１桁以上も低い反応をするため、１つの反
応工程より次の反応工程に移す際、反応容器内における
残留不純物ガスが少ない。このため従来グロ−放電プラ
ズマＣＶＤ法で知られる如く、ＰまたはＮ型の半導体層
を形成した後、次の半導体層を形成する前工程として、
それぞれの被膜が互いに混入してしまうことを防ぐため
に被膜形成後それぞれの反応空間を十分真空引きをし、
その後それぞれの反応空間を仕切っているゲ−ト弁を開
くという工程を必要としない。そのため第１の被膜が例
えばＰまたはＮ型の第１の非単結晶半導体被膜であった
場合、この被膜の形成後、単に反応性気体導入を中止す
るのみで、その隣に位置する第２の反応空間へ被形成面
を有する基板を移設させることができ、工業的なスル−
プットを著しく向上させることができる。 【０００１２】例えばアモルファスシリコン半導体を直
接励起型のグロー放電プラズマＣＶＤ法のみで形成せん
とする場合は、その成長速度は１Å（オングストロー
ム）/ 秒であり、かつマルチチャンバ方式における１つ
の反応室より隣の反応室に移すに際し、それぞれの反応
空間を１０^-5〜１０^-6ｔｏｒｒの高真空引きをする。し
かし、本発明のＥＣＲを用いたマルチチャンバ方式にお
いては、１つの反応空間より他の反応空間に基板を連続
的にまたは実質的に連続的に移設することが可能とな
る。 【０００１３】さらに、本発明において、ＰまたはＮ型
の半導体層が形成された面上にＥＣＲ法にてＩ型半導体
層（真性または実質的に真性またはＰまたはＮ型の半導
体層よりも十分不純物濃度の低い半導体層）を形成する
と、このＩ型半導体層の形成に際しスパッタ作用がない
ため、きわめて急峻なＰＩまたはＮＩ接合界面を形成す
ることができる。その結果、本発明方法で作られたＰＩ
Ｎ接合を用いて光電変換装置を作製すると、きわめて高
変換効率を期待できる。実験的にも１．０５ｃｍ ² にて
１２．９％の変換効率を得ることができた。 【００１４】さらにサイクロトロン共鳴は不活性気体ま
たは非生成物気体( 分解または反応をしてもそれ自体は
気体しか生じない気体) を用いる。不活性気体としては
アルゴンが代表的なものである。しかしヘリュ−ム、ネ
オン、クリプトンを用い、さらにまた、添加物としてＳ
ｉ_x Ｏ_2-x （０≦ｘ＜２）、Ｓｉ₃ Ｎ_4-x （０＜ｘ＜を
形するために不活性気体に加えて微量のＯ、Ｎを添加し
て用いてもよい。 【００１５】また反応性気体としては生成物気体( 分解
または反応をして固体を生成する気体) を用いる。この
生成物気体としては、珪化物気体はＳｉ_n Ｈ_2n+2（ｎ≧
１）、ＳｉＦ_n （ｎ≧２）、ＳｉＨ_n Ｆ_4-n （１＜ｎ＜
４）、, ゲルマニュ−ム化物はＧｅＨ₄ 、ＧｅＦ₄ 、Ｇ
ｅＨ_n Ｆ_4-n （ｎ＝１、２、３）、Ｓｉ（ＣＨ₃ ）_nＨ
_4-n （ｎ＝１、２、３、４）、ＳｎＣｌ₄ 、ＳｎＦ₂ 、
ＳｎＦ₂ 、ＳｎＦ₄ がその代表的なものである。さら
に、添加物として生成物気体に他の生成物気体であるＢ
₂ Ｈ₆ 、ＢＦ₃ またはＰＨ₃ 、ＡｓＨ₃ 等のドーピング
用気体を加えることによりＰ型の半導体およびＮ型の半
導体を形成した。 【００１６】これらの非生成物気体をサイクロトロン共
鳴をさせて活性化せしめ、この共鳴領域より外部の反応
空間で生成物気体と混合し、励起エネルギを生成物気体
に移す。すると生成物気体はきわめて大きい電磁エネル
ギを受けるため、生成物気体をほぼ１００％活性化させ
ることができ、かつ自らがそのエネルギを運動エネルギ
ではなく内在する活性化エネルギとして保持できる。さ
らに室温〜７００℃の温度で基板を加熱することによ
り、この基板上の被形成面上に被膜を形成させることが
できる。 【００１７】以下に実施例に従い本発明を示す。 【００１８】 【実施例１】図１は本発明のサイクロトロン共鳴型プラ
ズマCVD 装置の概要を示す。 【００１９】図面において、ステンレス反応容器
（１’）は前方または後方にゲイト弁( 図示せず) を介
してロ−ド室、アンロ−ド室を設けている。そしてこの
ロ−ド室より図１の反応容器内に筒状空間を構成する枠
構造( 四方をステンレス金属または絶縁体で取り囲み活
性状態の反応性気体がこの外側の容器内壁にまで広がっ
てフレ−クの発生原因とならないようにする構造）（３
１）、（３１’）を有する。さらに、この枠構造内に配
設されている基板ホルダ（１０’）及びその両面に主面
に被膜形成されるようにして基板（１０）を対をなして
設けている。図面では１０枚の基板を５つのホルダ（１
０’）に配設している。そして容器（１’）の筒状空間
を反応空間（１）として設けている。この容器（１’）
側部には、ハロゲンランプヒ−タ（７）を有する加熱室
（７’）を設けている。石英窓（１９）を通して赤外線
を枠構造及び基板（１０）に照射し加熱する。さらに、
必要に応じグロー放電をも併設し得るため、この容器
（１’）の内側の上部及び下部に一対の網状電極（２
３）（２３’）を有せしめ、ここに高周波または直流電
源（６）より１３．５６ＭＨｚまたは直流の電界を加え
る。 【００２０】また非生成物気体を（１８）より共鳴空間
（２）に供給する。この共鳴空間（２）はその外側に空
心コイル（ここではヘルムホルツコイルとして用いた）
（５）、（５’）を配し磁場を加える。この内側に冷却
管（１２）を配している。同時にマイクロ波発振器
（３）によりアナライザ−（４）を経て、例えば２．４
５ＧＨｚのマイクロ波が石英窓（２９）より共鳴空間
（２）に供給される。この空間では共鳴を起こすべく非
生成物気体としてアルゴンを（１８）より加える。そし
て、その質量、周波数により決められた磁場( 例えば８
７５ガウス) が空心コイル（５）、（５’）により加え
られる。 【００２１】このため、アルゴンガスが励起して磁場に
よりピンチングすると同時に共鳴し、十分励起した後に
反応空間（１）へ電子および励起したアルゴンガスとし
て放出（２１）される。この共鳴空間（２）の出口には
生成物気体がド−ピング系（１３）より（１６）を経て
複数のノズル（１７）より反応空間内に放出（２２）さ
れる。その結果、生成物気体（２２）は電子および励起
気体（２１）により励起され、活性化する。そしてこの
活性化した気体が共鳴空間（２）に逆流しないように絶
縁物のホモジナイザ(20)を設けて注意をした。加えて一
対の電極（２３）（２３’）により生じた高周波電界が
同時にこれら反応性気体に加えられる。 【００２２】その結果、共鳴空間（２）と反応空間との
間には実質的にバッファ空間（３０）を有し、反応空間
全体に電子および励起気体（２１）が降り注ぐようにし
て放出させている。 【００２３】すなわち共鳴空間と被形成面とが十分離れ
ていても( 一般的には２０〜８０ｃｍ）反応性気体の励
起状態を持続させることができるように努めた。( サイ
クロトロン共鳴のみを用いる場合は基板と共鳴空間端部
との距離が５〜１５ｃｍと短く、被膜の厚さの不均一性
を誘発する。) 【００２４】また反応性気体を十分反応空間（１）で広
げ、かつサイクトロン共鳴をさせるため、反応空間
（１）、共鳴空間（２）の圧力を１×１０^-3〜１×１０
^-4ｔｏｒｒ例えば３×１０^-4ｔｏｒｒとした。この圧力
はタ−ボ分子ポンプ（１４）を併用して排気系（１１）
のコントロ−ルバルブ（１５）により真空ポンプ（９）
の排気量を調整して行った。 【００２５】 【実験例１】この実験例は実施例１を用い、アモルファ
スシリコン膜を形成させたものである。 【００２６】すなわち反応空間、高さ３０ｃｍ、幅・奥
行き各３５ｃｍを有し、反応容器の内寸法は高さ４０ｃ
ｍ、幅・奥行き各５０ｃｍ、基板（２０ｃｍ×３０ｃ
ｍ、１０枚）を１バッチとする。さらに、この反応空間
の圧力を３×１０^-4ｔｏｒｒとし、非生成物気体として
（１８）よりアルゴンを２００ｃｃ／分で供給した。加
えてモノシランを（１６）より８０ｃｃ／分で供給し
た。真性の半導体とするため、Ｂ₂ Ｈ₆ ／ＳｉＨ ₄を
０．１〜１０ＰＰＭ同時に添加してもよい。 【００２７】移動の高周波エネルギは（６）より４０Ｗ
の出力を用いて供給した。マイクロ波は２．４５ＧＨｚ
の周波数を有し、２００〜８００Ｗの出力例えば３００
Ｗで供給した。磁場（五）、（五’）の共鳴強度は８７
５±１００ガウスの範囲で共鳴するように調整した。 【００２８】基板（１０）はガラス基板またはこの基板
上に透明導電膜が形成されたものを用いた。この被形成
面上に非単結晶半導体例えばアモルファスシリコン半導
体を形成し、不要気体を排気系（１１）より放出した。
すると基板温度が２５０℃において被膜形成速度４５Å
／秒を得ることができた。この速度はプラズマＣＶＤの
みで得られる１．５Å（オングストローム）／秒に比べ
３０倍の速さである。 【００２９】この不純物をまったく添加していない場合
のアモルファスシリコン膜の電気特性として暗伝導度４
×１０^-10 （Ｓｃｍ^-1）、光伝導度（ＡＭ１（１００ｍ
Ｗ／ｃｍ² ）の条件下）６×１０^-5（Ｓｃｍ^-1）を得る
ことができた。この値は、これまで知られているプラズ
マＣＶＤ法におけるアモルファスシリコン膜と同様の特
性であり、ＰＩＮ接合を有する光電変換装置のＩ型半導
体層としても用い得、光電変換装置とした場合も同様の
高い変換効率を期待することができ得る。 【００３０】 【実験例２】図１のＥＣＲ装置において、Ｐ型Ｓｉ_x Ｃ
_1-x （０＜Ｘ＜１）を非単結晶半導体を形成することを
試みた。 【００３１】すなわち、アルゴンを共鳴空間に励起し生
成物全体である反応性気体としてＨ ₂ Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₂
／ＳｉＨ₄ ＝１／７とし、Ｂ₂ Ｈ₆ ／ＳｉＨ₄ ＝５／１
０００とした。するとＥＣＲのマイクロ波出力が３００
Ｗ、圧力３×１０^-4ｔｏｒｒ、基板温度１８０℃にし、
光学的Ｅｇ＝２．４ｅＶ電気伝導度３×１０^-6（Ｓｃｍ
^-1）を得ることができた。 【００３２】その他は実験例１と同様である。 【００３３】 【実験例３】図１のＥＣＲ装置を用いてＳｉ_x Ｏ
_2-x （０≦ｘ＜２）またはＳｉ₃ Ｎ_4-x （０≦ｘ＜４）
を形成した。 【００３４】共鳴空間に酸素または窒素をアルゴンガス
とともに導入した。更に（１０）よりＳｉＨ₄ を導入し
た。すると、シランと酸素または窒素との比に従って、
Ｓｉ _x Ｏ_2-x （０≦ｘ＜２）またはＳｉ₃ Ｎ_4-x （０≦
ｘ＜４）のｘの値を決定することができる。ｘ＝０と
し、ＳｉＯ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ を形成する場合は、酸素また
は窒素はアルゴンと等量導入すればよかった。その他は
実験例１と同じである。 【００３５】 【実験例４】図１のＥＣＲ装置を用いてＮ型微結晶化非
単結晶半導体を形成することを試みた。すなわち、Ｓｉ
Ｈ₄ ／Ｈ₂ ＝１／５〜１／４０、例えば１／３０、ＰＨ
₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１／１００とした。ＥＣＲ出力４００
Ｗ、圧力３×１０^-4ｔｏｒｒ、基板温度２５０℃とし
た。すると光学的なＥｇ＝１．６５ｅＶ、電気電導度５
０（Ｓｃｍ^-1）を得ることができた。特にＥＣＲ方式に
おいては、マイクロ波出力を大きくしても基板に対する
スパッタ効果がないため、平均粒径が大きく１００〜３
００Å（オングストローム）を有するより多結晶化しや
すく、結果として結晶化度もグロ−放電プラズマＣＶＤ
法において約５０％であるものを７０％にまで高めるこ
とが可能となった。さらに希釈する水素の量を比較する
と、グロ−放電法とプラズマＣＶＤ法においてはＳｉＨ
₄ ／Ｈ₂ ＝１／８０〜１／３００と大きく水素で希釈し
たが、ＥＣＲ法においてはＳｉＨ₄ ／Ｈ₂ ＝１／５〜１
／４０においても十分な微結晶構造を有する半導体を作
ることができた。その他は実験例１と同様である。 【００３６】 【実施例２】この実施例は、図１を用いて試みられた実
施例１（実験例１〜４）を一体化し、マルチチャンバ方
式としたものである。 【００３７】このマルチチャンバ方式に関しては、本発
明人の出願による特許( ＵＳＰ４，５０５，９５０〔１
９８５．３．１９〕、ＵＳＰ４，４９２，７１６〔１９
８５．１．８〕) にすでに明らかである。しかし、この
実施例では、特にこのマルチチャンバ方式とＥＣＲ法と
を一体化せしめ、そこに従来以上に優れたマルチチャン
バ方式を得ることができた。図２に従い本発明を記す。 【００３８】図２は系Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖを示
す。ここではロ−ド室（系Ｉ, Ｉ'）、第１の被膜、例
えばＰ型半導体形成用反応系（系ＩＩ）、第２の被膜例
えばＩ型半導体形成用反応室（系ＩＩＩ）、第３の被膜
例えばＮ型半導体形成用反応系（系ＩＶ）、アンロ−ド
系（系Ｖ, Ｖ' ）を有し、複数の被膜の積層構造を有せ
しめるための被膜の作製例である。そして例えばＰＩＮ
接合を積層体として得ることがてきる。 【００３９】各系の室は(1'-1'),(1'-1),(1'-2),・・・
(1'-5),(1'-5')をそれぞれ有し、特に(1-2),(1-3),(1-
4) は反応空間を構成している。またロ−ド側の空間と
して(1-1'),(1-1)を有し、またアンロ−ド側の空間とし
て(1-5),(1-5')を有する。ド−ピング系(13-2),(13-3),
(13-4)を有する。さらに排気系(11)としてタ−ボ分子ポ
ンプ(14-1),(14-2),・・・(14-5)、真空ポンプ(9-1),(9
-2),・・・(9-5) を有する。系（Ｉ’）、（Ｖ’）はロ
ード、アンロード室であり、これらの図示は省略してい
る。 【００４０】ＥＣＲ用マイクロ波は系ＩＩ、ＩＩＩ、Ｉ
Ｖの少なくとも１つここではすべてに対し(8-2),(8-3),
(8-4) として設けられ、ヘルムホルツコイル(5-2),(5'-
2),・・として加えられている。そして共鳴空間(2-2),
(2-3),(2-4) を有し、アルゴンガスまたはこれと非生成
物気体との混合ガス(18-2),(18-3),(18-4)として加えら
れている。 【００４１】それぞれのチャンバ(1-1) と(1-2) の間に
はバッファ空間(25-2)が設けられ、また(1-2) と(1-3)
との間にはバッファ空間(25-3)が、また(1-3) と(1-4)
との間にはバッファ空間(25-4)、さらに(1-4) と(1-5)
との間にバッファ空間(25-5)を有する。これらのバッフ
ァ空間は基板(10)および基板ホルダ（筒状空間を構成す
る枠構造体）(31)が所定のチャンバ（反応容器）にて被
膜形成後隣のチャンバへの移設を容易にし、また被膜形
成中において１つの空間の不純物、反応生成物が隣の反
応空間に混入しないよう気体の平均自由工程より巾広と
し、実質的にそれぞれの反応空間(1-1),・・・(1-5) を
互いに離間させている。さらにロ−ド室(1-1')とロ−ド
バッファ室(1-1) 間のゲ−ト弁(25-1)、アンロ−ドバッ
ファ室(1-5) とアンロ−ド室(1-5')間のゲ−ト弁(25-6)
は基板、基板ホルダのロ−ド、アンロ−ドの際、大気が
反応空間(1-2) ・・・(1-4) に混入しないようにさせ
た。 【００４２】さらにこの系ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶの被膜形
成はＰＩＮ接合を有する光電変換装置を作らんとする場
合は、それぞれ実験例２、実験例１および実験例３に対
応する。 【００４３】さらにこの各被膜を各チャンバ(1-2),(1-
3),(1-4) で形成してしまった後、このＥＣＲ ＣＶＤ
法においては生成物気体の供給を止める。そしてマイク
ロ波エネルギの供給を停止する。さらに非生成物気体の
アルゴンを供給し続け、または一時的に停止した後それ
までの系を被膜形成時と同様に十分に連続真空引きせし
め続け、基板(10)および膜構造を有する基板ホルダ(31)
とを移動機構( 図面では省略) により隣の反応室に移動
している。 【００４４】かかる工程のみによっても、PI接合界面ま
たNI接合界面における不純物の混合はこれまでのグロ−
放電プラズマCVD 法に比べきわめて少ないことが判明し
た。 【００４５】そのため、光電変換装置としての変換効率
12.9%(1.05ｃｍ²)( 開放電圧0.92V,短絡電流密度18.4mA
／ｃｍ² 曲線因子0.76) を得ることができた。 【００４６】かかる高効率を得ることができた理由とし
て、ＥＣＲ ＣＶＤ法においては被膜形成に関し被形成
面を反応性気体がスパッタしないためであると推定され
る。さらに被膜形成時の圧力がグロ−放電プラズマで知
られる如く、0.1 〜0.5torrの1/100 またはそれ以下の
１×10^-3〜１×10^-5torr例えば３×10^-4torrであること
である。その結果、反応性気体の導入を止めると、これ
までのグロ−放電プラズマCVD 法に比べ1/100 以下の時
間で不純物、活性反応性気体のタ−ボポンプによるチャ
ンバ等よりの脱ガス化が可能となったことである。 【００４７】 【実施例３】この実施例は薄膜型絶縁ゲイト型電界効果
半導体装置の作製方法に用いるもので、実施例２におい
て系ＩＩの反応区間で半導体膜を形成し、その上に系Ｉ
ＩＩにて窒化珪素膜(Si₃N₄) を形成する。さらに系ＩＶ
にて酸化珪素(SiO₂)を形成したものである。それぞれの
被膜の形成は実施例１における実験例1,2 および３に従
った。 【００４８】かくして基板上に半導体膜、さらにその上
に２層のゲイト絶縁膜を積層して設ける。 【００４９】さらにかかる構造とするとそれぞれの反応
区間に真空ゲ−ト弁を設けるマルチチャンバ方式に比べ
てゲ−ト弁を２ケも省略することができるため、製造装
置として低価格化を期待できる。１つのチャンバより隣
のチャンバへの移設も３分以内に行うことができ、スル
−プットを向上させることができる等の大きな特徴を有
する。 以上の本発明の実施例において、さらにその変
形として、まずＰ型の半導体を光CVD 法または公知のグ
ロ−放電プラズマCVD 法により形成する。さらにＩ型の
半導体膜をECR CVD 法により0.7 μ形成した。最後にＮ
型の微結晶化した半導体をECR CVD 法により形成するこ
とも有効である。 【００５０】 【発明の効果】一般にグロ−放電法では0.1 〜0.01μの
大きさのピンホ−ルが被膜中に観察されやすいが、本発
明のサイクロトロン共鳴型プラズマCVD 装置ではこのピ
ンホ−ル数は約1/10に減少( ×100 の暗視野にて平均１
〜３ケ／視野）させることができた。 【００５１】本発明はマルチチャンバ方式にてECR CVD
法をそれぞれのチャンバで行った。そのため従来公知の
グロ−放電法やプラズマを用いたマルチチャンバ方式に
比べて多量生産が可能となり、かつ形成された被膜中の
PIまたはNI接合界面も急峻となり、また被膜形成速度が
大きいためＩ層中に不本意に混入する酸素、窒素の量を
それぞれ５×10¹⁸cm^-3以下とすることができるようにな
った。 【００５２】サイクロトロン共鳴を用いているため、大
きい被膜成長速度を得ることができる。 【００５３】半導体装置としてPIN または NIP接合を有
する光電変換装置、発光素子MIS.FET(電界効果半導体装
置),SL発光素子( ス−パ−ラティス素子) とし得る。さ
らに、その応用として、その他半導体レ−ザまたは光集
積回路に対しても本発明は有効である。 【００５４】また本発明のサイクロトロン共鳴を用いた
プラズマCVD 法に加えて、光源として低圧水銀灯(185nm
の波長を有する) さらにはエキシマレ−ザ( 波長100 〜
400nm), アルゴンレ−ザ、窒素レ−ザ等の光を用いて光
CVD 作用をも併用してよいことはいうまでもない。 【００５５】生成物気体をモノシランでなくジシランま
たはモノシランと弗化シラン(Si₂F₆) の混合気体とする
と、さらに被膜成長速度の向上を期待できる。 【００５６】本発明において、基板としてはシリコン半
導体、ガラス基板、プラスチック基板、ステンレス基板
とし、またはこれらの上に電極が設けられた構造を用い
得る。 【００５７】また形成されるアモルファス半導体もSiの
みならず、SixGe_1-x (0<X<1),SixSn _1-x(0<X<1),CxGe_1-x
(0<X<1) またはそれらの真性または実質的に真性、Ｐま
たはＮ型の半導体であってもよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】 実施例のプラズマＣＶＤ装置を示す。 【図２】 実施例のプラズマＣＶＤ装置を示す。 【符号の説明】 １ 反応空間 １’ステンレス反応容器 ２ 共鳴空間 ３ マイクロ波発振器 ４ アナライザー ５、５’ 空心コイル ６ 高周波または直流電源 ７ ハロゲンランプヒータ ７’ 加熱室 ９ 真空ポンプ １０ 基板 １０’ 基板ホルダ １１ 排気系 １２ 冷却管 １３ ドーピング系 １４ ターボポンプ １５ コントロールバルブ １８ 非生成物気体 １９ 石英窓 ２０ ホモジナイザ ２１ 励起気体 ２２ 生成物気体 ２３、２３’ 網状電極 ２９ 石英窓 ３０ バッファ空間 ３１、３１’ 枠構造

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/365 H01L 21/31

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．第１の反応容器内に設けられた筒状空間で基板上に
   第１の被膜をＣＶＤ法により形成し、 前記第１の被膜が形成された前記基板及び前記筒状空間
   を第２の反応容器に移送し、 前記第２の反応容器内に移送された前記筒状空間で前記
   第１の被膜上に第２の被膜をＣＶＤ法により形成するこ
   とを特徴とする薄膜型半導体装置の作製方法。 ２．マルチチャンバ型ＣＶＤ装置を用い、 前記マルチチャンバ型ＣＶＤ装置の第１の反応容器内に
   設けられた筒状空間において、第１の被膜を形成し、 前記マルチチャンバ型ＣＶＤ装置の第２の反応容器内に
   移送された前記筒状空間において、前記第１の被膜上に
   第２の被膜を形成することを特徴とする薄膜型半導体装
   置の作製方法。 ３．第１の反応容器内に設けられた筒状空間で基板上に
   第１の被膜をＣＶＤ法により形成し、 前記第１の被膜が形成された前記基板及び前記筒状空間
   を第２の反応容器に移送し、 前記第２の反応容器内に移送された前記筒状空間で前記
   第１の被膜上に第２の被膜をＣＶＤ法により形成し、 前記第２の被膜が形成された前記基板及び前記筒状空間
   を第３の反応容器に移送し、 前記第３の反応容器内に移送された前記筒状空間で前記
   第２の被膜上に第３の被膜をＣＶＤ法により形成するこ
   とを特徴とする薄膜型半導体装置の作製方法。 ４．マルチチャンバ型ＣＶＤ装置を用い、 前記マルチチャンバ型ＣＶＤ装置の第１の反応容器内に
   設けられた筒状空間において、第１の被膜を形成し、 前記マルチチャンバ型ＣＶＤ装置の第２の反応容器内に
   移送された前記筒状空間において、前記第１の被膜上に
   第２の被膜を形成し、 前記マルチチャンバ型ＣＶＤ装置の第３の反応容器内に
   移送された前記筒状空間において、前記第２の被膜上に
   第３の被膜を形成することを特徴とする薄膜型半導体装
   置の作製方法。