JP4737807B2 - タングステン含有シリコン薄膜の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン薄膜の製造方法に関する。特に、多結晶シリコン(poly-Si) 薄膜の製造方法に関する。より詳しくは、液晶ディスプレイに用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）に応用可能なpoly-Si 薄膜の製造方法に関する。また、光電変換装置に応用可能なpoly-Si 薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）に変わって、poly-Si を利用しようという試みが、ＴＦＴ液晶ディスプレイや光電変換装置の分野で盛んに行われている。中でも、大型の液晶ディスプレイでは、a-Si:Hの移動度が画像情報の書き込みに不十分となるため、poly-Si 膜を利用するのが必要となっている。また、光電変換装置においてはa-Si:Hの光劣化が高効率化、高信頼性化の妨げとなっており、活性層にpoly-Si 膜を用いることによって、上記問題の解決を図ろうとしている。
【０００３】
ここで、上記poly-Si 薄膜の製造としては、上記a-Si:H薄膜をプラズマ支援化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)により作製し、固相成長法、あるいはエキシマ・レーザ・アニール法（ＥＬＡ： Excimer Laser Anneal)により再結晶化させる方法が一般的に用いられている。この内、固相成長法では、６００℃以上の高温で２０時間程度の長時間熱処理が必要であるため、高温に耐える基板上にしかpoly-Si 薄膜を作製できないという欠点がある。一方、上記ＥＬＡ法では、基板には直接熱が加わることが無い。従って、ＥＬＡ法が、例えば、大型液晶ディスプレイに使用される安価なガラス基板上にpoly-Si 薄膜を作製する方法として、広く利用されつつある。
【０００４】
上記ＥＬＡ法で作製した場合には、非常に高品質のpoly-Si 薄膜が得られ、それを使用したＴＦＴの電界効果移動度は比較的容易に１００ｃｍ2 ／Ｖｓ以上となり、画素ＴＦＴとして利用でき、さらに、多数の駆動回路のガラス基板上への内蔵が実現されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素ＴＦＴの移動度向上を主眼に考えた場合、それ程高い移動度は必要ない。
【０００６】
また、内蔵される駆動回路を適宜選択すれば、多少駆動能力の低いＴＦＴであっても十分に動作するため、実用に供する回路とすることが可能である。この観点から実用化を考えた場合には、ＥＬＡ法を利用したpoly-Si 膜の作製は、必ずしも最善の製造方法とは言えない。また、スループットの点からもコスト高に繋がる。従って、ＥＬＡ法を用いず、気相反応によりpoly-Si 薄膜を基板上に直接堆積する手法が望ましい。
【０００７】
ここで、現在、poly-Si 薄膜を基板上に直接堆積する方法として、多くの気相堆積法が提案されている。ところが、現在提案されている気相堆積法では、多くの場合、膜中に引っ張り応力が発生するため、膜剥れを生じたり、特性劣化が発生するという課題を有している。また、poly-Si 膜の結晶粒が概ね０．１μｍ以下と小さいため、ＴＦＴの作製工程において用いられる弗化水素酸水溶液等の薬液が結晶粒界から浸透し易くなって、膜剥れが生じ易くなる。その結果、気相堆積法で作製したＴＦＴでは、作製プロセスにより膜質が劣化し、所望の特性が安定して得られないという課題もある。加えて、光電変換装置の分野に応用した場合には、上記薬液耐性の不安定さから、非受光面側電極材料の選択及び形成プロセスの選択における自由度が制限され、製造コストが高くなるという課題も生じる。
【０００８】
本発明は、上記の従来の課題を考慮してなされたものであって、膜中の引っ張り応力を低減することにより、膜剥れや特性劣化を抑制すると共に、弗化水素酸水溶液等の薬液が結晶粒界から浸透するのを抑えて、膜剥れの更なる抑制を図って、特性の向上を図り、且つ非受光面側電極材料の選択及び形成プロセスの選択における自由度を大きくすることにより、製造コストを飛躍的に低減することができるタングステン含有シリコン薄膜の製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法の提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法は、上記の目的を達成するために、成膜装置のチャンバ内に少なくともシリコン化合物ガスを導入し、１９００℃以上２２００℃以下の温度に抵抗加熱されたタングステンと前記シリコン化合物ガスを接触させ、前記シリコン化合物ガスを分解し、１００℃以上、６００℃以下に加熱された絶縁性基板上に薄膜の形態で付着させることを特徴とする。
【００１６】
このような製造方法により、上記タングステン含有シリコン薄膜を作製することができる。なお、このようにして製造するに際し、タングステンの温度、雰囲気ガスの圧力、流量、及び加熱されたタングステンから基板までの距離などを調整することで、所望の濃度でタングステンをシリコン薄膜中に含有させることができる。但し、上記のパラメータの中では、タングステン温度が最も重要な因子であることを本発明者らは見出した。
【００１９】
なお、タングステンの温度は、得られるシリコン薄膜の結晶性にも影響を与えるので、上記の各種パラメータを調整し所望の膜とするのが望ましい。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シリコン化合物ガスがモノシラン、ジシラン、及びモノシランとジシランとの混合ガスから成る群から選択されることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記タングステンと前記水素ガスを接触させ、前記水素ガスを分解し、絶縁性基板に照射する工程を付加したことを特徴とする。
【００２２】
上記のようにチャンバ内に水素ガスを導入し、１６００℃以上２２００℃以下に抵抗加熱されたタングステンと前記水素ガスを接触させれば、前記水素ガスを分解し、絶縁性基板に照射する工程を付加することができるので、シリコン薄膜中のタングステン濃度を容易に調整することが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記成膜装置のチャンバ内の真空状態を維持しつつ、照射工程の直前に水素をチャンバ内に導入することを特徴とする。
【００２４】
このようにしてタングステン含有シリコン薄膜を作製した場合には、理由は定かではないが、弗化水素酸などに対する耐性がより向上することを確認した。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈して用いることを特徴とする。
【００２６】
シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈していない場合にはシリコン薄膜がa-Si:Hとなり易いが、上記のようにして作製した場合には、シリコン薄膜がpoly-Si 薄膜となるので、シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈して用いることが望ましい。
【００２７】
尚、上述の製造方法は、実質的に、例えば、Japanese Journal of Applied Physics （ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス）第３７巻、3175頁から3187頁に記載されているcatalytic CVD 法（触媒化学的気相堆積法：cat-CVD 法）を利用している。ところが、従来は、poly-Si 膜中のタングステンは極力排除するべきと考えられ、タングステンを含有することによる応力低減効果や、弗化水素酸水溶液等の薬液に対する耐性向上効果は、全く認識されていなかった。本発明者らは、膜中に微量含まれるタングステンによるこれらの効果が、例えばpoly-Si 膜のＴＦＴ及び光電変換装置応用において非常に重要であることを見出し、本願発明に至ったものである。したがって、上記Japanese Journal of Applied Physics に記載の技術とは技術的思想が全く異なるものであることを付言しておく。
【００３０】
本発明の薄膜トランジスタは、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とすることを特徴とする。
【００３１】
上述の如く、タングステンを微量含有したシリコン薄膜は、膜応力が低く、弗化水素酸などの薬液に対する耐性も高いので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に困難を生じなく、しかも、得られた薄膜トランジスタのトランジスタ特性や信頼性の低下を抑制することができる。
【００３５】
本発明の光電変換装置は、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜を光活性層として用いるか、或いは前記タングステン含有シリコン薄膜層の他に光活性層を設ける場合には、光活性層と裏取出電極との間にタングステン含有シリコン薄膜層を介在させることを特徴とする光電変換装置である。
【００３６】
前述の如く、タングステン含有シリコン薄膜は、弗化水素酸などの薬液に対する耐性が高い。したがって、光電変換装置作製時における非受光面側電極及び活性層形成後に薬液処理を施した際に、シリコン膜が電極面から剥離する等の問題が解消される。これにより、素子デザイン及び作製プロセス選択の自由度が大幅に広がり、製造コストの削減につながる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
（タングステン含有シリコン薄膜の製造方法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造法に関し、図１を参照しながらその実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
なお、本実施の形態では、本願発明がpoly-Si 膜に対してより有効であるので、poly-Si 膜を作製する場合に関して記述する。
【００４０】
図１は、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法を示す概略図である。まず、成膜装置のチャンバ１を１Ｅ-3Ｐａ以下に真空引きし、続いて、チャンバ１内に水素ガスを導入し、圧力を例えば０．１Ｐａに調整する。次に、チャンバ１内に固定されたタングステン線２にチャンバ１の外部から電圧を印加し抵抗加熱することにより、例えば、タングステン線２の温度を１８００℃とする。この時、タングステン線２の温度は、図示しない放射温度計などによりモニタできる構成としておく。次いで、導入ガスを、シリコン化合物としてのシラン（モノシラン、ジシラン、或いはそれらの混合物等）と水素との混合ガス（例えば、シランと水素との混合比が１：１００）に切り替え、圧力を同じく０．１Ｐａに調整する。
【００４１】
そうすると、加熱されたタングステン線２の表面での接触反応でシランと水素が分解し、同じチャンバ１内に固定された基板３上にシリコン薄膜４を堆積することができる。同時に、加熱されたタングステン線２より極微量のタングステンが蒸発し、シリコン薄膜４中に取り込まれることになる。そして、所定の時間経過後、シランの導入を停止し、それと同時あるいはその後に水素の導入を停止する。以上により得られるシリコン薄膜４はpoly-Si 膜であり、タングステンを１Ｅ１７ｃｍ-3程度含有していた。
【００４２】
（実験１）
ここで、上記のようにして作製したシリコン薄膜４の膜応力を測定したところ、１００ＭＰａ以下と低くなることが認められた。従って、それを利用したＴＦＴ作製などにおいて、膜応力による障害が生じないという優れた効果が発揮されることが確認された。
【００４３】
（実験２）
また、弗化水素酸水溶液（具体的には、水により２０倍に稀釈された弗化水素酸水溶液）に対する耐性を測定した。図６に、弗化水素酸による剥離時間とタングステン含有量との関係の一例を示した。
【００４４】
その結果、ほう珪酸ガラス基板上にタングステンを含有しないpoly-Si 膜を形成した場合には、通常、概ね１分程度で剥離してしまうのに対して、上記で説明した本願発明の製造法で得られるpoly-Si 膜は、弗化水素酸水溶液に対する耐性が飛躍的に向上していることが認められた。これは、本願発明の製造法で得られるpoly-Si 膜では、poly-Si の結晶粒の周囲をタングステンが覆うため、弗化水素酸水溶液が浸透し難くなるためであると考えられる。
【００４５】
（その他の事項）
（１）基板３はそれに密着したヒータ（図１においては図示せず）により、１００℃以上６００℃以下に、より好ましくは、３００℃程度に加熱しておくと好ましい。
【００４６】
（２）本実施の形態では、タングステン線２の温度を１８００℃として成膜したが、当該温度に限定するものではない。具体的には、他の成膜パラメータを勘案し、膜の結晶性、デポレートなどにより最適温度を選択すれば良い。但し、タングステン線２の温度が２２００℃を超えるとタングステンの蒸発量が急激に増加して、好ましくなく、一方、タングステン線２の温度が１６００℃未満では、タングステンの蒸発が非常に微量となり本願発明の効果が十分に得られない。従って、タングステン線２の温度は、１６００℃以上２２００℃以下に規制するのが望ましい。
【００４７】
なお、膜応力は、膜の結晶性が高い場合に高くなり、このように膜の結晶性が高い場合にはタングステンをより多く含有させるのが好ましいことを見出した。また、タングステン線の温度を上昇させれば、結晶性が高い膜が得られ易くなる。尚、本発明者らが実験したところ、タングステン線の温度を１８００〜１９００℃程度に上昇させるのが望ましいことが認められた。
【００４８】
（３）本実施の形態では、シランと水素との混合比が１：１００でガス圧が０．１Ｐａの場合に関して記述したが、本願発明はこれに限定されるものではない。即ち、上記の成膜パラメータを変化させた場合、得られるシリコン膜の結晶性が変化するが、本質的に同様に適用できる。但し、poly-Si 膜作製時には上記に近い条件が好ましい。
【００４９】
（４）本実施の形態では、cat-CVD 法によるpoly-Si 作製時にタングステンを含有させる方法に関して記述したが、本願発明は、これに限定されるものではなく。他に、例えば、イオン注入法により所定濃度のタングステンをpoly-Si 膜中に注入する方法などが考えられる。
【００５０】
（５）本実施の形態では、poly-Si 膜を作製する場合について記述したが、本願発明はこれに限定するものではなく、a-Si:H膜に関しても適用可能である。
【００５１】
〔実施の形態２〕
（ＴＦＴの製造法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜を用いたＴＦＴの製造法に関し、図２及び図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながらその実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
図２に示すように、絶縁性基板２１上には、絶縁性基板２１からの不純物拡散防止のための絶縁膜（図示せず）と、島状に加工されると共に、ソース・ドレイン領域２５を有するタングステン含有poly-Si 薄膜２２（厚さ１００ｎｍ）と、このタングステン含有poly-Si 薄膜２２を覆うゲート絶縁膜２３と、アルミニウムなどの金属から成るゲート電極２４と、層間絶縁膜２６とが順に形成されている。上記ゲート絶縁膜２３と層間絶縁膜２６とには、ソース・ドレイン領域２５まで達するコンタクトホール２８が形成されており、このコンタクトホール２８にはアルミニウムなどの金属から成るソース・ドレイン電極２７が形成されている。
【００５３】
このような構造のＴＦＴの製造にあたっては、まず、絶縁性基板２１上に、絶縁性基板２１からの不純物拡散防止のための絶縁膜（図示せず）を作製した後、その上に実施の形態１に記載した方法により、タングステン含有poly-Si 薄膜２２（厚さ１００ｎｍ）を作製する。次に、フォトリソと微細加工とにより、タングステン含有poly-Si 薄膜２２を島状に加工する〔以上が、図３（ａ）に示す工程〕。
【００５４】
次に、タングステン含有poly-Si 薄膜２２を覆うように厚さ１２０ｎｍ程度のゲート絶縁膜２３を成膜する。このゲート絶縁膜２３の材料としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜が使用でき、また、成膜方法としてはＰＥＣＶＤ法や、ＡＰＣＶＤ（Atomospheric Chemical Vapor Deposition：常圧化学的気相堆積法）法が利用できる。続いて、アルミニウムなどの金属をゲート電極２４とすべく、スパッタ法によって、厚さ２５０ｎｍとなるように成膜する〔以上が、図３（ｂ）に示す工程〕。
【００５５】
次いで、フォトリソと微細加工により、ゲート電極２４を加工し、イオンドーピング法により、Ｎ型の場合ホスフィン、Ｐ型の場合ジボランをプラズマ分解し７０ｋＶ程度で加速し、poly-Si 薄膜２２中に注入し、ソース・ドレイン領域２５を形成する。注入量はタングステン含有poly-Si 薄膜２２の結晶性により調整する必要があるが、概ね、１Ｅ１５ｃｍ-2程度とする。この後、ドーパント活性化のため、４００℃から６００℃程度に加熱する〔以上が、図３（ｃ）に示す工程〕。
【００５６】
しかる後、厚さ３００ｎｍの層間絶縁膜２６を作製する〔以上が、図２（ｄ）に示す工程〕。次いで、フォトリソと微細加工により、ソース・ドレイン領域２５に至るコンタクトホール２８を形成し、最後にアルミニウムなどの金属をスパッタ法により厚さ４００ｎｍ製膜し、更にフォトリソと微細加工により、ソース・ドレイン電極２７を作製する。これにより、図２に示すＴＦＴが完成する。
【００５７】
以上により、タングステン含有poly-Si 薄膜２２をチャンネル層としたＴＦＴを作製することが出来る。ところで、上記ＴＦＴ作製工程において、ゲート絶縁膜２３や、層間絶縁膜２６をウェットエッチングする場合に、タングステン含有poly-Si 薄膜２２の弗化水素酸水溶液などに対する耐性が重要であるが、前記実施の形態１で述べたように、本願発明のタングステン含有poly-Si 薄膜は上記の耐性が高い。したがって、ＴＦＴの製造プロセスが容易となる。また、タングステン含有poly-Si 薄膜２２の膜応力が低いということによっても、ＴＦＴの製造プロセスが容易となる。
【００５８】
（その他の事項）
（１）実施の形態２では、トップゲート型ＴＦＴに関して記述した。本願発明は、これに限定されるものではなく、ボトムゲート型ＴＦＴに関しても応用できることは勿論である。
【００５９】
（２）液晶ディスプレイに応用する場合には、上記のＴＦＴ製造工程が終了した後に、透明電極の形成工程、フォトリソ工程及び微細加工工程を経ることにより容易に作製することができる。
【００６０】
〔実施の形態３〕
（光電変換装置の製造法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜を用いた光電変換装置の製造法に関し、図４及び図５に基づき詳細に説明する。なお、本実施の形態では、基板としてガラスを用いた例について説明する。
【００６１】
図４に示す光電変換装置Ｓ１は、基板３１上に、タングステン含有シリコン薄膜層３２、シリコン光活性層３３、これと異種導電型を有する半導体層３４、及び受光面電極層を兼ねた導電性反射防止膜である反射防止層３６を順次積層して成る。図中、３７は反射防止膜３６の上面に接続された表取り出し電極、３８はタングステン含有シリコン薄膜層３２の上面に接続された裏取り出し電極であり、半導体層３３に生じた起電力を表取り出し電極３７、裏取り出し電極３８からそれぞれ取り出すようにしている。
【００６２】
このような光電変換装置の製造にあたっては、まず、ガラス基板である基板３１上に、アルミニウムなどを含んだ金属薄膜層（図示せず）を電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の真空製膜法により成膜する。
【００６３】
次に、実施の形態１に記載した方法により、タングステン含有シリコン薄膜層３２を形成した後、タングステン含有シリコン薄膜層３２上に光活性層３３を厚さ数μｍ〜数十μｍ程度に形成する。このとき、タングステン含有シリコン薄膜層３２と光活性層３３との製膜手段及び製膜装置が異なり、やむを得ず大気接触させる様な場合には、光活性層３３の製膜前に弗化水素酸処理等の薬液処理を施せば、タングステン含有シリコン薄膜層３２の表面に形成された自然酸化膜の除去が可能である。
【００６４】
次いで、上記光活性層３３上に同層と異種導電型の非晶質、多結晶もしくは微結晶を含む非単結晶シリコンから成る半導体層３４をＰＥＣＶＤ法やスパッタ法等の真空製膜法により厚さ数１００ｎｍ以下に形成する。
【００６５】
しかる後、上記半導体層３４上に、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等の反射防止膜となる絶縁性反射防止膜、あるいは、ＩＴＯやＳｎＯ2 等の導電性反射防止膜３６を、ＰＥＣＶＤ法やスパッタ法等の真空製膜法を用いて数十ｎｍ程度の膜厚で製膜する。
【００６６】
最後に、上記反射防止膜３６上に表取り出し電極３７を、更にタングステン含有シリコン薄膜層３２上に裏取り出し電極３８を、それぞれ真空製膜技術、プリント及び焼成技術、さらにメッキ技術等の技術で形成することにより、光電変換装置を作製した。
【００６７】
尚、タングステン含有シリコン薄膜層３２上に裏取り出し電極３８を形成する場合には、タングステン含有シリコン薄膜層３２は素子の裏電極として機能する。
【００６８】
（その他の事項）
（１）絶縁性の反射防止膜３６を半導体層３４上にコートする場合は、表取り出し電極３７を形成させる領域をバッファードフッ酸等の適当な薬液によるエッチング技術等により除去して半導体層３４のシリコン層を露出させ、ここに表取り出し電極３７を接続することも可能である。
【００６９】
（２）光活性層３３半導体層３４とで形成されるｐｎ接合の品質によっては、図５に示すように、光活性層３３と半導体層３４の間に、真性型（ｉ型）の非単結晶シリコン層３５を介在させてもよい。特に半導体層３５をa-Si:Hで形成する場合は、その膜厚を１〜５０ｎｍ程度にするのが望ましく、また、半導体層３５を結晶質シリコンで形成する場合には１μｍ以下とするのが望ましい。さらに、半導体層３４及び半導体層３５を特に水素を含んだ雰囲気下で形成すると、各層の界面及びその近傍の欠陥準位を水素で終端、不活性化することができ、より品質の高いｐｎ接合またはｐｉｎ接合を得ることができる。
【００７０】
（３）ＲＩＥ法を用いて、素子表面に結晶シリコンの結晶方位に依存しないランダム且つ微細な凹凸形状を形成し、光利用効率を高めて素子変換効率を向上させる場合は、ｐｎ接合を形成する前に、光活性層３３に対してＲＩＥ法を適用し、その後半導体層３４を形成するのが望ましい。
【００７１】
（４）本実施の形態では、基板としてガラスを用いたが、これに限定するものではなく、ＳＵＳ基板、あるいはカーボン基板等に置き換えてもよい。また、上記基板上にチタン、ニッケル等の金属層またはその窒化膜層またはそのシリサイド層を予め形成したものを基板として用いてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜は、膜応力が小さく、薬液耐性が高いので、ＴＦＴ、光電変換装置などの作製プロセスに困難が生じない。これにより、poly-Si 膜ＴＦＴの作製が容易に可能となり、大画面・高精細液晶ディスプレイの画素ＴＦＴに応用可能である。また、ＥＬＡ法を用いること無く、一部の駆動回路をガラス基板に内蔵可能となる。また、光電変換装置については、特に非受光面側電極からの形成を行うサブストレート型素子の作製が容易となり、製造コストの削減が可能となる。
以上により、本願発明の産業に与える意義は非常に大きいと言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１に関わるタングステン含有シリコン薄膜の製造方法の概略を示す説明図である。
【図２】本願発明の実施の形態２に関わるタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とする薄膜トランジスタの断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態２に関わるタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とする薄膜トランジスタの製造工程を示す、工程別概略断面図である。
【図４】本願発明の実施の形態３に関わるタングステン含有シリコン薄膜を用いた光電変換装置の概略図である。
【図５】本願発明の実施の形態３に関わるタングステン含有シリコン薄膜を用いた他の光電変換装置の概略図である。
【図６】本願発明のタングステン含有シリコン薄膜中のタングステン含有量と弗化水素酸による剥離時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ：チャンバ
２ ：タングステン線
３ ：基板
４ ：タングステン含有シリコン薄膜
２１：絶縁性基板
２２：タングステン含有ポリシリコン薄膜
２３：ゲート絶縁膜
２４：ゲート電極
２５：ソース・ドレイン領域
２６：層間絶縁膜
２７：ソース・ドレイン電極
３１：素子基板
３２：タングステン含有シリコン薄膜層
３３：光活性層
３４：半導体層
３５：バッファー層
３６：反射防止層
３７：表取り出し電極
３８：裏取り出し電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン薄膜の製造方法に関する。特に、多結晶シリコン(poly-Si) 薄膜の製造方法に関する。より詳しくは、液晶ディスプレイに用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）に応用可能なpoly-Si 薄膜の製造方法に関する。また、光電変換装置に応用可能なpoly-Si 薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）に変わって、poly-Si を利用しようという試みが、ＴＦＴ液晶ディスプレイや光電変換装置の分野で盛んに行われている。中でも、大型の液晶ディスプレイでは、a-Si:Hの移動度が画像情報の書き込みに不十分となるため、poly-Si 膜を利用するのが必要となっている。また、光電変換装置においてはa-Si:Hの光劣化が高効率化、高信頼性化の妨げとなっており、活性層にpoly-Si 膜を用いることによって、上記問題の解決を図ろうとしている。
【０００３】
ここで、上記poly-Si 薄膜の製造としては、上記a-Si:H薄膜をプラズマ支援化学的気相堆積法（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)により作製し、固相成長法、あるいはエキシマ・レーザ・アニール法（ＥＬＡ： Excimer Laser Anneal)により再結晶化させる方法が一般的に用いられている。この内、固相成長法では、６００℃以上の高温で２０時間程度の長時間熱処理が必要であるため、高温に耐える基板上にしかpoly-Si 薄膜を作製できないという欠点がある。一方、上記ＥＬＡ法では、基板には直接熱が加わることが無い。従って、ＥＬＡ法が、例えば、大型液晶ディスプレイに使用される安価なガラス基板上にpoly-Si 薄膜を作製する方法として、広く利用されつつある。
【０００４】
上記ＥＬＡ法で作製した場合には、非常に高品質のpoly-Si 薄膜が得られ、それを使用したＴＦＴの電界効果移動度は比較的容易に１００ｃｍ2 ／Ｖｓ以上となり、画素ＴＦＴとして利用でき、さらに、多数の駆動回路のガラス基板上への内蔵が実現されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素ＴＦＴの移動度向上を主眼に考えた場合、それ程高い移動度は必要ない。
【０００６】
また、内蔵される駆動回路を適宜選択すれば、多少駆動能力の低いＴＦＴであっても十分に動作するため、実用に供する回路とすることが可能である。この観点から実用化を考えた場合には、ＥＬＡ法を利用したpoly-Si 膜の作製は、必ずしも最善の製造方法とは言えない。また、スループットの点からもコスト高に繋がる。従って、ＥＬＡ法を用いず、気相反応によりpoly-Si 薄膜を基板上に直接堆積する手法が望ましい。
【０００７】
ここで、現在、poly-Si 薄膜を基板上に直接堆積する方法として、多くの気相堆積法が提案されている。ところが、現在提案されている気相堆積法では、多くの場合、膜中に引っ張り応力が発生するため、膜剥れを生じたり、特性劣化が発生するという課題を有している。また、poly-Si 膜の結晶粒が概ね０．１μｍ以下と小さいため、ＴＦＴの作製工程において用いられる弗化水素酸水溶液等の薬液が結晶粒界から浸透し易くなって、膜剥れが生じ易くなる。その結果、気相堆積法で作製したＴＦＴでは、作製プロセスにより膜質が劣化し、所望の特性が安定して得られないという課題もある。加えて、光電変換装置の分野に応用した場合には、上記薬液耐性の不安定さから、非受光面側電極材料の選択及び形成プロセスの選択における自由度が制限され、製造コストが高くなるという課題も生じる。
【０００８】
本発明は、上記の従来の課題を考慮してなされたものであって、膜中の引っ張り応力を低減することにより、膜剥れや特性劣化を抑制すると共に、弗化水素酸水溶液等の薬液が結晶粒界から浸透するのを抑えて、膜剥れの更なる抑制を図って、特性の向上を図り、且つ非受光面側電極材料の選択及び形成プロセスの選択における自由度を大きくすることにより、製造コストを飛躍的に低減することができるタングステン含有シリコン薄膜の製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法の提供を目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法は、上記の目的を達成するために、成膜装置のチャンバ内に少なくともシリコン化合物ガスを導入し、１９００℃以上２２００℃以下の温度に抵抗加熱されたタングステンと前記シリコン化合物ガスを接触させ、前記シリコン化合物ガスを分解し、１００℃以上、６００℃以下に加熱された絶縁性基板上に薄膜の形態で付着させることを特徴とする。
【００１６】
このような製造方法により、上記タングステン含有シリコン薄膜を作製することができる。なお、このようにして製造するに際し、タングステンの温度、雰囲気ガスの圧力、流量、及び加熱されたタングステンから基板までの距離などを調整することで、所望の濃度でタングステンをシリコン薄膜中に含有させることができる。但し、上記のパラメータの中では、タングステン温度が最も重要な因子であることを本発明者らは見出した。
【００１９】
なお、タングステンの温度は、得られるシリコン薄膜の結晶性にも影響を与えるので、上記の各種パラメータを調整し所望の膜とするのが望ましい。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シリコン化合物ガスがモノシラン、ジシラン、及びモノシランとジシランとの混合ガスから成る群から選択されることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記タングステンと前記水素ガスを接触させ、前記水素ガスを分解し、絶縁性基板に照射する工程を付加したことを特徴とする。
【００２２】
上記のようにチャンバ内に水素ガスを導入し、１６００℃以上２２００℃以下に抵抗加熱されたタングステンと前記水素ガスを接触させれば、前記水素ガスを分解し、絶縁性基板に照射する工程を付加することができるので、シリコン薄膜中のタングステン濃度を容易に調整することが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記成膜装置のチャンバ内の真空状態を維持しつつ、照射工程の直前に水素をチャンバ内に導入することを特徴とする。
【００２４】
このようにしてタングステン含有シリコン薄膜を作製した場合には、理由は定かではないが、弗化水素酸などに対する耐性がより向上することを確認した。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈して用いることを特徴とする。
【００２６】
シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈していない場合にはシリコン薄膜がa-Si:Hとなり易いが、上記のようにして作製した場合には、シリコン薄膜がpoly-Si 薄膜となるので、シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈して用いることが望ましい。
【００２７】
尚、上述の製造方法は、実質的に、例えば、Japanese Journal of Applied Physics （ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス）第３７巻、3175頁から3187頁に記載されているcatalytic CVD 法（触媒化学的気相堆積法：cat-CVD 法）を利用している。ところが、従来は、poly-Si 膜中のタングステンは極力排除するべきと考えられ、タングステンを含有することによる応力低減効果や、弗化水素酸水溶液等の薬液に対する耐性向上効果は、全く認識されていなかった。本発明者らは、膜中に微量含まれるタングステンによるこれらの効果が、例えばpoly-Si 膜のＴＦＴ及び光電変換装置応用において非常に重要であることを見出し、本願発明に至ったものである。したがって、上記Japanese Journal of Applied Physics に記載の技術とは技術的思想が全く異なるものであることを付言しておく。
【００３０】
本発明の薄膜トランジスタは、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とすることを特徴とする。
【００３１】
上述の如く、タングステンを微量含有したシリコン薄膜は、膜応力が低く、弗化水素酸などの薬液に対する耐性も高いので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造に困難を生じなく、しかも、得られた薄膜トランジスタのトランジスタ特性や信頼性の低下を抑制することができる。
【００３５】
本発明の光電変換装置は、請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜を光活性層として用いるか、或いは前記タングステン含有シリコン薄膜層の他に光活性層を設ける場合には、光活性層と裏取出電極との間にタングステン含有シリコン薄膜層を介在させることを特徴とする光電変換装置である。
【００３６】
前述の如く、タングステン含有シリコン薄膜は、弗化水素酸などの薬液に対する耐性が高い。したがって、光電変換装置作製時における非受光面側電極及び活性層形成後に薬液処理を施した際に、シリコン膜が電極面から剥離する等の問題が解消される。これにより、素子デザイン及び作製プロセス選択の自由度が大幅に広がり、製造コストの削減につながる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
（タングステン含有シリコン薄膜の製造方法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造法に関し、図１を参照しながらその実施の形態を詳細に説明する。
【００３９】
なお、本実施の形態では、本願発明がpoly-Si 膜に対してより有効であるので、poly-Si 膜を作製する場合に関して記述する。
【００４０】
図１は、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法を示す概略図である。まず、成膜装置のチャンバ１を１Ｅ-3Ｐａ以下に真空引きし、続いて、チャンバ１内に水素ガスを導入し、圧力を例えば０．１Ｐａに調整する。次に、チャンバ１内に固定されたタングステン線２にチャンバ１の外部から電圧を印加し抵抗加熱することにより、例えば、タングステン線２の温度を１８００℃とする。この時、タングステン線２の温度は、図示しない放射温度計などによりモニタできる構成としておく。次いで、導入ガスを、シリコン化合物としてのシラン（モノシラン、ジシラン、或いはそれらの混合物等）と水素との混合ガス（例えば、シランと水素との混合比が１：１００）に切り替え、圧力を同じく０．１Ｐａに調整する。
【００４１】
そうすると、加熱されたタングステン線２の表面での接触反応でシランと水素が分解し、同じチャンバ１内に固定された基板３上にシリコン薄膜４を堆積することができる。同時に、加熱されたタングステン線２より極微量のタングステンが蒸発し、シリコン薄膜４中に取り込まれることになる。そして、所定の時間経過後、シランの導入を停止し、それと同時あるいはその後に水素の導入を停止する。以上により得られるシリコン薄膜４はpoly-Si 膜であり、タングステンを１Ｅ１７ｃｍ-3程度含有していた。
【００４２】
（実験１）
ここで、上記のようにして作製したシリコン薄膜４の膜応力を測定したところ、１００ＭＰａ以下と低くなることが認められた。従って、それを利用したＴＦＴ作製などにおいて、膜応力による障害が生じないという優れた効果が発揮されることが確認された。
【００４３】
（実験２）
また、弗化水素酸水溶液（具体的には、水により２０倍に稀釈された弗化水素酸水溶液）に対する耐性を測定した。図６に、弗化水素酸による剥離時間とタングステン含有量との関係の一例を示した。
【００４４】
その結果、ほう珪酸ガラス基板上にタングステンを含有しないpoly-Si 膜を形成した場合には、通常、概ね１分程度で剥離してしまうのに対して、上記で説明した本願発明の製造法で得られるpoly-Si 膜は、弗化水素酸水溶液に対する耐性が飛躍的に向上していることが認められた。これは、本願発明の製造法で得られるpoly-Si 膜では、poly-Si の結晶粒の周囲をタングステンが覆うため、弗化水素酸水溶液が浸透し難くなるためであると考えられる。
【００４５】
（その他の事項）
（１）基板３はそれに密着したヒータ（図１においては図示せず）により、１００℃以上６００℃以下に、より好ましくは、３００℃程度に加熱しておくと好ましい。
【００４６】
（２）本実施の形態では、タングステン線２の温度を１８００℃として成膜したが、当該温度に限定するものではない。具体的には、他の成膜パラメータを勘案し、膜の結晶性、デポレートなどにより最適温度を選択すれば良い。但し、タングステン線２の温度が２２００℃を超えるとタングステンの蒸発量が急激に増加して、好ましくなく、一方、タングステン線２の温度が１６００℃未満では、タングステンの蒸発が非常に微量となり本願発明の効果が十分に得られない。従って、タングステン線２の温度は、１６００℃以上２２００℃以下に規制するのが望ましい。
【００４７】
なお、膜応力は、膜の結晶性が高い場合に高くなり、このように膜の結晶性が高い場合にはタングステンをより多く含有させるのが好ましいことを見出した。また、タングステン線の温度を上昇させれば、結晶性が高い膜が得られ易くなる。尚、本発明者らが実験したところ、タングステン線の温度を１８００〜１９００℃程度に上昇させるのが望ましいことが認められた。
【００４８】
（３）本実施の形態では、シランと水素との混合比が１：１００でガス圧が０．１Ｐａの場合に関して記述したが、本願発明はこれに限定されるものではない。即ち、上記の成膜パラメータを変化させた場合、得られるシリコン膜の結晶性が変化するが、本質的に同様に適用できる。但し、poly-Si 膜作製時には上記に近い条件が好ましい。
【００４９】
（４）本実施の形態では、cat-CVD 法によるpoly-Si 作製時にタングステンを含有させる方法に関して記述したが、本願発明は、これに限定されるものではなく。他に、例えば、イオン注入法により所定濃度のタングステンをpoly-Si 膜中に注入する方法などが考えられる。
【００５０】
（５）本実施の形態では、poly-Si 膜を作製する場合について記述したが、本願発明はこれに限定するものではなく、a-Si:H膜に関しても適用可能である。
【００５１】
〔実施の形態２〕
（ＴＦＴの製造法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜を用いたＴＦＴの製造法に関し、図２及び図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながらその実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】
図２に示すように、絶縁性基板２１上には、絶縁性基板２１からの不純物拡散防止のための絶縁膜（図示せず）と、島状に加工されると共に、ソース・ドレイン領域２５を有するタングステン含有poly-Si 薄膜２２（厚さ１００ｎｍ）と、このタングステン含有poly-Si 薄膜２２を覆うゲート絶縁膜２３と、アルミニウムなどの金属から成るゲート電極２４と、層間絶縁膜２６とが順に形成されている。上記ゲート絶縁膜２３と層間絶縁膜２６とには、ソース・ドレイン領域２５まで達するコンタクトホール２８が形成されており、このコンタクトホール２８にはアルミニウムなどの金属から成るソース・ドレイン電極２７が形成されている。
【００５３】
このような構造のＴＦＴの製造にあたっては、まず、絶縁性基板２１上に、絶縁性基板２１からの不純物拡散防止のための絶縁膜（図示せず）を作製した後、その上に実施の形態１に記載した方法により、タングステン含有poly-Si 薄膜２２（厚さ１００ｎｍ）を作製する。次に、フォトリソと微細加工とにより、タングステン含有poly-Si 薄膜２２を島状に加工する〔以上が、図３（ａ）に示す工程〕。
【００５４】
次に、タングステン含有poly-Si 薄膜２２を覆うように厚さ１２０ｎｍ程度のゲート絶縁膜２３を成膜する。このゲート絶縁膜２３の材料としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜が使用でき、また、成膜方法としてはＰＥＣＶＤ法や、ＡＰＣＶＤ（Atomospheric Chemical Vapor Deposition：常圧化学的気相堆積法）法が利用できる。続いて、アルミニウムなどの金属をゲート電極２４とすべく、スパッタ法によって、厚さ２５０ｎｍとなるように成膜する〔以上が、図３（ｂ）に示す工程〕。
【００５５】
次いで、フォトリソと微細加工により、ゲート電極２４を加工し、イオンドーピング法により、Ｎ型の場合ホスフィン、Ｐ型の場合ジボランをプラズマ分解し７０ｋＶ程度で加速し、poly-Si 薄膜２２中に注入し、ソース・ドレイン領域２５を形成する。注入量はタングステン含有poly-Si 薄膜２２の結晶性により調整する必要があるが、概ね、１Ｅ１５ｃｍ-2程度とする。この後、ドーパント活性化のため、４００℃から６００℃程度に加熱する〔以上が、図３（ｃ）に示す工程〕。
【００５６】
しかる後、厚さ３００ｎｍの層間絶縁膜２６を作製する〔以上が、図２（ｄ）に示す工程〕。次いで、フォトリソと微細加工により、ソース・ドレイン領域２５に至るコンタクトホール２８を形成し、最後にアルミニウムなどの金属をスパッタ法により厚さ４００ｎｍ製膜し、更にフォトリソと微細加工により、ソース・ドレイン電極２７を作製する。これにより、図２に示すＴＦＴが完成する。
【００５７】
以上により、タングステン含有poly-Si 薄膜２２をチャンネル層としたＴＦＴを作製することが出来る。ところで、上記ＴＦＴ作製工程において、ゲート絶縁膜２３や、層間絶縁膜２６をウェットエッチングする場合に、タングステン含有poly-Si 薄膜２２の弗化水素酸水溶液などに対する耐性が重要であるが、前記実施の形態１で述べたように、本願発明のタングステン含有poly-Si 薄膜は上記の耐性が高い。したがって、ＴＦＴの製造プロセスが容易となる。また、タングステン含有poly-Si 薄膜２２の膜応力が低いということによっても、ＴＦＴの製造プロセスが容易となる。
【００５８】
（その他の事項）
（１）実施の形態２では、トップゲート型ＴＦＴに関して記述した。本願発明は、これに限定されるものではなく、ボトムゲート型ＴＦＴに関しても応用できることは勿論である。
【００５９】
（２）液晶ディスプレイに応用する場合には、上記のＴＦＴ製造工程が終了した後に、透明電極の形成工程、フォトリソ工程及び微細加工工程を経ることにより容易に作製することができる。
【００６０】
〔実施の形態３〕
（光電変換装置の製造法）
以下、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜を用いた光電変換装置の製造法に関し、図４及び図５に基づき詳細に説明する。なお、本実施の形態では、基板としてガラスを用いた例について説明する。
【００６１】
図４に示す光電変換装置Ｓ１は、基板３１上に、タングステン含有シリコン薄膜層３２、シリコン光活性層３３、これと異種導電型を有する半導体層３４、及び受光面電極層を兼ねた導電性反射防止膜である反射防止層３６を順次積層して成る。図中、３７は反射防止膜３６の上面に接続された表取り出し電極、３８はタングステン含有シリコン薄膜層３２の上面に接続された裏取り出し電極であり、半導体層３３に生じた起電力を表取り出し電極３７、裏取り出し電極３８からそれぞれ取り出すようにしている。
【００６２】
このような光電変換装置の製造にあたっては、まず、ガラス基板である基板３１上に、アルミニウムなどを含んだ金属薄膜層（図示せず）を電子ビーム蒸着法、スパッタリング法等の真空製膜法により成膜する。
【００６３】
次に、実施の形態１に記載した方法により、タングステン含有シリコン薄膜層３２を形成した後、タングステン含有シリコン薄膜層３２上に光活性層３３を厚さ数μｍ〜数十μｍ程度に形成する。このとき、タングステン含有シリコン薄膜層３２と光活性層３３との製膜手段及び製膜装置が異なり、やむを得ず大気接触させる様な場合には、光活性層３３の製膜前に弗化水素酸処理等の薬液処理を施せば、タングステン含有シリコン薄膜層３２の表面に形成された自然酸化膜の除去が可能である。
【００６４】
次いで、上記光活性層３３上に同層と異種導電型の非晶質、多結晶もしくは微結晶を含む非単結晶シリコンから成る半導体層３４をＰＥＣＶＤ法やスパッタ法等の真空製膜法により厚さ数１００ｎｍ以下に形成する。
【００６５】
しかる後、上記半導体層３４上に、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等の反射防止膜となる絶縁性反射防止膜、あるいは、ＩＴＯやＳｎＯ2 等の導電性反射防止膜３６を、ＰＥＣＶＤ法やスパッタ法等の真空製膜法を用いて数十ｎｍ程度の膜厚で製膜する。
【００６６】
最後に、上記反射防止膜３６上に表取り出し電極３７を、更にタングステン含有シリコン薄膜層３２上に裏取り出し電極３８を、それぞれ真空製膜技術、プリント及び焼成技術、さらにメッキ技術等の技術で形成することにより、光電変換装置を作製した。
【００６７】
尚、タングステン含有シリコン薄膜層３２上に裏取り出し電極３８を形成する場合には、タングステン含有シリコン薄膜層３２は素子の裏電極として機能する。
【００６８】
（その他の事項）
（１）絶縁性の反射防止膜３６を半導体層３４上にコートする場合は、表取り出し電極３７を形成させる領域をバッファードフッ酸等の適当な薬液によるエッチング技術等により除去して半導体層３４のシリコン層を露出させ、ここに表取り出し電極３７を接続することも可能である。
【００６９】
（２）光活性層３３半導体層３４とで形成されるｐｎ接合の品質によっては、図５に示すように、光活性層３３と半導体層３４の間に、真性型（ｉ型）の非単結晶シリコン層３５を介在させてもよい。特に半導体層３５をa-Si:Hで形成する場合は、その膜厚を１〜５０ｎｍ程度にするのが望ましく、また、半導体層３５を結晶質シリコンで形成する場合には１μｍ以下とするのが望ましい。さらに、半導体層３４及び半導体層３５を特に水素を含んだ雰囲気下で形成すると、各層の界面及びその近傍の欠陥準位を水素で終端、不活性化することができ、より品質の高いｐｎ接合またはｐｉｎ接合を得ることができる。
【００７０】
（３）ＲＩＥ法を用いて、素子表面に結晶シリコンの結晶方位に依存しないランダム且つ微細な凹凸形状を形成し、光利用効率を高めて素子変換効率を向上させる場合は、ｐｎ接合を形成する前に、光活性層３３に対してＲＩＥ法を適用し、その後半導体層３４を形成するのが望ましい。
【００７１】
（４）本実施の形態では、基板としてガラスを用いたが、これに限定するものではなく、ＳＵＳ基板、あるいはカーボン基板等に置き換えてもよい。また、上記基板上にチタン、ニッケル等の金属層またはその窒化膜層またはそのシリサイド層を予め形成したものを基板として用いてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明のタングステン含有シリコン薄膜は、膜応力が小さく、薬液耐性が高いので、ＴＦＴ、光電変換装置などの作製プロセスに困難が生じない。これにより、poly-Si 膜ＴＦＴの作製が容易に可能となり、大画面・高精細液晶ディスプレイの画素ＴＦＴに応用可能である。また、ＥＬＡ法を用いること無く、一部の駆動回路をガラス基板に内蔵可能となる。また、光電変換装置については、特に非受光面側電極からの形成を行うサブストレート型素子の作製が容易となり、製造コストの削減が可能となる。
以上により、本願発明の産業に与える意義は非常に大きいと言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１に関わるタングステン含有シリコン薄膜の製造方法の概略を示す説明図である。
【図２】本願発明の実施の形態２に関わるタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とする薄膜トランジスタの断面図である。
【図３】本願発明の実施の形態２に関わるタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とする薄膜トランジスタの製造工程を示す、工程別概略断面図である。
【図４】本願発明の実施の形態３に関わるタングステン含有シリコン薄膜を用いた光電変換装置の概略図である。
【図５】本願発明の実施の形態３に関わるタングステン含有シリコン薄膜を用いた他の光電変換装置の概略図である。
【図６】本願発明のタングステン含有シリコン薄膜中のタングステン含有量と弗化水素酸による剥離時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ：チャンバ
２ ：タングステン線
３ ：基板
４ ：タングステン含有シリコン薄膜
２１：絶縁性基板
２２：タングステン含有ポリシリコン薄膜
２３：ゲート絶縁膜
２４：ゲート電極
２５：ソース・ドレイン領域
２６：層間絶縁膜
２７：ソース・ドレイン電極
３１：素子基板
３２：タングステン含有シリコン薄膜層
３３：光活性層
３４：半導体層
３５：バッファー層
３６：反射防止層
３７：表取り出し電極
３８：裏取り出し電極
Claims (7)
- 成膜装置のチャンバ内に少なくともシリコン化合物ガスを導入し、１９００℃以上２２００℃以下の温度に抵抗加熱されたタングステンと前記シリコン化合物ガスを接触させ、前記シリコン化合物ガスを分解し、１００℃以上、６００℃以下に加熱された絶縁性基板上に薄膜の形態で付着させることを特徴とするタングステン含有シリコン薄膜の製造方法。
- 前記シリコン化合物ガスがモノシラン、ジシラン、及びモノシランとジシランとの混合ガスから成る群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法。
- 成膜装置のチャンバ内に水素ガスを導入し、前記タングステンと前記水素ガスを接触させ、前記水素ガスを分解し、絶縁性基板に照射する工程を付加したことを特徴とする、請求項１又は２に記載のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法。
- 前記成膜装置のチャンバ内の真空状態を維持しつつ、照射工程の直前に水素をチャンバ内に導入することを特徴とする、請求項３に記載のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法。
- 前記シリコン化合物ガスを水素ガスで稀釈して用いることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のタングステン含有シリコン薄膜の製造方法。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜をチャンネル層とすることを特徴とする、薄膜トランジスタの製造方法。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載の製造方法によって形成されたタングステン含有シリコン薄膜を光活性層として用いるか、或いは前記タングステン含有シリコン薄膜層の他に光活性層を設ける場合には、光活性層と裏取出電極との間にタングステン含有シリコン薄膜の層を介在させることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
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