JPH01179365A

JPH01179365A - 電界効果トランジスタ

Info

Publication number: JPH01179365A
Application number: JP33622887A
Authority: JP
Inventors: Fukateru Matsuyama; 深照松山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、絶縁性基板上に形成される電界効果トランジ
スタに係り、特に動作速度が速く、信頼性の高い、多結
晶シリコンを用いた電界効果トランジスタに関する。

［従来の技術］近年、長尺化−次元フォトセンサや大面積化二次元フォ
トセンサ等の画像読取り装置等、液晶、エレクトロクロ
ーミー材料あるいはエレクトロルミネッセンス材料を利
用した画像表示９１の大型化に伴ない、これら画像読取
り装置の走査回路部あるいは画像表示装置の駆動回路部
を大面積に作成する必要が生じている。

従来は、大面積に作成することが比較的容易であること
から、これらの走査回路部あるいは駆動回路部にはアモ
ルファスシリコンを用いて作成した電界効果トランジス
タが用いられていた。

ところが、アモルファスシリコンは電界効果移動度（以
下ｊＬＦＥと記す）が０　、１’ｃｍ２／Ｖ−ｓｅｃ程
度と低いため、アモルファスシリコンを用いて作成した
電界効果トランジスタを、前記画像読取り装置や画像表
示装置等の大型化に伴なって、高速、高機能が要求され
る走査回路、駆動回路に使用するには限界がある。

そこで、最近アモルファスシリコンよりもＪＡＦＥの大
きい多結晶シリコンを用いて電界効果トランジスタを形
成することが考案されている。

しかし、多結晶シリコンをチャネル部に用いると、アモ
ルファスシリコンは抵抗率が高いのに対し、多結晶シリ
コンは抵抗率が比較的低いので、トランジスタのＯＦＦ
時のリーク電流が大きく、ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ比を十分大
きくはとれないという問題点があった。

そこで、ソース部及びドレイン部に対しチャネル部が異
型の導電型になるように不純物を導入することによりｐ
ｎ接合を形成し、これによりトランジスタのＯＮ１０　
Ｆ　Ｆ比を十分にとる方法が考えられた。

しかし、この方法においても多結晶シリコンの粒界に存
在する欠陥によってＪＡＦＥが期待した程には大きくと
れず、また、ｐｎ接合も所望のものに形成できないのが
実情である。

そこで、水素プラズマ処理等により、水素でダングリン
グボンドを終端して欠陥濃度を低減する方法が考えられ
たが、この方法においては、水素が結晶粒界に５１＝Ｈ
２やＳｉミＨ２等の結合形態で入ってしまう、その結果
、この結合状態にある水素が、素子として連続動作させ
たときの経時変化の原因あるいは粒界準位の増大の原因
となってＪｉＦＥを低下させるという問題があり、良好
なｐｎ接合形成には十分ではなかった。

また、従来の多結晶シリコンを用いたトランジスタにお
いてはＬＰＣＶＤ法等によって多結晶シリコンを形成し
ていたため、多結晶シリコン形成時に基板温度が高くな
ってしまう、そのため石英基板やサファイア基板等の耐
熱性の絶縁基板を使用し、その基板上に多結晶シリコン
を形成させていた。しかし、かかる耐熱性の絶縁基板を
使用することはコストが高くつき、実用性の点で問題で
あった。

さらに、多結晶のｐｎ接合を形成する場合、ソース部及
びドレイン部の不純物濃度が低いと、ソース部、ドレイ
ン部と電極との間に新たにオーミックコンタクト層を形
成する必要があり、プロセスの工程数が増えるという問
題点もあった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、大型の画像読取
り装置あるいは画像表示装置の駆動用として好適な高性
使で、低コストで生産可能な多結晶シリコン電界効果ト
ランジスタを提供することにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］本発明の電界効果トランジスタは、０．０１〜３　ａｔ
ｏ＋ｍｉｃ％（以下単に％と記す）の水素原子と。

０．００１〜１％の弗素原子を含有し、エレクトロスピ
ンレゾナンス（Ｅ　Ｓ　Ｒ）による測定スピン濃度が５
．ＯＸＩＯ１７ｃｍ−３以下である多結晶シリコンによ
って５チャネル部及びソース部及びドレイン部を形成し
たことを特徴とする。

すなわち、本発明においては、多結晶シリコン膜に０．
０１〜３％の水素原子及び０．００１〜１％の弗素原子
を含ませ、さらに、酸素原子等のコンタミネーションを
極力押えることによって、主に結晶粒界に存在する欠陥
濃度が５．ＯＸ　１０１７ｃ　ｍ−３以下に抑えられる
ことにより、結晶粒界の粒界準位が低減され、実効キャ
リア移動度が向上し、ｐｎ接合の特性が良好になり、多
結晶電界効果トランジスタの諸特性が向上した。ここで
、多結晶シリコン単層膜の評価としてはホール移動度（
１７−Ｈ）を測定し、膜中の水素濃度、及び弗素濃度に
ついては、例えば、二次イオン質量分析計（Ｓ　ＩＭＳ
）　、Ｘｍマイクロアナライザ（ＸＭＡ）又は水素分析
計等を用いて測定し、欠ｕｌｉＨＫについてはエレクト
ロンスピンレゾナンス（Ｅ　Ｓ　Ｒ）を用いて測定した
。ｐｎ接合の特性については電流−電圧特性（Ｊ−Ｖ特
性）及び電気容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ特性）を測定して
評価した。

一般にｐｎ接合のＪ−Ｖ特性は次式の形で表わされる。

Ｊ＝Ｊｏ−ｅｘｐ（（ｅＶ／ｎｋＴ）−ｔ）ここで、Ｊ
ｏは逆バイアス時の飽和電流濃度、ｎは定数でありｐｎ
接合の空乏層中の欠陥の影響によって生じる電流を反映
した値で、１〜２の間の値をとる。ｎ＝２の場合は、空
乏層中の欠陥を介した再結合電流が支配的となるため好
ましくなく、ｎ＝１に近い値が好ましい。

また、作成した電界効果トランジスタ（以下ＴＰＴと記
す）の特性の評価としては、電界効果移動度（ｐｒＯ及
びスレッシュホールド電圧（Ｖｔｈ）及びＶｔｈ（７）
安定性及びＯＮ１０　Ｆ　Ｆ電流比を用いた。

水素含有量及び弗素含有量及び欠陥濃度と前記の諸特性
の関係は実施例で詳述するが、概要としては、０．０１
〜３％の水素原子に加えて０．００１−１％の弗素原子
を含有することで、水素原子と弗素原子によって主に粒
界に存在する欠陥が補償されて、ＥＳＨによる測定スピ
ン濃度が５．０ＸＩＯ１７以下に低減され、さらに弗素
原子により５ｉ＝Ｈ２やＳｔ三Ｈ３の結合状態で結晶粒
界に存在する不安定な水素原子が低減され、安定な５ｉ
−Ｈ結合の割合が増加する。その結果Ｓ　ｉ　＝Ｈ２結
合やＳｌ三Ｈ３結合の不安定な状態の水素原子に起因し
ていた素子の連続動作時の経時変化が少なくなり、粒界
準位が低減されてＪＬＦＥが増大した。上述のように本
発明に用いられる多結晶シリコンは、単に水素原子と弗
素原子を含有するということでなく、０．０１〜３％の
水素原子と０．００１−１％の弗素原子が主に結晶粒界
に存在する欠陥を補償する状態で含有され、その結果と
してＥＳＲによる測定スピン濃度が５．ＯＸ　１０１７
ｃ　ｍ−’になっていることが特徴である。

また、弗素原子によって不安定な結合状態の水素原子が
低減されることが重要である。

多結晶シリコン膜中に含有される水素原子は、望ましく
は０．０１〜３％、さらに望ましくは０．０５〜２％、
最適には０．１〜１％である。

また、同じく含有される弗素原子は、望ましくは０．０
０１〜１％、さらに望ましくは０．００５〜０．５％、
最適には０．０１〜０．３％である。水素原子がｏ−ｏ
ｏｉ％未満、または、弗素原子が０．００１％未満の状
態では、粒界準位の欠陥が十分に補償されない。

また、水素原子が３％を越えると５ｉ＝Ｈ２やＳｔ三Ｈ
３の結合状態の不安定な水素が急速に増大する。また、
弗素原子が１％を越えて含有されると結晶粒界の過剰な
弗素原子により粒界準位の原因となったり、空気中の水
と反応して酸化が起こったりする。前述の範囲で水素原
子及び弗素原子が含有される状態では１粒重粒界の欠陥
が補償され不安定な結合状態の水素も低減されることが
わかった。

その結果、ＥＳＲを用いて測定されるスピン濃度は５．
ＯＸＩＯ１７ｃｍ−３以下に低減された。

また、水素原子が０．０５〜２％で弗素原子が０．００
５〜０．５％の場合、１．ＯＸ１０１７ｃｍ−３以下、
さらに水素原子が０．１〜１％で弗素原子が０．０１〜
０．３％の場合、５．ＯＸ　１０１６ｃ　ｍ−３以下に
低減され、前述のｐｎ接合の特性を向上させ、多結晶Ｔ
ＰＴの特性が向上された。

上記条件を満たす多結晶シリコンを得る成膜法としては
、Ｓ　ｉ　Ｆ４　、　Ｓ　ｉ　２　Ｆ６　、　Ｓ　ｉ　
Ｈ２Ｆ２等の弗素化シリコンガスの少なくとも一種を原
料ガスとして使用し、Ｈ２ガスを用いるグロー放電法、
光ＣＶＤ法などの気相成長法、あるいは基体上に堆請膜
を形成するための成膜空間内に、ケイ素とハロゲンを含
む化合物を分解することにより生成される活性種（Ａ）
と、該活性種（Ａ）と化学的相互作用をする成膜用の化
学物質より生成される活性種（Ｂ）とを、それぞれ別々
に導入して化学反応させる事によって、前記基体上に堆
積膜を形成する堆積膜形成法（以下ＨＲＣＶＤ法と略称
する）が好適である。

ＴＰＴを作製する基板の材質は、一般に、画像読取りデ
バイスまたは画像表示デバイスに応用するという目的に
おいて、透光性の絶縁性基板であることが望ましく、さ
らに、大面積化のためには、軟化点の低い並ガラス、プ
ラスチック等の廉価基板を用いることが望ましい。

ところが１本発明の条件を満たす多結晶シリコンを用い
る限り、基板温度が４００℃以下でも従来のＬＰＣＶＤ
法等の基板温度６００℃以上を必要とする多結晶シリコ
ン膜と同等以上の素子特性を得ることができる。

したがって、安価な大面積基板材料が使用でき、低コス
トで作製できるので１画像読取りデバイスあるいは画像
表示デバイスへの応用の実用性の点で非常に重要である
。

また、前記の気相成長法を用いて、導電型を支配する不
純物を含有する多結晶を成長させる場合には、不純物導
入用の原料ガスを気相成長中に導入することが望ましい
、そこでソース部、ドレイン部を形成する多結晶シリコ
ンを形成する時に５ソ一ス部、ドレイン部の上層の、電
極とのコンタクト部分の不純物濃度を下層部より増大さ
せてオーミックコンタクト層を連続的に形成することに
より、オーミックコンタクト層を新たに形成する場合よ
りプロセスの工程数を低減でき、低コスト化、歩留まり
向上に有効である。

さらには、ソース部、ドレイン部、ゲート部の電極とし
て、金属電極のかわりに本発明の条件を満たす、多結晶
シリコンによるソース部、ドレイン部と同型で不純物濃
度の高い層を用いることによって、オーミックコンタク
ト層の形成が不要となり、工程数を低減でき、デバイス
の低コスト化、歩留まりの向上を実現することができる
。また、電極金属等の拡散による素子への悪影響もなく
すことができる。

［実施例］以下実施例で本発明の詳細な説明する。

（実施例１）第１図は本発明の典型的な実施例を示す電界効果型薄膜
トランジスタ（ＴＰＴ）（７）ｌｙ面図である。１０１
はガラス基板（コーニング社）６７０５９）、１０２は
本発明のｐ型多結晶シリ：１７，１０３ａ、１０３ｂは
それぞれソース部、ドレイン部であり本発明のｎ型多結
晶シリコン、１０４ａ、１０６はソース電極、１０４ｂ
−。

１０Ｂはドレイン電極、１０７はゲート電極、１０５は
ゲート絶縁膜である。

次に第１図のＴＰＴを、第２図乃至第６図に示す製造工
程に従って詳述する。

まず、ガラス基板１０１（コーニング社＃７０５９）を
ＨＦ：　ＨＮＯ３：　ＣＨ３Ｃ０ＯＨの混合液で軽くエ
ツチングし、流水洗浄して、乾燥後、前述のＨＲＣＶＤ
法により、第２図に示す装置で本発明のｐ型多結晶シリ
コンＭ１０２゜３００　ＯＡを形成した。なお、成膜室
の壁材には、形成される膜への酸素原子等のコンタミネ
ーシゴンを防止するために、アルミナセラミックスを使
用している。

ただし、第２図の装置を用いた成膜方法は、Ｈ２とＡｒ
との混合ガスにマイクロ波を投入してプラズマを起こし
て水素の活性種を生成し、Ｓｉ２Ｆ６の熱分解によって
５ｉｚＦ６の活杼種を生成し、以上の２つの活性種を会
合させて反応させ基板に多結晶を堆積するものであり、
この方法でＨ２流量、Ｓｉ２Ｆ６流量マイクロ波投入パ
ワ−５基板温度等の条件を変化させて、膜質の異なる多
結晶シリコンを堆積した。ただし、Ａｒ流量は２００ｓ
ｅｃｍ、内圧は０．３Ｔｏｒｒで一定とした。

また、ｐ型多結晶シリコンを作成する時はＡｒ希釈のＢ
Ｆｘ、ｎ型多結晶シリコンを作成する時はＡｒ希釈のＰ
Ｈ３とＨ２とＡｒとの混合ガスに混合させて、気相成長
中に多結晶シリコンにＢ及びＰを混入させた。

そして、膜質の変化の効果を明らかにするために、ｎ゛
層はＨ２５０ｓｃｃｍ、Ａｒ２００ｓｃＣｍ、２００ｐ
ｐｍＰＨｘ　　（Ａｒベース）５ｓｅｃｍの混合ガスに
出力２００Ｗのマイクロ波を投入して生成された活性種
と、ＳｉＳｉ２Ｆ６１Ｏｓｃ、ＡｒＡｒ３０ｓｅの混合
ガスを７００℃に熱しである電気炉で分析して生成した
活性種とを反応させ２００℃に保たれた基板上に形成す
ると云う、一定の成膜条件をとった。−方、２層の成膜
条件を変化させてダイオード特性への影響をみた。

次に、窒化シリコン膜３０１を１０００Ａ　、連続成膜
し、第３図のような積層を形成した。この上にレジスト
を塗ってバターニングし、レジストをマスクにして５ｉ
Ｎ３０１のソース部及びドレイン部をエツチングして第
４図のような形にした０次に第２図の装置で本発明の多
結晶シリコンのｎ・層を１００ＯＡ形成した。

ただし、ｔ５２図の装置を用いた成膜方法は、Ｈ２とＡ
ｒとの混合ガスにマイクロ波を投入してプラズマを起こ
して水素の活性種を生成し、Ｓｉ２Ｆ６の熱分解によっ
て５ｉｚＦ６の活性種を生成し、以上の２つの活性種を
会合させて反応させ基板に多結晶を堆積するものであり
、この方法でＨ２流量、Ｓｉ２Ｆ６流量マイクロ波投入
パワー、基板温度等の条件を変化させて、膜質の異なる
多結晶シリコンを堆積した。ただし、Ａｒ流量は２００
ｓｅｃｍ、内圧は０．３Ｔｏｒｒで一定とした。

また、ｐ型多結晶シリコンを作成する時はＡｒ希釈のＢ
　Ｆ　３　ｅ　ｎ型多結晶シリコンを作成する時はＡｒ
希釈のＰ　ＨｓとＨ２とＡｒとの混合ガスに混合させて
、気相成長中に多結晶シリコンにＢ及びＰを混入させた
。

そして、膜質の変化の効果を明らかにするために、ｎ◆
層はＨ２５０ｓｅｃｍ、Ａｒ２００ｓｃｃｍ、２００ｐ
ｐｍＰＨ３（Ａｒベース）５ｓｅｃｍの混合ガスに出力
２００Ｗのマイクロ波を投入して生成された活性種と、
５ｉｚＦｓ１０　ｓ　ｃ　ｃ　ｍ　、　Ａ　ｒ　５０　
ｓ　ｅ　ｃ　ｍの混合ガスを７００℃に熱しである電気
炉で分析して生成した活性種とを反応させ２００℃に保
たれた基板上に形成すると云う、一定の成膜条件をとっ
た。−方、ｐ層の成膜条件一定の成膜条件で、ｐ層の成
膜条件を変化させてダイオード特性への影響をみた。

次に、Ｃｒを１０００への厚さで蒸着し、ゲート部分を
リフトオフして第５図に示すような形にした。さらに、
ＳｉＮを２０００Ａ堆積し、グー、ト部及びドレイン部
にコンタクトホール形成後、Ａｎを４００〇八蒸着し、
これをパターニングして第１図に示すＴＰＴを形成した
。

さらに、このように膜質の異なるｐ層を用いて第１図に
示すＴＰＴを同じ工程で作成し、このＴＰＴの電界効果
移動度７４ＦＥ、スレッシュホールド電圧ｖｔｈ、ドレ
イン電圧Ｖｏ＝ｌＯＶの時のゲート電圧ＶＧ＝２０Ｖ（
７）ドレイン電流ｌ０（ＶＧ＝２０）と、ゲート電圧Ｖ
Ｇ＝ＯＶのドレイン電流Ｉ　ｏ（Ｖ　ａ＝ｏ　）の比、
　Ｉ　ｏ（Ｖ　ｅ＝２０　）　／　Ｉ　ｏ（Ｖ　ｅ＝Ｏ
）（以下０Ｎ１０ｆｆ比と記す）、また。

５００時間連続動作させた時のＶｔｈの変化ΔＶｔｈを
測定し、第１表に示した。ただし、ここで作成したＴＰ
Ｔのチャネル長はＬ＝　１０ｇｍ、チャネル巾はＷ＝ｌ
ＯＯルｍである。

ここで、第１図のＴＰＴの特性を大きく左右するのは１
０２．１０３ａ及び１０３ｂｃ７）多結晶シリコンの層
である。そこで、１０２．１０３ａ及び１０３ｂの多結
晶シリコンとして使う本発明の多結晶シリコンの効果を
明らかにするために。

第６図のような構造のｐ−ｎ接合ダイオードを形成し、
多結晶シリコンの膜質とダイオード特性の相関をみた。

第６図において、６０１はｐ層のシリコンウェハ基板、
６０２は本発明のｐ型多結晶シリコン、６０３は本発明
のｎ°多結晶シリコン、６０４はＣｒ電極、６０５はｐ
ｔ電極である。

前述のＨＲＣＶＤ法により、第２図の装置で条件を変え
て作成した膜質の異なる多結晶シリコンを用いて第６図
のダイオードを作成し、ダイオードの電流電圧特性を測
定して、前記（１）式のｎ値及び逆バイアス等の飽和電
流Ｊｓと膜質との関係を第１表に示した。

第１表から明らかなように、多結晶シリコンの水素濃度
が０．０１〜３％、弗素濃度が０．００１−１％、ＥＳ
Ｒによる測定スピン濃度が５　、　ＯＸ　１０１７ｃｍ
−３以下である試料Ｎｏ、２〜４は、上記条件からはず
れている試料Ｎｏ。

１．５に比べ、ダイオードの電流−電圧特性において、
ｎ値が１に近くなり、逆バイアス時の飽和電流密度Ｊ＄
が減少し、良好なｐｎ接合が得られている。そして、Ｔ
ＰＴ特性は、電界効果移動度Ｊｊ、ＦＥが増大し、Ｖｔ
ｈが減少して、０Ｎ１０ＦＦ比大きくなり、またＶｔｈ
の変化ΔＶｔｈも小さくなって、経時変化が少なく高速
動作が可能な特性が得られた。特に、水素濃度０．５％
、弗素濃度０．０５％、スピン濃度２　、２Ｘ１０１６
ｃｍ−３の試料Ｎｏ、３はダイオード特性のｎ値が１．
０５で、ＴＰＴのルＦ〔が１８と高い値を示し、Ｖｔｈ
も低く、安定して良好な特性が得られた。

ただし、これらの多結品シリコンの粒径は、いずれの試
料も５００〜１０００＾であり１表面の凹凸は５００Ａ
以下であった。また、ダイオード、ＴＰＴの作成の際に
用いた多結晶ｎ゛暦の水素濃度は１．０％、弗素濃度は
ｏ、ｉ％、スピン濃度は５．６×１０１６ｃｍ−３であ
った。

（実施例２）実施例１と全く同様の工程で第１図のＴＰＴを作製した
。ただし、多結晶シリコンの成膜法としてグロー放電法
と水素雰囲気中の熱アニール処理を組み合わせた。そし
て、多結晶９９１７２層の・　成膜条件は一定にして多
結晶シリコンｎ・層の製膜条件を変化させて、同一プロ
セスでＴＰＴを作成し、第１表と同様に特性を比較した
。

グロー放電法は、平行平板型で、Ｂ２とＡｒとＳｉＦ４
との混合ガスにＲＦ波を印加して分解し、ガラス基板（
コーニング社＃７０５９）上に基板温度３００℃で多結
品シリコンを成長させた。なお、成膜室の壁材は実施例
１と同じくアルミナセラミックスである。また、ｐ型の
場合はＢ２希釈のＰ　Ｈ３を、ｎ型の場合はＢ２希釈の
Ｂ２　Ｈ６を、それぞれ上記原料ガスに混合させて作成
した。水素雰囲気中の熱アニール処理は１　、　ＯＴｏ
　ｒ　ｒでアニール温度を変えて、３０分間行った。

ここで、２層の成膜は、Ｂ２５０ｓｃｅｍ。

ＡｒＡｒ１０ｓｃ、ＳｉＦ４５ｓｃｃｍ、Ｂ２−ｃ３０
０ｐｐｍに希釈したＰＨＰＨ３１ｓｅを混合し、反応室
圧力を０．２Ｔｏｒｒに保ち、２０Ｗの出力で１３．５
６ＭＢ２の高周波を印加して。

基板温度３００℃で成長させ、その後３５０℃で熱アニ
ール処理した。２層の水素濃度は０．８％、弗素濃度は
０．１％、ＥＳＲによる測定スピン濃度は３．４Ｘ　ｌ
　０１層ｃｍ−３であった。上記の同一条件で作成した
２層を用いて、ｎ″層の成膜条件、アニール温度等を変
化させて膜質の異なるｎ″層を用いた時のＴＰＴの特性
の変化を第２表に示した。

第２表の結果から明らかなように、ｎ゛層の多結晶シリ
コンの水素濃度が０．０１〜３％、弗素濃度が０．００
１〜１％、スピン濃度が５．０ＸＩＯ”ｃｍ−３以下の
試料Ｎｏ、７〜９は、上記条件を満たしていない試料Ｎ
ｏ、６゜ＩＯに比べ、ＴＰＴ特性の電界効果移動度ルＦ
Ｆが向上し、スレッシュホールド電圧ｖｔｈが低下して
、その経時変化（ΔＶｔｈ）が小さくなり、ＯＮ１０　
Ｆ　Ｆ比の桁数が増大して、高速で安定な動作が可能と
なっている。特に、水素濃度１．１％、弗素濃度０．１
％、スピン濃度３．ＯＸ１０１６ｃｍ−３の試料Ｎ０１
８は、ｐＦｔ＝１５と高い値が得られ、またＶＬｈ＝２
．４と低く、その変化（ΔＶｔｈ）も小さく経時変化の
ほとんどない安定な動作であり、ＯＮ１０　Ｆ　Ｆ比も
２．９×１０４と十分な桁数がとれた。

ただし、ここでｎ・層の多結晶の粒径はいずれ以下であ
った。

以上の実施例１．２より、ＴＰＴにおいて、チャネル部
及びソース部及びドレイン部のすべてを０．０１〜３％
の水素原子及び０．００１〜１％の弗素原子を含み、Ｅ
ＳＨにスピン濃度が５．０１７ｃｍ−３以下の多結晶シ
リコンによって作成することによって、電界効果移動度
が大きく、スレッシュホールド電圧ＶＬｂが低く、ＯＮ
１０　Ｆ　Ｆ比が大きく、また、特性の経時変化の少な
い良好な特性のＴＰＴが得られることがわかる。

（実施例３）第７図に、チャネル部及びソース部及びドレイン部及び
ソース部、ドレイン部のオーミックコンタクト層として
、ｏ、ｏｉ〜３％の水素原子及び０、−００１〜１％の
弗素原子を含み、欠陥濃度が５．０１７ｃｍ−３以下で
ある多結晶シリコンを用いて作成したＴＰＴの例を示す
、グローはガラス基板（コーニング社＃７０５９）、７
０２はｐ型多結晶シリコン、７０３ａ、７０３ｂはｎ゛
多結晶シリコン、７０４ａ、７０４ｂは７０３ａ、７０
３ｂよりも不純物濃度の高いｎ゛多結晶シリコン、７０
５はゲート絶縁膜、７０６〜７０８は電極である。つま
り、第１■のＣｒ電極１０４ａ、１０４ｂをｎ゛多結晶
シリコンで置き換えた構造となっている。

第７図のＴＰＴを作成工程に従って詳しく説明する。

ＨＦ　：　ＨＮＯ３：　ＣＨ３Ｃ０ＯＨの混合液で軽く
エツチングしたガラス基板７０１　（コーニング社９７
０５９）上に、光ＣＶＤ法によりｐ型多結晶シリコン７
０２を３０００八成膜した。このときＢ２１２０ｓｃｃ
ｍ、Ｓｉ２Ｆｂ１ｓｃｃｍ、ＳｉＳｉＨ２Ｆ２３０ｓｃ
、Ｂ２で１１０００ｐｐに希釈したＢ２　Ｈｂ　３ｓｃ
ｃｍを混合し、１．０Ｔｏｒｒｃ７）圧力、基板温度３
００℃の下で低圧水銀灯により紫外光を照射して、水銀
増感法で成膜した。２層の水素濃度は０．９％、弗素濃
度は０．０７％、ＥＳＲスピン濃度は３　、４Ｘ　１０
１６ｃｍ−３テあった。

この後、ＳｉＮを１０００△堆積し、実施例１のＴＰＴ
の作成工程と同様の方法でソース部、ドレイン部のＳｉ
Ｎをエツチングし、次にｎ。

多結晶シリコン７０３ａ、７０３ｂを堆積した。このと
き、Ｂ２１２０ｓｃｃｍ、ＳｉＳｉ２Ｆ６１ｓｃ、Ｓｉ
ＳｉＨ２Ｆ２３０ｓｅ、Ｂ２で５０００ｐｐｍに希釈し
たＰＨａ６ｓｅｃｍを混合し、１．０Ｔｏｒｒｃ７）圧
力、基板温度３００℃の下で、水銀増感法を用いて成膜
した。そして、この条件でＰＨ３／Ｈ２の量を６ｓｃｃ
ｍから３０ｓｅｃｍに増加させて、連続的に不純物濃度
を増大させたｎ・層７０４ａ、７０４ｂを堆積した。こ
の後実施例１のＴＰＴと同様の工程で絶縁膜を堆積し、
コンタクトホールを形成して、電極を形成した。ここで
ｎφ層７０３ｃ、７０３ｂの膜厚は１５００Ａで水素濃
度は１．４％、弗素濃度は０．１％、ＥＳＨによる測定
スピン濃度は４．９Ｘ１０１６ｃｍ−３、リンの濃度は
７．２Ｘ　１０１８ｃ　ｍ−３であった。また、より不
純物濃度の高いｎ◆層７０３ａ、７０３ｂの膜厚は５０
０Ａで水素濃度は１．８％、弗素濃度は０．５％、ＥＳ
Ｒによる測定スピン濃度は６．ＯＸ１０１６ｃｍ−：ｌ
、リンの濃度は８　、５Ｘ１０１９ｃｍ−３テあった。

このようにして作成したＴＰＴは、第１図のＴＰＴと比
較してＣｒ電極の層を堆積する必要がなく、ｎ“層とオ
ーミックコンタクト層であるより不純物濃度の高いｎ゛
層を連続的に形成できるので、工程数を減少できる。そ
の結果低コストで歩留まり高＜ＴＦＴを製造することが
できる。

上記工程で作成した第７図のＴＰＴの特性を測定した結
果、電界効果移動度ｐＦＥ＝１６、スレッシュホールド
電圧Ｖｔｈ＝２．５Ｖで経時変化のない良好な特性が得
られた。

（実施例４）実施例３の第７図の構造のＴＰＴで電極をＡ見ではなく
、ｎ０層多結晶シリコンにより形成したＴＰＴを第８図
に示す、８０１，８０２，８０３はｎ争多結晶シリコン
であり、他は第７図と同じ構造である０作成工程は、コ
ンタクトホールの形成まで実施例３と全く同様に形成し
、その後、実施例３の不純物濃度の高いｎ″層７０４ａ
　。

７０４ｂの形成末期と同じ条件でｎ・多結晶シリコンを
４００　ＯＡ堆積し、これをパターニングして第８図の
ＴＰＴを作成した。

電極として、０．０１〜３％の水素原子及び０．００１
−１％の弗素原子を含み、ＥＳＲによる測定スピン濃度
が５．０Ｘ１０”ｃｍ−３以下である多結晶シリコンを
用いることによって、金属電極を用いる場合に比ベアニ
ール等による金属の拡散の恐れがなく、オーミックコン
タクト性が良好で低コスト化、歩留まり向上が可能とな
った。

さらに電極のバターニングの線巾を細くでき、高密度の
集積化が可能である。

チャネル長がＬ＝ｌＯｐＬｍで、チャネル巾がＷ＝１０
０１Ｌｍの第８図の構造のＴＰＴを、前記工程により作
成した結果、電界効果移動度ＰＦＥ＝　１５　、　スＬ
／　−／　シュ＊　−）Ｌｔド電圧Ｖｔｈ＝２．７Ｖで
経時変化の多い良好な特性が得られた。

以上の実施例は、ｎチャネルのエンハンスメント形のＴ
ＦＴを例に挙げたが、本発明はもちろんこの形のみに吸
収されるものではなく、ｐチャネル型あるいはデイプレ
ッション型等のＴＰＴにも適用できる。

［発明の効果］以上のように１本発明によれば、大面積の画像読取装置
又は画像表示装置等への応用にて適した、動作速度が速
く、信頼性の高い電界効果トランジスタを作成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電界効果トランジスタの実施例の断面
図であり、第２図は本発明の多結晶シリコンの製膜装置
の側面図である。また、第３図〜第５図は第１図のＴＰ
Ｔを作成する工程を示す断面図であり、第６図はｐｎ接
合ダイオードの断面図であり、第７図、第８図は本発明
の他の実施例の電界効果トランジスタの断面図である。１０１．７０１・・・ガラス基板（コーニング社＃７０
５９）、１０２，７０２・・・ｐ型多結晶シリコン層、
１０３ａ、１０３ｂ、７０３ａ、７０３ｂ・・・ｎ◆層
多結晶シリコン層、１０４ａ、１０４ｂ・・・Ｃｒ電極
、１０５，７０５・・・ゲート絶縁膜、１０６．７０６
・・・ソース電極、１０７，７０７・・・ゲート電極、
１０８．７０８・・・ドレイン電極。２０１・・・基板、２０２・・・サセプタ、２０３・・
・成膜空間、２０４・・・電気炉、２０５・・・熱励起
空間、２０６・・・マイクロ波導波管、２０７・・・マ
イクロ波によるプラズマ発生空間、３０１・・・窒化シ
リコン層、４０１・・・パターニングされた窒化シリコ
ン層、４０２・・・パターニングされたレジスト、６０
１・・・ｐ・シリコンウェハ、６０２・・・ｐ型多結晶
シリコン、６０３・・・ｎ°型型詰結晶シリコン６０４
−−−Ｃｒ電極、６０５　・Ｐ　を電極、７０４ａ、７
０４ｂ・・・より不純物濃度の高いｎ゛多結晶シリコン
、８０１・・・ｎ　”ｊｐ　結晶シリコンのソース電極
、８０２・・・ｎ０多結晶シリコンのゲート電極、８０
３・・・ｎ′″多結晶シリコンのドレイン電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性基板上に形成した電界効果トランジスタに
おいて、該電界効果トランジスタのチャネル部、ソース
部及びドレイン部が、０．０１〜３ａｔｏｍｉｃ％の水
素原子及び０．００１〜１ａｔｏｍｉｃ％の弗素原子を
含有し、かつ、スピン濃度が５．０×１０＾１＾７ｃｍ
＾−＾３以下である多結晶シリコンで形成されているこ
とを特徴とする電界効果トランジスタ。
（２）ソース部と電極、及び、ドレイン部と電極とのそ
れぞれのオーミックコンタクト層が、０．０１〜３ａｔ
ｏｍｉｃ％の水素原子及び０．００１〜１ａｔｏｍｉｃ
％の弗素原子を含有し、かつ、スピン濃度が５．０×１
０＾１＾７ｃｍ＾−＾３以下である多結晶シリコンで形
成されている特許請求の範囲第１項に記載の電界効果ト
ランジスタ。
（３）ソース部、ドレイン部及びゲート部の電極が、０
．０１〜３ａｔｍｉｃ％の水素原子及び０．００１〜１
ａｔｍｉｃ％の弗素原子を含有し、かつ、スピン濃度が
５．０×１０＾１＾７ｃｍ＾−＾３以下である多結晶シ
リコンで形成されている特許請求の範囲第１項に記載の
電界効果トランジスタ。
（４）絶縁性基板が、耐熱温度４００℃以下の基板であ
る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記
載の電界効果トランジスタ。