JPH05304096A - 半導体装置作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄膜半導体装置の作製方法において、絶縁層
と半導体層の境界における汚染防止を図る。 【構成】 半導体層に隣接して少なくとも１つの絶縁層
を有する薄膜半導体装置を作製するに際し、第１反応室
で基板上に絶縁層と半導体層の一方をＣＶＤ法で形成
し、第１反応室で絶縁層または半導体層を形成された基
板を第２反応室に移送し、第２反応室を第１反応室から
遮断し、絶縁層と半導体層の他方を第２反応室でＣＶＤ
法で作製することにより、絶縁層と半導体層を積層す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴を利用して、半導体層と絶縁体層を大気に触れさせる
ことなく積層して形成し、ＰＩＮまたはＮＩＰ接合を構
成せしめる半導体装置作成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】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
性にさせるグロー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。

【０００３】さらに、形成される被膜がアモルファスシ
リコン半導体等において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ＰＩＮ、ＰＮ等の接合を作り得る。

【０００４】しかし、かかるグロー放電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。

【０００５】他方、電子サイクロトロン共鳴を用いたＣ
ＶＤ法が知られている。この方法は５０００Ａ（オーム
ストロング）〜１０μもの厚い膜厚の被膜形成を１０〜
１００Ａ（オームストロング）／秒と高速度で行い得る
が、この電子サイクロトロン共鳴を用いた水素またはハ
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。また、ＳｉでＰＩＮ接合を形成する例、Ｐ（アモル
ファスＳｉ_x Ｃ_1-x ）−Ｉ（アモルファスまたはセミア
モルファスＳｉ）−Ｎ（微結晶）の導電型、化学量論さ
らにまたは結晶構造（アモルファスと結晶）の異なるい
わゆる複合化構造の可能性もまったく論じられていな
い。いわんやマルチチャンバ方式の半導体被膜形成とし
てこのＰＩＮまたはＮＩＰ接合を作る試みはまったくな
い。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、半導体層に隣接して少なくと
も１つの絶縁層を有する薄膜半導体装置を作製する方法
であって、第１反応室で基板上に絶縁層と半導体層の一
方をＣＶＤ法で形成し、第１反応室で絶縁層または半導
体層を形成された基板を第２反応室に移送し、第２反応
室を第１反応室から遮断し、絶縁層と半導体層の他方を
第２反応室でＣＶＤ法で作製することにより、絶縁層と
半導体層を積層する。

【０００７】また、半導体チャネル層と該半導体チャネ
ル層に隣接する絶縁体層を有する薄膜絶縁ゲイトＦＥＴ
を作製する方法では、多室ＣＶＤ堆積装置を用意し、該
多室ＣＶＤ堆積装置の第１反応室において絶縁層を形成
し、多室ＣＶＤ堆積装置の第２反応室において前記絶縁
層に隣接する半導体チャネル層を形成すると共に、第１
反応室と第２反応室を互いに遮断することからなる。

【０００８】さらに、半導体層を該半導体層に隣接する
少なくとも１つの絶縁層を有する薄膜半導体装置の作製
方法においては、第１反応室で基板上に絶縁層と半導体
層の一方をＣＶＤ法で形成し、第１反応室で絶縁層また
は半導体層が形成された基板を第２反応室に移送し、第
２反応室を第１反応室から遮断し、第２反応室で、前記
絶縁層と半導体層の他方をＣＶＤ法で形成することによ
り絶縁層と半導体層を積層し、第２反応室で積層された
基板を第３反応室に移送し、第３反応室を第２反応室か
ら遮断し、第２反応室で形成された層の上に絶縁層また
は半導体層をＣＶＤ法により形成することからなる。

【０００９】さらに、半導体チャネル層と該半導体チャ
ネル層に隣接する絶縁層とを有する薄膜絶縁ゲイトＦＥ
Ｔの作製方法においては、多室ＣＶＤ堆積装置を用意
し、該多室ＣＶＤ堆積装置の第１反応室で絶縁層を形成
し、該絶縁層に隣接する半導体層を多室ＣＶＤ堆積装置
の第２反応室で形成し、このとき第１反応室と第２反応
室を遮断し、前記絶縁層または半導体層の上に第３反応
室で第３の層を形成し、このとき第１反応室と第２反応
室から第３反応室を遮断する。

【００１０】

【作用】ＥＣＲ技術により形成される反応空間の圧力は
１０^-5〜１０^-2、特に１０^-4〜１０^-3ｔｏｒｒ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．
１〜０．５ｔｏｒｒ）よりも低いため、１つの反応工程
より次の反応工程に移す際、反応空間における残留ガス
が少ない。このため従来のグロー放電プラズマ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ート弁を開くという
工程を必要としない。そのためＰまたはＮ型の第１の非
単結晶半導体被膜の形成後、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の反応空間へ非形成
面を有する基板を移設させることができ、工業的なスル
ープットを著しく向上させることができる。

【００１１】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１Ａ（オームストロン
グ）／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。

【００１２】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（真性また
は実質的に真性のＰまたはＮ型の半導体に比べ十分低い
不純物濃度の半導体の導電型をＩ型という）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ＰＩＮ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１．０５ｃ
ｍ² にて１２．９％の変換効率を得ることができた。

【００１３】さらに本発明において、このＥＣＲ ＣＶ
Ｄ法の採用に加えて同時に１３．５６ＭＨｚの高周波電
源も用い、この放電により発生する反応性気体を反応空
間に十分広げ、被形成面上の半導体層の形成をより均一
に作製できるようにした。

【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。しかしヘリューム、
ネオン、クリプトンを用い、さらにまた、添加物として
Ｓｉ_x Ｏ_2-x （０＜ｘ＜２）、Ｓｉ₃ Ｎ_4-x （０＜ｘ＜
４）を形成するために不活性気体を加えて微量の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）、ゲルマニューム化合物はＧｅＨ₄ 、ＧｅＦ₄ 、
ＧｅＨ_n Ｆ_4-n （ｎ＝１，２，３）、Ｓｉ（ＣＨ₃ ）_n
Ｈ_4-n （ｎ＝１，２，３，４）、ＳｎＣｌ₄ 、Ｓｎ
Ｆ₂ 、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
₂Ｈ₆ 、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〜５００℃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】

【実施例】以下、実施例に従い本発明を詳述する。

【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
してロード室、アンロード室を設けている。そしてこの
ロード室より図１の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
レー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’）
の側部には、ハロゲンランプヒータ（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）より石英で
作られた共鳴空間（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）によりアナライザー（４）を経
て、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が石英窓（２
９）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をアルゴンを（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８７５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
生成物気体がドービング系（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。）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１０^-3〜１０^-4
ｔｏｒｒ、例えば３×１０^-4ｔｏｒｒとした。この圧力
はターボポンプ（１４）を併用して排気系（１１）のコ
ントロールバルブ（１５）により真空ポンプ（９）の排
気量を調整して行った。

【００２４】［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。

【００２５】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４０
ｃｍ、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 ／ＳｉＨ₄ を０．
１〜１０ＰＰＭ同時に添加してもよい。初動の高周波エ
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、２００〜８
００Ｗの出力、例えば４００Ｗで供給した。磁場
（５）、（５’）の共鳴強度は８７５±１００ガウスの
範囲で共鳴するように調整した。

【００２６】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４
５Ａ（オームストロング）／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１．５Ａ（オー
ムストロング）／秒に比べ３０倍の速さである。

【００２７】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。

【００２８】［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。

【００２９】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Ｈ₂ 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（Ｓｃ
ｍ^-1）を得ることができた。

【００３０】その他は実験例１と同様である。

【００３１】［実験例３］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。

【００３２】すなわち、ＳｉＨ₄ ／Ｈ₂ ＝１／５〜１／
４０、例えば１／３０、ＰＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ＝１／１００
とした。ＥＣＲ出力４００Ｗ、圧力３×１０^-4ｔｏｒ
ｒ、基板温度２５０℃とした。すると光学的なＥｇ＝
１．６５ｅＶ、電気伝導度５０（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１００〜３００Ａ（オームストロン
グ）を有するより多結晶化しやすく、結果として結晶化
度もグロー放電プラズマ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、グロー放電法とプ
ラズマＣＶＤ法においてはＳｉＨ₄ ／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。

【００３３】［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１〜３）を一体化し、ＰＩＮ
接合またはＮＩＰ接合を作ることを目的とするマルチチ
ャンバ方式としたものである。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にすでに明らか
である。しかしこの実施例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。

【００３４】図２は系Ｉ、II、III 、IV、Ｖを示す。こ
こではロード室（系Ｉ）、Ｐ型半導体形成用反応系（系
II）、Ｉ型半導体形成用反応室（系III ）、Ｎ型半導体
形成用反応系（系IV）、アンロード系（系Ｖ）を有し、
ＰＩＮ接合を有する半導体被膜の作製例である。系III
、系IVを逆にし、ＮＩＰ接合を有する半導体を形成し
てもよい。

【００３５】各系の室は（１’−１）、（１’−２）、
・・・（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。ド
ービング系（１３−１）、（１３−２）、・・・（１３
−５）を有する。さらに、排気系（１１）としてターボ
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。

【００３６】ＥＣＲ用マイクロ波は系II、III 、IV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、アルゴンガスが（１８
−２）、（１８−３）、（１８−４）として加えられて
いる。このアルゴンガスを水素とする場合はマグネット
の強度をその質量の逆数として強く加える必要がある。

【００３７】それぞれのチャンバ（１−１）と（１−
２）の間にはゲート弁（２５−２）が設けられ、また、
（１−２）と（１−３）との間にはゲート弁（２５−
３）が、（１−３）と（１−４）との間にはゲート弁
（２５−４）を有する。これらのゲート弁は基板（１
０）および基板ホルダ（３１）が所定のチャンバにて被
膜形成後隣のチャンバに移設させる場合には開となる。
その他の場合は閉となる。さらに、ロード室のゲート弁
（２５−１）、アンロード室のゲート弁（２５−６）は
逆に基板、基板ホルダの移設の際は閉となり、被膜形成
中はロード室に基板および基板ホルダをロードするため
開となる。また、同時に被膜が形成されてしまった基板
をアンロード室（１−５）より取り出すため、ゲート弁
（２５−６）も開とする。

【００３８】さらに、この系II、III 、IVの被膜形成は
それぞれ実験例２、実験例１および実験例３に対応す
る。

【００３９】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ＥＣＬ 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つづけ、または
一時的に停止した後それまでの系を十分真空引きするこ
となく、すみやかにそれぞれゲート弁（２５−２）、
（２５−３）、（２５−４）、（２５−５）を開とし、
さらに連結して基板（１０）、基板ホルダ（３１）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。

【００４０】この移動が完了した後、それぞれのゲート
弁を閉とする。

【００４１】かかる工程のみによっても、ＰＩ接合界面
またはＮＩ接合界面における不純物の混合はこれまでの
グロー放電プラズマＣＶＤ法に比べ極めて少ないことが
わかる。

【００４２】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（オームストロング）／ｃｍ
² 曲線因子０．７６）を得ることができた。

【００４３】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を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ー放電プラズマ
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、これまでのグロー放電プ
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ー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。

【００４４】［実施例５］この実施例は実施例４におい
てゲート弁（２５−３）、（２５−４）を常時閉に保持
したものである。その他は実施例４と同様である。

【００４５】この場合、図２においてロード室（１−
１）、アンロード室（１−５）と反応用チャンバ（１−
２）、（１−４）との間にバッファ室を設け、生産性の
向上を図ることは重要である。

【００４６】かかる装置構造において、Ｐ型半導体層を
反応空間（１−２）、Ｉ型半導体層を反応空間（１−
３）、Ｎ型半導体層を反応空間（１−４）で形成した。

【００４７】この時、これらの反応空間は基板ホルダ
（３１）とガイド（３１’）とにより実質的に隣の反応
空間とは独立しており、活性化した反応性気体はこの反
応空間より外側のチャンバ内に活性状態のままもれて隣
の反応空間に混入することがない。そのため、例えばＰ
型用反応空間（１−２）とＩ型用反応空間（１−３）と
は実質的にアイソレイト（遮断）されている。

【００４８】かかる方式において、１つの光電変換装置
を作製した。すると、これまでグロー放電プラズマＣＶ
Ｄ法ではみられなかった１２．６％／１．０５ｃｍ² の
変換効率（開放電圧０．９３Ｖ、短絡電流密度１８．３
ｍＡ（オームストロング）／ｃｍ² 、曲線因子０．８
１）を得ることができた。

【００４９】さらに、ゲート弁を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することが
できる。１つのチャンバより隣のチャンバへの移設も５
分以内に行うことができ、スルー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。

【００５０】以上の本発明の実施例において、さらにそ
の変型として、まずＰ型の半導体を光ＣＶＤ法または公
知のグロー放電プラズマ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０．７μ
ｍ形成した。最後にＮ型の半導体をＥＣＲ ＣＶＤ法に
より形成することも可能である。

【００５１】

【発明の効果】一般にグロー放電法では０．１〜０．０
１μｍの大きさのピンホー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
ではこのピンホール数は約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。

【００５２】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
公知のグロー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。

【００５３】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。

【００５４】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（スーパーラティス素
子）とし得る。さらに、その応用として、その他半導体
レーザまたは光集積回路に対しても本発明は有効であ
る。

【００５５】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ーザ
（波長１００〜４００ｎｍ）、アルゴンレーザ、窒素レ
ーザ等の光を用いて光ＣＶＤ作用をも併用してもよいこ
とはいうまでもない。

【００５６】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（Ｓｉ₂ Ｆ₆ ）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。

【００５７】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。

【００５８】また、形成されるアモルファス半導体もＳ
ｉのみならず、ＳｉＧｅ_1-x （０＜ｘ＜１）、ＳｉＯ
_2-x （０＜ｘ＜２）、Ｓｉ_x Ｃ_1-x （０＜ｘ＜１）、Ｓ
ｉ₃ Ｎ_4-x （０＜ｘ＜４）またはそれらの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】本発明のサイクロトロン共鳴型プラズマＣＶＤ
装置の実施例を示す配置説明図である。。

【図２】本発明のサイクロトロン共鳴型プラズマＣＶＤ
装置の他の実施例を示す配置説明図である。。

【符号の説明】

１ 反応空間 １’ ステンレス容器 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 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 １６ モノシラン １７ ノズル 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 ２５ ゲート弁 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.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体層に隣接して少なくとも１つの絶
   縁層を有する薄膜半導体装置を作製する方法であって、
   第１反応室で基板上に絶縁層と半導体層の一方をＣＶＤ
   法で形成し、第１反応室で絶縁層または半導体層を形成
   された基板を第２反応室に移送し、第２反応室を第１反
   応室から遮断し、絶縁層と半導体層の他方を第２反応室
   でＣＶＤ法で作製することにより、絶縁層と半導体層を
   積層する薄膜半導体装置の作製方法。
2. 【請求項２】 半導体チャネル層と該半導体チャネル層
   に隣接する絶縁体層を有する薄膜絶縁ゲイトＦＥＴを作
   製する方法であって、多室ＣＶＤ堆積装置を用意し、該
   多室ＣＶＤ堆積装置の第１反応室において絶縁層を形成
   し、多室ＣＶＤ堆積装置の第２反応室において前記絶縁
   層に隣接する半導体チャネル層を形成すると共に、第１
   反応室と第２反応室を互いに遮断することからなる方
   法。
3. 【請求項３】 半導体層を該半導体層に隣接する少なく
   とも１つの絶縁層を有する薄膜半導体装置の作製方法に
   おいて、第１反応室で基板上に絶縁層と半導体層の一方
   をＣＶＤ法で形成し、第１反応室で絶縁層または半導体
   層が形成された基板を第２反応室に移送し、第２反応室
   を第１反応室から遮断し、第２反応室で、前記絶縁層と
   半導体層の他方をＣＶＤ法で形成することにより絶縁層
   と半導体層を積層し、第２反応室で積層された基板を第
   ３反応室に移送し、第３反応室を第２反応室から遮断
   し、第２反応室で形成された層の上に絶縁層または半導
   体層をＣＶＤ法により形成することからなる方法。
4. 【請求項４】 半導体チャネル層と該半導体チャネル層
   に隣接する絶縁層とを有する薄膜絶縁ゲイトＦＥＴの作
   製方法において、多室ＣＶＤ堆積装置を用意し、該多室
   ＣＶＤ堆積装置の第１反応室で絶縁層を形成し、該絶縁
   層に隣接する半導体層を多室ＣＶＤ堆積装置の第２反応
   室で形成し、このとき第１反応室と第２反応室を遮断
   し、前記絶縁層または半導体層の上に第３反応室で第３
   の層を形成し、このとき第１反応室と第２反応室から第
   ３反応室を遮断するようにした方法。