JPH0713947B2 - 薄膜トランジスタアレイの製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、液晶ディスプレイ、光感知器アレ
イ、及び多重出力装置における電流スイッチとして用い
られる薄膜トランジスタのための大面積薄膜多重層を製
造するための装置に関し、真空室内に配置した多角形体
電極上に層状の非晶質水素化シリコン組成物を沈着させ
ることによって大面積薄膜を製作するものであり、この
製作においては、適切なガス源材料を、上記多角形体へ
向かって、好ましくはその交差方向または基板軸線の直
角の方向に流し、次いで上記ガス源材料を電気放電中で
分解させるための装置に関する。

（従来の技術） 米国特許第4,466,380号明細書には、非晶質水素化シリ
コン製のイメージング部材を含む半導体光電装置の製作
のための装置が記載されている。上記米国特許に記載さ
れている発明の一つの実施例においては、非晶質水素化
シリコン光電装置を作るための装置が示されており、こ
の装置は、加熱素子を内蔵する第１の電極基体手段と、
対電極手段と、上記第１の電極手段及び上記対電極手段
を格納するための容器または真空室とを互いに作動関係
に具備しており、上記第１の電極手段は基板または加工
品を含んでおり、上記容器は円筒状部材またはドラムの
形式になっている。上記装置は、更に、上記容器内にシ
ランガスのための取入れ手段及び排出手段を具備してい
る。この装置の変形例においては、加熱素子を内蔵する
第１の電極手段と、第２の対電極手段と、上記第１の電
極手段上の基板とからなる複数のモジュールが１個の容
器または室内に配置され、上記容器は１つのガス取入れ
口及び１つのガス排出口を有している。

また、米国特許第4,544,517号明細書には層形光応答装
置が開示されており、この装置は、支持基板と強くドー
ピングした非晶質水素化シリコンの薄いトラップ層との
間に配置された電荷キャリア輸送層としての非晶質水素
化シリコンと、上記トラップ層の上にある例えば窒化シ
リコン、炭化シリコン、無定形炭素等の保護被膜層とか
らなっている。この米国特許に記載されている一実施例
においては、（１）支持基板、（２）調整なしまたはド
ーピングないし非晶質水素化シリコン、または硼素もし
くは燐のようなｐ形もしくはｎ形のドーピング剤で僅か
にドーピングした非晶質水素化シリコンからなるキャリ
ア輸送層、（３）硼素または燐のようなｐ形またはｎ形
のドーピング剤で強くドーピングされた非晶質水素化シ
リコンからなるトラップ層、及び（４）窒化シリコン、
炭化シリコン、または無定形炭素の上部保護被覆層をこ
の順序で具備する光応答装置が示されており、上記上部
保護被覆層は、後述するように、随意選択的に部分的に
導電性とする場合もある。本明細書に参照として開示内
容の全体を説明してあるこの米国特許第4,544,517号の
像形成部材は、前記米国特許第4,466,380号に記載され
ているようにして作ることができる。

更に、従来の技術においては、グロー放電法によって非
晶質水素化シリコンを得るための方法が示されている。
この方法においては、一方が上に基板を有している２つ
の電極管でシランガスを分解させることにより、このガ
スの蒸着が行なわれる。上記電極に電力を加えると、上
記シランガスは分解して反応性のシリコン・水素核種と
なり、両方の電極上に固体膜として沈着する。水素の存
在が極めて重要である。即ち、この水素は、シリコン内
のダングリングボンドと一水素化物、二水素化物、及び
三水素化物として部分的に配位結合する傾向があり、こ
れによりこれらのボンドを不動態化するからである。

従来から知られている他の方法においては、スパッタ法
によって非晶質水素化シリコンを作る。この方法におい
ては、基板を一つの電極に取付け、シリコンのターゲッ
トを第２の電極に取付ける。これら電極を高電圧源に接
続し、そして、通例はアルゴンと水素との混合物である
ガスを上記電極相互管に導入して媒体となし、該媒体内
でグロー放電またはプラズマを発生させて保持するよう
にする。このグロー放電は、上記シリコンターゲットに
打ち当たるイオンを提供し、そして、主として中性のタ
ーゲット原子の運動量輸送による分離を生じさせる。次
いで、これら原子は上記基板電極上に薄膜として凝結す
る。また、上記グロー放電は水素を活性化する作用をな
し、この水素をシリコンと反応させて上記沈着したシリ
コン膜内に取入れさせる。この活性化した水素もまた上
記シリコンのダングリングボンドと配位結合し、一水素
化物、二水素化物、及び三水素化物を形成する。

また、従来から、基板上に非晶質水素化シリコン膜を作
るための装置及び方法が知られており、この従来の技術
は、イオンビームを、プラズマから、室内に収容された
スパッタターゲットへ向かって導き且つ加速するための
手段を含んでおり、上記室はまた、上記スパッタターゲ
ットと比べて低いスパッタ効率を有するシールド手段を
含んでいる。上記シールド手段は漂遊イオンビームと真
空室の面との管に配置されている。詳述すると、このイ
オンビーム法は、基板上に半導体膜を作ることを含んで
おり、プラズマを発生させる段階と、上記プラズマのイ
オンビームを、低圧の真空室内に収容されたスパッタタ
ーゲットへ向かって導き且つ加速する段階と、上記真空
室面を漂遊イオンビームから遮蔽することによって上記
プラズマによる上記真空室面のスパッタを最少限化する
段階と、次いで上記イオンビームで上記ターゲットをス
パッタさせる段階と、上記スパッタしたターゲット材料
を基板上に膜として収集する段階とを有す。上記基板
は、上記のプラズマ発生過程及びスパッタ過程から空間
的に分離されている。

また、米国特許第4,265,991号には非晶質水素化シリコ
ン光導電体が開示されている。この米国特許には、非晶
質水素化シリコンを作るためのいくつかの方法が記載さ
れている。一つの方法においては、電子写真式光感知部
材が作られ、この方法は、室内に収容した電子写真式部
材を50℃ないし350℃の温度に加熱する段階と、水素含
有ガスをこの沈着室内に導入する段階と、シリコン化合
物が存在している上記沈着室の空間内に電気エネルギー
によって放電を生じさせて上記ガスをイオン化する段階
と、次いで、上記電子写真式基板の温度を上昇させなが
ら放電を利用することによって非晶質水素化シリコンを
上記基板上に１秒間当り0.5ないし100オングストローム
の速度で沈着させる段階とを有し、もって、所定厚さの
非晶質水素化シリコン光導電層を作る。

更にまた、非晶質水素化シリコン及び窒化シリコンを含
む種々の物質を平らな基板上にプラズマ沈着させるため
のいくつかの方法が従来から知られている。これら方法
の多くのものにおいては、基板を、ガス流及び対電極に
対して静止位置に保持する。これらの方法の或るものに
おいては、テーパ状または中央排気を用いることによ
り、ガス劣化の影響を実質的に回避している。これにつ
いてはレインバーク（Reinberg）の反応装置を参照され
たい。この形式の反応装置はエッチング処理及び沈着処
理のために広く用いられているが、ガス流量とともに非
線的に変化するガス劣化の影響を考えて比率的増加の目
的でこの装置を使用することは実用的でない。

他の形式の大面積平板式反応装置は、反応領域を通って
直線的に移動させられるサンプルトレイを用いている。
これらの反応装置は機械的に複雑であるという欠点があ
る。従って、これら反応装置においては、基板トレイを
移動させる機械的伝動機構が、上記反応領域おいて沈着
させられる材料で不所望に被覆されることが不可避であ
る。この伝動機構の機械的運動により、処理中に、沈着
した材料の一部が剥離させられる。被覆の欠陥が生じて
処理歩止りが低下するのは、これら剥離した粒子に原因
する場合が屡々にある。更に他の形式の反応装置におい
ては、基板材料の長尺のシートが反応領域を通ってロー
ルからロールへ移送される。この反応装置には上述しの
剥離物の問題はないが、この装置の適用は、可撓性基板
を用いる場合に限定される。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、薄膜トランジスタのような用途のため
の大面積の薄膜多重層を作るための装置を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、回転式多角形体または多ファセッ
ト電極上に大面積の多重層構造体をグロー放電沈着させ
るための装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、多角形体中央電極及び上記中
央電極を取り巻く対電極を有する反応室内に適切なガス
を順次導入することにより、例えば液晶ディスプレイ及
び光感知器アレイにおけるスイッチング装置として有用
な薄膜トランジスタアレイを作るための改良された装置
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、均一な厚さの薄膜トランジス
タアレイを高い沈着速度で作るための設計簡単且つ安価
な改良された装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明によれば、中空の筒状
体から成る第１電極手段と、該第１電極手段の中に配置
された加熱手段と、前記第１電極手段を包囲する筒状の
第２電極手段と、前記第１電極手段と前記第２電極手段
との間にガスを供給する手段とを備え、前記第１電極手
段は、回転可能な多角形の筒状体で形成され、前記第２
電極手段は固定されており、該第２電極手段の外側に
は、ガス取入れ手段及びガス排出手段を有する導電性の
筒状体で形成された室手段が設けられていることを特徴
とする薄膜トランジスタアレイの製造装置が提供され
る。

（作用） 本発明の装置は、前掲の米国特許第4,466,380号明細書
に記載された装置と似ているが、本発明の装置において
は、陽極または陰極として使用することのできる多角形
体電極を採用したという点、及び陽極作動に対する放電
シールドを使用したという点において上記従来お技術と
異なっている。

また、本発明装置を用いれば、沈着形態を随意に大きな
処理量まで所望の如くに線形に増減させることができ、
また大形の基板上に均一な膜厚を作ることができる。即
ち、本発明装置は、その形状を、同一の真空系内に収容
されている多角形体電極及びその付属の対電極の個数に
従って上記多角形体電極の軸方向に線形に増減すること
ができる。

以下、本発明をその実施について図面を参照して詳細に
説明する。

（実施例） 第１図に、本発明のための陰極装置を示す。この陰極装
置は、アースからは電気的に絶縁されており、且つ電気
的絶縁中空軸29上に固定されておって矢印方向に回転す
る多角形体の第１の電極手段２と、第１の電極手段２内
に配置された放射形加熱素子３と、接続線４及び12と、
回転式真空フィールドスルー５及びスリップリング組立
体６と、加熱用電源７と、電気的に接地されており、フ
ランジ９並びに垂直穴10及び11を有する対電極８と、容
器または室手段15と、上記室手段内にその一体的部材と
して含まれておってこのモジュールを室15内に取付ける
ためにフランジ９に対する受容部13及び14と、容量性マ
ノメータ形真空感知器16と、ゲージ17と、絞り弁19付き
の真空ポンプ18と、質量流量制御器20と、ゲージ及び設
定値ボックス21と、ガス圧力容器22、23及び24と、多角
形体電極手段２及び第２の対電極手段８に接続された電
源手段25とを備えている。上記多角形体には、その表面
に基板26が沈着されている。室15は、源泉ガス材料に対
する取入口手段27、不使用ガス材料に対する排出手段2
8、及びカバー手段30を有す。

第２図に、本発明のための陽極装置41を示す。この陽極
装置は、電気的に接地されており、且つ中空軸40上に固
定されて矢印方向に回転する多角形体の第１の電極手段
42、第１の電極手段42内に配置された放射形加速素子3
3、接続線44、回転式真空フィールドスルー45及びスリ
ップリング組立体46、加熱用電源47、アースからは電気
的に絶縁されており、垂直穴50及び54を有し、フランジ
52付きの随意選択式の電気的に接地されている放電シー
ルド51、及びガラス基板26を備えている。この装置の他
の構成部材は第１図に示したものと同様である。この陽
極の構成が第１図の陰極と異なっている点は、多角形体
手段の極性が負ではなく正であること、対電極の極性が
正ではなくて負であること、及び、第２図の装置におい
て対電極を取巻いており、スロット即ち垂直穴及びフラ
ンジを有して接地されている放電シールドがあるという
ことである。

作動においては、一般に、室15を、手動調節式のゲージ
17による所望の圧力に対応する適切な圧力まで、真空ポ
ンプ18によって排気する。この圧力は上記室内で真空感
知器16によって測定される。室15内の圧力は、絞り弁19
の位置により、ゲージ17における設定値に対応するよう
に自動的に規制される。次いで、上記ガス容器の一つ2
2、23または24から出てくる例えばアンモニア、シラ
ン、亜酸化窒素、ホスフィン及びジボランからなる適切
なガス及び混合ガスを取入口手段27を通じて室15に順々
に導入する。これらのガスの流量は質量流量制御器20に
よって制御される。取入口27に導入されたガスは、この
陰極装置に対する対電極装置８の形状により、上記多角
形体電極の軸線と垂直または直角の方向に流れさせられ
る。上記の先駆物質のガスの導入に先立って、上記多角
形体電極手段をモータ（図示せず）で回転させ、そし
て、加熱用電源７によって放射形加熱素子３に電力を与
える。一般に、上記基板を、約100℃から約500℃までの
温度に、好ましくは約250℃から325℃までの温度に保持
するのに十分な電力を上記加熱用電源から与える。電源
25により、上記第１の電極手段及び上記第２の対電極手
段に電流を与える。この陰極装置に対しては、多角形体
電極２に電圧を加え、対電極８を電気的に接地する。上
記陽極装置に対しては、対電極48に電圧を加え、多角形
体電極42を電気的に接地する。上記陽極装置において
は、グロー放電の範囲は、対電極48に至近配置されてい
る接地放電シールド51を用いることによって随意に制御
される。無線周波（R.F.）電圧及び直流（D.C.）電圧、
または本発明の目的を達成するのに適当する他の電圧を
上記装置に加えることができる。D.C.電圧を加える場合
には、好ましくは該電圧をアースに対して負となし、よ
り安定な放電が生じるようにする。この状態において
は、グロー放電は、上記対電極と、絶縁基板材料で覆わ
れてない上記多角形体の諸部分との間に保持される。上
記多角形体電極手段と、上記第２の対電極手段との間に
生ずる電界は、この電界に入ってくるガスをグロー放電
によって分解させ、その結果、上記基板上に、例えば窒
化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、または
有機シリコン化合物の電気的絶縁層が生じ、次いで、非
晶質水素化シリコン（ａ−Si:H）の層、及び窒化シリコ
ン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、または有機シリ
コン化合物の随意選択的上層が生ずる。不使用のガス
は、真空ポンプ18によって保持されている圧力差によ
り、排出口28から出てゆき、このガスはその後廃棄され
る。ゲージ及び設定値ボックス21が、質量流量制御器20
を通じてガス取入口27に導入されるガスの量を制御す
る。この量は、一般に、標準の温度及び圧力において、
１分間当り５リットルまで、または、１分間当り約２立
方センチメートルから約200標準立方センチメートルま
でである。その結果、薄膜または薄膜の多重層が、上記
基板上に、約25ミクロンから約5,000ミクロンまでの厚
さに、好ましくは約100ミクロンから1,000ミクロンまで
の厚さに形成される。

上記の多角形体基体が導電性でない場合には、この基体
を、本発明装置に挿入する前に、導電性物質で被覆す
る。例を挙げると、クロム、モリブデン、及びアルミニ
ウムの薄い金属膜がこの用途に有用であることが認めら
れた。これらの膜を、同じ基体に複数の装置または一つ
のアレイを形成する目的で、該基体上に予め型付けす
る。この金属膜は、通例、ゲート電極またはゲート電極
アレイと呼ばれる。次いで、本発明装置に適切な先駆物
質ガスを導入することにより、窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化アルミニウム、または有機シリコン化合物の
層を、約0.01ミクロンから約10ミクロンまでの厚さに、
好ましくは約0.1ミクロンから約0.5ミクロンまでの厚さ
に、上記金属膜上に沈着させる。この層は、上記ゲート
電極を活性シリコン層から電気的に絶縁するためのもの
であり、一般にゲート絶縁体と呼ばれる。次いで、約0.
01ミクロンから約10ミクロンまでの厚さの、好ましくは
約0.1ミクロンから約0.5ミクロンまでの厚さの非晶質水
素化シリコンの層を沈着させる。電荷キャリヤの実際の
輸送が生ずるのはこの層内である。また、このキャリヤ
の輸送速度は、上記ゲート電極から発生し、そして上記
ゲート絶縁体を通って上記シリコン層に侵入する電界の
作用を介して上記ゲート電極に対してなされる電圧印加
によって規制される。最後に、窒化シリコン、酸化シリ
コン、酸化アルミニウム、または有機シリコン化合物の
上層を、上記層の上に、約0.01ミクロンから約1.0ミク
ロンまでの厚さに、好ましくは約0.01ミクロンから0.03
ミクロンまでの厚さに随意選択的に沈着させ、その下に
横たわっている層を保護及び不動態化するようにする。
業界で写真製版式描写法として知られている後続の製作
段階において、上記不動態化層または上部保護被覆を、
例えば化学エッチング法または物理的スパッタ法によっ
て部分的に除去し、次いでそこに金属膜を沈着させ、そ
の下に横たわっている非晶質シリコン層と電気的に接触
させる。このようにして、上記非晶質シリコン上に電極
を対として形成する。これら電極は、ソース及びドレイ
ンとして知られている。従って、三端子装置または薄膜
トランジスタが形成され、これは電流スイッチの目的に
用いられる。

本発明装置内での多層薄膜の沈着について更に詳述する
と、ガラス基板を、上記多角形体電極の面に添着するこ
とによって沈着室内に装填する。その後、室15を１ミリ
トル以下の基礎圧力まで排気し、次いで、加熱素子３に
よって上記多角形体電極を約250℃の温度に加熱する。
次いで、ガス圧力容器22、23及び24から室15に反応ガス
を導入する。このようにして、窒化シリコン層の沈着に
対しては、シランとアンモニアとの混合物を、一般に3:
1ないし10:1のアンモニア対シランの比率で、上記室に
導入する。酸化シリコン層の沈着に対しては、シランと
亜酸化窒素との混合物を、一般に3:1ないし7:1の亜酸化
窒素対シランの比率で、この装置に導入する。また、酸
化アルミニウム層を沈着させたい場合には、三塩化アル
ミニウムと亜酸化窒素との混合物を、一般に20:1の亜酸
化窒素対三塩化アルミニウムの比率で、この装置に導入
する。また、有機シリコン層の沈着に対しては、モノフ
ェニルシランもしくはジフェニルシランまたはメチルフ
ェニルシランのような有機シリコン化合物を上記沈着用
の室に導入する。これらガスの流量は質量流量制御器20
によって制御され、この流量はゲージ及び設定値ボック
ス21に設定されている読出し数値に等しくなる。実際的
の流量は、各々が、長さ50.8cm、巾12.7cmである６つの
ファセットを有する１個の多角形体反応装置に対して10
0sccm程度である。真空室15内のガスまたは混合ガスの
圧力は、所望に応じて、ゲージ17を所望圧力に設定する
ことにより、真空感知器16、真空ゲージ17、真空ポンプ
18及び絞り弁19によって制御される。この圧力は、一般
に100ないし約5,000ミリトルの範囲にあるが、本実施例
においては、この圧力を上記全ての層に対して250ミリ
トルに保持する。A.C.またはR.F.の電力を、通例、１個
の多角形体反応装置に対して100ワットまでのパワーレ
ベルで電源25から与える。かかるパワーレベルにおいて
は、沈着時間は、3,000オングストロームの厚さの各層
に対して約30秒である。更に、上記沈着室の相異なる層
間では完全な排気を行なって相互汚染作用を避けるよう
にすることが好ましい。

その後、この装置を作動停止し、多層形ゲート電極パタ
ーン付きの、即ち、ゲート絶縁体膜、非晶質水素化シリ
コン膜、及び随意選択式不動態化層付きの基板を室15か
ら取り出す。他のトランジスタアレイを作りたい場合に
は、新たな基板を室15に挿入して上記多角形体に取り付
け、この装置を上述したように再び作動させる。

上記多角形体電極手段を第３図について更に詳しく説明
する。上記多角形体は面61を有しており、該面には基板
63が固定手段65によって固定されている。上記多角形体
は、漏れのないように互いにアーク溶接された好ましく
はステンレススチール製の50個までのファセットを有し
ており、該ファセットの大きさは、多層膜が上に沈着さ
れるべき上記基板の大きさとほぼ同じである。一般に、
絶縁体67が、上記溶接形のファセット組立体と回転式真
空フィードスルーを通る中空軸との間に配置され、上記
回転式フィードスルーの熱絶縁及びこの陰極装置に対す
る電気的絶縁をなすようになっている。

複数の薄膜トランジスタアレイの製作に有用な本発明の
他の実施例を第４図に示す。第１図の多角形体と同等の
複数の電極装置81、82、83、84及び85が同じ真空容器92
内に配置されている。ガス取入口94及び排気マニホルド
95を用い、ガス流を上記の相異なるモジュールに対して
均一に分配するようになっている。この多モジュール反
応装置の作動は、第１図の単モジュール反応装置につい
て説明した作動と実質的に同じである。また、流量及び
電力のパラメータは線形に設定可能であり、例えば、単
モジュールのパラメータに、大処理量反応装置における
モジュールの個数を乗ずる。基板温度及び圧力のパラメ
ータは、同じ材料特性が要求される場合には、第１図に
ついて説明したパラメータと変らない。

電極の形状に対する先駆物質ガスの流れパターンは本実
施例の一つの重要な特徴であり、この流れを、本明細書
においては、交差流という。この交差流の方向により、
非晶質水素化シリコン膜及び絶縁体膜が、上記多角形体
電極手段に固定された基板上に均一に沈着して均一の厚
さとなる。

第１の電極手段は種々の形状のうちの任意のものであっ
てよいが、好ましくは、多角形体の形状であり、その全
長は約22.9cm（約９インチ）ないし約50.8cm（約20イン
チ）、全体的平均値径は約7.6cm（約３インチ）ないし
約38.1cm（約15インチ），固定用面の個数は２ないし約
50個である。一般に、この電極手段は、電圧源に接続さ
れるものであり、ステンレススチール、鋼、アンバー、
アルミニウム、セラミック材料またはガラス質材料を含
む種々の適当する材料からなる部材であり、好ましくは
ステンレススチール製である。

上記電極相互間の電界は、直流電源から、または無線周
波（R.F.）電源のような交流電源から作られる。また、
電界強度を所望に応じて変化させ、本発明の目的を達成
することができる。

室手段15は上記モジュールに対する容器の役をなし、一
般にステンレススチールからなっており、出入口手段の
役をなす着脱式カバー30で密封される。この室容器は上
記電極を内部に収容するのに十分な寸法のものである。
一般に、上記室容器は、高さが役25.4cm（約10インチ）
ないし約76.2cm（約30インチ）、巾が約12.7cm（約５イ
ンチ）ないし約43.2cm（約17インチ）であり、この室の
長さは、その内部にある多角形体陽極手段及び対電極手
段から成る電極モジュールの個数によって決まる。

上記反応室に導入されるガスとしては、SiH₄、Si₂H₆、N
H₃、N₂O、Al(CH₃)₃、AlCl₃及びガス状有機シラン化合物
があり、またシランガスには、ジボラン（B₂H₆）及び／
又はホスフィン（PH₃）のようなドーピング材料と混合
してもよい。硼素ドーピング剤はｐ形材料を作るのが主
目的であり、ホスフィンガスはｎ形材料を作るものであ
る。更に交差流方向に関して説明すると、上記ガスを、
上記多角形体陽極に対して好ましくは約90°の角度で、
上記シールド及び対電極内のスロットを通じて上記反応
室に導入する。

できた薄膜トランジスタアレイを、次いで、例えば、リ
トグラフィによって適当に処理し、液晶ディスプレイ、
光感知器、及び、特にイメージ及びプリント装置に有用
なラスタ入力走査器及び出力装置の製作用とする。

以下、本発明をその特定の好ましい例について詳細に説
明するが、これら例は単に例示のためのものであり、本
発明はこれら例に記載の材料、条件または処理パラメー
タに限定されるものではない。これら例における割合及
び百分率は、他に指示しない限り、重量で示すものであ
る。

例Ｉ ゲート電極パターンを予め沈着させてある寸法12.7cm
（５″）×30.5cm（12″）の６枚のガラス基板を、第１
図及び第２図に示すように、クリップで多角形体電極に
取付けた。次いで、第１図の装置を１×10^-4トル未満の
圧力に排気した。その吸気及びガス抜きの総合速度は、
一般に、１分間当り0.1標準立方センチメートル未満で
あった。上記多角形体を、１分間当り１回転の速度で回
転させ始めた。その後、上記多角形体を、その上のガラ
ス基板とともに、30分間にわたって250℃まで加熱し
た。エア・プロダクツ（Air Products）社から市販され
ている5:1のアンモニア対シランの混合ガスを、第１図
の装置に、１分間当り100標準立方センチメートルの流
量で導入した。この装置の結合形ルーツ／メカニカルポ
ンプを、この装置で250ミリトルの圧力となるように絞
った。容量形マノメータと絞り弁との間に配置されてい
る閉レープ圧力制御装置により、上記圧力を一定に保持
した。周波数13.56MHz、ピークトゥピーク振巾約300ボ
ルトの交流を上記多角形体電極及び第２の鋼製対電極に
印加することにより、これら電極間の環状空間に放電を
開始させた。上記多角形体と第２の電極との間の平均距
離は約2.54cm（約１インチ）であった。

30分後、上記ガラス基板上に、窒化シリコンが0.3ミク
ロンの厚さに沈着した。次いで、シランガスを導入し、
上記窒化シリコン上に非晶質水素化シリコンを0.3ミク
ロンの厚さに沈着させた。次いで、5:1のアンモニア対
シランの混合ガスを反応室に導入し、上記非晶質水素化
シリコンの層の上に窒化シリコン0.3ミクロンの厚さに
沈着させた。次いで、電圧印加を絶ち且つガス弁を閉じ
ることにより、この装置を作動停止させた。次いで、被
覆済の上記ガラス基板を上記多角形体から取り外した。
上記の結果でき上った多層薄膜は、上記多角形体から取
り外した支持用ガラス基板とともに1.5ミリトールの厚
さになっており、この多層薄膜を光描写法によって薄膜
トランジスタアレイに形成し、次いでソース電極及びド
レイン電極のための金属化を行なった。このアレイの電
気的試験の結果、特性の顕著な均一性が認められ、全て
の素子のオフ電流は10ピコアンペア未満であり、オン電
流は全て２マイクロアンペアを超えていた。全ての装置
のオフ電流は互いに10％以内であり、オン電流は全て10
0％内でなった。

例II ゲート電極パターンを予め沈着させてある寸法12.7cm
（５″）×30.5cm（12″）の６枚のガラス基板を多角形
体電極にクリップで取付けた。第２図の装置を１×10^-4
トル未満の圧力に排気した。そのインリーク及びガス抜
きの総合速度は、一般に、１分間当り0.1標準立方セン
チメートル未満であった。上記多角形体を、１分間当り
１回転の割で回転させ始め、そしてこのガラス基板付き
の多角形体を30分間にわたって250℃まで加熱した。そ
の後、エア・プロダクツ社から市販されている5:1のア
ンモニア対シランのガスを、この装置に、１分間当り20
0標準立方センチメートルの流量で導入した。この流量
の結合形ルツ／メカニカルポンプを、この流量で250ミ
リトルの圧力となるように絞った。容量形マノメータと
絞り弁との間に配置されている閉レープ圧力制御装置に
より、上記圧力を一定に保持した。周波数13.56MHz、ピ
ークトゥピーク振巾約300ボルトの交流を上記多角形体
電極及び第２の鋼製対電極に印加することにより、これ
ら電極間の環状空間に放電を開始させた。上記多角形体
と対電極との間の平均距離は約2.54cm（約１インチ）で
あり、上記対電極と放電シールドとの間の距離は３ミリ
トールであった。

45分後、上記ガラス基板上に、窒化シリコンが0.3ミク
ロンの厚さに沈着した。次いで、シランガスを導入し、
上記窒化シリコン上に、非晶質水素化シリコンを60分間
で0.3ミクロンの厚さに沈着させた。次いで、5:1のアン
モニア対シランの混合ガスを反応室に導入し、上記非晶
質水素化シリコンの層の上に窒化シリコンを45分間で0.
3ミクロンの厚さに沈着させた。次いで、電圧印加を絶
ち且つガス弁を閉じることにより、この装置を作動停止
させた。次いで、上記基板を上記多角形体から取り外し
た。上記の結果でき上った薄膜多重層は、上記多角形体
から取り外した支持用ガラス基板とともに1.5ミリトー
ルの厚さになっており、この薄膜多重層を光描写法によ
って薄膜トランジスタアレイに形成し、次いでソース電
極及びドレイン電極のための金属化を行なった。このア
レイの電気的試験の結果、特性の顕著な均一性が認めら
れ、全数5000個の素子のオフ電流は１ピコアンペア未満
であり、オン電流は全て0.1マイクロアンペアを超えて
いた。繰返し作動させた場合のこれら装置の安定性は優
秀であり、30KHzのスイッチング速度で30日間にわたっ
て実質的に変化しなかった。

（発明の効果） 本発明の薄膜トランジスタアレイの製造装置によれば、
回転可能な多角形の中空の筒状体の第１電極手段と、第
１電極手段の中に配置された加熱手段と、第１電極手段
を包囲する筒状の固定の第２電極手段と、前記第１電極
手段と前記第２電極手段との間にガスを供給する手段
と、第２電極手段の外側に、ガス取入れ手段及びガス排
出手段を有する導電性の筒状体で形成された室手段とが
設けられているので、陰極装置としてもまた陽極装置し
ても作動する放電プラズマCVD装置が得られ、しかも、
その多角形筒状体の第１電極手段には、その軸方向に沿
って任意に大形の基板を配置してその基板上に均一な膜
厚の薄膜を形成することができ、その処理速度も大きく
することができ、従って、簡単な構成で、大面積の薄膜
トランジスタアレイを製造することができる。

当業者には、上述の説明を基にして、本発明の範囲内で
種々の変形を行なうことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の陰極装置を示す一部截断斜視図、第２
図は本発明の陽極装置を示す一部截断斜視図、第３図は
本発明の装置のために選択することのできる多角形体電
極の斜視図、第４図は１個の真空室内にある複数の多角
形体電極モジュールの配置を示す平面図である。 ２、42……多角形体電極手段 ３……放射形加熱素子 8,48……対電極手段 15……室手段 26、63……基板 27……室手段の取入口手段 28……室手段の排出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空の筒状体から成る第１電極手段と、該
   第１電極手段の中に配置された加熱手段と、前記第１電
   極手段を包囲する筒状の第２電極手段と、前記第１電極
   手段と前記第２電極手段との間にガスを供給する手段と
   を備え、前記第１電極手段は、回転可能な多角形の筒状
   体で形成され、前記第２電極手段は固定されており、該
   第２電極手段の外側には、ガス取入れ手段及びガス排出
   手段を有する導電性の筒状体で形成された室手段が設け
   られていることを特徴とする薄膜トランジスタアレイの
   製造装置。