JPH07297133A - 薄膜半導体の製造装置及び製造方法 - Google Patents
薄膜半導体の製造装置及び製造方法Info
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- JPH07297133A JPH07297133A JP6083011A JP8301194A JPH07297133A JP H07297133 A JPH07297133 A JP H07297133A JP 6083011 A JP6083011 A JP 6083011A JP 8301194 A JP8301194 A JP 8301194A JP H07297133 A JPH07297133 A JP H07297133A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光劣化の少ない、水素含有量を少なく制御で
きる薄膜半導体装置の製造装置及び製造方法を提供す
る。 【構成】 水素ガスを原子状水素にするための第１の加
熱手段と第１の加熱手段にシリコンが堆積するのを防ぐ
第２の加熱手段を設ける、又、該製造装置を用いて薄膜
半導体を堆積する工程と原子状水素で該薄膜半導体を曝
露する工程を交互に繰り返しながら堆積を行う。
きる薄膜半導体装置の製造装置及び製造方法を提供す
る。 【構成】 水素ガスを原子状水素にするための第１の加
熱手段と第１の加熱手段にシリコンが堆積するのを防ぐ
第２の加熱手段を設ける、又、該製造装置を用いて薄膜
半導体を堆積する工程と原子状水素で該薄膜半導体を曝
露する工程を交互に繰り返しながら堆積を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜半導体の製造装置及
び薄膜半導体の製造方法に関し、更に詳しくは、非晶質
シリコンなどの非単結晶薄膜半導体を用いたデバイスに
適用可能な薄膜半導体の製造装置及び薄膜半導体の製造
方法に関する。
び薄膜半導体の製造方法に関し、更に詳しくは、非晶質
シリコンなどの非単結晶薄膜半導体を用いたデバイスに
適用可能な薄膜半導体の製造装置及び薄膜半導体の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】非晶質シリコン（アモルファスシリコ
ン）に代表される非単結晶半導体膜を各種半導体装置
（デバイス）の半導体膜として利用することが行われて
いる。
ン）に代表される非単結晶半導体膜を各種半導体装置
（デバイス）の半導体膜として利用することが行われて
いる。
【０００３】中でもアモルファスシリコンを用いたデバ
イスは、光センサ、太陽電池、電子写真用感光体、薄膜
トランジスター、液晶表示装置等の多くの技術分野に応
用されている。
イスは、光センサ、太陽電池、電子写真用感光体、薄膜
トランジスター、液晶表示装置等の多くの技術分野に応
用されている。
【０００４】ところで、従来、アモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ）膜の製造方法としては多くの方法が知られ
ているが、ＳｉＨ4またはＳｉＨ6を成膜原料ガスとして
用いたＲＦプラズマＣＶＤ法（所謂ＧＤ法）、ＶＨＦプ
ラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、
あるいは水素ガスの存在雰囲気下においてＳｉターゲッ
トをＡｒプラズマスパッタリングし水素と反応させる反
応性スパッタリング法などが一般的である。
（ａ−Ｓｉ）膜の製造方法としては多くの方法が知られ
ているが、ＳｉＨ4またはＳｉＨ6を成膜原料ガスとして
用いたＲＦプラズマＣＶＤ法（所謂ＧＤ法）、ＶＨＦプ
ラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により、
あるいは水素ガスの存在雰囲気下においてＳｉターゲッ
トをＡｒプラズマスパッタリングし水素と反応させる反
応性スパッタリング法などが一般的である。
【０００５】また、これ以外の方法として、光ＣＶＤ
法、ＥＣＲＣＶＤ法、水素原子存在下でのＳｉの真空蒸
着法、あるいはＳｉ2Ｈ6を原料ガスとして使用する熱Ｃ
ＶＤ法によってａ−Ｓｉ膜を成膜することが行われてい
る。
法、ＥＣＲＣＶＤ法、水素原子存在下でのＳｉの真空蒸
着法、あるいはＳｉ2Ｈ6を原料ガスとして使用する熱Ｃ
ＶＤ法によってａ−Ｓｉ膜を成膜することが行われてい
る。
【０００６】これらの方法によって得られた使用可能な
半導体特性を有するａ−Ｓｉ膜は、水素原子をシリコン
原子に対して１０原子％またはそれ以上含有するいわゆ
る水素化ａ−Ｓｉである。
半導体特性を有するａ−Ｓｉ膜は、水素原子をシリコン
原子に対して１０原子％またはそれ以上含有するいわゆ
る水素化ａ−Ｓｉである。
【０００７】しかしながら、含有される水素の量が、１
０原子％以上であるａ−Ｓｉ膜は、太陽光のような強い
光の照射により膜中欠陥の数が増加し光導電率が減少す
る光劣化（Ｓｔａｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎｓｋｙ効果）が生
ずることが知られている。
０原子％以上であるａ−Ｓｉ膜は、太陽光のような強い
光の照射により膜中欠陥の数が増加し光導電率が減少す
る光劣化（Ｓｔａｂｌｅｒ−Ｗｒｏｎｓｋｙ効果）が生
ずることが知られている。
【０００８】そこで、新しいａ−Ｓｉ膜の堆積方法とし
てａ−Ｓｉ膜の堆積工程と原子状水素に形成されたａ−
Ｓｉ膜を曝露する工程を交互に繰り返して所望の厚さの
ａ−Ｓｉ膜を得る方法（いわゆるケミカルアニール法）
が提案されている。
てａ−Ｓｉ膜の堆積工程と原子状水素に形成されたａ−
Ｓｉ膜を曝露する工程を交互に繰り返して所望の厚さの
ａ−Ｓｉ膜を得る方法（いわゆるケミカルアニール法）
が提案されている。
【０００９】この方法によれば、ａ−Ｓｉ膜中に含有さ
れる水素原子の量が少ないが、優れた半導体特性を有す
る緻密なａ−Ｓｉ膜を作製することが可能であり、上述
したような光劣化の少ないａ−Ｓｉ膜が得られることが
知られている。
れる水素原子の量が少ないが、優れた半導体特性を有す
る緻密なａ−Ｓｉ膜を作製することが可能であり、上述
したような光劣化の少ないａ−Ｓｉ膜が得られることが
知られている。
【００１０】ケミカルアニール法を用いてａ−Ｓｉ膜を
形成する方法として具体的には、ａ−Ｓｉ膜の堆積工程
をＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法、熱ＣＶＤ法などの方法によって行い、原子状水素の
供給を熱フィラメントによる水素ガスの熱分解によって
行う方法が提案されている。
形成する方法として具体的には、ａ−Ｓｉ膜の堆積工程
をＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法、熱ＣＶＤ法などの方法によって行い、原子状水素の
供給を熱フィラメントによる水素ガスの熱分解によって
行う方法が提案されている。
【００１１】図１０にａ−Ｓｉ膜の堆積工程をＲＦプラ
ズマＣＶＤ法で行い、原子状水素の供給をタングステン
（Ｗ）フィラメントによって行うａ−Ｓｉ膜の製造装置
の一構成例を示す。
ズマＣＶＤ法で行い、原子状水素の供給をタングステン
（Ｗ）フィラメントによって行うａ−Ｓｉ膜の製造装置
の一構成例を示す。
【００１２】図１０において、１１は基板、７０は反応
室、７１はカソード電極、７２はアノード電極、７３は
たとえば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波電
源、７４は排気ポンプ、７５はＳｉＨ4ガス導入管、７
６はＨ2ガス導入管、７７は加熱室である熱フィラメン
ト室、７８は第１のフィラメント、７９は第１のフィラ
メント電源、Ｖ１及びＶ２は夫々導入するガスを精密に
制御可能なバルブである。
室、７１はカソード電極、７２はアノード電極、７３は
たとえば１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波電
源、７４は排気ポンプ、７５はＳｉＨ4ガス導入管、７
６はＨ2ガス導入管、７７は加熱室である熱フィラメン
ト室、７８は第１のフィラメント、７９は第１のフィラ
メント電源、Ｖ１及びＶ２は夫々導入するガスを精密に
制御可能なバルブである。
【００１３】ここで、バルブＶ１及びＶ２を閉じた状態
で反応室７０内を排気ポンプ７４を動作させて反応室７
０内を減圧した後、不図示のコンピュータなどの指令手
段によりバルブＶ１及びバルブＶ２を徐々に開けて反応
室７０内にＳｉＨ4ガスを導入し所望の圧力に保つ。
で反応室７０内を排気ポンプ７４を動作させて反応室７
０内を減圧した後、不図示のコンピュータなどの指令手
段によりバルブＶ１及びバルブＶ２を徐々に開けて反応
室７０内にＳｉＨ4ガスを導入し所望の圧力に保つ。
【００１４】続いて、高周波電源７３によりカソード電
極７１とアノード電極７２との間に放電を生起させ、基
板１１上にａ−Ｓｉ膜を形成する。
極７１とアノード電極７２との間に放電を生起させ、基
板１１上にａ−Ｓｉ膜を形成する。
【００１５】その後、指令手段によりバルブＶ１を閉
じ、更にバルブＶ２を開けたままで水素ガスを熱フィラ
メント室７７内に供給し、第１のフィラメント電源７９
と接続された第１のフィラメント７８によって水素ガス
を加熱し原子状水素とする。
じ、更にバルブＶ２を開けたままで水素ガスを熱フィラ
メント室７７内に供給し、第１のフィラメント電源７９
と接続された第１のフィラメント７８によって水素ガス
を加熱し原子状水素とする。
【００１６】原子状水素は排気ポンプ７４にひかれる途
中で基板１１上に形成されたａ−Ｓｉ膜の表面を曝露す
る。
中で基板１１上に形成されたａ−Ｓｉ膜の表面を曝露す
る。
【００１７】このような工程をくり返すことでケミカル
アニール法によるａ−Ｓｉ膜が形成される。
アニール法によるａ−Ｓｉ膜が形成される。
【００１８】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
説明した成膜プロセスでは、ａ−Ｓｉ膜の堆積工程の後
原子状水素を曝露する工程を連続して行い、さらにこれ
らの工程を交互に行うため原子状水素を発生するフィラ
メントは、常時高温のまま保持されており、またａ−Ｓ
ｉ膜の堆積工程ではａ−Ｓｉ膜の形成ガスであるシラン
ガスがフィラメント近傍まで拡散して高温のフィラメン
トにより分解されＳｉとしてフィラメント表面に堆積す
ることがあった。
説明した成膜プロセスでは、ａ−Ｓｉ膜の堆積工程の後
原子状水素を曝露する工程を連続して行い、さらにこれ
らの工程を交互に行うため原子状水素を発生するフィラ
メントは、常時高温のまま保持されており、またａ−Ｓ
ｉ膜の堆積工程ではａ−Ｓｉ膜の形成ガスであるシラン
ガスがフィラメント近傍まで拡散して高温のフィラメン
トにより分解されＳｉとしてフィラメント表面に堆積す
ることがあった。
【００１９】このように、シリコーンがフィラメント表
面に堆積することによりフィラメントの表面温度は低下
し、フィラメント表面で発生する原子状水素が不安定に
なりまたその発生量が低下する問題が生ずる場合があっ
た。ケミカルアニール法では、原子状水素に曝露する工
程が膜形成に重要であり、さらに曝露する原子状水素の
量が重要である。従って、このような原子状水素の供給
不安定や発生量の低下は形成されるａ−Ｓｉ膜の特性の
均一化をも結果的に妨げてしまうという問題につながる
おそれがあった。
面に堆積することによりフィラメントの表面温度は低下
し、フィラメント表面で発生する原子状水素が不安定に
なりまたその発生量が低下する問題が生ずる場合があっ
た。ケミカルアニール法では、原子状水素に曝露する工
程が膜形成に重要であり、さらに曝露する原子状水素の
量が重要である。従って、このような原子状水素の供給
不安定や発生量の低下は形成されるａ−Ｓｉ膜の特性の
均一化をも結果的に妨げてしまうという問題につながる
おそれがあった。
【００２０】本発明は上記したような諸問題を解決し、
極めて優れた特性を有するａ−Ｓｉ膜のように非単結晶
半導体膜を形成することができる薄膜半導体の製造方法
及び製造装置を提供することを目的とする。
極めて優れた特性を有するａ−Ｓｉ膜のように非単結晶
半導体膜を形成することができる薄膜半導体の製造方法
及び製造装置を提供することを目的とする。
【００２１】又、本発明は原子状水素を多量にかつ安定
して供給可能な薄膜半導体の製造装置を提供することを
目的とする。
して供給可能な薄膜半導体の製造装置を提供することを
目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記問題点は、薄膜半導
体を形成するための反応室、該反応室に隣接し第１の加
熱手段を有する加熱室、該加熱室の前記第１の加熱手段
と前記反応室の前記薄膜半導体形成領域との間に設けら
れた第２の加熱手段、とを有する薄膜半導体の製造装置
に解決でき、また、該薄膜半導体の製造装置を用い、前
記反応室内で基板上に薄膜半導体を堆積する工程と堆積
した薄膜半導体に前記第１の加熱手段により発生した原
子状水素を曝露する工程とを交互に繰り返しながら堆積
を行う薄膜半導体の製造方法により解決でき、上記目的
は達成される。
体を形成するための反応室、該反応室に隣接し第１の加
熱手段を有する加熱室、該加熱室の前記第１の加熱手段
と前記反応室の前記薄膜半導体形成領域との間に設けら
れた第２の加熱手段、とを有する薄膜半導体の製造装置
に解決でき、また、該薄膜半導体の製造装置を用い、前
記反応室内で基板上に薄膜半導体を堆積する工程と堆積
した薄膜半導体に前記第１の加熱手段により発生した原
子状水素を曝露する工程とを交互に繰り返しながら堆積
を行う薄膜半導体の製造方法により解決でき、上記目的
は達成される。
【００２３】つまり、本発明は、上述のような構成をと
ることで、原子状水素を多量にかつ安定に供給すること
ができ原子状水素を曝露する工程での膜形成過程が促進
され、形成されたａ−Ｓｉ膜は、膜中の水素量が少なく
光電特性が優れまた光照射による光劣化を少なくするこ
とができる。
ることで、原子状水素を多量にかつ安定に供給すること
ができ原子状水素を曝露する工程での膜形成過程が促進
され、形成されたａ−Ｓｉ膜は、膜中の水素量が少なく
光電特性が優れまた光照射による光劣化を少なくするこ
とができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の薄膜半導体の製造方法及び製
造装置について説明する。
造装置について説明する。
【００２５】本発明の製造装置は原子状水素を発生する
ための第１の加熱手段とは別に、成膜室内に導入された
原料ガスを分解するための第２の加熱手段を有してい
る。
ための第１の加熱手段とは別に、成膜室内に導入された
原料ガスを分解するための第２の加熱手段を有してい
る。
【００２６】これによって、第１の加熱手段により導入
された水素ガスは充分に加熱され、所望量の原子状水素
を生成し、第２の加熱手段は主として成膜室内の原料ガ
スを熱分解して、第１の加熱手段の表面にシリコンなど
の堆積物が堆積されることを防止する。
された水素ガスは充分に加熱され、所望量の原子状水素
を生成し、第２の加熱手段は主として成膜室内の原料ガ
スを熱分解して、第１の加熱手段の表面にシリコンなど
の堆積物が堆積されることを防止する。
【００２７】以下、本発明の製造装置及びそれを用いた
薄膜半導体の製造方法を図面を用いて説明する。
薄膜半導体の製造方法を図面を用いて説明する。
【００２８】〔実施例１〕本発明の実施例について図１
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００２９】図１は、本発明の製造装置の模式的構成図
であり図１０に示した従来の製造装置で示される第１の
フィラメント７８と、アノード電極７２とカソード電極
７１を有するＲＦプラズマによるａ−Ｓｉ膜の堆積領域
の間に更に第２のフィラメント８０を追加したものであ
る。
であり図１０に示した従来の製造装置で示される第１の
フィラメント７８と、アノード電極７２とカソード電極
７１を有するＲＦプラズマによるａ−Ｓｉ膜の堆積領域
の間に更に第２のフィラメント８０を追加したものであ
る。
【００３０】つまり、図１の製造装置は第１の加熱手段
としての第１のフィラメント７８と第２の加熱手段とし
ての第２のフィラメント８０と、夫々のフィラメント
（加熱手段）を発熱させるための電源を有している点が
従来の製造装置と大きく異なる点である。
としての第１のフィラメント７８と第２の加熱手段とし
ての第２のフィラメント８０と、夫々のフィラメント
（加熱手段）を発熱させるための電源を有している点が
従来の製造装置と大きく異なる点である。
【００３１】より具体的に説明すると、本発明の製造装
置は、図１０に示した従来の製造装置と同様に第１のフ
ィラメント７８としてＷフィラメントを設置しアノード
電極７２とカソード電極７１から形成されるＲＦプラズ
マによるａ−Ｓｉ膜の堆積領域を有しているが、本発明
においては、第１のフィラメント７８と前記堆積領域と
の間に第２のフィラメント８０として第１のフィラメン
トと同様のＷフィラメントを図６に示されるようにさら
に密にコイル状にして熱フィラメント室７７と反応チャ
ンバーの接続部を覆うように１段から数段（図１では１
段のみが示されている）設置されている。
置は、図１０に示した従来の製造装置と同様に第１のフ
ィラメント７８としてＷフィラメントを設置しアノード
電極７２とカソード電極７１から形成されるＲＦプラズ
マによるａ−Ｓｉ膜の堆積領域を有しているが、本発明
においては、第１のフィラメント７８と前記堆積領域と
の間に第２のフィラメント８０として第１のフィラメン
トと同様のＷフィラメントを図６に示されるようにさら
に密にコイル状にして熱フィラメント室７７と反応チャ
ンバーの接続部を覆うように１段から数段（図１では１
段のみが示されている）設置されている。
【００３２】図１の装置を用いた薄膜半導体の製造方法
の一例について説明する。
の一例について説明する。
【００３３】まず反応チャンバー７０のａ−Ｓｉ膜の堆
積領域である不図示の加熱ヒーターを有するアノード７
２の上に基板１１をセットし、さらに反応チャンバー７
０内を所望の圧力まで排気ポンプ７４で排気し、同時に
基板１１を不図示の加熱ヒーターで３４０℃まで昇温す
る。また第１のフィラメント７８であるＷフィラメント
は第１のフィラメント電源７９により約２０００℃に加
熱する。
積領域である不図示の加熱ヒーターを有するアノード７
２の上に基板１１をセットし、さらに反応チャンバー７
０内を所望の圧力まで排気ポンプ７４で排気し、同時に
基板１１を不図示の加熱ヒーターで３４０℃まで昇温す
る。また第１のフィラメント７８であるＷフィラメント
は第１のフィラメント電源７９により約２０００℃に加
熱する。
【００３４】また第２のフィラメント８０となるＷフィ
ラメントは第１のフィラメントと同様に第２のフィラメ
ント電源８１により約１０００〜１５００℃に加熱す
る。ＳｉＨ4ガスの分解は、約６００℃から始まるので
第２のフィラメント付近は上記のフィラメント温度で充
分に分解を促進できる。ａ−Ｓｉ膜の堆積時間ｔ１の間
に逆拡散した未反応ガスは、加熱された第２のフィラメ
ントで分解されフィラメント表面やまた反応室の壁など
に堆積して消費される。
ラメントは第１のフィラメントと同様に第２のフィラメ
ント電源８１により約１０００〜１５００℃に加熱す
る。ＳｉＨ4ガスの分解は、約６００℃から始まるので
第２のフィラメント付近は上記のフィラメント温度で充
分に分解を促進できる。ａ−Ｓｉ膜の堆積時間ｔ１の間
に逆拡散した未反応ガスは、加熱された第２のフィラメ
ントで分解されフィラメント表面やまた反応室の壁など
に堆積して消費される。
【００３５】次にＳｉＨ4ガスおよびＨ2ガスの導入タイ
ミングを図２を用いて説明する。図に於いてａ−Ｓｉ膜
を堆積する時間ｔ１と原子状水素を曝露する時間ｔ２を
有する一単位時間ｔＡが交互に繰り返されている。ａ−
Ｓｉ膜を堆積する時間ｔ１に於いて、バルブＶ１とＶ２
は共に開状態にありＳｉＨ4ガスおよびＨ2ガスは反応室
内に導入される。ＳｉＨ4ガスは２ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス
は、１８ｓｃｃｍとし反応チャンバー内の圧力は、０．
１５Ｔｏｒｒに調整した。
ミングを図２を用いて説明する。図に於いてａ−Ｓｉ膜
を堆積する時間ｔ１と原子状水素を曝露する時間ｔ２を
有する一単位時間ｔＡが交互に繰り返されている。ａ−
Ｓｉ膜を堆積する時間ｔ１に於いて、バルブＶ１とＶ２
は共に開状態にありＳｉＨ4ガスおよびＨ2ガスは反応室
内に導入される。ＳｉＨ4ガスは２ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス
は、１８ｓｃｃｍとし反応チャンバー内の圧力は、０．
１５Ｔｏｒｒに調整した。
【００３６】この時のａ−Ｓｉ膜の堆積速度は、約３Å
／ｓｅｃであった。また時間ｔ１に於いて堆積するａ−
Ｓｉ膜の膜厚は約１０Å〜５０Åが適当である。
／ｓｅｃであった。また時間ｔ１に於いて堆積するａ−
Ｓｉ膜の膜厚は約１０Å〜５０Åが適当である。
【００３７】原子状水素を曝露する時間ｔ２に於いて
は、バルブＶ１を閉状態、バルブＶ２を開状態として第
１のフィラメントにより発生した原子状水素がａ−Ｓｉ
膜の堆積表面に曝露される。ｔ１時間に堆積したａ−Ｓ
ｉ膜は原子状水素の曝露時間ｔ２に依存して特に含有す
る水素量が変化する。
は、バルブＶ１を閉状態、バルブＶ２を開状態として第
１のフィラメントにより発生した原子状水素がａ−Ｓｉ
膜の堆積表面に曝露される。ｔ１時間に堆積したａ−Ｓ
ｉ膜は原子状水素の曝露時間ｔ２に依存して特に含有す
る水素量が変化する。
【００３８】ａ−Ｓｉ膜の堆積時間であるｔ１時間には
反応室内はａ−Ｓｉ膜の原料ガスであるＳｉＨ4ガスが
供給されて高周波電源から供給された高周波によりプラ
ズマ状態となり分解され堆積領域で基板及び反応室の壁
などに付着する。また未反応ガスは排気ポンプにより反
応室から排気される。
反応室内はａ−Ｓｉ膜の原料ガスであるＳｉＨ4ガスが
供給されて高周波電源から供給された高周波によりプラ
ズマ状態となり分解され堆積領域で基板及び反応室の壁
などに付着する。また未反応ガスは排気ポンプにより反
応室から排気される。
【００３９】本実施例においてはａ−Ｓｉ膜の堆積時間
ｔ１をａ−Ｓｉ膜の単位堆積膜厚が２０Åになるように
設定し、原子状水素の曝露時間ｔ２を３０ｓｅｃとして
全堆積膜厚が２０００Åとなるように成膜を繰り返し、
成膜回数に対して成膜直前の原子状水素の発生量と、各
成膜で堆積したａ−Ｓｉ膜の膜中水素量を図４に示す。
ｔ１をａ−Ｓｉ膜の単位堆積膜厚が２０Åになるように
設定し、原子状水素の曝露時間ｔ２を３０ｓｅｃとして
全堆積膜厚が２０００Åとなるように成膜を繰り返し、
成膜回数に対して成膜直前の原子状水素の発生量と、各
成膜で堆積したａ−Ｓｉ膜の膜中水素量を図４に示す。
【００４０】図４に示されるように、本実施例によれば
成膜回数による原子状水素の量および膜中水素含有量の
変化がほとんどないことがわかる。
成膜回数による原子状水素の量および膜中水素含有量の
変化がほとんどないことがわかる。
【００４１】〔比較例１〕比較例１として実施例１と同
様に図２に示した導入タイミングでＳｉＨ4ガス及びＨ2
ガスを導入する。又、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスの導入量や
ガス圧力を実施例１と同様にして、ａ−Ｓｉ膜を形成し
た。
様に図２に示した導入タイミングでＳｉＨ4ガス及びＨ2
ガスを導入する。又、ＳｉＨ4ガス、Ｈ2ガスの導入量や
ガス圧力を実施例１と同様にして、ａ−Ｓｉ膜を形成し
た。
【００４２】尚、実施例１と同様に第１のフィラメント
７８となるＷフィラメントは第１のフィラメント電源７
９により約２０００℃に加熱した。
７８となるＷフィラメントは第１のフィラメント電源７
９により約２０００℃に加熱した。
【００４３】比較例１においても、ａ−Ｓｉ膜の単位堆
積膜厚を２０Åとなるように堆積時間ｔ１を設定し、原
子状水素の曝露時間ｔ２を３０ｓｅｃとして、全堆積膜
厚を約２０００Åとした成膜を行い、成膜回数に対して
各成膜の直前に測定した原子状水素の発生量と、各成膜
により堆積したａ−Ｓｉ膜の膜中の含有水素量を図５に
示した。フィラメントに堆積した堆積物の増加と共に原
子状水素の発生量が減少し、堆積されたａ−Ｓｉ膜の膜
中含有水素量も増加していることがわかる。
積膜厚を２０Åとなるように堆積時間ｔ１を設定し、原
子状水素の曝露時間ｔ２を３０ｓｅｃとして、全堆積膜
厚を約２０００Åとした成膜を行い、成膜回数に対して
各成膜の直前に測定した原子状水素の発生量と、各成膜
により堆積したａ−Ｓｉ膜の膜中の含有水素量を図５に
示した。フィラメントに堆積した堆積物の増加と共に原
子状水素の発生量が減少し、堆積されたａ−Ｓｉ膜の膜
中含有水素量も増加していることがわかる。
【００４４】これは以下の理由によるものと考えられ
る。
る。
【００４５】熱フィラメント室７７はＨ2ガスの導入管
７６によりＨ2ガスが常時供給されているが反応室と熱
フィラメント室が、接続されておりＳｉＨ4ガスの逆拡
散により第１のフィラメント７８付近の雰囲気中にはＳ
ｉＨ4ガスが存在する。この時第１のフィラメントは、
高温に保持されているためＳｉＨ4ガスは、第１のフィ
ラメントにより分解されフィラメント表面に付着してフ
ィラメント表面温度を低下させる。図３にフィラメント
温度と原子状水素の発生量の関係を示す。フィラメント
温度の低下により原子状水素の発生量は、減少する。
７６によりＨ2ガスが常時供給されているが反応室と熱
フィラメント室が、接続されておりＳｉＨ4ガスの逆拡
散により第１のフィラメント７８付近の雰囲気中にはＳ
ｉＨ4ガスが存在する。この時第１のフィラメントは、
高温に保持されているためＳｉＨ4ガスは、第１のフィ
ラメントにより分解されフィラメント表面に付着してフ
ィラメント表面温度を低下させる。図３にフィラメント
温度と原子状水素の発生量の関係を示す。フィラメント
温度の低下により原子状水素の発生量は、減少する。
【００４６】このように比較例１の製造装置では、ａ−
Ｓｉ膜の堆積が進むと共にフィラメントへの堆積物も増
加するので原子状水素の発生量が不安定になり膜中水素
含有量も安定しなくなる。
Ｓｉ膜の堆積が進むと共にフィラメントへの堆積物も増
加するので原子状水素の発生量が不安定になり膜中水素
含有量も安定しなくなる。
【００４７】以上のとおり、実施例１によれば、比較例
と異なり成膜回数による原子状水素の減少や膜中水素の
増加がなく熱フィラメントによる原子状水素の発生が安
定しており、堆積したａ−Ｓｉ膜も膜中水素の少ないも
のが得られることがわかる。
と異なり成膜回数による原子状水素の減少や膜中水素の
増加がなく熱フィラメントによる原子状水素の発生が安
定しており、堆積したａ−Ｓｉ膜も膜中水素の少ないも
のが得られることがわかる。
【００４８】従って、本実施例によれば、膜中の水素含
有量を制御でき、しかも均一なａ−Ｓｉ膜を作成するこ
とができる。
有量を制御でき、しかも均一なａ−Ｓｉ膜を作成するこ
とができる。
【００４９】尚、第２の加熱手段である第２フィラメン
トは図６に示されるようなコイル状の発熱体であるタン
グステン線を密に設けた形状に限られるものではなく、
たとえば図７に示されるようなメッシュ形状としても良
いものである。
トは図６に示されるようなコイル状の発熱体であるタン
グステン線を密に設けた形状に限られるものではなく、
たとえば図７に示されるようなメッシュ形状としても良
いものである。
【００５０】もちろん、第１の加熱手段である第１フィ
ラメントも図６及び図７に示されるような形状として良
いものである。
ラメントも図６及び図７に示されるような形状として良
いものである。
【００５１】いずれにしても、導入する水素ガスを効率
的に原子状水素にできること（第１の加熱手段）、導入
された原料ガスを効率的に熱分解できること（第２の加
熱手段）、そして加熱による断線等が生じにくいこと
（第１及び第２の加熱手段）を満足すれば、この形状に
限定されるものではない。
的に原子状水素にできること（第１の加熱手段）、導入
された原料ガスを効率的に熱分解できること（第２の加
熱手段）、そして加熱による断線等が生じにくいこと
（第１及び第２の加熱手段）を満足すれば、この形状に
限定されるものではない。
【００５２】しかしながら、原子状水素が疎外されるこ
となく成膜空間内の基板に到達できるのであれば、Ｓｉ
Ｈ4などの原料ガスが第１の加熱手段側に到達しにくく
するために発熱体となるタングステン線の密度を第２の
加熱手段側で高めることは好ましいことである。
となく成膜空間内の基板に到達できるのであれば、Ｓｉ
Ｈ4などの原料ガスが第１の加熱手段側に到達しにくく
するために発熱体となるタングステン線の密度を第２の
加熱手段側で高めることは好ましいことである。
【００５３】従って、第２の加熱手段を第１の加熱手段
と同じ形状のものを近接して複数配置したり、メッシュ
やコイルの角度を更に変えて近接して配置するのであっ
ても良いものである。
と同じ形状のものを近接して複数配置したり、メッシュ
やコイルの角度を更に変えて近接して配置するのであっ
ても良いものである。
【００５４】〔実施例２〕図１に示される製造装置を用
いて図８に示される薄膜半導体素子を作製した。
いて図８に示される薄膜半導体素子を作製した。
【００５５】まず、ａ−Ｓｉ膜の全堆積膜厚を６０００
Åとした以外は実施例１と同様にして基板１１上にａ−
Ｓｉ膜１２を形成した。
Åとした以外は実施例１と同様にして基板１１上にａ−
Ｓｉ膜１２を形成した。
【００５６】次に、該ａ−Ｓｉ膜１２上にプラズマＣＶ
Ｄ装置によりＳｉＨ4ガス、ＰＨ3ガス及びＨ2ガスを反
応室内に導入しリン原子を含有するａ−Ｓｉ、すなわち
ｎ型のａ−Ｓｉであるオーミックコンタクト層１３、１
３′を１５００Å堆積した。
Ｄ装置によりＳｉＨ4ガス、ＰＨ3ガス及びＨ2ガスを反
応室内に導入しリン原子を含有するａ−Ｓｉ、すなわち
ｎ型のａ−Ｓｉであるオーミックコンタクト層１３、１
３′を１５００Å堆積した。
【００５７】続いて、該オーミックコンタクト層１３、
１３′上にスパッタリング法を用いてアルミニウム（Ａ
ｌ）層１４、１４′を８０００Å形成し、最後にオーミ
ックコンタクト層及びＡｌ層を所望の形状にパターニン
グして（つまりオーミックコンタクト層１３と１３′と
の間とＡｌ層１４と１４′との間を除去）第１電極１
４、第２電極１４′を形成し、図８に示される薄膜半導
体素子を作製した。
１３′上にスパッタリング法を用いてアルミニウム（Ａ
ｌ）層１４、１４′を８０００Å形成し、最後にオーミ
ックコンタクト層及びＡｌ層を所望の形状にパターニン
グして（つまりオーミックコンタクト層１３と１３′と
の間とＡｌ層１４と１４′との間を除去）第１電極１
４、第２電極１４′を形成し、図８に示される薄膜半導
体素子を作製した。
【００５８】図８に示された薄膜半導体素子の光照射時
間に対する光伝導率の変化を図９に示す。
間に対する光伝導率の変化を図９に示す。
【００５９】〔比較例２〕ａ−Ｓｉ膜を比較例１に示し
た方法で作製し、ａ−Ｓｉ層の層厚を６０００Åとした
以外は実施例２と同様にして薄膜半導体素子を作製し
た。
た方法で作製し、ａ−Ｓｉ層の層厚を６０００Åとした
以外は実施例２と同様にして薄膜半導体素子を作製し
た。
【００６０】この比較例２の薄膜半導体素子の光照射時
間に対する光導電率の変化を図９に示す。
間に対する光導電率の変化を図９に示す。
【００６１】この結果、本発明の製造装置による薄膜半
導体素子（実施例２）の光劣化は、従来の製造装置によ
る薄膜半導体素子（比較例２）の光劣化より少なくなっ
ていることがわかる。
導体素子（実施例２）の光劣化は、従来の製造装置によ
る薄膜半導体素子（比較例２）の光劣化より少なくなっ
ていることがわかる。
【００６２】尚、本実施例２では、ａ−Ｓｉ膜の堆積に
高周波プラズマを用いたがａ−Ｓｉ膜の堆積方法は、こ
の方法に限定されず、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱
ＣＶＤ法、また反応性スパッタなどによる方法を用いて
もよい。さらにＳｉＨ4ガスを用いた例を示したが、シ
ランガスとしてＳｉnＨ2(n+1)で表されるガスを用いて
もよい。
高周波プラズマを用いたがａ−Ｓｉ膜の堆積方法は、こ
の方法に限定されず、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、熱
ＣＶＤ法、また反応性スパッタなどによる方法を用いて
もよい。さらにＳｉＨ4ガスを用いた例を示したが、シ
ランガスとしてＳｉnＨ2(n+1)で表されるガスを用いて
もよい。
【００６３】さらに第１及び第２のフィラメントとして
Ｗを用いたが材料として他にＴａ、Ｍｏ、Ｒｅなどの高
融点金属を用いてもよくまたこれらを主成分とする合金
材料でもよい。
Ｗを用いたが材料として他にＴａ、Ｍｏ、Ｒｅなどの高
融点金属を用いてもよくまたこれらを主成分とする合金
材料でもよい。
【００６４】
【発明の効果】以上に示したように本発明の製造装置に
よれば、原子状水素を多量にかつ安定に供給することが
でき原子状水素を曝露する工程での膜形成過程が促進さ
れる。形成されたａ−Ｓｉ膜は膜中水素量が少なく、ま
た光電特性に優れているだけでなくさらに光劣化を少な
くできる。
よれば、原子状水素を多量にかつ安定に供給することが
でき原子状水素を曝露する工程での膜形成過程が促進さ
れる。形成されたａ−Ｓｉ膜は膜中水素量が少なく、ま
た光電特性に優れているだけでなくさらに光劣化を少な
くできる。
【図１】本発明の薄膜半導体の製造装置の概略的構成図
である。
である。
【図２】本発明の薄膜半導体の製造装置のガス導入タイ
ミング図である。
ミング図である。
【図３】フィラメント温度による原子状水素の発生量を
説明する図である。
説明する図である。
【図４】実施例１の製造装置の成膜回数に対する原子状
水素の発生量と薄膜半導体の膜中水素量の変化を説明す
るための図である。
水素の発生量と薄膜半導体の膜中水素量の変化を説明す
るための図である。
【図５】比較例１の製造装置の成膜回数に対する原子状
水素の発生量と薄膜半導体の膜中水素量の変化を説明す
るための図である。
水素の発生量と薄膜半導体の膜中水素量の変化を説明す
るための図である。
【図６】第２の加熱手段の概略図である。
【図７】第２の加熱手段の概略図である。
【図８】本発明の薄膜半導体を用いた薄膜半導体素子の
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図９】本発明の薄膜半導体素子と比較例の薄膜半導体
素子の光導電率の光照射時間による変化を説明する図で
ある。
素子の光導電率の光照射時間による変化を説明する図で
ある。
【図１０】従来の薄膜半導体の製造装置の概略的構成図
である。
である。
１１ 基板 １２ 薄膜半導体 １３ オーミックコンタクト層 １３′ オーミックコンタクト層 １４ 第１電極 １４′ 第２電極 ７０ 反応室 ７１ カソード電極 ７２ アノード電極 ７３ 高周波電源 ７４ 排気ポンプ ７５ ＳｉＨ4ガス導入管 ７６ Ｈ2ガス導入管 ７７ 熱フィラメント室 ７８ 第１のフィラメント ７９ 第１のフィラメント電源 ８０ 第２のフィラメント ８１ 第２のフィラメント電源 Ｖ１ バルブ Ｖ２ バルブ
Claims (13)
- 【請求項１】 薄膜半導体を形成するための反応室、 該反応室に隣接し第１の加熱手段を有する加熱室、 該加熱室の前記第１の加熱手段と前記反応室の前記薄膜
半導体形成領域との間に設けられた第２の加熱手段、と
を有することを特徴とする薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項２】 前記反応室には該室内のガスの排気のた
めの排気系とガス導入のためのガス導入系を有する請求
項１に記載の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項３】 前記ガス導入系は、前記反応室に接続さ
れた第１のガス導入系と前記加熱室に接続された第２の
ガス導入系を有する請求項２に記載の薄膜半導体の製造
装置。 - 【請求項４】 前記第１のガス導入系は、前記薄膜半導
体を形成するための原料ガスを供給する請求項３に記載
の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項５】 前記原料ガスは、シランを主成分とする
ガスである請求項４に記載の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項６】 前記第２のガス導入系は、水素を有する
ガスを供給する請求項３に記載の薄膜半導体の製造装
置。 - 【請求項７】 前記第２の加熱手段は、コイル状である
請求項１に記載の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項８】 前記第２の加熱手段は、メッシュ状であ
る請求項１に記載の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項９】 前記第２の加熱手段は、複数の発熱体を
重ねた構造を有する請求項１に記載の薄膜半導体の製造
装置。 - 【請求項１０】 前記第２の加熱手段の発熱体の密度は
前記第１の加熱手段の発熱体の密度より大きい請求項１
に記載の薄膜半導体の製造装置。 - 【請求項１１】 請求項１に記載される薄膜半導体の製
造装置を用い、前記反応室内で基板上に薄膜半導体を堆
積する工程と堆積した薄膜半導体に前記第１の加熱手段
により発生した原子状水素を曝露する工程とを交互に繰
り返しながら堆積を行うことを特徴とする薄膜半導体の
製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１の加熱手段の温度を第２の加
熱手段の温度より高くする請求項１１に記載の薄膜半導
体の製造方法。 - 【請求項１３】 前記薄膜半導体を堆積する工程での堆
積層膜厚が１０Å以上である請求項１１に記載の薄膜半
導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6083011A JPH07297133A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 薄膜半導体の製造装置及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6083011A JPH07297133A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 薄膜半導体の製造装置及び製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297133A true JPH07297133A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=13790312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6083011A Withdrawn JPH07297133A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 薄膜半導体の製造装置及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07297133A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09190979A (ja) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Nec Corp | 選択シリコンエピタキシャル成長方法及び成長装置 |
| JP2002270526A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
| JP2002299265A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2002299264A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-04-21 JP JP6083011A patent/JPH07297133A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09190979A (ja) * | 1996-01-10 | 1997-07-22 | Nec Corp | 選択シリコンエピタキシャル成長方法及び成長装置 |
| JP2002270526A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-20 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、半導体装置の製造方法、並びにこれらの方法の実施に使用する装置 |
| JP4599734B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
| JP2002299265A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP2002299264A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-11 | Sony Corp | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
| JP4599746B2 (ja) * | 2001-04-04 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | 多結晶性半導体薄膜の形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| JP4644964B2 (ja) * | 2001-04-04 | 2011-03-09 | ソニー株式会社 | 多結晶性半導体薄膜の形成方法、及び半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |