JPH0888181A - Ｍｉｓ構造の製造方法及び光励起気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工程が簡素化されるとともに、経済的且つ安
全に、良好な特性のＭＩＳ構造を備えたＭＩＳ構造の製
造方法を得るとともに、この方法を使用する光励起気相
成長装置を得る。 【構成】 半導体層２１を形成するに、ハロゲン化モノ
シランと水素もしくはハロゲン化モノシランとジシラン
と水素を組み合わせた第１原料ガスを基板の表面上方に
導き、光励起気相成長法により、基板５の表面上に選択
的に前記多結晶シリコンを形成する第１工程と、第１工
程の後、絶縁体層２２を形成するに、シリコンを供給可
能なシリコン源ガスと、酸素を供給可能な酸素源ガスと
を組み合わせた第２原料ガスを、基板５の上方に導き、
光励起気相成長法により、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層
を、半導体層２１の上方側に形成する第２工程とを連続
的に備えて、ＭＩＳ構造を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板に対して、多結晶
シリコンから成る半導体層と、絶縁性を有するシリコン
化合物からなる絶縁体層と、金属からなる電極とを備え
たＭＩＳ構造の製造方法及び、この方法を使用する、基
板を保持するための加熱機構を備えたサセプタを減圧可
能な成長室内に備え、サセプタの上方空間に原料ガスを
励起する励起光を照射可能な光源と、成長室内に前記原
料ガスを供給する原料ガス供給機構とを備えた光励起気
相成長装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型のガラス基板上に駆動回路を内蔵し
た液晶パネルの製造は、今日、高品位テレビ等の実現を
目的として、その開発が急がれている。このような液晶
パネルを製造する場合、高性能の薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと称する）を製造することとなる。そして、
このようなＴＦＴには、上記の基板表面側に多結晶シリ
コン層を、この層の上側に絶縁層を備えたゲート部が備
えられる。ここで、ゲート部は上部側から金属電極、絶
縁体層、半導体層を備えているため、実質上所謂ＭＩＳ
構造を成している。さて、従来、多結晶シリコンＴＦＴ
を製造する場合は、多結晶シリコン層自体を、低温で製
造する技術がないため、高温に耐える高価な石英基板を
用いてこれを堆積する方法がとられている。さらに、そ
の低温化技術としては、ガラス基板上にアモルファスシ
リコンをプラズマＣＶＤにより堆積し、さらに、エキシ
マレーザーアニールにより、これを溶融凝固させること
により、多結晶化する試みがなされている。そして、ゲ
ート部を構成する場合は、このようにして得られた多結
晶シリコンの上部側に、ＥＣＲ−ＣＶＤにより絶縁体層
を形成し、さらに上部に金属電極を形成し、ＭＩＳ構造
が完成される。この工程の具体的構成を装置構成ととも
に、図４に示した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高価な
石英基板を用いて高温で多結晶シリコンを堆積して、多
結晶ＴＦＴとする場合は、コスト上の問題がある。さら
に、その大型化にも難点が多い。一方、例えば廉価なガ
ラス基板上に多結晶シリコンを得て、ＴＦＴを製造する
ことが好ましいが、プラズマＣＶＤ、エキシマレーザー
アニール、ＥＣＲ−ＣＶＤを経る従来技術では工程が多
く、さらに結晶粒の大きさが面内で均一でなく、作製し
たＴＦＴの特性がバラ付くといった問題がある。又、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤでは、その大型化が事実上不可能である。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたもので、例えばガラス基板上に、良質のＭＩ
Ｓ構造（特に半導体層及び絶縁体層）を低温で形成する
ことが可能であるＭＩＳ構造の製造方法及び、この方法
を使用する光励起気相成長装置を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による請求項１に係わる基板に対して、多結晶
シリコンから成る半導体層と、絶縁性を有するシリコン
化合物からなる絶縁体層と、金属からなる電極とを備え
たＭＩＳ構造の製造方法の第１の特徴手段は、半導体層
を形成するに、ハロゲン化モノシランと水素を組み合わ
せた第１原料ガス、もしくはハロゲン化モノシランとジ
シランと水素とを組み合わせた第１原料ガスを基板の表
面上方に導き、この第１原料ガスを光励起できる波長の
励起光を第１原料ガスに照射して、光励起気相成長法に
より、基板の表面上に選択的に多結晶シリコンを形成す
る半導体層形成工程と、絶縁体層を形成するに、シリコ
ンを供給可能なシリコン源ガスと、酸素を供給可能な酸
素源ガスまたは窒素を供給可能な窒素源ガスとを組み合
わせた第２原料ガスを、基板の上方に導き、第２原料ガ
スを光励起できる波長の励起光を第２原料ガスに照射し
て、光励起気相成長法により、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）層または窒化シリコン（ＳｉＮ）層を、形成する
絶縁体層形成工程とを備え、前記両工程を連続して行う
ことにある。上記本願第１の特徴手段において、前記ハ
ロゲン化モノシランが、塩化モノシラン（ＳｉＨ_xＣｌ
_4-x, ｘ＝０，１，２，３）、又は弗化モノシラン（Ｓ
ｉＨ_xＦ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）であることが好まし
い。これが、請求項２に係わるＭＩＳ構造の製造方法の
本願第２の特徴手段である。上記本願第１、第２の特徴
手段において、前記励起光が、エキシマレーザー又はエ
キシマランプから照射される紫外光であることが好まし
い。これが、請求項３に係わるＭＩＳ構造の製造方法の
本願第３の特徴手段である。上記本願第３の特徴手段に
おいて、前記エキシマレーザーが、ＡｒＦエキシマレー
ザーであることが好ましい。これが、請求項４に係わる
ＭＩＳ構造の製造方法の本願第４の特徴手段である。

【０００６】さらに、基板を保持するための加熱機構を
備えたサセプタを、減圧可能な成長室内に備え、前記サ
セプタの上方空間に原料ガスを励起する励起光を照射可
能な光源と、前記成長室内に前記原料ガスを供給する原
料ガス供給機構とを備えた光励起気相成長装置に於ける
本願第１の特徴構成は、前記原料ガス供給機構として、
ハロゲン化モノシランと水素とを組み合わせた第１原料
ガス、もしくはハロゲン化モノシランとジシランと水素
とを組み合わせた第１原料ガスを供給可能な第１原料ガ
ス供給機構と、シリコンを供給可能なシリコン源ガス
と、酸素を供給可能な酸素源ガスまたは窒素を供給可能
な窒素源ガスとを組み合わせた第２原料ガスを供給可能
な第２原料ガス供給機構とを備え、前記第１原料ガス供
給機構より、前記第１原料ガスを前記サセプタ上に載置
される前記基板の表面上方に導き、前記励起光を照射し
て、選択的に半導体層としての多結晶シリコンを形成す
る半導体層形成手段と、前記第２原料ガス供給機構よ
り、前記第２原料ガスを前記基板の表面上方に導き、前
記励起光を照射して、絶縁体層としての酸化シリコン
（ＳｉＯ₂）層または窒化シリコン（ＳｉＮ）層を、形
成する絶縁体層形成手段とを備えたことにある。これ
が、本願、第５の請求項に係わる。上記本願第５の請求
項に係わる光励起気相成長装置において、前記ハロゲン
化モノシランが、塩化モノシラン（ＳｉＨ_xＣｌ_4-x, ｘ
＝０，１，２，３）、又は弗化モノシラン（ＳｉＨ_xＦ
_4-x, ｘ＝０，１，２，３）であることが好ましい。こ
れが、本願第６の請求項に係わる光励起気相成長装置に
於ける本願第２の特徴構成である。上記本願第５又は６
の請求項に係わる光励起気相成長装置において、前記光
源が、エキシマレーザー又はエキシマランプであること
が好ましい。これが、請求項７に係わる光励起気相成長
装置に於ける本願第３の特徴構成である。上記本願第７
の請求項に係わる光励起気相成長装置において、前記エ
キシマレーザーが、ＡｒＦエキシマレーザーであること
が好ましい。これが、請求項８に係わる光励起気相成長
装置に於ける本願第４の特徴構成である。

【０００７】

【作用】本願第１の特徴手段においては、半導体層と絶
縁体層との形成において、その形成手法として、共に、
光励起気相成長法が採用される。ここで、半導体層形成
工程においては、多結晶シリコンの形成において、第１
原料ガスとして、ハロゲン化モノシランと水素との組み
合わせたガス、もしくはハロゲン化モノシランとジシラ
ンと水素とを組み合わせたガスが使用される。これらの
ガスは、共用状態で、基板上に多結晶シリコンを堆積す
ることが可能である。このことは、今般、発明者らによ
って確認されたことである。ここで、ハロゲン化モノシ
ランと水素を使用する場合は、シリコンがハロゲン化モ
ノシランから供給されるとともに、この原料よりハロゲ
ンラジカルを発生できるため、このラジカルによるエッ
チングを有効に利用して、良質の多結晶シリコンを得る
ことができる。さらに、ハロゲン化モノシランとジシラ
ン及び水素をともに、第１原料ガスとして使用する場合
は、ハロゲン化ラジカルによるエッチング作用の利点を
確保するとともに、両方のガスにより反応を促進して、
高い速度で多結晶シリコンを得ることができる。そし
て、水素は、結晶成長表面のシリコン未結合手を終端
し、ガス中のシリコン前駆体の表面泳動を助長させる。
さらに、絶縁体層形成工程においては、絶縁体層を形成
する酸化シリコン層もしくは窒化シリコン層を形成する
のに、夫々必要な第２原料ガスを基板表面の上方に導い
て、膜層形成をおこなう。ここで、シリコン源ガスとし
ては、シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ト
リシラン（Ｓｉ₃Ｈ₈）等を挙げることができる。さら
に、酸素源ガスとしては、一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）、酸
素（Ｏ₂）等を挙げることができる。一方、窒素源ガス
としては、アンモニア（ＮＨ₃）、ヒドラジン（Ｎ
₂Ｈ₆）等を挙げることができる。そして、本願において
は、前述の半導体層形成工程及び絶縁体層形成工程が、
共に、光励起気相成長法によるため、これらの工程を連
続しておこなう。従って、形成された膜層に対するダメ
ージが少なく、良質の界面状態を維持できるＭＩＳ構造
を得ることができる。これらの工程は、使用する原料ガ
スとの関係から、後述するように、従来の熱ＣＶＤと比
較して、低い温度域で層形成をおこなうことができるた
め、ガラス基板、樹脂基板等を使用することが可能とな
り、さらに、例えば、単一の成長室内で形成をおこな
え、結果的に、比較的簡単な機器構成で、経済的に、良
質の多結晶シリコンを半導体層として備えたＭＩＳ構造
を得ることができる。

【０００８】さらに、本願第２の特徴手段においては、
ハロゲンラジカルの供給源として塩化モノシラン（Ｓｉ
Ｈ_xＣｌ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）、又は弗化モノシラ
ン（ＳｉＨ_xＦ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）を採用する。
ここで、同一の化合物から、光励起によりシリコン源と
なるシリコンと、酸素等の不純物除去の用、さらには不
正配位シリコン等のエッチングの用を果たすハロゲンラ
ジカルが得られて、層形成（成膜）が行われる。これ
は、同じくハロゲンラジカルを供給する場合において
も、こられらの化合物は、入手が容易であるとともに、
劇物に指定されている例えば塩素ガス等に比べれば安全
で、取り扱いが容易であるため、多大な利点を有する。
さらに、ジシラン系の化合物でもないため、価格的にも
有利であるとともに、実働生産性に向いている。本願第
３の特徴手段においては、励起光の照射源としてエキシ
マレーザー、エキシマランプを採用することにより、こ
の光源から、波長が安定しているとともに、比較的大き
なエネルギーの励起光を得て、多結晶シリコンの形成、
さらには絶縁体層の形成を行える。本願第４の特徴手段
においては、少なくとも、１９３ｎｍの紫外光を照射可
能なＡｒＦエキシマレーザーを使用して、ハロゲン化モ
ノシランもしくはジシランを適切に励起することによ
り、多結晶シリコンを有効に堆積させることができる。
さらに、上記の第２原料ガスの励起にも、この紫外光が
励起光として利用でき、例えば、単一の成長室、この光
源及びサセプタを備えるだけで、原料ガスを適切に選
択、切り換えながら、半導体層、絶縁体層の形成を一挙
におこなうことができる。

【０００９】本願第５の請求項に係わる光励起気相成長
装置においては、本願第１の特徴手段で説明した工程を
経て、半導体層及び絶縁体層を形成する場合に、半導体
層形成工程において、半導体層形成手段の働きにより、
第１原料ガス供給機構より第１原料ガスを基板表面上方
に導いて半導体層を得、絶縁体層形成工程において、絶
縁体層形成手段の働きにより、第２原料ガス供給機構よ
り第２原料ガスを基板表面上方に導いて絶縁体層を得る
ことができる。本願第６の請求項に係わる光励起気相成
長装置においては、先に説明した、本願第２の特徴手段
の作用を、装置的に確保できる。本願第７の請求項に係
わる光励起気相成長装置においては、エキシマレーザー
もしくはエキシマランプを備えることにより、先に本願
第３の特徴手段で説明した、作用を装置的に確保するこ
とができる。本願第８の請求項に係わる光励起気相成長
装置においては、ＡｒＦエキシレーザーを備えることに
より、先に本願第４の特徴手段で説明した、作用を装置
的に確保することができる。

【００１０】

【発明の効果】従って、比較的簡単な構成の装置を使用
して、例えば、実用性の高いＴＦＴのゲート等を成すＭ
ＩＳ構造を、安全且つ経済的な原料ガスを使用して、容
易に形成できるＭＩＳ構造の製造方法及び光励起気相成
長装置を得ることができた。

【００１１】

【実施例】図１は発明の実施に使用する光励起気相成長
装置１の概略図である。真空ポンプ２によって所定の真
空度に排気される成長室３内に、サセプタ４に保持され
た基板５（例えばガラス基板；Ｃｏｒｎｉｎｇ７０５
９）が収納されており、加熱機構としてのヒータ６によ
って所定の温度に加熱されるようになっている。この成
長室３に対して、その室３内に原料ガスを供給可能な原
料ガス供給機構７が備えられており、ガス導入管８を経
由して原料ガスを供給するようにしている。一方、成長
室３に対して、基板表面付近のガス雰囲気を励起可能な
励起光９を照射可能な光源１０が備えられている。膜層
形成にあたっては、光源１０からの入射窓１１を通し
て、水平配置の基板表面に対してこれとほぼ平行に、励
起光９を照射する。この実施例では、光源１０は、具体
的には、発振波長が１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレ
ーザーである。この波長の励起光は、ジシラン（Ｓｉ₂
Ｈ₆）を直接励起可能である。即ち、ジシランは約２２
０ｎｍ付近に電子状態励起に伴う光吸収の吸収端を持っ
ているため、結晶性シリコンの形成にあたって、ＡｒＦ
エキシマレーザーにより、直接これが励起されて、分子
結合の解離を起こす。

【００１２】以下さらに、上記の原料ガス供給機構７及
び成膜制御系１００について説明する。この原料ガス供
給機構７としては、ハロゲン化モノシランと水素との組
み合わせた第１原料ガス、もしくはハロゲン化モノシラ
ンとジシランと水素とを組み合わせた第１原料ガスを供
給可能な第１原料ガス供給機構７ａと、シリコンを供給
可能なシリコン源ガスと、酸素を供給可能な酸素源ガス
または窒素を供給可能な窒素源ガスとを組み合わせた第
２原料ガスを供給可能な第２原料ガス供給機構７ｂと、
さらに、酸化性ガスを供給可能な酸化性ガス供給機構７
ｃが備えられている。ここで、前記ハロゲン化モノシラ
ンは、塩化モノシラン（ＳｉＨ_xＣｌ_4-x, ｘ＝０，１，
２，３）、又は弗化モノシラン（ＳｉＨ_xＦ_4-x, ｘ＝
０，１，２，３）等である。前記シリコン源ガスとはシ
ラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、トリシラン
（Ｓｉ₃Ｈ₈）等で、前記酸素源ガスとは一酸化二窒素
（Ｎ₂Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）等で、前記窒素源ガスとは
アンモニア（ＮＨ₃）、ヒドラジン（Ｎ₂Ｈ₆）等で、酸
化性ガスとは酸素、オゾン等である。ここで、絶縁体層
として酸化シリコンを得たい場合には、シリコン源ガス
と酸素源ガスとの組み合わせが選択され、窒化シリコン
を得たい場合には、シリコン源ガスと窒素源ガスとの組
み合わせが選択される。図１においては、第１原料ガス
として、ジシランとジクロルモノシランと水素を、酸化
性ガスとしては酸素を、さらに、第２原料ガスとしてシ
ランおよび一酸化二窒素を使用する例を示している。

【００１３】一方、前記第１原料ガス供給機構７ａよ
り、第１原料ガスをサセプタ４上に載置される基板５の
表面上方に導き、励起光９を照射して、選択的に半導体
層２１としての多結晶シリコンを形成する半導体層形成
手段１０１と、前記第２原料ガス供給機構７ｂより、第
２原料ガスを前記基板５の表面上方に導き、励起光９を
照射して、絶縁体層２２としての窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ）層、または酸化シリコン（ＳｉＯ₂）層を、形成す
る絶縁体層形成手段１０２とが備えられている。ここ
で、半導体層形成手段１０１による半導体層２１の形成
と前記絶縁体層形成手段１０２による絶縁体層２２の形
成は、これらが連続して行える構成が採用されている。
さらに、図１に示すように、上記２者の手段１０１、１
０２に加えて、基板５の上方空間に酸化性ガスを導き、
この酸化性ガスに紫外光を照射して、前記半導体層２１
として形成される多結晶シリコンの表面に、酸化処理層
２３を形成する紫外線処理手段１０３を備えている。

【００１４】以上が本願の光励起気相成長装置１の構成
であるが、以下、本願のＭＩＳ構造の製造方法によっ
て、ＴＦＴ５０のゲート部５１を製造する手順を説明す
る。このゲート部５１は図２に示すように、前記のガラ
ス基板５２からなる基板側に多結晶シリコンから成る半
導体層２１を、さらに、この半導体層２１の上部側に絶
縁性を有するシリコン化合物からなる絶縁体層２２を備
えて構成されている。さらに、半導体層２１の表層は紫
外線処理により酸化処理層２３となる。図２において、
５３は、夫々対応する半導体部位に対する電極部であ
り、５４はゲート電極である。さらに、半導体層２１の
両端にはトランジスタを形成するためのｎ型多結晶シリ
コン部５５が備えられている。さて、本願の手法におい
ては、製造工程は、以下に詳細に説明する第１工程（半
導体層形成工程）、紫外線処理工程、第２工程（絶縁体
層形成工程）を備えて構成される。ここで、全ての工程
は、単一、同一の成長室３内で連続して行われる。

【００１５】以下さらに、具体的に説明する。以下の例
においては、絶縁体層として酸化シリコン層を形成する
ものを示す。 １ 基板上に半導体層を形成する第１工程（半導体層形
成手段による） この工程は、半導体層２１を形成する場合に、ジシラ
ン、ジクロルシラン、水素を含む第１原料ガスを基板５
の表面上方に導き、第１原料ガスを光励起できる波長の
励起光を第１原料ガスに照射して、光励起気相成長法に
より、基板の表面上に選択的に多結晶シリコンを形成す
る工程である。具体的な実施条件を以下に箇条書きす
る。 成膜温度 ２００〜 ４５０℃ ガス流量 ジシラン ０．５〜 ３ｃｃ／ｍｉｎ ジクロルシラン ５〜 ５０ｃｃ／ｍｉｎ 水素 ２０〜 ３００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 ０．１〜 １０Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）１０〜１００ｍＪ×１０〜１００Ｈｚ 上記条件の範囲において、結晶性シリコンの形成速度
に、差があるものの、所望の多結晶シリコン膜層を得る
ことができた。ここで、各ガスの流量比は上記の範囲の
比で選択することが好ましい。

【００１６】但し、上記の実施条件において、以下の条
件が最も好ましかった。 成膜温度 ３５０℃ ガス流量 ジシラン ２ｃｃ／ｍｉｎ ジクロルシラン ３０ｃｃ／ｍｉｎ 水素 ２００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 ３Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）３０ｍＪ×１００Ｈｚ

【００１７】２ 半導体層の表面に酸化処理層を形成す
る紫外線処理工程（紫外線処理手段による） この工程は、基板５の、上方空間に酸素を導くととも
に、酸素に紫外光を照射して、半導体層２１の表面に、
酸化処理層２３を形成する工程である。実施条件を以下
に箇条書きする。 処理温度 １００〜 ４５０℃ ガス流量 酸素 １００〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 ０．１〜 １００Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）１０〜１００ｍＪ×１０〜１００Ｈｚ これらの条件の範囲において、半導体層２１の表面に２
ｎｍ深さの酸化処理層２３を形成することができた。

【００１８】但し、上記の実施条件において、以下の条
件が最も好ましかった。 処理温度 ３５０℃ ガス流量 酸素 ５００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 １０Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）３０ｍＪ×１００Ｈｚ

【００１９】３ 半導体層上に酸化シリコンの絶縁体層
を形成する第２工程（絶縁体層形成手段による） この工程は、以上の工程を経た後、シリコンを供給可能
なシランと、酸素を供給可能な一酸化二窒素とを組み合
わせた第２原料ガスを、基板５の表面上方に導き、第２
原料ガスを光励起できる波長の励起光を第２原料ガスに
照射して、光励起気相成長法により、酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ₂）層を、半導体層２１の上方側に形成する工程で
ある。具体的な実施条件を以下に箇条書きする。 成膜温度 ２００〜 ４５０℃ ガス流量 シラン １〜 １０ｃｃ／ｍｉｎ 一酸化二窒素 １０〜 ５００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 ０．１〜 ５０Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）１０〜１００ｍＪ×１０〜１００Ｈｚ これらの条件の範囲において、酸化シリコンの形成速度
に、差があるものの、所望の絶縁体層を得ることができ
た。

【００２０】但し、上記の実施条件において、以下の条
件が最も好ましかった。 成膜温度 ３５０℃ ガス流量 シラン ４ｃｃ／ｍｉｎ 一酸化二窒素 ４００ｃｃ／ｍｉｎ 成膜操作圧力 １５Ｔｏｒｒ レーザー ＡｒＦ（１９３ｎｍ）３０ｍＪ×１００Ｈｚ

【００２１】以上の工程を経た後、ゲート電極５４を設
けて、ゲート部５１を構成した。結果、同一の成長室３
内で、供給すべき原料ガス及び形成条件を少々、変化さ
せるだけで、所望のＭＩＳ（上記の例の場合はＭＯＳ）
構造を得ることができた。本願の手法を採用する場合
は、ステップカバレージが良好であるとともに、多結晶
シリコン膜層（半導体層２１）と絶縁体層２２との界面
準位密度も１×１０ ¹¹ｃｍ^-2ｅＶ^-1がえられていた。そ
して、ＭＯＳダイオードのＣ−Ｖ特性に関しても、ＥＣ
Ｒ−ＣＶＤで得られる程度の良好な特性のものが得られ
た。本願の方法を採用して得られたＭＩＳ構造（実質上
はＭＯＳダイオード）のＣ−Ｖ特性を図３に示した。図
において、横軸はゲート電圧（Ｖ）であり、縦軸は最大
容量（Ｃｍａｘ）に対する容量比（％）を示している。
図において、実線が本願のものを、破線がＥＣＲ−ＣＶ
Ｄによるものを、一点鎖線がＬＴＯ（低温ＣＶＤ）によ
るものを、さらに二点鎖線がＡＰＣＶＤ（常圧ＣＶＤ）
によるものを示している。これらの結果から判明するよ
うに、本願のものが、最もシャープな立ち上がりを示し
ており、良質のゲートが構成されていることが判る。

【００２２】〔別実施例〕上記の実施例においては、多
結晶シリコンを得る場合に、ジシランとジクロルシラン
とを組み合わせて第１原料ガスとしたが、形成速度を問
題にしなければ、ジクロルシランに代表されるハロゲン
化シラン単独でも、これを励起・分解してハロゲンラジ
カルを系内に得て、これにより不純物、不正配位置シリ
コン等をエッチングしながら、結晶性シリコンの形成を
おこなうことも可能である。ハロゲン化シランとして
は、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂ 、ＳｉＨ₂Ｆ₂ 、ＳｉＣｌ₄ 等を使用
でき、これらの励起光としては、波長１５７ｎｍ、１７
２ｎｍ、１９３ｎｍ等の紫外光を使用して結晶性シリコ
ンの形成をおこなうことができる。この場合は、シリコ
ン、エッチング用のラジカル原料を共に、単一の原料ガ
スにより供給することとなるため、例えば、原料ガス供
給量等の条件が広がり、より実用的な結晶性シリコンの
形成方法となる。さらに、上記の実施例において、多結
晶シリコンを得る場合に、励起光の光源として、発振波
長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いた例につ
いて説明したが、原料ガスを励起できる波長を有するも
のであれば、他のエキシマレーザー（例えばＦ₂レーザ
ー、ＡｒＣｌレーザー等）を使用することも可能であ
る。さらに、本発明による効果を得るためには、特にレ
ーザーを用いる必要はなく、発振波長１７２ｎｍのエキ
シマランプ等を使用することも可能である。また、レー
ザーの照射方向にあっては、図示するように、基板方向
と平行に位置させる他、基板の上部から垂直に照射する
構成でも、多結晶シリコンの形成をおこなうことができ
る。さらに、上記の実施例においては、ガラス基板を使
用する場合について説明したが、本願においては、形成
温度が従来のものより低く設定できるために、単結晶基
板の他、多結晶基板、非晶質基板を使用することも可能
である。さらに、上記の実施例においては、基板側から
半導体層、絶縁体層、その上部側に電極を設ける場合に
ついて説明したが、この配置構成は問題ではなく、例え
ば基板側に電極を備え、その上部側に絶縁体層をさらに
上部側に半導体層をそなえて、ＭＩＳ構造を構成する場
合においても、本願の手法を採用すれば良好な特性のも
のを得ることができる。即ち、本願においては、半導体
層及び絶縁体層が、共に、光励起気相成長法によって連
続的に形成されることに、良好な特性の例えばＴＦＴを
得られる。

【００２３】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】光励起気相成長装置の構成を示す図

【図２】ゲート部の構成を示す図

【図３】ＭＩＳ構造のＣ−Ｖ特性を示す図

【図４】低温においてＴＦＴを製造可能な従来の工程の
組み合わせを示す図

【符号の説明】

１ 光励起気相成長装置 ３ 成長室 ４ サセプタ ５ 基板 ６ 加熱機構 ７ 原料ガス供給機構 ７ａ 第１原料ガス供給機構 ７ｂ 第２原料ガス供給機構 ７ｃ 酸化性ガス供給機構 ９ 励起光 １０ 光源 ２１ 半導体層 ２２ 絶縁体層 ２３ 酸化処理層 １０１ 半導体層形成手段 １０２ 絶縁体層形成手段 １０３ 紫外線処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｂ 29/786 21/336

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に対して、多結晶シリコンから成る
   半導体層（２１）と、絶縁性を有するシリコン化合物か
   らなる絶縁体層（２２）と、金属からなる電極（５４）
   とを備えたＭＩＳ構造の製造方法であって、 前記半導体層（２１）を形成するに、ハロゲン化モノシ
   ランと水素とを組み合わせた第１原料ガス、もしくはハ
   ロゲン化モノシランとジシランと水素とを組み合わせた
   第１原料ガスを、基板の表面上方に導き、前記第１原料
   ガスを光励起できる波長の励起光（９）を前記第１原料
   ガスに照射して、光励起気相成長法により、前記基板
   （５）の表面上に選択的に前記多結晶シリコンを形成す
   る半導体層形成工程と、 前記絶縁体層（２２）を形成するに、シリコンを供給可
   能なシリコン源ガスと、酸素を供給可能な酸素源ガスま
   たは窒素を供給可能な窒素源ガスとを組み合わせた第２
   原料ガスを、前記基板（５）の上方に導き、前記第２原
   料ガスを光励起できる波長の励起光（９）を前記第２原
   料ガスに照射して、光励起気相成長法により、酸化シリ
   コン（ＳｉＯ₂）層または窒化シリコン（ＳｉＮ）層
   を、形成する絶縁体層形成工程とを備え、 前記両工程を連続して行うＭＩＳ構造の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ハロゲン化モノシランが、塩化モノ
   シラン（ＳｉＨ_xＣｌ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）、又は
   弗化モノシラン（ＳｉＨ_xＦ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）
   である請求項１のＭＩＳ構造の製造方法。
3. 【請求項３】 前記励起光（９）が、エキシマレーザー
   又はエキシマランプから照射される紫外光である請求項
   １又は２記載のＭＩＳ構造の製造方法。
4. 【請求項４】 前記エキシマレーザーが、ＡｒＦエキシ
   マレーザーである請求項３記載のＭＩＳ構造の製造方
   法。
5. 【請求項５】 基板（５）を保持するための加熱機構
   （６）を備えたサセプタ（４）を、減圧可能な成長室
   （３）内に備え、前記サセプタ（４）の上方空間に原料
   ガスを励起する励起光（９）を照射可能な光源（１０）
   と、前記成長室（３）内に前記原料ガスを供給可能な原
   料ガス供給機構（７）とを備えた光励起気相成長装置で
   あって、 前記原料ガス供給機構（７）として、ハロゲン化モノシ
   ランと水素とを組み合わせた第１原料ガス、もしくはハ
   ロゲン化モノシランとジシランと水素とを組み合わせた
   第１原料ガスを供給可能な第１原料ガス供給機構（７
   ａ）と、 シリコンを供給可能なシリコン源ガスと、酸素を供給可
   能な酸素源ガスまたは窒素を供給可能な窒素源ガスとを
   組み合わせた第２原料ガスを供給可能な第２原料ガス供
   給機構（７ｂ）とを備え、 前記第１原料ガス供給機構（７ａ）より、前記第１原料
   ガスを前記サセプタ（４）上に載置される前記基板
   （５）の表面上方に導き、前記励起光（９）を照射し
   て、選択的に半導体層（２１）としての多結晶シリコン
   を形成する半導体層形成手段（１０１）と、 前記第２原料ガス供給機構（７ｂ）より、前記第２原料
   ガスを前記基板（５）の表面上方に導き、前記励起光
   （９）を照射して、絶縁体層（２２）としての酸化シリ
   コン（ＳｉＯ₂）層または窒化シリコン（ＳｉＮ）層を
   形成する絶縁体層形成手段（１０２）とを備えた光励起
   気相成長装置。
6. 【請求項６】 前記ハロゲン化モノシランが、塩化モノ
   シラン（ＳｉＨ_xＣｌ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）、又は
   弗化モノシラン（ＳｉＨ_xＦ_4-x, ｘ＝０，１，２，３）
   である請求項５記載の光励起気相成長装置。
7. 【請求項７】 前記光源（１０）が、エキシマレーザー
   又はエキシマランプである請求項５又は６記載の光励起
   気相成長装置。
8. 【請求項８】 前記エキシマレーザーが、ＡｒＦエキシ
   マレーザーである請求項７記載の光励起気相成長装置。