JPH0888182A

JPH0888182A - 光励起気相成長装置

Info

Publication number: JPH0888182A
Application number: JP22178194A
Authority: JP
Inventors: Naoki Inoue; 直樹井上; Shigeru Morikawa; 茂森川; Takeshi Takagi; 剛高木
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】良質の多結晶シリコンＴＦＴを製造するに、
スループットが高い光励起気相成長装置を得る。【構成】基板表面に多結晶シリコンから成る半導体層
を形成する半導体層成長室３ａと、半導体層の上部側に
絶縁性を有するシリコン化合物からなる絶縁体層を形成
する絶縁体層成長室３ｂとを独立気密設定自在、且つ両
成長室間に渡って基板移動自在に備え、半導体層成長室
３ａ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
ガスを供給可能な第１原料ガス供給機構７ａを備え、絶
縁体層成長室３ｂ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又は窒素を供給可
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を備えて、装置を構成す
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。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、低温成膜性、大径化、低コスト化を目的として、
ガラス基板を使用して、このようなＴＦＴを構成する方
法が最近提案されている。この手法は、多結晶シリコン
を堆積させる場合に、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。さら
に、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備えて、ＭＩ
Ｓ構造が完成される。この工程を装置構成とともに、図
４に示した。しかしながら、この手法では、その工程が
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。この
ような状況から、発明者らは、特定の原料ガスを選択す
ることにより、光励起気相成長法により多結晶シリコン
層を形成するとともに、この層の上部に同じく光励起気
相成長法により絶縁体層を形成することができることを
見出した。そして、この様な手法においては、単一の成
長室を備えた光励起気相成長装置を使用し、夫々の工程
に応じて原料ガスを切り換えて所定の構造を得ることが
考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに単一の成長室を使用して製造を行おうとすると、各
工程で、対象とする膜層により成膜条件が微妙に異なる
ことがある。さらに、用いる原料ガスによっては、クロ
スコンタンミネーションを起こし（例えばＳｉＮ用のＮ
Ｈ₃とＳｉ用のＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、膜質の劣化を起こすこ
とがある。さらに、この装置系では、単一の成長室で、
複数の工程をおこなうため、スループットが悪い。

【０００４】従って、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
質の多結晶シリコンＴＦＴを、スループットが高い状態
で形成することが可能な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に係わる光励起気相成長装置の
第１の特徴構成は、成長室として、夫々サセプタ、光
源、原料ガス供給機構を備え、基板表面に多結晶シリコ
ンから成る半導体層を形成する半導体層成長室と、半導
体層の上部側に絶縁性を有するシリコン化合物からなる
絶縁体層を形成する絶縁体層成長室とを独立気密設定自
在、且つ両成長室間に渡って基板移動自在に備え、前記
半導体層成長室に、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、前記第１原料ガス供給機構より、第１原料ガスを
サセプタ上に載置される基板表面上方に導き、励起光を
照射して、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制御手段とを備え、前記絶縁体層成
長室に、原料ガス供給機構として、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又は
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、第２原料ガ
ス供給機構より、第２原料ガスを基板の上方に導き、励
起光を照射して、絶縁体層としての酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）層又は窒化シリコン（ＳｉＮ）層を、半導体層の
上側に形成する絶縁体層形成制御手段とを備えたことに
ある。上記本願第１の特徴構成において、前記半導体層
成長室と前記絶縁体層成長室との間に、サセプタ、光
源、原料ガス供給機構を備え、半導体層の表面に酸化処
理層を形成する紫外線処理室を、独立気密設定自在、且
つ前記両成長室との間で基板移動自在に備え、前記紫外
線処理室に、原料ガス供給機構として、酸化性ガスを供
給可能な酸化性ガス供給機構と、この酸化性ガス供給機
構より前記基板の上方空間に前記酸化性ガスを導き、前
記酸化性ガスに紫外線を照射して、前記多結晶シリコン
表面に酸化処理層を形成する紫外線処理制御手段を備え
ることが好ましい。これが、請求項２に係わる本願第２
の特徴構成である。上記本願第１の特徴構成において、
前記絶縁体層成長室に、酸化性ガスを供給可能な酸化性
ガス供給機構と、この酸化性ガス供給機構より前記基板
の上方空間に前記酸化性ガスを導き、前記酸化性ガスに
紫外線を照射して、前記多結晶シリコン表面に酸化処理
層を形成する紫外線処理制御手段を備えることが好まし
い。これが、請求項３に係わる本願第３の特徴構成であ
る。そして、それらの作用・効果は以下のとおりであ
る。

【０００６】

【作用】本願第１の特徴構成においては、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。半導体層を形成する場
合は、半導体層成長室内に備えられるサセプタ上に基板
が載置され、第１原料ガスとして、ハロゲン化モノシラ
ンと水素の組み合わせ、もしくはハロゲン化モノシラン
とジシランと水素の組み合わせが選択され、これらの原
料ガスが成長室内に導かれて、半導体層が形成される。
これらのガスは、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。ここで、ハロゲン化モノシランを使用する
場合は、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とをともに、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、高い膜層形成速度で多結晶シリコ
ンを得ることができる。さらに、水素は結晶成長表面の
シリコンの未結合手を終端し、ガス中のシリコン前駆体
の表面泳動を助長させる働きをする。次に、前記の工程
で形成された半導体層の上部側に絶縁体層を形成する場
合は、対象となる基板が、半導体層成長室から絶縁体層
成長室に移動される。そして、絶縁体層としての酸化シ
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原料ガスを基板上に導いて、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（Ｓｉ
Ｈ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、トリシラン（Ｓｉ
₃Ｈ₈）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（Ｎ₂Ｈ₄）等を挙げることが
できる。本願の光励起気相成長装置においては、半導体
層を形成する工程と絶縁体層を形成する工程とに対して
夫々独立の成長室が使用され、夫々の工程に必要な原料
ガスが独立に供給されるため、各膜層形成、工程毎に、
最適化された成長室を使用して、良好な膜層形成をおこ
なうことができる。さらに、原料ガス供給が工程毎に独
立とできるため、クロスコンタミネーションの慮のある
ガスは同一の成長室内には導入されず、この問題が発生
することもない。

【０００７】本願第２の特徴構成を取る場合は、上記の
半導体層成長室、絶縁体層成長室の他に、紫外線処理室
が備えられる。そして、上記のように、半導体層成長室
で、基板上に半導体層を形成した後、基板は、紫外線処
理室に移動され、この室内に酸化性ガス供給機構によっ
て供給される酸化性ガスを光励起して、半導体層の表面
に酸化処理層を形成することができる。このように、多
結晶シリコンと、絶縁体層との界面に酸化処理層を形成
すると、界面準位密度の小さい良好な界面を得ることが
できる。さらに、そのＣ−Ｖ特性も良い。ここで、酸化
性ガスとは酸素オゾン等である。

【０００８】本願第３の特徴構成を取る場合は、絶縁体
層成長室で、酸化性ガス供給機構により酸化性ガスを基
板上に導き、これを光励起して、半導体層の表面に酸化
処理層を形成する紫外線処理をおこなう。そして、さら
に、絶縁体層の形成をおこなうのである。この場合、上
述のように多結晶シリコンと絶縁体層との界面を、低い
界面準位密度の良好なものとすることができる。

【０００９】

【発明の効果】従って、この様な構成の光励起気相成長
装置においては、例えば低温で、ガラス基板上に、良質
の多結晶シリコン膜層を形成できるとともに、この膜層
の表面に酸化処理層を形成し、さらに上部側に絶縁体層
を形成する場合に、夫々、対象とする膜層に対して、最
適の成長室構成を採用して、膜層形成できるため、最良
の特性の膜層が得られる。さらに、各工程で用いる原料
ガスによるクロスコンタミネーションも有効に防げるの
で、特性の劣化がすくない。また、各成長室毎に、一つ
一つの工程をおこなうようにできるため、スループット
と上げることができる。さらに、各成長室が、高真空で
連結されているため、真空を破ることなく良好な界面を
保ったままで、連続成膜が可能となる。

【００１０】

【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。図示するように、本願の光励起
気相成長装置１には、成長室として、基板表面に多結晶
シリコンから成る半導体層２１を形成するための半導体
層成長室３ａと、半導体層２１の表面に酸化処理層２３
を形成するための紫外線処理室３ｃと、半導体層２１の
上部側（前述の酸化処理層２３の表面側）に絶縁性を有
するシリコン化合物からなる絶縁体層２２を形成する絶
縁体層成長室３ｂとを独立気密設定自在、且つ、夫々の
成長室間で基板移動自在に備えている。

【００１１】各室３ａ、３ｂ、３ｃは、各々、真空ポン
プ２によって所定の真空度に排気される室内に、サセプ
タ４に保持された基板５（例えばガラス基板；Ｃｏｒｎ
ｉｎｇ７０５９）を収納可能に構成されており、加熱機
構としてのヒータ６によって所定の温度に加熱可能に構
成されている。さらに各室３に対して、その室内に原料
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、各室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。ここでは、光源１
０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。さらに、各室の間には、夫
々、ゲートバルブ２００が備えられるとともに、基板５
を先行する室から後続の室に搬送可能な搬送機構３００
が備えられている。そして、基板の搬送時に必要となる
窒素等の不活性ガスを各室間に渡って充満できるよう
に、不活性ガス供給機構４００が備えられている。

【００１２】以下さらに、上記各室３ａ，３ｂ、３ｃに
備えられる原料ガス供給機構７及び成膜制御系１００に
ついて説明する。原料ガス供給機構７としては、半導体
層成長室３ａ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原料ガスを供給可
能な第１原料ガス供給機構７ａが備えられている。紫外
線処理室３ｃには、酸化性ガスを供給可能な酸化性ガス
供給機構７ｃが備えられている。さらに、絶縁体層成長
室３ｂには、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_x
Ｃｌ_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（Ｓ
ｉ₂Ｈ₆）、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（ＣＯ）、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（Ｎ₂
Ｈ₄）等であり、酸化性ガスとは酸素、オゾン等であ
る。ここで、絶縁体として酸化シリコンを得たい場合
に、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、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、半導体層成長室３ａに対して、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、基板５の表面上に選択的に半導体層２１と
しての多結晶シリコンを形成する半導体層形成制御手段
１０１が備えられている。前記紫外線処理室３ｃには、
前記半導体層形成制御手段１０１による半導体層２１の
形成の後で、絶縁体層２２の形成の前に、前記酸化性ガ
ス供給機構７ｃより基板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、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制御
手段１０３を備えている。前記絶縁体層成長室３ｂに
は、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（ＳｉＮ）層または酸化シリ
コン（ＳｉＯ₂）層を、半導体層２１の上側に形成する
絶縁体層形成制御手段１０２とが備えられている（ただ
し、図示する場合は酸化シリコンを形成するものとなっ
ている）。

【００１４】さらに、上記各手段による処理を行った
後、各室３ａ、３ｂ、３ｃからの排気をおこなうととも
に、後続の室との間にあるゲートバルブ２００を開放
し、所定の成長室及び後続の室を不活性ガスで満たした
状態で、各室間に備えられるサセプタ４間で、基板５の
移動搬送をおこなう搬送制御手段１０４を備えている。
従って、前述の搬送機構３００を適切に制御して、搬送
作業をおこなった後、後続の室における所定の膜層形成
が行われるのである。

【００１５】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、本願の光励起気相成長装置１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。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、本願の装置において、製造工程は、以
下に詳細に説明する半導体層成長室３ａで行われる第１
工程、紫外線処理室３ｃで行われる紫外線処理工程、絶
縁体層成長室３ｂで行われる第２工程を備えて構成され
る。

【００１６】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
成制御手段による）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
る工程であり、半導体層成長室３ａで行われる。具体的
な実施条件を以下に箇条書きする。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（以下の工程でも同一）

【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（紫外線処理制御手段による）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り、紫外線処理室３
ｃで行われる。具体的な実施条件を以下に箇条書きす
る。処理温度３５０℃ ガス流量酸素５００ｃｃ／ｍｉｎ成膜操作圧力１０Ｔｏｒｒ半導体層２１の表面に２ｎｍ深さの酸化処理層２３を形
成することができた。

【００１８】３半導体層上に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）の絶縁体層を形成する第２工程（絶縁体層形成制
御手段による）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（ＳｉＯ
₂）層を、半導体層２１の上方側に形成する工程であ
り、絶縁体層成長室３ｂで行われる。具体的な実施条件
を以下に箇条書きする。成膜温度３５０℃ ガス流量シラン４ｃｃ／ｍｉｎ一酸化二窒素５００ｃｃ／ｍｉｎ成膜操作圧力１５Ｔｏｒｒ

【００１９】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、夫々の室３ａ、
３ｂ、３ｃ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、半導体層２１である多結晶シリコン層と絶縁体層２
２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、ＥＣＲ−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Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤによるものを、一点鎖線がＬＴＯ（低温Ｃ
ＶＤ）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。これらの状態から
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。

【００２０】〔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、水素の他ジシランとジクロ
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、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、ＳｉＨ
₂Ｃｌ₂、ＳｉＨ₂Ｆ₂、ＳｉＣｌ₄等を使用でき、これら
の励起光としては、波長１５７ｎｍ、１７２ｎｍ、１９
３ｎｍ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、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１７２
ｎｍ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、紫外線処理を行う紫外線処理室３ｃ、と絶縁体層２
２を形成する絶縁体層成長室３ｂとを、別々に設けた
が、これらの処理で使用される原料ガスには、近似性
（例えば、前者の工程での一酸化二窒素、と後者の工程
での一酸化二窒素）があるため、比較的、クロスコンタ
ミネーションを起こし難い。よって、これを一室で構成
することも可能である。この場合、これらの処理をおこ
なう室を、絶縁体層成長室と呼ぶと、この絶縁体層成長
室に、酸化性ガスを供給可能な酸化性ガス供給機構と、
基板の上方空間に酸化性ガスを導き、酸化性ガスに紫外
線を照射して、多結晶シリコン表面に酸化処理層を形成
する紫外線処理制御手段を備えて、装置を構成すれば、
成長室を１ケ省略して、コンパクトでありながら有用な
光励起気相成長装置を得ることができる。

【００２１】さらに、上記の実施例においては、絶縁体
層を形成する場合に、単一の工程でこれをおこなう例を
示したが、第１絶縁体層成長室と第２絶縁体層成長室と
を設けておき、前者の成長室において、最初、低速で、
高品質な膜層形成を行い、次に、後者の成長室で高速
で、所定の膜層の形成をおこなってもよい。この場合
も、形成速度の向上を図ることが可能である。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】ＴＦＴの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３ａ半導体層成長室３ｂ絶縁体層成長室３ｃ紫外線処理室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半導体層形成制御手段１０２絶縁体層形成制御手段１０３紫外線処理制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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する原料
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、前記成長室（３）として、夫々前記サセプタ（４）、光
源（１０）、原料ガス供給機構（７）を備え、前記基板
表面に多結晶シリコンから成る半導体層（２１）を形成
する半導体層成長室（３ａ）と、前記半導体層（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）を形成する絶縁体層成長室（３ｂ）とを独
立気密設定自在、且つ両成長室間に渡って基板移動自在
に備え、前記半導体層成長室（３ａ）に、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（７ａ）と、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）上に載置される基板表面上方に導き、前記励起光
（９）を照射して、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制御手段
（１０１）とを備え、前記絶縁体層成長室（３ｂ）に、前記原料ガス供給機構
（７）として、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又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、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）の上方に導き、前記励起光（９）を照射して、前
記絶縁体層（２２）としての酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
層又は窒化シリコン（ＳｉＮ）層を、前記半導体層（２
１）の上側に形成する絶縁体層形成制御手段（１０２）
とを備えた光励起気相成長装置。
【請求項２】前記半導体層成長室（３ａ）と前記絶縁
体層成長室（３ｂ）との間に、前記サセプタ（４）、光
源（１０）、原料ガス供給機構（７）を備え、前記半導
体層（２１）の表面に酸化処理層（２３）を形成する紫
外線処理室（３ｃ）を、独立気密設定自在、且つ前記両
成長室（３ａ）（３ｂ）との間で基板移動自在に備え、前記紫外線処理室（３ｃ）に、前記原料ガス供給機構
（７）として、酸化性ガスを供給可能な酸化性ガス供給
機構（７ｃ）と、前記酸化性ガス供給機構（７ｃ）よ
り、前記基板（５）の上方空間に前記酸化性ガスを導
き、前記酸化性ガスに紫外線を照射して、前記多結晶シ
リコン表面に酸化処理層（２３）を形成する紫外線処理
制御手段（１０３）を備えた請求項１記載の光励起気相
成長装置。
【請求項３】前記絶縁体層成長室（３ｂ）に、酸化性
ガスを供給可能な酸化性ガス供給機構（７ｃ）と、前記
酸化性ガス供給機構（７ｃ）より、前記基板（５）の上
方空間に前記酸化性ガスを導き、前記酸化性ガスに紫外
線を照射して、前記多結晶シリコン表面に酸化処理層
（２３）を形成する紫外線処理制御手段（１０３）を備
えた請求項１記載の光励起気相成長装置。