JPS58123772A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPS58123772A
JPS58123772A JP57007163A JP716382A JPS58123772A JP S58123772 A JPS58123772 A JP S58123772A JP 57007163 A JP57007163 A JP 57007163A JP 716382 A JP716382 A JP 716382A JP S58123772 A JPS58123772 A JP S58123772A
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裕 平井
Yoshiyuki Osada
芳幸 長田
Tomoji Komata
小俣　智司
Takashi Nakagiri
孝志 中桐
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本、発明は、電界効果薄膜トランジスタ勢の半導体素子
に関し、更に詳しく鉱、動作特性、信頼性、及び安定性
の高い、多結晶シリコン薄膜半導体層でその主要部を構
成し九牛導体素子に関する。
最近、画像読敷用としての、長尺化−次元７オドセンサ
や大面積化二次元フォトセンサ等の画像読礒装置０走査
回路部、或いは液晶（ＬＣと略記する）や、エレクトロ
クローミー材料（ＥＣと略記する）或いはエレクトロル
ｔネツセンス材料（ＥＬと略記する）を利用した画像表
示デバイスの駆動−踏部を、これ等の大部化に伴って所
定の基板上に形成したシリコン薄膜を素材として形成す
ることが提案されている。
斯かるシリコン薄膜は、よシ＾速化、より高機能化され
九大証のｔｉｉ＊読取装置中画像表示装置Ｏ実現から、
非晶質であるよりも多結晶であることが望まれている０
その理由の１つとして上記の如きの＾速、高機能ｏｗｅ
城装置の走査回路部中画像表示装置の駆動回路部を形成
する為の素材となるシリコン薄膜の実効キャリア移動ｌ
ｌｌ１！（ｅｆｆ＠＠ｔｉｖｅ　ｃａｒｒｉ＠ｒ　ｎ１
ｏｂｉｌｉｔ７）　５ｅｆｆとしては、大きいことが要
求されるが、通常の放電分解法で得られる非晶質シリコ
ン薄膜においては精々Ｑ、　ｌ　ｄ／　Ｖ　・ｓｅｅ　
相変であシ、かつ、ゲートにＤＣ電圧を印加していくう
ちにドレイン電流が減少しトランジスターの閾値電圧が
移動していくなどの経時変化が著しく、安定性に乏しい
などの欠点を有している。
かに大きく、理論的には現在得られている値よりも、更
に大きな値の移動度５ａｆｆを有するものが作成され得
る可能性を有している。
面乍ら、従来種々の方法によって作製された多結晶シリ
コン薄膜を素材とした素子或いはデバイスが、所望式れ
た特性及び信頼性を充分発揮できなかったのが現状であ
る。又、従来シリコンと弗素を含む非晶質シリコン薄膜
から形成された半導体素子の研究が多くなされている。
面乍らシリコンと弗素を含む非晶質シリコンを半導体層
として用いた薄膜電界効果トランジスターは実効移動度
が小さく、かつグー）ＫＤＣ電圧を印加していくうちに
ドレイン電流が減少しトランジスターの閾値電圧が移動
していくな・・は どの経時変化が大きく、安定性に乏しい◇本発明者らは
、積層構造的には接合（ＰＮＩＩ合やＭＩＳ構造）を有
している、多くの半導体素子の機能として接合面の特性
及び信頼性が素７゛ 子の性能中信頼性を決定するという考え方に基、き、上
記の緒点に鎌みての鋭意検討の結果、多結晶シリコン薄
膜半導体素子においてシリコン薄膜中に含有する弗素原
子量が素子の性能及び信頼性を決定することをみい出し
友。
本発明の目的は、高性能の多結晶シリコン薄膜半導体層
を有する半導体素子を提供することを主える目的とする
。
更ＫＦｉ、基板上に形成される多結晶シリコン薄膜半導
体を用いて高性能で信頼性が高く、安定性の高い電界効
果薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
又、別には、優れ九多結晶シリコン薄膜牛導体層を用い
九電界効果薄膜トランジスタを構成素子とする大面積化
半導体デバイスを提供することも目的とす為。
本発明の半導体素子は０．０１〜１　ａｔ（ａｔｏｍｉ
ｃ）＊この様なＦ含有量、表面凹凸性、エツチング特性
を有する多結晶シリコン薄膜を素材として作製される半
導体素子の一例としての電界効果薄膜トランジスタ（Ｆ
Ｅ　−ＴＦ’ｆ’）は、トランジスタ特性（実効キャリ
アーモビリティ、スレシェホールド電圧、０Ｎ１０ＦＦ
比１ｇｍ等）が喪好となり、連続動作によるトランジス
タ特性の経時変化もなく、かつ素子の歩留り及びバラツ
キも着しく向上させることが出来るためにＬ　ＣＱ、１
ｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ）　、　Ｅ　Ｌ　（Ｅｌｅｃｔ
ｒｏ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）成鉱Ｅ　Ｃ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏ　ｅｒｏｍｙ）等を利用し九表示或いは画像デ
バイス等の走□査回路や駆動囲路を安定して提供する仁
とが出来る。
不発明の多結晶シリコン薄膜を素材として作成される半
導体素子の一例としての電界効果型の藩躾トランジスタ
（ＴＰＴ　）は、半導体層。
電極層、絶縁層を用いたトランジスタとして知られてい
る。即ち、半導体層に隣接したオーミックなコンタクト
を持ったソース電極・ドレイン電極間に電圧を印加し、
そζを流れるチャンネル電流を絶縁層を介して設けたゲ
ート電極にかけるバイアス電圧により変調される。
第１図にはこのようなＴＰＴの典型的な基本構造の一例
が示される。絶縁性基板１０１上に設けられ九半導体層
１０２上にソース電１ｉ　１０３、ドレイン電極１０４
が接して設けてあシ、これ勢を被覆する様に絶縁層１０
５が設けられ、蚊絶縁層１０５上にゲート電極１０６が
ある。
本発明に於ける第１図に示される構造を有するＴＰＴに
於いては、半導体層１０２は、前述した特性を有する多
結晶シリコン薄膜で構成きれ、半導体層１０２と２つの
電極、即ち、ソース電極１０３、ドレイン電極１０４の
各々との間には、非晶質シリコンで構成され友第１のｎ
＋層１０７　、第２のｎ層１０８が設けられ、オーミッ
クコンタクトを形成している。
絶縁層１０５はＣＶ　Ｄ　（Ｃｈ＠ｍ１ｅａ／　Ｖａｐ
ｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｌｏｎ）　　、　ＬＰＣＶＤ　（
Ｌｏｗ　　Ｐｒｅｓｕｒｅ　　ＣｈｅｍｉｃａｆｆＶａ
ｐｏｕｒ　Ｄ＠ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又はＰ　ＣＶ　Ｄ
　（Ｐ／ａｓｍａＣｈｅｍｉｃａｔＶａｐｏｕｒ　Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）等で形成される’／９−：１７ｆイ
ト５４ド、８１０ｚ　ｍ　ｍ１ｍ０ａ　ｍ等の＃料で構
成される。
半導体層１０２を構成する多結晶シリコン薄膜の作製に
用いる反応性気体として杜、シリコンを構成原子とする
物質である、例えば、８１Ｆ、中Ｓｉ、Ｆ、等が挙げら
れ、これ等は必＊に応じて為。
Ａｒ　、　Ｈ・等のガスで稀釈されて用いることも出来
る。
電界効果１１ＴＰＴｔｉゲート電極上にゲート絶縁層が
あるＷ（下ゲートＷ１）とゲート絶縁層上にゲート電極
があるｍ＜上ゲート１Ｍ）Ｋ分類され、他方、ソース、
ドレイン電極が絶縁層と半導体層の界面にあるＩＩ（Ｃ
ｏｐムｎａｒｌｌ）とソースドレイン電極が絶縁層と半
導体層の界面と対向した半導体面上にある（　ｓｔａｇ
ｇ＠ｒ　１１　）　Ｋ分類され、各々の組合せで４つの
型があることがよく知られている。第１図で示され九構
造紘上ゲー・：： ）　Ｃｏｐｒａｎａｒ型電界効果ＴＰＴと呼ばれる例を
示したが、本発明に係る電界効果ＴＦＴＩＩｉ上記した
ものＯ中のいずれでもよいこと拡勿論である。
本発明においては、半導体素子の主要部である半導体層
を構成する多結晶シリコン薄ＩｘＫ含有するＦ量を０．
０１　ｓｔ、　Ｓ以上にすることによって、種々のトラ
ンジスタ特性を向上させることが出来る。多結晶シリコ
ン薄膜に含有されるＦは、主に多結晶シリコンのダレイ
ンパラタリーに存在するもＯと思われるが、本発明者ら
の多くＯ夷験事爽からｆａｔ、−以下ＯＦ量においては
、トランジスタ特性の劣化、特に経時変化が起きる仁と
は、はとんどなく、安定してその特性を維持し得ること
が観察されている。即ち、例えばｆａｔ、−を越えるＦ
量では、上述のように連続的にトランジスタ動作を行っ
た場合、実効キャリアーモビリティμｅｆｆの減少が見
られ、且つ出力ドレイン電流が時間とともに減少し、ス
レショホールド電圧が変化するという経時変化が観−さ
れた。本発明：、、に於いてはＦ量は０．０１１１１１ 〜ＩＡｔ、−とされるが、好適には０．０５〜１　ｓｔ
。
−最適に紘０．０５〜０．５　ａｔ、ＩＧとするのが望
ましいＯ 本発明においては多結晶シリコン薄膜中に含まれている
弗素量は、０．１ａｔｊ１以上の場合には精度向上のた
めフーリエ変換赤外分光針（ＦＴＩＲ，ＪＡＳＣｏ−社
製　Ｍｏｄｅｌ　ＦＴＳ１５　Ｃ／Ｄ　）により測定さ
れえ。即ち、ＦＴＩＲ用支持体として、鏡面仕上げされ
た厚さ５００ｊ１！１％大きさ１ｉｙｖｃにシリコンウ
ェハー基板を蒸留水、イオン交換水の順で充分水洗し、
メチルエチルケトンで脱脂、イソプロパツールで洗滌し
乾燥したものを用いた。弗素量は５ｉ−ｖｏ伸縮振動モ
ードである８５０　ｃＩＬ″″１の吸収帯より、吸収帯
の積分値を牛値幅近似法から結合原子数を求め膜中含有
外Ｘｔを求めた。
弗素蓋が０．１ａｔ、１！以下の場合には二次イオン質
量分析計−８Ｉｌｄ８−　（Ｃａｎｏｅｓ社製Ｍｏｄ＠
ｌＩＭＳ−３ｆ）Ｋより行った。その分析法に於いてＦ
ｉ通常の方法を跡襲した。即ち、チャージアップ防止の
ため薄膜上に２００！厚の金を蒸着し、−次イオンビー
ムのイオンエネルギーを８　ＫｅＶとし、サンプル電流
５　Ｘ　１Ｇ”ム、スポットナイズ５０Ｒｎ径としエツ
チング面積は２５０　Ｘ　２５０μｍとして、Ｓｌ＋に
対するＦ＋イオンの検出強度比を求め弗素含有量をａｔ
ｏｍｉｃ−で算出し友。
一方上記ＦＴＩＲ法及び８１Ｍ８法で求め九弗素含有量
の定量性を明−にするため、化学分析でよく知られたラ
ンタンーアリプリンコンブレキノン吸光光度法により弗
素量を測定しＦＴＩＲ法とＩＩＭＳ法との一致を確認し
た〇又、本発明の効果を示す為の多結晶シリコン薄膜ト
ランジスターの経時変化に＃ｌｌｉシては次のような方
法によって行った。
第２図に示す構造０ＴＦＴを作製し、ゲート２０１　Ｋ
ゲート電圧、ｖＧ−４０Ｖ　、　ソー、＜　２０３とド
レイン２０２間にドレイン電圧、ＶＤ＝４０Ｖを印加し
ソース２０３とドレイン２０２間に流れるドレイン電流
ＩＤをｘ　Ｖｌ　）　ａ　）　−／　−（Ｋ＠１ｔｈｌ
ｅｙ　６１０Ｃエレクトロメーター）Ｋよ）＃＃定し、
ドレイン電流の時間的変化を測定した。経時変化率は、
５００時間の連続動作後のドレイン電流の変動量を初期
ドレイン電流で割りそれを１００倍し−表示で表わした
。
ＴＦＴＯｉｌ値電圧ＶＴＩＩは、ＭＯ８ＦＥＴ’ｔ”通
常行われているＶＤ−１７Ｍ曲線における直線部分を外
挿し横軸であるＶＤ軸と交差し九点によって定義した。
経時変化前と後のＶｔｕの変化も同時にしらぺ、変化量
をボルトで表示した０形成される多結晶シリコン薄膜半
導体層に含有されるＦ量を前記の範１１に制限するに＃
ｉ、種々の方法において実現しうる０例えば、８１Ｆ、
等の弗素化シリコンをグロー放電分解法（ＧＤ）によっ
て析出させる方法、Ｓｌターゲットを用いＦ。
を含むガス中でスパッタ（ｓｐ　）する方法、Ｆ、プラ
ズマ雰囲気でＳｔを電子ビーム等を用いて蒸着スル（Ｉ
Ｐ）方法、を始め、ＣＶＤ＋ＬＰＣＶＤ等で形成された
多結晶シリコン膜をＦ、グッズマ処理する方法等々の特
定の条件下によって実現されうみ。本発明で特記すべ牟
仔とは、ＧＤ法やＳＰ法、及びＩＰ法によって形成され
九多結晶シリコン薄−手導体層によると、本発明で開示
されるようＫ　４０Ｇ℃〜４５０℃という低温において
４Ｆ含有量め制限を守る限り、例えばＣｖＬ）やＬＰＣ
ＶＤで高温（６００℃以上）の下で作製され、鳥プラズ
マアニールした従来知られている多結晶シリコン膜と遜
色のないトランジスタ特性管与え、かつそれ以上の安定
性入信転性を与えるものであル、本発明Ｏ有用性を端的
に表わしている。
更に、多結晶シリコン薄膜のＦ含有量を満足に向上する
ことが認められ、又連続動作時の経時変化に大きく影響
する。
多結晶シリコン薄膜の結晶性、配向性には、膜作成法、
膜作成条件によって徨々ｔｏｂｏが得られることが知ら
ｎている。
本発明に於いては配向性を調べる方法としてはＸＪ１回
折、電子−回折をあわせて行った。
作成し九各多結晶シリコン１ｉｔｏＸ線回折強度をＲ１
ｇａｋｍ電機製Ｘ線ディ７フタトメーター（銅管球、　
３５ＫＶ　、　１０ｗＩＡ）　Ｋよｐｍ定し、比較を行
つ九０回折角２＃は２０°〜６５°ｔで変化させて（１
１１）　、　（２２０）　、　（３１１）の回折ピーク
を検い面（ｈｊｋｔｌ）表示で（１１１）　：　（２２
０）　：　（３１１）　−１００；　５５　：　３Ｇで
（２２０）だ叶ＩＩＬり出してみると全−折装置に対す
る比、即ち （２２０）の回折強度／（総回折強＊）は約（５５／２
５Ｇ）　Ｘ　１００　＝　２２（至）である。
この値を基準にして、この値の大きな（２２０）配向性
の良いもの特に３０チ以上の値をもつものが、更に良好
なトランジスタ特性を示し３０１１１未満においては経
時変化が大きくな９好しくない。
本発明において、開示されるように、特に、弗素化シリ
コン化合物のガスのグロー法電分解法（ＧＤ法）、ＦＩ
　Ｗ　ｌ！Ｉ気でのシリーンのスパッタリング法（ＳＰ
法）、イオンブレーティング法（ＩＰ法）、においては
、基板表面温度、が５００℃以下（−約４００〜ｓｏｏ
″”ｏｏ＠ＩＩ　）で本発明の目的に合致しうる多結晶
シリコン薄膜の形成が可能である０この事実は、大面積
のデバイス用の大面積にわ九る駆動回路や走査回路の作
製において、基板の均一加熱や安価な大面積基板材料と
いう点で有利であるだけでなく、透過型の表示素子用の
基板や基板側入射製の光電変換受光素子の場合等画像デ
バイスの応用において透光性のガラス基板が多く望まれ
てお９、この賛求に答えうるものとして重要である。
従って、本発明によれば従来技術に較べて、低温度領域
をも実施することが出来る為に、従来法で使用されてい
る高融点ガラス、硬ガラス等Ｏ耐熱性ガラス、耐熱性セ
ラミックス、サファイヤ、スピネル、シリコンウェーＩ
・−等の他に、一般の低融点ガラス、耐熱性プラスチッ
クス、等も使用され得る。
ガラス基板としては、軟化点温度が６３０℃の並ガラス
、軟化点が７８０℃の普通硬質ガラス、軟化点温度が８
２０℃の超硬質ガラス（ＪＩＳ　１級超硬質ガラス）、
等が考えられる。
本発明の製法に於てはいずれの基板を用いても基板温度
が軟化点より低く押えられるため、基板をそこなうこと
なく、膜を作成できる利点がある。
本発明の実施例に於いては基板ガラスとして軟化点の低
い並ガラス（ソーダガラス）のうち主としてコーニング
φ７０５９ガラスを用いたが、軟化点が１５００℃の石
英ガラス等を基板としても可能である。しかし、実用上
からは並ガラスを用いることは安価で大面積にわたって
薄膜トランジスターＴＰＴを作製する上で有利である。
以下に、本発明を更に詳細に説明する友めに多結晶シリ
コン薄膜の形成からＴＦＴＣ）作製プロセスとＴｌｉ”
Ｔ動作結果について実施例によって具体的に説明する。
実施例１゜ 本実施例は多結晶シリコン薄膜全基板上に形成しＴＰＴ
を作置したもので第３図に示した装置を用い丸ものであ
る。基板３００はコーニングφ７０５９ガ２スを用いた
。
先ず、基板３００を洗浄した後、（掛’＋ＨＮＯ。
＋　ＣＨ，Ｃα■）の混合液でその表面を軽くエツチン
グし、乾燥した後、ペルジャー真空堆積室３０１内の７
ノード側においた基板加熱ホルダー３０２に装着し九。
その後ペルジャー３０１を拡散ボンダ３１０でバックグ
ランド真空度２　Ｘ　１０−“Ｔｏｒｒ以下まで排気を
行った。この時、この真空度が低いと反応性ガスが有効
に膜析出に働かないばかりか膜中に酸素原子（６）、窒
素原子Ｎが混入し、著しく膜の抵抗を変化させる。次に
基板温度Ｔｓを上げて基板ａｏｏ　ｏ温度を５００℃に
保持した（基板温度は熱電対３０３で監視する◇）０ 本実施例に於ては導入する反応性気体としてはＳｉもガ
スと為ガスの混合ガスを用いた。
１１１１ ＳｉＦ４のガス流量は２０８α翼になる様に÷スフロー
コントａ−、Ｆ−３０４で、’８０ガス流量は１１０８
ＣＣＫなる様にマス７０−コントローラー３０５でコン
トロールして導入した。
ペルジャー３０１内の圧力はペルジャー３０１０排気側
の圧力調整パルプ３１１を調節し、絶対圧力針３１３　
を用いて０．ｌ５Ｔ−１の圧力に設定した。
ペルジャー３０１内の圧力が安定した後、カソード電極
３１４に１　：Ｌ５　ｅＭＨｚ　Ｏ高周波電界を電源３
１５によって加え、グロー放電を開始させた。
このときの電圧は０．５ＫＶ、電流は４８ｍＡ、ＲＦ放
電パワーは１００Ｗで６つ九。形成された膜の膜厚は５
ｏｏｏｆでその均一性は円形リング型吹き出し口を用い
九場合には１２０　Ｘ　１２Ｇ　ｇの基板の大きさに対
して±１０１内に収まっていた。
形成された膜中の弗素量は０．２ａｔ、−であった。
又、Ｘ線回折のデータよシ、上記薄膜の配向特性を調べ
たところ、９０％　（＝　Ｉ　（２２０）／Ｉｔｏｔａ
／Ｘ　１０Ｇ　）であった。
次にこの膜を素材として第４図に概略を示すプロセスに
従ってＴＰＴを作成した。工程（→に水素ガスで１００
　Ｖｏｌ　ＰＰｍ　Ｋ希釈され九ＰＨ，ガス（ＰＨａ　
（１００ｐｐｍ　）／Ｈａと略記する）をルで１０ｖｏ
騙に希釈された８１Ｈａ（ＳｉＨ，（１０）／Ｈａと略
記する）ガスに対して、ｍｏｔ比にして５　Ｘ　１０’
の割合でペルジャー３０１内に流入させ、ペルジャー３
０１ＰｉＯ圧力を０．１２丁ｏｒｒＫＩＩ整してグロー
放電を行−Ｐのドープされたｎ＋層４０２を５００ＡＯ
厚さに形成し九〔工ＩＮＮ）。次に工程＋ｃｔ　Ｏよう
にフォトエツチングによりｎ＋層４０２をソース電極４
０３の領域、ドレイン電極４０４　ノ領域をのぞいて除
去した。次にゲート絶縁層を形成すべくペルジャー３０
１内に再び上記の基板が、アノード傭の加熱ホルダー３
０２に装置され丸。多結晶シリコンを作製する場合と同
様にペルジャー３０１が排気され、基板温度Ｔｍを２５
０℃としてＮＨ，ｔｌｘを２０８ＣＣｈｌｉ　、　８１
Ｈａ　（１０）／Ｈ，カスを５ＳＣ（Ｍ導入してグロー
放電を生起させて５ｉＮＨ膜４０５をｚｓｏｏｆｆｉの
厚さＫＪｌｌに積させた。
次に７オＦエツチング工程によりソース電極４０３　、
　）’Ｌ／イｙ電１ｉ４０４用のコンタクトホール４０
６−１　、４０６−２をあけ、その後で、８ｉＮＨ膜４
０５全面にムｌを蒸着して電極膜４０７を形成し死後、
ホトエッチングエＩＩＫよりＡｌ電極膜４０７を加工し
てソース電極用服出し電＠４０ｇ、ドレイン電極用取出
し電極４０９及びゲート電極４１０を形成し友。こＯ後
、４雰囲気中で２５０℃の熱処理を行った。以上の条件
とプロセスに従って形成され九ＴＦ’ｒ（チャンネル長
Ｌ−１０声。
チャンネル幅ｗ＝ｓｏｏμ）は安定で嵐好な特性このよ
うＫして試作し九ＴＦＴＯ４１性Ｏ−−ｖＤ−ＩＤ曲線
を第６図に示し九（但し、図に於いてＶＤはドレイン電
圧＋　ＶＧはグイＦ電圧、ＩＤ１４　Ｖ　Ｌ’　イア　
ｍｍ　）　ｏ　ＶＧ−２０Ｖ　”ｔ’　Ｉｐ＝ＬＯＸ１
０−’Ａ　ｓ　Ｖｇ　＝ＯＶ　”ｅ　ＩＤ　＝Ｉ　Ｘ　
１　Ｇ−’　（Ａ）　”１’、カッＩＩ値電圧は２．Ｏ
ｖであった。また通常、ＭＯＳ−’ｒＦＴデバイスで行
われているｖａ−ｆｉ’；曲線の直線部ｉｐう求ｔｎｋ
ｐ実効移ｍ１（μｅｆｆ’）癲１ｏｃ４／ｖ・ｓｅｅで
あり良好なトランジスタ特性を有するＴＰＴが得られ九
〇との丁ＦＴＯ安定性を調べた。そＯ結果ＩＤの変化は
殆んどなく±０．１１６以内であつ九。かつＴＦＴＯ経
時変化前後の閾値電圧の変化ΔＶＴ１１もな（ＴＰＴの
安定性は極め経時変化測定前と変らずμ・ｆｆ　４１Ｌ
Ｏｄ／Ｖ・ｓｅｅと同一であつ九。
本実施例で示された如く、多結晶シリコン膜の弗素量が
Ｑ、２　ａ　ｔ　、５４　ｓ配向性が９０Ｓ、平均結晶
粒径が９０ＯＡなる特性を有する多結晶シリコン薄膜で
その主要部と構成したＴＰＴは高性能を示すことが示さ
れ九〇 実施例２ 実施例１と同様の手ＩＮＫよってＲＦパワーガラス基板
上に多結晶シリコン膜を作成し丸。
基板温度（Ｔｓ）は３５０℃〜７００１）　Ｋ亘って５
０°Ｃおきにセットし、膜厚が０．５μ厚くなるように
作成し、各々の多結晶シリコン膜の弗素含有量配向性及
び実施例１と同様の方法によって各層を用いて作成した
ＴＰＴの実効移動度ｍｆｆ　Ｏ測定結果を第１表に示し
九。
第１表から判るように弗素含有量がｆａｔ、−を越える
もの又は０．０１　ａｔ、−未満のものは実効移動度が
１　ｃｓｉ　／　Ｖ’ｓ・Ｃ以下であシ、又、配向性が
３〇−未＃Ｏ試料は実効移動度μ・ｆｆが１ｍ／Ｖ・Ｉ
＠ｃ以下であって、いずれも実用上方ることｔ！−示さ
れた。
更に、Ｔｓ−７００℃Ｏ試料は、配向性は９０％と高い
が弗素含有量が０．０１１未満のため実効移鼠度μｅｆ
ｆはＱ、７　ｄ／Ｖ　＠　１＠Ｃと小さく、これも実用
上方ることが示され九。
第１表から、弗素量が１　ａｔ、−を越える試料（１−
１）及び０．０１Ｓ未？１ｌＩＯｌｉＣＮ（１−８）で
ａＴＦＴの性能、即ちＪｅｆｆ及びＩＤの経時変化が劣
る仁とがわかった。
実施例３ ｉＪ！施例施色１様に準備され九同等のコーニングφ７
０５９ガ２ス基板３００をペルジャー３０１内の上部７
ノード側の基板加熱ホルダー３０２に密着して固定し、
下部カソード３１３０電極板上に基板と対向するように
多結晶シリコン板（図示されない：純度９９．９９１）
を静置し丸。ペルジャー３０１を拡散ポンプ３１０て真
空状態とし、２Ｘ　１０−＠Ｔｏｒｒまで排気し、基板
加熱ホルダー３０２を加熱して基板３０Ｇ　Ｏ表面温度
を４５０”ＯＫ保つ九〇 続いてＳＩＦ、ガスをマスク交−メー、ター３０４によ
って０．２５８ＣＣＭペルジャー内に導入し、更にＡｒ
　ｔｊスを！スフローメーター３０１１　ＫよＱて２５
ＳＣＣＭＤｆｆｉ量でペルジャー３０１内に導入しメイ
ンパルプ３１１を絞ってペルジャー内圧をｏ、ｏｏｓＴ
ｏｒｒ　Ｋ設定した。
ペルジャー内圧が安定してから、下部カソード電極３１
４に１３．５６１ｉ１１ｔｈ　（Ｄ高周波電源３１５に
よって、′Ｌ６ＫＶ印加してカソード３１４上の多結晶
シリコン板とアノード（基板加熱ホルダー）３０２閲に
グー−放電を放電パワー３００Ｗで生起させ約０．５μ
厚の膜を形成し九〇 斯様に形成した多結晶シリコン膜中に含まれる弗素量は
Ｑ、５ａｔ、１１！、配向性５５チであった。
続いて上記ｇｏ一部を利用して実施例１と同様の工１１
によってＴＰＴを作製し丸。この素子Ｏ奥効移動度μ社
ｆはλ２αし〜′・畠・Ｃであり、ｖｇ　−Ｖｌ　ｍ　
４０Ｖ　ｏ条件’ｅ　ＩＤ　ｅ　Ｖｔｈ’Ｄ変化を制定
Ｌ７ｔトｊ６５００時間テＩＤはｏ、ｚｓ−ｃａｎ、ｖ
ｔｈしてＭＩＩＯ測定を行った。
上部アノード側の基板加熱ホルダー３０２に密着して固
定し、下部カソード３１４の電極板上に基板と対向する
ように多結晶シリコン板（図示されない：　９９．９９
％）を静置した。ペルジャー３０１を拡散ポンプ３１Ｇ
で真空状−とし、２Ｘ１０−＠Ｔｏｒｒまで排気し、基
板加熱ホルダー３０２を加熱して基板３００　（Ｄ表両
温度を３５０℃に保つ九〇続いてＳｉＦ、ガスをマス７
０−メーター３０５によってＩＳＯＣＭペルジャー内に
導入し、更にＡｒガスをマスフローメーターａＯＳによ
って２５ＳＣＣＭの流量でペルジャー３０１内に導入し
、メインパルプ３１１を絞ってペルジャー内圧を０．０
０５Ｔｏｒｒに設定した。
ペルジャー内圧が安定してから、下部カソード電極３１
４　Ｋ　ｌ　＆、５６　ＭＨｓ　Ｏ高周波電源３１５　
Ｋよって、Ｌ６ＫＶ印加してカソード上Ｏ２結蟲シリコ
ン板３１２とアノード（基板加熱ホルダー）３０２間に
グロー放電を生起させた。この際のＲＦ放電パワー（進
行波−反射波）は、ｓｏｏｗで約０．５＃膜厚の膜を形
成し九〇 多結晶シリコン薄膜中に含有する弗素量は２．５ａｔ膚
配向性社３０％未満であった。
続いて実施例１と同様の工ＩＩ（＋＠〜（Ｍ））によっ
てテＦＴを作製し九〇 この素子Ｏ実効モビリティ−ｊｌＩのｆｆは、０．２ｃ
１１／Ｖｅｓ＠ｅｆ４Ｄ、ＶＱ　＝　４０Ｖ　、　ＶＤ
　−４０Ｖ　ｏｓ件でＩＤ及びＶｔｈ　４Ｄ変化を欄定
し九ところ、５００時間でＩＤは１２１１ｉ減少し、Δ
ｖｔｈは３ｖであってＴＰＴ４０安定性は極めて乏しか
つ友。
実施例４ 本発明を第５図に示すイオンブレーティング堆積装置を
用いて作製し九多結晶シリコン薄膜半導体層を用いて薄
膜トランジスターうを形成した例を以下に記す。
初めに減圧にしうる堆積室５０３内Ｋ　ｎｏｎ−ｄ卯−
多結晶シ替コンのシリコンＪ［発体５０６をボート５０
７内に置き、コーニングφ７０５９基板を支持体５１１
−１　、５１１−２　Ｋ設置し、堆積室内をベースプレ
ッシャーが約Ｉ　Ｘ　ｌＯ’Ｔ＠ｒｒ　ｆｌｃなるまで
排気し先後、ガス導入管６０５１通じて純度９９．９９
９　％ＯＦ、ガスをＰｇが４　Ｘ　１０−＠Ｔｏｒｒ　
Ｋなる様にして堆積室内に導入し九。使用し九ガス導入
管紘内径２Ｍ１で先のループ状の部分にガス吹き出し口
が２１間隔で０．５１１１１の孔が開いているものを用
いた。
次に、高周波コイ＋５ｉｏ（直径５　ｍ　）に１３．５
６Ｗｈｉｚ　Ｏ高周波を印加して出力を１００ＷＫ設定
して、コイル内部分に高周波プラズマ雰−気を形成し九
〇 他方、支持体５１１−１　、５１１−２は回転させなが
ら、加Ｍｆ装置５１２　ｔｌｌ［１作歌１１Ｋ　Ｌテ約
４５０’ＯＫ加熱しておい九。
次に、蒸発体ＳＯ８にエレクトロンガン５０８より照射
し、加熱したシリコン粒子を飛翔させ友。
このときのエレクトロンガンのパワーは約０．５循で０
．５μ膜厚Ｏ多結晶シリコン薄膜が形成した。
この薄膜を用いて前記Ｏ実施例と同様なプーセ°スで薄
膜トランジスターを作製し丸。第２表に本実施例におけ
る膜中に含まれる弗素量、配Ｔｏｒｒ　Ｏ場金と弗素を
導入しないでｊｌ［ｔ−形成し九場合についてＯ結果も
併せて示した□ 第２表
【図面の簡単な説明】
第１園は本ｌｉ鴫Ｏ半導体素子の構造を説明する為の模
式的説１ｊｊｓＯ１ｊ１１１２図は本発明の半導体素子
の特性を測定する為０＆！路を模式的に示し九説ｑ４図
、１Ｉｉ３図、第５図は本発明に係わる牛導体属作製装
置Ｏ例を説明する為の模式的貌明図、第４ａａは本発明
・：Ｏ半導体素子を作製する為Ｏ工程を模式的に説明す
る為Ｏ工機図、第６図は本実１ｊｌＯ亭導体素子０ＶＤ
−ＩＤ４Ｉ性の一例を示す説ｗｉｇである。 １０１・・基板、１０２・・・薄膜中導体層、１０３・
・ソース電極、１０４・・・ドレイン電極１０５・・・
絶縁層、１０Ｇ・・・ゲート電極、１０７　、１０８・
・・ｎ層。 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１１Ｇ、０１％１　ｓｔｏｍｉｅｌＧ　Ｏ弗素を含有
    する多結晶（２Ｊ　　前記半導体層のＸ線回折パターン
    又紘電子求の範囲第１項に記載の半導体素子。
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