JPS61164219A

JPS61164219A - 薄膜トランジスタアレイの製造装置

Info

Publication number: JPS61164219A
Application number: JP61000482A
Authority: JP
Inventors: フランク　ジヤンセン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1986-01-06
Publication date: 1986-07-24
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: US4612207A; JPH0713947B2

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】（産業上の利用分野） Δ、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ツチとしで用い
られる薄膜トランジスタのための大面積）゛〜膜多１■
層を製造するだめの装置及び方法に１ｙ１シ、真空室内
に配置した多角形体電極Ｊ二ｌこ層状の一１品質水素化
シリコン組成物を沈着さゼることに。１、って人１ｆｒ
ｉ積薄膜を製作するものであり、この製作におい−Ｃ！
１、適切なガス源材料を、Ｌ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と直角の方向に流
し、次いで上記ガス源、１イ料を′、「気放電中で分解
させるための方法及び装置に関する。

（従来の技術）係属中の米国特許出願４５６．９３５号（１９８３年＋
１０ｈ’；Ｑ　；イ゛の開示内容の全体を本明細書にお
いて参照とＬ７て説明する）ムこは、非晶質水素化シリ
コン製のイメージング部祠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。上記米国特許出願上記
載されている発明の一つの実施例においては、非晶質水
素化シリコン光重装置を作るための装置が、ドされてお
り、ごの装置は、加熱素子を内蔵する第１の電極基体手
段と、欠・１電極手段と、上記第１の電極手段及び上記
ｔ・Ｉ電極手段を格納するための容器または真空室とを
Ｕｌいに作動関係に具ｂ１＃シており、士ｉｉＬ第Ｊの
電極ニ一段は）！、、仮または加上品を含んでおり、Ｌ
記容器は円筒状部）ＡまたｉＪ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“ト段を具備している。この装置
の変形例においては、力１１熱素子を内蔵する第１の電
極手段と、第２の対′、Ｌ１４！手段と、」二記第１の
電極手段−にの基（ｋとからなる枚数のモジュールが１
個の容器またｔ」室内に配置され、手記容器は１９のガ
ス取入れ［−１及び１゛つのガス（非出口を有している
。

また、係属中の米国特許出願第５４８．　］１７／８３
号には層形光応答装置が開示さバており、この装置は、
支持ノ１板と強＜　１−一ビングした非晶質水素化シリ
Ｓノンの薄い１−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１〜
う、プ層の上にある例えば窒化シリコン、炭化シリニ１
ン、無定形炭素等の保護被膜層とからなっている。この
係属中の米国特許出願上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
グなしの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形もしくばｎ形のドーピング剤で僅かに１゛
−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１
−′−ピング剤で強＜　１・−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ボされており、上記
上部保護被覆層は、後述するようＬこ、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であるこの係属中の米国特許出
願のイメージング部材ば、係属中の米国特許出願第４５
６，９３５号上記載されているようにして作ることがで
きる。

更ｌこ、従来のｊｋｆにｊＬこ、おいては、グｌ−１−
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−にに基
板を有している２つの電極間でシランガスを分解させる
こと乙こより、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（亥挿となり、両方の電極」−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。

即ら、この水素は、シリコン内のタングリングボンドと
一水素化物、三水素化物、及び三水素化物として部分的
に配位結合する回向があり、これによりこれらボンドを
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゛（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１「極に取イス１け
、シリコンのクーリ゛ソトを第２の電極に取イ・ｊりる
。

こ九ら電極を高電圧源に接続し、そして、１ｌｆ１例は
アルゴンと水素との混合物であるガスを」−記電極相互
間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Ｌこする。このグロ
ー放電は、上記シリコン膜内ゲ。

ＩＣにＪｌち当たるイオンを提供し、そして、主として
中性のターゲソｉ−原子の運動量輸送による分離を生し
さ・ｌる。次いで、これら原子は上記基板電極−にに薄
膜としてａ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、この水素をシリニノンと反応させて
上記沈着したシリコン膜内に取入れさ−υ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、−水素化物、三水素化物、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欣を作
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ｌｉｔ、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
Ｉ゛手段を含んでいる。上記シールド手段ば漂遊イオン
ビームと真空室の面との間に配置されている。詳述する
と、このイオンヒ＝１、法は、ノ′Ａ：板上に半導体１
ｊりを作ることを含ん゛（お勾１、プラズマを発生させ
る段階と、上記プラズマのイオンヒーＪ、を、低圧の真
空室内に収容されたスパノタターゲ７　ｔ・へ向かって
導き且つ加速する段階と、上記真空室部を漂遊イオンビ
ームから遮蔽することによって」−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
１−記イオンビームで１−記ターゲノトをスパッタさセ
る段階と、上記スパッタしたターゲット材料を基中Ｎ−
１−に膜として収集する段階とををず。上記室（反は、
ｊ−記のブラスマ発生過Ｗ、及びスパッタ過程から空間
的に分離さ名１ている。

また、米国特許第Ｃ２（ｉ５，９９］号には非晶質水素
化シリニＩン光Ｊｒ！電体が開示されている。ごの米国
特許には、非晶質水素化シリコンを作るためのい（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
写真式光感用部材が作られ、この方法は、室内に収容し
た電ｒ−写真式部材を５０゛ｃないし３５０°Ｃ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舎人
する段階と、シリコン化合物が存在している」二記沈着
室の空間内に電気エイルギーによって放電を生しさせて
上記ガスを・イオン化する段階と、次いで、上記電子写
真式基中Ｎの温度を上Ｗさゼ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」二番こ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。

史にまだ、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」−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Ｋら方法の収るものに
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
てはレインハーク（Ｒｅｉｎｂｅｒｇ）の反応装置を参
照されたい３．この形式の反応装置はエツチング処理及
び沈着処理のために広く用いられているが、ガス流星と
ともに非線的に変化するガス劣化の影響を考え°この化
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Ｊ（の入面漬平板式反応装；６は、反応領域を通
って直線的に移動させられるザンブルトレイを用いてい
る。これらの反応装置はｍ械的に複雑であるという欠点
がある。従って、これら反応装置りこおいては、基板ト
レイを移動させる機械的伝動機構か、上記反応領域にお
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。

この伝導機構の機械的運動により、処理中に、沈着した
祠料の一部が剥離さセられる６′Ｎ１覆の欠陥が生して
処理小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？ｉｆｆ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
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及び方法を提供
することにある。

４ぐ発明の他の１］的は、回転式多角形体または多ファ
セソ１−電極１ｒ、に大面積の多重層構造体をグロー放
電沈着さ−０るための装置及び方法を提イハすることに
ある３゜本発明の更に他の目的は、多角形体中央電極及び中層中
央１「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、例えは液晶ディスプレイ
及び光感知層アレイにおけるスイッチング装置として有
用な薄膜ｌ・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
タアレイを訪い沈着速度で作るための設旧簡煩且つ安価
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）薄膜１〜ランシスタアレイを作るための本発明にかかる
装置は、内部に加熱素子を有する第１の多角形体電極ま
たは多フツセント電極基板手段と、好ましくは陰極とし
て働く第２の対電極手段と、基板が添着された中層第１
の多角形体電極手段及び」−記対電極手段を格納するだ
めの容器または真空室と、上記容器内のガス取入れ手段
及び排出手段とを備えている。薄膜トランジスタアレイ
を作るための本発明の１１！！の実施例装置及び方法に
おいては、袂数の多角形体陽電極手段及び付属の対電極
手段を１個の容器内に配置する。

薄膜ｌ・ランシスタアレイを作るための本発明のの他の
実施例装置は、第１の回転式多角形体電極手段と、−１
二記第１の電極手段と同軸的に配置された円筒形の第２
の定置式対電極手段と、」１記電極のための受入れ手段
と、上記第１の多角形体陽極手段上乙こ在る被覆される
べき基板手段と、ガス取入れ手段と、ガス排出手段とを
備えている。

１ＷＩＩＧＤランジスタアレイを作るための本発明の実
施例方法は、表面に基板が添着されている第１の多角形
体電極手段及び第２の対電極手段を収容する容器を設け
る段階と、上記第１の電極手段を軸中心に回転させなが
ら上記多角形体電極手段をその内部に収容されている加
熱素子で加熱する段階と、反応用の上記容器内に適切な
シランガスを、好ましくは上記多角形体手段に対して直
角に、順次導入する段階と、次いで、上記多角形体手段
及び上記第２の電極手段に電流を加え、上記導入したガ
スを分解させてその成分を上記基板上に沈着させる段階
とを有す。

（作用）本発明の方法及び装置は、前掲の係属中の米国特許出願
上記載されているものと似通ってはいるが、本発明方法
の実行中に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の
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りこ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ごとができる。

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ト１属の対電極の個
数に従って」二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、本発明方法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
、［つ電気的絶縁中空軸２つ−１−に固定されてお９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内の配；■された放射形加熱素子３と、
接続綿４及び１２と、回転式真空フィートスルー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、」−記
室手膜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内ムこ取付４ｊ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Ｂ夕形真空感知器１６と、ゲージ】７と、絞り弁１４Ｎ＝
Ｉきの真空ポンプ１８と、質量流量制御器２０と、ケー
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１
５は、源泉ガス材料に対する取入口手段２７、不使用ガ
ス＋Ａｆｌ　Ｌこ対する排出手段２８、及びカバ一手段
３０を有ず。

第２図に、本発明方法のための陽極装置４１をボす。ご
の陽極装置は、電気的に接地されており、■一つ中空軸
４０　ｌｘ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
た放射形加熱素子３３、接続線４４、回転式真空フィー
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ムこ絶縁されており、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５】、及びガラ
スｓ＋ｈ２６を倫えている。この装置の他の構成部材ｔ
′を第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１禮は、多角形体手段の
極性が負ではなくて正であること、対電極の極性が止で
はなくて負であるこ吉、及び、第２図の装置における対
電極を取巻いており、スロット即ら垂直穴及びフランジ
を有し′ζ接地されている放電シールドがあるといらご
とである。

作動においては、一般に、室１５を、−丁動調節式のゲ
ージ１７による所望の圧力乙こ対応する適切な圧力まで
、真空ポンプ】８によって排気する。

この圧力は」１記室内で真空感知器１６によって測定さ
ね７る。室１５内の圧力は、絞り弁１９の位置により、
ゲージ１７におＧする設定値に対応するようムこ自動的
に規制される。次いで、１−記ガス容器の一つ２２．２
３またば２４から出てくる例えばアンモニア、シラン、
亜酸化窒素、ホスフィン及びジホランからなる適切なガ
ス及び混合ガスを取入口手段２７を通して室１５乙こ順
々に導入する。

これらガスの流星は質量流量制御器２０によっ“ζ制宿
１される。取入［１２７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。

］−記の先駆物質のガスの導入に先立って、−］二二記
角形体電極手段をモータ（図示−Ｕ′ず）で回転さゼ、
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、」−記基板を、約１００℃から約５
００°Ｃまでの温度ムこ、好ましくは約２５０℃から３
２５℃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Ｌ起筆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。上記陽極装置ムこ対しては、対
電極４８ムこ電圧を加え、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、（、）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
安定な放電が生ずるようにする。この状態においては、
グロー放電は、上記え１電極と、絶縁基板材料で覆われ
てない一４二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る
こ生する電界は、この電界に入ってくるガスをグｒ−１
−放電によって分解させ、その結果、上記基板−りに、
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−５ｉ：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２】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、一般乙こ、標準の温度
及び圧力において、１分間当り５リツトルまで、または
、１分間当り約２立方センチメートルから約２００標〈
（先立方センナメートルまでである。その結果、薄；１
りまたは薄膜の多重層が、」二記基板トに、杓２５ミク
■：１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Ｌ　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ムこば、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乙こ有用であることが認め
られた。これらの膜を、同じ基体乙こ複数の装置または
一つのアレイを形成する目的で、該基体上乙こ予め型付
けする。この金属膜は、通例、ケ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ミクロンから幕勺０．５
ミクロンまでのｊＶ、さに、」１記金属膜」−６こ沈着
させる。この層は、上記ゲー１へ電極を活性シリコン層
から電気的に絶縁するだめのものであり、　＋ａにデー
１絶Ｘ馨体と呼ばれる。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．　］
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」−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
一１二層を、−１−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語意選
択的に沈着させ、その下に横たわっている層を保護及び
不動態化するようムこする。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」二部保護被覆を、例えば化学エツチング法
または物理的スパッタ法によって部分的に除去し、次い
でそこムこ金属膜を沈着させ、その下に横たわっている
Ｊ１品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血るこ添着する
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２
５０℃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、一般ムこ３：１ないしＪｏｉ
ｌ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：１２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２
０：１の亜酸化窒素対三塩化アルミニウムの比率で、ｑ
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。こり、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２】に設定されている続出し数値に
等しくなる。実際的の流量は、各々が、長さ５０．８　
ｃｍ、ＩＩＩ　１２．７　ｃｎ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１０１００５
ｅ程度である。真空室１５内のガスまたは混合ガスの圧
力は、所望に応して、ゲージ１７を所望　ｆｉｊｌ：カムこ設定することムこより、真空感知器１６、
真空ケージＩ７、真空ポンプ１８及び絞り弁１９によ、
って制御される。この圧力は一般乙こ１００ないし約５
．０００ミリトルの範囲にあるが、本実施例乙こおいて
は、この圧力を上記全ての層りこ対して２５０ミリトル
に保持する。Ａ、Ｃ，またはＲ，Ｆ、の電力を、１ｍ例
、１個の多角形体反応装置ムこ対して１００ワソｉ・ま
でのバワーレヘルで電源２５から与える。かかるパワー
レヘルムこおいては、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。更りこ
、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７η染作用を’Ａｌｔノるようムこすることが好ま
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、即ら、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、この装置を一ト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図ムこついて史乙こ詳細に
説明する。−上記多角形体は而６１を有しており、核部
には基板６３が固定手段６５乙こよって固定されている
。）１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５０１固ま
でのファセットを角しており、該ファセソ１の大きさは
、多層１１シが上に沈着さ力するべき−上記基板の大き
さとほぼ同じである。

一般ムこ、絶縁体６７が、Ｊ二記溶接形のファセット組
立体と回転式真空フィー１“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］パ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が同し
真空容器９２内に配置されている。ガス取入［Ｉ９４及
び排気マニホルド９５を用い、ガス流を上記の相異なる
モシュールムこ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しで
ある。また、流星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する。載板
温度及び圧力のパラメータは、同じ飼料特性が要求され
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発
明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」−乙こ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２２．９ＣＩ１１（約９インチ）かいし約５０．
８ｃｎ（約２０インチ）、全体的平均直径は約７．６０
（約３インチ）ないし約３８．１　（Ｊ（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
ミック飼料またはガラス質月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、
一般りこ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、」−配室容器は、高ざが約２５．４ｃ＋
ａ（約１０インチ）ないし約７６．２ｃｍ（約３０イン
チ）、巾が約１２−７　ｃｍ（約５インチ）ないし約４
３．２ｃｒｎ（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、しって決まる。

一１二記反応室に導入されるガスとしては、５ｉｆｔい
５ｉｚｌ１６、Ｎ１１ｉ　、Ｎ２０　、Ａｊ！　（Ｃ１
１３）３、ＡｌＩ３．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、シボラン（Ｂ２１１６）及
び／又はボスフィン（ｐＨ３）　＋１／）　、）ン）な
ｌ−ピング材ｌミＩと混合してもよい。

硼素１−−ピング剤はｐ形材料を作るのが主目的であり
、ボスフィンガスはｎ形材料を作るものである。更に交
差流方向ムこ関して説明すると、−Ｊ−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、」
二記シール１′′及び対電極内のスロットを通して」二
記反応室に導入する。

できた薄１１ｕｔ−ランシスタアレイを、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、光感知層、及び、特にイメージ及びプリント装置
に有用なラスク入力走査器及び出力装置の製作用とする
。

以［、本発明をその特定の好ましい例について詳細ムこ
説明するが、これら例は単に例示のためのものであり、
本発明はこれら例上記載の材料、条件または処理パラメ
ータムこ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、地番こ指示しない限り、重量で示すも
のである。

−例−−しゲート電極パターンを予め沈着させである寸法１２．７
ｃｎ＋　（５″）　Ｘ３０．５ＣＪ１１　（１２”）の
６枚のガラス載板を、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ｌＸｌ０−’ｌ−ル未渦の圧力に排気した。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標準立方センナ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、」−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°Ｃまで加熱した。エア・
プロダクツ（＾１ｒＰｒｏｄｕｃｔｓ）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）−
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［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１３．５６　Ｍｌｌｚ、ピークト
ウピーク振巾約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しることにより、この装
置を作動停止させた。次いで、被覆済みの上記ガラス基
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Ｌζ１゜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Ｉｆ　Ｊｉ及びＩ・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１
００％以内であった。

一桝エゲート電極パターンを予め沈着させである寸法１２．７
ｃｍ　（５″）　Ｘ３０．５ｃｍ　（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ｌＸｌ０−’）ル未溝の圧力に排気した
。そのインリーク及びガス抜きの総合速度は、１９１こ
、１分間当り０．１標準立方センナ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イ」きの多角形体を３０分
間にわたって２５０℃まで加勢した。その２ｋ、エア・
プロダクツ社から市吠されている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２００標準立
方センナ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、この流量で２５０ミリｌ
−ルの圧力となるように絞った。容置形マノメータと絞
り弁との間ムこ配置されている閉１ノープ圧力制御装置
により、」−記圧力を一定に保持した。周波数１３．５
６ＭＨｚ　、ピークトウピーク振ｌ］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。」二記多角形体と対電極との間の平均距離は約２
．５４（２）（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ミリメートルであった。

４５分後、上記ガラス基板上に、窒化シリコンが０．３
ミクロンの厚さムこ沈着した。次いで、シランガスを導
入し、」二記窒化シリコン」二に、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７１を合ガスを反
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：１ンを４５分間て０．３ミクＩ：Ｉンの厚さに
沈着させた。次いで、電圧印加を絶ら珪つガス弁を閉じ
ろごとにより、この装置を作動停止にさゼた。次いで、
１・記基板を上記多角形体から取り夕）した。」−記の
結果でき１１った薄）１り多重１ｄ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ｌ−
ルの厚さになっており、この薄ｌ模多重層を光陽写法に
よって薄膜１−ランジスタ了レイに形成し、次いでソー
ス電極及びトレイン電極のための金属化を行なった。

この了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ｒ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Ｉ＋ア
ンペアを超えていた。繰返し作動さ・Ｕた場合のこれら
装置の安定性は優秀であり、３０　ＫＩ＋２のスイッチ
ング速度で３０１１間にわたって実質的に変化しなかっ
た。

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。

４、図ｒｔｒｒの節）１′Ｌな説明第１図は本発明の陰極装置及び方法を示す一部銭断斜視
図、第２図は本発明の陽極装置及び方法を示す一部截断
斜視図、第３図は本発明の方法及び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】５・・・・・・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Ｆ／６／Ｆ／６２Ｆ／６３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガス取入れ手段及びガス排出手段を有する室手段
と、第１の回転可能多角形体電極手段と、上記第１の電
極手段と同軸的に配置された円筒形の第２の定置式対電
極手段と、上記第１の多角形体電極手段上に在る被覆さ
れるべき基板手段とを具備して成る薄膜トランジスタア
レイ製造装置。
（２）ガスが、第１及び第２の電極手段間の反応領域内
へ、上記第２の電極手段内の穴を通って多角形体手段の
軸線と垂直の交差流方向に導入されるようになっている
特許請求の範囲第１項記載の装置。
（３）シランガスが、第１及び第２の電極手段間の反応
領域内へ、上記第２の電極手段内の穴を通って多角形体
手段の軸線と垂直の交差流方向に導入されるようになっ
ている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（４）穴が、多角形体電極手段の回転軸と平行な第２の
電極手段内の長く伸びたスリットである特許請求の範囲
第２項記載の装置。
（５）穴が、多角形体電極手段の回転軸と平行な第２の
電極手段内の長く伸びたスリットである特許請求の範囲
第３項記載の装置。
（６）ガスが、第１及び第２の電極手段間の反応領域内
へ、上記第２の電極手段内の穴を通って多角形体手段の
軸線と垂直の交差流方向に導入され、その後、不使用ガ
スの排出が行なわれるようになっている特許請求の範囲
第１項記載の装置。
（７）穴が、多角形体電極手段の回転軸と平行な第２の
電極手段内の長く伸びたスリットである特許請求の範囲
第６項記載の装置。
（８）第１の多角形体電極手段がアース電位から電気的
に絶縁されており、第２の電極手段が電気的に接地され
ている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（９）第１の多角形体電極手段が電気的に接地されてお
り、第２の電極手段がアース電位から電気的に絶縁され
ている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１０）第２の電極手段が、接地されたシールドによっ
て取り巻かれ且つこれと同軸的である特許請求の範囲第
９項記載の装置。
（１１）接地されたシールドが、多角形体の第１の電極
手段の回転軸と平行向きのガスの取入口及び排出口を有
している特許請求の範囲第１０項記載の装置。
（１２）第１の多角形体電極手段の内部が室手段内の部
分真空と接触してない特許請求の範囲第１項記載の装置
。
（１３）放射形加熱素子が第１の多角形体電極手段内に
収容されている特許請求の範囲第１０項記載の装置。
（１４）ガスが、低い圧力で、１分間当り約２０標準立
方センチメートルから１分間当り約１標準リットルまで
の速度で室手段内へ導入されるようになっている特許請
求の範囲第１項記載の装置。
（１５）多角形体に平坦なガラス基板が添着されている
特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１６）基板上に先駆物質ガスからの薄い固体膜が沈着
させられるようになっている特許請求の範囲第１項記載
の装置。
（１７）多角形体がステンレススチールまたはアルミニ
ウムからなっている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（１８）多角形体のファセットが、巾１５．２４センチ
メートル（６インチ）、長さ４３．１８センチメートル
（１７インチ）である特許請求の範囲第１項記載の装置
。
（１９）多角形体が６つのファセットを有している特許
請求の範囲第１６項記載の装置。
（２０）複数の第１及び第２の電極手段が室手段内に収
容されている特許請求の範囲第１項記載の装置。
（２１）上に基板を有する第１の多角形体電極手段及び
第２の対電極手段を収容している真空室を設ける段階と
、上記多角形体手段をその内部に収容されている加熱素
子で加熱し、上記多角形体電極手段を軸中心に回転させ
る段階と、ガスを上記室手段内へ上記多角形体手段に対
して交差流方向に導入する段階と、上記第１及び第２の
電極手段に電力を加える段階とを有し、もって、上記ガ
スが分解されて上記多角形体手段の基板上に沈着可能な
らしめられることを特徴とする薄膜多重製造方法。
（２２）第１の多角形体電極手段が交流電圧電源によっ
て電力を加えられ、第２の対電極手段が電気的に接地さ
れる特許請求の範囲第２１項記載の方法。
（２３）第２の対電極手段が交流電圧源によって電力を
加えられる特許請求の範囲第２１項記載の方法。
（２４）シランガス並びにアンモニア及びシランが室手
段内へ順々に導入される特許請求の範囲第２１項記載の
方法。
（２５）シランガス並びに亜酸化窒素及びシランが室手
段内へ順々に導入される特許請求の範囲第２１項記載の
方法。
（２６）三塩化アルミニウムガス及び亜酸化窒素並びに
シランが室手段内へ順々に導入される特許請求の範囲第
２１項記載の方法。
（２７）有機シラン及びシランガスが室手段内へ順々に
導入される特許請求の範囲第２２項記載の方法。