JPS62163318A - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は、殊に半導体デバイス、電子写真用感光テハイ
ス、光学的画像入力装置用光入力センサ、撮像デバイス
、光起電力素子、液晶駆動回路等の電子デバイスの用途
に有用な半η体素子及びその製造方法に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

例えば、半導体デバイス等に利用される機能性の堆積１
１りの１つであるシリコン薄膜は電気的あるいは光電的
特性に優れ、その応用範囲は広く、今後の有望な素材の
１つである。

ところで、シリコン薄膜は、その形態的特徴により、大
別して多結晶相のものと非晶質相のものとに分類でき、
これらは諸性性において差がある。

この様なシリコン薄膜に対し、近年、同一基板上に多結
晶相のシリコン薄膜と非晶質相のシリコン薄膜とを作り
分ける技術の確立が要望され検討されている。たとえば
、光センサにおいては、基板上の所定の位置にセンサ部
を構成する受光部を光感度の大きな非晶質シリコン薄膜
を用いて形成し、該基板上の上記センサ部とは異なる位
置に信号処理部を構成する転送部を電荷のモビリティ−
が大きな多結晶シリコン薄膜を用いて形成することか望
ましい。

しかるに、従来のグロー放電を利用したプラズマ分解Ｃ
ＶＤ法や熱ＣＶＤ法等のＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法あるいはスパッ
タ法等においては多結晶相のシリコン薄膜と非晶質相の
シリコン薄膜とを同一基板上の所望の位置に作り分ける
ことは困難であった。

たとえば、プラズマ分解ＣＶＤ法ではモノシラン（Ｓ　
ｉ　Ｈａ）、ジシラン（Ｓ　ｉｚ　Ｈ６）あるいばこれ
らをＨｚ、Ａｅ、Ｈｃガス等で希釈した原料ガスを用い
、これをグロー放電を利用して分解し、所望の基板上に
シリコン薄膜を形成するが、たとえば基板温度３００°
Ｃ１放電電力０．１　Ｗ　／　ｃｎｔの場合にはＨ２に
対するＳ　ｉ　Ｉ（４の量比１００〜１０％の堆積条件
下では非晶質相のシリコン薄膜が形成される。これに対
して、グロー放電の電力が太きくＩ−ｉ、に対するＳ　
ｉ　Ｈ４の量比が小さい様な条件下では膜中に微結晶相
を多く含む非晶質シリコン薄膜が形成される。この様な
シリコン薄膜は不純物のドーピング効果が大きく電荷の
移動度が太きい等のイ■れた性質を有するが、シリコン
薄膜中の非晶質相と微結晶相の分布はミクロ的なもので
あり、基板上のある程度の大きさの任意の領域を指定し
て非晶質相のシリコン薄膜と多結晶相のシリコン薄膜と
を同時に作り分けることはできない。

プラズマ分解ＣＶＤ法によって非晶質相のシリコン薄膜
と多結晶相のシリコン薄膜とを時系列的な工程によって
同一基板上に作り分ける方法としては、たとえば、先ず
適当な条件で多結晶相のシリコン薄膜を基板上に堆積し
、不要な部分をエンチング等の手段で除去した後、適当
な条件で非晶質シリコン薄膜を堆積し、不要な部分をエ
ツチング等の手段で除去する方法が考えられる。しかし
、この方法では工程が繁雑であり、また非晶質シリコン
薄膜と多結晶シリコン薄膜とを選択的にエツチングする
ことが困難であるため、工程の信頼性の点で問題がある
。

熱ＣＶＤ法では、モノシランあるいしまジシラン等の原
料ガスを熱分解してラジカルを生成し、これを基板上に
付着させてシリコン薄膜を形成する。

この方法においても、堆積条件を適当に５選ふことによ
り、非晶質シリコン薄膜と多結晶シリコン薄膜とを作成
することはできるが、同一基板上に同時にこれらの膜を
作り分けることはできない。

これに対し、上記プラズマ分解ＣＶ’Ｄ法あるいは熱Ｃ
ＶＤ法により堆積された非晶質シリコン薄膜全体もしく
は一部にレーザ光あるいはその他のランプ光を照射し照
射部を多結晶化する方法が提案されている。この方法は
光源光を適当な光学系を用いて小さく絞り照射すること
により微細な領域のみを選択的に多結晶化し得る利点を
有しているが、現状では以下の様な問題点を有する。即
ち、光の照射条件によっては基板あるいは照射部周辺の
熱損傷が生じ易いこと、また水素を含む非晶質シリコン
薄膜では光照射による多結晶化がおこりにくく質の良い
多結晶薄膜が得られないことである。後者の問題点に対
しては、非晶質シリコン薄膜の水素含有量を低く抑える
ことにより光照射によって得られる多結晶薄膜の質を向
上させることができるが、水素含有量の少ない分だけ非
晶質シリコン薄膜のｌｌ、Ｊ質ば低下する。即ち、この
方法２こおいても同一基板上に）膜質の良い非晶質シリ
コン薄膜と膜質の良い多結晶シリコン薄膜とを作り分け
ることはデ怪しい。

以上、シリコン薄膜に関し述べたが、他の（膜質たとえ
ばゲルマニウムや炭素等についても同様な問題があった
。

従って、この様な薄膜を半導体膜として基板上の一部に
有する半導体素子についても、従来十分良好な特性のも
のが得られているとはいい難い。

〔目　的〕

本発明の目的は、特性の優れた半導体■りを有する半導
体素子及びその製造方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、上述の半導体膜形成法の欠点を
除去すると同時に、従来の半４体膜形成法によらない新
規な半導体素子製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、省工ぶルギー化を計ると同時に半
導体膜の品質の管理が容易で均一特性の半導体膜が得ら
れる半導体素子製造方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、生産性、量産性に優れ、高品
質で電気的、光学的等の物理特性に優れた半導体素子が
簡便に得られる半導体素子の製造方法を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成する本発明の半導体素子は、基体上に部
分的に直接または間接に半導体膜を形成してなる半導体
素子において、半導体膜形成用の気体状原料物質と該原
料物質に酸化作用をする性質を有する気体状ハロゲン系
酸化剤とを反応空間内に導入して接触させることで励起
状態の前駆体を含む複数の前駆体を化学的に生成し、こ
れらの前駆体の内少なくとも１つの前駆体を半導体膜構
成要素の供給源として成膜空間内の基体上に堆積せしめ
ることにより半導体膜が形成され、この際に前記半導体
■り構成要素の供給を限られた領域に制限するガス噴出
部が用いられ、該ガス噴出部が前記基体に対して相対的
に移動せしめられることにより該基体上の所望の部分に
半導体膜が形成されたことを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明の半導体素子の製造方
法は、基体上に部分的に直接または間接に半導体膜を形
成してなる半導体素子の製造方法において、半導体膜形
成用の気体状原料物質と咳原料物質に酸化作用をする性
質を有する気体状ハロゲン系酸化剤とを反応空間内に導
入して接触させることで励起状態の前駆体を含む複数の
前駆体を化学的に生成し、これらの前駆体の内少なくと
も１つの前駆体を半導体膜構成要素の供給源として成膜
空間内の基体上に堆積せしめることにより半導体膜を形
成し、この際に前記半導体膜構成要素の供給を限られた
領域に制限するガス噴出部を用い、該ガス噴出部を前記
基体に対して相対的に移動せしめることにより咳！、（
体上の所望の部分に半導体膜を形成することを特徴とす
る。

上記の本発明によれば、省エネルギー化と同時に、膜厚
均一性、膜品質の均一性を十分満足さ仕て管理の簡素化
と量産化を図り、早産装置に多大な設備投資も必要とせ
ず、またその■産の為の管理項目も明確になり、管理許
容幅も広く、装置の調整も簡単になる。

〔発明の詳細な説明〕

本発明において使用される堆積膜形成用の気体状原料物
質は、気体状ハロゲン系酸化剤との化学的接触により酸
化作用をうけるものであり、目的とする堆積膜の種類、
特性、用途等によって所望に従って適宜選択される。本
発明に於いては、上記の気体状原料物質及び気体状ハロ
ゲン系酸化剤は、化学的接触をする際に気体状とされる
ものであれば良く、通常の場合は、気体でも液体でも固
体であっても差支えない。

堆積膜形成用の原゛掛物質あるいはハロゲン系酸化剤が
液体又は固体である場合には、Ａｒ、Ｈｅ。

Ｎ、、Ｈ□等のキャリアーガスを使用し、必要に応して
熱も加えながらバブリングを行なって反応空間に堆積膜
形成用の原料物質及びハロゲン系酸化剤を気体状として
導入することができる。

この際、上記気体状原料物質及び気体状ハロゲン系酸化
剤の分圧及び混合比は、キャリアーガスの／Ａｖあるい
は堆積膜形成用の原料物質及び気体状ハロゲン系酸化剤
の蒸気圧を調節することにより設定される。

本発明に於いて使用される堆積膜形成用の原に：）物質
としては、例えば、半導体性或いは電気的絶縁性のシリ
コン堆積膜やゲルマニウム堆積膜等のテトラヘドラル系
の堆積膜を得るのであれば、直鎖状、及び分岐状の鎖状
シラン化合物、環状シラン化合物、鎖状ゲルマニウム化
合物等を有効なものとして挙げることが出来る。

具体的には、直鎖状シラン化合物としてはＳ　＋、、Ｈ
２１１−２（ｎ＝１，２，３，４，５．６，７゜８）、
分岐状鎖状シラン化合物としては、５ｉｔ（３ＳｉＨ（
ＳｉＨ：＋）ＳｉＨｚＳｉＨ３，鎖状ゲル７７化合物と
しては、Ｇ　ｅ　ｍ　［（ｚｍ−ｚ　（ｍ　＝　１　。

２．３，４．５）等が挙げられる。この他、例えばスズ
の堆積膜を作成するのであればＳ　ｎ　Ｈａ等の水素化
スズを有効な原料物質として挙げることが出来る。

勿論、これ等の原料物質は１種のみならず２種以上混合
して使用することも出来る。

本発明に於いて使用されるハロゲン系酸化剤は、反応空
間内に導入される際気体状とされ、同時に反応空間内に
導入される堆積膜形成用の気体状原料物質に化学的接触
だけで効果的に酸化作用をする性質を有するもので、Ｆ
２−　Ｃ’Ｚ＋　Ｂｒｚ、　　１２＋ＦＣ７！、ＦＢｒ
等のハロゲンガス、発生期状態の弗素。

塩素、臭素等が有効なものとして挙げることが出来る。

これ等のハロゲン系酸化剤は気体状で、前記の堆積膜形
成用の原料物質の気体と共に所望の流量と供給圧を与え
られて反応空間内に４大されて前記原料物質と混合？Ｊ
ｉ突することで化学的接触をし、前記原料物質に酸化作
用をして励起状態の前駆体を含む複数種の前駆体を効率
的に生成する。生成される励起状態の前駆体及び他の前
駆体は、少なくともそのいずれか１つが形成される堆積
膜の構成要素の供給源として働く。

生成される１１ｊ駆休は分解して又は反応して別の励起
状！虚の前駆体又は別の励起状態にある前駆体になって
、或いは必要に応じてエネルギーを放出はするがそのま
まの形態で成膜空間に配設された基体表面に触れること
で三次元ネットワーク構造の堆積膜が作成される。

励起すれるエネルギーレベルとしては、前記励起状態の
前駆体がより低いエネルギーレベルにエネルギー遷移す
る、又は別の化学種に変化する過程に於いて発光を伴う
エネルギーレベルであることが好ましい。斯かる工ふル
ギーの遷移に発光を伴なう励起状態の前駆体を含め活性
化された前駆体が形成されることで本発明に、おける堆
積膜形成プロセスは、より効率良く、より省工ふルギー
で進行し、均一でより良好な物理特性を有する堆積膜が
形成される。

本発明に於いては、堆積膜形成プロセスが円滑に進行し
、高品質で所望の物理特性を有する膜が形成される可く
、成膜因子としての、原料物質及びハロゲン系酸化剤の
種類と組み合せ、これ等の混合比、混合時の圧力、流■
、成膜空間内圧、ガスの左型、成膜温度（基体温度及び
雰囲気温度）が所望に応して適宜選択される。これ等の
成膜因子は有機的に関連し、単独で決定されるものでは
なく相互関連の下に夫々に応して決定される。本発明に
於いて、反応空間に導入される堆積膜形成用の気体状原
料物質と気体状ハロゲン系酸化剤との量の割合は、上記
成膜因子の中で関連する成膜因子との関係に於いて適宜
所望に従って決められるが、導入流量比で、好ましくは
、１／１００〜１００／１が適当であり、より好ましく
は１１５０〜５０／１とされるのが望ましい。

反応空間に導入される際の混合時の圧力としては前記気
体状原料物質と前記気体状ハロゲン系酸化剤との化学的
接触を確率的により高める為には、より高い方が良い。

一方、成膜空間内の圧力が高すぎると、化学的接触で生
した前駆体が他の前駆体あるいは気体状原料物質と衝突
し気相中で二次反応を生じて、気体に到着する前にポリ
メリゼーションをおこしてポリマーとなってしまい膜堆
積に寄与しなくなったり、また、前駆体が部分的にボリ
メリゼーションを生じた後に堆積し膜品質を劣化させた
りする。このため、成膜空間内の圧力は比較的低い方が
好ましい。

そこで、本発明においては、気体状原料物質と気体状ハ
ロゲン系酸化剤とを吹き出し管内において混合し、混合
ガスを該吹き出し管の吹き出し口から噴出させ、この際
該吹き出し口を粗く絞っておくことにより、ガス吹き出
し管内の圧力を高く維持し且つ基体の存在する成膜空間
内の圧力を低くおさえ、これにより高効率の膜堆積及び
高品質の膜の堆積を実現することができる。

ガス吹き出し管内の圧力は、ガス吹き出し口の大きさ及
びガス流量等によって適宜設定することができるが、気
体状原料物質と気体状ハロゲン系酸化剤との化学的接触
を増加させ、前駆体の生成を効率よく行なわしめるため
には、通常ｌ　　Ｔｏｒｒ以上、より好ましくは１０Ｔ
ｏｒｒ以上であるのが望ましい。

この様に、ガスの吹き出し口を細（絞り、吹き出し管内
の圧力を高くすることにより、前記ガス状原料物質とハ
ロゲン系酸化剤とが均一に効率よく混合され、前駆体（
Ｅ）が効率的に生成せしめられる。

成膜空間内の圧力は、吹き出し管内で生成せしめられた
前駆体の気相中での反応を防ぐため及び不純物の混入を
防ぐために低い方が望ましく、通常Ｉ　Ｔｏｒｒ以下、
好ましくはＱ、　ｌ　Ｔｏｒｒ以下にする。

成膜時の基体温度（Ｔｓ）は、使用されるガス種及び形
成される堆積膜の種類と要求される特性に応じて、個々
に適宜所望に従って設定されるが、非晶質の膜を得る場
合には好ましくは室温から４５０°Ｃ８より好ましくは
５０〜４００°Ｃとされるのが望ましい。殊に半導体性
や光導電性等の特性がより良好なシリコン堆積膜を形成
する場合には、基体温度（Ｔｓ）は７０〜３５０°Ｃと
されるのが望ましい。また、多結晶の膜を得る場合には
、ｋ了ましくは２００〜６５０°Ｃ１より好ましくは３
００〜６００°Ｃとされるのが望ましい。

成膜空間の雰囲気温度（Ｔａｔ）は、生成される前記前
駆体（Ｅ）及び前記前駆体（Ｄ＞が成膜に不適当な化学
種に変化せず、且つ効率良く前記前駆体（Ｅ）が生成さ
れる様に基体温度（Ｔｓ）との関連で適宜所望に応じて
決められる。

本発明に於いて使用される基体としては、形成される堆
積膜の用途に応じて適宜所望に応して選択されるのであ
れば導電性でも電気絶縁性であっても良い。導電性基体
としては、例えば、ＮｉＣｒ、ステンレス、Ａ１．、Ｃ
ｒ、、ＭＯｌＡｕ、、Ｉｒ。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金泥又はこれ等
の合金が挙げられる。

電気絶縁性基体としては、ポリエステル、ポリエチレン
、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポリプロ
ピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリス
チレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシー１
−、ガラス、セラミック、等がｉ′１１常使用される。

これらの電気絶縁性基体は、好適には少なくともその一
方の表面が導電処理され、該導電処理された表面側に他
の層が設けられるのが望ましい。

例えばガラスであれば、その表面がＮｉＣｒ、Ａｅ、　
　ＣｒＸ　Ｍｏ、、　Ａｕ、　　Ｉ　　ｒ　、、　Ｎｂ
、　　Ｔａ、　　Ｖ、Ｔｉ、　　Ｐｔ　、、　Ｐｄ、、
　［ｎｚ○３、　Ｓ　ｎ　Ｏｚ　　、ｒ　Ｔ　Ｏ（Ｉ　
ｎｚ○３＋Ｓｎ○２）等の薄膜を設ける事によって導電
処理され、或いはポリエステルフィルム等の合成樹脂フ
ィルムであれば、ＮｉＣｒ、Ａｐ、Δｇ、、Ｐｄ、、Ｚ
ｎ、、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｒ。

Ｍｏ、、ｌ　ｒ、Ｎｂ、Ｔａ、■、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属
で真空薄着、電子ビーム蒸着、スパッタリング等で処理
し、又は前記金属でラミネート処理して、その表面が導
電処理される。支持体の形状としては、円筒状、ヘルド
状、板状等、任意の形状とし得、所望によって、その形
状が決定される。

基体は、基体と膜との密着性及び反応性を考慮して上記
の中より選ぶのが好ましい。更に両者の熱膨張の差が大
きいと膜中に多量の歪が生じ、良品質の膜が得られない
場合があるので、両者の熱膨張の差が近接している基体
を選択して使用するのが好ましい。

又、基体の表面状態は、膜の構造（配向）や錐状組識の
発生乙こ直接関係するので、所望の特性が得られる様な
膜構造と膜組織となる様に基体の表面を処理するのが望
ましい。

第１図は本発明の半専体素子の製造方法を実鉋するのに
好適な装置の１例を示す部分概略斜視図であり、第２図
はその模式的部分構成図である。

第１図において、４は互いに平行に配設された２木の基
体副走査レールであり、３は互いに平行に配設された２
本の基体主走査レールであり、５はその表面に半導体膜
が形成される基体である。

各主走査レール３の両端はそれぞれ副走査レール４に対
しＤ方向に往復移動可能な様に結合されている。また、
図示はしないが、基体５は主走査レール３に対しＣ方向
に往復移動可能な様に支持されている。１０は該基体５
を加熱するためのハロゲンランプである。

第１図において、２は上記副走査レール４と平行且つ互
いに平行に配設された２木の輸送管副走査レールであり
、１は上記主走査レール３と平行に配設された輸送管主
走査レールであり、６は気体状原料物質と気体状ハロゲ
ン系酸化剤とをそれぞれ導入して混合した後に基体５の
方へと噴出せしめるための輸送管である。主走査レール
ｌの両端はそれぞれ副走査レール２に対しＢ方向に往復
移動可能な様に結合されている。また、輸送管６は主走
査レール１に対しＡ方向に往復移動可能な様に結合され
ている。

第１図において、７．８は気体状原料物質及び／または
気体状ハロゲン系酸化剤を輸送管６へと導入するための
ガス魯入管である。ガス導入管８の途中には該管内のガ
スの流れを○Ｎ−０ＦＦするための電磁弁９が設けられ
ている。

第２図に示される様に、輸送管６は２重管構造となって
おり、内側のガス吹き出し管のガス吹き出し口は外側の
ガス吹き出し管のガス吹き出し口よりも基体５から遠く
に位置する様に設計されている。

第２図において、２０１〜２０６は夫々、成膜する際に
使用されるガスが充填されているボンベ、２０１　ａ　
〜２０６　ａは夫々ガス供給パイプ、２０１ｂ〜２０６
ｂは夫々各ボンへからのガスの流ｕｔ８１”ｌ整用のマ
スフローコントローラー、２０１ｃ〜２０６ｃはそれぞ
れガス圧力計、２０１ｄ〜２０６ｄ及び２０１ｅ〜２０
６ｅは夫々バルブ、２０１ｆ〜２０６ｒは夫々対応する
ガスボンベ内の圧力を示す圧力計である。

第１図及び第２図に示される装置において、基体５を主
走査レール３に対しＣ方向に移動させ、また該主走査レ
ール３を副走査レール４に対しＤ方向に移動させること
により、該基体５を２次元的に移動させることができる
。一方、輸送管６を主走査レール１に対しへ方向に移動
させ、また咳主走査レールｌを副走査レール２に対しＢ
方向に移動させることにより、該輸送管６を２次元的に
移動させることができる。これらの移動は不図示の適宜
の駆動手段により行なわれ、輸送管６のＡ。

Ｂ方向の移動及び／または基体５のＣ，Ｄ方向の移動を
適宜組合わせることにより、輸送管６と基体５との相対
位置関係を自由に変化させることができる。これらの移
動動作及び電磁弁９の開閉動作はパーソナルコンピュー
タにより制御することができ、かくして基体５上の所望
の領域に所望の特性を有する堆積膜を形成することがで
きる。

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 第１図及び第２図に示される装置を用いて基体５上・に
半導体膜を形成した。

ボンベ２０３に充填されているＨｅガスで１０％に希釈
したＦ２ガスを流量２０ＳＣ叶でガス導入管７から輸送
管６内へ供給した。同時に、ボンへ２０１に充填されて
いるＳ　ｉ　Ｈｅガスを流ｉ２ｓｅｃＭでガス導入管８
から輸送管６内へ供給した。尚、この際に電磁弁９を一
定の時間間隔でＯＮ　−０ＦＦさせ、且つ基体５に対し
輸送管６を０．１關／ｓｅｃの相対速度で走査した。

これにより、第３図に示される様に、基体５上に厚さ約
５０人の非晶質シリコン膜１１が断続的に堆積形成され
た。尚、この膜の膜厚分布むらは±１０％以内であった
。

次に、基体５に対する輸送管６の相対走査速度を０．０
５　＋ｕ　／　ｓｅｃとする以外は上記と同様な操作を
行なったところ、形成された非晶質ノリコン膜１１の厚
さは約１００人であった。また、１膜厚分布むらは±８
％以内であった。

この様に、輸送管６の走査速度を適宜制御することによ
り、所望バクーンを所望の厚さで形成することができる
。

〔実施例２〕 第１図及び第２図に示される装置を用いて、第４図に示
される光センサを製造した。

第４図において、５は基体であり、１２は光導電層であ
り、１３．１４は電極である。

基体５としては平板状ガラス板（コーニング社製＃７０
５９）を用い、基体温度を２８０°Ｃに設定した。

ボンへ２０３に充填されているＨ　ｅで１０％に希釈さ
れたＦ２ガスを流１２０ｓｃ（Ｍでガス導入管７から輸
送管６内へ供給した。同時にボンベ２０１に充填されて
いるＳｉＨ，ガスを流量３　ＳＣＣＭでガス導入管８か
ら輸送管６内へ供給した。尚、この際に電磁弁９の０Ｎ
−ＯＦＦを適宜制御し、且つ基体５に対し輸送管６を１
μｍ／ｓｅｃの相対速度で走査した。これにより、基体
５上の所定の領域に１１ｘ厚約６５００人の非晶質シリ
コン膜からなる光導電層１２が堆積した。

次に、その上に真空蒸着によりＡ／２からなり電極１３
．１４を形成した。

かくして得られた光センサの特性を測定したところ、暗
導電率が８　Ｘ　１０−”　Ｓ／ａｍであり、出力０．
５ｍｗのＨｅＮｅレーザを照射した時の光導電率が６　
Ｘ　１０−５Ｓ／ｃｍであり、良好な受光特性及び電気
特性を示した。

〔実施例３〕 第１図及び第２図に示される装置を用いて第５図に示さ
れる薄膜トランジスタ（以下ｒＴＦＴＪという）を製造
した。

第４図において、５は基体であり、１５は半導体層であ
り、１６はｎ゛層であり、１７は絶縁層であり、１８，
１９．２０は電極である。

基体５としては平板状ガラス板（コーニング社製＃７０
５９）を用い、基体温度を４００　’Ｃに設定した。ま
た、該基体５と輸送管６のガス噴出口との距離を３　ｃ
ｍに設定した。

ボンへ２０３に充填されているＦ２ガスを流量２５ＣＣ
Ｍで、及びボンベ２０４に充填されているＨｅガスを流
量４０５ＣＣＭで、ガス導入管７から輸送管６内へ供給
した。この時の成膜空間（即ち、基体５が存在する空間
）内の圧力を８００　ｍＴｏｒｒとした。このままの状
態で３０分間保持し、基体５の表面をエツチングした。

続いて、成膜空間内の圧力を２００　ｍＴｏｒｒとし、
ボンへ２０１に充填されているＳｉＨ４ガスを’／Ｒ’
１２３ＣＣＭで導入管８から輸送管６内へ供給した。同
時に、該輸送管６を入方向に１０μｍ／ｓｅｃの速度で
移動させ、この際電磁弁９の０Ｎ−ＯＦＦを適宜制御し
た。これにより、基体５上に多結晶シリコン膜が堆積形
成された。次に、Ｓ　ｉ　Ｈｅガスの導入のみを止めて
Ｆ２ガス及びＨｅガスの？Ａ量は変化させずに成膜空間
内の圧力を０．９　Ｔｏｒｒに設定し、約１０秒間保持
した。これにより、既に形成されている多結晶シリコン
膜の表面付近がエツチングされ、半導体層（厚さ約６５
００人）１５が形成された。

次に、ボンへ２０１巳こ充填されているＳｉＨ４ガスを
流星Ｉ　ＳＣＣＭでガス導入管８からＩ輸送管６内２こ
供給し、同時にボンへ２０３に充填されているＦ２ガス
を′／Ｒ量Ｉ　ＳＣＣ門で、ボンへ２０４に充填されて
いるＨ　ｅガスを流１１８　ＳＣＣＭで、及びボンベ２
０５に充填されているＨ　ｅガスで１１００ｐｐに希釈
されたＰＨ３ガスを流ｉ　２５ＣＣＭで、ガス導入管７
から輸送管６内に供給した。この際、輸送管６を六方向
に移動させ電磁弁９の０ＮＯＦＦを適宜側′４’ＪＩＩ
　した。これにより、半導体層１５上にリンを高ン帰度
にドープした非晶質シリコン膜からなるｎ゛層（厚さ約
６００人）１６が形成された。

次に、ボンへ２０１に充填されているＳ　ｉ　Ｔ（ａガ
スを流１１５ｃ叶でガス導入管８から輸送管６内に供給
し、同時にボンへ２０３に充填されているＦ２ガスを流
量Ｉ　ＳＣＣＭで、ボンベ２０４に充填すれているＨ　
ｅガスを流ｆｆ１１８ｓｅｃＭで、及びボンベ２０６に
充填されている０２ガスを流ｉ　２　ＳＣＣＭで、ガス
ｍ入管７から輸送管６内に供給した。この際、輸送管６
をＡ方向にＩＯμｍ／ｓｅａの速度で移動させ、電磁弁
９のＯＮ−〇ＦＦを適宜制御した。

これにより、酸化シリコンからなる絶縁層（厚さ約１２
００人）１７が形成された。

次に、真空蒸着及びフォトリソグラフィー技術を用いて
電極１８．１９．２０を形成した。

かくして得られたＴＦＴの電気特性を測定したところ極
めて良好な特性が得られた。

（発明の効果〕 以上の如き本発明によれば、マスクを用いることなく基
板上の所望の領域に均−且つ良好な半導体膜を容易に形
成することができ、更にガス噴出部と基体との相対速度
を変化させることにより半導体膜の厚さを適宜変化させ
ることができる。

かくして、本発明によれば、所望の良好な特性を有する
半導体素子を低コストにて得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに好適な装置の部分概
略斜視図であり、第２図はその模式的部分構成図である
。 第３図は本発明方法により得られた半導体膜の概略断面
図である。 第４図及び第５図は本発明半導体素子の概略断面図であ
る。 １〜４：レール、５；基体、６：輸送管、７．８：ガス
導入管、９：電磁弁、１０：ハロゲンランプ、１に半導
体層、１２：光導電層、１３．１４＋電極、１５：半導
体層、１６　：　ｎ”層、１７：絶縁層、１８〜２０：
電極、２０１〜２０６：ボンへ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に部分的に直接または間接に半導体膜を形
   成してなる半導体素子において、半導体膜形成用の気体
   状原料物質と該原料物質に酸化作用をする性質を有する
   気体状ハロゲン系酸化剤とを反応空間内に導入して接触
   させることで励起状態の前駆体を含む複数の前駆体を化
   学的に生成し、これらの前駆体の内少なくとも１つの前
   駆体を半導体膜構成要素の供給源として成膜空間内の基
   体上に堆積せしめることにより半導体膜が形成され、こ
   の際に前記半導体膜構成要素の供給を限られた領域に制
   限するガス噴出部が用いられ、該ガス噴出部が前記基体
   に対して相対的に移動せしめられることにより該基体上
   の所望の部分に半導体膜が形成されたことを特徴とする
   、半導体素子。
2. （２）基体上に部分的に直接または間接に半導体膜を形
   成してなる半導体素子の製造方法において、半導体膜形
   成用の気体状原料物質と該原料物質に酸化作用をする性
   質を有する気体状ハロゲン系酸化剤とを反応空間内に導
   入して接触させることで励起状態の前駆体を含む複数の
   前駆体を化学的に生成し、これらの前駆体の内少なくと
   も１つの前駆体を半導体膜構成要素の供給源として成膜
   空間内の基体上に堆積せしめることにより半導体膜を形
   成し、この際に前記半導体膜構成要素の供給を限られた
   領域に制限するガス噴出部を用い、該ガス噴出部を前記
   基体に対して相対的に移動せしめることにより該基体上
   の所望の部分に半導体膜を形成することを特徴とする、
   半導体素子の製造方法。
3. （３）前記気体状ハロゲン系酸化剤は、ハロゲンガスを
   含む、特許請求の範囲第２項に記載の半導体素子の製造
   方法。
4. （４）前記気体状ハロゲン系酸化剤は、弗素ガスを含む
   、特許請求の範囲第２項に記載の半導体素子の製造方法
   。
5. （５）前記気体状ハロゲン系酸化剤は、塩素ガスを含む
   、特許請求の範囲第２項に記載の半導体素子の製造方法
   。
6. （６）前記気体状ハロゲン系酸化剤は、弗素原子を構成
   成分として含むガスである、特許請求の範囲第２項に記
   載の半導体素子の製造方法。
7. （７）前記気体状ハロゲン系酸化剤は、発生期状態のハ
   ロゲンを含む、特許請求の範囲第２項に記載の半導体素
   子の製造方法。
8. （８）前記基体は、前記気体状原料物質と前記気体状ハ
   ロゲン系酸化剤の前記反応空間への導入方向に対して対
   向する位置に配設される、特許請求の範囲第２項に記載
   の半導体素子の製造方法。
9. （９）前記気体状原料物質と前記気体状ハロゲン系酸化
   剤は前記反応空間へ、多重管構造の輸送管から導入され
   る、特許請求の範囲第２項に記載の半導体素子の製造方
   法。