JPH06124910A - 膜の形成方法及び薄膜トランジスタの作成方法及び液晶装置の作成方法及び太陽電池の作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】平行平板型プラズマ化学気相成長装置により形
成される多元系の半導体膜又は絶縁膜の作成方法に関
し、半導体膜のバンドギャップを大きくし、かつ導電率
を向上することができ、また、絶縁膜の膜質の向上を図
る。 【構成】水素ガス及び水素化合物からなる２種類以上の
原料ガスを用い、対向する電極２２，２８間のガス活性
部で活性化された、水素ガス及び原料ガスの少なくとも
いづれかを含む活性化ガスにより、各原料ガスの構成元
素の少なくとも１つ含む膜を被形成体３１上に形成する
膜の形成方法であって、ガス活性部を水素ガスを定常的
に導入するとともに、原料ガスを活性化する期間には少
なくとも活性化すべき原料ガスを含み、かつ活性化すべ
き原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギよりも
小さい結合エネルギの水素化合物を有する他の原料ガス
を含まないように、２種類以上の原料ガスのうちから順
次１種類以上のガスを選択して活性部で活性化すること
を含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、膜の形成方法に関し、
より詳しくは、平行平板型プラズマ化学気相成長装置
（以下、平行平板形Ｐ−ＣＶＤ装置と称する。）により
形成される多元系の半導体膜又は絶縁膜の作成方法に関
する。多元系の半導体膜、例えばａ−ＳｉＣ膜は、ワイ
ドバンドギャップの利点を生かして、太陽電池のキャリ
ア発生層及び引出し電極層や、薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと称する。）の動作半導体層への応用が期待
され、また、低温形成が可能という利点を生かして、Ｔ
ＦＴのゲート絶縁膜等への応用が期待されている。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴアクティブマトリクス液晶表示装
置（以下、ＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤと称す
る。）、特に、スタガ型のＴＦＴアクティブマトリクス
ＬＣＤにおいて絶縁性透明基板上への動作半導体層やゲ
ート絶縁膜の形成は、低温での成長が可能なプラズマ化
学気相成長（以下、Ｐ−ＣＶＤと称する。）が多く用い
られている。通常、動作半導体層としてアモルファスシ
リコン膜（以下、ａ−Ｓｉ膜と称する。）が用いられる
が、近年、バックライト光が照射されても動作半導体層
中にキャリアが励起されにくいワイドバンドギャップの
材料、例えばＳｉＣ膜の適用が検討されている。また、
ゲート絶縁膜の材料として誘電率の大きいシリコン窒化
膜（以下、ＳｉＮ膜と称する。）が用いられているが、
薄膜化を図る場合でも絶縁耐圧が低下しないように、膜
質の向上が望まれている。

【０００３】図２７（ａ）は、ａ−ＳｉＣ膜やＳｉＮ膜
を形成する平行平板形Ｐ−ＣＶＤ装置の構成図である。
図２７（ａ）において、１はチャンバ、２，８は第１の
電極及び第２の電極で、この間に高周波電力を印加して
反応ガスをプラズマ化する。また、第１の電極２は、チ
ャンバ１内への反応ガスの放出口となっており、配管４
を介して第１〜第３のガス導入口５〜７と接続され、配
管４に設けられたバルブ３により反応ガスの通流、停止
が行われる。更に、第２の電極８はＳｉＣ膜の形成され
る被形成体１１の載置台も兼ねている。そして、通常、
第２の電極８がアースに接続され、第１の電極２が高周
波電源９に接続される。

【０００４】次に、このような平行平板形Ｐ−ＣＶＤ装
置により、スタガ型のＴＦＴアクティブマトリクスＬＣ
Ｄに用いられる、従来例のＴＦＴの形成方法について図
２７（ａ），（ｂ），図２８（ａ）〜（ｃ）を参照しな
がら説明する。まず、図２８（ａ）に示すように、透明
基板１２上に互いに対向し、ソース／ドレイン電極（以
下、Ｓ／Ｄ電極と称する。）となる酸化インジウム錫膜
（以下、ＩＴＯ膜と称する。）13ａ／ｎ⁺型非晶質シリ
コンカーバイド膜（以下、ｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜と称す
る。）14ａ及びＩＴＯ膜13ｂ／ｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜14ｂの
２層の膜の形成された被形成体１１を第２の電極８に保
持し、内蔵のヒータにより加熱して、温度２５０℃に保
持する。

【０００５】透明基板１２の温度が所定の温度に達した
ら、第１〜第３のガス導入口５〜７から原料ガスとして
のＳｉＨ₄ ガス及びＣＨ₄ ガスとＨ₂ ガスとを、 ＳｉＨ₄ の流量＋ＣＨ₄ の流量＝５０ sccm Ｈ₂ 流量＝５０ sccm の流量の条件で定常的に導入し（図２７（ｂ））、圧力
が０．７Torrになるように保持する。このとき、形成さ
れるＳｉＣ膜のバンドギャップ（Ｅｇ）の大きさを制御
するため、ＣＨ₄ ガスの流量を調整し、ＣＨ₄ ／（Ｓｉ
Ｈ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比を所定の値に保持する。通常、
ＣＨ₄ ガスの流量が増えるに従って、Ｅｇは増加してい
く。

【０００６】次いで、ＲＦ電力５０Ｗを第１及び第２の
電極２，８間に印加して反応ガスをプラズマ化する。こ
の状態を所定の時間保持して被形成体１１上に所望の膜
厚の非晶質シリコンカーバイド膜（以下、ａ−ＳｉＣ膜
と称する。）１５を形成する（図２８（ａ））。次に、
ＳｉＨ₄ ガス＋ＮＨ₃ ガス＋Ｈ₂ ガスの混合ガスを定常
的に流して、ＳｉＣ膜１５の上にゲート絶縁膜となるシ
リコン窒化膜１６を形成する。このとき、動作半導体層
となるａ−ＳｉＣ膜１５の上部に形成するため透明基板
１２温度を低温に保持して形成する必要がある。続い
て、アルミニウム膜（以下、Ａｌ膜と称する。）１７を
形成する（図２８（ｂ））。

【０００７】その後、所定のパターニングを行い、ＩＴ
Ｏ膜13ａ／ｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜14ｃ及びＩＴＯ膜13ｂ／ｎ⁺
ａ−ＳｉＣ膜14ｄからなるＳ／Ｄ電極18ａ，18ｂ，シリ
コン窒化膜からなるゲート絶縁膜16ａ，Ａｌ膜からなる
ゲート電極17ａを形成すると、ＴＦＴが作成される（図
２８（ｃ））。なお、更に、液晶層を形成すると、スタ
ガ型のＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤが完成する。

【０００８】また、ａ−ＳｉＣ膜が太陽電池等に用いら
れる場合には、引出し電極層についてバンドギャップを
広く、かつ導電率を高くすることが望まれ、また、キャ
リア発生層について光導電率を向上させることが望まれ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のａ−ＳｉＣ膜１５の形成方法では、所望のＥｇを得る
ため、ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比を調整し
ているが、ＣＨ₄ ガスの流量を増やしてこの比を１近く
にしても、炭素（Ｃ）の含有率が増加せず、Ｅｇも２．
４ｅＶ以上にはなりにくい。また、ＳｉＣ膜１５中には
炭素（Ｃ）に結合する水素（Ｈ）が増加し、導電率の低
下等に代表される膜質の悪化が更に著しくなるという問
題がある。

【００１０】更に、参考文献（Y.Tawada et.al,Journal
of Applied Physics ,53,5273(1982)）には、Ｅｇを大
きくするため、ＣＨ₄ の代わりに、C₂H₆，C₂H₄，C₃H₈等
の高次の炭化水素化合物を用いることが示されており、
流量を増すにしたがって、Ｅｇは２．８ｅＶ程度に増え
るが、ＳｉＣ膜中のＣに結合するＨも増加し、このた
め、光導電率やIII 族又はＶ族の不純物をドープした場
合の導電率等で代表される膜質が悪化するという問題が
ある。

【００１１】更に、参考文献（Journal of Non Crystal
ine Solids 97 98(1987)1367-1374）には、Ｈ₂ ／（Ｈ
₂ ＋ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比を増して水素希釈率を
高めることにより、ＳｉＣ膜中の水素量を減らし、膜質
の改善が行えることが述べられているが、Ｅｇを２．２
ｅＶ以上に大きくすることは困難である。一方、低温で
成膜されたシリコン窒化膜１６中には、窒素と結合した
水素の量が増加しており、緻密性が低下しているため、
絶縁耐圧が低いという問題がある。

【００１２】本発明はかかる従来例の問題点に鑑み創作
されたものであり、平行平板型プラズマＣＶＤ装置等に
より形成される多元系の半導体膜のバンドギャップを大
きくし、かつ導電率を向上することができ、また、プラ
ズマＣＶＤ等により形成される絶縁膜の膜質の向上を図
ることができる膜の形成方法の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、水
素，ヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン及びキセ
ノンのうち少なくともいずれかを含むガス、及び水素化
合物からなる２種類以上の原料ガスを用い、電力を印加
すべき対向する電極間のガス活性部で活性化された、前
記ガス及び前記原料ガスのうち少なくともいずれかを含
む活性化ガスにより、前記各原料ガスの構成元素をそれ
ぞれ少なくとも１つ含む膜を被形成体上に形成する膜の
形成方法であって、前記ガス活性部に前記ガスを定常的
に導入するとともに、活性化すべき原料ガスを活性化す
る期間には少なくとも活性化すべき前記原料ガスを含
み、かつ該活性化すべき原料ガスを構成する水素化合物
の結合エネルギよりも小さい結合エネルギの水素化合物
を有する他の原料ガスを含まないように、前記２種類以
上の原料ガスのうちから順次１種類以上の原料ガスを選
択して前記ガス活性部に導入し、活性化することを特徴
とする膜の形成方法によって達成され、特に、前記２種
類以上の原料ガスとして、シリコンと水素との結合を有
する原料ガス、及び炭素と水素との結合を有する原料ガ
スを用い、アモルファスシリコンカーバイド膜を形成す
る上記の膜の形成方法であって、前記シリコンと水素と
の結合を有する原料ガスを含む前記１種類以上の原料ガ
スを前記ガス活性部に導入して活性化し、アモルファス
シリコンからなる最初の膜を形成した後、前記炭素と水
素との結合を有する原料ガスを活性化する期間には、前
記シリコンと水素との結合を有する原料ガスを含まない
ように、前記炭素と水素との結合を有する原料ガスを選
択的に前記ガス活性部に導入して活性化する膜の形成方
法によって達成され、また、上記の原料ガスとともに、
III 族の導電形不純物元素と水素との結合を有する原料
ガス又はＶ族の導電形不純物元素と水素との結合を有す
る原料ガスを用い、第１の膜の形成方法に従って選択的
に活性化して、ｐ型又はｎ型のアモルファスシリコンカ
ーバイド膜を形成する膜の形成方法によって達成され、
第２に、例えば上記のアモルファスシリコンからなる最
初の膜を形成した後、前記１種類以上の原料ガスの導入
を停止し、前記ガスのみを前記ガス活性部に導入して活
性化し、該活性化されたガスに前記最初の膜を曝して該
最初の膜中に微結晶シリコンを形成することを特徴とす
る膜の形成方法によって達成され、上記第１及び第２の
場合であって、特に、前記最初の膜は膜厚２０Å以下と
され、また、少なくとも前記最初の膜を形成する期間、
前記被形成体の温度は５００℃以下に保持され、更に、
前記シリコンと水素との結合を有する原料ガスは、前記
水素，ヘリウム，ネオン，アルゴン，クリプトン及びキ
セノンのうち少なくともいずれか一つを含むガスにより
５倍以上に希釈され、また、前記炭素と水素との結合を
有する原料ガスは、前記水素，ヘリウム，ネオン，アル
ゴン，クリプトン及びキセノンのうち少なくともいずれ
か一つを含むガスにより５倍以上に希釈されていること
を特徴とする膜の形成方法によって達成され、第３に、
シリコンターゲット及びシリコンカーバイドターゲット
を交互にスパッタして被形成体上に微結晶シリコンを有
するアモルファスシリコンカーバイド膜を形成すること
を特徴とする膜の形成方法によって達成され、また、前
記膜の形成方法により前記アモルファスシリコンカーバ
イド膜，アモルファス窒化シリコン膜又はアモルファス
酸化シリコン膜の形成を繰り返し、前記アモルファスシ
リコンカーバイド膜，アモルファス窒化シリコン膜又は
アモルファス酸化シリコン膜を積層する膜の形成方法に
よって達成され、第４に、透明絶縁性基板上に互いに対
向するソース／ドレイン電極と、該ソース／ドレイン電
極上のコンタクト層と、前記ソース／ドレイン電極に挟
まれた領域に形成され、かつ前記コンタクト層と接続す
る動作半導体層と、該動作半導体層上のゲート絶縁膜
と、該ゲート絶縁膜上のゲート電極とを有する薄膜トラ
ンジスタの製造方法において、上記膜の形成方法により
動作半導体層となるアモルファスシリコンカーバイド
膜，コンタクト層となるｎ型又はｐ型のアモルファスシ
リコンカーバイド膜，ゲート絶縁膜となるアモルファス
窒化シリコン膜又はアモルファス酸化シリコン膜を形成
することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法によ
って達成され、第５に、少なくともｐ型半導体層，ノン
ドープ半導体層及びｎ型半導体層を積層してなる太陽電
池の作成方法において、上記膜の形成方法により前記ｐ
型，ノンドープ又はｎ型半導体層となるｐ型，ノンドー
プ又はｎ型アモルファスシリコンカーバイド膜を形成す
ることを特徴とする太陽電池の作成方法によって達成さ
れる。

【００１４】

【作 用】本願発明者の調査によれば、ＳｉＨ₄ ガス，
ＣＨ₄ ガス及びＨ₂ ガスの混合ガスを用いてアモルファ
スシリコンカーバイド膜（ａ−ＳｉＣ膜）を形成する
際、ＣＨ₄ ガスの流量を増やしたとき、形成されるａ−
ＳｉＣ膜中のＣの量が増えず、大きいＥｇが得られなか
ったり、Ｃに結合するＨ（ＣＨ₃ ）が増加し、膜質の悪
化が著しくなったりするという問題は、ＳｉとＨ，Ｃと
Ｈの結合エネルギの差による所が大きいと考えられる。

【００１５】即ち、いま、ａ−ＳｉＣ膜を形成する為の
各種の原料ガスを構成する水素と他の元素間の結合エネ
ルギは、一般に、 Ｓｉ−Ｈ ３．３ｅＶ Ｃ−Ｈ ４．３ｅＶ Ｈ−Ｈ ４．５ｅＶ である。従って、定常的に流れているＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄
＋Ｈ₂ の混合ガスにＲＦ電力を印加してプラズマ化する
場合、印加電力は主として結合エネルギの最も小さいＳ
ｉＨ₄ ガスのＳｉ−Ｈ結合を切るために消費され、ＣＨ
₄ ガスのＣ−Ｈ結合を切るためには消費されていないこ
とが考えられる。即ち、ＣＨ₄ ガスの流量を増やして
も、ＳｉＨ₄ ガスの分解のためにＲＦ電力が消費される
ため、ＣＨ₄ガスの分解によるＣ原子の量は増えず、結
果としてＳｉＣ膜に取り込まれるＣ原子の量は増えな
い。但し、ＣＨ₄ ガスの分解によるＣＨ₃ の量は増える
と考えられるので、ＳｉＣ膜にはＣＨ₃ の形で取り込ま
れる確率が高くなり、Ｈの量は更に増える。

【００１６】そこで、本発明の膜の形成方法によれば、
水素化合物からなる２種類以上の原料ガスのうち、少な
くとも活性化すべき前記原料ガスを含み、かつ該活性化
すべき原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギよ
りも小さい結合エネルギの水素化合物を有する他の原料
ガスを含まないように、前記２種類以上の原料ガスのう
ちから順次１種類以上の原料ガスを選択して前記ガス活
性部に導入している。

【００１７】従って、ガス活性部に原料ガスが同時に複
数導入されても、常に、活性化すべき原料ガスを構成す
る水素化合物の結合エネルギが最も小さくなるので、活
性化すべき原料ガスが確実に活性化される。このような
操作を全ての原料ガスについて行うことにより、確実
に、全ての原料ガスを活性化し、水素と他の元素との結
合を切ることができる。

【００１８】これにより、従来の場合と異なり、形成膜
の構成元素を増やすために原料ガスの流量を増やした場
合、形成膜中の水素の含有率を増やすことなく、形成膜
の構成元素を増やすことができる。従って、形成される
膜がＳｉＣ膜のような半導体膜の場合には、Ｅｇを従来
よりも広い範囲で調整することができる。特に、半導体
膜の膜厚が２０Åよりも薄い膜厚である場合、基板が加
熱された場合、ＳｉＨ₄ ＋Ｈ₂ の混合ガス又はＣＨ₄ ＋
Ｈ₂ の混合ガスの水素希釈率Ｈ₂／ＳｉＨ₄ 又はＨ₂ ／
ＣＨ₄ が５以上の場合に、膜質改善効果が著しいことが
実験により確かめられた。なお、上記の基板加熱の場
合、温度が５００℃以下でも効果があることが実験によ
り確かめられた。

【００１９】また、上記の原料ガスに加えて水素ガスを
常時導入して活性化している。水素は、シリコンと結合
した水素や、炭素と結合した水素をシリコン又は炭素か
ら切り離す作用がある。従って、原料ガスの停止期間中
にシリコンと結合した水素を切り離して水素を減少さ
せ、ＳｉＣ膜の膜質を更に改善することができる。更
に、ＳｉＨ₄ ＋Ｈ₂ の混合ガスによりａ−Ｓｉ膜を形成
した後、ＳｉＨ₄ ＋Ｈ₂ の混合ガスの停止期間中に、Ｈ
₂ ガスのみを導入することにより、プラズマ化したＨ₂
ガスによりａ−Ｓｉ膜の一部領域が結晶化する。その
後、一部領域が結晶化したａ−Ｓｉ膜をＣＨ₄ ＋Ｈ₂ ガ
スに曝すことによりａ−Ｓｉの領域がａ−ＳｉＣ化する
ため、一部領域にＳｉ結晶相を有するａ−ＳｉＣ膜が形
成される。このＳｉ結晶相により、ａ−ＳｉＣ膜全体の
導電率が向上する。

【００２０】また、III 族の導電形不純物の水素化合物
を含む水素化合物からなる２種類以上の原料ガス（Ｓｉ
Ｈ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，Ｂ₂ Ｈ₆ ガス及びＨ₂ ガス）、
Ｖ族の導電形不純物の水素化合物を含む水素化合物から
なる２種類以上の原料ガス（ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガ
ス，ＰＨ₃ ガス及びＨ₂ ガス、又はＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ
₄ ガス，ＡｓＨ₃ ガス及びＨ₂ ガス）を用いて、上記の
ような方法によりｐ型又はｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成す
る場合にも有効である。いま、ｐ型又はｎ型のａ−Ｓｉ
Ｃ膜を形成する為の原料ガスを構成する上記以外の水素
化合物の結合エネルギは、一般に、 Ｂ−Ｈ ３．６ｅＶ Ｐ−Ｈ ３．３ｅＶ Ａｓ−Ｈ ３．０ｅＶ となる。従って、例えば、ｐ型のａ−ＳｉＣ膜を形成す
る場合、原料ガスのうちＣＨ₄ ガスを活性化する期間
は、少なくともＳｉＨ₄ ガス及びＢ₂ Ｈ₆ ガスを含まな
いようにＣＨ₄ ガスをガス活性部に導入し、かつＢ₂ Ｈ
₆ ガスを活性化する期間は、少なくともＳｉＨ₄ ガスを
含まないようにＢ₂ Ｈ₆ ガスをガス活性部に導入する。

【００２１】更に、ＳｉＨ₄ ＋Ｂ₂ Ｈ₆ ＋Ｈ₂ の混合ガ
スによりＢを含むａ−Ｓｉ膜を形成した後、ＳｉＨ₄ ＋
Ｂ₂ Ｈ₆ ＋Ｈ₂ の混合ガスの停止期間中に、Ｈ₂ ガスの
みを導入することにより、プラズマ化したＨ₂ ガスによ
りａ−Ｓｉ膜の一部領域が結晶化し、かつ結晶化したＳ
ｉ領域にＢが含まれるようになる。その後、一部領域が
結晶化したａ−Ｓｉ膜をＣＨ₄ ＋Ｈ₂ ガスに曝すことに
よりａ−Ｓｉの領域がａ−ＳｉＣ化するため、Ｂを含む
Ｓｉ微結晶を有するａ−ＳｉＣ膜が形成される。このＢ
を含むＳｉ微結晶により、ａ−ＳｉＣ膜全体の導電率が
向上する。

【００２２】また、ＳｉＨ₄ ガス，ＮＨ₃ ガス及びＨ₂
ガスを用いたアモルファス窒化シリコン膜を形成する場
合にも、本発明の膜の形成方法を適用することができ
る。この場合には、アモルファス窒化シリコン膜を形成
するための原料ガスを構成する上記以外の水素化合物の
結合エネルギは、一般に、 Ｎ−Ｈ ４．０ｅＶ Ｎ−Ｎ ９．０ｅＶ となる。従って、原料ガスのうちＮＨ₃ ガスを活性化す
る期間は、少なくともＳｉＨ₄ ガスを含まないようにＮ
Ｈ₃ ガスをガス活性部に導入する。これにより、形成さ
れるアモルファス窒化シリコン膜中の水素を減らすこと
ができるため、より緻密な膜質のものが得られる。更
に、前記窒素と水素との結合を有する原料ガスの代わり
に酸素と水素の結合を有する原料ガスを用いた場合に
は、本発明の膜の形成方法に従って選択的に活性化する
ことにより、膜質の改善されたアモルファス酸化シリコ
ン膜が得られる。

【００２３】以上のように、本発明の膜形成方法を用い
て、薄膜トランジスタの動作半導体層となるａ−ＳｉＣ
膜を形成することにより、Ｅｇを大きくし、リーク電流
を低減することができる。また、本発明の膜形成方法を
用いて、コンタクト層となるｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成
することにより、抵抗値を低減することができる。

【００２４】更に、本発明の膜形成方法を用いて、ゲー
ト絶縁膜となるアモルファス窒化シリコン膜又はアモル
ファス酸化シリコン膜を形成することにより、絶縁耐圧
を向上することができる。また、本発明の膜形成方法に
より形成された薄膜トランジスタを液晶表示装置に用い
ることにより、遮光膜の形成を省略した場合でも、バッ
クライトを照射したとき、リーク電流を抑制し、誤動作
を防止することができる。このため、工程の簡略化を図
ることができる。

【００２５】更に、本発明の膜形成方法を用いて、太陽
電池の引出し電極層又はキャリア発生層となるａ−Ｓｉ
Ｃ膜を形成することにより、引出し電極層についてバン
ドギャップを広く、かつ導電率を向上することができ、
また、キャリア発生層について光導電率を向上させるこ
とができる。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の実施例に係る膜の形成方法
について図面を参照しながら説明する。 （Ａ）本発明の実施例に用いた製造装置の構成 （１）平行平板型プラズマＣＶＤ装置の構成 （ａ）非晶質シリコンカーバイド膜（以下、ａ−ＳｉＣ
膜と称する。）又はシリコン窒化膜を形成するプラズマ
ＣＶＤ装置の構成図 図１（ａ）は、ａ−ＳｉＣ膜又はシリコン窒化膜を形成
するプラズマＣＶＤ装置の構成図である。

【００２７】図１（ａ）において、２１はチャンバ、２
２，２８はチャンバ２１内部の第１の電極及び第２の電
極で、第１の電極２２と第２の電極２８との間がガス活
性部となり、電極２２，２８間に高周波電力（ＲＦ電
力）を印加して反応ガスをプラズマ化する。また、第１
の電極２２は、チャンバ２１内への反応ガスの放出口と
なっており、配管２４を介して第１〜第３のガス導入口
２５〜２７と接続され、配管２４に設けられたバルブ２
３により反応ガスの通流、停止が行われる。更に、第２
の電極２８は膜の形成される被形成体３１の載置台も兼
ねており、被形成体３１を加熱するためのヒータが内蔵
されている。そして、通常、第２の電極２８がアースに
接続され、第１の電極２２が高周波電源（ＲＦ電源）２
９に接続される。また、第１のガス導入口２５及び第２
のガス導入口２６にはそれぞれ通流路を開閉するバルブ
32ａ及び32ｂが設けられ、不図示の制御装置により所定
のタイミングに従ってバルブ32ａ及び32ｂの開閉が制御
される。

【００２８】なお、ａ−ＳｉＣ膜を形成する場合には、
第１のガス導入口２５，第２のガス導入口２６にそれぞ
れＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガスを流し、第３のガス導入口
２７にＨ₂ ガスを流す。また、シリコン窒化膜を形成す
る場合には第１のガス導入口２５，第２のガス導入口２
６にそれぞれＳｉＨ₄ ガス，ＮＨ₄ ガスを流し、第３の
ガス導入口２７にＨ₂ ガスを流す。

【００２９】（ｂ）ｎ型又はｐ型のａ−ＳｉＣ膜を形成
する平行平板型プラズマＣＶＤ装置の構成図 また、図１（ｂ）は、ｎ型又はｐ型のａ−ＳｉＣ膜を形
成するプラズマＣＶＤ装置に接続するガス導入口の部分
構成図である。図中、３３〜３６は第１〜第４のガス導
入口で、それぞれＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，ＰＨ₃ ガ
ス及びＨ₂ ガスを導入する。また、図１（ａ）と同様
に、第１〜第３のガス導入口３３〜３５には通流路を開
閉するバルブ32ｃ〜32ｅが設けられ、不図示の制御装置
により所定のタイミングに従ってバルブ32ｃ〜32ｅの開
閉が制御される。

【００３０】なお、このような構成の平行平板形プラズ
マＣＶＤ装置を用いてｐ型のａ−ＳｉＣ膜を形成するこ
ともできる。この場合、反応ガスとしてＳｉＨ₄ ガス，
ＣＨ ₄ ガス，Ｂ₂ Ｈ₆ ガス及びＨ₂ ガスを用い、それぞ
れ、第１〜第４のガス導入口３３〜３６に導入する。 （２）ａ−ＳｉＣ膜を形成するスパッタ装置の構成図 更に、図２はａ−ＳｉＣ膜を形成するスパッタ装置の構
成図である。図中４１はチャンバ、４２はアルゴンガス
（Ａｒガス）導入口、４３は水素ガス（Ｈ₂ ガス）導入
口、４４は排気口である。

【００３１】４５はウエハ載置台で、一方の電極とな
り、接地されている。４６はウエハ載置台４５と対向す
るシリコンターゲット、４７はウエハ載置台４５と対向
するシリコンカーバイドターゲットで、それぞれ他方の
電極となる。そして、ウエハ載置台４５とシリコンター
ゲット４６との間には高周波電源５２が接続されてい
る。

【００３２】５０はウエハ載置台４５とシリコンターゲ
ット４６及びシリコンカーバイドターゲット４７との間
に設けられたシャッタ、４８はシリコンターゲット４６
と接続する引き出し配線、４９はアモルファスシリコン
カーバイドターゲット４７と接続する引き出し配線、５
１はシリコンターゲット４６又はアモルファスシリコン
カーバイドターゲット４７を選択するスイッチである。 （Ｂ）本発明の実施例の膜の作成方法 （１）第１〜第３の実施例 （ａ）第１の実施例 第１の実施例のａ−ＳｉＣ膜の作成方法について図３
（ａ）を参照しながら説明する。図３（ａ）は第１の実
施例のａ−ＳｉＣ膜の作成方法について説明するタイミ
ングチャートである。

【００３３】図１（ａ）に示す平行平板型Ｐ−ＣＶＤ装
置を用い、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス及びＨ₂ ガスを所
定のタイミングにより選択的に、かつ間欠的に導入して
ＲＦ電力の印加によりプラズマ化し、これを繰り返して
ガラス基板又は石英基板上にａ−ＳｉＣ膜の形成を行っ
た。この場合には、ａ−ＳｉＣ膜を形成するための各種
の原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギは、一
般に、 Ｓｉ−Ｈ ３．３ｅＶ Ｃ−Ｈ ４．３ｅＶ Ｈ−Ｈ ４．５ｅＶ となる。

【００３４】まず、減圧されたチャンバ２１内の載置台
２８上にガラス基板又は石英基板（被形成体）３１を載
せ、内蔵のヒータによりガラス基板又は石英基板３１を
加熱し、所定の温度に保持する。次いで、図３（ａ）の
タイミングチャートに従って、所定の流量のＨ₂ ガスを
第３のガス導入口２７からチャンバ２１内に定常的に導
入する。

【００３５】次に、ＲＦ電源２９により第１の電極２２
と第２の電極２８間に所定のＲＦ電力を印加した後、所
定の流量のＳｉＨ₄ ガスを第１のガス導入口２５からチ
ャンバ２１内に所定の時間導入し、チャンバ２１内を所
定の圧力とする。これにより、ＳｉＨ₄ ガスがグロー放
電し、プラズマ化する。このとき、チャンバ２１内には
ＳｉＨ₄ ガスのＳｉ−Ｈ結合よりも結合エネルギの大き
いＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存在するだけで、活性
化しようとするＳｉＨ₄ ガスに対して、少なくとも該Ｓ
ｉＨ₄ ガスを構成するＳｉ−Ｈ結合の結合エネルギより
も小さい結合エネルギの水素化合物からなるガスを含ま
ないので、ＳｉＨ₄ ガスは有効に活性化されて、Ｓｉと
Ｈに分離し、ガラス基板又は石英基板３１上にａ−Ｓｉ
膜が形成される。

【００３６】次いで、ＳｉＨ₄ ガスを停止後、所定のＲ
Ｆ電力を印加し、更に第２のガス導入口２６から所定の
流量のＣＨ₄ ガスを所定の時間チャンバ２１内に導入
し、チャンバ２１内を所定の圧力とする。これにより、
ＣＨ₄ ガスがグロー放電し、プラズマ化する。このと
き、チャンバ２１内にはＣＨ₄ ガスのＣ−Ｈ結合よりも
結合エネルギの大きいＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存
在するだけであるため、ＣＨ₄ ガスが有効に活性化され
て、ＣとＨに分離する。そして、分離したＣはａ−Ｓｉ
膜内に取り込まれ、ａ−ＳｉＣ膜が形成される。所定の
時間保持すると所定の膜厚のａ−ＳｉＣ膜が形成され
る。

【００３７】なお、必要であれば、所望の膜厚が得られ
るまで上記の工程を繰り返す。次に、上記と同様な方法
により原料ガスの流量比を変えてａ−ＳｉＣ膜を作成
し、そのａ−ＳｉＣ膜の膜質の調査を行った。調査で
は、ａ−ＳｉＣ膜を形成してａ−ＳｉＣ膜のバンドギャ
ップＥｇ，ａ−ＳｉＣ膜中の炭素量，ａ−ＳｉＣ膜中の
水素量を評価した。なお、比較のため、従来例の膜形成
方法により作成されたａ−ＳｉＣ膜についても同様な調
査を行った。

【００３８】図６（ａ），（ｂ），図７は調査結果につ
いて示す図である。調査結果によれば、本発明の方法に
より作成されたａ−ＳｉＣ膜は、従来例の膜形成方法に
より作成されたａ−ＳｉＣ膜に比較して、 ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比の増加に対す
るＥｇの増え方が著しく、Ｅｇ＝３．２ｅＶのものが得
られた（図６（ａ））。

【００３９】ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比
の増加に対するＳｉＣ膜中のＣの増え方が著しい（図６
（ｂ））。 ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比の増加に対す
るＳｉＣ膜中のＨの増え方が緩やかである（図７）。 このように、ＣＨ₄ ガスの流量の増加によるａ−ＳｉＣ
膜中のＣの増加により従来以上にＥｇを大きくすること
ができるとともに、ａ−ＳｉＣ膜中のＨの減少により膜
質の改善を図ることができる。

【００４０】なお、第１の実施例では、Ｈ₂ ガスは常時
導入しておき、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ ₄ ガスの導入を間欠
的に行っているが、図３（ｂ）に示すように、Ｈ₂ ガス
及び原料ガスのＣＨ₄ ガスは常時導入しておき、ＳｉＨ
₄ ガスの導入のみ間欠的に行うことも可能である。 （ｂ）第２の実施例 第２の実施例では、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，ＰＨ₃
ガス及びＨ₂ ガスを用いて上記のような方法によりｎ型
のＳｉＣ膜を形成する場合について図４（ａ）を参照し
ながら説明する。

【００４１】この場合、各種の原料ガスを構成する上記
以外の水素化合物Ｐ−Ｈ結合の結合エネルギは３．３ｅ
Ｖとなり、Ｓｉ−Ｈ結合の結合エネルギとほぼ等しい。
従って、ｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成する場合、原料ガス
のうちＳｉＨ₄ ガスを活性化する期間は、ＰＨ₃ ガスも
ガス活性部に導入して同時に活性化してもよいし、まず
ＳｉＨ₄ ガスを活性化した後、ＳｉＨ₄ ガスを止めてＰ
Ｈ₃ ガスをガス活性部に導入し、ＰＨ₃ ガスを活性化し
てもよい。また、ＣＨ₄ ガスを活性化する期間は、少な
くともＳｉＨ₄ ガス及びＰＨ₃ ガスを含まないようにＣ
Ｈ₄ ガスをガス活性部に導入することが必要である。

【００４２】例えば、まず、ＳｉＨ₄ ガス及びＰＨ₃ ガ
スを活性化してｎ型のａ−Ｓｉ膜を形成した後、ＳｉＨ
₄ ガス及びＰＨ₃ ガスを停止し、その後ＣＨ₄ ガスを導
入して活性化し、ｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成する。これ
により、Ｅｇの大きなｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成するこ
とができるとともに、ｎ型のａ−ＳｉＣ膜の膜質の改善
を図ることができる。

【００４３】なお、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，Ｂ₂ Ｈ
₆ ガス及びＨ₂ ガスを用いることもできる。この場合、
Ｂ−Ｈ結合の結合エネルギは３．６ｅＶとなるので、図
４（ｂ）に示すように、Ｂ₂ Ｈ₆ ガスの活性化期間には
少なくとも結合エネルギの低いＳｉ−Ｈ結合を有するＳ
ｉＨ₄ ガスを導入しないようにすることが必要である。
従って、まずＳｉＨ₄ ガスを活性化してａ−Ｓｉ膜を形
成した後、Ｂ₂ Ｈ₆ ガスを導入し、活性化してｐ型のａ
−Ｓｉ膜を形成し、続いて、ＣＨ₄ ガスを導入して活性
化し、ｐ型のａ−ＳｉＣ膜を形成する。

【００４４】また、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，ＡｓＨ
₃ ガス及びＨ₂ ガスを用いることもできる。この場合、
Ａｓ−Ｈ結合の結合エネルギは３．０ｅＶであり、使用
される原料ガスのうち最も水素化合物の結合エネルギが
小さいので、ＡｓＨ₃ ガスの活性化期間に他のすべての
原料ガスが導入されていてもよい。 （ｃ）第３の実施例 第３の実施例に係るＳｉＨ₄ ガス，ＮＨ₃ ガス及びＨ₂
ガスを用いたアモルファス窒化シリコン膜（ａ−ＳｉＮ
膜）を形成する場合にも、本発明の膜の形成方法を適用
することができる。この場合には、ａ−ＳｉＮ膜を形成
するための各種の原料ガスを構成する上記以外の水素化
合物の結合エネルギは、一般に、 Ｎ−Ｈ ４．０ｅＶ Ｎ−Ｎ ９．０ｅＶ となる。従って、原料ガスのうちＮＨ₃ ガスを活性化す
る期間は、少なくともＳｉＨ₄ ガスを含まないようにＮ
Ｈ₃ ガスをガス活性部に導入し、ａ−ＳｉＮ膜を形成す
る。

【００４５】図８は基板温度とＮ−Ｈ結合の量との関係
を示す調査結果で、同図に示すように、低温で成膜した
場合でも、ａ−ＳｉＮ膜中の窒素と結合した水素の量は
低減した。これにより、膜質が緻密になり、絶縁耐圧の
向上を図ることができる。 （２）第４〜第８の実施例 薄い膜厚を有するａ−ＳｉＣ膜の形成方法及びそのａ−
ＳｉＣ膜の膜質の調査結果について説明する。

【００４６】（Ｉ）第４及び第５の実施例 第４の実施例で、薄い膜厚を有するａ−ＳｉＣ膜をＣＨ
₄ ＋Ｈ₂ プラズマガスに曝すことによりａ−ＳｉＣ膜を
形成し、波数と赤外吸収強度との相関について調査し
た。また、第５の実施例で、膜厚の異なるａ−Ｓｉ膜を
ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ プラズマガスに曝すことによりａ−Ｓｉ膜
を形成し、膜厚と赤外吸収強度との相関について調査し
た。

【００４７】（ａ）第４の実施例 図９（ａ），（ｂ）は第４の実施例に係る薄い膜厚を有
するａ−ＳｉＣ膜を形成する方法について説明する断面
図である。まず、流量２０sccmのＳｉＨ₄ ガスと流量４
００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入し、圧力
０．５Torrに保持し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/c
m ²）でプラズマ化する。この状態を１０秒間保持し
て、ガラス基板又は石英基板３１上に膜厚１０Åのａ−
Ｓｉ膜６１を形成する。

【００４８】次いで、流量３０sccmのＣＨ₄ ガスと流量
４００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入し、圧
力０．６Torrに保持し、ＲＦ電力４００Ｗ（0.25W/c
m ²）でプラズマ化する。この状態を３０秒間保持し
て、ガラス基板又は石英基板３１上のａ−Ｓｉ膜６１を
ａ−ＳｉＣ膜61ａに変換する。なお、ａ−ＳｉＣ膜61ａ
中のＣ含有量は５０％となっている。

【００４９】第１の比較例 図１０（ａ），（ｂ）は第４の実施例の第１の比較例に
係るａ−ＳｉＣ膜の形成方法について説明する断面図
で、第４の実施例と異なるところは、ａ−Ｓｉ膜の膜厚
を第４の実施例の場合に比較して厚くし、６０Åとして
いることである。まず、図１（ａ）の平行平板形Ｐ−Ｃ
ＶＤ装置のチャンバ２１内に、流量８０sccmのＳｉＨ₄
ガスと流量４００sccmのＨ₂ ガスとを導入して圧力０．
５Torrに保持し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/cm ²）で
プラズマ化する。この状態を１０秒間保持して、ガラス
基板又は石英基板31ａ上に膜厚６０Åのａ−Ｓｉ膜６２
を形成する。

【００５０】次いで、流量５０sccmのＣＨ₄ ガスと流量
４００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入して圧
力０．６Torrに保持し、ＲＦ電力４００Ｗ（0.25W/c
m ²）でプラズマ化する。この状態を５０秒間保持し
て、ガラス基板又は石英基板上のａ−Ｓｉ膜６２をａ−
ＳｉＣ膜62ａに変換する。なお、ａ−ＳｉＣ膜62ａ中の
Ｃ含有量は５０％となっている。

【００５１】第２の比較例 図１１は第４の実施例の第２の比較例に係るａ−ＳｉＣ
膜の形成について説明する断面図で、第４の実施例と異
なるところは、ＳｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ ガスの混合ガス
により一時にａ−ＳｉＣ膜を形成していることである。
この場合、図１（ａ）の平行平板形Ｐ−ＣＶＤ装置のチ
ャンバ２１内に、流量５sccmのＳｉＨ₄ ガスと流量８０
sccmのＣＨ₄ ガスと流量４００sccmのＨ₂ ガスとを導入
して圧力０．６Torrに保持し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.18
75W/cm ²）でプラズマ化する。この状態を所定の時間保
持して、ガラス基板又は石英基板31ｂ上にａ−ＳｉＣ膜
６３を形成する。なお、ａ−ＳｉＣ膜６３中のＣ含有量
は５０％となっている。

【００５２】次に、第４の実施例により作成されたａ−
ＳｉＣ膜６１の膜質について図１２を参照しながら、第
１の比較例及び第２の比較例と対比して説明する。図１
２は、赤外吸収スペクトルの分析により、波数と赤外吸
収強度との相関について調査した結果を示す特性図であ
る。同図の横軸は波数（ｃｍ^-1）を表し、縦軸は赤外吸
収強度（任意単位）を表す。波数が大きいほど結晶Ｓｉ
Ｃに近いＳｉＣ結合が増えていることを示し、赤外吸収
強度が大きいほどＳｉＣ結合が増加していることを示
す。

【００５３】図１２によれば、第４の実施例のａ−Ｓｉ
Ｃ膜６１は赤外吸収強度のピークは波数約８００ｃｍ^-1
のところに生じており、第１の比較例及び第２の比較例
のａ−ＳｉＣ膜62ａ，６３と比較して高い方にシフトし
ている。また、第２の実施例の赤外吸収強度のピーク値
は、第１の比較例のａ−ＳｉＣ膜62ａのピーク値の２
倍、第２の比較例のａ−ＳｉＣ膜６３のピーク値の２倍
以上と大きい。

【００５４】このことは、第４の実施例のａ−ＳｉＣ膜
６１では、ＳｉＣ結合が増加し、かつ結晶ＳｉＣに近い
ＳｉＣ結合が多く、膜質が改善されていることを示して
いる。 （ｂ）第５の実施例 次に、第５の実施例では、第４の実施例と同様な作成方
法により作成された膜厚が異なるａ−Ｓｉ膜について、
膜厚と赤外吸収強度との相関について調査した。

【００５５】その結果を図１３に示す。同図によれば、
膜厚２０Å以下で膜厚が薄くなるほど急激に赤外吸収強
度が増大しており、膜厚が薄くなるほど炭素Ｃが膜中に
効率よく取り込まれ、Ｓｉ−Ｃ結合が増加していること
を示す。 （II）第６の実施例 次に、第６の実施例に係るａ−ＳｉＣ膜の作成方法につ
いて説明する。第４の実施例と異なるところは、ガラス
基板又は石英基板を加熱してａ−ＳｉＣ膜を作成してい
ることである。

【００５６】まず、図１（ａ）の平行平板型Ｐ−ＣＶＤ
装置において、圧力１０^-5Torrに減圧されたチャンバ２
１内の載置台にガラス基板又は石英基板を載置して、内
蔵のヒータにより加熱し、５００℃以下の温度３００℃
に保持する。次いで、流量８０sccmのＳｉＨ₄ ガスと流
量２００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入し、
圧力１Torrに保持し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/c
m ²）でプラズマ化する。この状態を所定の時間保持し
て、ガラス基板又は石英基板上に膜厚２０Å以下のａ−
Ｓｉ膜を形成する。

【００５７】次いで、流量５０sccmのＣＨ₄ ガスと流量
２００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入し、圧
力０．３Torrに保持し、ＲＦ電力４００Ｗ（0.25W/c
m ²）でプラズマ化する。この状態を所定の時間保持し
て、ガラス基板又は石英基板上のａ−Ｓｉ膜をａ−Ｓｉ
Ｃ膜に変換する。なお、ａ−ＳｉＣ膜中のＣ含有量はＣ
Ｈ ₄ ガスの処理時間t₃を変化させることにより調整す
る。また、必要な場合には、所定の膜厚が得られるま
で、上記の工程を繰り返し行う。

【００５８】以上のような本発明の第６の実施例によれ
ば、ガラス基板又は石英基板を加熱してａ−ＳｉＣ膜を
形成することにより、膜質改善効果が著しい。 (III) 第７及び第８の実施例 次に、原料ガスの水素希釈率を大きくしてａ−ＳｉＣ膜
を形成する方法、及び該ａ−ＳｉＣ膜の膜質について調
査した結果について説明する。

【００５９】（ａ）第７の実施例 第７の実施例では、ＳｉＨ₄ ＋Ｈ₂ ガスの水素希釈率Ｈ
₂ ／ＳｉＨ₄ を変化させてａ−Ｓｉ膜を形成した後、Ｃ
Ｈ₄ ＋Ｈ₂ のプラズマガスに曝してａ−ＳｉＣ膜を形成
し、水素希釈率Ｈ₂ ／ＳｉＨ₄ に対応する該ａ−ＳｉＣ
膜の波数及び赤外吸収強度を調査した。

【００６０】まず、図１（ａ）の平行平板型Ｐ−ＣＶＤ
装置において、圧力１０^-5Torrに減圧されたチャンバ２
１内の載置台にガラス基板又は石英基板を載置する。次
いで、所定の流量のＳｉＨ₄ ガスと流量２００sccmのＨ
₂ ガスとをチャンバ２１内に導入して圧力１Torrに保持
し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/cm ²）でプラズマ化す
る。この状態を所定の時間t₁保持して、ガラス基板又は
石英基板上に膜厚２０Å以下のａ−Ｓｉ膜を形成する。

【００６１】次に、流量５０sccmのＣＨ₄ ガスと流量２
００sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入して圧力
０．３Torrに保持し、ＲＦ電力４００Ｗ（0.25W/cm ²）
でプラズマ化する。この状態を所定の時間保持して、ガ
ラス基板又は石英基板上のａ−Ｓｉ膜をａ−ＳｉＣ膜に
変換する。なお、ａ−ＳｉＣ膜中のＣ含有量はＣＨ₄ガ
スの処理時間を調整することにより、又はＣＨ₄ ／（Ｓ
ｉＨ₄ ＋ＣＨ₄ ）の流量比を調整することにより調整す
る。また、必要な場合には、所定の膜厚が得られるま
で、上記の工程を繰り返し行う。

【００６２】次に、上記のようにして作成されたａ−Ｓ
ｉＣ膜について、水素希釈率Ｈ₂ ／ＳｉＨ₄ と波数，及
び水素希釈率Ｈ₂ ／ＳｉＨ₄ と赤外吸収強度との相関を
調査した。調査結果をそれぞれ図１４（ａ），（ｂ）に
示す。図１４（ａ）によれば、水素希釈率Ｈ₂ ／ＳｉＨ
₄ が約５以上で波数が急激に増大する。即ち、結晶Ｓｉ
Ｃに近いＳｉ−Ｃ結合が増えてくる。また、図１４
（ｂ）によれば、水素希釈率Ｈ ₂ ／ＳｉＨ₄ が増加する
につれて赤外吸収強度が単調に増大する。即ち、Ｓｉ−
Ｃ結合が増加する。従って、水素希釈率Ｈ₂ ／ＳｉＨ₄
が約５以上でａ−Ｓｉ膜を作成することが好ましい。

【００６３】（ｂ）第８の実施例 第８の実施例では、ＳｉＨ₄ ＋Ｈ₂ ガスのプラズマガス
によりａ−Ｓｉ膜を形成した後、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ
₄ の異なるＣＨ₄ ＋Ｈ₂ ガスに曝してａ−ＳｉＣ膜を形
成し、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ に対応する該ａ−ＳｉＣ
膜の膜質を調査した。

【００６４】まず、図１（ａ）の平行平板型Ｐ−ＣＶＤ
装置において、圧力１０^-5Torrに減圧されたチャンバ２
１内の載置台にガラス基板又は石英基板を載置する。次
いで、流量８０sccmのＳｉＨ₄ ガスと流量２００sccmの
Ｈ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入して圧力１Torrに保
持し、ＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/cm ²）でプラズマ化
する。この状態を所定の時間t₁保持して、ガラス基板又
は石英基板上に膜厚２０Å以下のａ−Ｓｉ膜を形成す
る。

【００６５】次に、所定の流量のＣＨ₄ ガスと流量２０
０sccmのＨ₂ ガスとをチャンバ２１内に導入して圧力
０．３Torrに保持し、ＲＦ電力４００Ｗ（0.25W/cm ²）
でプラズマ化する。この状態を所定の時間t₃保持して、
ガラス基板又は石英基板上のａ−Ｓｉ膜をａ−ＳｉＣ膜
に変換する。なお、ａ−ＳｉＣ膜中のＣ含有量はＣＨ₄
ガスの処理時間を変化させることにより調整する。ま
た、必要な場合には、所定の膜厚が得られるまで、上記
の工程を繰り返し行う。

【００６６】次に、上記のようにして作成されたａ−Ｓ
ｉＣ膜について、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ と波数，及び
水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ と赤外吸収強度との相関を調査
した。調査結果をそれぞれ図１５（ａ），（ｂ）に示
す。図１５（ａ）によれば、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ が
約５以上で波数が急激に増大する。即ち、結晶ＳｉＣに
近いＳｉＣ結合が増えてくる。また、図１５（ｂ）によ
れば、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ が増加するにつれて赤外
吸収強度が単調に増大する。即ち、ＳｉＣ結合が増加す
る。従って、水素希釈率Ｈ₂ ／ＣＨ₄ が約５以上のプラ
ズマガスでａ−Ｓｉ膜を処理することが好ましい。 （３）第９〜第１２の実施例 第９〜第１２の実施例では、微結晶シリコンを含有する
ａ−ＳｉＣ膜の形成方法及び該ａ−ＳｉＣ膜の特性の調
査結果について説明する。

【００６７】（ａ）第９の実施例 第９の実施例に係る微結晶シリコンを含有するａ−Ｓｉ
Ｃ膜の作成方法について図１６（ａ）〜（ｄ）を参照し
ながら説明する。図１６（ａ）〜（ｄ）は工程断面図
で、図３（ａ）のタイミングチャートに従って各種原料
ガスが導入される。

【００６８】まず、図１（ａ）に示す平行平板型Ｐ−Ｃ
ＶＤ装置の載置台（第２の電極）２８上にガラス基板又
は石英基板31ｃを載せる。次いで、流量２００sccmのＨ
₂ ガスを第３のガス導入口２７からチャンバ２１内に定
常的に導入する。次に、高周波電源（ＲＦ電源）２９に
より第１の電極２２と第２の電極２８間に高周波電力３
００Ｗ（0.1875W/cm² ）を印加した後、流量８０sccmの
ＳｉＨ₄ガスを第１のガス導入口２５からチャンバ２１
内に導入し、圧力１Torrに保持する。これにより、Ｓｉ
Ｈ₄ ガスがグロー放電し、プラズマ化する。このとき、
チャンバ２１内にはＳｉＨ₄ ガスのＳｉ−Ｈ結合よりも
結合エネルギの大きいＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存
在するだけで、活性化しようとするＳｉＨ₄ ガスに対し
て、少なくとも該ＳｉＨ₄ ガスを構成するＳｉ−Ｈの結
合エネルギよりも小さい結合エネルギの水素化合物から
なる原料ガスを含まないので、ＳｉＨ₄ ガスは有効に活
性化されて、ＳｉとＨに分離する。この状態を所定の時
間ｔ₁ 保持すると、ガラス基板又は石英基板31ｃ上に膜
厚約２０Åのａ−Ｓｉ膜６４が形成される（図１６
（ａ））。

【００６９】次いで、ＳｉＨ₄ ガスを停止してチャンバ
２１内にＨ₂ ガスのみを導入し、圧力０．３Torrとす
る。続いて、高周波電力（ＲＦ電力）を４００Ｗ（0.25
W/cm²）に上げる。これにより、Ｈ₂ ガスがグロー放電
し、プラズマ化する。このとき、チャンバ２１内には結
合エネルギの大きいＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存在
するだけであるため、Ｈ₂ ガスが有効に活性化されて、
Ｈ原子に分離し、分離したＨ原子はａ−Ｓｉ膜６４に取
り込まれる。この状態をｔ₂ ＝３０〜１００秒間保持す
る。これにより、ａ−Ｓｉ膜６４の一部領域がシリコン
単結晶化し、微結晶シリコン６５を有するａ−Ｓｉ膜64
ａが形成される（図１６（ｂ））。

【００７０】次いで、印加するＲＦ電力を２００Ｗ（0.
125W/cm²）に下げた後、第２のガス導入口２６から流量
１５sccmのＣＨ₄ ガスをチャンバ２１内に導入し、チャ
ンバ２１内を圧力０．６Torrとする。これにより、ＣＨ
₄ ガスがグロー放電し、プラズマ化する。このとき、チ
ャンバ２１内にはＣＨ₄ ガスのＣ−Ｈよりも結合エネル
ギの大きいＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存在するだけ
であるため、ＣＨ₄ ガスが有効に活性化されて、ＣとＨ
に分離する。そして、分離したＣはａ−Ｓｉ膜64ａ内に
取り込まれ、ＳｉＣ結合を形成する。この状態を所定の
時間ｔ₃ 保持すると、微結晶シリコン６５を有するａ−
ＳｉＣ膜64ｂが形成される（図１６（ｃ））。なお、Ｃ
Ｈ₄ ガスのプラズマ条件によっては微結晶シリコン６５
の一部もＳｉＣ化することもある。

【００７１】その後、ＣＨ₄ ガスを停止してチャンバ２
１内にＨ₂ ガスのみを導入し、圧力０．３Torrとする。
続いて、ＲＦ電力を４００Ｗ（0.25W/cm² ）に上げる。
これにより、Ｈ₂ ガスがグロー放電し、プラズマ化す
る。この状態を所定の時間ｔ₄保持する。これにより、
Ｈ₂ プラズマがａ−ＳｉＣ膜64ｂに作用し、ａ−ＳｉＣ
とのミキシングが促進され、更にＳｉ−Ｃ結合が強化さ
れたａ−ＳｉＣ膜64ｂが形成される（図１６（ｄ））。

【００７２】なお、更に厚い膜厚のａ−ＳｉＣ膜が必要
ならば、以上の工程を繰り返すことも可能である。次
に、第９の実施例により作成された微結晶シリコン６５
を含むａ−ＳｉＣ膜64ｂについて、赤外吸収スペクトル
の分析により、水素希釈率と赤外吸収強度，及び水素希
釈率と波数との相関を調べた。比較のため、従来例の膜
形成方法により作成されたａ−ＳｉＣ膜，微結晶シリコ
ン膜（μＣ−Ｓｉ膜）についても同様な調査を行った。

【００７３】調査結果を図１８の特性図に示す。図１８
において、横軸は波数（ｃｍ^-1）を表し、縦軸は赤外吸
収強度（任意単位）を表す。ここで、波数７８０ｃ
ｍ^-1，７２０ｃｍ^-1近傍のピークはＳｉ−Ｃ結合を示
し、波数６２０ｃｍ^-1近傍のピークはＳｉ−Ｈ結合を示
す。第９の実施例により作成されたａ−ＳｉＣ膜64ｂで
は、従来例の膜形成方法により作成されたａ−ＳｉＣ膜
に比較してＳｉ−Ｃ結合のピークが鋭くなり、かつ高波
長側にシフトしている。このことは、結晶ＳｉＣに近い
ＳｉＣ結合が増加し、膜質が向上していることを示して
いる。また、微結晶シリコン膜についてのピーク、即ち
Ｓｉ−Ｈ結合と同形状のピークが現れており、ａ−Ｓｉ
Ｃ膜64ｂ中に結晶化したシリコンが混在した状態になっ
ていることが確認された。これにより、ａ−ＳｉＣ膜64
ｂの導電率の改善を図ることができる。

【００７４】なお、第９の実施例では、ａ−Ｓｉ膜６４
を形成した後ａ−Ｓｉ膜６４を水素プラズマに曝してａ
−Ｓｉ膜64ａ中に微結晶シリコン６５を形成している
が、高水素希釈率の原料ガス、例えば、流量５sccmのＳ
ｉＨ₄ ＋流量４００sccmのＨ₂の混合ガスを用い、圧力
0.3Torr としてＲＦ電力３００Ｗでプラズマ化し、ａ−
Ｓｉ膜を形成しつつ、同時にａ−Ｓｉ膜中に微結晶シリ
コンを形成することも可能である。

【００７５】また、第９の実施例の膜形成方法によりａ
−Ｓｉ膜６４を形成した後、水素プラズマ処理を行わず
に直ちに、高水素希釈率の原料ガス、例えば、流量１５
sccmのＣＨ₄ ＋流量２００sccmのＨ₂ の混合ガスをＲＦ
電力２００Ｗでプラズマ化し、該プラズマ中にａ−Ｓｉ
膜６４を曝してａ−ＳｉＣ膜を形成しつつ、同時にａ−
ＳｉＣ膜中に微結晶シリコンを形成することも可能であ
る。

【００７６】更に、第９の実施例の工程の後、図１７に
示すように、流量２０sccmのＳｉＨ ₄ ＋流量８０sccmの
ＣＨ₄ ＋流量４００sccmのＨ₂ の混合ガスをＲＦ電力２
００Ｗでプラズマ化して、既に第９の実施例の工程によ
り作成された微結晶シリコン６５を有するａ−ＳｉＣ膜
64ｂ上に新たなａ−ＳｉＣ膜を形成することにより、微
結晶シリコンに対してアモルファスシリコンカーバイド
領域が増大したａ−ＳｉＣ膜64ｃを形成することができ
る。

【００７７】また、図１６（ｄ）に示すように、ａ−Ｓ
ｉＣ膜64ｂを水素プラズマで処理しているが、ａ−Ｓｉ
Ｃ膜64ｂを形成した後の水素プラズマ処理は省略しても
よい。 （ｂ）第１０の実施例 第１０の実施例では、第９の実施例と同様な膜形成方法
及び条件を適用するとともに、ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋Ｃ
Ｈ₄ ）流量比を変化させることにより、微結晶シリコン
を含み、かつ炭素含有率の異なるａ−ＳｉＣ膜を作成
し、炭素含有率（％）と光導電率σ_ph（Ｓ／ｃｍ）との
相関について調べた。なお、比較のため、従来例の膜形
成方法により作成されたａ−ＳｉＣ膜についても同様な
調査を行った。

【００７８】調査結果を図１９に示す。図１９はａ−Ｓ
ｉＣ膜に光を照射したときの光導電率と炭素含有率との
相関について示す特性図である。図１９によれば、第１
０の実施例により作成されたａ−ＳｉＣ膜は、炭素含有
率が増加しても、光導電率は従来例の膜形成方法により
作成されたａ−ＳｉＣ膜の場合ほど低下しない。例え
ば、従来の成膜方法では、炭素含有量が３０％以上では
導電性の有るａ−ＳｉＣ膜が得られなかったが、第１０
の実施例の成膜方法では、炭素含有量が４０％以上でも
導電性を有するａ−ＳｉＣ膜が得られた。

【００７９】（ｃ）第１１の実施例 導電型不純物が導入されたシリコン微結晶を有するａ−
ＳｉＣ膜を形成する方法について図２０（ａ）〜（ｃ）
を参照しながら説明する。図２０（ａ）〜（ｃ）は工程
断面図で、図４（ｂ）のタイミングチャートに従って原
料ガスが導入される。

【００８０】まず、図１（ｂ）に示すＰ−ＣＶＤ装置の
載置台２８上にガラス基板又は石英基板31ｄを載せる。
次いで、流量２００sccmのＨ₂ ガスをチャンバ２１の第
４のガス導入口３５からチャンバ２１内に定常的に導入
する。次に、ＲＦ電源２９により第１の電極２２と第２
の電極２８間にＲＦ電力３００Ｗ（0.1875W/cm² ）を印
加した後、流量８０sccmのＳｉＨ₄ ガスを第１のガス導
入口３３からチャンバ２１内に導入し、圧力１Torrに保
持する。これにより、ＳｉＨ₄ ガスがグロー放電し、プ
ラズマ化する。このとき、チャンバ２１内にはＳｉＨ₄
ガスとＨ₂ ガスが存在しているが、Ｓｉ−Ｈ結合はＨ₂
ガスのＨ−Ｈ結合よりも小さい結合エネルギを有するた
め、ＳｉＨ₄ ガスは有効に活性化されて、ＳｉとＨに分
離する。この状態を所定の時間ｔ₅ 保持すると、ガラス
基板又は石英基板31ｄ上に膜厚約２０Åのａ−Ｓｉ膜６
６が形成される（図２０（ａ））。

【００８１】次いで、流量８０sccmのＳｉＨ₄ ガスを停
止した後、直ちに（ｔ₆ ＝０）流量１sccmのＢ₂ Ｈ₆ ガ
スを第３のガス導入口３５からチャンバ２１内に導入
し、圧力１Torrに保持する。これにより、Ｂ₂ Ｈ₆ ガス
がグロー放電し、プラズマ化する。このとき、チャンバ
２１内にはＢ₂ Ｈ₆ ガスとＨ₂ ガスが存在しているが、
Ｂ−Ｈ結合はＨ₂ ガスのＨ−Ｈ結合よりも小さい結合エ
ネルギを有するため、Ｂ ₂ Ｈ₆ ガスは有効に活性化され
て、ＢとＨに分離する。この状態を所定の時間ｔ ₇ 保持
すると、ガラス基板又は石英基板上のａ−Ｓｉ膜６６に
Ｂが導入され、ｐ型のａ−Ｓｉ膜６６が形成される（図
２０（ｂ））。

【００８２】次に、Ｂ₂ Ｈ₆ ガスを停止してチャンバ２
１内にＨ₂ ガスのみを導入し、圧力０．３Torrとする。
続いて、ＲＦ電力を４００Ｗ（0.25W/cm² ）に上げる。
これにより、Ｈ₂ ガスがグロー放電し、プラズマ化す
る。このとき、チャンバ２１内には結合エネルギの大き
いＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存在するだけであるた
め、Ｈ₂ ガスが有効に活性化されて、Ｈ原子に分離し、
分離したＨ原子はａ−Ｓｉ膜６６と作用する。この状態
をｔ₈ ＝３０〜１００秒間保持する。これにより、ａ−
Ｓｉ膜６６の一部領域のシリコンが結晶化し、かつＢが
シリコン微結晶中に取り込まれる。これにより、Ｂが導
入された微結晶シリコン６７を有するａ−Ｓｉ膜66ａが
形成される（図２０（ｃ））。

【００８３】次いで、印加するＲＦ電力を２００Ｗ（0.
125W/cm²）に下げた後、第２のガス導入口２６から流量
１５sccmのＣＨ₄ ガスをチャンバ２１内に導入し、チャ
ンバ２１内を圧力０．６Torrとする。これにより、ＣＨ
₄ ガスがグロー放電し、プラズマ化する。このとき、チ
ャンバ２１内にはＣＨ₄ ガスのＣ−Ｈよりも結合エネル
ギの大きいＨ−Ｈ結合を有するＨ₂ ガスが存在するだけ
であるため、ＣＨ₄ ガスが有効に活性化されて、ＣとＨ
に分離する。そして、分離したＣはａ−Ｓｉ膜内に取り
込まれ、ＳｉＣ結合を形成する。この状態を所定の時間
ｔ₉ 保持すると、Ｂが導入された微結晶シリコン６７を
有するａ−ＳｉＣ膜66ｂが形成される（図２０
（ｄ））。

【００８４】その後、ＣＨ₄ ガスを停止してチャンバ２
１内にＨ₂ ガスのみを導入し、圧力０．３Torrとする。
続いて、ＲＦ電力を４００Ｗ（0.25W/cm² ）に上げる。
これにより、Ｈ₂ ガスがグロー放電し、プラズマ化す
る。この状態を所定の時間ｔ₁₀保持する。これにより、
Ｈ₂ プラズマがａ−ＳｉＣ膜66ｂに作用し、ａ−ＳｉＣ
とのミキシングが促進され、Ｓｉ−Ｃ結合が強化された
ａ−ＳｉＣ膜66ｂが形成される（図２０（ｅ））。

【００８５】次に、第１１の実施例により作成された微
結晶シリコン６７を含むａ−ＳｉＣ膜66ｂの炭素含有率
（％）と導電率σ（Ｓ／ｃｍ）との相関について調査し
た。調査結果を図２１に示す。図１９によれば、第１１
の実施例により作成されたａ−ＳｉＣ膜66ｂの導電率
は、炭素含有率が増加しても、従来例の膜形成方法によ
り作成されたａ−ＳｉＣ膜の場合ほど低下せず、バンド
ギャップＥ_g ＝２．５ｅＶでも十分に高い導電率１０^-3
（Ｓ／ｃｍ）を確保することができた。

【００８６】なお、上記第１１の実施例では、導電型不
純物の原料ガスとしてＢ₂ Ｈ₆ ガスを用いてＳｉＨ₄ ガ
スと別々に活性化を行っているが、同時に行うこともで
きる。また、導電型不純物の原料ガスとしてＢ₂ Ｈ₆ ガ
スの代わりにＢＦ₃ 等他のIII 族の不純物元素を含む原
料ガスを用いてもよい。更に、ｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形
成する場合には、ＰＨ₃ 等のＶ族の元素を含む原料ガス
を用いることができる。この場合、Ｐ−Ｈ結合の結合エ
ネルギは３．３ｅＶとなり、Ｓｉ−Ｈ結合の結合エネル
ギとほぼ等しい。従って、ｎ型のａ−ＳｉＣ膜を形成す
る場合、原料ガスのうちＳｉＨ₄ ガスを活性化する期間
は、図４（ａ）に示すように、ＰＨ₃ ガスもガス活性部
に導入して同時に活性化してもよいし、まずＳｉＨ₄ ガ
スを活性化した後、ＳｉＨ₄ ガスを止めてＰＨ₃ ガスを
ガス活性部に導入し、ＰＨ₃ ガスを活性化してもよい。
また、ＣＨ₄ ガスを活性化する期間は、少なくともＳｉ
Ｈ₄ ガス及びＰＨ₃ ガスを含まないようにＣＨ₄ ガスを
ガス活性部に導入することが必要である。

【００８７】また、ａ−Ｓｉ膜６６を形成した後に導電
型不純物を導入しているが、ａ−Ｓｉ膜６６の形成中
に、或いは微結晶シリコンの形成前／形成中のいずれか
のときに、又はａ−Ｓｉ膜からａ−ＳｉＣ膜への変換前
／変換中／変換後のいずれかのときに導入することも可
能である。更に、第１０の実施例の高水素希釈率のＳｉ
Ｈ₄ ＋Ｈ₂ ガスを用いてａ−Ｓｉ膜と微結晶シリコンを
同時に形成している間に導入することも可能である。

【００８８】（ｄ）第１２の実施例 次に、第１２の実施例に係る、図２に示すスパッタ装置
を用いて微結晶シリコンを有するａ−ＳｉＣ膜を形成す
る方法について図２２（ａ），（ｂ）を参照しながら説
明する。まず、減圧されたチャンバ４１内の載置台４５
にガラス基板又は石英基板５３を載置する。続いて、ア
ルゴンガスと水素ガスとを第１及び第２のガス導入口４
２，４３から導入し、アルゴンガス分圧８mTorr ，水素
ガス分圧２mTorr に調整した後、シリコンターゲット４
６と載置台４５間に高周波電力２００Ｗを印加する。こ
れにより、アルゴンガスと水素ガスがプラズマ化して、
シリコンターゲット４６のシリコンをスパッタし、ガラ
ス基板又は石英基板５３上に薄い膜厚を有する微結晶Ｓ
ｉ膜68ａを堆積する。

【００８９】次いで、アルゴンガス分圧８mTorr ，水素
ガス分圧６mTorr に調整した後、シリコンカーバイドタ
ーゲット４７と載置台４５間に高周波電力１００Ｗを印
加する。これにより、アルゴンガスと水素ガスがプラズ
マ化して、ａ−ＳｉＣ膜69ａを微結晶Ｓｉ膜68ａ上に堆
積する。このとき、微結晶Ｓｉ膜68ａ中のａ−Ｓｉ部分
はａ−ＳｉＣ膜69ａとの相互作用によってａ−ＳｉＣ化
する。

【００９０】この工程を繰り返すことにより、図２２
（ｂ）に示すように、微結晶シリコン６８が混在するａ
−ＳｉＣ膜６９を形成することができる。なお、ｎ型又
はｐ型の導電型不純物元素を混入したシリコンターゲッ
ト又はシリコンカーバイドターゲットを用いることもで
きる。これにより、ｎ型又はｐ型の微結晶シリコンを有
するａ−ＳｉＣ膜を形成することができる。 （Ｃ）素子への適用例 （１）本発明のスタガ型のＴＦＴアクティブマトリクス
ＬＣＤの実施例に係る作成方法 図１（ｂ）のプラズマＣＶＤ装置により、本発明のスタ
ガ型のＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤの実施例に係
る作成方法について図３（ａ），図４（ａ），図５，図
２３（ａ）〜（ｄ），図２４（ａ），（ｂ），図２５
（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。

【００９１】図２３（ａ）〜（ｄ），図２４（ａ），
（ｂ），図２５（ａ）は断面図、図２５（ｂ）は平面図
で、図２５（ａ）は図２５（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。また、図４（ａ）はＳ／Ｄ電極となるｎ型のａ−Ｓ
ｉＣ膜を形成するための原料ガス導入のタイミングチャ
ート、図３（ａ）は動作半導体層となるノンドープのａ
−ＳｉＣを形成するための原料ガス導入のタイミングチ
ャート及び図５はゲート絶縁膜となるシリコン窒化膜を
形成するための原料ガス導入のタイミングチャートであ
る。

【００９２】まず、透明基板31ｆ上にドレインバスライ
ン７１を形成した後、膜厚約７０ｎｍのＩＴＯ膜７２を
形成する（図２３（ａ））。これらが被形成体３１を構
成する。次いで、平行平板型Ｐ−ＣＶＤ装置の載置台２
８に上記被形成体３１を保持し、チャンバ２１内（ガス
活性部）を減圧する。所定の圧力に達したら、バルブ２
３を開けるとともに、第１〜第４のガス導入口３３〜３
６にそれぞれ原料ガスとしてＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガ
ス，ＰＨ₃ ガス_, Ｈ₂ ガスを流すための不図示の配管を
接続する。

【００９３】次に、反応ガスをチャンバ２１内に導入す
る。このとき、必要なガス全てを、 ＳｉＨ₄ の流量＝１０sccm ＣＨ₄ の流量＝１０ sccm ＰＨ₃ の流量＝０．５ sccm Ｈ₂ 流量＝２００ sccm の流量の条件で定常的に導入し、チャンバ２１内の圧力
が０．７Torrになるように保持する。

【００９４】次いで、図４（ａ）に示すようなタイミン
グで原料ガスが導入されるように、不図示の制御装置に
よりバルブ32ｃ〜32ｅの開閉を制御する。即ち、ＳｉＨ
₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，ＰＨ₃ ガスの３種類の原料ガスの
うち、少なくとも活性化しようとする原料ガスを構成す
る水素化合物の結合エネルギよりも小さい結合エネルギ
を有する水素化合物からなる原料ガスを含まないよう
に、活性化しようとする原料ガスを順次チャンバ２１内
に導入する。続いて、ＲＦ電力５０Ｗを第１の電極２２
及び第２の電極２８間に印加する。

【００９５】このとき、チャンバ２１内に原料ガスが同
時に複数導入されても、常に、活性化しようとする原料
ガスを構成する水素化合物の結合エネルギが最も小さく
なるので、ＲＦ電力を印加すると、活性化しようとする
原料ガスが確実に活性化される。このような操作を全て
の原料ガスについて行うことにより、確実に、全ての原
料ガスを活性化し、水素と他の元素との結合を切ること
ができる。更に、上記の原料ガスに加えて水素ガスを常
時導入して活性化しているので、この活性化された水素
ガスにより原料ガスの停止期間中にｎ⁺ＳｉＣ膜７３中
のシリコンと結合した水素が切り離され、形成される膜
の膜質を更に改善することができる。この状態を所定の
時間保持して、膜厚約５０ｎｍのｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜７３
を形成する（図２３（ｂ））。

【００９６】次に、透明基板31ｆをチャンバ２１内から
取り出した後、レジストパターン74ａ、74ｂをマスクと
してｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜７３／ＩＴＯ膜７２を選択的にエ
ッチング．除去し、所定の間隔をあけて互いに対向する
ように分離・絶縁する（図２３（ｃ））。次いで、図１
（ａ）のプラズマＣＶＤ装置のチャンバ２１内の載置台
２８に透明基板31ｆを載置した後、チャンバ２１内を減
圧する。このとき、第１，第２，第３のガス導入口２５
〜２７にそれぞれ原料ガスとしてＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄
ガス，Ｈ₂ ガスを流すための不図示の配管を接続する。

【００９７】次に、動作半導体層となるａ−ＳｉＣ膜７
５を形成する。即ち、最初に、膜形成に必要な全てのガ
ス、ＳｉＨ₄ ガス，ＣＨ₄ ガス，Ｈ₂ ガスを、 ＳｉＨ₄ の流量＝１０ sccm ＣＨ₄ の流量＝１０ sccm Ｈ₂ 流量＝２００ sccm の流量の条件で定常的にチャンバ２１内に導入し、チャ
ンバ２１内の圧力が０．７Torrになるように保持する。

【００９８】次いで、図３（ａ）に示すようなタイミン
グで原料ガスが導入されるように、不図示の制御装置に
よりバルブ32ａ_, 32ｂの開閉を制御する。即ち、ＳｉＨ
₄ ガス，ＣＨ₄ ガスの２種類の原料ガスのうち、活性化
しようとする原料ガスに対して少なくとも活性化しよう
とする原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギよ
りも小さい結合エネルギの水素化合物からなる原料ガス
を含まないように、活性化しようとする原料ガスを順次
導入する。なお、上記のタイミングにおけるＳｉＨ₄ ガ
ス及びＣＨ₄ ガスの導入期間は、それぞれ成膜される膜
厚に換算して５０Å以下、好ましくは２０Å以下になる
ように調整する。即ち、膜厚が適当に薄いほど、ＳｉＨ
₄ ガス及びＣＨ₄ ガスの停止期間に水素ガスプラズマの
効果により形成された膜の表面層のミキシング及び再構
成が起こるため、異種元素間の結合の均一化を図ること
ができるからである。更に、この効果は表面層にある元
素にも依存し、ＳｉＨ₄ ガスの導入後の停止期間よりも
ＣＨ₄ ガスの導入後の停止期間の方が長くなるようにす
ると、上記の効果が一層顕著に現れる。

【００９９】続いて、ＲＦ電力１００Ｗを第１の電極２
２及び第２の電極２８間に印加する。このとき、ｎ⁺ａ
−Ｓｉ膜７３の形成の場合と同じように、チャンバ２１
内に原料ガスが同時に複数導入されても、常に、活性化
しようとする原料ガスを構成する水素化合物の結合エネ
ルギが最も小さくなるので、ＲＦ電力を印加すると、活
性化しようとする原料ガスが確実に活性化される。この
ような操作を全ての原料ガスについて行うことにより、
確実に、全ての原料ガスを活性化し、水素と他の元素と
の結合を切ることができる。更に、上記の原料ガスに加
えて常時導入されている水素ガスのプラズマにより、原
料ガスの停止期間中にａ−ＳｉＣ膜７５中のシリコンと
結合した水素が切り離され、形成される膜の膜質を更に
改善することができる。この状態を所定の時間保持し
て、膜厚約１００ｎｍのａ−ＳｉＣ膜７５を形成する
（図２３（ｄ））。いま、ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋Ｃ
Ｈ₄ ）の流量比＝０．５に保持されているので、図６
（ａ）より、形成されるａ−ＳｉＣ膜７５のＥｇの大き
さは、約２．３ｅＶとなる。なお、必要により、ＣＨ₄
ガスの流量を増やすことにより、ＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄ ＋
ＣＨ₄ ）の流量比を大きくしてＥｇを大きくすることが
できる。

【０１００】次いで、減圧状態を保持したまま、ＣＨ₄
ガスの通流を停止し、ＣＨ₄ ガスの配管の代わりＮＨ₃
ガスの配管を第２のガス導入口２６に接続する。これに
より、第１，第２，第３のガス導入口２５〜２７にはそ
れぞれ原料ガスとしてＳｉＨ ₄ ガス，ＮＨ₃ ガス，Ｈ₂
ガスを流すための不図示の配管が接続される。次に、ゲ
ート絶縁膜となるシリコン窒化膜を形成する。即ち、最
初に、膜形成に必要な全てのガス、ＳｉＨ₄ ガス，ＮＨ
₃ ガス，Ｈ₂ ガスを、 ＳｉＨ₄ の流量＝１０sccm ＮＨ₃ の流量＝１００ sccm Ｈ₂ の流量＝４００ sccm の流量の条件で定常的にチャンバ２１内に導入し、チャ
ンバ２１内の圧力が１．０Torrになるように保持する。

【０１０１】次いで、図５に示すようなタイミングで原
料ガスが導入されるように、不図示の制御装置によりバ
ルブ32ａ_, 32ｂの開閉を制御する。即ち、ＳｉＨ₄ ガ
ス，ＮＨ₃ ガスの２種類の原料ガスのうち、活性化しよ
うとする原料ガスに対して少なくとも活性化しようとす
る原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギよりも
小さい結合エネルギの水素化合物を有する原料ガスを含
まないように、活性化しようとする原料ガスを順次導入
する。続いて、ＲＦ電力１００Ｗを第１の電極２２及び
第２の電極２８間に印加する。

【０１０２】このとき、ｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜７３及びａ−
ＳｉＣ膜７５の形成の場合と同じように、チャンバ２１
内に原料ガスが同時に複数導入されても、常に、活性化
しようとする原料ガスを構成する水素化合物の結合エネ
ルギが最も小さくなるので、ＲＦ電力を印加すると活性
化しようとする原料ガスが確実に活性化される。このよ
うな操作を全ての原料ガスについて行うことにより、確
実に、全ての原料ガスを活性化し、水素と他の元素との
結合を切ることができる。この状態を所定の時間保持し
て、膜厚約３００ｎｍのシリコン窒化膜７６を形成す
る。

【０１０３】次に、チャンバ２１内から透明基板２１を
取り出し、スパッタにより膜厚約３００ｎｍのＡｌ膜７
７をシリコン窒化膜７６上に形成する（図２４
（ａ））。次いで、Ａｌ膜７７上のレジストパターン７
８をマスクとしてＡｌ膜７７／シリコン窒化膜７６／ａ
−ＳｉＣ膜７５／ｎ⁺ａ−ＳｉＣ膜73ａ，73ｂをエッチ
ング・除去する。これにより、ＩＴＯ膜72ａ／ｎ⁺ａ−
ＳｉＣ膜73ｃ及びＩＴＯ膜72ａｎ⁺／ａ−ＳｉＣ膜73ｄ
からなるＳ／Ｄ電極79ａ，79ｂと、ａ−ＳｉＣ膜からな
る動作半導体層75ａと、シリコン窒化膜からなるゲート
絶縁膜76ａと、Ａｌ膜からなるゲート電極77ａとが形成
される。なお、Ｓ／Ｄ電極79ａと接続し、透明基板31ｆ
上に延在するＩＴＯ膜72ａが画素電極72ｃとなる（図２
４（ｂ））。

【０１０４】その後、液晶層８０を全面に形成し、更
に、ＩＴＯ膜の形成された不図示の対向透明基板を重ね
ると、ＴＦＴアクティブマトリクスＬＣＤが完成する
（図２５（ａ），（ｂ）。以上のように、本発明のＴＦ
ＴアクティブマトリクスＬＣＤの実施例に係る作成方法
によれば、従来と異なり、原料ガスを構成する水素化合
物の結合エネルギを考慮して複数の原料ガスのチャンバ
２１内への導入を制御しているので、全ての原料ガスに
ついて活性化し、形成される膜を構成する元素を水素結
合から切り離すことができる。従って、ａ−ＳｉＣ膜７
３，７５やシリコン窒化膜７６中での水素の量を減ら
し、膜の緻密性を向上することができる。これにより、
ａ−ＳｉＣ膜７３，７５中の導電キャリアのモビリティ
を大きくすることができ、シリコン窒化膜７６の絶縁耐
圧の向上を図ることができる。

【０１０５】また、ａ−ＳｉＣ膜７５を形成する場合に
は、形成されるａ−ＳｉＣ膜７５を構成する炭素を水素
結合から切り離すことができるので、炭素がａ−ＳｉＣ
膜７５中に有効に取り込まれ、Ｅｇの調整範囲を従来以
上に広げ、かつ従来以上に大きいＥｇを得ることができ
る。従って、このようなａ−ＳｉＣ膜７３，７５やシリ
コン窒化膜７６を用いてＴＦＴを形成した場合、コンタ
クト層73ｃ，73ｄの抵抗を下げること、オン電流を大き
くすること、光照射によるリーク電流を小さくするこ
と、絶縁耐圧を高くすることが可能となり、ＴＦＴアク
ティブマトリクスＬＣＤの性能向上や信頼性の向上を図
ることができる。

【０１０６】なお、実施例では、複数の原料ガスの導入
を異なる期間に別々に行っているが、例えば、図３
（ｂ）に示すように、結合エネルギのより小さい水素結
合を有するＳｉＨ₄ ガスを間欠的にガス活性部に導入す
るとともに、結合エネルギのより大きい水素結合を有す
るＣＨ₄ ガスを定常的にガス活性部に導入し、結果とし
て、水素化合物からなる２種類以上の原料ガスのうち、
活性化しようとする原料ガスに対して少なくとも該活性
化しようとする原料ガスを構成する水素化合物の結合エ
ネルギよりも小さい結合エネルギの水素化合物を有する
原料ガスを含まないように、活性化しようとする原料ガ
スを順次導入することと等価になるような方法を用いて
もよい。

【０１０７】また、ａ−ＳｉＣ膜７３，７５として第の
実施例により作成されたａ−ＳｉＣ膜を用いているが、
第９〜第１２の実施例により形成される微結晶シリコン
を有するａ−ＳｉＣ膜を用いることも可能である。 （２）本発明の太陽電池の実施例に係る作成方法 （ａ）第１の実施例 図２６（ａ）は本発明の太陽電池の第１の実施例に係る
作成方法について説明する断面図である。

【０１０８】まず、従来知られている成膜方法を用い
て、ｎ⁺ａ−Ｓｉ層８１を形成した後、ノンドープのａ
−Ｓｉ層８２を形成する。この場合、ノンドープのａ−
Ｓｉ層８２の膜厚は照射光が十分に吸収されるような膜
厚とする。次に、上記第１１の実施例のｐ型のａ−Ｓｉ
Ｃ膜の形成方法と同様な方法で、ノンドープのａ−Ｓｉ
層８２の上にボロンがドープされた微結晶シリコンを有
するｐ⁺ａ−ＳｉＣ層８３を形成し、窓材とする。この
場合、炭素含有量を多くしてバンドギャップを最も大き
くする。

【０１０９】次いで、ｐ⁺ａ−ＳｉＣ層８３上に不図示
の透明電極を形成すると、太陽電池が完成する。以上の
ように、本発明の太陽電池の第１の実施例に係る作成方
法によれば、原料ガスを構成する水素化合物の結合エネ
ルギを考慮して複数の原料ガスについて選択的に活性化
しているので、ｐ⁺ａ−ＳｉＣ膜８３を構成する元素Ｓ
ｉやＣを水素結合から切り離すことができる。従って、
ｐ⁺ａ−ＳｉＣ膜８３中での水素の量を増加させずに、
水素から切り離された炭素がｐ⁺ａ−ＳｉＣ膜８３中に
有効に取り込まれるため、Ｅｇの調整範囲を従来以上に
広げ、かつ従来以上に大きいＥｇを得ることができる。

【０１１０】また、ｐ⁺ａ−ＳｉＣ膜８３中に導電型不
純物を含有する微結晶シリコンを形成しているので、バ
ンドギャップを大きくするため炭素含有量を増しても、
導電率や光導電率が従来ほど低下しない。これにより、
太陽電池の性能向上を図ることができる。 （ｂ）第２の実施例 図２６（ｂ）は本発明の太陽電池の第２の実施例に係る
作成方法について説明する断面図である。

【０１１１】上記第１の実施例と異なるところは、ノン
ドープのａ−Ｓｉ層を上記第９の実施例に述べたａ−Ｓ
ｉＣ層８５とし、しかもその膜を下部層から上部層にか
けてバンドギャップが漸次広くなるように形成している
ことである。このように形成するには、ノンドープのａ
−ＳｉＣ層８５を多層85ａ，85ｂ，・・，85ｎに形成
し、各層を形成するための原料ガスＣＨ₄ ／（ＳｉＨ₄
＋ＣＨ ₄ ）の流量比を下部層85ａから上部層85ｎにかけ
て次第に大きくしていくことが必要である。これによ
り、下部層85ａから上部層85ｎにかけて次第に炭素含有
量が多くなるため、下部層85ａから上部層85ｎにかけて
漸次バンドギャップが広くなる。

【０１１２】以上のように、本発明の太陽電池の第２の
実施例に係る作成方法によれば、本発明の太陽電池の第
１の実施例の効果に加えて、ノンドープのａ−ＳｉＣ層
８５のバンドギャップを下部から上部にかけて漸次広く
なるように形成しているので、種々の波長を持つ光がノ
ンドープのａ−ＳｉＣ層８５に吸収される。これによ
り、太陽電池の高効率化を図ることができる。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように、本発明の膜形成方法によ
れば、従来と異なり、原料ガスを構成する水素と他の元
素との結合エネルギを考慮して複数の原料ガスのガス活
性部への導入を選択的に行っているので、全ての原料ガ
スについて活性化し、原料ガス中の膜を構成する元素を
水素との結合から切り離すことができる。

【０１１４】従って、形成される膜中での水素の量を減
らし、膜の緻密性を向上することができる。特に、初期
に形成される膜の膜厚を薄くすることにより該効果が顕
著に現れる。これにより、形成される膜がａ−ＳｉＣ膜
等の半導体膜の場合、導電キャリアのモビリティを大き
くすることができ、形成される膜がアモルファス窒化シ
リコン膜等の絶縁膜の場合、絶縁耐圧の向上を図ること
ができる。

【０１１５】また、ａ−ＳｉＣ膜を形成する場合には、
形成されるａ−ＳｉＣ膜を構成する炭素を水素結合から
切り離すことができるので、炭素がａ−ＳｉＣ膜中に有
効に取り込まれ、Ｅｇの調整範囲を従来以上に広げ、か
つ従来以上に大きいＥｇを得ることができる。更に、ａ
−ＳｉＣ膜等の半導体膜を形成する間の所定の期間に水
素プラズマ処理を行うことによりａ−ＳｉＣ膜等の半導
体膜中に微結晶シリコンを形成しているので、導電率や
光導電率を低下させずにａ−ＳｉＣ膜のバンドギャップ
を大きくすることが可能となる。

【０１１６】また、本発明のＴＦＴの作成方法，液晶表
示装置の作成方法及び太陽電池の作成方法によれば、上
記のようにして形成されるａ−ＳｉＣ膜やａ−ＳｉＮ膜
を用いてＴＦＴや液晶表示装置を作成しているので、コ
ンタクト層の抵抗を下げること、オン電流を大きくする
こと、光照射によるリーク電流を小さくすること、絶縁
耐圧を高くすることが可能となり、ＴＦＴアクティブマ
トリクスＬＣＤの性能向上や信頼性の向上を図ることが
できる。また、上記のようにして形成されるａ−ＳｉＣ
膜を用いて太陽電池を作成しているので、コンタクト層
の抵抗を下げ、ノンドープの光吸収層の光導電率を高め
ることが可能となり、太陽電池の性能向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る膜の形成方法に用いられ
る平行平板型プラズマＣＶＤ装置の構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る膜の形成方法に用いられ
るスパッタ装置の構成図である。

【図３】本発明の実施例に係る膜の形成方法に用いられ
る原料ガスをチャンバ内に導入するためのタイミングチ
ャート（その１）である。

【図４】本発明の実施例に係る膜の形成方法に用いられ
る原料ガスをチャンバ内に導入するためのタイミングチ
ャート（その２）である。

【図５】本発明の実施例に係る膜の形成方法に用いられ
る原料ガスをチャンバ内に導入するためのタイミングチ
ャート（その３）である。

【図６】本発明の膜の形成方法の第1の実施例により形
成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図（その１）である。

【図７】本発明の膜の形成方法の第1の実施例により形
成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図（その２）である。

【図８】本発明の膜の形成方法の第３の実施例により形
成されたａ−ＳｉＮ膜の特性図(その３)である。

【図９】本発明の膜の形成方法の第４の実施例について
説明する断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例の第１の比較例につい
て説明する断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の第２の比較例につい
て説明する断面図である。

【図１２】本発明の膜の形成方法の第４の実施例により
形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図１３】本発明の膜の形成方法の第５の実施例により
形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図１４】本発明の膜の形成方法の第７の実施例により
形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図１５】本発明の膜の形成方法の第８の実施例により
形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図１６】本発明の膜の形成方法の第９の実施例につい
て説明する断面図である。

【図１７】本発明の膜の形成方法の第９の実施例につい
て説明する断面図である。

【図１８】本発明の第９の実施例により形成されたａ−
ＳｉＣ膜の特性図である。

【図１９】本発明の膜の形成方法の第１０の実施例によ
り形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図２０】本発明の膜の形成方法の第１１の実施例につ
いて説明する断面図である。

【図２１】本発明の膜の形成方法の第１１の実施例によ
り形成されたａ−ＳｉＣ膜の特性図である。

【図２２】本発明の膜の形成方法の第１２の実施例につ
いて説明する断面図である。

【図２３】本発明の実施例の膜の形成方法を用いてＴＦ
ＴアクティブマトリクスＬＣＤを作成する方法について
説明する図（その１）である。

【図２４】本発明の実施例の膜の形成方法を用いてＴＦ
ＴアクティブマトリクスＬＣＤを作成する方法について
説明する図（その２）である。

【図２５】本発明の実施例の膜の形成方法を用いてＴＦ
ＴアクティブマトリクスＬＣＤを作成する方法について
説明する図（その３）である。

【図２６】本発明の実施例の膜の形成方法を用いて太陽
電池を作成する方法について説明する断面図である。

【図２７】従来例の膜の形成方法に用いられる平行平板
型プラズマＣＶＤ装置の構成図及び原料ガスをチャンバ
内に導入するためのタイミングチャートである。

【図２８】従来例の膜の形成方法を用いてＴＦＴを作成
する方法について説明する断面図である。

【符号の説明】

２１，４１ チャンバ（ガス活性部）、 ２２ 第１の電極、 ２３，32ａ〜32ｅ バルブ、 ２４ 配管、 ２５，３３ 第１のガス導入口、 ２６，３４ 第２のガス導入口、 ２７，３５ 第３のガス導入口、 ２８ 第２の電極（載置台）、 ２９，５２ 高周波電源、 ３０，４４ 排気口、 ３１，31ａ〜31ｅ，５３ ガラス基板又は石英基板（被
形成体）、 31ｆ 透明基板、 ３６ 第４のガス導入口、 ４２，４３ ガス導入口、 ４５ 載置台、 ４６ シリコンターゲット、 ４７ シリコンカーバイドターゲット、 ４８，４９ 引出し配線、 ５０ シャッタ、 ５１ 切換スイッチ、 ６１，６２，６４，６６，66ａ ａ−Ｓｉ膜、 61ａ，62ａ，６３，64ａ，64ｂ，64ｃ，66ａ，６９，69
ａ，69ｂ ａ−ＳｉＣ膜、 ６５，６７，６８ 微結晶シリコン、 68ａ，68ｂ 単結晶Ｓｉ膜、 ７１ ドレインバスライン、 ７２，72ａ，72ｂ ＩＴＯ膜、 72ｃ 画素電極、 ７３，73ａ，73ｂ ｎ⁺ａ−Ｓｉ膜、 73ｃ，73ｄ コンタクト層、 74ａ，74ｂ，７８ レジストパターン、 ７５ ａ−Ｓｉ膜、 ７６ シリコン窒化膜、 ７７ Ａｌ膜、 79ａ，79ｂ Ｓ／Ｄ電極、 ８０ 液晶層、 ８１，８４ ｎ⁺ａ−ＳｉＣ層、 ８２，８５，85ａ〜85ｎ ノンドープａ−ＳｉＣ層、 ８３，８６ ｐ⁺ａ−ＳｉＣ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/784 (72)発明者 大形 公士 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 富塚 則夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素，ヘリウム，ネオン，アルゴン，ク
   リプトン及びキセノンのうち少なくともいずれかを含む
   ガス、及び水素化合物からなる２種類以上の原料ガスを
   用い、電力を印加すべき対向する電極間のガス活性部で
   活性化された、前記ガス及び前記原料ガスのうち少なく
   ともいずれかを含む活性化ガスにより、前記各原料ガス
   の構成元素をそれぞれ少なくとも１つ含む膜を被形成体
   上に形成する膜の形成方法であって、 前記ガス活性部に前記ガスを定常的に導入するととも
   に、活性化すべき原料ガスを活性化する期間には少なく
   とも活性化すべき前記原料ガスを含み、かつ該活性化す
   べき原料ガスを構成する水素化合物の結合エネルギより
   も小さい結合エネルギの水素化合物を有する他の原料ガ
   スを含まないように、前記２種類以上の原料ガスのうち
   から順次１種類以上の原料ガスを選択して前記ガス活性
   部に導入し、活性化することを特徴とする膜の形成方
   法。
2. 【請求項２】 前記２種類以上の原料ガスとして、シリ
   コンと水素との結合を有する原料ガス、及び炭素と水素
   との結合を有する原料ガスを用い、アモルファスシリコ
   ンカーバイド膜を形成する請求項１記載の膜の形成方法
   であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガスを含む前
   記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導入して活
   性化し、アモルファスシリコンからなる最初の膜を形成
   した後、前記炭素と水素との結合を有する原料ガスを活
   性化する期間には、前記シリコンと水素との結合を有す
   る原料ガスを含まないように、前記炭素と水素との結合
   を有する原料ガスを選択的に前記ガス活性部に導入して
   活性化することを特徴とする請求項１記載の膜の形成方
   法。
3. 【請求項３】 前記２種類以上の原料ガスとして、シリ
   コンと水素との結合を有する原料ガス、炭素と水素との
   結合を有する原料ガス、及びIII 族の導電型不純物元素
   と水素との結合を有する原料ガスを用い、ｐ型のアモル
   ファスシリコンカーバイド膜を形成する請求項１記載の
   膜の形成方法であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガスを含む前
   記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導入して活
   性化し、アモルファスシリコンからなる最初の膜を形成
   した後、前記III 族の導電型不純物元素と水素との結合
   を有する原料ガスを活性化する期間には、少なくとも前
   記III 族の導電型不純物元素と水素との結合を有する原
   料ガスを含み、かつ前記シリコンと水素との結合を有す
   る原料ガスを含まないように、１種類以上の前記原料ガ
   スを選択的に前記ガス活性部に導入して前記原料ガスを
   活性化し、前記炭素と水素との結合を有する原料ガスを
   活性化する期間には、前記シリコンと水素との結合を有
   する原料ガス及びIII 族の導電型不純物元素と水素との
   結合を有する原料ガスを含まないように、前記炭素と水
   素との結合を有する原料ガスを選択的にガス活性部に導
   入して活性化することを特徴とする膜の形成方法。
4. 【請求項４】 前記２種類以上の原料ガスとして、シリ
   コンと水素との結合を有する原料ガス、炭素と水素との
   結合を有する原料ガス、及びIII 族の導電型不純物元素
   と水素との結合を有する原料ガスを用い、ｐ型のアモル
   ファスシリコンカーバイド膜を形成する請求項１記載の
   膜の形成方法であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガス及びIII
   族の導電型不純物元素と水素との結合を有する原料ガス
   を含む前記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導
   入して活性化し、ｐ型のアモルファスシリコン膜からな
   る最初の膜を形成した後、前記炭素と水素との結合を有
   する原料ガスを活性化する期間には、前記シリコンと水
   素との結合を有する原料ガス及びIII 族の導電型不純物
   元素と水素との結合を有する原料ガスを含まないよう
   に、前記炭素と水素との結合を有する原料ガスを選択的
   にガス活性部に導入して活性化することを特徴とする膜
   の形成方法。
5. 【請求項５】 前記２種類以上の原料ガスとして、シリ
   コンと水素との結合を有する原料ガス、炭素と水素との
   結合を有する原料ガス、及びＶ族の導電型不純物元素と
   水素との結合を有する原料ガスを用い、ｎ型のアモルフ
   ァスシリコンカーバイド膜を形成する請求項１記載の膜
   の形成方法であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガス及びＶ族
   の導電型不純物元素と水素との結合を有する原料ガスを
   含む前記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導入
   して活性化し、ｎ型のアモルファスシリコンからなる最
   初の膜を形成した後、前記炭素と水素との結合を有する
   原料ガスを活性化する期間には、前記シリコンと水素と
   の結合を有する原料ガス及び前記Ｖ族の導電型不純物元
   素と水素との結合を有する原料ガスを含まないように、
   前記炭素と水素との結合を有する原料ガスを選択的に前
   記ガス活性部に導入して活性化することを特徴とする膜
   の形成方法。
6. 【請求項６】 前記２種類以上の原料ガスは、シリコン
   と水素との結合を有する原料ガスと、窒素と水素との結
   合を有する原料ガスとであり、該原料ガスを用いてアモ
   ルファス窒化シリコン膜を形成する請求項１記載の膜の
   形成方法であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガスを含む前
   記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導入して活
   性化し、アモルファスシリコンからなる最初の膜を形成
   した後、前記窒素と水素との結合を有する原料ガスを活
   性化する期間には、前記シリコンと水素との結合を有す
   る原料ガスを含まないように、前記窒素と水素との結合
   を有する原料ガスを選択的に前ガス活性部に導入して活
   性化することを特徴とする膜の形成方法。
7. 【請求項７】 前記２種類以上の原料ガスは、シリコン
   と水素との結合を有する原料ガスと、酸素と水素との結
   合を有する原料ガスとであり、該原料ガスを用いてアモ
   ルファス酸化シリコン膜を形成する請求項１記載の膜の
   形成方法であって、 前記シリコンと水素との結合を有する原料ガスを含む前
   記１種類以上の原料ガスを前記ガス活性部に導入して活
   性化し、アモルファスシリコンからなる最初の膜を形成
   した後、前記酸素と水素との結合を有する原料ガスを活
   性化する期間には、前記シリコンと水素との結合を有す
   る原料ガスを含まないように、前記酸素と水素との結合
   を有する原料ガスを選択的に前ガス活性部に導入して活
   性化することを特徴とする膜の形成方法。
8. 【請求項８】 前記最初の膜を形成した後、前記１種類
   以上の原料ガスの導入を停止し、前記ガスのみを前記ガ
   ス活性部に導入して活性化し、該活性化されたガスに前
   記最初の膜を曝して該最初の膜中に微結晶シリコンを形
   成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれ
   かに記載の膜の形成方法。
9. 【請求項９】 前記最初の膜は膜厚２０Å以下であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
   の膜の形成方法。
10. 【請求項１０】 前記膜の形成方法により前記アモルフ
    ァスシリコンカーバイド膜，アモルファス窒化シリコン
    膜又はアモルファス酸化シリコン膜の形成を繰り返し、
    前記アモルファスシリコンカーバイド膜，アモルファス
    窒化シリコン膜又はアモルファス酸化シリコン膜を積層
    することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか
    に記載の膜の形成方法。
11. 【請求項１１】 少なくとも前記最初の膜を形成する期
    間、前記被形成体の温度は５００℃以下に保持されてい
    ることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか
    に記載の膜の形成方法。
12. 【請求項１２】 前記シリコンと水素との結合を有する
    原料ガスは、前記水素，ヘリウム，ネオン，アルゴン，
    クリプトン及びキセノンのうち少なくともいずれか一つ
    を含むガスにより５倍以上に希釈されていることを特徴
    とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の膜の
    形成方法。
13. 【請求項１３】 前記炭素と水素との結合を有する原料
    ガスは、前記水素，ヘリウム，ネオン，アルゴン，クリ
    プトン及びキセノンのうち少なくともいずれか一つを含
    むガスにより５倍以上に希釈されていることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の膜の形成
    方法。
14. 【請求項１４】 シリコンターゲット及びシリコンカー
    バイドターゲットを交互にスパッタして被形成体上に微
    結晶シリコンを有するアモルファスシリコンカーバイド
    を形成することを特徴とする膜の形成方法。
15. 【請求項１５】 前記シリコンターゲットはｐ型又はｎ
    型の導電形不純物を含有することを特徴とする請求項１
    ４記載の膜の形成方法。
16. 【請求項１６】 前記膜の形成方法により前記アモルフ
    ァスシリコンカーバイド膜，アモルファス窒化シリコン
    膜又はアモルファス酸化シリコン膜の形成を繰り返し、
    前記アモルファスシリコンカーバイド膜，アモルファス
    窒化シリコン膜又はアモルファス酸化シリコン膜を積層
    することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれ
    かに記載の膜の形成方法。
17. 【請求項１７】 透明絶縁性基板上に互いに対向するソ
    ース／ドレイン電極と、該ソース／ドレイン電極上のコ
    ンタクト層と、前記ソース／ドレイン電極に挟まれた領
    域に形成され、かつ前記コンタクト層と接続する動作半
    導体層と、該動作半導体層上のゲート絶縁膜と、該ゲー
    ト絶縁膜上のゲート電極とを有する薄膜トランジスタの
    製造方法において、 請求項２，請求項８乃至請求項１４，請求項１６のいず
    れかに記載の膜の形成方法により前記動作半導体層とな
    るアモルファスシリコンカーバイド膜を形成することを
    特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
18. 【請求項１８】 透明絶縁性基板上にゲート電極と、該
    ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極上方の
    ゲート絶縁膜上の動作半導体層と、該動作半導体層のチ
    ャネル領域層を被覆するチャネル保護膜と、該チャネル
    保護膜を挟んで両側の動作半導体層と接続するコンタク
    ト層と、該コンタクト層上のソース／ドレイン電極とを
    有する薄膜トランジスタの製造方法において、 請求項２，請求項８乃至請求項１４，請求項１６のいず
    れかに記載の膜の形成方法により前記動作半導体層とな
    るアモルファスシリコンカーバイド膜を形成することを
    特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
19. 【請求項１９】 透明絶縁性基板上に互いに対向するソ
    ース／ドレイン電極と、該ソース／ドレイン電極上のコ
    ンタクト層と、前記ソース／ドレイン電極に挟まれた領
    域に形成され、かつ前記コンタクト層と接続する動作半
    導体層と、該動作半導体層上のゲート絶縁膜と、該ゲー
    ト絶縁膜上のゲート電極とを有する薄膜トランジスタの
    製造方法において、 請求項５，請求項８乃至請求項１３，請求項１５，請求
    項１６のいずれかに記載の膜の形成方法により前記コン
    タクト層となるｎ型のアモルファスシリコンカーバイド
    膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
    方法。
20. 【請求項２０】 透明絶縁性基板上にゲート電極と、該
    ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極上方の
    ゲート絶縁膜上の動作半導体層と、該動作半導体層のチ
    ャネル領域層を被覆するチャネル保護膜と、該チャネル
    保護膜を挟んで両側の動作半導体層と接続するコンタク
    ト層と、該コンタクト層上のソース／ドレイン電極とを
    有する薄膜トランジスタの製造方法において、 請求項５，請求項８乃至請求項１３，請求項１５，請求
    項１６のいずれかに記載の膜の形成方法により前記コン
    タクト層となるｎ型のアモルファスシリコンカーバイド
    膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造
    方法。
21. 【請求項２１】 透明絶縁性基板上に互いに対向するソ
    ース／ドレイン電極と、該ソース／ドレイン電極上のコ
    ンタクト層と、前記ソース／ドレイン電極に挟まれた領
    域に形成され、かつ前記コンタクト層と接続する動作半
    導体層と、該動作半導体層上のゲート絶縁膜と、該ゲー
    ト絶縁膜上のゲート電極とを有する薄膜トランジスタの
    製造方法において、 請求項６乃至請求項１３，請求項１６のいずれかに記載
    の膜形成方法により前記ゲート絶縁膜となるアモルファ
    ス窒化シリコン膜又はアモルファス酸化シリコン膜を形
    成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
22. 【請求項２２】 透明絶縁性基板上にゲート電極と、該
    ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極上方の
    ゲート絶縁膜上の動作半導体層と、該動作半導体層のチ
    ャネル領域層を被覆するチャネル保護膜と、該チャネル
    保護膜を挟んで両側の動作半導体層と接続するコンタク
    ト層と、該コンタクト層上のソース／ドレイン電極とを
    有する薄膜トランジスタの製造方法において、 請求項６乃至請求項１３，請求項１６のいずれかに記載
    の膜形成方法により前記ゲート絶縁膜となるアモルファ
    ス窒化シリコン膜又はアモルファス酸化シリコン膜を形
    成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
23. 【請求項２３】 透明絶縁性基板上に互いに対向するソ
    ース／ドレイン電極と、該ソース／ドレイン電極上のコ
    ンタクト層と、前記ソース／ドレイン電極に挟まれた領
    域に形成され、かつ前記コンタクト層と接続する動作半
    導体層と、該動作半導体層上のゲート絶縁膜と、該ゲー
    ト絶縁膜上のゲート電極とを有する薄膜トランジスタ
    と、前記ゲート電極と接続するゲートバスラインと、前
    記一のソース／ドレイン電極と接続する画素電極と、前
    記他のソース／ドレイン電極と接続するドレインバスラ
    インと、画素電極の形成された他の透明絶縁性基板と、
    前記透明絶縁性基板と前記他の透明絶縁性基板とに挟ま
    れた液晶層とを有する液晶表示装置の製造方法におい
    て、 請求項１７，請求項１９又は請求項２１記載の薄膜トラ
    ンジスタの製造方法により前記薄膜トランジスタを作成
    することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
24. 【請求項２４】 透明絶縁性基板上にゲート電極と、該
    ゲート電極上のゲート絶縁膜と、前記ゲート電極上方の
    ゲート絶縁膜上の動作半導体層と、該動作半導体層のチ
    ャネル領域層を被覆するチャネル保護膜と、該チャネル
    保護膜を挟んで両側の動作半導体層と接続するコンタク
    ト層と、該コンタクト層上のソース／ドレイン電極とを
    有する薄膜トランジスタと、前記ゲート電極と接続する
    ゲートバスラインと、前記一のソース／ドレイン電極と
    接続する画素電極と、前記他のソース／ドレイン電極と
    接続するドレインバスラインと、画素電極の形成された
    他の透明絶縁性基板と、前記透明絶縁性基板と前記他の
    透明絶縁性基板とに挟まれた液晶層とを有する液晶表示
    装置の製造方法において、 請求項１８，請求項２０又は請求項２２記載の薄膜トラ
    ンジスタの製造方法により前記薄膜トランジスタを作成
    することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
25. 【請求項２５】 少なくともｐ型半導体層，ノンドープ
    半導体層及びｎ型半導体層を積層してなる太陽電池の作
    成方法において、 請求項３，請求項４，請求項８乃至請求項１３，請求項
    １５，請求項１６記載の膜の形成方法により前記ｐ型半
    導体層となるｐ型のアモルファスシリコンカーバイド膜
    を形成することを特徴とする太陽電池の作成方法。
26. 【請求項２６】 少なくともｐ型半導体層，ノンドープ
    半導体層及びｎ型半導体層を積層してなる太陽電池の作
    成方法において、 請求項２，請求項３，請求項８乃至請求項１４，請求項
    １６記載の膜の形成方法により前記ノンドープ半導体層
    となるアモルファスシリコンカーバイド膜を形成するこ
    とを特徴とする太陽電池の作成方法。
27. 【請求項２７】 前記ノンドープ半導体層は、前記ｐ型
    半導体層から前記ｎ型半導体層にかけて炭素含有量が漸
    減していることを特徴とする請求項２６記載の太陽電池
    の作成方法。
28. 【請求項２８】 少なくともｐ型半導体層，ノンドープ
    半導体層及びｎ型半導体層を積層してなる太陽電池の作
    成方法において、 請求項５，請求項８乃至請求項１３，請求項１５，請求
    項１６記載の膜の形成方法により前記ｎ型半導体層とな
    るｎ型のアモルファスシリコンカーバイド膜を形成する
    ことを特徴とする太陽電池の作成方法。