JPS5943575A - 半導体素子 - 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】 本発明は、電界効果トランジスタ等の半導体素子に関（
−１更に詳しくは、多結晶ゲルマニウム薄膜半導体層で
その主要部全構成した半導体素子に関する。

最近、画像読取用としての、長尺化された１次元フォト
センザーや大面積化された２次元フォトセンザー等の画
像１洸取装置の走査回路部、或は液晶（以下ＬＣと記す
）や電界発光（以下ＥＬと記す）やエレクトロクロミー
材料（以下ＥＣと記す）を利用した画像表示デバイスの
駆動回路部を、これ等の大型化に伴って、所定の基板北
に形成されたシリコン薄膜を素材とじて形成するという
事が提案されている。そして、従来、ソリコン薄膜とし
ては、水素−化非晶質シリコン薄膜や多結晶シリコン、
・１６γ膜の検討が試みられている。面乍ら高速、高機
能の読取装置の定在回路部や画像表示装置のＩｑＫ動回
路が要請する実効キャリアー移動度（以下μｅｆｆ　　
と記す）ノ が５０−１００．、ｉ／ｖ−ｓｃｃｉｊＪｌｊ−７のに
文＝Ｊ　して、非晶質シリコン薄膜を用いた簿膜トラン
ジスタ（Ｔ　Ｉ”　Ｔ　）ではμｅｆｆが約０．１　ｃ
Ｊ　／　Ｖ　・５ｅｉ＝程度と小さい為、上記回路部を
構成するには必ずしも適当と幻−云えなかった。−力、
多結晶シリコン薄膜は非晶質シリコン薄膜に比べμｅｆ
ｆ　’ｄ大きいが、前８己要請に応える為にはアニール
工程を必要とする為、工程が複雑になり、目、つ犬面オ
Ｉｔに亘 ｊつて均一な膜がイｋＩらｉｔない場合もある等の問題
があった。

他方、多結晶ゲルマニウム薄膜の形成１７ｊ：従来真空
蒸着法で試みられ、該方法でａられた膜のポール移動度
（以下”Ｈと記す）は数百ｃ、ｄ　／　Ｖ　−式と極め
て大きく、μｅｆｆも大きいことが１ｔ１１待されてい
プこ。１１１’Ｌ、通常多結晶ゲルマニウムｊ＃　Ｈｋ
　Ｌ’ｆよ高ａ度のアクセグター準位が彩成さフする為
、１１型或はｒ）型半導体への制御性が悪く、多結晶ゲ
ルマニウム薄膜半導体素子は実用に供−ｔセられていな
かつ４−６こ几ｉ（ｌ：所謂真性半導体が形成されにく
い為に不純物添ｊ用によるゲルマニウｌ、−ｆ′Ｊ体へ
のドーピング効率が極めて悪い為でＪちった。

又、ゲルマニウｊ−荷膜には熱処理によって１１型半導
体かｒ、　ｐ型半・４体へ変換−１るという熱的変換（
Ｔｈｃｒｒｎａ７７　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）と呼ばれ
る現象がｑｌられる為、熱射１３ｉｊ工稈を含むデバイ
ス作成には不適で４）つた。この様に、従来作成された
多結晶ゲルマ−、ラム薄膜を素材とした素子或ｉ７［デ
バイスが所望の勃性及び信頼性を充分発揮できなかった
のか↓見状である。

本発明Ｃ−↓）二ｎ１２諸点に鑑み成さ′１１．たもの
で、末子性能のｊ７ｉい又、信頼性に富んだ半導体素子
を提供する一１Ｎ全目的とする。又、半導体の禁制帯中
に不純物準位の極めて少ない、即ち制御すべへ不純物添
ｍのドーピング効率の極めて良好な多結晶グルマエウム
ノ・、ケ１１ζＶ看−川１ノ）ｌ、ｙ、、、　＝ト：”
ｉ’休；）４子を４“ｌｉ１具する’Ａｆ　ｋ　ｔｊ的
と−Ｊる。ψ（・（＝ｐ（ｒ（基＋：ｉ　ｈ　Ｆ　ＩＮ
成される多結晶ン′ルマ一−ン、Ｗ、・：、Ｉ−Ｊ　Ｉ
ｆζ）半・、１体５ｊ・月を用いて、品性Ｙ中でイＳＩ
Ｉ・ｉｉ　（１プバ高ぐ安定１イＩＪ）０−い、ｂ界効
果ｊ（、ｙ）、の薄膜トランジスターを提供−ｉ　、＝
、　’、ｈを・「１的とす、巳。Ｙ１別には、優れ／（
、多４・、＋１晶ゲル−ン、二゛ウム半導体層を用いた
電界効星型の’ｊ’ｙＱル、〒トジンジスクを（１゛へ
成素子と士る入［ｌ□［１積化半・淳体ｙｉ’　”：　
＝（ス含、　ｊｊＪ供ずど）−１Ｓを［１的と−Ｊる。

ル１．つ＼る１１的を達成する為の不発１明の半導体層
ｆ　ｉｔ　３　ａｔｃｏ旧０％社での水素を・含イｆず
ろ多結晶ゲルマニウム−ｊ′導体１−でその主要部がｆ
ｌｒｊ成されでいるＪｉを４′ｒ１孜と−する。

上記の様な水素酸を含有する多結晶ゲルマニウム薄膜を
１伺として作製さｔ′する平導体素子はその′祇気的！
ｊ’を件が良く、経時変化もなく、ｆｊｌ、つ素子の歩
゛、１′７り及びバラツギも著しく向上させる２）Ｅが
できる。その為、ＬＣ，ｌ：Ｌ或ｄ−」うＣ等を利用し
た表示、或（」画像デバーイス等の走査回路や駆動回路
等を安定して提供′ン−る（−とが出来る。

本発明の多結晶ゲルマニウム薄膜を素材として作成さｔ
’Ｌる半導体素子の一例としての電界効果型の薄膜トラ
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ｌコンタクトを持ったソース′ｉ
Ｌ　極・ドレイン電極間に、１圧を印加し、そこを流れ
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
かけるバイアス跪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ｌＯ１上に設けら７した半導体
層１０２上にソース電極１０３、ドレイン電極１０４が
接して設けてあり、これ等を岐覆する様に絶縁層１０５
が設（弓られ、該絶縁層１０５　ｋにグート’４極１０
６がある。

本発明に於ける第１図に示される構造を有するＴ　Ｆ　
Ｔ　Ｍこ於いては、半導体層１０２（徒、前述した茹性
存・有する多結晶ゲルマニウム薄膜で構成さ７１、半導
体層１０２と２つの電極、即ち、ソース′眠極１０３、
ドレインｉＬＩ示１０４の各々との間に１・；１、第１
の【］層１０７、自５２（７）　ｎ層１０８が設けらノ
１５、オーミックコンタクトを）形成している。

絶縁層１０５１（、’、　ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｅＶａｐｏｕｒｌ）ｅ　Ｉ）ＯＳ　ｉ日ｏｎ）、Ｌ　Ｉ
’　ＣＶ　１．）　（Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｕ　ｒｅ　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）
、又はＰＣＶ　１．）　（Ｐ／ＦａｓｍａＣｈｅｍｉｃ
ａｅＶａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等で形成さ
れるノリコンナイトライド、Ｓ＋Ｏ，！　Ａ−１ｚｏｓ
＋等の材料で構成される。

半導体層１０２を構成−１−る多結晶ゲ／ｌ／マニウム
薄膜の作成に用いる反応性気体とｌ−２２ては、ゲルマ
ニウムを４１５成原子とする物質、例えばモノゲルマン
（Ｇｅ１（４）、ジゲυマン（（）ｅ２【−１，）、　
　ｌ・リゲノ１゜マン（Ｇｅ、Ｈ，）等のゲルマンガス
があげられ、これら反応性気体は）−１，、、ｌ〜ｒ、
　ｌ−Ｉｃ等のガスで稀釈し７て用いることもｔ−ｊｊ
来る。

’ＪＬ　Ｗ　’ＪＪ　果型’ｌ　Ｆ　Ｔ　ｉｊゲグー−
′＋ｌ；、　＋ｆｉ　、ｌ　（Ｆゲート絶縁層がある型
（下グーｊ・型）とゲート絶縁層上にゲート電極がある
型（）Ｕゲート型）に分「ｊされ、他方、ソース、ドレ
イン電極が絶縁層ノー半導体層の界面にある型（Ｃｏｐ
ｌａｎａｒ型）とソーヌドレイン′ｌ′１１極が絶縁層
と半導体層の界面と対向した半導体面一ににある型（ｓ
ｔａｇｇｅｒ型）に分類さノ１２、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。；窮１図で示され
た構造は上ゲ−）　Ｃｏｐｅａｎａｒ壓電界効果型ＴＦ
Ｔと呼ばれる例を示したが、本発明に係る電界効果型Ｔ
ＦＴばこのいずｆｌ、でもよいことは勿論である。

本発明に於て（ｄ１半導体素子の主要部である半導体層
を構成する多結晶ゲルマニウム薄膜に含有する水素量の
Ｆ限を好寸しく　６２０．０１　ａｔｏｍｉｃ％（以ト
−ａｔ、％と記す）にすることによって種々のトランジ
スター特性を向上させることができる。他方、多結晶ゲ
ルマニウム薄膜に含有される水素は主に多結晶ゲルマニ
ウムの結晶粒界に存在１７、Ｇｅ−１■の形で結合して
いるが、含有される水素の量が多いとＧｅ＝Ｈ２，Ｇｅ
＝）ｉ３の如き結合形態や遊離の状態で水素が含１れて
いることが予想され、これ等の不安定な状態で含有され
ている水素に起因するものと思われるトランジ不発明音
等１′７）多くの′ｐ、１険咀実から多結晶′・ノシマ
ニウムＦ、！ｉ−膜に含有′Ｊ−４３水−’ｔ：　ｊ？
：ｔが：１２１↑、９に＞ニットの場合Ｕこ於て（寸ト
ランジスター帽持性の劣イい１グｉんどなく、安定して
その市外をイ４［持しイ：ネＺ）ことが判明１−７プこ
。

又、該ン’Ｈ少に含イ了する水素１ｔ′Ｌが３　ａ’　
ｔ、　ｊ％′をメ、鷲え−こより多くなった場合に於て
し１作成したトランジスタを連続的に動作させた場合、
１ｌｅｆｆの減少が見らノｔ　ｌ十つ出カドレイン′ｒ
江流が時間とともに減少し、スレッンヨボールド′直圧
ＶＴ）、が変化するというような経時変化が観察さ７ｊ
でいる。

従って本発明に於てＩ：１〜半梼体素子の主要部を構成
する多結晶ゲルマニウム薄膜に含有する水素の指ζＪ、
好丑しく　ＩｔよＯｏ１〜３ａｔ、％とされ、より好適
（では０．０５−２　ａｔ、％、最適にけｏｌ−１ａｔ
、％とするのが望まＩ〜い。

本発明シておいて層、定する多結晶ゲルマニウム薄膜中
（ｆこ含寸れている水素量の測定外１：Ｏ，ｔａｔ。

％以上は通常化学分析で用いらｈている水素分析計（Ｐ
ｅｒｋｉｎ　Ｅ１ｍｅｒ社製ＭｏｄＲ−２４０型元素分
析計）により行った。いずれも試料は５　ｍ　ｇを分析
計ホルダー中に装填して、水素重量を測定し、膜中に含
まれる水素量をａｔｏｍｉｃ％で算出した。

０．１ａｔ１％以下の微小寸分析は二次イオン質量分析
計−８，ＥＭＳ−（Ｃａｍｅｃａ社Ｇ　Ｍｏｄｅｌ　Ｉ
　Ｍ　Ｓ−３ｆ）により行った。その分析法に於いて（
徒通常の方法を踏襲した。即ち、チャージアップ防止の
ため薄膜上に２００人厚０金を蒸着し、−一一次イオン
ビームのイオンエネルキー　ヲ８　ｆ（ｅＶトｔｙ、サ
ン’；ｙ’ル電１１ｉ１ｎ５　Ｘ　１０　　Ａ、　スポ
ットサイズ５０μｍ　（＋としエツチング面積は２５０
　Ｘ　２５０μ【ｎとしてＣＵｅに対する■１　イオン
の検出強度比を求め水素含有ｈＬをａ　ｔｏｍｉ　ｃ％
で算出しプこ。

又、本発明の効果を示す為の多結晶ゲルマニウム薄膜ト
ランジスターの経時変化の測定ＶＣ関し７て（ｒ↓」プ
下のイ〜トな方法Ｇてよった。

先ず、第２図に示すｈ′４造の’］”　Ｆ　Ｔを作製し
、グー１−２０１にグー、ト電圧ＶＧとし、て４０Ｖ、
７−ス２０３とドレイン２０２の間（（ドレイン電圧Ｖ
Ｄとして４０Ｖを印加し２、ソース２０３とドレイン２
０２の間に流れるドレイン電流■Ｄをエレクトロメータ
ー（Ｋｃｉ　ｔｈｅＱＹ　６１０　Ｃ工ｖ　り）ロメー
ター）ＶＣより測定した。経時変化率は、５００時間の
連続動作後のドレインｆ（ｒ、流の変動量を初期ドレイ
ン電流で割ったものを１００倍して％表示で表わした。

’Ｌ’　Ｆ　Ｔ　）閾値電ＥＥ　（ＶＴＲ）　ｔｒｉ　
Ｍ　ＯＳ　−Ｆ　Ｅ　Ｔ（へＩｅｔａｇ　−０ｘｉｄｅ
　−Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ形に界効果）・ランジ
スタ）で通常行なわれている八へ）−〆瓦曲線における
直線部分を外挿［７横４ｉｔ＋であるＶＤ　ｉｊっ１（
と交〕せした点によって定義し／と。経時変化の前と後
の■Ｔ１１の値も同時に調べ、その変化量（ΔＶｒＨ）
を電圧で表示した。

形成する多結晶ゲルマニラｌ、　１ｌ１７膜半導体層（
柾含有される水素量を前記したｆ５Ｎ　ｆｘ量に？１１
１　ｒｉ）１１するにはイゆ々の方法によって行なわれ
る。１ｃ１１え（４１Ｇｅｌ（、Ｇｅ、、Ｈ，等の水素
化ゲルマニウムをグロー放電分解法（ＧＤ法）によって
析出さぜる方法、（ト）ターゲットを用１Ａ１１２又は
（）ｃＨ４を含むガス中でスパッターする方法（Ｓ　Ｐ
法）、［■２プラズマ雰囲気で（招を１匡子ビーム等を
用いて蒸着する方法（ｉＰ法）、超高真空度のＨ，雰囲
気下で蒸着する方法（Ｉ−■ＶＤ法）を始め、ＣＶＤ−
やＬＰＣＶＤ等で形成された多結晶ゲルマニウム薄膜を
１−ｉ２プラズマ処理する方法等々によって行なうこと
が出来る。

本発明に於て開示される様に、（）Ｊ）法、ＳＰ法、１
■）法、ＨＶ　Ｄ　Ｌ　ｆ　Ｉｒｉ　７Ｊ−、板−１ｉ
　ｍ　温＋ｆｆｉ　カ５００℃以Ｔ：（約３５０〜５０
０℃の範囲）で本発明の目的Ｌ・で合った多結晶ゲルマ
ニウム薄膜が形成板を均一に加熱するという点や安価な
大面積基板材料分用いることが出来るという点で有利で
ある。更に、透過型の表示素子用の基板や基板側入射型
の）し電変換素子用の基板等の画像デバイスの応用にお
いて重重れている透光性のガラス基板の使用という要求
に答えるものと［〜で重要である０ ν１ｊち、不発ＩＪＩによれば所望の多結晶ゲルマニウ
ム薄膜をイしするのに低ｌ′ｌＩ’Ａ　Ｉ彩：題］成蒼
−１’ｔ’ｌいる′−ＪＴが出来る為、高融点ガラス、
硬ガフス等の耐り・、へ性ガラス、及びｌｔ１′熱１４
１セラミックス、ザファイヤ、スビーネル、シリコンウ
ェハー等の他に、ｔｌＭの低融点ガラス、耐熱性グラス
チック等も使用さＪ１得るもの−Ｆある。一般の低ｈ）
上点ガラスを・用いたガラス基板として＆、ｉ：　、軟
化点温度が６３０℃の−１１（゛ガラス、軟化点が７８
　（１℃の鉾通硬質ガラス、す、＋（化点福（ｒ；ｊＨ
が８２０℃の超硬質ガラス（ＪＩＳ　Ｉ級超１便質ガラ
ス）、等を用いることが考えられる。

本発明の、！ｉｌＪ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／こめ、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′火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）のうち主トＩ、ｆ−ｆｆ
−ニング≠７０５９ガラス（コーニング社製）を出いた
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ｔ：ｉ並ガラスを用す
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−ドに、本発明を更に詳細に説明するため（（多結晶
ゲルマニウム・薄膜の形成からＴ　Ｆ　ｉ’の作製プロ
セスと’Ｉ”　Ｆ　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ｊｒ１例は多結晶ゲルマニウム薄膜を基板上に形成
［−Ｔｉ１ｌ　ＦＴを作成１〜だもので、第３図に示さ
れる様な装置を用いたものである。基板３００としてｌ
↓、コーニング≠７０５９ガラスを用いた。

先ず基板３００を洗浄した後ｆ（Ｆ／ＨＮＯ，／ＣＨ，
Ｃ００ｉ（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（以下ペルジャーと記す
）３０１内のアノード側に置いた基板加熱ホルダー３０
２に装着した。その後、ペルジャー３０１を拡散ポンプ
３０９でバックグラウンド圧力Ｉ　Ｘ　Ｉ　Ｑ　Ｔｏｒ
ｒ以トーマで排気を行なった。も１２、このとへの月二
力が、ｌ、Ｎｉいと反応性ガスがイ１効に膜析出に寄与
しないばかりか、Ｎ１ネ中に酸素、窒素が混入し、皆し
く膜の抵抗ケ変化させるので重重り、　＜ない。次に基
板ｔｔＡ　Ｉｌｊ　’、Ｉ？３を一ヒげて基板３００ｆ
７）温度を４００　℃に保持した。又、基板温度６・を
熱電対３０３で監視［〜た。

本実施例）て於て導入する反応性気体と１〜ては、１（
２ガスでＩ　Ｖｏｐｕｌ’ｎｅ％（以下’　Ｖｏｗ′、
％と記す）に稀釈されたＧｃＨ，ガス（以ドＧｅ１１４
（１１／’−’２と記す）と１−１．。

ガスで１．００　ｖｏＪｕｍｃ　ｐｐｌｎ　（以７　ｖ
ｏｗ、ｐｐｌｎ　と記す）に稀釈されたＬ１２Ｈ，ガス
（以ド１（２Ｈ，（１００）／■１□と記す）ケ用い、
Ｇｃ）−（４（１）／　Ｈ，、をマスノロ−コントロー
ラー３０４を用いて６０　ＳＣｑＭの流清、更にＪ３，
１−４．　（１００）　／Ｌ−１２をマスフローコント
ローラー　：３０７を用いて３０　ＳＣＣＭの流気で合
わせてリング状ガス吹出し口３１５からペルジャー３０
１内に尋人し、メインパルプ３１（］を調整し、絶対圧
力計３１２ｉ用いてペルジャー３０１内を０．　ＯＩ　
Ｔｏｒｒの圧力に設定［〜た。ベルジャー３０１内の圧
力が安定した後、カソード電極３１３１／Ｃ１３，５６
＆の高周ｆ皮乱界’ｔ　’ＩＫ　’ｉｔ東３１４によつ
で加え、グ「１−放′屯を開始させ７Ｅ。この１１Ｓの
重圧ｉｉ　Ｏ，６ＫＶ、電流は５５ｍＡｌ１もＦ”（）
もａｄｉ。

た膜の膜厚し１０．５１ノでその均一性は円形リング型
吹き出し［：］を用い／こ、鳴合には１２０　（、ｔｍ
　）　Ｘｌ　２０　（＋ｍｎ　）の基板の大きさに対し
て±１０％内に収っていた。この時形成さｎた膜中に含
有する水素のｔ５ＬはＱ、　：３　ａ　ｔ、％であった
。

次に、この膜全素材として第４図に概略で示さｉする工
程に従ってＴ　ＰＴを作成した。工程（ａ）に示す象ｖ
こ、ガラス基板３００上に上記の様に形成しノと多結晶
ゲルマニウム薄膜４０１を析出した後、水素ガスで１　
（ｌ　Ｏｖｏｅ、　ｐｐｍに稀釈され−３０１内の圧力
をＯ，ｌ　２　Ｔｈｒｒに調整してグロー放置を行ない
燐のドープされたｎ１慢４０２を０、　ｉ）　、５　Ｉ
Ｉの）すさに形成した（工程（）））　）。

次に−［程（Ｃ）の様ｔてフォトエソｆ／グにより口、
層４０２′？！−ンースｒ；℃、極４０３の領域及びド
レインｉ、Ｌ４グ４０４の領域を除いて除去し／こ。次
にゲート絶縁膜を形成すべく、ペルジャー３０１内に再
び上６己の基４反がアノード１則の加熱ホルり−：３０
２に装着さ瓦た。多結晶ゲルマニウムを作製する場合と
同様にペルジャー３０１が排気さね５、基板温度’Ｐｓ
　ｆ２５０℃として純度約１００写のＮＨ３カス苓・マ
スフローコントローｆｌｙ　−３０５テ２０　ＳＣＣＭ
　、　Ｊ１２テｌ　Ｏｖｏｌ、９６に稀釈されだ５ＩＦ
（４（以下Ｓ　＋　Ｈ４（１０）　／　’−’２と記す
）をマスフローコントローラー３０８で５　ＳＣＣＭに
各々コントロールして・薄膜し、グロー族’？ｔ１１．
を生起心せて５ｉＮＨ膜４０５を０２５μの厚さに堆積
Ａ什だ（工程（ｄ））。

次にフォトエツチング工程に、しりソース電極４０３及
びドレイン１（光枠４０４用のコンタクトホール４０６
−１，４０６−２をあけ（工程（ｅ））、その後、５ｉ
ＮＨ膜４０５全而にＭを蒸着して電極膜４０７を形成（
工程（ｆ）　’）　した後、フォトエツチング工程によ
り電極膜４０７を加工してソース電極用取り出し電極４
０８、ドレイン心極用取り出ｌ〜電極４０９及びゲート
電極４１０を形成した（工ａ（ｇ））。この後、１（２
雰囲気中で２５０℃の熱処理を行なった。

以Ｆの条件とエイ−１に従って形成されたＴＰＴ（チャ
ンネル長Ｌ−２０μ、チャンネル中爪Ｗ＝６５０　ｔｔ
　）は安定で良好な特性を示した。

この様に試作さ′Ｉ″したＴ　Ｉ”　ＴのＶＤ−ＩＤ　
　特性曲線の例を第７図に示しだ。第７図かられかる様
にＶＣ，＝１０Ｖの時ＩＤ＝　８　Ｘ　ｔｏ’　Ａであ
り、Ｖｏ＝ＯＶの時ＪＤ＝＝　３　Ｘ　ｉＱ　Ａであり
、かつ、閾値電ＥＥは４８Ｖであった。又、通常Ｍ　Ｏ
Ｓ　−’Ｉ”　Ｉ”　Ｔデバイスで行なわれでいる■。

−Ｖ耳　曲線の直線部から求めたμｅｆｆばｌ　２０　
ｒＪ　／　Ｖ　−ｓｅｃと移動度の大きな、種々の、駆
動回路が形成できる良好なトランジスター特性を有する
’ｒ　ｔｉ″′ｒが得られた。

このＴ　Ｐ　Ｔの安定性を調べる為、ゲートにＩ）Ｃ１
扛圧でＶＧ＝４０Ｖを印加し鯖、けｉ、ｎの変化を５０
０時間１で互って連続測定をイ１なった。そのイｔｆ果
Ｉ。

の変化は十〇、　ｌ　Ｘ以内と殆んとし？く、’］’　
ｌｉ”　’Ｊ’の経時変化前後の閾値１１１：圧の変化
Δ〜’ＴＨもなく、ＴＦ”Ｔの安−７１性は（１メめて
Ｊ″と好た゛つた。又、経時変化後のＩｌｌ　ＦＴ特性
ＶＤ−ＩＤ、■Ｇ−■Ｄ々）も経時変化測定［）ＩＩと
測定結果は変わら一４″′、ｌｔ（二［ｆも１２０６〜
イ／Ｖ−就と同一であった。

本実施例で示された様に、０．３ａｔ、％の計の水素を
含む多結晶ゲルマニウム薄膜でぞの］二要部を構成した
Ｔ　Ｐ　Ｔは極めて高性能なトランジスターであること
がわかった。

実施例２ 実施例１と同様の手順によってＩ’ｔ　Ｉ＝”パソー５
０Ｗ、　ＱｃＨ，（１）／ｌ（２の流量６０　ＳＣＣＭ
　、Ｌ３２Ｈ，（ｉ　００　）／ＦＩ２の流ｉｄＨ３０
ＳＣＣＭ　、圧力０．０５　Ｔｏｒｒの条件でバイコー
ルガラス基板」−に多結晶ゲルマニウム膜を作成した。

基板温度は２００〜７００ｔに亘 ｊって５０℃おきに設定し、＋＋２厚は０５μ厚となる
様に作成１−だ。そして、各々の多結、！７．ゲルマ：
ニウム膜の水素量を測定し、又こｉＬＬ１２′ｌ成１！
−２だ膜を用いて実施側１と同様の方法によって作成し
た’ｒ　ｒ”ｒ　（試料Ｉｆ；　］−１−１−１１）の
人為のμｃｆｆを第１表１ｒＣうくす。

ｉＴ；　１　表から１′１する様に水素量３ａｔ、　％
を越えるもの又り↓（’ｊ、　０１　ａｔ、％未満のも
のはμｃｆｆが１．００＋・ａ／　ｖ−５ｃｃ　以−Ｆ
−Ｃ−Ｓ）　’）、Ｌ）（７）経時変化及び△Ｖ７　Ｈ
が比較的大きく又特性の安定も劣っている。

／ 、／’ ７、／ 、／ ／ ／ ／′− ／′ 、／ 、、、、／ ／ 実施例３ 次に実施例３を第５図によって詳細に説明する。

先ず本実施例１と同様に準備されたコーニング＋７０５
９ガラス基板５００　ｋ　２　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒｉ
で減圧することができる真空槽５０１内の基板ホルダー
５０２に装着し、真空槽５０１内の圧力が５　Ｘ　１０
−”Ｔｏｒｒ以下の圧力になる−まで減圧１゜た後ヒー
ター５０３により基板温度を４００℃に設定し７た。続
いて電子銃５０４をｌ０ＫＶの加速電圧で動作させ、発
射される電子ビームをゲルマニウム・蒸発体５０５に照
射させゲルマニウム蒸発体５０５を蒸発させ、更にクヌ
ードセンセル５０９を加熱ヒーター５１１によって加熱
し、硼素５　］、　Ｏをクヌードセンセル５０９から蒸
発させ、シャッター５１２及びシャッター５０７を開き
基板５００に０．５μ厚の膜厚が形成される様水晶］辰
動子膜厚計５０６でコントロールして、多結晶ゲルマニ
ウム膜を形成した。このときの蒸着中の圧力は］、、　
２　Ｘ　１０”’　Ｔｏｒｒ　’％蒸着速度りま１．０
人／　Ｓ（・Ｃであ゛つた。こうして（１，■ら〕］５
／こ試木」を試料３−１とする。

次に、同様に準備され／こコーニング≠７０５９ガラス
基板５００を）、１：板ホルダー５０２に固設空 し、真内槽５０１内の圧力か５　Ｘ　ｌＯ−”　Ｔｏｒ
ｒ以下の圧力になる丑で減圧（〜／こイ＆、高純度水素
ガス（９９，９９９９イ）をバリアブルリークバルゾ５
０８により真空槽５０１内に力′入１７、槽内圧力を５
　Ｘ　ｌ　０−７Ｔｏｒｒ　ｌ（した後、基ｕｉ　ｉｒ
ｙ＋　Ｗ　ｋ　４　（１０℃（に設りビし、ゲルマニウ
ム及び硼素を試料：３−１作成の場合と同様に蒸発−さ
せ、膜形成を行なつ／。７ｏその時の膜形成速度は１．
０λ／武になる！２コントロールし、０５μ厚の多結晶
シリコン膜全形成した。これでイ（Ｉられプこ試料全試
料３−２とする。

試料３−１．３−２について各々多結晶ゲルマニウムれ
り膜に含有する水入れｔを測定し７、Ｘ６々の試料を用
いて実施例１と同様の方法によって作成（〜だＴ　Ｐ　
Ｔの各々について測定しブこμｃｆｆ　ｓＩＤの経時変
化、閾値電圧の変化耽△ＶＴＨの結果全第２表に示した
。

、′１′ｌ、２表かられかる様に多結晶ゲルマ−ウド薄
膜に含有１する水本量が試不１．　：’（−１は０．０
１　ａｔ、、？イ未満と少なく、試料３−２で−、０．
５　ａｔ、％含有し７．　て　い　グｒ　０、 こ（７）、、％、作・ｙＪされブこ’ｌ’　Ｉ−’　Ｔ
の実効ギヤリア移動Ｈｉｆμｅｆｆｉｒｉ試料３２ブλ
；試料３−１に比べて大きく、）１４　ｌｉｔ　Ｉｌｌ
のご々定性も試料３−２の方が良好で、“Ｉ’　ＦＴ用
の半導体層としで好まｌ−、いことが”Ｉ’ｌＪつか。

第　　２　　表 実施例４ 次に第３図を用いてスパッター去で多結晶ゲルマニウム
薄膜を形成した実施例について詳述−、ｒ　る。

実Ｔｈｊ　ｆ’ｄ　　ｌ　　と　［司　イ、）：　υこ
７％ｆｔ　イ＋ｉｉｆ　　さ　ノーＬ　／３　　二＋　
　−＝　　、／　　グ≠７０５９ガラス基４尺３００　
ｉ二・ベル、、；′Ｘ−：３０１内の上部アノ−トイｆ
ｉｌｌ　（１）基板加＋ｌ′、ホルダー３０２に密着！
−７で固定Ｉ２、−１・部カッ−・ド、ル１３の箱゛８
１仇板上に二に板占対向−Ｊ゛る１・升に多結晶り゛ル
マーユウム机（１ソ１示さ１１．でいない；純１！＋−
９９，９９９９ｒ　’）をｉ没’ｌｒｚ　Ｌ　＊、　Ｏ
ペルジャー３０１内Ｈ−力が］、　Ｘ　１．０’Ｔｏｒ
ｒ　ｌこなる−」で拡散ボンプニ３０　ｓ＋で排気し、
）＾・板加熱ボルダ−３０２を加熱して基板３０００表
面温Ｊ几をＪｌ　００　℃ｖｃ保つノて。。

Ｂ、ｌＩ４３（１０（１）　／Ｈｔガスをマスノロ−コ
ント［」−ラー　３０７によって５　ＳＣＣＭの流量、
１′、史にｉｔ２ガスをマスフローコントロー　ラ−３
０９Ｅ　Ｌって５　Ｑ　ＳＣＣＭの流展でペルジャー３
０１内１〆こ導入しメインバルブ３ｔｏｒａＪ２ってペ
ルジャー３０１の内圧を０．０２　Ｔｏｒｒに設定しま
た。

ペルジャー内圧が安定してから、ド部カソード亀（砥３
１３に１３．５６川１／、の高周波電界を電源３１４に
よって′ｉａ；圧２．５　ＫＶを印加］、２カッ−ド電
極３１３上の多結晶ゲルマニラｌ、板とアノード（基板
加熱ホルダー）３０２間にグロー放電を生起させガラス
基数３０（）にｐ型子結晶ゲルマニウムを載積さ−すた
。この時形成された膜の膜厚は０．４８μで１）つ／こ
。又、この時形成され／、−多結晶ゲルマニウム薄膜に
含有さＪｌ、た水素計１ｒＪ’、　１．２　ａ　ｔ、％
であ−っだ。

得らＪｔだ試料を用いて実施例１と同様の方法（Ｃｉ　
っテ作９１　シフ’ＣＴ　Ｆ　Ｔ　（７）　Ｉｔｅｆｆ
　ｉＺＪ：　６５　ｃｒｄ／　Ｖ　”　ＳｅＣで■。の
経時変化は０．１％未満、閾値電圧の変化量△ＶＴＩｌ
がＯＶと安定で良好々トランジスター特性全示すＴＦＴ
かイ（１られ／こ。

実施１列５ 本発明を第６し４１に示すイオンブレーティング堆積・
装置を用いて作製し、た多結晶ゲルマニウム薄膜を用い
て作製（、また’［’　Ｉ”　Ｔについて詳述する。

先ず減圧Ｉ可能な堆積室６（）３内に多結晶ゲルマ７−
ウムのゲルマニウム蒸発体６（）６をボート６０７内（
／Ｃ１直さ、ゴーニング≠７０５９ガラス基板を支持体
６１１−１．　６１１−２に設置し、堆Ｍ　’７３．６
０　：３内の圧力全豹Ｉ　Ｘ　１０　”、ｒＯｒｒ　ｌ
ｔｃ　ｌ（る−まで排気し２だ後、ガス、Ｑ７人管６０
５ケ１１０に、て純度９９．９９９％のＬｌ、ガス金水
素分用Ｐ１．がＩＸＨＩ−’’ｌ’ｏｒｒ　Ｋ　’ｌ−
る様にして堆積：ｘ　６０３内に導入し７Ａ−１゜使用
したガス尋人管６０５に１−内径４２　ｉｌｍで先のル
ープ状の部分（ｆζガス吹出し２［１がｉｆｊ径０５η
・ｍの孔が２（１間隔で開いているものを用い／こ。

次に高置ｌ皮コイル６１０　（直径５　＝ｍ　）に１３
５６船の高周波を出力１５０Ｗになる様印加し、高周波
コイル６１（〕内部分に高周波プラズマヴ囲気全形成し
プこ。

又、支Ｊ′、ＩＩ体６１１−１，６１１−２は回転させ
ながら加熱装置６１２を動作状、態６てしてガラス基板
を約４００℃に加熱して７Ｊ、・いた。

次（に、ゲルマニウム蒸発体６０Ｇにエレクトロガン６
（）８より照射し加熱しまたゲルマニウム粒子金飛林１
させた。この１羨に［７て多結晶ゲルマニウムの膜厚全
豹Ｑ、　５μ形成シ、５、こ）１．を用いて実施例１と
同様な工５桿でＴ　、Ｉ”　Ｔを作ＭＬ、た（試料５−
１）。又、多結晶ゲルマニウム薄膜の形成過程（／′Ｃ
於て水素を８人しないで膜を形成したものから試料５−
１と同様な方法でＴ　ＰＴを作製１７だ（試料５−２）
。この様に作製した試料の各々について測定したμｃｒ
ｆｓ　”ｏの経時変化、閾値電圧の変化量へＶＴＲの結
果を第３表に示す。

第３表からＨ」る様に試料５−１ば■。の経時変化が全
くなく　ｔｔｅｆｆも５５．３−大きく良好−なトラン
ジスター特性を示した。

第３表

【図面の簡単な説明】

第１図ひよ本発明の半導体素子の構造全説明する為の模
式的説明図、第２図は本発明の半導体素子の特性を測定
する為の回路を模式的に示（ッた説明図１．北３１ズｌ
、第５図、７１”、　６図（・−１各々本発明に係わる
半・ｈ一体膜作製装置６０例ｆ説明する為の模式的説明
図、第４図ｊｔ１．１本少１明の半〕！ｙ体素子を作・
Ｆｖする為のエイフを模式的に説、明する為の工程図、
第７図＋ｄ本発明の半７．に７体素子のＶｎ　−Ｉｎ’
ｌ’：’＃性の一例を示す説明図である。 １０１　　・基板、１０２・・薄膜半ノ４ｊ体層、１０
３・・ソース電極、ｌＯ４・・ドレイン成極、１０５・
・・絶縁層、１０６　　・グー　ト電極、１（１７，１
０８・【］層 出ｉｂ＋ｉ人　　ギヤノン株式会社 ＩＤ −３０ν亡ｅｒ〔Ａ） １５　　　　　・　／ ／’／’　ｙ、・″ ／　〆 １０　　乙′・　−一−−−−−−−−−−−−−−−
−−／、’・／　、、／　１ ０５／／ ／／７．・−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
−、−、−、、、、、、−、、、、、、、、−、−、−
、−、−、、−、、−、、−ｅ、。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３　ａｔｏｍｉｃ％丑での水素原子を含有する多結晶ゲ
   ルマニウム薄膜半導体層でその主要部が構成されている
   事を特徴とする半導体素子。