(57)【要約】【課題】塗布法を適用したより簡便な方法で導電性の高いコンタクト層とイントリンシックなシリコン層とを積層させた構成のシリコン薄膜を得る方法を提供する。【解決手段】鎖状の高次シラン化合物Ｂと、金属Ｍを含有する化合物と、高次シラン化合物Ｂよりも沸点が低く金属Ｍと相互作用する化合物からなる溶媒Ｃとを混合した塗布液を調整する。塗布液を用いて基板１上に塗布膜３を形成する。塗布膜３中から溶媒Ｃを除去して乾燥させる。この際塗布膜３を加熱する。これにより、表面側において金属Ｍの含有量が多いシリコン薄膜５を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎖状の高次シラン化合物と、金属を含有する化合物と、前記高次シラン化合物よりも沸点が低く前記金属と相互作用する化合物からなる溶媒とを混合した塗布液を調整する工程と、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜中から前記溶媒を除去して乾燥させることにより、表面側において前記金属の含有量が多いシリコン薄膜を形成する工程とを行う
シリコン薄膜の成膜方法。
【請求項２】
前記塗布膜を乾燥させる際には、当該塗布膜を加熱する
請求項１に記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項３】
前記溶媒は、酸素を含有する化合物である
請求項１または２に記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項４】
前記溶媒は、環状炭化水素化合物である
請求項１または２に記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項５】
前記金属は、アルカリ金属である
請求項１〜４の何れかに記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項６】
前記金属を含有する化合物は当該金属のハロゲン化物である
請求項１〜５の何れかに記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項７】
前記塗布液に対して、前記高次シラン化合物よりも沸点の低い環状シラン化合物を溶媒として含有させる
請求項１〜６の何れかに記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項８】
前記高次シラン化合物は、光照射によって環状シラン化合物を重合させて得る
請求項１〜７の何れかに記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項９】
前記環状シラン化合物は、シリコンの原子数６以下の化合物である
請求項７または８に記載のシリコン薄膜の成膜方法。
【請求項１０】
鎖状の高次シラン化合物と、金属を含有する化合物と、前記高次シラン化合物よりも沸点が低く前記金属と相互作用する化合物からなる溶媒とを混合した塗布液を調整する工程と、
前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を加熱することにより当該塗布膜中から前記溶媒を除去して乾燥させることにより、表面側において前記金属の含有量が多いシリコン薄膜を形成する工程とを行う
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリコン薄膜を形成した後、
前記シリコン薄膜上にソース電極およびドレイン電極を形成するとともに、当該ソース電極とドレイン電極との間における当該シリコン薄膜の表面層を除去する工程とを行う
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン薄膜の成膜方法および半導体装置の製造方法に関し、特には塗布法を適用したシリコン薄膜の成膜方法およびこの成膜方法を適用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜半導体装置の製造においては、シリコン薄膜の成膜に対して塗布法の適用が検討されている。塗布法は、ＣＶＤ法やスパッタ法のように真空成膜装置を用いる必要がなく、簡便で低コストでのシリコン薄膜の成膜が可能である。
【０００３】
以上のような塗布法を適用したシリコン薄膜の成膜方法の第１例として、液体状の水素化珪素を基体上に塗布した後、昇温し、昇温過程を含む熱履歴を経させることにより塗布膜内で分解反応させることにより、シリコン薄膜を成膜する方法が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
またこの他にも第２例として、高次シラン組成物とともに、触媒およびドーパント元素を含有する溶液を基板上に塗布し、塗布膜を加熱して不純物ドープシリコン膜を成膜する方法が提案されている（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６７６２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、先の第１例の方法では、４００℃程度のアニールで非晶質のシリコン薄膜が得られるが、このシリコン薄膜はイントリンシックな膜である。このため、例えば薄膜トランジスタのチャネル部を構成する半導体層としてこのシリコン薄膜を用いようとした場合、このシリコン薄膜とは別に、電極とのコンタクト層を設けることが必要となる。よって、別のコンタクト層形成用材料を用意したり、ＣＶＤによるコンタクト層の作製が必須となるため工程が複雑化する。
【０００７】
また第２例の方法では、不純物ドープシリコン膜が得られるが、例えば薄膜トランジスタのソース、ドレイン領域にこの不純物ドープシリコン膜を用いようとした場合、この膜に重ねてチャネル部を構成するイントリンシックな半導体層を設けることが必要となる。よって、この方法であっても、ＣＶＤ法などの別の成膜法を適用した半導体層の作製が必須となるため工程が複雑化する。
【０００８】
そこで本発明は、塗布法を適用したより簡便な方法で導電性の高いコンタクト層とイントリンシックなシリコン層とを積層させた構成のシリコン薄膜を得る方法、およびこの方法を適用した半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するための本発明のシリコン薄膜の成膜方法は、次の手順を行う。先ず、鎖状の高次シラン化合物と、金属を含有する化合物と、前記高次シラン化合物よりも沸点が低く前記金属と相互作用する化合物からなる溶媒とを混合した塗布液を調整する。次に、前記塗布液を用いて基板上に塗布膜を形成する。その後、塗布膜を加熱することにより当該塗布膜中から前記溶媒を除去して乾燥させる。これにより、表面側において金属の含有量が多いシリコン薄膜を形成する。また本発明は、以上のようなシリコン薄膜の形成手順を含む半導体装置の製造方法である。
【００１０】
このような製造方法によれば、１回の塗布膜形成工程および乾燥工程のみにより、表面側で金属の含有量が多いシリコン薄膜が得られることが確認された。またこのシリコン薄膜においては、金属の含有量が多い表面層を介してのコンタクト性が良好で有ることが確認された。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、金属の含有量が表面側で多く基板側で少ないシリコン薄膜を、１回の塗布法の適用によって簡便に得ることが可能になる。またこの方法を適用することにより、シリコン薄膜を用いた半導体装置の製造方法の簡略化および低コスト化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のシリコン薄膜の成膜方法を説明する図である。
【図２】第２実施形態のボトムゲートトップコンタクト型の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図３】第３実施形態のトップゲートトップコンタクト型の半導体装置の製造方法を説明する断面工程図である。
【図４】実施例１および比較例１で作製したシリコン薄膜におけるアルミニウムの濃度プロファイルである。
【図５】実施例２および比較例３で作製した半導体装置のＶｄ−Ｉｄ特性である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．第１実施形態（シリコン薄膜の成膜方法の例）
２．第２実施形態（ボトムゲート型の半導体装置の製造方法の例）
３．第３実施形態（トップゲート型の半導体装置の製造方法の例）
【００１４】
≪１．第１実施形態≫
図１は、シリコン薄膜の成膜手順を説明する模式図である。以下、図１に基づいて第１実施形態のシリコン薄膜の成膜方法を説明する。
【００１５】
先ず、図１（１）に示すように、液体状の環状シラン化合物Ａを用意する。ここで用意する環状シラン化合物は液体であって、組成式ＳｉnＨ2n（ｎ≦６）で表される物質であり、具体的にはシクロテトラシラン（Ｓｉ4Ｈ8）、シクロペンタシラン（Ｓｉ5Ｈ10）、シクロヘキサシラン（Ｓｉ6Ｈ12）である。ここでは一例として、シクロテトラシラン（Ｓｉ4Ｈ8）を環状シラン化合物Ａとして用意する。
【００１６】
用意した環状シラン化合物Ａに対して、光ｈνを照射することにより、環状シラン化合物を開環重合させた鎖状の高次シラン化合物Ｂを得る。ここで照射する光ｈνは、紫外波長域を主波長域とする波長２００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることが好ましく、例えば２００ｎｍ以上３２０ｎｍよりも小さい波長の光と、３２０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長の光の両方を照射することがさらに好ましい。
【００１７】
尚、鎖状の高次シラン化合物Ｂは、直接合成して得たものであっても良い。またこのような鎖状の高次シラン化合物Ｂは、次の工程で用いる溶媒よりも沸点が高いものであれば、直鎖状であっても良いし分岐した鎖状であっても良い。ただし、環状シラン化合物Ａを光重合させて高次シラン化合物Ｂを合成することにより、合成された高次シラン化合物Ｂの回収が容易になる。
【００１８】
次に、図１（２）に示すように、得られた高次シラン化合物Ｂに対して、金属Ｍを含有する化合物（金属化合物と称する）と、高次シラン化合物Ｂよりも沸点の低い溶媒Ｃとを混合した塗布液を調整する。
【００１９】
ここで用いる金属化合物は、ルイス酸性の化合物である。ルイス酸とは、電子対を受け取ることのできる空軌道を有する化合物である。したがって、金属化合物には、遷移金属類を含む金属そのもの含まれる。このような金属化合物としては、具体的には塩化アルミニウム、塩化チタン、塩化ホウ素、有機リチウム化合物等が例示される。さらに塗布液Ｌ中における金属の含有量は、例えばここで作製するシリコン薄膜が、下層側で十分な半導体特性を示すと共に上層側で十分なコンタクト性を有するように適宜調整されれば良い。一例として塗布液Ｌ中における金属の含有量は、高次シラン化合物Ｂに対して１atoms％〜１０ｐｐｍ程度であることとする。
【００２０】
また、溶媒Ｃとしては、高次シラン化合物Ｂよりも沸点が低く、金属Ｍまたは金属化合物に対し、ルイス塩基性の性質を有する物質であることとする。このような溶媒Ｃとしては、エーテル系溶剤のような酸素を含有する物質や、トルエンやキシレンのような芳香族系化合物などが例示される。また溶媒Ｃと金属化合物とが１：１で錯体を形成するため、塗布液中における溶媒Ｃの含有量は、金属化合物と等量以上であることとする。尚、エーテル系溶剤としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサン等が例示される。
【００２１】
また、以上の塗布液には、粘度を調整して塗布性を向上させるための第２の溶媒を添加しても良い。第２の溶媒も、高次シラン化合物Ｂよりも沸点の低いものであり、特に環状シラン化合物のようなシリコン系の溶媒が好ましく用いられる。このような第２の溶媒としての環状シラン化合物は、沸点および粘度調整の観点から、組成式ＳｉnＨ2n（ｎ≦６）で表される物質であり、具体的にはシクロテトラシラン（Ｓｉ4Ｈ8）、シクロペンタシラン（Ｓｉ5Ｈ10）、シクロヘキサシラン（Ｓｉ6Ｈ12）である。
【００２２】
このような第２の溶媒を添加することにより、塗布液中における金属化合物の濃度制御も容易になる。
【００２３】
次に、図１（３）に示すように、塗布液を用いて基板１上に塗布膜３を形成する。基板１上への塗布膜３の形成は、例えばスピンコート法によって行われる。また塗布膜３の形成は、印刷法やインクジェット法などの塗布膜３のパターン形成が可能な方法を適用しても良い。
【００２４】
次に、塗布膜３中から溶媒Ｃおよび第２の溶媒を除去して乾燥させることによりシリコン薄膜５を得る。この乾燥工程では、塗布膜３中の溶媒Ｃを加熱によって除去する。この際、溶媒Ｃと相互作用する金属Ｍが溶媒Ｃと共に塗布膜３の表面側に移動し、溶媒Ｃが蒸発した後の表面層に残される。このため、塗布膜３における基板１側の層は、金属Ｍが含有されないか、または極微量の金属Ｍを含有するシリコン層５ａとなる。一方、塗布膜３における表面側の層は、金属Ｍを含有する金属含有シリコン層５ｂとなる。したがって、得られるシリコン薄膜５は、表面側ほど金属Ｍを多く含有するものとなる。
【００２５】
このような乾燥工程において塗布膜３の加熱温度は、１２０℃〜１２００℃程度であり、好ましくは３５０℃以上であって、塗布膜３を構成する高次シラン化合物Ｂの沸点よりも低温であることとする。特に加熱温度を６５０℃以上に設定することにより、高次シラン化合物Ｂが再結晶化したポリシリコン構成のシリコン薄膜５が得られる。また加熱温度を６５０℃より低温に設定すれば、非晶質状態のシリコン薄膜５が得られる。
【００２６】
以上のように第１実施形態のシリコン薄膜の成膜方法によれば、塗布液を用いた１回の塗布膜形成工程および乾燥工程のみにより、表面側ほど金属Ｍを多く含有するシリコン薄膜層５が得られる。後に実施例で説明するように、このようにして得たシリコン薄膜５は、表面側の金属含有シリコン層５ｂを介してのコンタクト性が良好で有ることが確認された。
【００２７】
この結果、コンタクト層を備えたシリコン薄膜の成膜の簡略化と低コスト化を図ることが可能になる。またさらに、塗布法を適用した方法であるため、基板に大型化も可能である。
【００２８】
≪第２実施形態≫
図２は、第１実施形態で説明したシリコン薄膜の成膜方法を適用した半導体装置の製造方法の一例として、ボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法を示す断面図である。以下、この図に基づいて第２実施形態を説明する。
【００２９】
先ず、図２（１）に示すように、絶縁性の基板１上にゲート電極１１をパターン形成し、さらにこれを覆う状態で基板１上にゲート絶縁膜１３を成膜する。ゲート電極１１の材質および形成方法、さらにはゲート絶縁膜１３の材質および成膜方法は、特に限定されることはない。
【００３０】
次に、図２（２）に示すように、ゲート絶縁膜１３上に、シリコン薄膜を形成するための塗布膜３を形成する。この塗布膜３は、第１実施形態で説明した塗布膜であり、高次シラン化合物Ｂに対して、金属Ｍを含有する化合物（金属化合物と称する）と、高次シラン化合物Ｂよりも沸点の低い溶媒Ｃとを混合した塗布液を用いて形成された膜である。
【００３１】
その後、図２（３）に示すように、塗布膜３中から溶媒Ｃおよび第２の溶媒を除去して乾燥させることによりシリコン薄膜５を得る。この際、第１実施形態において説明したように、溶媒Ｃと相互作用する金属Ｍが溶媒Ｃと共に塗布膜３の表面側に移動する。これにより、金属Ｍが含有されないか、または極微量の金属Ｍを含有するシリコン層５ａとなる。一方、塗布膜３における表面側の層は、金属Ｍを含有する金属含有シリコン層５ｂとなる。したがって、得られるシリコン薄膜５は、表面側ほど金属Ｍを多く含有するものとなる。
【００３２】
またこの乾燥工程における塗布膜３の加熱温度は、３５０℃以上であって、塗布膜３を構成する高次シラン化合物Ｂの沸点よりも低温であることとする。シリコン薄膜５として、高次シラン化合物Ｂが再結晶化したポリシリコン構成のシリコン薄膜５を得たい場合には、加熱温度を６５０℃以上に設定する。一方、シリコン薄膜５として、非晶質状態のシリコン薄膜５を得たい場合には、加熱温度を６５０℃より低温に設定する。
【００３３】
次に、図２（４）に示すように、シリコン薄膜５の上部においてゲート電極１１を幅方向に挟む位置に、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成する。これらのソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄの形成が特に限定されることはないが、例えば次のように行われる。先ずシリコン薄膜５上に電極膜を成膜し、リソグラフィー法によって電極膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして電極膜をパターニングすることでソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄが形成される。
【００３４】
ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成した後には、ソース電極１５ｓ−ドレイン電極１５ｄ間におけるシリコン薄膜５の表面層部分をエッチング除去する。この際、シリコン薄膜５を除去する膜厚は、金属Ｍの含有量が多く導電性の高い金属含有シリコン層５ｂであり、ゲート電極１１上のシリコン薄膜５にチャネルが形成されるのに十分な膜厚で金属Ｍが含有量が少ないシリコン層５ａが残れば良い。このようなシリコン薄膜５のエッチング除去は、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄのパターンエッチングに用いたレジストパターンをマスクにして行うことができ、ドライエッチングでもウェットエッチングでも良い。
【００３５】
以上により、基板１側から、ゲート電極１１、ゲート絶縁膜１３、シリコン薄膜５、およびソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄがこの順に積層されたボトムゲートトップコンタクト型の半導体装置１７ａが得られる。
【００３６】
この半導体装置１７ａは、金属を殆ど含有しないイントリンシックなシリコン層５ａと金属含有シリコン層５ｂとをこの順に積層してなるシリコン薄膜５上に、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを設けた構成となる。したがってチャネルが形成されるシリコン層５ａに対して、金属含有シリコン層５ｂを介してコンタクト性良好にソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを接続させることが可能になる。
【００３７】
そしてこのような半導体装置１７ａに製造に上述した第１実施形態のシリコン薄膜５の成膜方法を適用しているため、コンタクト性良好な半導体装置１７ａを、より簡略化された方法で低コストで製造することが可能になる。
【００３８】
≪第３実施形態≫
図３は、第１実施形態で説明したシリコン薄膜の成膜方法を適用した半導体装置の製造方法の一例として、トップゲートトップコンタクト型の薄膜トランジスタの製造方法を示す断面図である。トップゲートトップコンタクト型の薄膜トランジスタの製造は、第２実施形態で説明したボトムゲートトップコンタクト型の製造手順を入れ替えれば良い。以下、この図に基づいて第３実施形態を説明する。
【００３９】
先ず、図３（１）に示すように、絶縁性の基板１上にシリコン薄膜を形成するための塗布膜３を形成する。この塗布膜３は、第１実施形態で説明した塗布膜であり、高次シラン化合物Ｂに対して、金属Ｍを含有する化合物（金属化合物と称する）と、高次シラン化合物Ｂよりも沸点の低い溶媒Ｃとを混合した塗布液を用いて形成された膜である。
【００４０】
次に、図３（２）に示すように、塗布膜３中から溶媒Ｃおよび第２の溶媒を除去して乾燥させることによりシリコン薄膜５を得る。この際、第１実施形態において説明したように、溶媒Ｃと相互作用する金属Ｍが溶媒Ｃと共に塗布膜３の表面側に移動する。これにより、金属Ｍが含有されないか、または極微量の金属Ｍを含有するシリコン層５ａとなる。一方、塗布膜３における表面側の層は、金属Ｍを含有する金属含有シリコン層５ｂとなる。したがって、得られるシリコン薄膜５は、表面側ほど金属Ｍを多く含有するものとなる。
【００４１】
またこの乾燥工程における塗布膜３の加熱温度は、３５０℃以上であって、塗布膜３を構成する高次シラン化合物Ｂの沸点よりも低温であることとする。シリコン薄膜５として、高次シラン化合物Ｂが再結晶化したポリシリコン構成のシリコン薄膜５を得たい場合には、加熱温度を６５０℃以上に設定する。一方、シリコン薄膜５として、非晶質状態のシリコン薄膜５を得たい場合には、加熱温度を６５０℃より低温に設定する。
【００４２】
その後図３（３）に示すように、シリコン薄膜５の上部にソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成する。これらのソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄの形成が特に限定されることはないが、例えば次のように行われる。先ずシリコン薄膜５上に電極膜を成膜し、リソグラフィー法によって電極膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして電極膜をパターニングすることでソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄが形成される。
【００４３】
ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを形成した後には、ソース電極１５ｓ−ドレイン電極１５ｄ間におけるシリコン薄膜５の表面層部分をエッチング除去する。この際、シリコン薄膜５を除去する膜厚は、金属Ｍの含有量が多く導電性の高い金属含有シリコン層５ｂであり、ゲート電極１１上のシリコン薄膜５にチャネルが形成されるのに十分な膜厚で金属Ｍの含有量が少ないシリコン層５ａが残れば良い。このようなシリコン薄膜５のエッチング除去は、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄのパターンエッチングに用いたレジストパターンをマスクにして行うことができ、ドライエッチングでもウェットエッチングでも良い。
【００４４】
次に、図３（４）に示すように、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄが形成された基板１上にゲート絶縁膜１３を成膜し、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄ間におけるゲート絶縁膜１３上にゲート電極１１をパターン形成する。ゲート電極１１の材質および形成方法、さらにはゲート絶縁膜１３の材質および成膜方法は、特に限定されることはない。
【００４５】
以上により、基板１側から、シリコン薄膜５、ソース電極１５ｓ／ドレイン電極１５ｄ、ゲート絶縁膜１３、およびゲート電極１１がこの順に積層されたトップゲートトップコンタクト型の半導体装置１７ｂが得られる。
【００４６】
この半導体装置１７ｂは、第２実施形態と同様に、金属を殆ど含有しないイントリンシックなシリコン層５ａと金属含有シリコン層５ｂとをこの順に積層してなるシリコン薄膜５上に、ソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを設けた構成となる。したがってチャネルが形成されるシリコン層５ａに対して、金属含有シリコン層５ｂを介してコンタクト性良好にソース電極１５ｓおよびドレイン電極１５ｄを接続させることが可能になる。
【００４７】
そしてこのような半導体装置１７ｂに製造に上述した第１実施形態のシリコン薄膜５の成膜方法を適用しているため、コンタクト性良好な半導体装置１７ｂを、より簡略化された方法で低コストで製造することが可能になる。
【００４８】
尚、上述した第１実施形態および第２実施形態では、半導体装置として薄膜トランジスタの製造に本発明を適用した方法を説明した。しかしながら、本発明の半導体装置の製造方法は、イントリンシックなシリコン層上にこれよりも導電性の高いシリコン層を設けた構成を有する半導体装置の製造に広く適用可能であり、同様の効果を奏することが可能である。このような半導体装置としては、薄膜トランジスタの他に、光電変換素子などが例示される。
【実施例】
【００４９】
≪実施例１、比較例１≫
以下のようにして実施例１および比較例１のシリコン薄膜を成膜した。
【００５０】
＜１．環状シラン化合物の合成＞
アルゴンバブリングで溶存酸素をアルゴン置換した水分濃度１０ｐｐｍ以下のトルエンに、デカフェニルシクロペンタシランと塩化アルミニウムとを入れた溶液を作製し、塩化水素ガスバブリングを行った。次に溶液中の溶存塩化水素をアルゴンバブリングで十分に置換した後、１ｍｏｌ/ｌ水素化アルミニウムリチウム／エーテル溶液を滴下し、１２時間反応させた。この溶液をろ過し、蒸留により精製を行った。
【００５１】
得られた化合物は、1Ｈ−ＮＭＲ、29Ｓｉ−ＮＭＲより、デカフェニルシクロペンタシランのフェニル基がすべて水素化されたシクロペンタシランと同定された。ＩＣＰ−ＡＥＳにより、このシクロペンタシラン内にはアルミニウムが0.1〜0.2％含まれることが判明した。
【００５２】
＜高次シラン化合物の重合＞
以上の合成によって得られたアルミニウムを含有するシクロペンタシランをスクリューキャップ付き石英セルに封入した。次にＵＶ照射器（浜松ホトニクス社製ＬＣ−８）を用い、波長λ＝３００〜４５０ｎｍの光を石英セルの外側から照射して重合体（高次シラン化合物）を得た。
【００５３】
＜実施例１のシリコン薄膜の成膜＞
得られた重合体（高次シラン化合物）と、トルエン（溶媒）と、シクロペンタシラン（溶媒）とを、１：３：１の割合で混合した塗布液を調整した。溶媒として用いたトルエンは、酸素を含有することでアルミニウムと相互作用する物質である。この塗布液を、スピンコートによりガラス基板（コーニング社製無アルカリガラス：コーニング1737）上に塗布して塗布膜を得た。この塗布膜を３５０℃でアニールしたところ、非晶質のシリコン薄膜が得られた。
【００５４】
＜比較例１のシリコ薄膜の成膜＞
重合体（高次シラン化合物）と、シクロペンタシラン（溶媒）とを、１：４の割合で混合した塗布液を調整した。この塗布液を用いて実施例１と同様に塗布膜を形成してアニール処理を行ったところ、非晶質のシリコン薄膜が得られた。
【００５５】
≪実施例１および比較例１の評価≫
ＳＩＭＳ分析により、実施例１および比較例１で得られたシリコン薄膜中の深さ方向のアルミニウム分布を測定した結果を図４に示す。図４（１）は実施例１で得たられたシリコン薄膜に関するアルミニウムの濃度プロファイルであり、図４（２）は比較例１で得られたシリコン薄膜に関するアルミニウムの濃度プロファイルである。
【００５６】
図４（１）に示すように、重合体（高次シラン化合物）と共にアルミニウムと相互作用するトルエンを含有する塗布液を用いた塗布法を適用して作製された実施例１のシリコン薄膜では、最表面のアルミニウム濃度が高くなっている。また図４（１）の結果から、本発明の適用により、膜中の金属（アルミニウム）の濃度プロファイルが表面から深さ方向に緩やかに変化するシリコン薄膜が得られることが確認された。
【００５７】
これに対して図４（２）に示すように、アルミニウムと相互作用する溶媒を含有しない塗布液を用いた塗布法を適用して作製された比較例１のシリコン薄膜では、アルミニウムの濃度プロファイルが深さ方向でほぼ均等であった。
【００５８】
以上により、重合体（高次シラン化合物）と共にアルミニウムと相互作用する溶媒を含有する塗布液を用いる本発明の塗布法により、導電性の高い金属含有シリコン層を表面側に備えたシリコン薄膜が得られることが確認された。
【００５９】
≪比較例２≫
実施例１で説明したと同様に環状シラン化合物としてシクロペンタシランを合成した後、モレキュラーシーブス４Ａを用いてアルミニウムの吸着除去を行い、ＩＣＰ−ＡＥＳによりアルミニウム濃度を測定した。その結果、アルミニウム濃度は２ｐｐｍ以下であることが確認された。
【００６０】
以上のようにアルミニウムが除去されたシクロペンタシランを用い、実施例１と同様の手順でシリコン薄膜を成膜した。すなわち、アルミニウムを含有しないシクロペンタシランをスクリューキャップ付き石英セルに封入して波長λ＝３００〜４５０ｎｍの光を石英セルの外側から照射して重合体（高次シラン化合物）を得た。次に、得られた重合体（高次シラン化合物）と、トルエン（溶媒）と、シクロペンタシラン（溶媒）とを、１：３：１の割合で混合した塗布液を調整した。この塗布液を、スピンコートによりガラス基板上に塗布して塗布膜を得た。この塗布膜を３５０℃でアニールし、非晶質のシリコン薄膜が得られた。
【００６１】
≪比較例２の評価≫
ＳＩＭＳ分析により、比較例２で得られたシリコン薄膜中の深さ方向のアルミニウム分布を測定したところ、最表面へのアルミニウムの偏析が若干見られたものの膜中アルミニウム濃度は検出限界以下であった。
【００６２】
≪実施例２≫
図２を用いて説明したボトムゲートトップコンタクト型の半導体装置の作製におけるシリコン膜の成膜に、本発明の実施例１を適用した。これにより、表面層が導電性の高い金属含有シリコン層で構成されたシリコン薄膜上にソース電極／ドレイン電極を有する半導体装置を得た。
【００６３】
≪比較例３≫
図２を用いて説明したボトムゲートトップコンタクト型の半導体装置１７ａの作製におけるシリコン膜５の成膜に、比較例１を適用した。これにより、深さ方向に均一に金属が含有されたシリコン薄膜上にソース電極／ドレイン電極を有する半導体装置を得た。
【００６４】
≪実施例２および比較例３の評価≫
実施例２および比較例３で得られた半導体装置１７ａについて、各ゲート電圧（Ｖｇ）においてのドレイン電圧（Ｖｄ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を測定した。この結果を図５（１）および図５（２）に示す。
【００６５】
図５（１）に示すように、本発明の実施例１の適用により表面層が導電性の高い金属含有シリコン層で構成されたシリコン薄膜上にソース電極／ドレイン電極を有する半導体装置では、Ｖｄ−Ｉｄ特性が急激な立ち上がりを示した。これにより、シリコン薄膜に対して、ソース電極およびドレイン電極のコンタクト抵抗が極めて低く保たれていることが確認された。
【００６６】
これに対して、図５（２）に示すように、比較例１の適用により深さ方向に均一に金属が含有されたシリコン薄膜上にソース電極／ドレイン電極を有する半導体装置では、Ｖｄ−Ｉｄ特性の立ち上が緩慢であった。これは、シリコン薄膜に対して、ソース電極およびドレイン電極のコンタクト抵抗が高いことを示している。
【００６７】
≪比較例４≫
ボトムゲートボトムコンタクト型の半導体装置の作製におけるシリコン膜の成膜に、本発明の実施例１を適用した。これにより、ソース電極／ドレイン電極上に、表面層が導電性の高い金属含有シリコン層で構成されたシリコン薄膜を設けた半導体装置を得た。
【００６８】
≪比較例４の評価≫
比較例４で作製したボトムゲートボトムコンタクト型の半導体装置について、各ゲート電圧（Ｖｇ）においてのドレイン電圧（Ｖｄ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を測定したところコンタクト抵抗が非常に大きく、ＴＦＴ特性を取得することはできなかった。
【符号の説明】
【００６９】
１…基板、３…塗布膜、５…シリコン薄膜、５ｂ…金属含有シリコン層（シリコン薄膜の表面層）、１５ｓ…ソース電極、１５ｄ…ドレイン電極、１７ａ…半導体装置（ボトムゲートトップコンタクト型）、１７ｂ…半導体装置（ボトムゲートトップコンタクト型）、Ｂ…高次シラン化合物、Ｍ…金属
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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