DE3407643A1 - Verfahren zur herstellung eines amorphen siliziumfilms - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines amorphen siliziumfilms

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Description

Henkel. Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig %o' . Patentanwälte
t'i'Oi't-fll. >'Λ>.' '- L" "■■
L .,'.·■;-^y l■·■!■ Γ-rit«-- \r·'
Dip: F1·>,r K H r/t · >j :- · Uf inp A Bute'iscl-.·" i-i-1 '
Mol-ilsuaßfe 37
D 800CMjncherir;·
Te1 089/98 2085 F7 Telex 05293C2hrr'a TeiegramrTie elli^&p-cJ
CSI-58P1290-2
TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA,
Kawasaki-shif Japan
und
Masataka Hirose,
Hiroshima-shif Japan
Verfahren zur Herstellung eines
.amorphen Siliziumfilms
Verfahren zur Herstellung eines amorphen Siliziumfilms
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung eines amorphen Siliziumfilms auf einer Unterlage/ beispielsweise einem leitfähigen Substrat.
Eine übliche Glühentladung als eine Maßnahme zur Ausbildung eines amorphen Siliziumfilms auf einem leitenden Substrat wird wie folgt durchgeführt: Ein gasförmiges Rohmaterial, z.B. gasförmiges SiH., wird einer als Reaktionsgefäß dienenden Vakuumkammer zugeführt. Während diese unter Vakuum gehalten wird, werden an eine Gegenelektrode zu dem in der Vakuumkammer befindlichen leitenden Substrat eine Gleich- oder Wechselspannung oder elektromagnetische Wellen angelegt. Hierbei kommt es zu einer ein Plasma liefernden Glühentladung. Das Ionen und Radikale enthaltende Plasma wird mit dem in der Vakuumkammer befindlichen leitenden Substrat in Berührung gebracht, wobei sich auf dem leitenden Substrat ein amorpher Siliziumfilm bildet.
Bei diesen üblichen Maßnahmen läßt sich ohne Anwendung hoher Energie kaum ein Plasma mit einer großen Zahl von Siliziumradikalen erzeugen. Wenn die angewandte Energie im Bereich zwischen einigen 10 Watt und einigen 100 Watt liegt, ist die Ablagerungsgeschwindigkeit des amorphen Siliziumfilms auf dem leitenden Substrat gering. Bestenfalls beträgt die maximale Ablagerungsgeschwindigkeit
-αϊ 3 μΐη/h. Eine solch niedrige Geschwindigkeit läßt erheblich zu wünschen übrig. Es dauert folglich mindestens 6 h, einen amorphen Siliziumfilm einer Stärke von 20 \im auszubilden. Somit können also amorphe Siliziumphotoleiter nicht mit hoher Geschwindigkeit in Massenproduktion hergestellt werden. Wenn jedoch zur Steigerung der Ablagerungsgeschwindigkeit des amorphen Siliziumfilms mit höherer Energie gearbeitet wird, verstopft das durch epitaxiale Reaktion in dem gasförmigen Rohmaterial
IQ entstandene Siliziumpulver das in der jeweils benutzten Vorrichtung enthaltene Ableit- bzw. Absaugsystem. Wenn darüber hinaus die Pulvermenge steigt, vergrößert sich in höchst nachteiliger Weise der Anteil der Si=H2-Bindungen auf Kosten'der Si-H-Bindungen, so daß die Photo-
!5 leitfähigkeit des gebildeten amorphen Siliziumfilms beeinträchtigt wird.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Massenproduktion von amorphen Siliziumfilmen guter 2Q Photoleitfähigkeit, das nicht· mit den geschilderten Nachteilen des bekannten Verfahrens behaftet ist, zu entwickeln.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Ausbildung eines amorphen Siliziumfilms, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein durch Elektron-Zyklotron-Resonanz , die durch ein wechselndes elektrisches Feld und ein Magnetfeld hervorgerufen wurde, vorangeregtes Gas in einer Reaktionskammer, in der sich ein Substrat befindet, mit einem Siliziumatome enthaltenden gasförmigen Rohmaterial in Berührung bringt, um das gasförmige Rohmaterial in Radikale zu überführen, und daß man durch Reaktion der Radikale mit dem Substrat auf diesem einen amorphen Siliziumfilm ausbildet.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
. Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zur erfindungsgemäßen Ausbildung eines amorphen Silizium-. films geeigneten Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Je nach den gewünschten Eigenschaften des zu erzeugenden Siliziumfilms können als voranzuregende Gase die verschiedensten Arten von Gasen verwendet werden.
Als voranzuregendes Gas eignet sich beispielsweise ein Edelgas/ z.B. He, Ne und Ar. Bei Anregung des Edelgases entsteht ein Edelgasplasma. Das Edelgasplasma erhöht den Zersetzungsgrad des gasförmigen Rohmaterials, unter Bildung eines gute Photoleitfähigkeitseigenschaften aufweisenden amorphen Siliziumfilms mit hoher Geschwindigkeit. Im einzelnen besitzen die Edelgase, z.B. He, Ne, Ar, Kr und Xe (vgl. Tabelle I)/ ein hohes Ionisierungspotential und einen hohen metastabilen Energiezustand.
TABELLE I
Edelgas Energiezustand
He Ne Ar Kr Xe
Ionisierungsgrad (eV) 24,5 21,5 15,7 14,0 12,1 30
Metastabiler Zustand ^0 ^62 ^55 ^91 ^3
Das Edelgasion oder das bei hohem Ionisierungspotential oder metastabilem Energiezustand vorangeregte Edelgasatom dient als aktive Substanz, da sie ein hohes Ionisierungspotential aufweist. Dieses Edelgasion oder -atom reagiert mit anderen Molekülen oder Atomen unter Dissoziation, Ionisierung oder Anregung dieser Moleküle oder Atome.
Die erforderliche Energie für die verschiedenen Dissoziationsreaktionen von gasförmigem SiH. (als Beispiel für ein gasförmiges Ausgangsmaterial) ergibt sich aus folgendem:
4,4 eV für SiH4 > Si +
5 ,9 eV für SiH4 - —> SiH +
2 ,1 eV für Oi ti SiH2 +
4 ,1 ev für bltl4 SiH3 +
Ο·! ti
blil4
+ H
H·
Das ionisierte Edelgas oder die im metastabilen Zustand • angeregten Edelgasatome vermögen bei den genannten Reaktionsschritten das gasförmige SiH. zu dissoziieren.
Die Edelgasatome besitzen im metastabilen Zustand eine
-4
Lebensdauer von 10 s bis einige s. Weiterhin kehren die Edelgasatome im metastabilen Zustand unter Mehrfachstreuung auf andere Moleküle und Atome in den Grundzustand zurück. Aus diesem Grunde vermögen die Edelgasatome im ionisierten oder metastabilen Zustand wirksam SiH4 zu dissoziieren. Die Edeigasatome im Grundzustand sind inert, so daß sich die Edelgasatome nicht auf dem amorphen Siliziumfilm ablagern. Das Ergebnis davon ist, daß man einen amorphen Siliziumfilm erhält, dessen Photoleitfähigkeit nicht beeinträchtigt ist.
Das voranzuregende Gas kann aus einem Gas mit mindestens
Ι einex der Molekülarten (H2, CH4, N2, O2) und einer Atomart> nämlich H, C, N, O und F, oder einem Gas mit einer der Molekülarten B0H, oder PFC und einem Element
ί D D
der Gruppe IIIB oder VB des Periodensystems bestehen. Ein derartiges Gas vermag das gasförmige Rohmaterial anzuregen und wird zur Steuerung der elektrischen oder optischen Eigenschaften des amorphen Siliziumfilms in letzteren dotiert. Die gasförmigen Dotiermittel brauchen nicht immer in dem voranzuregenden Gas enthalten zu sein. Das voranzuregende Gas kann ein Edelgas oder gasförmigen Wasserstoff enthalten. In das gasförmige Rohmaterial können weitere Gase mit den zur Dotierung benötigten Atomen eingemischt werden.
Die Gasvoranregung kann mit Hilfe einer durch Mikrowellen und eines Magnetfeldes erzeugten Elektron-Zyklotron-Resonanz durchgeführt werden. Zu einer ■ Elektron-Zyklotron-Resonanz kommt es durch Applikation von mittels eines Mikrowellengenerators erzeugten Mikrowellen auf das im Magnetfeld zugeführte Gas.
Das gasförmige Rohmaterial besteht aus einem Gas mit mindestens Siliziumatome enthaltenden Molekülen, z.B. gasförmigem SiH4 und/oder Si3H,. Das gasförmige Rohmaterial kann durch gasförmigen Wasserstoff verdünnt sein. Darüber hinaus kann - wie beschrieben - das gasförmige Rohmaterial gasförmige Dotiermittel enthalten.
Die Umwandlung des gasförmigen Rohmaterials zu Radikalen mit Hilfe eines durch Elektron-Zyklotron-Resonanz vorangeregten Gasplasmas erfolgt derart, daß das gasförmige Rohmaterial und das vorangeregte Gas gleichzeitig bei vermindertem Druck einer Vakuumkammer zugeführt und darin gemischt werden. Andererseits wird in der Vakuum-3g kammer ein Raum zur Anregung des Gases gebildet und das
7·
anzuregende Gas diesem Raum zugeführt. Nachdem das betreffende Gas in dem Raum angeregt worden ist, wird das vorangeregte Gas mit dem getrennt zugeführten gasförmigen Rohmaterial in Berührung gebracht, so daß das gasförmige Rohmaterial in den Radikalzustand angeregt werden kann.
Die durch Anregung des gasförmigen Rohmaterials entstandenen Radikale werden dann mit der Unterlage in Berührung gebracht, wobei sich auf dieser ein amorpher Siliziumfilm bildet.
Die Unterlage besteht aus einem leitenden Material, z.B. Aluminium, in Form einer Platte oder Trommel. Wenn die durch Anregung des gasförmigen Rohmaterials entstandenen Radikale mit der Unterlage in Berührung gebracht werden, wird diese vorzugsweise auf eine Temperatur von 100 - 4000C erwärmt. Wenn die Unterlage trommeiförmig ist, wird diese vorzugsweise beim Inberührungbringen mit dem Gasplasma gedreht, so daß sich der amorphe Siliziumfilm gleichmäßig auf der Mantelfläche der Trommel ablagern kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in den verschiedensten Vorrichtungen durchgeführt werden. Im folgenden wird eine Vorrichtung zur Ausbildung eines photoleitfähigen amorphen Siliziumfilms, in der sich das erfindungsgemäße Verfahren mit gutem Erfolg durchführen läßt, näher erläutert.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Ausbildung
eines photoleitfähigen amorphen Siliziumfilms enthält eine hermetisch abzudichtende Einrichtung, z.B. eine Vakuumkammer 2, die frei zu öffnen und/oder zu schließen gg ist, und einen Reaktor 4 zur Voranregung. In der Vakuum-
kammer 2 ist eine Tragplatte 10 vorgesehen. Auf der Tragplatte 10 liegt eine plattenförmige Unterlage 6. Die Tragplatte 10 enthält eine Hei2einrichtung 8 zum Erwärmen der auf der Tragplatte 10 liegenden Unterlage 6. An die Vakuumkammer 2 ist über ein Ventil 14 ein Zufuhrrohr 12. für gasförmiges Rohmaterial angeschlossen. Letzteres wird der Unterlage 6 zugeführt. Ferner enthält die Vakuumkammer 2 eine Absaugeinrichtung, z.B. eine nicht dargestellte mechanische Förderpumpe, eine nicht dargestellte Diffusionspumpe und eine nicht dargestellte Kreiselpumpe. Die Vakuumkammer 2 und der Reaktor 4 zur Voranregung können auf ein hohes Vakuum von 133,3 χ 10 Pa (10 Torr) evakuiert werden. Der Reaktor 4 zur Voranregung befindet sich im oberen Teil der Vakuumkammer 2. Um den Reaktor 4 zur Voranregung ist eine Spule 18 herumgeführt. Wenn die Spule 18 mit elektrischem Strom versorgt wird, entsteht im Reaktor 4 zur Voranregung ein Magnetfeld. Zur Zufuhr des voranzuregenden Gases ist an den Reaktor 4 zur Voranregung über ein Ventil 22 ein Gaszufuhrrohr 20 angeschlossen. Ferner ist an den Reaktor 4 zur Voranregung über einen Scheider 24 aus Quarzglas ein kreisförmiger wellenleiter 26 angeschlossen. Auf dem Wellenleiter 26 ist ein Mikrowellengenerator M mit einer Magnetfeldröhre 28 vorgesehen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung dient zur Ausbildung eines amorphen Siliziumfilms auf der Mantelfläche einer trommeiförmigen Unterlage. Die Vorrichtung enthält ein hermetisch zu verschließendes Reaktionsgefäß, z.B. 3Q eine Vakuumkammer 102, die frei zu öffnen und/oder zu schließen ist, sowie ein Paar Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung, die einander entgegengesetzt an beiden Enden der Vakuumkammer 102 angeordnet sind. In der Vakuumkammer 102 befindet sich ein trommeiförmiger Träge ger 110 zur Aufnahme eines Substrats 106. Der trommel-
■ Μ-
-β—
förmige Träger 110 dreht sich zusammen mit der Unterlage 106. Ferner enthält der trommeiförmige Träger 110 eine Heizeinrichtung zur Erwärmung der Unterlage 106 auf eine gegebene Temperatur. An eine Seitenfläche der Vakuumkammer 102 ist über ein Ventil 114 eine Zufuhrleitung für gasförmiges Rohmaterial (zur Zufuhr des gasförmigen Materials zur Vakuumkammer 102) angeschlossen. Ferner enthält die Vakuumkammer 102 eine Absaugeinrichtung, z.B. eine nicht dargestellte mechanische Förderpumpe, eine
IQ nicht dargestellte Diffusionspumpe und eine nicht dargestellte Kreiselpumpe. Die Vakuumkammer 102 sowie die Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung können auf ein hohes Vakuum von 133,3 χ 10~ Pa (10~ Torr) evakuiert werden. Um die Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung sind Spulen 118 herumgeführt.. Wenn durch die Spulen ein elektrischer Strom fließt, bilden sich in den Reaktoren 104A und 104B, d.h. in den Plasmaerzeugungskammern, Magnetfelder. Die Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung sind mit Ventilen 122 ausgestattet. An die Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung sind Gaszufuhrleitungen 120 zur Zufuhr des Gases zu den entsprechenden Reaktoren 104A bzw. 104B vorgesehen. Ferner sind an die Reaktoren 104A und 104B über Separatoren 124 aus Quarzglas kreisförmige Wellenleiter 126 angeschlossen. Auf den J/jeTienleitem ^ 26 sind schließlich nicht dargestellte Mikrowellengeneratoren mit nicht dargestellten Magnetfeldröhren befestigt.
Die folgenden Beispiele sollen die Durchführung des Ver-QO fahrens gemäß, der Erfindung in den in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen näher erläutern.
Beispiel 1
Zur Ausbildung eines lichtempfindlichen amorphen SiIi-
ziumfilms wird die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung verwendet»
In die geöffnete Vakuumkammer 2 wird auf die Trägerplat-B te 10 eine Unterlage 6 gelegt, worauf die Vakuumkammer hermetisch verschlossen wird. Danach wird die Unterlage 6 mit Hilfe der Heizeinrichtung 8 auf eine Temperatur von 3OO°C erwärmt. Nun werden die Vakuumkammer 2 und der Reaktor 4 zur Voranregung mittels der Diffusionspumpe und der Kreiselpumpe auf einen Druck von
133,3 χ 10~6 Pa (1O~6 Torr) evakuiert. Durch öffnen der Ventile 14 und 22 werden dem Reaktor 4 zur Voranregung 99,999 % H0 bzw. der Vakuumkammer 2 100 % SiH. zügeführt. Danach wird das Absaugsystem der Vakuumkammer 2 von der Diffusionspumpe und der Kreiselpumpe auf die mechanische Förderpumpe und die Kreiselpumpe umgeschaltet. Nachdem die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen H2 und gasförmigen SiH4 auf 100 SCCM (cm /min) bzw. 150 SCCM eingestellt worden sind (Verdünnungsverhältnis:
60 %), wird das Absaugsystem so eingestellt, daß der Druck in der Vakuumkammer 2 und im Reaktor 4 zur Voranregung 40 Pa (0,3 Torr) beträgt.
Durch Einschalten der Magnetfeldröhre 28 werden 2,45 GHz-Mikrowellen von 300 W Leistung erzeugt. Gleichzeitig wird an die Spule 18 ein Wechselstrom angelegt, wobei im Reaktor 4 zur Voranregung ein Magnetfeld einer Magnetflußdichte von 875 Gauss entsteht. Aufgrund der Mikrowellen und des Magnetfeldes tritt im Reaktor 4 zur Voranregung eine Elektron-Zyklotron-Resonanz auf, so daß die Elektronen eine in Fig. 1 dargestellte schrauben- bzw. wendeiförmige Bewegung vollführen. Aufgrund dessen erfolgt eine wirksame Wasserstoffanregung, wobei ein Wasserstoffgasplasma mit einer Reihe von Wasserstoffradikalen entsteht.
Das Wasserstoffgasplasma wird aus dem Reaktor 4 zur Voranregung zur Vakuumkammer 2 geleitet und dort mit dem gasförmigen Material in Berührung gebracht. Die Wasserstoffradikale reagieren mit SiH4 unter Bildung einer Reihe von Siliziumradikalen. Die Siliziumradikale .
ihrerseits werden mit der Oberfläche der auf 30O0C erwärmten Unterlage 6 in Berührung gebracht, wobei sich auf der Oberfläche der Unterlage 6 ein amorpher Siliziumfilm bildet.'
10
In der geschilderten Weise entsteht innerhalb von 1 h ein amorpher Siliziumfilm. . . -
Nach 1 h werden die Magnetfeldröhre 28 und die Wechselstromquelle abgeschaltet. Ferner werden die Ventile 14 und 22 geschlossen, um die Zufuhr des gasförmigen H„ und des gasförmigen Rohmaterials zu beenden. Nachdem
-4 der Druck in der Vakuumkammer 2 wieder auf 133,3 χ 10 Pa
-4
(10 Torr) entspannt worden war, wird die Heizeinrichtung 8 abgeschaltet. Danach wird die Unterlage 6 sich von selbst abkühlen gelassen.' Nachdem die Temperatur der Unterlage 6 auf unter 1000C gesunken ist» wird der gebildete photoleitfähige amorphe Siliziumkörper aus dem amorphen Siliziumfilm auf der Unterlage 6 aus. der Vakuumkammer 2 entnommen.
Die Stärke des gebildeten amorphen Siliziumfilms beträgt 12 μπι.
Eine Messung.der Photoleitfähigkeit des amorphen Siliziumfilms ergibt einen Dunkelwiderstand von 10 Λ cm.
Bei einer Belichtung mit einer Dichte von 10 Photo-
2
nen/cm und einer Wellenlänge von 633 nm beträgt der Belichtungswiderstand 10 Λcm.
Beispiel 2
Dem Reaktor 4 zur Voranregung wird ein Gasgemisch aus 100 SCCM gasförmigen H2 und 50 SCCM gasförmigen N_ zugeführt. Ferner wird der Vakuumkammer 2 ein Gasgemisch aus 200 SCCM (Verdünnungsverhältnis: 57 %) gasförmigen SiH4 und gasförmigen B0H (Verhältnis BoH,/SiH, = 5 χ 10 ) zugeführt. Der Druck in der Vakuumkammer 2 und im Reaktor 4 zur Voranregung zum Zeitpunkt der Plasmaerzeugung wird auf 26,66 Pa (0,2 Torr) eingestellt. Die sonstigen Verfahrensparameter bei der Herstellung des amorphen Siliziumfilms entsprechen den Verfahrensparametern.in Beispiel 1.
Der gebildete amorphe Siliziumfilm ist schwach mit Boratomen dotiert und besitzt eine Stärke von 13 μτα.
Bei einer Messung der elektrischen Leitfähigkeit des gebildeten amorphen Siliziumfilms ergibt sich ein Dunkel-
1 3
widerstand von 10 Xlcm. Bei Belichtung mit einer Dichte
15 2
von 10 Photonen/cm und einer Wellenlänge von 633 nm beträgt der Beiichtungswiderstand 10 fi cm.
Beispiel
Bei der Herstellung des amorphen Siliziumfilms wird die Vorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet.
Nach dem öffnen der Vakuumkammer 102 und Befestigen der Unterlage 106 auf dem trommelförmigen Träger 110 wird die Vakuumkammer 102 hermetisch abgedichtet. Nun wird die Unterlage 106 mit Hilfe der Heizeinrichtung auf eine Temperatur von 3000C erwärmt. Die Vakuumkammer 102 und die Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung werden mittels der Diffusionspumpe und der Kreiselpumpe auf einen Druck
.35 von 133,3x1 θ"6 Pa Π°~ Torr) evakuiert. Durch Öffnen
der Ventile 114 und 122 werden den Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung 99,999 % gasförmiger H2 (Strömungsgeschwindigkeit: 150 SCCM) bzw. der Vakuumkammer 102 100 % gasförmiges SiH4 (Strömungsgeschwindigkeit: 300 SCCM) zugeführt. Gleichzeitig wird das Absaugsystem der Vakuumkammer 102 von der Diffusionspumpe und der Kreiselpumpe auf die mechanische Förderpumpe und die Kreiselpumpe umgeschaltet, um den Druck der Vakuumkammer 102 und der Reaktoren 104A und 104B, d.h. der Plasmaerzeugungskammern, auf 66,65 Pa (0,5 Torr) einzustellen.
Durch Inbetriebnahme der Magnetfeldröhren werden 2,45 GHz Mikrowellen einer Leistung von 300 W erzeugt. Gleichzeitig wird den Spulen 118 ein elektrischer Strom zugeführt, um in den Reaktoren 104A und 104B Magnetfelder einer Magnetflußdichte von 875 Gauss zu erzeugen. Mit Hilfe der Mikrowellen und der Magnetfelder in den Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung kommt es zu einer Elektron-Zyklotron-Resonanz. Die gebildeten Elektronen vollführen eine schrauben- bzw. wendeiförmige Bewegung (vgl. Fig. 2), was zu einer wirksamen Anregung des Wasserstoffs unter Bildung eines Wasserstoffgasplasmas mit einer Reihe von Wasserstoffradikalen führt.
Das Wasserstoffgasplasma wird aus'den Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung der Vakuumkammer 102 zugeführt und darin mit dem gasförmigen Rohmaterial in Berührung gebracht. Hierbei reagieren die Wasserstoffradikale mit SxH. unter Bildung einer Reihe von Siliziumradikalen. Diese werden mit der Außenseite der mit gegebener Geschwindigkeit gedrehten und auf eine Temperatur von 3000C erwärmten Unterlage 106 in Berührung gebracht, so daß sich auf der Mantelfläche der Unterlage 106 ein
3g amorpher Siliziumfilm bildet.
Der amorphe Siliziumfilm bildet sich innerhalb von 2 h.
Nach 2 h werden die Magnetfeldröhren und der elektrische Strom abgeschaltet. Darüber hinaus werden die Ventile B 114 und 122 geschlossen, um die Zufuhr des gasförmigen H2 und des gasförmigen Rohmaterials zu beenden. Nachdem die Vakuumkammer 102 wieder auf einen Druck von
-4 -4
133,3 χ 10 Pa (10 Torr) gebracht worden war, wird auch die Heizeinrichtung abgeschaltet. Nun wird die Unterlage 106 sich von selbst abkühlen gelassen. Nachdem die Temperatur der Unterlage 106 auf unter 1000C gesunken war, wird eine photoleitfähige amorphe Siliziumtrommel in Form des auf der Unterlage 106 entstandenen amorphen Siliziumfilms aus der Vakuumkammer 102 entnommen.
Die Stärke des gebildeten amorphen Siliziumfilms beträgt 23 μΐη.
Wird der erhaltene, aus amorphem Silizium bestehende trommeiförmige Photoleiter mittels Gleichstrom-Koronaentladung von -6,0 kV aufgeladen, erreicht man ein Oberflächenpotential von -200 V. Bei Belichtung mittels einer Halogenlampe mittels 2,5-Lux s und Trockenentwicklung mittels einer Magnetbürste unter Verwendung eines positiv geladenen Toners erhält man ein qualitativ gutes Bild.
Beispiel 4
Den Reaktoren 104A und 104B zur Voranregung wird ein Gemisch von 150 SCCM gasförmigen H2 und 80 SCCM gasförmigen N~ zugeführt. Der Vakuumkammer 102 wird ein Gasgemisch aus 300 SCCM (Verdünnungsverhältnis: 57 %) aus gasförmigem SiH4 und B2H (Verhältnis B2H
-+φι 2 χ 10 ) zugeführt. Die Ablagerungsdauer für den amorphen Siliziümfilm beträgt 1,5 h. Die sonstigen Verfahrensparameter des vorliegenden Beispiels bei der Herstellung des amorphen Siliziumfilms entsprechen den Verfahrensparametern des Beispiels 3.
Der gebildete amorphe Siliziumfilm ist schwach mit Boratomen dotiert und besitzt eine Stärke von 18 μπι.
Wird der erhaltene und aus amorphem Silizium bestehende trommeiförmige Photoleiter mittels einer Gleichstrom-Koronaentladung von +6,0 kV aufgeladen, erreicht man ein Oberflächenpotential von +500 V. Mittels einer Halogenlampe mit 3,0«Lux s und Trockenentwicklung mittels einer Magnetbürste unter Verwendung eines negativ geladenen Toners erhält man ein qualitativ hochwertiges Bild. Bei negativer Koronaentladung erreicht man ein Oberflächenpotential von lediglich -100 V.
Bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beschädigen die hochenergetischen Teilchen in dem bei Applikation einiger 100 Watt Leistung entstandenen Plasma nicht direkt den amorphen Siliziumfilm, da der - Plasmaerzeugungsraum beträchtlich von dem Raum, in dem " - der Siliziumfilm wächst, getrennt ist. Das Ergebnis davon ist, daß die Photoleitfähigkeit des gebildeten amorphen Siliziumfilms nicht beeinträchtigt ist. Da ferner das Gas durch Elektron-Zyklotron-Resonanz angeregt wird, steigt die Bildungsgeschwindigkeit das Gas-
QQ plasmas, so daß sich der amorphe Siliziumfilm mit hoher Geschwindigkeit bildet. Wenn das die Dotieratome enthaltende Moleküleinsatzmaterial entweder in das voranzuregende Gas oder das gasförmige Rohmaterial eingemischt wird, lassen sich amorphe Siliziümfilme unter-
Qc schiedlicher Photoleitereigenschaften herstellen.
1 Der erfindungsgemäß ausgebildete amorphe Siliziumfilm eignet Sich in höchst vorteilhafter Weise als elektrophotographischer Photoleiter. Darüber hinaus kann der amorphe Siliziumfilm auch als Bildsensor u.dgl. Ver-
5 Wendung finden.
- Leerseite -

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    'Verfahren zur Herstellung eines amorphen Siliziumfilms, dadurch gekennzeichnet, daß man ein durch
    Elektron-Zyklotron-Resonanz, die.durch ein wechselndes elektrisches Feld und ein Magnetfeld hervorgerufen wurde, vorangeregtes Gas in einer Reaktionskammer, in der sich ein Substrat befindet, mit einem
    Siliziumatome enthaltenden gasförmigen Rohmaterial in Berührung bringt, um das gasförmige Rohmaterial in Radikale zu überführen, und daß man durch Reaktion der Radikale mit dem Substrat auf diesem einen amorphen Siliziumfilm ausbildet.:
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das wechselnde elektrische Feld durch Mikrowellen aufbaut.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß man.als voranzuregendes Gas ein Gasgemisch aus gasförmigem Wasserstoff und gasförmigem Stickstoff verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als anzuregendes Gas ein Edelgas verwendet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gasförmiges Rohmaterial verwendet, das in gasförmiger Form Moleküle eines Elements der
    Gruppen IIIB und/oder VB des Periodensystems enthält.
    1
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß iftän ein gasförmiges Rohmaterial mit SiH^ und/oder
    Si~fi,- Verwendet. l. b
    &.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Substrat auf eine Temperatur von 100 - 4000C erwärmt.
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