JP2949290B2 - Manufacturing method of amorphous silicon based semiconductor film - Google Patents

Manufacturing method of amorphous silicon based semiconductor film

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグロー放電分解法において高い成膜速度によ
り気相成長させることができたアモルファスシリコン系
半導体膜の製法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an amorphous silicon-based semiconductor film that can be grown in a vapor phase at a high deposition rate by a glow discharge decomposition method.

〔従来技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

近時、グロー放電分解法により成膜形成したアモルフ
ァスシリコン系半導体膜(以下、アモルファスシリコン
をa−Siと略す)を用いた電子部品デバイスが実用化さ
れている。例えば太陽電池、光センサ、電子写真感光
体、密着型イメージセンサなどが挙げられる。
2. Description of the Related Art Recently, electronic component devices using an amorphous silicon-based semiconductor film formed by a glow discharge decomposition method (hereinafter, amorphous silicon is abbreviated as a-Si) have been put to practical use. For example, a solar cell, an optical sensor, an electrophotographic photosensitive member, a contact image sensor, and the like can be given.

しかしながら、a−Si膜をグロー放電分解法により形
成した場合、その成膜速度が低いという問題点がある。
However, when the a-Si film is formed by the glow discharge decomposition method, there is a problem that the film formation rate is low.

a−Si感光体ドラムの場合、a−Si膜の厚みは一般的
に約20〜40μmであり、その大きな厚みにより製造所要
時間が約5〜10時間に至っている。
In the case of the a-Si photosensitive drum, the thickness of the a-Si film is generally about 20 to 40 μm, and the large thickness of the a-Si film results in a time required for manufacturing of about 5 to 10 hours.

〔発明の目的〕[Object of the invention]

本発明者等は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めた結
果、グロー放電分解法のなかで反応室内部のガス圧力及
び高周波電力並びに反応室に流入するガス量をそれぞれ
所定の範囲内に設定した場合、成膜速度が著しく大きく
なることを見い出した。
The present inventors have made intensive studies in view of the above circumstances, and as a result, in the glow discharge decomposition method, the gas pressure and high-frequency power inside the reaction chamber and the amount of gas flowing into the reaction chamber were set within predetermined ranges, respectively. In such a case, it was found that the film formation rate was significantly increased.

従って本発明は上記知見に基づいて完成されたもので
あり、その目的は高い成膜速度が得られたa−Si系半導
体膜の製法を提供することにある。
Accordingly, the present invention has been completed based on the above findings, and an object of the present invention is to provide a method for producing an a-Si-based semiconductor film with a high film formation rate.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明に係るa−Si系半導体膜の製法は、a−Si系半
導体膜気相成長用ガスが導入される反応室の内部を0.01
〜0.1Torrのガス圧力に、上記ガスに印加する高周波電
力の反応室内流入ガス量に対する比率を1〜6W/sccmに
してグロー放電させて光導電層を成膜するようにしたこ
とを特徴とする。
The method for producing an a-Si-based semiconductor film according to the present invention is such that the inside of a reaction chamber into which an a-Si-based semiconductor film
At a gas pressure of ~ 0.1 Torr, the ratio of the high-frequency power applied to the gas to the amount of gas flowing into the reaction chamber is set to 1 to 6 W / sccm, and the photoconductive layer is formed by glow discharge. .

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

a−Si膜の高速成膜化には反応室流入ガス量を大きく
するか、或いは印加する高周波電力を大きくすることが
考えられ、そのために50〜300sccmのガス流量並びに50
〜300Wの高周波電力が製造条件として採用されている。
In order to form the a-Si film at a high speed, it is conceivable to increase the amount of gas flowing into the reaction chamber or to increase the applied high frequency power.
High frequency power of ~ 300W is adopted as a manufacturing condition.

これに対して、本発明においては反応室内部のガス圧
力を0.01〜0.1Torrの範囲内に設定し、しかも、高周波
電力の流入ガス量に対する比率(以下、電力/ガス量の
比率と略す)を1〜6W/sccmの範囲内に設定した場合、
高い成膜速度が得られることが特徴である。
On the other hand, in the present invention, the gas pressure inside the reaction chamber is set within the range of 0.01 to 0.1 Torr, and the ratio of the high-frequency power to the inflow gas amount (hereinafter abbreviated as the power / gas amount ratio) is set. When set within the range of 1-6W / sccm,
A feature is that a high film formation rate can be obtained.

このように数値限定した理由は、ガス圧力が0.01Torr
未満の場合には高周波電力が流入ガスに十分伝搬されな
いためであり、0.1Torrを越えた場合には気相中での反
応速度が大きくなり、粉体生成量が増大し、これに伴っ
て基板上の成膜速度が小さくなるためである。
The reason for limiting the numerical value in this way is that the gas pressure is 0.01 Torr
When the pressure is less than 0.1 Torr, the high-frequency power is not sufficiently transmitted to the inflow gas, and when the pressure exceeds 0.1 Torr, the reaction speed in the gas phase increases, and the amount of powder generated increases. This is because the above film formation rate becomes small.

また、電力/ガス量の比率が1W/sccm未満の場合には
流入ガスの分解に要する電力が不足し、そのために未分
解ガスが排出し、ガスの利用効率が低下する。一方、6W
/sccmを越えた場合には流入ガスの分解に要する電力に
比べて過剰な電力が印加され、これにより、電力効率が
低下する。
If the power / gas amount ratio is less than 1 W / sccm, the power required to decompose the inflowing gas is insufficient, so that undecomposed gas is discharged and the gas use efficiency is reduced. Meanwhile, 6W
If it exceeds / sccm, excess power is applied as compared to the power required to decompose the inflowing gas, thereby lowering the power efficiency.

本発明においては、上記a−Si膜にカーボン、ゲルマ
ニウム、スズ、酸素、窒素のいずれか少なくとも一種の
元素を添加しても本発明の目的が達成できる。その添加
元素AとシリコンSiとの組成比率をSi1−x A xと表した
場合、x値が0<x<0.5の範囲内であればよい。
In the present invention, the object of the present invention can be achieved by adding at least one element of carbon, germanium, tin, oxygen, and nitrogen to the a-Si film. When the composition ratio between the additional element A and silicon Si is expressed as Si1-xAx, the x value may be within the range of 0 <x <0.5.

かかるa−Si系半導体膜を製作するに当たって用いら
れる気相成長用ガスには下記の通りの種々のガスが挙げ
られる。
Various gases as described below are mentioned as vapor growth gases used for producing such a-Si based semiconductor films.

シリコン元素含有ガスとしてSiH4,Si2H6,Si3H8,SiF4,
SiHF3,SiH2F2,SiH3Fなどがある。
SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , SiF 4 ,
There are SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiH 3 F and the like.

ゲルマニウム元素含有ガスとしてGeF4,Ge2H6,Ge3H8,G
eF4などがある。
GeF 4 , Ge 2 H 6 , Ge 3 H 8 , G
eF 4 and others.

カーボン元素含有ガスとしてCH4,C2H2,C2H4,C2H6,C
F4,C6H6-nFnなどがある。
CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C
F 4 , C 6 H 6-n F n and the like.

スズ元素含有ガスとしてSnH4,Sn(CH3などがあ
る。
Examples of tin element-containing gases include SnH 4 and Sn (CH 3 ) 4 .

酸素又は窒素元素の含有ガスとしてO2N2,NO,N2O,NH3
などがある。
O 2 N 2 , NO, N 2 O, NH 3 as a gas containing oxygen or nitrogen element
and so on.

更にまた、上記気相成長用ガス以外に周期律表第III
a族元素や第V a族元素を含むドーピングガス並びにキャ
リアガスを必要に応じて混合する。
Furthermore, besides the gas for vapor phase growth, the periodic table III
A doping gas containing a group a element or a group Va element and a carrier gas are mixed as necessary.

ドーピングガスにはB2H6,PH3,BF3,AsH3などがあり、
これらのガスにより成膜したa−Si系半導体膜の価電子
制御を行うことができる。
The doping gas include B 2 H 6, PH 3, BF 3, AsH 3,
The valence electrons of the a-Si based semiconductor film formed by these gases can be controlled.

キャリアガスは上述したすべてのガスを輸送するため
のガスであり、例えばH2ガスもしくはHe,Ne,Arなどの不
活性ガスがある。
The carrier gas is a gas for transporting all the above-mentioned gases, and includes, for example, an H 2 gas or an inert gas such as He, Ne, or Ar.

かくして本発明の製法によれば、上記の通りに成膜条
件を設定したことにより10μm/時以上、更には70μm/時
以上という高い成膜速度が得られた。しかも、このよう
にして得た膜の質を電子スピン共鳴装置(ESR)を用い
て欠陥密度に対応するスピン密度を測定して求めたとこ
ろ、2×1016/cm3以下となり、良質な膜であることを確
認した。
Thus, according to the production method of the present invention, a high film formation rate of 10 μm / hour or more, and further, 70 μm / hour or more was obtained by setting the film formation conditions as described above. Moreover, the quality of the film obtained in this way was measured by using an electron spin resonance device (ESR) to measure the spin density corresponding to the defect density, and was found to be 2 × 10 16 / cm 3 or less. Was confirmed.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例により詳述する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.

(グロー放電分解装置の概要) 本例に用いたグロー放電分解装置は第1図に示す通り
である。
(Outline of glow discharge decomposition apparatus) The glow discharge decomposition apparatus used in this example is as shown in FIG.

図中、1は金属から成る円筒形状反応容器であり、こ
の反応容器1の内部に円筒形状のグロー放電用電極板2
が設置され、更に電極板2の内部には円筒形状の基板指
示体3、該基板指示体3に装着した円筒形状の基板4が
設置されている。また、基板支持体3は基板載置体5の
上に配置され、この基板載置体5には細管状のヒーター
部6が接続され、ヒーター部6により基板支持体3が加
熱され、同時に基板4も加熱される。しかも、反応容器
1の上部にはモーター部7が設置され、このモーター部
7は基板支持体3に接続されている。そして、モーター
部7により基板支持体3と共に基板4が回転する。
In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical reaction vessel made of metal, and inside the reaction vessel 1, a cylindrical glow discharge electrode plate 2 is provided.
Further, a cylindrical substrate indicator 3 and a cylindrical substrate 4 mounted on the substrate indicator 3 are installed inside the electrode plate 2. Further, the substrate support 3 is disposed on the substrate mounting body 5, a thin tubular heater section 6 is connected to the substrate mounting body 5, and the substrate support body 3 is heated by the heater section 6, and 4 is also heated. In addition, a motor unit 7 is provided on the upper part of the reaction vessel 1, and the motor unit 7 is connected to the substrate support 3. Then, the substrate 4 is rotated together with the substrate support 3 by the motor unit 7.

8はガス導入部、9は電極板2に多数個形成されたガ
ス噴出部であり、a−Si系半導体膜気相成長用ガスはガ
ス導入部8より導入され、ガス噴出部9を介して基板4
の面上に吹き付けられ、グロー放電に供される。そし
て、その放電の残余ガスはガス排出部10より排出され
る。尚、図中の矢印はガス流の方向を示す。
Reference numeral 8 denotes a gas introduction part, and 9 denotes a gas ejection part formed in a large number on the electrode plate 2. The gas for a-Si based semiconductor film vapor phase growth is introduced from the gas introduction part 8, and passes through the gas ejection part 9. Substrate 4
Is sprayed on the surface and is subjected to glow discharge. Then, the residual gas of the discharge is discharged from the gas discharge unit 10. The arrow in the figure indicates the direction of the gas flow.

また、11は高周波電源であり、その一方の出力端子は
アース側に接地され、他方の出力端子は反応容器1の周
壁に接続され、そして、この周壁と電気的に導通された
電極板2にグロー放電用電力が印加される。
Reference numeral 11 denotes a high-frequency power source, one output terminal of which is grounded to the ground side, the other output terminal of which is connected to the peripheral wall of the reaction vessel 1 and connected to the electrode plate 2 electrically connected to the peripheral wall. Glow discharge power is applied.

以上のような構成のグロー放電分解装置によれば、基
板4が所要な温度に設定され、そして、回転しながら基
板4と電極板2の間でグロー放電が発生し、これによ
り、気相成長用ガスが分解するのに伴って基板4上にa
−Si系半導体膜が気相成長する。
According to the glow discharge decomposition apparatus having the above-described configuration, the substrate 4 is set at a required temperature, and a glow discharge is generated between the substrate 4 and the electrode plate 2 while rotating. As the use gas decomposes, a
-The Si-based semiconductor film grows in vapor phase.

(例1) 上記グロー放電分解装置にSiH4ガスを600sccmで導入
し、基板温度を260℃、ガス圧力を0.05〜0.5Torr、電力
/ガス量の比率を0.3〜3.3W/sccmに設定し、成膜速度を
測定したところ、第2図に示す通りの結果が得られた。
(Example 1) SiH 4 gas was introduced into the glow discharge decomposition apparatus at 600 sccm, the substrate temperature was set at 260 ° C., the gas pressure was set at 0.05 to 0.5 Torr, and the power / gas amount ratio was set at 0.3 to 3.3 W / sccm. When the film forming rate was measured, the result as shown in FIG. 2 was obtained.

同図中○印、●印及び△印は測定プロットであり、a,
b,cはそれぞれ電力/ガス量の比率が0.3,1.3,3.3W/sccm
である場合の成膜速度特性曲線を表す。
In the figure, ○, ● and △ are measurement plots, and a,
b, c are power / gas amount ratios of 0.3, 1.3, 3.3 W / sccm respectively
Represents a film forming speed characteristic curve in the case of.

第2図に示す結果より明らかな通り、電力/ガス量の
比率が小さい場合、即ち低電力パワーの領域においては
ガス圧力を上げるに伴って成膜速度が上昇するが、約0.
3Torr付近で飽和に至る。一方、電力/ガス量の比率が
大きい場合、即ち高電力パワーの領域においてはガス圧
力が低下するに伴って成昇速度が上昇する傾向にあるこ
とが判る。
As is clear from the results shown in FIG. 2, when the power / gas amount ratio is small, that is, in a low power power region, the film forming speed increases as the gas pressure is increased.
It reaches saturation at around 3 Torr. On the other hand, when the power / gas amount ratio is large, that is, in the high power power region, it can be seen that the growth rate tends to increase as the gas pressure decreases.

(例2) 次にガス圧力が低い領域における電力/ガス量の比率
に対する成膜速度を測定したところ、第3図に示す通り
の結果が得られた。
(Example 2) Next, when the film formation rate with respect to the ratio of the power / gas amount in the region where the gas pressure was low was measured, the result as shown in FIG. 3 was obtained.

同図中○印、●印及び△印はそれぞれガス圧力を0.5T
orr,0.3Torr,0.05Torrに設定した場合の測定プロットで
あり、d,e,fはその成膜速度特性曲線を表す。
In the figure, ○, ● and △ marks indicate gas pressure of 0.5T respectively.
It is a measurement plot in the case of setting to orr, 0.3 Torr, and 0.05 Torr, and d, e, and f represent the film forming rate characteristic curves.

第3図より明らかな通り、曲線f、即ちガス圧力が0.
05Torrの場合には電力/ガス量の比率を大きくするに伴
って成膜速度が大きくなることが判る。
As is clear from FIG. 3, the curve f, that is, when the gas pressure is 0.
In the case of 05 Torr, it can be seen that the film forming rate increases as the power / gas amount ratio increases.

然るに、曲線d、即ちガス圧力が0.5Torrの場合には
電力/ガス量の比率を大きくしても成膜速度が飽和する
傾向にあることが判る。
However, it can be seen that the curve d, that is, when the gas pressure is 0.5 Torr, tends to saturate the film forming speed even when the ratio of the power / gas amount is increased.

本発明者等は上記実施例並びに種々の繰り返し実験に
よりガス圧力を0.01〜0.1Torrの範囲内に、しかも、電
力/ガス量の比率を1〜6W/sccmの範囲内に設定すれば
高い成膜速度が得られることを確認した。
The present inventors have set the gas pressure within the range of 0.01 to 0.1 Torr and the ratio of electric power / gas amount within the range of 1 to 6 W / sccm by the above-described embodiment and various repetitive experiments, and thereby, a high film formation can be achieved. It was confirmed that speed could be obtained.

(例3) 本例においては、ガス圧力を0.05Torrに、高周波電力
を2kwに、基板温度を260℃に設定し、そして、気相成長
用ガスとしてSiH4ガスを600sccmでH2ガスで希釈されたB
2H6ガスを15〜200sccmで導入し、これにより、SiH4量に
対するB2H6量(H2ガスを除いたB2H6ガスの絶対量)の比
率B2H6/SiH4を0〜1000ppmの範囲内で変え、それに応じ
た各種感光層を形成し、その光導電率及び暗導電率を測
定したところ、第4図に示す通りの結果が得られた。
尚、光導電率は波長600nmの単色光を50μW/cm2の光量で
照射して求めた。
(Example 3) In this example, the gas pressure was set to 0.05 Torr, the high frequency power was set to 2 kw, the substrate temperature was set to 260 ° C., and SiH 4 gas was diluted with H 2 gas at 600 sccm as a gas for vapor phase growth. Done B
The 2 H 6 gas was introduced at 15~200Sccm, Thus, the ratio B 2 H 6 / SiH 4 of B 2 H 6 amount with respect to SiH 4 amount (absolute amount of B 2 H 6 gas excluding H 2 gas) When the photoconductive layer and the dark conductive layer were changed in the range of 0 to 1000 ppm and various photosensitive layers were formed and the photoconductive and dark conductive layers were measured, the results as shown in FIG. 4 were obtained.
The photoconductivity was determined by irradiating monochromatic light having a wavelength of 600 nm with a light amount of 50 μW / cm 2 .

同図中、○印及び●印はそれぞれ光導電率及び暗導電
率の測定プロットであり、g及びhはそれぞれの導電率
特性曲線である。
In the figure, the circles and the circles indicate measurement plots of photoconductivity and dark conductivity, respectively, and g and h indicate respective conductivity characteristic curves.

第4図より明らかな通り、高い成膜速度が得られる条
件下において良好な光導電特性が得られ、また、ドーピ
ングによる価電子制御も可能であることが確認できた。
As is clear from FIG. 4, it was confirmed that good photoconductive characteristics were obtained under the condition that a high film formation rate was obtained, and that valence electrons could be controlled by doping.

(例4) 本例においては、第1表に示す条件により基板4上に
a−Siブロッキング層及びa−Si光導電層を順次形成
し、このa−Si感光体の分光感度を測定したところ、第
5図に示す通りの結果が得られた。
Example 4 In this example, an a-Si blocking layer and an a-Si photoconductive layer were sequentially formed on the substrate 4 under the conditions shown in Table 1, and the spectral sensitivity of the a-Si photoconductor was measured. And the results as shown in FIG. 5 were obtained.

この測定結果において、分光感度の値を感光体の表面
に400Vの電位で帯電させ、次いで50μW/cm2の各種波長
の単色光を照射した場合の半減露光量の逆数として示さ
れている。
In this measurement result, the value of the spectral sensitivity is shown as the reciprocal of the half-life exposure amount when the surface of the photoreceptor is charged at a potential of 400 V and then irradiated with monochromatic light of various wavelengths of 50 μW / cm 2 .

第5図中○印は分光感度測定プロットであり、iはそ
の特性曲線である。
In FIG. 5, a circle indicates a spectral sensitivity measurement plot, and i indicates a characteristic curve thereof.

同図より明らかな通り、500〜700nmの範囲の波長の光
に対して良好な光感度を示し、電子写真感光体として好
適となる。
As is clear from the figure, it shows good photosensitivity to light having a wavelength in the range of 500 to 700 nm and is suitable as an electrophotographic photosensitive member.

(例5) 本例においては、気相成長用ガスとしてSi2H6ガスを
用いて、電力/ガス量に対する成膜速度を測定したとこ
ろ、第6図に示す通りの結果が得られた。
(Example 5) In this example, when the film formation rate with respect to the power / gas amount was measured using Si 2 H 6 gas as the gas for vapor phase growth, the result as shown in FIG. 6 was obtained.

同図中、○印及び△印はガス圧力がそれぞれ0.05Torr
及び0.5torrに設定した場合の測定プロットであり、j,k
はそれぞれの成膜速度特性曲線を表す。
In the figure, ○ and Δ indicate gas pressure of 0.05 Torr, respectively.
And measurement plots when set to 0.5 torr, j, k
Represents each film forming speed characteristic curve.

第6図に示す結果より明らかな通り、曲線jにおいて
は電力/ガス量の比率を大きくするに伴って成膜速度が
大きくなることが判る。然るに曲線kにおいては電力/
ガス量の比率を大きくした場合、成膜速度が飽和する傾
向にあることが判る。
As is clear from the results shown in FIG. 6, it can be seen that the curve j indicates that the film-forming speed increases as the power / gas amount ratio increases. However, in the curve k, the power /
It is understood that when the ratio of the gas amount is increased, the deposition rate tends to be saturated.

また、第6図に示す結果を第3図の結果と比較した場
合、Si2H6ガスを用いるとSi2H4ガスに比べて著しく成膜
速度が高められることが判る。
In addition, when the results shown in FIG. 6 are compared with the results shown in FIG. 3, it is found that the use of Si 2 H 6 gas significantly increases the film formation rate as compared with the Si 2 H 4 gas.

即ち、同一のガス流量で比較した場合、Si2H6ガスはS
iH4ガスに比べて高周波電力が約2倍必要とし、これに
より、成膜速度が約2倍高くなった。
That is, when compared at the same gas flow rate, Si 2 H 6 gas is S
Approximately twice as much high-frequency power was required as compared to iH 4 gas, thereby increasing the deposition rate by about twice.

上記の結果から低ガス圧の条件下においては電力/ガ
ス量の比率が大きくなるに伴って更に一層ガス分解効率
が高くなったと考えられる。そして、本発明者等は粉体
の発生量が更に少なくなったことを確認した。
From the above results, it is considered that under the condition of low gas pressure, the gas decomposition efficiency was further increased as the power / gas amount ratio was increased. The present inventors have confirmed that the amount of generated powder is further reduced.

(例5) 次に気相成長用ガスとしてSiH4ガスとGeH4ガスの混合
ガスを用いて、下記の通りの成膜条件(i)により気相
成長を行ったところ、約5μm/時の成膜速度が得られ、
そして、そのSi元素とGe元素の組成比率を測定したとこ
ろ、Si0.8Ge0.2であった。
(Example 5) Next, when a mixed gas of SiH 4 gas and GeH 4 gas was used as a gas for gas phase growth, and gas phase growth was carried out under the following film forming conditions (i), about 5 μm / hour was obtained. Film deposition rate,
Then, when the composition ratio of the Si element and the Ge element was measured, it was Si 0.8 Ge 0.2 .

成膜条件(i) SiH4ガス量・・・600sccm GeH4ガス量・・・100sccm ガス圧力 ・・・0.5orr 電力/ガス量の比率・・・1W/sccm 然るに下記成膜条件(ii)により気相成長を行ったと
ころ、約25μm/時の成膜速度であり、その組成比率はSi
0.6Ge0.4であった。
Film forming conditions (i) SiH 4 gas amount: 600 sccm GeH 4 gas amount: 100 sccm Gas pressure: 0.5 orr Power / gas amount ratio: 1 W / sccm However, under the following film forming conditions (ii) After performing vapor phase growth, the film formation rate was about 25 μm / hour, and the composition ratio was Si
0.6 Ge 0.4 .

成膜条件(ii) SiH4ガス量・・・600sccm GeH4ガス量・・・400sccm ガス圧力 ・・・0.05orr 電力/ガス量の比率・・・3W/sccm (例6) 気相成長用ガスとしてSiH4ガスとC2H2ガスの混合ガス
を用いて、下記成膜条件(iii)により気相成長を行っ
たところ、約8μm/時の成膜速度が得られ、そして、Si
元素とC元素の組成比率を測定したところ、Si0.60.4
であった。
Film formation conditions (ii) SiH 4 gas amount: 600 sccm GeH 4 gas amount: 400 sccm Gas pressure: 0.05 orr Power / gas amount ratio: 3 W / sccm (Example 6) Gas for vapor phase growth Was performed under the following film forming conditions (iii) using a mixed gas of SiH 4 gas and C 2 H 2 gas as a gas deposition rate of about 8 μm / hour.
When the composition ratio of the element and the C element was measured, Si 0.6 C 0.4
Met.

成膜条件(iii) SiH4ガス量・・・600sccm C2H4ガス量・・・300sccm ガス圧力 ・・・0.5Torr 電力/ガス量の比率・・・1W/sccm 然るに下記成膜条件(iv)により気相成長を行ったと
ころ、約28μm/時の成膜速度であり、その組成比率はSi
0.70.3であった。
Film forming conditions (iii) SiH 4 gas amount: 600 sccm C 2 H 4 gas amount: 300 sccm Gas pressure: 0.5 Torr Power / gas amount ratio: 1 W / sccm However, the following film forming conditions (iv ), The film deposition rate was about 28 μm / hour, and the composition ratio was Si
0.7 C 0.3 .

成膜条件(iv) SiH4ガス量・・・600sccm C2H4ガス量・・・300sccm ガス圧力 ・・・0.05Torr 電力/ガス量の比率・・・3W/sccm (例7) 気相成長用ガスとしてSiH4ガスとSnH4ガスの混合ガス
を用いて、下記成膜条件(V)により気相成長を行った
ところ、約5μm/時の成膜速度が得られ、そして、Si元
素とC元素の組成比率を測定したところ、Si0.80.2
あった。
Film formation conditions (iv) SiH 4 gas amount: 600 sccm C 2 H 4 gas amount: 300 sccm Gas pressure: 0.05 Torr Power / gas amount ratio: 3 W / sccm (Example 7) Vapor phase growth Using a mixed gas of SiH 4 gas and SnH 4 gas as the application gas, and performing a vapor phase growth under the following film forming conditions (V), a film forming rate of about 5 μm / hour was obtained. When the composition ratio of the C element was measured, it was Si 0.8 C 0.2 .

成膜条件(V) SiH4ガス量・・・600sccm SnH4ガス量・・・100sccm ガス圧力 ・・・0.5Torr 電力/ガス量の比率・・・1W/sccm 然るに下記成膜条件(vi)により気相成長を行ったと
ころ、約19μm/時の成膜速度であり、その組成比率はSi
0.90.1であった。
Film forming conditions (V) SiH 4 gas amount: 600 sccm SnH 4 gas amount: 100 sccm Gas pressure: 0.5 Torr Electric power / gas amount ratio: 1 W / sccm However, under the following film forming conditions (vi) After vapor phase growth, the film formation rate was about 19 μm / hour, and the composition ratio was Si
0.9 C 0.1 .

成膜条件(vi) SiH4ガス量・・・600sccm SnH4ガス量・・・100sccm ガス圧力 ・・・0.05Torr 電力/ガス量の比率・・・3W/sccm (例8) 気相成長用ガスとして酸素(O2)ガス、窒素(N2)ガ
ス、一酸化二窒素(N2O)ガス、アンモニア(NH3)ガス
のいずれかのガスとSiH4ガスを用いて、第2表に示す成
膜条件により気相成長を行い、その成膜速度並びに膜の
組成比率を測定した。
Film formation conditions (vi) SiH 4 gas amount: 600 sccm SnH 4 gas amount: 100 sccm Gas pressure: 0.05 Torr Power / gas amount ratio: 3 W / sccm (Example 8) Gas for vapor phase growth As shown in Table 2, any one of oxygen (O 2 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, dinitrogen monoxide (N 2 O) gas, ammonia (NH 3 ) gas and SiH 4 gas is used as the gas. Vapor phase growth was performed under the film forming conditions, and the film forming speed and the film composition ratio were measured.

第2表に示す結果より明らかな通り、試料No.(1−
A)、(2−A)、(3−A)、(4−A)はそれぞれ
試料No.(1−B)、(2−B)、(3−B)、(4−
B)に比べて高い成膜速度が得られたことが判る。
As is clear from the results shown in Table 2, the sample No. (1-
A), (2-A), (3-A) and (4-A) correspond to sample Nos. (1-B), (2-B), (3-B) and (4-A), respectively.
It can be seen that a higher film formation rate was obtained as compared with B).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の通り、本発明に係るa−Si系半導体膜の製法に
よれば、成膜速度が顕著に大きくなり、これにより、製
造効率及び製造コストが改善された。
As described above, according to the method for manufacturing an a-Si-based semiconductor film according to the present invention, the film formation rate is significantly increased, thereby improving the manufacturing efficiency and the manufacturing cost.

また、従来のa−Si系半導体膜の製法においては成膜
に伴ってグロー放電用反応室の内部に粉体が付着すると
いうという問題点があったが、これに対して、本発明の
製法によれば、高い成膜速度が得られたことにより上記
粉体の発生量が著しく小さくなり、これにより、粉体が
a−Si膜を汚染しなくなった。しかも、得られたa−Si
系半導体膜は光導電性に優れており、その結果、高品質
且つ高信頼性a−Si系半導体膜が提供できた。
Further, in the conventional method for producing an a-Si-based semiconductor film, there is a problem that powder adheres to the inside of the reaction chamber for glow discharge as the film is formed. According to the publication, since the high film forming rate was obtained, the generation amount of the powder was remarkably reduced, whereby the powder did not contaminate the a-Si film. Moreover, the obtained a-Si
The system-based semiconductor film has excellent photoconductivity, and as a result, a high-quality and highly-reliable a-Si-based semiconductor film can be provided.

また、上述した実施例においてはa−Si感光体ドラム
を製作する場合を例に挙げたが、それ以外に太陽電池、
光センサ、密着型イメージセンサ、TFTなどの各種電子
部品デバイスにも適用でき、いずれについても低コスト
且つ高品質なデバイスとして提供できる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the a-Si photosensitive drum is manufactured has been described as an example.
The present invention can be applied to various electronic component devices such as an optical sensor, a contact image sensor, and a TFT, and can be provided as a low-cost and high-quality device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はグロー放電分解装置の概略図、第2図及び第3
図は成膜速度を表す線図、第4図は導電率を表す線図、
第5図は分光感度を表す線図、第6図は成膜速度を表す
線図である。 2……グロー放電用電極板 4……基板 8……ガス導入部
FIG. 1 is a schematic view of a glow discharge decomposition apparatus, and FIGS.
FIG. 4 is a diagram showing a film forming rate, FIG. 4 is a diagram showing electric conductivity,
FIG. 5 is a diagram showing the spectral sensitivity, and FIG. 6 is a diagram showing the film forming speed. 2 ... Glow discharge electrode plate 4 ... Substrate 8 ... Gas introduction part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 16/22 - 16/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C23C 16/22-16/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光導電性をもったアモルファスシリコン系
半導体膜を基板表面に気相成長させるべく気相成長ガス
を反応室内に0.01〜0.1Torrのガス圧力で充填し、上記
気相成長ガスに印加する高周波電力と、反応室内への流
入ガス量に対する比率を1〜6W/sccmにした状態下でグ
ロー放電させて光導電層を成膜するアモルファスシリコ
ン系半導体膜の製法。
A reaction chamber is filled with a vapor growth gas at a gas pressure of 0.01 to 0.1 Torr to vapor-grow an amorphous silicon semiconductor film having photoconductivity on a substrate surface. A method for producing an amorphous silicon-based semiconductor film in which a photoconductive layer is formed by glow discharge in a state where the ratio of the applied high-frequency power to the amount of gas flowing into the reaction chamber is 1 to 6 W / sccm.
【請求項2】カーボン元素含有ガス、ゲルマニウム元素
含有ガス、スズ元素含有ガス、酸素元素含有ガス、窒素
元素含有ガスの少なくとも一種を含む前記気相成長ガス
をグロー放電させて、カーボン、ゲルマニウム、スズ、
酸素、窒素の少なくとも一種から成る添加元素Aとシリ
コン元素Siとの組成比率をSi1-xAxで表して0<x<0.5
とした光導電層を成膜する請求項(1)記載のアモルフ
ァスシリコン系半導体膜の製法。
2. A glow discharge of a vapor growth gas containing at least one of a carbon element-containing gas, a germanium element-containing gas, a tin element-containing gas, an oxygen element-containing gas, and a nitrogen element-containing gas to produce carbon, germanium, and tin. ,
The composition ratio of the additive element A comprising at least one of oxygen and nitrogen and the silicon element Si is represented by Si 1-x A x and 0 <x <0.5.
The method for producing an amorphous silicon-based semiconductor film according to claim 1, wherein a photoconductive layer is formed.
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