JPH05291135A - 非単結晶シリコン半導体 - Google Patents
非単結晶シリコン半導体Info
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- JPH05291135A JPH05291135A JP4119844A JP11984492A JPH05291135A JP H05291135 A JPH05291135 A JP H05291135A JP 4119844 A JP4119844 A JP 4119844A JP 11984492 A JP11984492 A JP 11984492A JP H05291135 A JPH05291135 A JP H05291135A
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Abstract
の拡散がしにくいと共に、電荷の移動はしやすく、薄膜
でも使用可能な非単結晶シリコン半導体を提供する。 【構成】 少なくともシリコン原子と、水素原子又はハ
ロゲン原子を含有する非単結晶シリコン半導体膜中に、
マイクロボイドが、平均半径3.5Å以下で密度1×1
019(cm-3)以下存在させる。
Description
(微結晶シリコン半導体を含む)、多結晶半導体、等の
非単結晶半導体に関するものである。
半導体等の、シリコン系半導体膜は、電子写真用光受容
部材、太陽電池、薄膜トランジスター、光センサー等の
光電変換素子、半導体素子に応用されている。特に太陽
電池において、光劣化の問題や変換効率向上等のため、
更なる膜質の向上が望まれている。
ー等に使われている非晶質シリコン半導体において、該
半導体膜中に存在するマイクロボイドの平均半径が4〜
5Åで密度が2×1019(cm-3)以上含有されている
ことが報告されている(’Characterizat
ion of microvoids in devi
ce−quality hydrogenated a
morphous silicon by small
−angle X−ray scattering a
nd infrared measurement
s’,A.H.Mahan,D.L.Williams
on,B.P.Nelson and R.S.Cra
ndall,Physical Review B V
ol.40,No.17,15 Dec.1989−
I,12024;’Small−angle X−ra
y scattering from microvi
ds in the a−SiC:H alloy’,
A.H.Mahan,B.P.Nelson and
D.L.Williamson,IEEE.TRANS
ACTIONS ON ELECTRON DEVIC
ES VOL.36,No.12,DEC.1989,
2859)。また、該論文中にこれらのマイクロボイド
が、バンド端状態や再結合中心に関係することが示唆さ
れている。また更に、これらのマイクロボイド内には、
水素原子が結合していて、この水素原子は、ボイド内で
動くことができる。そしてこのことが光劣化に関係して
いることが示唆されている。
晶シリコン半導体のマイクロボイド(micro vo
ide)形状をSTM(scanning tunne
ling microscope)で観察すると、円
型、楕円型で深さが1〜3原子の形状が観察された。ま
たマイクロボイドの周りの原子の配置からマイクロボイ
ドの周辺に応力があることが推定された。
では、かなりの数のシリコン原子の結合に、結晶の結合
からずれた歪があるものと考えられる。
ドーピングを行った場合に、不純物の活性化を妨げ、ド
ーピング効率を低下させていた。また、マイクロボイド
中に不純物がトラップされ、不純物が不活性のまま結合
している場合もあった。更にこのようなマイクロボイド
や該マイクロボイドに伴う歪等によって電荷の移動度も
低下していた。
クロボイドの数が非常に少ない非晶質シリコン半導体、
多結晶シリコン半導体等の非単結晶シリコン半導体を、
提供することにある。
い非単結晶シリコン半導体を提供することにある。
効率の良い非単結晶シリコン半導体を提供することにあ
る。
コン半導体層を積層した場合に密着性の良い非単結晶シ
リコン半導体を提供することにある。
合を形成し得る非単結晶シリコン半導体を提供すること
にある。
できる非単結晶シリコン半導体を提供することにある。
非単結晶シリコン半導体膜を提供することにある。
ける問題点を解決し、上記目的を達成すべく、本発明者
らが鋭意研究を重ねた結果完成に至ったものである。
なくともシリコン原子と、水素原子又は/及びハロゲン
原子を含有する非単結晶シリコン半導体膜において、該
半導体膜中に存在するマイクロボイドの平均半径が3.
5Å以下で濃度が1×1019(cm-3)以下であること
を特徴としている。
の非単結晶シリコン半導体は、該半導体中に添加した不
純物が拡散しにくいという効果がある。
は、不純物のドーピング効率の良いという効果がある。
体は、複数の非単結晶シリコン半導体層を積層した場合
に、密着性の良いという効果がある。
導体は、良質な特性を示す接合を形成し得るという効果
がある。
ン半導体は、薄膜でも絶縁破壊しにくいという効果があ
る。
は、電荷の移動がしやすいという効果がある。
て、さらに詳細に構成を説明する。
て、非単結晶シリコン半導体が非晶質シリコン半導体の
場合、該半導体中に含有される水素原子の含有量は、好
ましくは1〜30at%であり、最適には5〜25at
%である。また水素の結合状態としてはSi−H結合
(IRスペクトルで2000cm-1ピーク)とSiH2
結合(IRスペクトルで2070〜2100cm-1ピー
ク)との面積比(各ピークでのガウス分布を仮定)[S
iH2]/[SiH]が1/20以下であることが好ま
しいものである。
含有されるハロゲン原子(特にフッ素原子が好ましい)
は、好ましくは0.1〜10at%、最適には0.1〜
5at%である。
マイクロボイドの平均半径は3.5Å以下でマイクロボ
イドの密度が1×1019(cm-3)以下であることが好
ましいものである。
多結晶シリコン半導体の場合、該半導体中に含有される
水素原子の含有量は好ましくは0.1〜10at%、最
適には0.1〜5at%である。また水素の結合状態と
しては、SiH結合(IRスペクトルで2000cm-1
ピーク)とSiH2結合(IRスペクトルで2070〜
2100cm-1ピーク)との面積比(各ピークでガウス
分布を仮定)[SiH2]/[SiH]が1/10以下
であることが好ましいものである。
含有されるハロゲン原子(特にフッ素原子が好ましい)
は、好ましくは0.1〜5at%、最適には0.1〜3
at%である。
マイクロボイドの平均半径は3.5Å以下で、マイクロ
ボイドの密度が1×1019(cm-3)以下であることが
好ましいものである。
径を3.5Å以下にすることによって、マイクロボイド
内に含有される水素原子によるSi−H−Siの三中心
結合が形成される可能性を増し、少ない水素含有量でシ
リコン原子の未結合手の補償や構造緩和を行うことがで
きる。
19(cm-3)以下にすることによって、未結合手(da
ngling bond)や膜歪をさらに減少させるこ
とができる。
発明の範囲にすることによって、非単結晶膜を積層する
場合の界面の状態を改善することができる。
て、マイクロボイドの密度を1×1019(cm-3)以下
にすることによって界面及び表面に存在するマイクロボ
イドの面密度を2×10+11(cm-2)以下に減少させ
ることができる。
ングストローム以下にするので、界面及び表面の平滑性
が向上している。そのため、本発明の非単結晶シリコン
半導体において、非単結晶シリコン半導体を積層する場
合、界面準位が減少し、また界面の歪も減少する。
導体においてはマイクロボイドの平均半径が小さく、ま
た密度が小さいため、不純物のドーピング効率が改善さ
れている。
さく、マイクロボイドの濃度が小さいこと、及び含有す
るSiH2結合の割合が少ないことから、非単結晶シリ
コン半導体の自由度が従来技術による非単結晶シリコン
半導体よりも減少している。その結果、本発明の非単結
晶シリコン半導体中に不純物をドーピングした場合に、
拘束力が増加または自由度が減少するため、不純物は4
配位で配位する可能性が増加し、不純物のドーピング効
率が増加する。
写真用光受容部材、太陽電池、薄膜トランジスター、光
センサー等の光電変換素子、半導体素子ヘの応用に適し
ている。
を応用した電子写真用光受容部材の模式的説明図であ
る。該電子写真用光受容部材104は、支持体101上
に電荷注入防止層102と光導電層103とを積層する
ことによって構成されている。
期律表第IIIb族元素を本発明の非単結晶シリコン半
導体に添加し、負帯電用には周期律表第Vb族元素を本
発明の非単結晶シリコン半導体に添加することが望まし
いものである。
晶シリコン半導体の中で特に微結晶シリコン半導体及び
多結晶シリコン半導体が適している。
コン半導体の中で特に非晶質シリコン半導体が適してい
る。
によって適宜決定されるべきことではあるが、電荷注入
防止層102の層厚としては、好ましくは100Å〜1
0μmであり、より好ましくは1000Å〜7μm、最
適には5000Å〜5μmである。光導電層103の層
厚としては、好ましくは1μm〜100μmであり、よ
り好ましくは5μm〜50μm、最適には10μm〜4
0μmである。
真用像形成部材に応用した場合、帯電能の向上、感度の
向上、残留電荷は実質的になく、ゴーストも実質的にな
く、画像流れも実質的になく、耐環境性も向上し、非常
に画質が安定し、長寿命であるなどの効果がある。
を応用した太陽電池の模式的説明図である。図2におい
て太陽電池207は導電性支持体201上にn型層20
2、i型層203、p型層204、透明導電層205及
び集電電極206を積層して構成している。
n型層202の間に反射層や反射増加層を挿入しても良
い。更に支持体が透光性で支持体側から光を照射する場
合、逆の層構成とすることが望ましい。
の非単結晶シリコン半導体にそれぞれ周期律表第Vb族
元素及び周期律表第IIIb族元素を添加して形成する
ことが望ましい。また、本発明の非単結晶シリコン半導
体の中で微結晶シリコン半導体または多結晶シリコン半
導体が望ましい。更にn型層202及びp型層204の
層厚としては、通常10Å〜1000Åであり、より好
ましくは10Å〜200Åであり、最適には20Å〜1
00Åである。
収しても光電流には寄与しない。そのため、n層または
p層はできるだけ薄膜であることが望ましいものであ
る。
で使用する場合、障害となるマイクロボイドの平均半径
が小さく、密度も小さいため、数10Åの薄膜において
も十分な機能を発揮することができる。
半導体の中で非晶質シリコン半導体または多結晶シリコ
ン半導体が適している。またi層の層厚は、太陽電池を
使用する環境の光スペクトルによって適宜決められるべ
きものではあるが、好ましくは500Å〜1μmであ
る。
導体を太陽電池に応用すると、n層またはp層での光吸
収を減少させることができ、i層で十分に光吸収させ光
電変換させることが可能である。また本発明の非単結晶
シリコン半導体がマイクロボイドの平均半径が小さく、
密度も小さいため、すなわち緻密であるため、n層とp
層の不純物がi層へ拡散していくことが極力おさえら
れ、優れたpin接合を形成することができる。同様
に、n層またはp層が緻密であるため、透明導電層(e
t.ITO,SnO2)の金属がn層またはp層へ拡散
することが防止できる。このことも本発明の非単結晶シ
リコン半導体を利用したn層またはp層が非常な薄膜で
十分な特性を発揮する理由の1つである。
を応用した薄膜トランジスターの模式的説明図である。
薄膜トランジスター307は、絶縁性支持体301上に
ゲート電極302、絶縁層303、半導体層304、ソ
ース電極305、ドレイン電極306を積層して構成さ
れている。
層304に適用すると、絶縁層303との間の界面準位
が低くなるため、優れたトランジスター特性が得られ
る。また更に、くり返し使用においても安定なトランジ
スター特性が得られる。
を応用した光センサーの模式的説明図である。光センサ
ー406は、導電性支持体401上に、本発明の非単結
晶シリコン半導体を用いたnまたはp型層402、本発
明の非単結晶シリコン半導体を用いたi型層403、p
またはn型層404、透明導電層405の積層で構成さ
れている。
構造いずれも逆バイアスを印加して使用する。逆バイア
スとしては1V〜10Vが望ましい範囲である。光セン
サーの各層の層厚は太陽電池と同様であるが光センサー
の場合、逆バイアスを印加するので太陽電池よりも、p
層、n層は層厚が厚い方が望ましいものである。
光センサーは暗電流によるノイズの少なく、高感度で残
像、劣化等のないなどの優れた効果を示す。
成膜方法について説明する。本発明の非単結晶シリコン
半導体の成膜方法としては、シラン系原料ガスを使用し
たマイクロ波グロー放電分解法が適している。
して次のものが挙げられる。本発明において、Si供給
用の原料ガスとしては、SiH4,Si2H6,Si
3H8,Si4H10等のガス状態のまたはガス化し得る水
素化硅素(シラン類)が有効に使用されるものとして挙
げられ、殊に、層作製作業の扱い易さ、Si供給効率の
良さなどの点でSiH4,Si2H6が好ましいものとし
て挙げられる。
入用の原料ガスとして有効なのは、多くのハロゲン化合
物が挙げられ、例えばハロゲンガス、ハロゲン化物、ハ
ロゲン間化合物、ハロゲンで置換されたシラン誘導体な
どのガス状態の又はガス化し得るハロゲン化合物が好ま
しいものとして挙げられる。
子とを構成要素とするガス状態の又はガス化し得る、ハ
ロゲン原子を含む硅素化合物も有効なものとして本発明
においては挙げることができる。
化合物としては、具体的にはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素のハロゲンガス、BrF,ClF,ClF3,Br
F5,BrF3,IF3,IF7,ICl,IBr等のハロ
ゲン間化合物を挙げることができる。
ハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、具体
的には例えばSiF4,Si2F6,SiCl4,SiBr
4等のハロゲン化硅素が好ましいものとして挙げること
ができる。
を採用してグロー放電法によって本発明の特徴的な堆積
室中に導入して該ガスのプラズマ雰囲気を形成してやれ
ば良い。
原料ガスとして上記されたハロゲン化合物或いはハロゲ
ンを含む硅素化合物が有効なものとして使用されるもの
であるが、その他に、HF,HCl,HBr,HIなど
のハロゲン化水素、SiH2F2,SiH2I2,SiH2
Cl2,SiHCl3,SiH2Br2,SiHBr3等の
ハロゲン置換水素化硅素、等々のガス状態の或いはガス
化し得る、水素原子を構成要素の1つとするハロゲン化
物も有効な出発物質として挙げることができる。
層形成の際に形成される層中にハロゲン原子の導入と同
時に電気的或いは光電的特性の制御に極めて有効な水素
原子も導入されるので、本発明においては好適なハロゲ
ン導入用の原料として使用される。
れる層を形成するのにグロー放電法を用いる場合、該層
形成用の原料ガスとなる出発物質は、前記したSi用の
出発物質の中から適宜選択したものに、第III族原子
または第V族原子導入用の出発物質が加えられたもので
ある。そのような第III族原子または第V族原子導入
用の出発物質としては第III族原子または第V族原子
を構成原子とするガス状態の物質またはガス化し得る物
質をガス化したものであれば、いずれのものであっても
よい。
発物質として有効に使用されるものとしては、具体的に
は硼素原子導入用として、B2H6,B4H10,B5H9,
B5H11,B6H10,B6H12,B6H14等の水素化硼素、
BF3,BCl3,BBr3等のハロゲン化硼素等を挙げ
ることができるが、この他AlCl3,GaCl3,In
Cl3,TlCl3等も挙げることができる。
質として有効に使用されるのは、具体的には燐原子導入
用としては、PH3,P2H4等の水素化燐、PH4I,P
F3,PF5,PCl3,PCl5,PBr3,PBr5,P
I3等のハロゲン化燐が挙げられる。この他、AsH3,
AsF3,AsCl3,AsBr3,AsF5,SbH3,
SbF3,SbF5,SbCl3,SbCl5,BiH3,
BiCl3,BiBr3等も挙げることができる。
体を成膜するうえで重要な働きをする原料ガスとして重
水素が挙げられる。本発明の非単結晶シリコン半導体の
成膜に好ましい重水素の割合は、シリコン系原料ガスに
対して0.5〜100である。
って活性化され、紫外線を放射する。紫外線の放射強度
は水素ガスによるものよりも、重水素ガスによるものの
方が強い。したがって重水素ガスをシラン系原料ガスに
添加してマイクロ波グロー放電分解法で非単結晶シリコ
ン半導体を成膜する場合、マイクロ波で励起された重水
素から放射される紫外線によって、本発明のマイクロボ
イドの平均粒径が3.5Å以下で、密度が1×10
19(cm-3)以下の非単結晶シリコン半導体を成膜する
ことができる。
から放射される紫外線によって、気相中のシラン系原料
ガスが活性化され活性種を生成する。該活性種は、重水
素を含まない原料ガスをマイクロ波グロー放電分解して
生成する活性種よりも、本発明の非単結晶シリコン半導
体を成膜するうえで適していると考えられる。
は、支持体上の表面反応も活性化及び促進し、本発明の
非単結晶シリコン半導体が得られているものと考えられ
る。
ので、非単結晶シリコン半導体中に取り込まれた水素に
関係する光劣化は減少するものと考えられる。
るためのマイクロ波グロー放電分解法の条件は以下のよ
うである。すなわち、マイクロ波の周波数は、好ましく
は100MHz〜10GHzであり、最適には2.45
GHzである。
Fバイアスを重畳することが必要である。DCバイアス
は、支持体側が負になるように印加することが好まし
く、最適なDCバイアスは10〜200Vである。
00KHz〜50MHzであり、最適には13.56M
Hzである。RFバイアスのパワーの最適な範囲は、シ
リコン系原料ガスに対して5×10-2〜400W/sc
cmである。
Fバイアスとを重畳することによって、シリコン系原料
ガスが分解堆積する場合の支持体表面での表面反応を促
進する、あるいは、支持体の成膜表面への電子の衝突に
よるダメージを減少できる、と同時にRFバイアスによ
って反応容器の形状に基づく異常放電を防止できるなど
の効果がある。
成膜するためのマイクロ波グロー放電分解法において、
グロー放電分解時の圧力は非常に重要な因子であり、最
適な範囲は0.1〜10mTorrである。更にマイク
ロ波のパワーも重要な因子であり、シリコン系原料ガス
に対して最適なパワーは1〜10W/sccmである。
リコン半導体の膜質に関係する重要な因子であり、堆積
速度や所望の非単結晶シリコン半導体(結晶質か非晶質
か)によって適宜決められるべきものである。堆積速度
が数Å以下と遅く、かつ非晶質シリコン半導体を成膜す
る場合、支持体温度は比較的低めに設定した方が良く、
好ましい範囲としては25〜400℃である。
リコン半導体を成膜する場合、支持体温度は比較的高め
に設定した方が良く、好ましい範囲としては200〜6
00℃である。また、堆積速度が数10Å以上と速い速
度で非単結晶シリコン半導体を成膜する場合、支持体温
度は比較的高めに設定した方が良く、好ましい範囲とし
ては250〜650℃である。
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。
ロー放電分解法によって、本発明の非単結晶シリコン半
導体を用いた、不純物のドーピング効率測定用サンプ
ル、マイクロボイド分析用サンプル及び結晶性分析用サ
ンプルを作製した。
500からなるμWグロー放電分解法による非単結晶シ
リコン半導体の製造装置を示す。
本発明の非単結晶シリコン半導体を作製するための原料
ガスが密封されており、571はSiH4ガス(純度9
9.99%)ボンベ、572は重水素ガス(純度99.
6%、以下「D2ガス」と略記する)ボンベ、573は
H2ガスで10%に希釈されたPH3ガス(純度99.9
99%、以下「PH3/H2(10%)ガス」と略記す
る)ボンベまたはH2ガスで10ppmに希釈されたP
H3ガス(純度99.999%、以下「PH3/H2(1
0ppm)ガス」と略記する)ボンベ、574はH2ガ
スで10%に希釈されたB2H6ガス(純度99.999
%、以下「B2H6/H2(10%)ガス」と略記する)
ボンベ又はH2ガスで10ppmに希釈されたB2H6ガ
ス(純度99.999%、以下「B2H6/H2(10p
pm)ガス」と略記する)ボンベである。あらかじめ、
ガスボンベ571〜574を原料ガス供給装置520に
取り付ける際に、各々のガスを、バルブ551〜554
から流入バルブ531〜534のガス配管内に導入し、
圧力調整器561〜564により各ガス圧力を2kg/
cm2に調整してある。さらに、ガスボンベ573及び
574は、実験の必要に応じて、PH3/H2(10%)
もしくはPH3/H2(10ppm)及びB2H6/H
2(10%)もしくはB2H6/H2(10ppm)に取替
える。
厚さ1mmのステンレス(SUS304)製で、表面に
鏡面加工を施し、クロム(Cr)金属を0.1μmの厚
さで電子ビーム蒸着してある。
に、流入バルブ531〜534及び成膜室501のリー
クバルブ509が閉じられていることを確認し、また、
流出バルブ541〜544及び補助バルブ508が開か
れていることを確認して、コンダクタンス(バタフライ
型)バルブ507を全開にして、真空ポンプ(図示せ
ず)により成膜室501及びガス配管内を排気し、真空
計506の読みが約1×10-4Torrになった時点で
補助バルブ508及び流出バルブ541〜544を閉じ
た。
開けて、各々のガスをマスフローコントローラー521
〜524内に導入した。以上のようにして成膜の準備が
完了した後、支持体504上に、非単結晶シリコン半導
体の成膜を行った。
支持体504を加熱ヒーター505により400℃に加
熱し、流出バルブ541,542、補助バルブ508及
び必要に応じて流出バルブ543,544を徐々に開い
て、SiH4ガス、D2ガス及び必要に応じてPH3/H2
(10%)ガス、PH3/H2(10ppm)ガス、B 2
H6/H2(10%)ガス及びB 2H6/H2(10pp
m)ガスをガス導入管503を通じて成膜室501内に
流入させた。この時、SiH 4ガス流量が5sccm、
D2ガス流量が100sccm、PH3/H2(10%)
ガス流量、PH3/H2(10ppm)ガス流量、B 2H6
/H2(10%)ガス流量及びB 2H6/H2(10pp
m)ガス流量は表1に示した値になるように各々のマス
フローコントローラー521〜524で調整した。成膜
室501内の圧力は、2mTorrとなるように真空計
506を見ながらコンダクタンスバルブ507の開口を
調整した。次に、直流電源511により、成膜室501
に対して−100Vの直流バイアスを、更に、RF電源
513により、1mW/cm3のRF電力を、高周波マ
ッチングボックス512を通じて支持体504に印加し
た。その後、μW電源(図示せず)の電力を70mW/
cm3に設定し、導波管(図示せず)、導波部510及
び誘電体窓502を通じて成膜室501内にμW電力を
導入し、μWグロー放電を生起させ、支持体504上に
非単結晶シリコン半導体の作製を開始し、層厚3μmの
非単結晶シリコン半導体を作製したところでμWグロー
放電を止め、直流電源511及びRF電源513の出力
を切り、また、流出バルブ541〜544及び補助バル
ブ508を閉じて、成膜室501内へのガス流入を止
め、非単結晶シリコン半導体の作製を終えた。
上電極として、直径2mm、厚さ0.1μmの大きさの
クロム(Cr)金属を電子ビーム蒸着し、不純物をドー
ピングしないもの、少量ドーピングしたもの、多量にド
ーピングしたものからなる、不純物のドーピング効率測
定用サンプルを作製した(サンプルNo.実1−1〜
9)。
ンプルの作製条件を表2に示す。
度アルミニウム箔上に、不純物のドーピング効果測定用
サンプルと同じ作製条件で非単結晶シリコン半導体を3
μm成膜して、マイクロボイド分析用サンプルを作製し
た。
ス製支持体上に、同様にして非単結晶シリコン半導体を
3μm成膜して、マイクロボイド及び結晶性分析用サン
プルを作製した。
ロー放電分解法によって、従来の非単結晶シリコン半導
体を用いた、不純物のドーピング効率測定用サンプル、
マイクロボイド分析用サンプル及び結晶性分析用サンプ
ルを作製した。
600からなるRFグロー放電分解法による非単結晶シ
リコン半導体の製造装置を示す。
従来の非単結晶シリコン半導体を作製するための原料ガ
スが密封されており、672がH2ガス(純度99.9
999%)ボンベである以外は、実験例1の原料ガス供
給装置520と同様なガスボンベである。あらかじめ、
実験例1と同様に、各々のガスをガス配管内に導入し、
各ガス圧力を調整し、ガスボンベ673及び674を、
実験の必要に応じて取替える。図中604は、実験例1
と同様の支持体である。
各ガスをマスフローコントローラー621〜624内に
導入して、成膜の準備が完了した後、支持体604上
に、非単結晶シリコン半導体の成膜を行った。
支持体604を加熱ヒーター605により250℃に加
熱し、流出バルブ641,642、補助バルブ608及
び必要に応じて流出バルブ643〜644を徐々に開い
て、SiH4ガス、H 2ガスガス及び必要に応じてPH3
/H2(10%)ガス、PH3/H2(10ppm)ガ
ス、B 2H6/H2(10%)ガス及びB 2H6/H2(10
ppm)ガスをガス導入管603を通じて成膜室601
内に流入させた。この時、SiH 4ガス流量が1scc
m、H2ガス流量が50sccm、PH3/H2(10
%)ガス流量、PH3/H2(10ppm)ガス流量、、
B 2H6/H2(10%)ガス流量及びB 2H6/H2(10
ppm)ガス流量は表3に示した値になるように各々の
マスフローコントローラー621〜624で調整した。
成膜室601内の圧力は、1Torrとなるように真空
計606を見ながらコンダクタンスバルブ607の開口
を調整した。その後、RF電源613の電力を5mW/
cm3に設定し、高周波マッチングボックス612を通
じてカソード602にRF電力を導入し、RFグロー放
電を生起させ、支持体604上に非単結晶シリコン半導
体の作製を開始し、層厚3μmの非単結晶シリコン半導
体を作製したところでRFグロー放電を止め、流出バル
ブ641〜644及び補助バルブ608を閉じて、成膜
室601内へのガス流入を止め、非単結晶シリコン半導
体の作製を終えた。
実験例1と同様に上電極を蒸着し、実験例1と同様な不
純物のドーピング効率測定用サンプルを作製した(サン
プルNo.比1−1〜9)。以上の、不純物のドーピン
グ効率測定用サンプルの作製条件を表4に示す。
度アルミニウム箔上に、不純物のドーピング効率測定用
サンプルと同じ作製条件で非単結晶シリコン半導体を3
μm成膜して、マイクロボイド分析用サンプルを作製し
た。
ス製支持体上に、同様に非単結晶シリコン半導体を3μ
m成膜して、マイクロボイド及び結晶性分析用サンプル
を作製した。
及び比較実験例1(サンプルNo.比1−1〜9)で作
製した不純物のドーピング効率測定用サンプルを、クラ
イオスタット(三和無線測器研究所製 WM−365)
に設置し、pAメーター(横河ヒューレットパッカード
(株)製 4140B)を用いて、上電極とステンレス
製支持体の間に電圧を印加し、不純物のドーピング効率
測定用サンプルの温度(T:絶対温度)を変化させなが
ら、両電極間に流れる電流(Id)を測定し、温度の逆
数(1/T)に対する電流の自然対数(log.Id)
の傾きを−8.6×10-5倍することにより、非単結晶
シリコン半導体の活性化エネルギーを求めた。
場合は、実験例1(サンプルNo.実1−5)及び比較
実験例1(サンプルNo.比1−5)の非単結晶シリコ
ン半導体の活性化エネルギーはほぼ同じ値であった。し
かしながら、不純物を少量ドーピングした場合は、比較
実験例1(サンプルNo.比1−3,4,6及び7)の
非単結晶シリコン半導体に比べ、実験例1(サンプルN
o実1−3,4,6及び7)の非単結晶シリコン半導体
は、活性化エネルギーの変化する割合が1.6〜2.3
倍大きく、更に、不純物を多量にドーピングした場合
は、比較実験例1(サンプルNo.比1−1,2,8及
び9)の非単結晶シリコン半導体に比べ、実験例1(サ
ンプルNo.実1−1,2,8及び9)の非単結晶シリ
コン半導体の活性化エネルギーの値は、0.4〜0.7
倍となり、本発明の非単結晶シリコン半導体を用いた不
純物のドーピング効率測定用サンプル(サンプルNo.
実1−1〜9)が比較実験例の従来の非単結晶シリコン
半導体を用いた不純物のドーピング効率測定用サンプル
(サンプルNo.比1−1〜9)に対して、活性化エネ
ルギーが良く変化するため、優れたドーピング効率を有
することが判明し、本発明の効果が実証された。
したマイクロボイド分析用サンプルを小角X線散乱装置
(理学電機製 RAD−IIIb型)により非単結晶シ
リコン半導体中のマイクロボイドの平均半径と密度を測
定した。その結果、実験例1の非単結晶シリコン半導体
は、マイクロボイドの平均半径が2.8〜3.0Åで、
密度は6.3〜8×1018(cm-3)であり、比較実験
例1の非単結晶シリコン半導体は、マイクロボイドの平
均半径が3.7〜3.9Åで、密度は1.9〜3.4×
1019(cm-3)であり、実験例1の非単結晶シリコン
半導体は、比較実験例1の非単結晶シリコン半導体に比
べて、マイクロボイドの平均半径が小さく密度が少ない
ことが判った。
ンプルを、まず、STM(デジタル・インストルメント
製 NANOSCOPE−II型)により非単結晶シリ
コン半導体表面のマイクロボイドを観察した。その結
果、実験例1の非単結晶シリコン半導体は、比較実験例
1の非単結晶シリコン半導体に比べて、マイクロボイド
の半径が小さく、数も少なかった。次に、RHEED
(日本電子製 JEM−100SX)により、非単結晶
シリコン半導体の結晶性を評価したところ、実験例1及
び比較実験例1のいずれのサンプルもリング状のパター
ンが観測され、非晶質(微結晶を含む)であることが判
った。
た、p型層、i型層及びn型層からなる非単結晶シリコ
ン半導体素子を、実験例1で用いた図5に示す製造装置
により、実験例1と同様な作製条件により作製した。支
持体504は、50mm角、厚さ1mmのステンレス
(SUS304)製で、表面に鏡面加工を施した。
熱ヒーター505により400℃に加熱し、実験例1と
同様な操作により、SiH4ガスを5sccm、D2ガス
を100sccm、B 2H6/H2(10%)ガスを5s
ccm、成膜室501内に流入させ、成膜室501内の
圧力を2mTorrに調整した。次に、直流バイアスを
−100V、RF電力を1mW/cm3、μW電力を7
0mW/cm3の条件で、実験例1と同様な操作によ
り、支持体504上に層厚10nmのp型層を作製し
た。
4を加熱ヒーター505により400℃に加熱し、実験
例1と同様な操作により、SiH4ガスを5sccm、
D2ガスを100sccm、成膜室501内に流入さ
せ、成膜室501内の圧力を2mTorrに調整した。
次に、直流バイアスを−100V、RF電力を1mW/
cm3、μW電力を70mW/cm3の条件で、実験例1
と同様な操作により、p型層上に層厚500nmのi型
層を作製した。
4を加熱ヒーター505により400℃に加熱し、実験
例1と同様な操作により、SiH4ガスを5sccm、
D2ガスを100sccm、PH3/H2(10%)を5
sccm、成膜室501内に流入させ、成膜室501内
の圧力を2mTorrに調整した。次に、直流バイアス
を−100V、RF電力を1mW/cm3、μW電力を
70mW/cm3の条件で、実験例1と同様な操作によ
り、i型層上に層厚10nmのn型層を作製した。
以外の流出バルブ541〜544は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室501内、流出バルブ541〜544から成膜室50
1に至る配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ541〜544を閉じ、補助バルブ508を開き、
さらにコンダクタンスバルブ507を全開にして、系内
を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行う。
型層上に、透明導電層として、ITO(In2O3+Sn
O2)を直径6mm、厚さ70nmの大きさで抵抗加熱
法にて蒸着し、非単結晶シリコン半導体素子を作製した
(素子No.実2)。以上の、非単結晶シリコン半導体
素子の作製条件を表5に示す。
た、p型層、i型層及びn型層からなる非単結晶シリコ
ン半導体素子を、比較実験例1で用いた図6に示す製造
装置により、比較実験例1と同様な作製条件により作製
した。支持体は、実験例2と同じ表面に鏡面加工を施し
た、50mm角、厚さ1mmのステンレス(SUS30
4)を用いた。
熱ヒーター605により250℃に加熱し、比較実験例
1と同様な操作により、SiH4ガスを1sccm、H2
ガスを50sccm、B 2H6/H2(10%)ガスを1
sccm、成膜室601内に流入させ、成膜室601内
の圧力を1Torrに調整した。次に、RF電力を5m
W/cm3の条件で、比較実験例1と同様な操作によ
り、支持体604上に層厚10nmのp型層を作製し
た。
4を加熱ヒーター605により250℃に加熱し、比較
実験例1と同様な操作により、SiH4ガスを1scc
m、H2ガスを50sccm、成膜室601内に流入さ
せ、成膜室601内の圧力を1Torrに調整した。次
に、RF電力を5mW/cm3の条件で、比較実験例1
と同様な操作により、p型層上に層厚500nmのi型
層を作製した。
4を加熱ヒーター605により250℃に加熱し、比較
実験例1と同様な操作により、SiH4ガスを1scc
m、H2ガスを50sccm、PH3/H2(10%)を
1sccm、成膜室601内に流入させ、成膜室601
内の圧力を1Torrに調整した。次に、RF電力を5
mW/cm3の条件で、比較実験例1と同様な操作によ
り、i型層上に層厚10nmのn型層を作製した。
以外の流出バルブ641〜644は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室601内、流出バルブ641〜644から成膜室60
1に至る配管内に残留することを避けるために、実験例
2と同様な操作により、系内を一旦高真空に排気する操
作を必要に応じて行う。
型層上に、透明導電層を実験例2と同様に蒸着し、非単
結晶シリコン半導体素子を作製した(素子No.比
2)。以上の、非単結晶シリコン半導体素子の作製条件
を表6に示す。
例2(素子No.比2)で作製した非単結晶シリコン半
導体素子を、pAメーター(横河ヒューレットパッカー
ド(株)製 4140B)を用いて、透明導電層とステ
ンレス製支持体の間に電圧を印加して、電流−電圧特性
を測定することにより、Physics of Sem
iconductor Devices(2nd Ed
ition S.M.Sze著 JOHN WILEY
&SONS)の89〜92ページ記載の方法にしたがっ
て、pn接合のn値を求めたところ、比較実験例2(素
子No.比2)に対して、実験例2(素子No.実2)
の非単結晶シリコン半導体素子は、n値が0.85倍と
小さく、従来の非単結晶シリコン半導体に比べて、本発
明の非単結晶シリコン半導体を用いたほうが良質な特性
を示すpn接合が得られることが判明した。
較実験例2(素子No.比2)で作製した非単結晶シリ
コン半導体素子の、i型層中のリン(P)原子及びホウ
素(B)原子の含有量を2次イオン質量分析器(CAM
ECA製 IMS−3F)により分析したところ、比較
実験例2(素子No.比2)に対して、実験例2(素子
No.実2)の非単結晶シリコン半導体素子は、リン
(P)原子の含有量は0.7倍、ホウ素(B)原子の含
有量は0.4倍と少なく、従来の非単結晶シリコン半導
体に比べ、本発明の非単結晶シリコン半導体を用いたほ
うが不純物の拡散がしにくいことが判明した。
層、p型層、透明導電層の順番で成膜し、i型層の層厚
を3μmとした以外は、実験例2と同様な作製条件によ
り、非単結晶シリコン半導体素子を作製した(素子N
o.実3)。
型層、p型層、透明導電層の順番で成膜し、i型層の層
厚を3μmとした以外は、比較実験例2と同様な作製条
件により、非単結晶シリコン半導体素子を作製した(素
子No.比3)。
(素子No.実3)、比較実験例2(素子No.比2)
及び比較実験例3(素子No.比3)で作製した非単結
晶シリコン半導体素子の非単結晶シリコン半導体中にお
ける電子とホールの移動度を、SEMICONDUCT
ORS AND SEMIMETALS VOLUME
21 PartC CHAPTER6(T.Tiedj
e著 ACADEMICPRESS)記載のタイム・オ
ブ・フライト法にしたがって求めたところ、比較実験例
2(素子No.比2)に対して、実験例2(素子No.
実2)の非単結晶シリコン半導体素子は、ホールの移動
度が2.7倍と大きく、比較実験例3(素子No.比
3)に対して、実験例3(素子No.実3)の非単結晶
シリコン半導体素子は、電子の移動度が1.5倍と大き
く、従来の非単結晶シリコン半導体に比べ、本発明の非
単結晶シリコン半導体のほうが電荷の移動がしやすいこ
とが判明した。
以外は、実験例2と同様な作製条件により、非単結晶シ
リコン半導体素子を作製した(素子No.実4)。
した以外は、比較実験例2と同様な作製条件により、非
単結晶シリコン半導体素子を作製した(素子No.比
4)。
子No.実4)、比較実験例2(素子No.比2)及び
比較実験例4(素子No.比4)で作製した非単結晶シ
リコン半導体素子を、pAメーター(横河ヒューレット
パッカード(株)製 4140B)を用いて、透明導
電層とステンレス製支持体の間に電圧を印加して、電流
−電圧特性を測定することにより、逆バイアス電圧にお
けるリーク電流を測定したところ、比較実験例2(素子
No.比2)に対して、実験例2(素子No.実2)の
非単結晶シリコン半導体素子は、リーク電流が0.46
倍と小さく、比較実験例4(素子No.比4)に対し
て、実験例4(素子No.実4)の非単結晶シリコン半
導体素子は、リーク電流が0.08倍と小さく、従来の
非単結晶シリコン半導体に比べ、本発明の非単結晶シリ
コン半導体を用いたほうが薄膜でも十分に使用できるこ
とが判明した。
の高純度アルミ箔上及び5mm角で厚さ1mmのステン
レス製(SUS304)支持体上に、 D2ガス流量又は
H2ガス流量を表7に示す値に変化させ、表8に示す作
製条件により、実験例1と同様な方法で、マイクロボイ
ド及び結晶性分析用サンプルを作製した(サンプルN
o.実5−1〜3及びサンプルNo.比5)。更に、5
0mm角で厚さ1mmのステンレス製支持体上に、i型
層のD2ガス流量又はH2ガス流量を表7に示す値に変化
させ、表9に示す作製条件により、実験例2と同様な方
法で、非単結晶シリコン半導体素子を作製した(素子N
o.実5−1〜3及び素子No.比5)。
サンプル(サンプルNo.実5−1〜3及びサンプルN
o.比5)を、実験例1と同様に小角X線散乱装置によ
りマイクロボイドの平均半径と密度を測定し、RHEE
Dにより、非単結晶シリコン半導体の結晶性を測定し
た。以上の結果を図7に示す。更に、作製した非単結晶
シリコン半導体素子(素子No.実5−1〜3及び素子
No.比5)を、実験例2〜4と同様に、pn接合のn
値、非単結晶シリコン半導体中におけるホールの移動度
及び逆バイアス電圧におけるリーク電流を測定した。以
上の測定の結果も図7に、比較実験例5の非単結晶シリ
コン半導体素子(素子No.比5)の値を1とした相対
値で示す。図7から判るとおり、本発明のマイクロボイ
ドの平均半径が3.5Å以下で、密度が1×1019(c
m-3)以下の非単結晶シリコン半導体素子(素子No.
実5−1〜3)は、従来の非単結晶シリコン半導体素子
(素子No.比5)に比べて、n値、ホール移動度、リ
ーク電流のいずれにおいても優れた特性を示し、本発明
の効果が実証された。
るが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。
US304)製で、表面に鏡面加工を施した導電性支持
体上に、スパッタリング法により、反射層として銀薄膜
を0.1μm、更に反射増加層としてZnO薄膜を1μ
m蒸着した。該導電性支持体上に、実験例2と同様な作
製条件により、n型層、i型層、p型層の順番で成膜
し、p型層上に、透明導電層として、ITOを1cm
角、厚さ70nmの大きさで実験例2と同様に蒸着し、
さらに、透明導電層上に集電電極として、アルミニウム
(Al)金属を2μmの厚さで電子ビーム蒸着し、太陽
電池を作製した(太陽電池No.実1)。
型層、i型層、p型層を作製した以外は、実施例1と同
様な条件で、太陽電池を作製した(太陽電池No.比
1)。
例1(太陽電池No.比1)で作製した太陽電池の初期
特性、劣化特性の評価を行った。
及び比較例1(電池No.比1)で作製した太陽電池
を、AM−1.5(100mW/cm2)光照射下に設
置し、光電変換効率を測定して評価した。特性評価の結
果、比較例1(電池No.比1)に対して、実施例1
(電池No.実1)の太陽電池は、光電変換効率が1.
22倍優れていた。
及び比較例1(電池No.比1)で作製した太陽電池
を、AM−1.5(100mW/cm2)光照射下で1
00時間放置したのちに、初期特性の評価と同様に、A
M−1.5(100mW/cm2)光照射下に設置し、
光電変換効率を測定して評価した。特性評価の結果、比
較例1(電池No.比1)に対して、実施例1(電池N
o.実1)の太陽電池は、光電変換効率が1.45倍優
れていた。
コン半導体を応用した太陽電池は、優れた太陽電池特性
を有することが判明した。
US304)製で、表面に鏡面加工を施した導電性支持
体上に、実施例1と同様な作製条件により、n型層、i
型層、p型層の順番で成膜し、p型層上に、透明導電層
として、ITOを直径2.5mm、厚さ100nmの大
きさで実施例1と同様に蒸着し、光センサーを作製した
(センサーNo.実2)。
層、p型層を作製した以外は、実施例2と同様な条件
で、光センサーを作製した(センサーNo.比2)。
例2(センサーNo.比2)で作製した光センサーに、
緑色発光ダイオードの光を断続的に照射し、導電性支持
体と透明導電層の間に流れる電流の立上がりや立下がり
を、オシロスコープ(ソニー・テクトロニクス(株)
製、2430型)を用いて測定し、光応答性の評価をし
た。その結果、比較例2(センサーNo.比2)に対し
て、実施例2(センサーNo.実2)の光センサーは、
光応答性が2.2倍優れていた。
コン半導体を応用した光センサーは、優れた光センサー
特性を有することが判明した。
珪酸ガラス(コーニング(株)製7059)製の絶縁性
支持体上に、ゲート電極として、巾16μm、長さ10
0μm、厚さ100nmの大きさのクロム(Cr)金属
を電子ビーム蒸着し、該ゲート電極上に絶縁層として、
巾50μm、長さ100μm、厚さ500nmの窒化珪
素をグロー放電分解法にて蒸着し、該絶縁層上に、巾5
0μm、長さ100μm、厚さ500nmの非単結晶シ
リコン半導体層を、実施例1のi型層と同様な作製条件
により成膜し、該非単結晶シリコン半導体層上にソース
電極及びドレイン電極として、巾10μm、長さ100
μm、厚さ100nmの大きさのクロム(Cr)金属
を、ソース電極とドレイン電極の間隔を10μmあけて
電子ビーム蒸着し、薄膜トランジスターを作製した(T
FT No.実3)。
結晶シリコン半導体層を作製した以外は、実施例3と同
様な条件で、薄膜トランジスターを作製した(TFT
No.比3)。
例3(TFT No.比2)で作製した薄膜トランジス
ターに、pAメーター(横河ヒューレットパッカード
(株)製 4140B)を接続し、ゲート電極とソース
電極間に電圧を印加した際の、ドレイン電極とソース電
極間に流れる電流を測定して、オン電流及びオンオフ電
流比を評価した。その結果、比較例3(TFT No.
比3)に対して、実施例3(TFT No.実3)の薄
膜トランジスターは、オン電流が3.2倍、オンオフ電
流比が4.3倍優れていた。
コン半導体を応用した薄膜トランジスターは、優れた薄
膜トランジスター特性を有することが判明した。
非単結晶シリコン半導体を応用した、電子写真用光受容
部材を作製した。
膜装置800からなる、μWグロー放電分解法による電
子写真用光受容部材の製造装置を示す。
本発明の電子写真用光受容部材を作製するための原料ガ
スが密封されており、871はSiH4ガス(純度9
9.99%)ボンベ、872はD2ガス(純度99.6
%)ボンベ、873はH2ガスで1%に希釈されたB2H
6ガス(純度99.999%、以下「B2H6/H2(1
%)」と略記する)ボンベである。あらかじめ、実験例
1と同様に、各々のガスをガス配管内に導入し、各ガス
圧力を調整する。
8mm、厚さ5mmのアルミニウム製で、表面に鏡面加
工を施した円筒状の支持体である。
ローコントローラー821〜823内に導入した。以上
のようにして成膜の準備が完了した後、支持体807上
に、電荷注入防止層、光導電層からなる電子写真用光受
容部材の成膜を行った。
07を加熱ヒーター(図示せず)により300℃に加熱
し、流出バルブ841〜843及び補助バルブ808を
徐々に開いて、SiH4ガス、D2ガス及びB2H6/H2
(1%)ガスをガス導入管810のガス放出孔(図示せ
ず)を通じてプラズマ発生空間809内に流入させた。
この時、SiH4ガス流量が200sccm、D2ガス流
量が1000sccm、B2H6/H2(1%)ガス流量
が10sccmとなるように各々のマスフローコントロ
ーラー821〜823で調整した。成膜室801内の圧
力は、1mTorrとなるように真空計(図示せず)を
見ながらコンダクタンスバルブ(図示せず)の開口を調
整した。次に、直流電源811により、成膜室801に
対して−120Vの直流バイアスを、更に、RF電源8
13により、40mW/cm3 のRF電力を、高周波マ
ッチングボックス812を通じて支持体807に印加し
た。その後、μW電源(図示せず)の電力を800mW
/cm3に設定し、導波管(図示せず)、導波部803
及び誘電体窓802を通じてプラズマ発生室809内に
μW電力を導入し、μWグロー放電を生起させ、支持体
807上に電荷注入防止層の作製を開始し、層厚3μm
の電荷注入防止層を作製したところでμWグロー放電を
止め、直流電源811及びRF電源813の出力を切
り、また、流出バルブ841〜843及び補助バルブ8
08を閉じて、成膜室801内へのガス流入を止め、電
荷注入防止層の作製を終えた。
07を加熱ヒーター(図示せず)により300℃に加熱
し、流出バルブ841,842を徐々に開いて、SiH
4ガス、D2ガスをガス導入管810のガス放出孔(図示
せず)を通じてプラズマ発生空間809内に流入させ
た。この時、SiH4ガス流量が200sccm、D2ガ
ス流量が1200sccmとなるように各々のマスフロ
ーコントローラー821,822で調整した。成膜室8
01内の圧力は、1mTorrとなるように真空計(図
示せず)を見ながらコンダクタンスバルブ(図示せず)
の開口を調整した。次に、直流電源811により、成膜
室801に対して−120Vの直流バイアスを、更に、
RF電源813により50mW/cm3のRF電力を、
高周波マッチングボックス812を通じて支持体807
に印加した。その後、μW電源(図示せず)の電力を8
00mW/cm3に設定し、導波管(図示せず)、導波
部803及び誘電体窓802を通じてプラズマ発生室8
09内にμW電力を導入し、μWグロー放電を生起さ
せ、電荷注入防止層上に光導電層の作製を開始し、層厚
25μmの光導電層を作製したところでμWグロー放電
を止め、直流電源811及びRF電源813の出力を切
り、また、流出バルブ841,842及び補助バルブ8
08を閉じて、成膜室801内へのガス流入を止め、光
導電層の作製を終えた。
以外の流出バルブ841〜843は完全に閉じられてい
ることは云うまでもなく、また、それぞれのガスが成膜
室801内、流出バルブ841〜843から成膜室80
1に至る配管内に残留することを避けるために、流出バ
ルブ841〜844を閉じ、補助バルブ808を開き、
さらにコンダクタンスバルブ(図示せず)を全開にし
て、系内を一旦高真空に排気する操作を必要に応じて行
う。以上の、電子写真用光受容部材の作製条件を表10
に示す(ドラムNo.実4)。
99%)ボンベに交換した以外は実施例4と同様な製造
装置を用い、表11に示す作製条件によって、実施例4
と同様な方法により、従来の非単結晶シリコン半導体を
応用した、電子写真用光受容部材を作製した(ドラムN
o.比4)。
用光受容部材(ドラムNo.実4、比4)を、実験用に
改造したキヤノン製の複写機NP−8580に設置し、
電子写真用光受容部材の帯電能、感度、温度特性、光メ
モリー及び均一性を以下に記す方法で評価した。
電位を測定することにより評価した。
件を調整した後に、一定の光量を照射した時の、明部電
位と暗部電位の差を測定することにより評価した。
が25℃と44℃の時の暗部電位の変化率を測定するこ
とにより評価した。
部分に、1500luxの蛍光燈の光を12時間照射し
た後に、ハーフトーンの画像を複写し、蛍光燈の光を照
射した部分と照射しない部分での、画像濃度差を測定す
ることにより評価した。
めに、ハーフトーン画像において、直径0.05mmの
円形の領域を1単位として100点の画像濃度を測定
し、そのバラツキにより評価した。
写真用光受容部材(ドラムNo.比4)に対して、実施
例4の本発明の電子写真用光受容部材(ドラムNo.実
4)は、帯電能が1.15倍大きく、感度が1.1倍良
く、温度特性(暗部電位の変化率)が0.55倍と小さ
く、光メモリー(画像濃度差)が0.45倍と少なく、
均一性(画像濃度のバラツキ)が0.65倍と少なく、
全ての評価項目で優れていた。
シートNA−7を用い、形成された画像の画質評価を目
視により判定したところ、比較例4の従来の電子写真用
光受容部材(ドラムNo.比4)に対して、実施例4の
本発明の電子写真用光受容部材(ドラムNo.実4)
は、細かい文字でもつぶれが少なく、白と黒の境界のは
っきりした良好な解像度の画像が得られ、また、画像全
体を見ても、濃度むら、かぶりなども少なく、非常に良
好な画像であり、画質が優れていることが判明した。ま
た、写真を評価用画像として選び、画像評価を行ったと
ころ、ハーフトーンも十分に再現し、ガサツキが少な
く、均一性も十分に優れていることが判明した。
ルミニウム箔上に、実施例4及び比較例4の光導電層と
同じ作製条件で非単結晶シリコン半導体を3μm成膜し
て、マイクロボイド分析用サンプルを作製し(光導電層
サンプルNo.実4及び比4)、実験例1と同様に小角
X線散乱装置によりマイクロボイドの平均半径と密度を
測定したところ、実施例4の非単結晶シリコン半導体
(光導電層サンプルNo.実4)のマイクロボイドの平
均半径は2.7Å、密度は5.5×1018(cm-3)で
あり、比較実施例4の非単結晶シリコン半導体(光導電
層サンプルNo.比4)のマイクロボイドの平均半径は
3.8Å、密度は2.4×1019(cm-3)であった。
ボイドの平均半径が3.5Å以下で、密度が1×1019
(cm-3)以下の非単結晶シリコン半導体を応用した電
子写真用光受容部材が優れた電子写真特性を有すること
が判った。
ールの移動度が大きく、かつ寿命が長く、電荷の移動が
しやすい。また光劣化しにくい。更に不純物を添加した
場合のドーピング効率が高く、不純物の拡散がしにくい
等の効果がある。加えて、本発明の非単結晶シリコン半
導体は、太陽電池、光センサー、薄膜トランジスター、
電子写真用像形成部材等の光電変換素子や半導体素子へ
の応用に適した半導体である。
子写真用光受容部材の層構成を説明するための模式的構
成図である。
陽電池の層構成を説明するための模式的構成図である。
膜トランジスターの層構成を説明するための模式的構成
図である。
センサーの層構成を説明するための模式的構成図であ
る。
めの装置の一例でμWを用いたグロー放電法による製造
装置の模式的説明図である。
の装置の一例でRFを用いたグロー放電法による製造装
置の模式的説明図である。
イクロボイドの平均半径、密度及び結晶性と非単結晶シ
リコン半導体のホール移動度、非単結晶シリコン半導体
素子のn値及びリーク電流との関係を示す説明図であ
る。
用した電子写真用光受容部材を作製するための装置の一
例でμWを用いたグロー放電法による製造装置の模式的
説明図である。
用した電子写真用光受容部材を作製するための装置の一
例でμWを用いたグロー放電法による製造装置の模式的
説明図である。
スフローコントローラー 531〜534,631〜634,831〜833 ガ
ス流入バルブ 541〜544,641〜644,841〜843 ガ
ス流出バルブ 551〜554,651〜654,851〜853 原
料ガスボンベのバルブ 561〜564,661〜664,861〜863 圧
力調整器 571〜574,671〜674,871〜873 原
料ガスボンベ 600 RFグロー放電分解法による成膜装置 602 カソード 800 μWグロー放電分解法による電子写真用光受容
部材の成膜装置 803 導波部 807 支持体 809 プラズマ発生空間 810 ガス導入管。
Claims (1)
- 【請求項1】少なくともシリコン原子と水素原子又は/
及びハロゲン原子を含有する非単結晶シリコン半導体膜
において、該半導体膜中に存在するマイクロボイドの平
均半径が3.5Å以下で密度が1×1019(cm-3)以
下であることを特徴とする非単結晶シリコン半導体膜。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4119844A JP2835798B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 非単結晶シリコン半導体 |
US08/188,731 US5371380A (en) | 1992-04-15 | 1994-01-31 | Si- and/or Ge-containing non-single crystalline semiconductor film with an average radius of 3.5 A or less as for microvoids contained therein and a microvoid density 1×10.sup.(19) (cm-3) or less |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4119844A JP2835798B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 非単結晶シリコン半導体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05291135A true JPH05291135A (ja) | 1993-11-05 |
JP2835798B2 JP2835798B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=14771667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4119844A Expired - Lifetime JP2835798B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 非単結晶シリコン半導体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2835798B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005136253A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Sony Corp | 薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびに表示装置およびその製造方法 |
JP2005243951A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体膜の成膜方法 |
JP2012212874A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-11-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 酸化物半導体膜、半導体装置および半導体装置の作製方法 |
JP2015144310A (ja) * | 2007-07-27 | 2015-08-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置の作製方法 |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4119844A patent/JP2835798B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
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US9379223B2 (en) | 2011-03-18 | 2016-06-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxide semiconductor film, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device |
US10109743B2 (en) | 2011-03-18 | 2018-10-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxide semiconductor film, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device |
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