JPS59131516A - アモルフアスシリコン膜の形成方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発８Ａは、基体たとえば導電性基板にアモルファス
シリコン膜を形成する方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

導電性基板にアモルファスシリコン膜全形成する一方法
である従来のグロー放電分解法は、高真空に維持する真
空チェンバ内に原料ガスたとえば、５　ｔ　Ｈａガスを
導入し、真空チェンバ内に配置する電極に直流または交
流の電力あるいは電磁波を印加してグロー放電を行なう
ことによりプラズマを発生させ、このプラズマを、真空
チェンバ内に配置する導電性基板に接触させ、これによ
って導電性基板上にアモルファスシリコン膜を形成する
。

しかしながら、前記プラズマ中には、アモルファスシリ
コン膜の形成に重要でないイオン種や電子が含まれてい
る。そのイオン種や電子が、導電性基板上に成長しつつ
あるアモルファスシリコン膜をエツチングしたり、ある
いは、アモルファスシリコン膜中に局部的に捕捉された
りすることにより、形成されるアモルファスシリコン膜
の感光特性を低下させる。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、放
電により形成したプラズマガス中のイオン種および電子
による感光特性の低下がなく、均一な感光特性を有する
アモルファスシリコン膜の形成方法を提供子ることを目
的とするものである。

〔発明の概要〕 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、放電によ
り形成したプラズマ全イオン捕集用グリッドに接触させ
ることにより前記プラズマ中のイオン種および電子を除
去してなるプラズマを導電性基板に接触させることを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

この発明の方法は、反応容器たとえば真空容器内に導入
した、シリコン原子含有の分子を有するガス中で放電を
行なうことによりプラズマガスを形成し、次いで前記プ
ラズマガスをイオン捕集用グリッドに接触させることに
より前記プラズマガス中のイオン種および電子を除去し
、除去後のプラズマガスを、高減圧下の真空容器内に配
置した導電性基板に接触させることにより、導電性基板
の表面にアモルファスシリコン膜を形成するものである
。

シリコン原子含有の分子を有するガスは、たとえば、５
ｔＥ４および／またにＳＬ　２　Ｈ６ｆ少なくとも有す
る原料ガスが好ましい。アモルファスシリコン膜中に異
種原子をドーピングする必要があるときｉＣ’ａ　、前
記シリコン原子含有の分子を有するガスは、たとえば、
前記、５　ｔ　Ｈ４および／またはＳｉ２Ｈ６全少なく
とも有する原料ガスと、ドーパントガスとの混合ガスで
あるのが好ましい。ドーパントガスとしては、たとえば
、Ｈ％Ｃ，＃、０およびＦよりなる群より選択される原
子を含有する分子たと工ばＨｚ、ＣＨ２、Ｎ２、ｏ２、
ＰＦ５のいずれが１ｓ−ｚ−ｈは２種以上を含有するガ
ス、周期律表中の第ｆＪＩＢ族および第ｖＢ族のいずれ
かに属する元素を有する分子たとえばＢ２Ｈ６、ＰＦ６
のいずれがを含有するガスが挙げられる。また、ドーパ
ントガスは、Ｈ２あるいに不活性ガスで希釈しておくの
が好ましい。

原料ガスとドーパントガスとの混入比は、アモルファス
シリコン膜中へのドービンｙ量およヒト−ピング速度に
応じて適宜に決定することができる。

シリコン原子含有の分子を有するガス中での放電は、た
とえば、相対向して配置された電極に、電磁波、直流電
力および交流電力のいずれが、あるいはこれらの２種以
上を重畳して印加することにより行なうことができる。

また、前記放電は、接地する４電性基板とこの導電性基
板に対向配置された電極との間で、前記電極に、電磁波
、直流電力および交流電力のいずれが、あるいはこれら
０２種種以上型畳して印加することによっても行なうこ
とができる。なお、この場合、接地する導電性基板と印
加する電極との中間にイオン捕集用グリッドを介装して
おくのは、いうまでもない。

イオン捕集用グリッドは、たとえば、気体の流通が可能
な少なくとも２枚の金属メツシュたとえばステンレスメ
ツシュを有し、一方の金属メツシュには正電圧を印加し
、他方の金属メツシュには負電圧を電力Ｉ］することに
より１接触するプラズマガス中の正電荷または負電荷を
有する粒子たとえばイオン種や電子を捕捉可能に構成す
ることができる。イオン捕集用クリッドは、シリコン原
子含有の分子を有するガス中での放電により生じたプラ
ズマガスと導電性基板と全隔絶するようにしてあれば、
どのような形状、あるいは配置であってもよい。たとえ
ば、導電性基板全配置する第１の真空チェンバ（真空容
器）と放電を行なう第２の真空チェンバとを連結するパ
イプ内にその軸線方向１７ｉ：直交してイオン捕集用グ
リッドを張設してもよい。また、導電性基板とこれに対
向する電極との間で放電を行なう場合、導電性基板を囲
繞するようにイオン捕集用グリッドを配設してもよい。

導電性基板は、平板状であっても、また、ドラム状であ
ってもよい。イオン捕集用グリッドを適湿ないし接触し
たプラズマガスを導電性基板に接触させる場合、導電性
基板を、たとえば１００〜４００℃に力ロ熱するのが好
ましい。また、ドラム状導電性基板にあっては、ドラム
状導電性基板の中心軸を中心に回転させながら、プラズ
マガスに接触させるのが好ましい。周方向に均一なアモ
ルファスシリコン膜を形成することができるからである
。

また、この発明の方法は、高減圧下の真空容器内で行な
うのが好ましい。良好なプラズマガスを形成し、均一な
感光特性のアモルファスシリコン膜を形成するためであ
る。

この発明の方法は、種々の装置によＶ実施ＯＴ能である
が、次に、この発明の方法の実施に直接使用するアモル
ファスシリコン感光体製造装置の一例を示すと共に、こ
の発明の方法をさらに具体的に説明する。

図面に示すように、アモルファスシリコン感光体製造装
置は、開閉可能な反応容器としての密封容器たとえば第
１の真空チェンバ２と、プラズマガスを形成するための
密封容器たとえば第２の真空チェンバ４と、前記第１の
真空チェンバ２および第２の真空チェンバ４を相互に連
結する連結バイブロとを有する。第１の真空チェンバ２
内には、前記連結バイブロの第１の真空チェンバ２にお
ける開口部に対向して、接地された基台８が配置され、
前記基台８に、前記連結バイブロの開口部に対面する面
が板状の導電性基板１０を装着可能に構成され、また、
背面には加熱ヒータ１２が設けられていて導電性基板１
０全所定温度に加熱することができるように構成されて
いる。また、第１の真空チェンバ２は、排気装置た。と
えばメカニカルブースタポンプ１４および拡散ポンプ１
６が設けられ、第１の真空チェンバ２、第２の真空チェ
ンバ４および連結バイブロ内を高減圧たとえば１０””
’　Ｔｏｒｒにまで排気可能に構成される。第２の真空
チェンバ４内には、−万全接地し、他方を電源１８に接
続した一対の電極２ＯＡ、２０Ｂが相対向して配置され
、また、シリコン原子含有の分子を有するガスを導入す
るための導入パイプ２２が接続される。したがって、第
２の真空チェンバ４内では、導入パイプ２２より導入し
たシリコン原子含有の分子を有するガス中で一対の電極
２ＯＡ、２０Ｂ間での放電を行なうことによりプラズマ
ガスヲ形成することができる。また、連結バイブロの第
２の真空チェンバ４Ｉ／ｉ：おける開口部には、２枚の
ステンレスメツシュよりなるイオン捕集用グリッド２４
が、開口部全体をおおうように張設され、Ｘ電源２６Ｖ
Ｃよジ一方のステンレスメツシュには正電圧が、他方の
ステンレスメツシュＫＵ負電圧が印加されるように構成
される。

次に２以上構成のアモルファスシリコン／ｒ％　光体製
造装置の作用と共にこの発明の詳細な説明する。

先ず、第１の真空チェンバ２を開いて基台８上に導電性
基板１０を装着した後、真空チェンバ２を気密に閉じる
。次いで、ヒータ１２により前記４電性基板１０を２５
０℃に加熱し、捷た、拡散ポンプ１６により第１の真空
チェンバ２、第２の真空チェンバ４および連結バイブロ
内ｋ　１０−６Ｔｏｒｒに減圧する。第１の真空チェン
バ２内の排気系を、拡散ポンプ１６からメカニカルブー
スタポンプ１４に切り換える。そして、ＳｉＨ４ガス要
すれば５＊ＩＩａガスとＢ２Ｈ６，ｐＨ３，０２，Ｎ２
．　ＣＨ４等の１種または２種以上のドーパントガスと
の混合ガス金弟２の真空チェンバ４内に導ひく。、５　
ｔ　４ガスの場合、導入パイプ２２よジの流通量は、た
とえば８ＱＳＣＣＭとするのが良い。次いで、第２の真
空チェンバ４内の混合ガス圧が０．１〜Ｑ、　４　Ｔｏ
ｒｒになるようにメカニカルブースタポンプ１４を調節
する。

そこで、電源１８により電％　２ＯＡに１３．５６１ｄ
ｌｌｚの交流電力３０Ｗを印加することにより、電極２
ＯＡと電極２０Ｂとの間に放電を開始してＳ番Ｅ４ガス
よりのプラズマガス２８を発生させ、同時に、Ｘ電源２
６によりイオン捕集用グリッド２４におけル一方のステ
ンレスメツシュに一２０Ｖ１他方のステンレス、メツシ
ュに＋２０Ｖ　ｆｆｉ印加する。

第２の真空チェンバ４内で発生したプラズマガスは、イ
オン捕集用グリッド２４を通過した後、連結バイブロを
介して第１の真空チェンバ２内に導びかれ、導電性基板
１０に接触後、メカニカルブースタポンプ１４により第
１の真空チェンバ２外に排出される。

ユ第２の真空チェンバ４内で生じたプラズマガス２８中
には、各種のイオン、電子およびラジカルが含１れてい
るが、前記プラズマガス２８がイオン捕集用グリッド２
４を通過する際、前記プラズマガス２８中の電荷を有す
る粒子である各種のイオンおよび電子は、イオン捕集用
グリッド２４に静電引力により捕集される。したがって
、イオン捕集用グリッド２４を通過したプラズマガス中
には、ラジカルが含まれるのみで、各種のイオンや電子
は含まれていない。それ故、イオン捕集用グリッド２４
を通過したプラズマガスが導電性基板１０に接触すると
、その表面に、イオン種や電子によるエツチングおよび
ドーピングのない、感光特性の均一なアモルファスシリ
コン膜が形成すれる。第２の真空チェンバ４内での放電
を１時間継続すると、感光特性として、波長が６５０ル
ｍで入射フォトン数が５　Ｘ　１０！’フオトン／　（
ｙｉ　ｓ　ｅ　ｃである入射光に対して明抵抗が２　Ｘ
　１０６Ω・αであり、厚みが１，５μｍであるアモル
ファスシリコン膜を形成することができる。そのアモル
ファスシリコン膜の赤外眩収スペクトルには、５ｉ−Ｈ
伸縮振動による２０００ｃｒｎ−”の吸収ピークがあり
、５ｔ　　ｊ７ｚ伸縮振動による２１００ｃｒｎ−’の
吸収ピークは無い。

一方、イオン捕集用グリッド２４に電圧を印カロしない
ことのほかは、前記と同様にしてアモルファスシリコン
膜を形成したところ、同一条件下での感光特性として明
抵抗が１×１０７０・ｍであり、厚みが１．６μｍのア
モルファスシリコン膜が得うれ、しかも、このアモルフ
ァスシリコン膜の赤外吸収スペクトルには、２１００ｃ
ｒｎ−１の５ｔ　　Ｈ２伸縮振動のピークと２０００　
’　ｃ１ｎ″″ｌの５ｉ−Ｈ伸縮振動のピークとが、強
度比２：１で現われた。したがって、この発明の方法に
より得られるアモルファスシリコン膜の感光特性は、従
来法に比して少なくとも明抵抗が１桁程度向上している
といえる。

以上、この発明の方法について説明したが、この発明の
方法は前記に限定されず、この発明の要旨全変更しない
範囲内で適宜に変形して実施することができるのはいう
までもない。

〔発明の効果〕

この発明によると、放電により生じたプラズマガスをイ
オン捕集用グリッドに接触させることにより前記プラズ
マガス中の荷電粒子を除去、精製し、精製後のプラズマ
ガスを導電性基板に接触させるので、荷電粒子によるエ
ツチングやドーピングのない、感光特性の均一かつ良好
なアモルファスシリコン膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の方法の実施に直接使用するアモルファ
スシリコン感光体製造装置を示す説明図である。 １０・・・基体、　　２４・・・イオン捕集用グリッド
。 ＝１０４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　シリコン原子含有の分子を有するガス全励起
   することによりプラズマガスを形成し、次いで、前記プ
   ラズマガスをイオン捕集用グリッドに接触させることに
   より荷、酸粒子を除去してなるプラズマガスを基体に接
   触させることに％徴とするアモルファスシリコン膜の形
   成方法。
2. （２）前記励起が、電磁波、直流電力または交流電力の
   印加により行なわれることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のアモルファスシリコン膜の形成方法。
3. （３）　　シリコン原子含有の分子希有するガスが１．
   ５　Ｌ　Ｈ４およびＳ　ｉ　２Ｈ６よりなる群より選択
   される１種または２種の分子、並びに、Ｈ％Ｃ，Ｎ、０
   およびＦよりなる群より選択される原子を含有する１種
   または２種以上の分子を含有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項のいずれかに記載のアモ
   ルファスシリコン膜の形成方法。
4. （４）　　前記シリコン原子含有の分子を有するガスが
   、周期律表中の第■Ｂ族および第ｖＢ族のいずれかに属
   する元素を有する分子を含有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載のアモ
   ルファスシリコン膜の形成方法。