JPS59131518A - Formation of amorphous silicon film - Google Patents
Formation of amorphous silicon filmInfo
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- JPS59131518A JPS59131518A JP558483A JP558483A JPS59131518A JP S59131518 A JPS59131518 A JP S59131518A JP 558483 A JP558483 A JP 558483A JP 558483 A JP558483 A JP 558483A JP S59131518 A JPS59131518 A JP S59131518A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、基体たとえばドラム状導電性基板の周側面
上にアモルファスシリコン膜を形成する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a method for forming an amorphous silicon film on the circumferential side of a substrate, such as a drum-shaped conductive substrate.
従来のアモルファスシリコンMは、ドラム状導電性基板
を配置した減圧下の反応容器としての密封容器内に、シ
リコン原子含有の分子たとえば5tH4を有するガスを
導入し、放電により生じたところのシリコンラジカル含
有のプラズマ状態を前記ドラム状導電性基板に接触させ
ることにより、形成されていた。このようにして得られ
るアモルファスシリコン膜は、優れた光4電特性を示す
反面、光遮断下においては暗抵抗が低いので電子写真膜
として使用するのに充分ではない。そこで、種々の元素
たとえばB+P’xアモルファスシリコン膜中にドーピ
ングすることにより、アモルファスシリコン膜中の価電
子を制御し、アモルファスシリコン膜の高抵抗化が図ら
れていた。Conventional amorphous silicon M is produced by introducing a gas containing molecules containing silicon atoms, for example, 5tH4, into a sealed container as a reaction container under reduced pressure in which a drum-shaped conductive substrate is placed, and silicon radicals containing silicon atoms generated by discharge. was formed by bringing a plasma state into contact with the drum-shaped conductive substrate. Although the amorphous silicon film obtained in this manner exhibits excellent photoquadratic properties, it has a low dark resistance under light shielding, and is therefore not sufficient for use as an electrophotographic film. Therefore, attempts have been made to control the valence electrons in the amorphous silicon film and increase the resistance of the amorphous silicon film by doping various elements, such as B+P'x, into the amorphous silicon film.
しかしながら、 B2H6やPH3などのガスをSL
H4ガスに混合し、この混合ガス中でグロー放電を行な
うことによりドーピングを行なう場合、B+Pのドーピ
ング量は極く僅かであるから% Hub Ar bHe
などでB2116やPHs’に希釈したドーパントガス
を用いているので、アモルファスシリコン膜の形成速度
が遅いという問題点がある。However, when gases such as B2H6 and PH3 are
When doping is performed by mixing with H4 gas and performing glow discharge in this mixed gas, the amount of doping of B+P is extremely small, so % Hub Ar bHe
Since a dopant gas diluted with B2116 or PHs' is used in the above methods, there is a problem that the formation rate of an amorphous silicon film is slow.
また、5tF4を混入したSt H4ガスとB2H6や
pH3を含有するドーパントガスとを混合したり、 5
tH4ガスとEF、やPFS f含有するドーパントガ
スとを混合することによりドーピングを行なう場合も有
るが、5 Z F4、BF3、pp5等が分解し難いこ
とにより、アモルファスシリコン膜へのドーピング効率
が低いとの問題点がある。Also, by mixing St H4 gas mixed with 5tF4 and a dopant gas containing B2H6 or pH3,
Doping is sometimes performed by mixing tH4 gas and a dopant gas containing EF or PFS f, but doping efficiency into the amorphous silicon film is low because 5Z F4, BF3, pp5, etc. are difficult to decompose. There is a problem with this.
この発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、高
いドーピング効率で、迅速にアモルファスシリコン膜を
形成する方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method for rapidly forming an amorphous silicon film with high doping efficiency.
前記目的を達成するためのこの発明の概要は、アモルフ
ァスシリコン膜にドーピングする元素のフッ化物を含有
するドーパントガスをあらかじめ前励起してなるプラズ
マガスを、シラン含有ガスを導入する反応容器内に尋人
することを特徴とするものである。The outline of the present invention for achieving the above object is that a plasma gas prepared by pre-exciting a dopant gas containing a fluoride of an element to be doped into an amorphous silicon film is introduced into a reaction vessel into which a silane-containing gas is introduced. It is characterized by being a person.
実施例
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第1図および第2図に示す
。EXAMPLE An example of an apparatus for manufacturing an amorphous silicon photoreceptor directly used in carrying out the method of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2.
第1図および第2図に示すように、アモルファスシリコ
ン感光体製造装置は、基台2上に真空チェンバ4を気密
可能に装着し、基台2に接続するパイプ6を介して排気
装置たとえばメカニカルブースタポンプ8およびロータ
リーポンプ10により真空チェンバ4内を減圧たと′え
ば10−6Torγにするように構成される。真空チェ
ンバ4内の基台2上には、複数基たとえば6基のドラム
保持装置12が駆動装置14;’cとえはモータにより
回転可能に一列に配置されている。前記ドラム保持装置
12は、円筒形のドラム状導電性基板16を装着するこ
とができると共に、ヒータ18を有して前記ドラム状導
電性基板16を所定温度たとえば150〜600℃に加
熱することができるように構成される。また、ドラム状
導電性基板16の配列方向に浴って、配列された基体た
とえばドラム状導電性基板16′(il−中に挾んで一
対の、相対向する面が長方形の金属製筐体40が立設さ
れ、前記金属製筐体40の相対向面には、配列されたド
ラム状導電性基板16の相互間および配列端に位置する
ドラム状導電性基板16と真空チェンバ4の内壁との間
にガスが導入されるように縦一列の複数のガス噴出孔4
2が開設されると共に、前記金属製筐体40の相対向す
る面とは反対側の面には、ガス導入パイプ44を介して
、マイクロ波導波管46が接続され、流量調節パルプ4
8により流量匹
が調節されたドーパントガスをマイクロ導波管46内に
導びき、マイクロ波導波管46中での放電によりドーパ
ントガスを励起してなるプラズマガスを生成し、このプ
ラズマガスを前記金属製筺体40におけるガス噴出孔4
2より真空チェンバ4内に導入可能に構成し、さらに、
前記金属製筐体40と電源22とを電気的に接続するこ
とにより、前記金属製筐体40とドラム状導電性基板゛
16との間に電位勾配全形成して放電可能になっている
。As shown in FIGS. 1 and 2, the amorphous silicon photoreceptor manufacturing apparatus includes a vacuum chamber 4 airtightly mounted on a base 2, and an exhaust device such as a mechanical The booster pump 8 and the rotary pump 10 are configured to reduce the pressure in the vacuum chamber 4 to, for example, 10<-6 >Tor[gamma]. On the base 2 in the vacuum chamber 4, a plurality of drum holding devices 12, for example, six drum holding devices 12, are arranged in a row so as to be rotatable by a drive device 14; for example, a motor. The drum holding device 12 can be equipped with a cylindrical drum-shaped conductive substrate 16, and can have a heater 18 to heat the drum-shaped conductive substrate 16 to a predetermined temperature, for example, 150 to 600°C. configured to be able to do so. In addition, in the arrangement direction of the drum-shaped conductive substrates 16, a pair of metal casings 40 having rectangular opposing surfaces are sandwiched between the arrayed bases, for example, the drum-shaped conductive substrates 16' (il-). is erected, and on the opposing surfaces of the metal casing 40 there are spaces between the arranged drum-shaped conductive substrates 16 and between the drum-shaped conductive substrates 16 located at the ends of the arrangement and the inner wall of the vacuum chamber 4. A plurality of gas ejection holes 4 arranged vertically so that gas is introduced between them.
2 is opened, and a microwave waveguide 46 is connected to the opposite surface of the metal casing 40 via the gas introduction pipe 44, and the flow rate regulating pulp 4
8, the dopant gas whose flow rate is adjusted is guided into the micro waveguide 46, and the dopant gas is excited by discharge in the microwave waveguide 46 to generate a plasma gas, and this plasma gas is used to Gas ejection hole 4 in housing 40
2 so that it can be introduced into the vacuum chamber 4, and further,
By electrically connecting the metal casing 40 and the power source 22, a full potential gradient is formed between the metal casing 40 and the drum-shaped conductive substrate 16, allowing discharge.
前記金属製筐体40は、ガス噴出装置として、および電
極装置としての両機能を兼備する。なお、電源22は、
たとえば50W〜4KWの直流あるいは13.56MH
zの交流の高周波電力を、前記金属製筐体40に印加す
る。真空チェンバ4の天井部には、流量調節パルプ24
により流量が調節されたところの、シリコン原子含有の
分子を有するガス全導入するパイプ26の複数個たとえ
ば7個の先端開口部28が設けられる。なお、60で示
すのは、バイブロの途中に設けられると共に、排出ガス
の流量を調節する流量調節パルプである。The metal casing 40 has both functions as a gas ejection device and an electrode device. Note that the power supply 22 is
For example, 50W~4KW DC or 13.56MH
An alternating current high frequency power of z is applied to the metal casing 40. On the ceiling of the vacuum chamber 4, a flow rate regulating pulp 24 is installed.
A plurality of, for example seven, tip openings 28 of the pipe 26 are provided for completely introducing the gas containing silicon atom-containing molecules, the flow rate of which is regulated by the gas flow rate. In addition, what is shown by 60 is a flow rate adjusting pulp that is provided in the middle of the vibro and adjusts the flow rate of exhaust gas.
次に、前記アモルファスシリコンI格九体製造装置の作
用と共にこの発明の方法について述べる。Next, the operation of the amorphous silicon I-grade nine body manufacturing apparatus and the method of the present invention will be described.
先ず、基台2より真空チェンバ4を開放してドラム保持
装置12にドラム状導電性基板16を装着した後、基台
2に真空チェンバ4を気密に装着する。次いで、ヒータ
18により前記ドラム状導電性基板16を220℃に加
熱し、また、ロータリーポンプ10FCより真空チェン
バ4内を約10−6Torrに減圧する。真空チェンバ
4内の排気系をロータリーポンプ10からメカニカルブ
ースタポンプ8 K9Jり換え・ると同時にバフレブ2
6を開いて100チ、5 zH4ガヌガス50 SCC
Mを真空チェンバ4内に導びく。前記SiH4ガスは、
真空チェンバ4の天井部に引き込まれているパイプ26
の先端開口部28から基台2に向って噴き出し、金属製
筺体40とドラム状導電性基板16との間を流下する。First, the vacuum chamber 4 is opened from the base 2 and the drum-shaped conductive substrate 16 is mounted on the drum holding device 12, and then the vacuum chamber 4 is airtightly mounted on the base 2. Next, the drum-shaped conductive substrate 16 is heated to 220° C. by the heater 18, and the pressure inside the vacuum chamber 4 is reduced to about 10 −6 Torr by the rotary pump 10FC. The exhaust system in the vacuum chamber 4 was replaced from the rotary pump 10 to the mechanical booster pump 8 K9J, and at the same time, the buff rev 2 was replaced.
6 open 100chi, 5 zH4 Ganugas 50 SCC
M is guided into the vacuum chamber 4. The SiH4 gas is
Pipe 26 drawn into the ceiling of vacuum chamber 4
The liquid is ejected from the tip opening 28 toward the base 2 and flows down between the metal casing 40 and the drum-shaped conductive substrate 16.
一方、ドーパントガスとしてBF3ガスまたはPF5ガ
スを、マイクロ波導波管46VC導びく。BF3ガスi
l″lx、 p型アモルファスシリコン膜を形成するた
めに使用され、また、pF、ガスは、ル型アモルファス
シリp7膜を形成するために使用される。On the other hand, BF3 gas or PF5 gas as a dopant gas is guided through the microwave waveguide 46VC. BF3 gas i
l″lx, is used to form a p-type amorphous silicon film, and pF, gas is used to form a l-type amorphous silicon p7 film.
マイクロ波導波管46には、たとえば2450 AfH
zのマイクロ波が印加され、BF3ガスまたはPFsガ
ス中での放電全行ない、前励起されたプラズマガスを生
成する。そのプラズマガスは、ガス導入パイプ44を介
して金属製筐体40内に導ひかれ、さらに、金属製筺体
40におけるガス噴出孔42よりドラム状導電性基板1
6の相互間に導入される。真空チェンバ4内の5tH4
ガスおよびBF3ガス捷たはPF5ガスは、メカニカル
ブースタポンプ8により真空チェンバ4外に排気される
。The microwave waveguide 46 includes, for example, 2450 AfH.
Microwaves of z are applied to complete the discharge in BF3 gas or PFs gas, producing a pre-excited plasma gas. The plasma gas is guided into the metal casing 40 via the gas introduction pipe 44, and is further introduced into the drum-shaped conductive substrate 1 through the gas ejection holes 42 in the metal casing 40.
6 is introduced between each other. 5tH4 in vacuum chamber 4
The gas and BF3 gas or PF5 gas are exhausted to the outside of the vacuum chamber 4 by a mechanical booster pump 8.
そこで、真空チェンバ4内のガス圧がs 0.4To
γrになるように流量調節バルブ24,30,48およ
びメカニカルブースタポンプ8を調節すると共に駆動装
置14によりドラム保持装置12を回転させる。そして
、たとえば13.5 (S MHzの高電古を金属製筐
体40に印加すると共にドラム状導電性基板16を接地
することにより、金属製筐体40とドラム状導電性基板
16との間に電位勾配を形成し、これによって放電を行
ない、5tH4ガスによるシリコンラジカル含有のプラ
ズマガスを発生する。真空チェンバ4内で、前記シリコ
ンラジカル含有のプラズマガスに前記前励起されたプラ
ズマガスが混合され混合後のプラズマガスがドラム状導
電性基板16の周側面に接触することにより%Bまたは
Pがドーピングされたアモルファスシリコン膜が形成さ
れる。Therefore, the gas pressure inside the vacuum chamber 4 is s 0.4To
The flow control valves 24, 30, 48 and the mechanical booster pump 8 are adjusted so that γr is reached, and the drum holding device 12 is rotated by the drive device 14. For example, by applying a high voltage of 13.5 (S MHz) to the metal casing 40 and also grounding the drum-shaped conductive substrate 16, the distance between the metal casing 40 and the drum-shaped conductive substrate 16 is A potential gradient is formed, thereby causing a discharge, and a plasma gas containing silicon radicals is generated using 5tH4 gas.In the vacuum chamber 4, the pre-excited plasma gas is mixed with the plasma gas containing silicon radicals. When the mixed plasma gas comes into contact with the peripheral side of the drum-shaped conductive substrate 16, an amorphous silicon film doped with %B or P is formed.
金属筐体40への電圧印加を1時間継続すると、6μm
/時間の形成速度で、暗抵抗が10149α以上である
、Bまたnorニド−ピングしたアモルファスシリコン
膜を形成することができる。When voltage application to the metal casing 40 is continued for 1 hour, 6 μm
A B- or nor-doped amorphous silicon film having a dark resistance of 10149α or more can be formed at a formation rate of /hour.
従来法でのアモルファスシリコン膜の形成速度は、2.
5μb
より、迅速にアモルファスシリコン膜を形成することが
できる。The formation rate of an amorphous silicon film using the conventional method is 2.
From 5 μb, an amorphous silicon film can be formed quickly.
しかも、ドーパントガスを前励起するので、従来法以上
にドーピング効率を高めることができる。Furthermore, since the dopant gas is pre-excited, the doping efficiency can be increased more than in conventional methods.
以上のように、ドーピングする原子のフッ化物r
f前励起すると、ドーピング効率およびアモルファス
シリコン膜の形成速度を向上させることができるのは、
前励起により生じたプラズマガス中のFラジカルが、形
成されつつあるアモルファスシリコン膜上のSiとHと
の結合全容易に切断することによるものと考えられる。As mentioned above, the fluoride r of the doping atom
f pre-excitation can improve the doping efficiency and the formation rate of amorphous silicon film because
It is thought that this is because F radicals in the plasma gas generated by pre-excitation easily break all the bonds between Si and H on the amorphous silicon film that is being formed.
?f、た、BまたはPのフッ素化物を有するドーパント
ガスを前励起してなるプラズマガスを導入するのでドー
ピング効率を著しく向上させることができるのは勿論の
こと、ドーパントガスを前励起してなるプラズマガスを
金属筐体40のガス噴出孔42からドラム状導電性基板
16の相互間に噴出していること、および、前記プラズ
マガス中にフッ素ラジカルを含んでいること力・ら、電
位勾配の形成されないドラム状導電性基板16の相互1
…で以下の反応が起ることによりドラム状導電性基板1
6の相互間に高濃度にシリコンラジカルを発生させるこ
とができる。? By introducing a plasma gas formed by pre-exciting a dopant gas containing a fluoride of f, B, or P, it is possible to significantly improve the doping efficiency. The gas is ejected between the drum-shaped conductive substrates 16 from the gas ejection holes 42 of the metal casing 40, and the plasma gas contains fluorine radicals, thereby forming a potential gradient. Mutual 1 of drum-shaped conductive substrates 16
When the following reaction occurs, the drum-shaped conductive substrate 1
Silicon radicals can be generated at a high concentration between the two.
F +5tH4−→別H,: ’ + Fしたがって、
ドラム状導電性基板16の全周において高濃度のシリコ
ンラジカルを有するプラズマガスが分化することとなる
ので、ドラム状導電性基板16の周側面に厚みおよび感
光特性が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。F +5tH4-→Another H,: ' + F Therefore,
Since the plasma gas having a high concentration of silicon radicals is differentiated around the entire circumference of the drum-shaped conductive substrate 16, an amorphous silicon film with uniform thickness and photosensitive characteristics is formed on the circumferential side of the drum-shaped conductive substrate 16. be able to.
以上、この発明の一笑施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨を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。Although the above embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist of the invention. Needless to say.
前記実施例において、ドーパントガスの前励起はマイク
ロ波により行なっているが、ラジオ波、レーザビーム等
の電磁波の印加、あるいは交流電力の印加によってもよ
い。In the above embodiments, the dopant gas is pre-excited by microwaves, but it may also be by applying electromagnetic waves such as radio waves or laser beams, or by applying alternating current power.
この発明によると、ドーピングする元素の7ツ化物を前
励起してなるプラズマガスを導入するのテ、高いドーピ
ング効率でE、P等をドーピングしたアモルファスシリ
コン膜全迅速に形成することができる。According to this invention, an amorphous silicon film doped with E, P, etc. can be rapidly formed with high doping efficiency by introducing a plasma gas prepared by pre-exciting a heptamide of the element to be doped.
第1図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一部縦断面図、およ
び第2図は前記アモルファスシリコン感光体製造装置を
示す一部横断面図である。
4・・・真空チェンバ、 16・・・基体、 40・
・・金属製筐体(電極)。FIG. 1 is a partial longitudinal cross-sectional view showing an amorphous silicon photoreceptor manufacturing apparatus directly used for carrying out the method of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the amorphous silicon photoreceptor manufacturing apparatus. 4... Vacuum chamber, 16... Substrate, 40.
...Metal housing (electrode).
Claims (1)
記反応容器内にシリコン原子含有の分子を有するガスを
導入させてプラズマ状態を形成することによる前記基体
の表面へのアモルファスシリコン膜の形成方法において
、フッ素化物含有ガスをあらかじめ前励起して前記反応
容器内に導入すルコとffi/l?徴とするアモルファ
スシリコン膜の形成方法。 (2) フッ素化物含有ガスが、BF3およびPF5
よすなる群より選択される1種以上のフッ素化物を含有
す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。Scope of Claims (11) The surface of the substrates is obtained by arranging a plurality of substrates in a certain direction in a reaction vessel, and forming a plasma state by introducing a gas having molecules containing silicon atoms into the reaction vessel. A method for forming an amorphous silicon film in which a fluoride-containing gas is pre-excited and introduced into the reaction vessel to create an amorphous silicon film. (2) Fluoride-containing gas But BF3 and PF5
2. The method for forming an amorphous silicon film according to claim 1, wherein the amorphous silicon film contains one or more fluorides selected from the group Yosunaru.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP558483A JPS59131518A (en) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | Formation of amorphous silicon film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP558483A JPS59131518A (en) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | Formation of amorphous silicon film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59131518A true JPS59131518A (en) | 1984-07-28 |
Family
ID=11615285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP558483A Pending JPS59131518A (en) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | Formation of amorphous silicon film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59131518A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02278715A (en) * | 1989-04-19 | 1990-11-15 | Sharp Corp | Thin film vapor growing apparatus |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP558483A patent/JPS59131518A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02278715A (en) * | 1989-04-19 | 1990-11-15 | Sharp Corp | Thin film vapor growing apparatus |
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