JPS60245126A - Manufacture of photoelectric converter - Google Patents

Manufacture of photoelectric converter

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JPS60245126A
JPS60245126A JP59100752A JP10075284A JPS60245126A JP S60245126 A JPS60245126 A JP S60245126A JP 59100752 A JP59100752 A JP 59100752A JP 10075284 A JP10075284 A JP 10075284A JP S60245126 A JPS60245126 A JP S60245126A
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JP
Japan
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gas
film
photoelectric conversion
manufacturing
glow discharge
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Application number
JP59100752A
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Japanese (ja)
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Takao Kawamura
河村 孝夫
Yoshikazu Nakayama
中山 喜万
Koji Akiyama
浩二 秋山
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a photoelectric converter in a mass production by setting the gas pressure of a glow discharge atmosphere, gas components and composition ratio to the prescribed ranges, reducing the etching action of F in a plasma and improving the film forming velocity of an alpha-Si:H:F film. CONSTITUTION:Regulating valves 4-6 are opened to discharge H2 or He, SiF4 and SiH4 from tanks 1-3, to regulate the flow rates at 7-9, to control the SiF4 at 20-50vol% of SiF4+SiH4 and carrier at 50-90vol% of produced gas and to feed them to a reaction chamber 13. The generated gas pressure is held at 0.2- 3Torr by a rotary pump 18 and a diffusion pump 19. An inner cylindrical glass substrate 15 is rotatably driven at 16, power of 50-3,000W and 1 - several 10MHz is supplied by the coil 14, a substrate is separately held at 150-250 deg.C to form an alpha-Si:H:F film. According to this configuration, the etching action of the F in a plasma is suppressed to form a stable and durable alpha-Si:H:F film at a high speed of ten and several-several tens mum/hr, thereby obtaining photoelectric converters adapted for a mass production.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフッ素化アモルファスシリコンから成る光電変
換素子の製法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element made of fluorinated amorphous silicon.

1975年、5pearと1re comberらがシ
フ 7ガス(SiE(+)のグロー放電分解法により製
作した水素化アモルファスシリコン(J21下、a−8
t:Hと略シ、単なるアモルファスシリコンはa −S
iとSする)膜で初めて価電子制御に成功して以来、a
−8i : H膜に関する研究開発は学術的にも応用技
術的にも極めて活発薔こ行なわれている。
In 1975, 5pear and 1recomber et al. developed hydrogenated amorphous silicon (J21, A-8) produced by glow discharge decomposition of Schiff 7 gas (SiE(+)).
t: Abbreviated as H, simple amorphous silicon is a-S
Since the first successful control of valence electrons in a film (i and S), a
-8i: Research and development regarding H membranes is extremely active both academically and in terms of applied technology.

このa −Sl : H膜はダングリングボンド(未結
合手)が水素で終端され、ダングリングボンドの数を1
0CM 程度にまで少なくすることができ、これにより
、禁止帯中の局在単位密度は激減し、燐や硼素の添加に
より価電子制御が可能となった。
In this a-Sl:H film, dangling bonds (dangling bonds) are terminated with hydrogen, reducing the number of dangling bonds to 1.
As a result, the localized unit density in the forbidden band was drastically reduced, and valence electron control became possible by adding phosphorus or boron.

つまり、 このa −S’h : H膜は価電子制御が
可能な結晶半導体の特徴を有すると共に薄膜形成が容易
で且つ大面積化が可能となり、更に低コストという利点
も有する。従ってa −Si、 : H膜を太陽電池、
光センサ、電子写真感光体、撮像素子、薄膜トランジス
ターアレイなどの光電変換デバイスに用いた応用研究が
急速に進められている。
In other words, this a-S'h:H film has the characteristics of a crystalline semiconductor in which valence electrons can be controlled, and also has the advantage that it is easy to form a thin film, can be made into a large area, and is low in cost. Therefore, a-Si, :H film can be used as a solar cell,
Application research for use in photoelectric conversion devices such as optical sensors, electrophotographic photoreceptors, image sensors, and thin film transistor arrays is progressing rapidly.

斯様にa−3i−:H膜は光電変換デバイスに適した材
料であるが、電力用太陽電池や超高速複写用電子写真感
光体など過酷な条件下で使用されるデバイスの応用には
耐久性に問題がある。これはa−Si:H膜など一般に
アモルファス材料が熱平衝状態になく、外部から熱や光
のエネルギーが加えられると膜の構造が安定状態へ変化
するためである。
In this way, the a-3i-:H film is a material suitable for photoelectric conversion devices, but it is not durable enough for applications in devices used under harsh conditions, such as solar cells for power generation and electrophotographic photoreceptors for ultra-high-speed copying. I have a sexual problem. This is because amorphous materials such as a-Si:H films are generally not in a thermal equilibrium state, and when heat or light energy is applied from the outside, the structure of the film changes to a stable state.

実際、a −Si:H膜は長期間の強い光照射によって
暗抵抗率が減少し、300℃以上の高温下で膜中の水素
が放出し、電気的特性が劣化することが報告されている
In fact, it has been reported that dark resistivity of a-Si:H film decreases due to long-term strong light irradiation, hydrogen in the film is released at high temperatures of 300°C or higher, and electrical properties deteriorate. .

上述の事情に鑑み、注目されたのがフッ素化アモルファ
スシリコン(以下、a −Si:H:Fト略t)膜であ
る。フッ素は一価電子であるため、水素と同様にダング
リングボンドを終端し、そしてシリコン原子とフッ素原
子の結合エネルギー(s、oaev)はシリコン原子と
水素原子の結合エネルギー(3,10。
In view of the above-mentioned circumstances, attention has been paid to fluorinated amorphous silicon (hereinafter a-Si:H:F) films. Since fluorine is a single valence electron, it terminates dangling bonds in the same way as hydrogen, and the bond energy (s, oaev) between silicon atoms and fluorine atoms is equal to the bond energy (s, oaev) between silicon atoms and hydrogen atoms (3,10).

ev) iこ比べて大きいことからa−3IH:F膜は
a−8L:H膜よりも優れた安定性が期待でき、過酷な
条件下で耐久性が要求される光電変換デバイスに優位で
あると考えられる。
ev) Since the a-3IH:F film is larger than the a-8L:H film, it can be expected to have better stability than the a-8L:H film, making it advantageous for photoelectric conversion devices that require durability under harsh conditions. it is conceivable that.

しかしながら、このa−8i:H:F膜の製作には通常
、SiF4と水素の混合ガスによるグロー放電分解法が
用いられるため、プラズマ中のフッ素が化学的に極めて
活性化し、その結果、このフッ)素がエツチング作用を
もち、a−8IE(:F’膜の成膜速度を制限している
ことが判っている。従って、耐久性に優れたa −Si
:H:F 膜から成る光電変換素子を各分野のデバイス
に応用するのに伴って量産性を向上させるため、高速成
膜を達成することが望まれる。
However, since the glow discharge decomposition method using a mixed gas of SiF4 and hydrogen is normally used to fabricate this a-8i:H:F film, the fluorine in the plasma is chemically extremely activated, and as a result, this fluorine ) element has an etching effect and is known to limit the film formation rate of the a-8IE(:F' film.
As photoelectric conversion elements made of :H:F films are applied to devices in various fields, it is desired to achieve high-speed film formation in order to improve mass productivity.

本発明の目的はプラズマ中のフッ素の工yfング作用を
可及的に低減してa −Si:H:F 膜の成膜速度を
向上せしめ、量産型に相応しい光電変換素子の製法を提
供することにある。
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a photoelectric conversion element suitable for mass production by reducing the yfing effect of fluorine in plasma as much as possible to improve the deposition rate of an a-Si:H:F film. There is a particular thing.

本発明によれば、反応室内部にa −Si、層化成用ガ
スを導入すると共に該反応室内部でグロー放電を発生さ
せ、基体上に水素及びフッ素を含むa−81光電変換層
を形成させる製法において、 グロー放電に際する前記
a −Si層化生成用ガス圧力をO12〜3 TOrr
 K設定し、且つ前記a−8i層生成用ガスがフッ素含
有シリコン化合物、水素含有シリコン化合物及びキャリ
アーガスから成ると共にフッ素含有シリコン化合物と水
素含有シリコン化合物のガス容積に対してフッ素含有シ
リコン化合物のガス容積を20〜50%に設定したこと
を特徴とする光電変換素子の製法が提供される。
According to the present invention, a-Si and layer-forming gas are introduced into the reaction chamber, and glow discharge is generated within the reaction chamber to form an a-81 photoelectric conversion layer containing hydrogen and fluorine on the substrate. In the manufacturing method, the gas pressure for forming the a-Si layer during glow discharge is O12~3 TOrr.
K is set, and the a-8i layer forming gas is composed of a fluorine-containing silicon compound, a hydrogen-containing silicon compound, and a carrier gas, and the gas of the fluorine-containing silicon compound is A method for manufacturing a photoelectric conversion element is provided, characterized in that the volume is set to 20% to 50%.

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

a −Si:H:F膜の製作はa −Si:H膜の製作
と違って、 SiF4などのフッ素含有シリコン化合物
を用いる。このガスはプラズマ中でエツチング作用が強
いため、グロー放電分解法でフッ素含有シリコン化合物
のみを使ってフッ素化a−Si膜を製作することが不可
能である。従って、本発明者等はSiF4ガスを用いて
、他の混合ガスとして[I SiF4+H1t系、(i
il 5iF4−1− S>H+糸、(iii) Si
F4+SiH4+H9系をa −Si、層化成用ガスと
して実験したところ、(1)の方法は成膜可能な条件が
非常に狭く、成膜速度が約0.46μm/時と極めて遅
い。(II)の方法ではせいぜい約2μm/時程度であ
る。曲)の方法では10数μm/時〜数10μm/時の
成膜速度を達成しており、これについてはグロー放電に
際するガス圧及びガス組成比を設定することが重要であ
る。
Unlike the fabrication of the a-Si:H film, the fabrication of the a-Si:H:F film uses a fluorine-containing silicon compound such as SiF4. Since this gas has a strong etching effect in plasma, it is impossible to fabricate a fluorinated a-Si film using only a fluorine-containing silicon compound by a glow discharge decomposition method. Therefore, the present inventors used SiF4 gas and used other mixed gases such as [I SiF4+H1t system, (i
il 5iF4-1- S>H+thread, (iii) Si
Experiments using the F4+SiH4+H9 system as a-Si and layer formation gas revealed that method (1) had very narrow conditions for film formation, and the film formation rate was extremely slow at about 0.46 μm/hour. In the method (II), the rate is about 2 μm/hour at most. In the method of 2007, a film formation rate of 10-odd μm/hour to several tens of μm/hour has been achieved, and in this regard, it is important to set the gas pressure and gas composition ratio during glow discharge.

即ち、フッ素含有シリコン化合物及び水素含有シリコン
化合物の他昏こ水素ガスや希ガスから成るキャリアーガ
スが加えられたa−8l層生成用ガスの圧力をグロー放
電に際して0.2〜3 TOrr lこ設定するのがよ
い。
That is, the pressure of the A-8L layer forming gas to which a carrier gas consisting of a fluorine-containing silicon compound, a hydrogen-containing silicon compound, hydrogen gas, and a rare gas is added is set to 0.2 to 3 Torr during glow discharge. It is better to do so.

この本発明の範囲から外れると全ガス中のフッ素含有シ
リコン化合物の含有ガス組成比率にも関連するが、成膜
するのが困難であり、成膜してもその速度が小さく、更
に膜質は顕著に劣っている。
Outside the scope of the present invention, which is related to the gas composition ratio of fluorine-containing silicon compounds in the total gas, it is difficult to form a film, the speed of film formation is slow, and the film quality is remarkable. inferior to

従って、種々の光電変換デバイスが要求するa−81材
料をこは成り得ない。
Therefore, it cannot be made of the A-81 material required by various photoelectric conversion devices.

また、このa−8l層生成用ガスの圧力に関連してガス
の組成比を特定することが重要であり、フッ素含有シリ
コン化合物と水素含有シリコン化合物のガス容積に対し
てフッ素含有シリコン化合物のガス容積を20〜50%
に設定するとよい。
In addition, it is important to specify the gas composition ratio in relation to the pressure of this A-8L layer forming gas. 20-50% volume
It is recommended to set it to .

このガス組成比が50%を越えると膜のはく離が発生し
たり、成膜しなかったりする。逆に20%未満であると
フッ素の含有量の著しく少ない膜ができて耐久性に優れ
たa −Si膜ができなくなる。
If this gas composition ratio exceeds 50%, peeling of the film may occur or the film may not be formed. On the other hand, if it is less than 20%, a film with extremely low fluorine content will be produced, making it impossible to obtain an a-Si film with excellent durability.

更に本発明によれば、前述のガス圧及びガス組成比と関
連するが、本発明者等が種々の実験を繰り返した結果、
グロー放電を発生させる反応室1こガスを導入する暑こ
際して、グロー放電分解領域に導入する単位時間当りの
a −81層生成用ガス量がこのグロー放電分解領域の
容積に対して20〜1507分の範囲に設定することが
重要であると知見した。
Furthermore, according to the present invention, as a result of repeated various experiments by the present inventors, regarding the above-mentioned gas pressure and gas composition ratio,
When gas is introduced into the reaction chamber 1 for generating glow discharge, the amount of gas per unit time introduced into the glow discharge decomposition region for forming the a-81 layer is 20% relative to the volume of the glow discharge decomposition region. It has been found that it is important to set the time within a range of 1,507 minutes.

即ち、斯様な表示によってガス流速を特定した理由はガ
ス流速を大きくするのに伴って成膜速度は大きくなるが
、ガス流速がこの範囲から外れた場合、後述の実施例が
示す通り、膜質が顕著に劣化するため各種の光電変換デ
バイスとして実用上支障がでるためである。そして、こ
のガス流速に対して、表面にa −Si−:H:F 膜
が形成される基体の形状や寸法については格別な関連性
が見つかっておらず、各種光電変換デバイスの概ねすべ
ての基体薔こ対して当てはまると言える。
In other words, the reason why the gas flow rate was specified by such an indication is that as the gas flow rate increases, the film formation rate increases, but if the gas flow rate is out of this range, the film quality may change as shown in the examples below. This is because it deteriorates significantly, which poses a problem in practical use as various photoelectric conversion devices. Furthermore, no particular relationship has been found between the shape and dimensions of the substrate on which the a-Si-:H:F film is formed on the surface of this gas flow rate, and almost all substrates of various photoelectric conversion devices This can be said to apply to roses.

また本発明に係るフッ素含有シリコン化合物にはSiF
+ 、 5isFa 、 5iaFsなど種々の化合物
があり、本発明に係る水素含有シリコン化合物憂こはS
iH4゜Si、2Ha 、 5isHsなどの種々の化
合物がある。
Furthermore, the fluorine-containing silicon compound according to the present invention includes SiF.
There are various compounds such as +, 5isFa, and 5iaFs, and the hydrogen-containing silicon compound according to the present invention is S.
There are various compounds such as iH4°Si, 2Ha, and 5isHs.

更にまた本発明においては前記シリコン化合物系ガスを
H2ガスもしくはAr、Heなどの希ガスから成るキャ
リアーガスと混合してa −81層生成用ガスとしてい
ることに特徴があり、このキャリアーガスは膜質を向上
させるため全ガス中ガス容積比で50〜90%の範囲に
設定することが望ましい。そして本発明者等は種々の実
験から、とりわけH9ガスやHeガスを用いると充電変
換素子用膜質として顕著に向上することを確かめた。
Furthermore, the present invention is characterized in that the silicon compound gas is mixed with a carrier gas consisting of H2 gas or a rare gas such as Ar or He to form the a-81 layer forming gas. In order to improve this, it is desirable to set the gas volume ratio in the total gas to a range of 50 to 90%. Through various experiments, the present inventors have confirmed that the use of H9 gas or He gas in particular significantly improves the film quality for charge conversion elements.

次に電子写真感光体用の円筒状基板表面にa−8l−:
H:F膜を生成するための誘導結合型グロー放電分解装
置を側にとって第1図に基づき説明する。
Next, a-8l-:
An inductively coupled glow discharge decomposition apparatus for producing an H:F film will be described with reference to FIG.

第1図中、第1.第2.第3タンクil) (2113
1にはそれぞれH2,SiF4. SiH4が密封され
ており、水素がキャリアーガスとして用いられる。これ
らのガスは対応する第1.第2.第3調整弁14+ 1
51 +61を開放することにより放出され、その流量
がマスフローコントローラ+7118+ +9) lこ
より規制され、第1、 第2,1iGaタンク+11 
+21 (31からのガスはガス導入管Qlへ送られる
。尚、a11t121は止め弁である。ガス導入管曲を
通して流れるガスは反応室(13へと送り込まれるが、
この反応室住3の周囲1こは共振振動コイル(14が巻
回されており、それ自体の高周波電力は50 watt
s 〜3 ki、1OWatt8が、また周波数はIM
Hz〜数10MH2が1当である。反応室03内部には
、その上にa −Si:H:F膜が形成される、例えば
アルミニウム板やNESAガラス板のような内筒状の基
板15がモーター161により回転可能であるターンチ
ーブルミL上に載置されており、この基板α9自体は適
当な加熱手段により約100〜400℃、好ましくは約
150〜250℃の温度に均一加熱されている。
In Figure 1, 1. Second. 3rd tank il) (2113
1 contains H2, SiF4. SiH4 is sealed and hydrogen is used as carrier gas. These gases correspond to the first. Second. Third regulating valve 14+1
51 +61 is released, and its flow rate is regulated by the mass flow controller +7118+ +9) l, and the first, second, and first iGa tanks +11
+21 (The gas from 31 is sent to the gas introduction pipe Ql. Note that a11t121 is a stop valve. The gas flowing through the gas introduction pipe bend is sent to the reaction chamber (13,
A resonant vibration coil (14) is wound around the reaction chamber 3, and its high frequency power is 50 watts.
s ~3 ki, 1OWatt8, and the frequency is IM
Hz to several tens of MH2 is one. Inside the reaction chamber 03, an inner cylindrical substrate 15, such as an aluminum plate or a NESA glass plate, on which an a-Si:H:F film is formed, is provided with a turn-chip luminaire rotatable by a motor 161. The substrate α9 itself is uniformly heated to a temperature of about 100 to 400°C, preferably about 150 to 250°C, by an appropriate heating means.

また反応室(131の内部はa −Si:E(:F膜形
成時に高度の真空状態(放電圧02〜3TOrr−)を
必要とすることにより回転ポンプa&と拡散ポンプαI
こ連結されている。
In addition, the interior of the reaction chamber (131) requires a high vacuum state (discharge voltage 02 to 3 TOrr-) when forming the a-Si:E(:F film), so the rotary pump a& and the diffusion pump αI
This is connected.

以上の構成のグロー放電分解装置において、第1、第2
.第3調整弁f4+ +51161を開放して第1.第
2、第3タンク[1+2) (31よりH2ガス、 S
iF4ガス。
In the glow discharge decomposition device having the above configuration, the first and second
.. The third regulating valve f4+ +51161 is opened and the first regulating valve f4+ +51161 is opened. 2nd and 3rd tanks [1+2) (H2 gas from 31, S
iF4 gas.

5YH4ガスを放出し、その放出量はマスフローコン)
トローラf7) fs) f9) tこより規制される
。斯様にガス組成比が所定の範囲蒼こ設定されると共に
全ガス流量が特定され、反応室(13へ送り込まれる。
5YH4 gas is released, and the amount released is determined by mass flow control)
Troller f7) fs) f9) t is regulated. In this way, the gas composition ratio is set within a predetermined range, the total gas flow rate is specified, and the gas is fed into the reaction chamber (13).

かくして、反応室(13内部が0.2〜3 ’1’or
rの真空状態、基板温度が100〜400℃、共振振動
コイル(141の高周波電力が5Q watts 〜3
 kilowatts 、その周波数が1〜数10 M
H’Z in設定され、型に望ましくは反応室(131
内部でのガス流速が所定の範囲に設定されるのlこ相俟
ってグロー放電を発生させるとa−8i:H:F膜が1
0数〜数10μm/時の成膜速度で形成される。
Thus, the reaction chamber (13 interior is 0.2~3'1'or
r vacuum state, substrate temperature is 100-400℃, resonance vibration coil (141 high frequency power is 5Q watts ~ 3
kilowatts, whose frequency ranges from 1 to several tens of M
The reaction chamber (131
When the internal gas flow rate is set within a predetermined range and a glow discharge is generated, the a-8i:H:F film becomes 1
The film is formed at a film formation rate of several tens of micrometers/hour.

また本発明においてはa−8i:H:F 膜を生成する
ため容量結合型グロー放電分解装置を用いてもよく、こ
の装置を第2図に示す。尚、第2図中、第1図と同一箇
所には同一符号が付しである。
Further, in the present invention, a capacitively coupled glow discharge decomposition apparatus may be used to produce the a-8i:H:F film, and this apparatus is shown in FIG. In FIG. 2, the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第2図においては、ガス導入管Qlを通して流れるガス
は反応室(13A)へと送り込まれるが、この反応室内
部の基盤の周囲には容量結合型放電用電極(4)が配設
されており、それ自体1こ高周波電力を印加してプラズ
マを起すというものである。そして、この構成のグロー
放電分解装置において、第゛1図の誘導結合型グロー放
電分解装置で述べた方法と同じ操作に従って、容量結合
型放電用電極(至)ニ50 watts 〜3 klO
WattE+の高周波電力を印加し、反応室(13A)
内の基板(15+との間でグロー放電を発生してガス分
解によりa −Si、:f(:F膜を基板上盛こ一定の
成膜速度で形成する。
In Fig. 2, the gas flowing through the gas introduction pipe Ql is sent into the reaction chamber (13A), and a capacitively coupled discharge electrode (4) is arranged around the base inside this reaction chamber. , which itself generates plasma by applying high-frequency power. In the glow discharge decomposition apparatus having this configuration, the capacitively coupled discharge electrode (to) was heated to 50 watts to 3 klO according to the same procedure as described for the inductively coupled glow discharge decomposition apparatus shown in FIG.
Apply high-frequency power of WattE+ to the reaction chamber (13A)
A glow discharge is generated between the inner substrate (15+) and an a-Si, :f(:F film is formed on the substrate at a constant film formation rate by gas decomposition.

以下、電子写真感光体用ドラムIこa −Si、:H,
:F膜を生成する実施例をもって具体的に説明する。
Hereinafter, the drum for electrophotographic photoreceptor Ikoa-Si, :H,
A specific explanation will be given using an example in which a :F film is produced.

〔実施例1〕 上述した第1図1こ示す誘導結合型グロー放電分解装置
でドラム状アルミニウム基板にa −Si−:H:Fl
ilを形成し、この成膜具合をテストした。
[Example 1] A-Si-:H:Fl was deposited on a drum-shaped aluminum substrate using the inductively coupled glow discharge decomposition apparatus shown in FIG.
il was formed and the film formation condition was tested.

即ち、本例においては内径loom高さ600J11の
パイレックス管を反応室(131とし、この内部のター
ンテーブル+171上にドラム状アルミニウム基板a5
を載置し、第1.第2.第3タンク(11+21 +3
+よりH2ガス、 SLE’4ガス、 SiH+ガスを
放出し、これらのガス流量の比率憂こ応じてグロー放電
雰囲気のガス組成比が決められる。
That is, in this example, a Pyrex tube with an inner diameter of 600J11 is used as the reaction chamber (131), and a drum-shaped aluminum substrate A5 is placed on a turntable +171 inside the reaction chamber (131).
1. Second. 3rd tank (11+21 +3
H2 gas, SLE'4 gas, and SiH+ gas are released from +, and the gas composition ratio of the glow discharge atmosphere is determined depending on the ratio of these gas flow rates.

このパイレックス管内部のグロー放電分解領域は共振振
動コイルIの設定範囲により決められるが、本実施例に
おいてはグロー放電分解領域の高さをlQQgmiこな
るように設定すると、その領域の容積は785〕となる
。従ってSiF4. SiH+ 、 E(2の全ガスの
流速を88 secm Iこ設定するとグロー放電分解
領域に導入する単位時間当りのa −81層生成用ガス
量はこの領域の容積に対して347分となる。
The glow discharge decomposition region inside the Pyrex tube is determined by the setting range of the resonant vibration coil I, but in this example, if the height of the glow discharge decomposition region is set to lQQgmi, the volume of that region is 785] becomes. Therefore, SiF4. When the flow rate of all the gases in SiH+, E(2) is set to 88 sec.I, the amount of gas for forming the a-81 layer per unit time introduced into the glow discharge decomposition region is 347 minutes with respect to the volume of this region.

また高周波電力を200W、基板温度を200℃、5l
lF4ガスと5iE(4ガスの流量和をti scam
とし、全ガス圧とSiF 4ガス組成比(R31F4=
SiF! / (SiF4−1−5iE(4) l を
変数として実験を繰り返したところ、第3図に示す通り
の結果を得た。
In addition, the high frequency power is 200W, the substrate temperature is 200℃, and 5L.
1F4 gas and 5iE (ti scan the sum of the flow rates of 4 gases)
The total gas pressure and SiF4 gas composition ratio (R31F4=
SiF! / (SiF4-1-5iE(4)) When the experiment was repeated using l as a variable, the results shown in FIG. 3 were obtained.

第3図中、○印は・均一で良質な膜が生成したことを示
し、Δ印は膜のはく離か発生し、X印は成膜しなかった
ことを示す、。
In FIG. 3, the ○ mark indicates that a uniform and good quality film was formed, the Δ mark indicates that the film peeled off, and the X mark indicates that no film was formed.

図から明らかな通り、反応室(131内部の全ガス圧及
びSiF’+ガス組成比が本発明の範囲内であると均一
で良質な膜が形成できたことが判る。
As is clear from the figure, it can be seen that a uniform and high-quality film could be formed when the total gas pressure inside the reaction chamber (131) and the SiF'+ gas composition ratio were within the range of the present invention.

〔実施例2〕 実施例1に基づいて高周波電力を200W、反応室内部
のガス圧を2.5 ’rorrに設定し、更にガス流速
を34/分、68/分蚤こ設定した場合、5i−fj″
4ガス組成比R8tF+を変化させて成膜速度を調べた
ところ、第4図に示す通りの結果を得た。同図中、ム印
及び・印はそれぞれガス流速34/分、68/分のプロ
ットを示し、曲線a、bは対応するそれぞれの依存特性
曲線を示す。
[Example 2] Based on Example 1, when the high frequency power was set to 200 W, the gas pressure inside the reaction chamber was set to 2.5'rorr, and the gas flow rate was set to 34/min and 68/min, 5i -fj″
When the film formation rate was investigated by changing the 4-gas composition ratio R8tF+, the results shown in FIG. 4 were obtained. In the figure, marks ``mu'' and ``-'' indicate plots of gas flow rates of 34/min and 68/min, respectively, and curves a and b indicate corresponding dependence characteristic curves.

第4図より明らかな通り、ガス流速が大きいθ/分ノ方
カ同シR8IF4に対する成膜速度は大きくなっている
ことが判る。また、両者ともR8V 4の増加による成
膜速度の減少はS iH4ガス流量の減少憂こ加えてS
iF4ガス流量の増加によるものであり、前述した通り
、SiF’+ガスはプラズマ中でエンチング作用をもつ
ため、S j h’ 4ガス流値の増加は成膜速度を減
少させることが判る。
As is clear from FIG. 4, it can be seen that the film forming rate for R8IF4 is higher when the gas flow rate is higher θ/min. In addition, in both cases, the decrease in the film formation rate due to the increase in R8V4 is due to the decrease in the SiH4 gas flow rate.
This is due to an increase in the iF4 gas flow rate, and as described above, since SiF'+ gas has an etching effect in plasma, it can be seen that an increase in the S j h'4 gas flow value decreases the film formation rate.

〔実施例3〕 本実施例においてはガス流速かa −Si:H:F膜の
膜質に及ぼす影響について実験を行なった。
[Example 3] In this example, an experiment was conducted to examine the effect of gas flow rate on the film quality of an a-Si:H:F film.

即ち、実施例IIこ従って高周波電力を200W、反応
室内部のガスを2.5’T’O,t”r、 ”SiF4
を40%に設定し、ガス流速を変化させながら成膜速度
及び膜質を測定したところ、第5図に示す結果が得られ
た。
That is, according to Example II, the high frequency power was 200 W, the gas inside the reaction chamber was 2.5'T'O,t''r, "SiF4
was set at 40%, and the film formation rate and film quality were measured while changing the gas flow rate, and the results shown in FIG. 5 were obtained.

この膜質の評価手段についてはダングリングボンドの生
成率をフォトルミネセンスの発光強度を測定することに
より調べ、この強度が大きいほどダングリングボンドの
生成が少ないため、膜質として優れていることを表わす
As a means of evaluating this film quality, the production rate of dangling bonds is examined by measuring the intensity of photoluminescence, and the greater the intensity, the less dangling bonds are produced, which indicates that the film quality is excellent.

このフォトルミネセンス測定は液体窒素によっテ80k
 c温度設定したa −Si:E(:F膜+コETe 
−(’aレーザー光(441,611)を投光し、その
フォトルミネセンス発光強度を測定し、図中、その強度
は最大値を1とした相対値で表示されている。
This photoluminescence measurement was carried out at 80k using liquid nitrogen.
c Temperature set a-Si:E(:F film + co-ETe
-('a Laser light (441, 611) is projected, and its photoluminescence emission intensity is measured. In the figure, the intensity is expressed as a relative value with the maximum value being 1.

同図中、O印及びΔ印はそれぞれ成膜速度、フォトルミ
ネセンス相対強度のプロットを示し、曲線c、dは対応
するそれぞれの依存特性曲線を示す。
In the figure, marks O and Δ indicate plots of the film formation rate and relative photoluminescence intensity, respectively, and curves c and d indicate the corresponding dependence characteristic curves.

、第5図より明らかな通り、ガス流速が大きくなるに滓
って成膜速度が太き(なるが、光電変換デバイスとして
はガス流速を20〜150/分の範囲に設定するのが望
ましいことが判る。。
As is clear from Fig. 5, as the gas flow rate increases, the film formation rate slows down (although it is desirable to set the gas flow rate in the range of 20 to 150/min for photoelectric conversion devices). I understand..

上述の実施例の通り、a−6i:H:F膜を光電変換素
子に応用するに際し、グロー放電雰囲気のガス圧並びに
そのガス成分及びその組成比を所定の範囲にすると光電
変換素子番ご用いられるa−83−:H:F膜の品質を
維持しなから成膜速度を向上させることができ、更に高
品質なa−8IE(:F膜とするためには本発明の表示
によるガス流速を所定範囲Gこするとよい。
As shown in the above example, when applying the a-6i:H:F film to a photoelectric conversion element, if the gas pressure of the glow discharge atmosphere, its gas components, and their composition ratios are set within a predetermined range, the number of photoelectric conversion elements used can be improved. The film formation rate can be increased while maintaining the quality of the a-83-:H:F film, and in order to obtain a higher quality a-8IE (:F film), the gas flow rate according to the indication of the present invention can be increased. It is recommended to rub it in a predetermined range G.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はフッ素化アモルファスシリコン膜を
形成するためのグロー放電分解装置、第3図はグロー放
電のガス圧及びSiF4ガス組成比に対する成膜具合を
示すグラフ、第4図はフッ素化アモルファスシリコン膜
の成膜速度のSiF4カス組成比依存特性曲線を示すグ
ラフ、第5図はフッ素化アモルファスシリコン膜の成膜
速度及びフォトルミネセンス相対強度のガス流速依存特
性曲線を示すグラフである。 a、b・・・フッ素化アモルファスシリコン膜のSiF
4ガス組成比依存特性曲線 C・・・・・・・・フッ素化アモルファスシリコン膜の
成膜速度のガス流速依存特性曲線 d・・・・・・フッ素化アモルファスシリコン膜のフォ
トルミネセンス相対強度のガス流速依存特性曲線 特許出願人 京 セ ラ 株式会社 同 河 村 孝 夫 第8図 全力ズ、月= (Torr) RstF+(%)
Figures 1 and 2 are a glow discharge decomposition device for forming a fluorinated amorphous silicon film, Figure 3 is a graph showing the film formation status as a function of glow discharge gas pressure and SiF4 gas composition ratio, and Figure 4 is a graph showing the fluorinated amorphous silicon film. FIG. 5 is a graph showing a characteristic curve of the film formation rate of a fluorinated amorphous silicon film depending on the SiF4 gas composition ratio. FIG. . a, b... SiF of fluorinated amorphous silicon film
4 Gas composition ratio dependence characteristic curve C... Gas flow rate dependence characteristic curve d of film formation rate of fluorinated amorphous silicon film... Gas flow rate dependence characteristic curve Patent applicant: Kyocera Corporation Takao Kawamura Figure 8 Full force, month = (Torr) RstF+ (%)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 反応室内部にアモルファスシリコン層生成用ガ
スを導入すると共に該反応室内部でグロー放電を発生さ
せ、基体上に水素及びフッ素を含むアモルファスシリコ
ン光電変換層を形成させる製法において、グロー放電に
際する前記アモルファスシリコン層生成用ガスの圧力を
0.2〜3 Torrに設定し、且つ前記アモルファス
シリコン層生成用ガスがフッ素含有シリコン化合物、水
素含有シリコン化合物及びキャリアーガスから成ると共
6コフツ素含有シリコン化合物と水素含有シリコン化合
物のガス容積に対してフッ素含有シリコン化合物のガス
容積を20〜50%に設定したことを特徴とする光電変
換素子の製法。
(1) In a manufacturing method in which an amorphous silicon layer forming gas is introduced into a reaction chamber and a glow discharge is generated inside the reaction chamber to form an amorphous silicon photoelectric conversion layer containing hydrogen and fluorine on a substrate, glow discharge is The pressure of the amorphous silicon layer forming gas is set at 0.2 to 3 Torr, and the amorphous silicon layer forming gas is composed of a fluorine-containing silicon compound, a hydrogen-containing silicon compound, and a carrier gas. A method for manufacturing a photoelectric conversion element, characterized in that the gas volume of the fluorine-containing silicon compound is set to 20 to 50% of the gas volume of the silicon compound containing hydrogen and the silicon compound containing hydrogen.
(2)前記反応室内部のグロー放電分解領域に導入する
単位時間当りのアモルファスシリコン層生成用ガス量が
該グロー放電分解領域の容積に対して20〜150/分
の範囲に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光電変換素子の製法。
(2) The amount of amorphous silicon layer forming gas introduced into the glow discharge decomposition region inside the reaction chamber per unit time is set in the range of 20 to 150/min with respect to the volume of the glow discharge decomposition region. Claim 1:
2. Method for manufacturing a photoelectric conversion element described in Section 1.
(3)前記キャリアーガスが水素ガスであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光電変換素子の製法
(3) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the carrier gas is hydrogen gas.
(4)前記キャリアーガスが希ガスであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の光電変換−子の製法。
(4) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the carrier gas is a rare gas.
(5)前記希ガスがヘリウムガスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第4項記載の光電変換素子の製法。
(5) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 4, wherein the rare gas is helium gas.
(6)前記キャリアーガスが前記アモルファスシリコン
層生成用ガス中ガス容積比で50〜90%占めているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変換素
子の製法。
(6) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the carrier gas occupies 50 to 90% of the gas volume ratio in the amorphous silicon layer forming gas.
(7)前記フッ素含有シリコン化合物が5i−F+であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変
換素子の製法。
(7) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the fluorine-containing silicon compound is 5i-F+.
(8)前記水素含有シリコン化合物がSiH+であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変換素
子の製法。
(8) The method for manufacturing a photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the hydrogen-containing silicon compound is SiH+.
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