JPS6043485A - 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】 本発明は、５ｉｎｌ−１□ｎヤ、（ｎは２以上の整数）
で表わされる高次シランガスを熱分解することにより、
アモルファスシリコン膜を形成する際、ｍ族化合物を混
合させ該高次シランガスと同時に熱分解させ、低温にお
いてかつ高速でアモルファスシリコン膜を形成すること
に関するものである。

アモルファスシリコン膜（以下ａ　−３’ｉ膜と略す）
は、すぐれた光電特性を有することから、太陽電池、電
子写真用感光体などへ応用されている。

このａ−８ｉ膜の形成法は、モノシランの様なＳｌのガ
スを用いて、プラズマを利用したプラズマＣ■Ｄ　（Ｃ
Ｉ−ｖｎＬｃＪ　Ｖａｌｘｖｈ　Ｄｉｐｖｒ；ｄＬ。）
法またシラン系ガスの熱分解を利用した熱ＣＶＤ法、他
スパッタリング法等がある。一般には、プラズマＣＶＤ
法が利用されているが、この方法は核雑な装置が必要で
あり、作製条件が多くあることから、作製の解析が困難
であり、再現性の低さ、イオンダメージ等問題がある。

一方、熱ＣＶＤ法は、装置が簡単で安価、しかも再現性
の高い作製法である特徴がある。しかしながら、モノシ
ランガスを用いた熱ＣＶＤでは採用する温度が６００°
Ｃと、高温であるため、イ！Ｉられるａ−８ｉ膜質は良
質でなくまたガラスの様な安価な基板上にａ−８ｉ膜を
形成させることができないという問題がある。

本発明者は、上記の点を考慮し、鋭意検別した結果、従
来使用されていたモノシランに代えて高次シランを原料
ガス身用い、熱分解する際に、ＩＩＩ族化合物を混合さ
せ同時熱分解させることにより低温かつ高速でａ−８ｉ
膜を形成する方法を発明した。

すなわぢ、本発明は、一般式Ｓｉ＋コ■４□１〕＋２’
　（ｎ１１２以上の整数）で示される高次シランガスを
熱分解して基板上にアモルファスシリコンを堆積すせる
際、ＩＩＩ族化合物を該高次シランガスに混合ぜしめる
ことを特徴とする低温においても高速でアモルファスシ
リコン膜を形成する方法、に存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明における高次シランとは、一般式５ｉｎ１−１２
ｎ＋２（ここでｎは、２以上の整数）で表わされ、たと
えば、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、ペンタシ
ラン等であるが、取扱いの容易さから室温でガスである
ジシラ／やトリシラン、テトラシランが好ましい。これ
らは単独であるいは混合物で使用されてよい。混合物と
して使用する場合、少量のモノシランを含有していても
構わない。

ここで用いるＩＩＩ族化合物とは、ボロン（Ｂ）、アル
ミニウム（Ａ６）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）の水素化物、・・ロゲン化物等であり、またこれら
の有機化合物も該当する。たとえば、ボロンについてい
えば、８２Ｈ，、Ｂ４Ｏ，。、Ｂ５Ｏ０，１３５１山い
Ｂ２Ｏ，ｏ、　Ｂ、ｏｌ−１，４、ＢＦ３、ＢＣｌ３、
ＢＢ　ｒ３、旧３　、Ｂ２Ｃ４、Ｂ２Ｂ　ｒ４、　Ｂ２
■４、１３　Ｒ３、ＢＩＥＲ２、Ｂ１−１２Ｒ，ＲＢ２
１−１５　、Ｒ２Ｂ２１−１４．　Ｒ１Ｂ２Ｈ３，ｒｔ
４Ｂ、、Ｂ２、（ここで１（はメチル、エチル、ローブ
ロピノペ　１−プロピルなどの低級アルキル基をあられ
ず）さら尾はＡ　Ｉ　（Ｂｌ−’４　）　３等があげら
れる。

またごアルミニウムについていえば、（Ａｌｌ−１３）
λ５、Ｌ　ｉ　（ＡＡ　ｌ−１４）、　ノ〜（ｌ　Ｆｓ
　、　ＡＩＣＩＩ　３　、　ｋｌ）　Ｂ　Ｉ−３、Ａ　
ｌＩ　３　、〔（Ｃｌ−Ｉ５　）２ＡｌｃＡ　１２、〔
（針’３）２ＡｌＢ　ｌ’　：］Ｉ２、　Ｃ（Ｃ２１−
１ｓ）２人ｌＣｌ〕２、〔（Ｃ２Ｉ４５）２Ａｌ■〕２
、〔Ｃｌ−ｌ３ＡｌＣ４２〕２、Ｒ３Ａｌ（ここでＲは
メチル、エチル、　＋１−プロピル、ｌ−プロピルなど
の低級アルキル基をあられす）等があげられる。

また、ＩＩＪ族化合物の添加量は、 ］、　Ｘ　ｔ　ｏ−１０＜　Ｘ／Ｓｉ （ここでＸは熱分解系に導入される１１■族化合物の上
記■族原子の量を示し、Ｓｌは高次フランガス中のケイ
素原子の量を示す）である。

上記の値以上、１■族化合物を添加すれば、低温化及び
高速化を図ることは可能であり、添加量に従い、堆積速
度は増大するが、堆積するａ−８ｌ膜がＰ型ａ−３ｉ膜
になるため、極めて真性に近いａ−８ｉ膜を得るには、
Ｉ　Ｘ　１０−”　（Ｘ／Ｓｉ　（Ｉ　ＸｌＧ４の範囲
が最も好ましい。しかしながら、さらに用族化合物を添
加すればＰ型ａ−８ｉ膜を低温、高速で堆積さぜること
かできる。

本発明における圧力は、減圧、常圧、大気圧以上の圧力
のいかなる圧力がに用することができるなお大気圧以上
の圧力で熱分解を行えば、膜の堆積速度は太ぎくなる。

その場合、２ｋｇ１ｃｒＩＧ以下の圧力範囲で十分本発
明の目的を達成することができるが、勿論、これ以上の
加圧下で操作することはなんらさしつかえない。

本発明にお（ケる熱分解温度は、１００°Ｇ〜６００℃
、好！＝シ＜は１５０〜５００℃の範囲である。分解温
度が６００℃を越えると、十分な特性を有するａ−８ｌ
膜を得ろことはできない。

本発明を実施するための装置としては、例えば第１図に
示した様なものが使用できる。１０は分解炉（反応管）
であり、１０ｍｍφ　ｘ５００ｍｍ〜６０７１Ｉｍφ　
Ｘ　１．０００ｉＴｎ程度の石英ガラス管である。

これは管でなく角型でもよく、とくに形状はどの様な形
でも構わない。反応管は外周囲にハロゲンランプのごと
き加熱器２０を備えている。加熱器ＩＣ対応する管内の
部分が分解ゾーンであり、シリコン製ザセプタ−３０（
支持台）（ランプ光を吸収する黒体ならよ（、ＳｉＣコ
ーティンググラファイトも使用可能である）及び該ザセ
プク上に石英ガラス、シリコン、サファイヤ、　５ｕｓ
４の基板４０が七ソトされている。分解ゾーンの温度は
熱電対４５により」］Ｉ１される。反応管の一端部は原
ン宵 旧ガスの供給部５０であり、高−７ランガス６０、キャ
リヤガス７０、及び■１族化合物８０配管部眞結合され
ている。６１．７１．８１はバルブであり、６３．７３
．８３はガス流量網である。また、反応管の・他端部は
、排出ガスの出口部９０である。当然の事ながら、加熱
器２０はランプ加熱方式でなく、反応管全体を加熱する
抵抗加熱方式でも構わない。

次に分解操作について述べる。

分解炉を分解温以上：（昇温し、不活性ガスを流してベ
ーキング操作を行った後、目的の分解温度まで降温し、
安定させる。

しかる後、高次シラン１００％、あるいは、Ｎ２．１−
１２．’　［−１ｅ、　Ａ　ｒ等の不活性ガス等に希釈
されたものと、Ｉｌｌ族化合物（これも１００％あるい
は不活性ガス等により希釈されたもの）を同時に分解炉
に導入し、熱分解を行い、基板上ＶＣａ　−８ｉ膜を堆
積せしめる。

以下、実施例により本発明を説明する。

実施例１ ・　第１図に示した様な実験装置を用いた。Ａｒで希釈
された１％５ｉ２１−１６を５００　ｃｃ；％ｎｉｎ　
、ｌ　ｐｐｍ’Ｂ２１−１．　（Ｈ２希釈）　５０　ｃ
ｃ／１ｎｉｎと同時にキャリヤカスとしてＡｒ　５００
ｃｃ／１ｎ１ｎを、常圧３００’Ｃで分解炉に流し、熱
分プ質を行い、基板上にａ−８ｉ膜を堆積させた。

結果を第１表に示す。

実施例２〜４ 実施例１と同様圧して第１表の条件で実験な行つた。結
果を第１表沈水す。

比較例１〜３ 実施例１と同様にして第２表に示した条件で実験を行っ
た。結果を第２表１尾示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の説明図である。 特許出願人 三井東圧化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式５ｉｎ）−１２ｎ＋２（ｎは２以上の整数
   ）で示される高次シランガスを熱分解して基板上にアモ
   ルファスシリコンを堆積させる際、ｍ族化合物を該高次
   シランガスに混合せしめることを特徴とする低温におい
   ても高速でアモルファスシリコン膜を形成する方法。