JPS6147224B2 - - Google Patents

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JPS6147224B2
JPS6147224B2 JP58084121A JP8412183A JPS6147224B2 JP S6147224 B2 JPS6147224 B2 JP S6147224B2 JP 58084121 A JP58084121 A JP 58084121A JP 8412183 A JP8412183 A JP 8412183A JP S6147224 B2 JPS6147224 B2 JP S6147224B2
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JP
Japan
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amorphous silicon
thin film
silicon thin
deposition rate
frequency power
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JP58084121A
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JPS59232909A (ja
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Hiroaki Kakinuma
Satoru Nishikawa
Tsukasa Watanabe
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H01L21/02425Conductive materials, e.g. metallic silicides
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Description

【発明の詳細な説明】
技術分野 この発明は、特に電子写真感光体の形成に有効
な非晶質シリコンの製造方法に関する。 従来の技術 a−Si:H(水素化非晶質シリコン)によつて
電子写真感光体ドラムを形成する場合、充分な初
期電位(一般に500V以上)を得るために、膜厚
は20μm以上必要である。そのために、堆積速度
は大きいことが望ましく、希釈しないSiH4を数
100SCCM流し、高周波電力を1KW近くまで上げ
る方法が試みられている。 しかし、堆積速度を増加させると、一般に、
SiH2あるいは(SiH2oの結合が増し、バンドギヤ
ツプ中に多量のトラツプがでるために、光感度の
低下や残留電位の上昇といつた問題をもたらす。 逆に、太陽電池などに最適なSiHの多い膜は、
光電導はよいが堆積速度は非常に遅い。 また、a−Si:Hは準平衡状態であるために、
内部応力が極めて大きく、その種類(圧縮応力、
引張り応力)と大きさは、成長条件に依存してい
る。このため、膜厚を大きくすると、膜の基板か
らの剥離という問題が起きる。 以上述べてきたように、a−Si:Hを用いて、
電子写真感光体を形成するには、(1)高堆積速度、
(2)良好な光電導度、(3)小さい内部応力という、3
つの条件を同時に満足することが必要であり、こ
れがa−SiH感光ドラム形成上の大きな問題とな
つてきた。 発明の目的 この発明は、このような問題を除去するために
なされたもので、高堆積速度、良好な光電導度、
小さい内部応力の三つの条件を満足するa−Si:
H薄膜を得ることのできる非晶質シリコン薄膜の
製造方法を提供することを目的とする。 発明の構成 この発明の非晶質シリコン薄膜の製造方法は、
モノシラン(SiH4)および0.1〜10VVPmの添加ガ
スを原料ガスとして、プラズマCVD法によつて
基板上に水素化非晶質シリコン薄膜を形成する場
合に印加する高周波電力を所定のガス流量および
気圧で堆積速度が飽和する電力の70〜130%の間
に設定するようにしたものである。 実施例 以下、この発明の非晶質シリコン薄膜の製造方
法の実施例について図面に基づき説明する。 ガラス、金属などの基板温度を200〜300℃、シ
ラン流量{ガスとして、モノシランおよび0.1〜
10VPPmの添加ガス(B2H6,PH3,O2など)など
を原料ガスとする}を200〜700SCCM、気圧を1
〜3Torrのある値に固定して、高周波電力を0〜
1KWまで変化させると、成長速度の高周波電力
Pの依存性は第1図のようになり、1〜3の性質
の異なつた領域がある。 この第1図はプラズマCVDによるa−Si:H
の堆積速度の高周波電力依存性を示すものであ
る。この場合、成長時の気圧を1Torr未満にする
と、光電導特性はよくなるが、成長速度が極めて
遅くなり、電子写真感光体の形成には問題があ
る。また、3Torr以上では、グロー放電が安定に
行われ難くなる。 この第1図において、1の領域は高周波電力に
比例して、堆積速度が増加する領域で、第2図
(1,2,3は第1図の領域1,2,3に対応)
に示す赤外線吸収スペクトルによる水素の結合状
態はSiH2の結合を示す2100cm-1の吸収量α
(2100)の方がSiHの結合を示す2000cm-1の吸収
量α(2000)より大きい。 また、内部応力は引張り応力を示し、高周波電
力が小さくなるほど応力は強まる。領域3は、堆
積速度が飽和したあと再びやや堆積速度が上昇す
る(成長条件によつてはしない場合もある)領域
で、α(2000)の方がα(2100)よりも大きい。
内部応力は圧縮応力を示し、高周波電力Pを増加
させるにしたがつて応力も強まる。 領域2は、堆積速度が飽和する領域で、その飽
和最小パワーをPs(第1図)とすれば、0.8Ps
P1.3Psの範囲を指す。 内部応力はこの領域において、高周波電力Pの
増加とともに、引張応力から圧縮応力へと変化
し、内部応力が0となる点P0(第1図)は成長条
件に依存してPsより小さい場合と大きい場合が
あるが、この領域に存在する。このP0で成長させ
た膜は、α(2000)/α(2100)1を満足して
いる。 実施例として、SiH4流量500SCCM、気圧
2Torr、基板温度250℃の場合に、高周波電力を
変化させた場合の応力とα(2000)/α(2100)
を次の第1表(応力の強さを測定した)に示す。
内部応力という点からすればα(2000)/α
(2100)1の場合が理想的であるが、基板と膜
との付着力が充分であれば0.9α(2000)/α
(2100)1.1であつても実用上は問題はない。
【表】 一方、光電導度のσpの高周波電力依存性はあ
まり大きくなく、広い範囲に渡つてσp>10-7Ω
-1cm-1を満足し、電子写真感光体用としては充分
な値を示した。 以上述べてきたように、膜と基板との剥離の問
題の起こらない、内部応力の小さい高周波電力の
範囲は、最小堆積速度飽和電力Psの70%から130
%の間に存在する。 また、この領域で成長させた膜は、0.9α
(2000)/α(2100)1.1を満足するから、膜の
堆積速度を測定して領域2を見出す以外に、赤外
線吸収スペクトルを測定することによつても見出
すことができる。 この領域の成長条件を用いることによつて、前
記の3条件を満足したa−Si:H膜の形成が可能
となり、電子写真感光体ドラムへの応用が容易と
なる。 発明の効果 以上のように、この発明の非晶質シリコン薄膜
の製造方法によれば、モノシラン(SiH4)および
0.1〜10VPPmの添加ガス(B2H6,PH3,O2
ど)を原料ガスとしてプラズマCVD法によつて
ガラス、金属などの基板上に水素化非晶質シリコ
ン薄膜を形成する際に、印加する高周波電力を所
定のガス流量、および気圧で堆積速度が飽和する
電力の70〜130%の間に設定するようにしたの
で、高堆積速度、良好な光電導度、小さい内部応
力の3条件を満足した電子写真感光体の形成に有
効な非晶質シリコン薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の非晶質シリコン薄膜の製造
方法に適用されるプラズマCVDによるa−Si:
Hの堆積速度の高周波電力依存性を示す図、第2
図は第1図の領域1,2,3に対応する2000〜
2100cm-1の赤外線吸収スペクトルを示す図であ
る。 1〜3……領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モノシランおよび0.1〜10VPPmの添加ガス
    を原料ガスとしてプラズマCVD法によつてガラ
    ス、金属などの基板上に水素化非晶質シリコン薄
    膜を形成する場合に、印加する高周波電力を所定
    ガス流量および気圧で堆積速度が飽和する電力
    の、70〜130%の間に設定することを特徴とする
    非晶質シリコン薄膜の製造方法。 2 水素化非晶質シリコン薄膜はガス圧を1〜
    3Torrで成長させることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の非晶質シリコン薄膜の製造方
    法。 3 水素化非晶質シリコン薄膜にSi−HとSi−H2
    の結合数比を赤外線吸収係数で0.9〜1.1含ませる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非
    晶質シリコン薄膜の製造方法。
JP58084121A 1983-05-16 1983-05-16 非晶質シリコン薄膜の製造方法 Granted JPS59232909A (ja)

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