JPS6148564A

JPS6148564A - 水素化アモルフアスシリコンカ−ボン薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPS6148564A
Application number: JP16765884A
Authority: JP
Inventors: Yorio Saito; 斎藤　順雄; Yoshiki Kurosawa; 黒沢　好樹
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1986-03-10

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】産業上の利用分野本発明は新規な水素化アモルファスシリコンカーボン薄
膜の製造方法に関する。詳しくは、光に対する感度が高
く、特に短波長の光に対しても敏感に反応し得ると共に
、絶縁性か良好であり、各種の分野に応用して好適であ
る水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜を容易に製
造することのできる新規な製造方法を提供しようとする
ものである。

背景技術とその問題点水素化アモルファスシリコンカーボンｅＷｔｌＩ２（ａ
−３ｉ　１−ｘＣｘ　：　Ｈ）は光を照射すると導電率
が変化し、かつ、透過光の波長領域か広いので、光セン
サ、電子４頁（普通紙コピー）用感光体、光電池等、多
くの用途に使用して好適な材料としてきわめて注目され
ている。

しかしながら、水素化アモルファスシリコンカーボン薄
膜を製造するための従来の方法には問題がある。

先ず、圧力２〜３Ｔｏｒｒの槽内に基板を装着し、前記
槽内にシランガス（ＳｉＨ４）及びメタンガス（ＣＨ４
）又はエタンガス（Ｃ２Ｈ６）（必要に応じて、ドーパ
ント（ドナー、アクセプタ）としてホスフィン（ＰＨ３
）又はジホラン（Ｂ２Ｈ６））を供給しながら、１３．
５６ＭＨ２の高周波で放電を行い、それによって、前記
供給ガスを分解し、基板上に水素化アモルファヌシリコ
ンカーホン＞’ＲＩｋｉを成長させるプラズマＣＶＤ１
去がある。

このプラズマＣＶＤ法によると、カーボン組成比Ｘは供
給ガスのメタン濃度を増加せしめることによって」二ｌ
し、同時に光学バンドキャップＥｇも増加する（第２１
２の曲線ａＥｇ参照）が、光導電率σｐｈは急激に減少
する（第２図の曲線ａσｐｈ参照）という問題がある。

例えば、カーボン組成比０．２のところでみると、光学
バンドキャンプａＥｇが約１．８７ｅＶ、光導電率ａσ
ｐｈが約１Ｏ−６（００ｍ）−’、暗導電率ａｏ−ｄが
約Ｉ　Ｑ　−１０（００ｍ）−’であり、光ｍ　ＴＴｖ
　率／　暗ｔＬ　電率が小さく光に対する感度があまり
高くなく、また、暗導電率が比較的高いため絶縁性に問
題がある等、特性上余り良好なものが得られない。

また、プラズマＣＶＤ法において使用するシランガスは
極めて毒性が高く、かつ、発火性を有す！８ｆ、ヵ、ヶ
、）よ扱いはきゎカニ面倒アあ、お共、ユ危険性が高く
、工業化する上でかなりの障害となる。

次に、シリコン（Ｓｉ）とカーホン（Ｃ）との複合ター
ゲットを用い、アルゴンガス（Ａｒ）と水素ガス（Ｈ２
）とを混合供給してスパッタし、基板上に水素化アモル
ファスシリコンカーボン薄膜を成長させるスパッタリン
グ法があるが、このスパッタリング法によって得られる
水素化アモルファスシリコンカーボン薄Ｓはその光導電
率σｐｈが１Ｏ−６（００ｍ）−’と低く、その利用価
値が低いという問題がある。

発明の目的そこで、本発明は、上記した従来の水素化アモルファス
シリコンカーボン薄膜の製造方法にあった問題点に鑑み
て為されたものであり、光に対する感度が高く、特に短
波長の光に対しても敏感に反応し得ると共に、絶縁性が
良好であり、各種の分野に応用して好適である水素化ア
モルファスシリコンカーボン薄膜を容易に製造すること
のできる新規な水素化アモルファスシリコンカーボン薄
膜の製造方法を提供することを目的とする。

、発明の概要本発明水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜の製造
方法は、上記した目的を達成するために、メタン（ＣＨ
４）雰囲気中においてマグネトロンスパッタリングを行
なって水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜（ａ−
３ｉ　１−ｘＣｘ二Ｈ）を製造することを特徴とする。

実施例以下に、本発明水素化アモルファスシリコンカーボン薄
膜の製造方法の詳細を実施例に従って説明する。

第１図は本発明に係る水素化アモルファスシリコンカー
ボン薄Ｈ’Ｘの製造方法を実施するためのマグネトロン
スパッタリング装置の一例１を示すもので、このような
装置自体は公知のものである。

２はマグネット３トに載置されたターゲットで真性単結
晶シリコン板である。４は前記ターゲット２と対向して
配置された基板であり、温度コントローラー５によって
温度を制御されるヒーター６によって加熱される。７は
排気管であり、この排気管７を介して槽８内が排気され
る６９及び１０はガス供給管であり、これらを介して槽
８内に所要のガスが供給される。尚、１１．１１．１１
は容管７．９．１０と槽８との間に介挿されたバルブで
ある。

そして、本発明においては、上記の如きマグネトロンス
パッタリング装Ｍ１を用いて、以下の条件の下でマグネ
トロンスパックリングを行なう。

ターゲット２・・・真性単結晶シリコン板を使用す　る
。

基板４・争・溶融石英板、シリコンウェハ、ガラス板等
適宜のものを使用する。

ターゲット２と基板４との間隔・・瘤２０乃至２００ｍ
ｍ、好ましくは約４５ｍｍ。

基板４の温度−・−１５０”Ｃ乃至３５０＠Ｃ０好まし
くは約３００°Ｃ０供給ガス・・・ガス供給管９及び１０を介して槽８内に
メタンガス（ＣＨ４）とアルゴンガス（Ａｒ）を供給す
る。尚、Ｐ型あるいはＮ型半導体を製造する場合には適
当なドーパントを供給する。例えば、Ｎ型半導体を製造
する場合にはホスフィン（ＰＨ３）を、また、Ｐ型半導
体を製造する場合にはジポラン（Ｂ２Ｈ６）を槽８内に
供給する。

ベースプレッシャ・ｅ　舎Ｉ　Ｘ　Ｉ　０−５Ｔｏｒｒ
　以上の真空度とする。

メタンガス（ＣＨ４）のパーシャルプレッシャー・・・
０〜６０％。

スパッタリングプレッシャー・・・７　Ｘ　１０−”Ｔ
　ｏｒｒ乃至７Ｘ　１０−７Ｔｏｒｒ　。

デポジションレート・・・６Ａ／ｓｅｃ乃至７Ａ／ｓｅ
ｅ。

以上の条件により、所要膜厚の水素化アモル“　　　　
　　　ファスシリコンカーボン薄膜が基板４上に形成さ
れるまでマグネトロンスパッタリングを行なう。

尚、水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜の膜厚は
その用途に応じて異なるものであり、例えば、電子写真
用感光体として使用する場合は１０乃至２０ｐＬの膜厚
が必要であり、また、光電池として使用する場合は０．
５乃至１．０μの膜厚で足りる。

上記のようにして形成した水素化アモルファスシリコン
カーボン薄ｎりは、きわめて倭れた特性を示す。それを
第２図によって説明する。

第２図において曲線ｂＥｇは本発明により製造した水素
化アモルファスシリコンカーボン薄膜の光学バンドギャ
ップを示すもので、カーボン組成比Ｘが増加すると光学
バンドキャンプｂＥｇは増加する。また、カーボン組成
比Ｘの増加に伴って暗導電率ｂｏ−ｄは著しく低下する
一方で光導電率ｂσｐｈの低下はそれ程でもない。従っ
て、カーホン組成比Ｘが増加するに従って光学バンドギ
ャップｂＥｇが増加して短波長の光に対しても良好な感
度を有するようになると共に、光導電率／暗導電率が大
きくなり、光に対する感度が高くなる、というきわめて
優秀な特性を示す。

殊に、カーボン組成比Ｘか０．２伺近で光導電率ｂｃｒ
ｐｈは著しく高い値を示しく約１Ｏ−５（Ωｃｍ）’）
、このときの暗導電率ｂｃｒｄが１Ｏ−１１（Ωｃｍ）
’と従来の製法によるものの場合に比してきわめて低い
値をとることと相俟って、”その光導電率／暗導電率は
きわめて大きな値となる。

応用例第３図は本発明水素化アモルファスシリコンカーボン薄
膜の製造方法によって製造した水素化アモルファスシリ
コンカーボン薄膜を光電池１２に使用した応用例を示す
ものである。

即ち、ガラス基板１３上に透明電極１４を形成し、その
上に水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜を三層に
！ｊ！ｉ層し、最後に透明電極１５を積層したものであ
る。そして、三層の水素化アモルファスシリコンカーボ
ン薄膜は真中に良性水素化アモルファスシリコンカーボ
ン薄［１６を挾ンでトナーを混ぜたＰ型の水素化アモル
ファスシリコンカーボン薄膜１７とアクセプタを混ぜた
Ｎ型の水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜１８と
を積層したものである。

発明の効果以上に記載したところから明らかなように、本発明水素
化アモルファスシリコンカーボン薄膜の製造方法は、メ
タン（ＣＨ４）零四気中においてマグネトロンスパッタ
リングを行なって水素化アモルファスシリコンカーボン
薄膜（ａ　　Ｓｉ１−ｘＣｘ：Ｈ）を製造することを特
命とする。

従って、本発明によれば、光に対する感度が高く、特に
短波長の光に対しても敏感に反応し畳ると共に、絶縁性
が良好であり、各種の分野に応用して好適である水素化
アモルファスシリコンカーボン薄膜を容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネトロンスパックリングｉ３置の一例を示
す概念図、第２図は従来の方法による水素化アモルファ
スシリコンカーボン薄膜と本発明方法による水素化アモ
ルファスシリコンカーボン薄膜との特性を示すグラフ、
第３図は本発明方法によって製造した水素化アモルファ
スシリコンカーボン薄膜の応用例を示す断面図である。０　（し第２１１力−オ、°′ン凍度−ｘ　　。第３図手続補正書（自発）昭和５９年　９月２９日昭和５９年特許願第１６７６５８号２、発明の名称水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都港区高輪４丁目８番３号名称　１１３　　株式会社　小　糸　製　作　所４　　
代　　理　　人住所　東京都中央区入船３丁目１番１０〜４０１号（１
）明細書第２頁５行目、「かつ、透過光の波長領域が広
いので、」を「かつ、光学バントキャップが広く耐摩耗
性等の機械的強度も強いため、」に訂正する。（２）明細書第５頁４行目、「マグネト」から同頁６行
目、「薄膜」までを「マグネトロンスノくンタリング法
を用いて高い光導電率と高い光感度を有する水素化アモ
ルファスシリコンカーボン薄膜」に訂正する。（３）明細書節７頁１０行目、「の」と「真空度」との
間に「高」を挿入する。（４）明細書節７頁１２行目、「０〜６０％」を「５〜
６０％」に訂正する。（５）明細書第７頁１４行目、ｒｌｏ−７Ｊを「１Ｏ−
４」に訂正する。（６）明細書第９頁２行目、「高い値」から同頁７行目
、「る。」までを［高い値を示し、ソーラーシュミレー
タ−ＡＭ−１の光照射（１００ｍＷ／ｃｍ’）下で約４
ＸＩＯ−８（Ω脅ａｍ）　−’　テあり、暗導電率６ｃ
ｒｄは約６ＸＩＯ−”（Ω＊　Ｃｍ）　−’であり、従
来の方法での６σｐｈ、８　Ｘ　１０−７（Ωａｃｉｍ
）−’；６ｃｒｄｌＸ１０−”（Ω＠Ｃｍ）−’と比較
して、極めてすぐれており、光導電率と暗導電率の比σ
ｐｈ／σｄが約２桁も大きな値を示し、大きな光感度を
示す。」に訂正する。（７）明細書第９頁１５行目、「透明電極１５」を「金
属電極１５Ｊに訂正する。（８）明細書第１０頁１３行目、「良好であり、」と「
各種の」との間に「光センサ−、電子写真用感光体、光
電池等」を挿入する。手続補正書（方式）％式％２、発明の名称水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都港区高輪４丁目８番３号名称　（１１３）株式会社　小　糸　製　作　所４、代
　理　人住所　東京都中央区入船３丁目１番１０〜４０１号（昭
和６０年　１月２９日発送）６、補正の対象図面（第１図）７、補正の内容別添図面（説明文字を日本語により作成した第１図）を
提出する。８、添付書類又は添付物件の目録手続補正書（自発）昭和６０年１１月　５日特許庁長官　宇　賀　道　部　殿昭和５９年　特　許　願　第１６７６５８号２、発明の
名称水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜の製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都港区高輪４丁目８番３号名称　１１３　　株式会社　小　糸　製　作　所４、代
　理　人住所　東京都中央区八丁堀３丁目１７番１２号明細書の
発明の詳細な説明の欄層」との間に［含む水素化アモルファスシリコン膜を」
を挿入する。（２）明細書第９頁１６行目、「モして」から明細書第
１０頁３行目「である。」までを改行し、「まず、透明
電極１４上にドナーを入れたＰ型水素化アモルファスシ
リコンカーボン薄ＨＬ７を本方法で形成し、次いで、従
来法（例えば、プラグ−Ｆ　ＣＶ　Ｄ　法）を用いて、
真性アモルファスシリコン薄膜１６を、さらに、アクセ
プターを入れたＮ型水素化アモルファスシリコンＩｌ！
ｌ１８を順次積層し、その後金属型ａｉ１５を形成した
構造である。これは、光の入射側に光学バンドギャップの広いＰ工水
素化アモルファスシリコンカーボン膜ヲ用いることによ
り、短波長の光も利用することができ、その結果、発電
効率を高めることができる通常窓構造と称される光電池
である。」に訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

メタン（ＣＨ＿４）零囲気中においてマグネトロンスパ
ッタリングを行なって水素化アモルファスシリコンカー
ボン薄膜（ａ−Ｓｉ＿１−ｘＣｘ：Ｈ）を製造すること
を特徴とする水素化アモルファスシリコンカーボン薄膜
の製造方法