JPS63137171A - アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 - Google Patents
アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明はアモルファスシリコンカーバイド膜の製法に関
し、より詳細には成膜速度を向上することのできる量産
性に優れたアモルファスシリコンカーバイド膜の製法に
関する。
し、より詳細には成膜速度を向上することのできる量産
性に優れたアモルファスシリコンカーバイド膜の製法に
関する。
近年、単結晶材料から成る半導体に加えて非晶質（アモ
ルファス）薄膜から成る半導体が注目され、太陽電池等
の光電変換素子或いは電子写真用感光体としてのその利
用が活発に行われている。
ルファス）薄膜から成る半導体が注目され、太陽電池等
の光電変換素子或いは電子写真用感光体としてのその利
用が活発に行われている。
その半導体材料としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ ）或いはアモルファスシリコンカーバイド（ａ−Ｓ
ｉＣ）が注目されており、特にａ−３ｉＣはａ−５ｉに
比べて大きなバンドギャップをもつと共に耐熱性、耐熱
衝撃性、耐摩耗性に優れていることから感光体や発光、
受光素子としての応用が進められている。
ｉ ）或いはアモルファスシリコンカーバイド（ａ−Ｓ
ｉＣ）が注目されており、特にａ−３ｉＣはａ−５ｉに
比べて大きなバンドギャップをもつと共に耐熱性、耐熱
衝撃性、耐摩耗性に優れていることから感光体や発光、
受光素子としての応用が進められている。
このａ−５ｉＣ膜は、例えばグロー放電分解法により生
成され、その生成用ガスはメタン、エタン、プロパン、
エチレンなどのＣ（炭素）含有ガス、並びにシラン、ジ
シラン、トリシラン、４７ソ化ケイ素などのＳｔ（ケイ
素）含有ガスが用いられている。
成され、その生成用ガスはメタン、エタン、プロパン、
エチレンなどのＣ（炭素）含有ガス、並びにシラン、ジ
シラン、トリシラン、４７ソ化ケイ素などのＳｔ（ケイ
素）含有ガスが用いられている。
しかし乍ら、上記ガスを用いてａ−３ｉＣ膜を形成する
と１μｍ／ｈ以下という低い成膜速度でしか生成されず
、実用化するに当たり高い成膜速度が要求される。例え
ば電子写真用感光体の製造に際しては、約５〜３０μ鴎
の厚みが要求されることがら成膜速度の向上が特に望ま
れている。
と１μｍ／ｈ以下という低い成膜速度でしか生成されず
、実用化するに当たり高い成膜速度が要求される。例え
ば電子写真用感光体の製造に際しては、約５〜３０μ鴎
の厚みが要求されることがら成膜速度の向上が特に望ま
れている。
かかる要求に対して、本発明者等は前記Ｃ含有ガスとし
てアセチレン（ｃｚｕｚ）を用いると著しく高い成膜速
度が得られることを見い出し、ａ−５ｉＣ膜の感光体と
しての応用が可能であることを知見したが、さらに研究
を進めた結果、Ｃ含有ガスとしてｃｚｕｚを、またＳｉ
含有ガスとしてＳ＋ｎＨｚｎ＊ｚ（但し、ｎ≧２）を用
いると一段と成膜速度が向上することを知見し、本発明
に至った。
てアセチレン（ｃｚｕｚ）を用いると著しく高い成膜速
度が得られることを見い出し、ａ−５ｉＣ膜の感光体と
しての応用が可能であることを知見したが、さらに研究
を進めた結果、Ｃ含有ガスとしてｃｚｕｚを、またＳｉ
含有ガスとしてＳ＋ｎＨｚｎ＊ｚ（但し、ｎ≧２）を用
いると一段と成膜速度が向上することを知見し、本発明
に至った。
以下、本発明を詳述する。
本発明の製造方法によれば、ａ−ＳｉＣ膜の製造に当た
り、生成用ガスとして少なくともＣ含有ガスとしてＣ２
１１２およびＳｉ含有ガスとして５１１ｑＨ！＊＋！（
但し、ｎ≧２）の両者を用いることが重要であり、これ
らのガスは所望により生成されるａ−５ｉＣのダングリ
ングボンドを終端させるために、Ｈ，Ｆ、ＣＩ等の一価
元素を含有するガスを導入することができる。
り、生成用ガスとして少なくともＣ含有ガスとしてＣ２
１１２およびＳｉ含有ガスとして５１１ｑＨ！＊＋！（
但し、ｎ≧２）の両者を用いることが重要であり、これ
らのガスは所望により生成されるａ−５ｉＣのダングリ
ングボンドを終端させるために、Ｈ，Ｆ、ＣＩ等の一価
元素を含有するガスを導入することができる。
Ｃ，Ｈ，ガスおよびＳｉｇＨｚ＊＋ｚガスの生成用ガス
としての比率は（Ｃ２ＨＺガス：５Ｉｏ１１ｚｎ＋ｚ）
組成比が０．０１： １乃至３：１であることが望まし
く、また−価元素含有ガスはＣ，Ｈ２ガスと”ＩｎＨ１
ｈ＋ｚガスの流量の和の５倍以下の流量範囲になるよう
に設定すればよい。
としての比率は（Ｃ２ＨＺガス：５Ｉｏ１１ｚｎ＋ｚ）
組成比が０．０１： １乃至３：１であることが望まし
く、また−価元素含有ガスはＣ，Ｈ２ガスと”ＩｎＨ１
ｈ＋ｚガスの流量の和の５倍以下の流量範囲になるよう
に設定すればよい。
これらの反応ガスは反応系内に導入された後、例えば熱
、光、直流グロー放電、高周波グロー放電、マイクロ波
プラズマ等のエネルギー供給手段によって分解され、所
望の基板上にａ−５ｉＣ或いはａ−ＳｉＣ：Ｈとして生
成する。具体的に半導体としての用途から生成されるａ
−ＳｉＣは Ｓｉ （＋−Ｘ） Ｃｐｓ・・・（１）但し、０．０１
≦Ｘ≦０．９、特に０．０５≦Ｘ≦０．５で表わされる
。
、光、直流グロー放電、高周波グロー放電、マイクロ波
プラズマ等のエネルギー供給手段によって分解され、所
望の基板上にａ−５ｉＣ或いはａ−ＳｉＣ：Ｈとして生
成する。具体的に半導体としての用途から生成されるａ
−ＳｉＣは Ｓｉ （＋−Ｘ） Ｃｐｓ・・・（１）但し、０．０１
≦Ｘ≦０．９、特に０．０５≦Ｘ≦０．５で表わされる
。
本発明の製造方法によれば、ａ−ＳｉＣとしての用途に
よっては、そのａ−ＳｉＣ膜の特性を変えるために各種
の元素をドープすることができる。ａ−ＳｉＣ膜自体は
弱いｎ型半導体であって例えばＰ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ等の
周期律表第Ｖａ族元素を１０．ＯＯＯｐｐｍ以下の範囲
でドープさせることによりさらにｎ型を強めることがで
き、逆にＢ、 ＡＩ、 Ｇａ、 Ｉｎ等の周期律表第■
ａ族元素を０．１乃至１０． ＯＯＯｐｐｍの範囲でド
ープさせることによってＰ型半導体とすることができる
。
よっては、そのａ−ＳｉＣ膜の特性を変えるために各種
の元素をドープすることができる。ａ−ＳｉＣ膜自体は
弱いｎ型半導体であって例えばＰ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ等の
周期律表第Ｖａ族元素を１０．ＯＯＯｐｐｍ以下の範囲
でドープさせることによりさらにｎ型を強めることがで
き、逆にＢ、 ＡＩ、 Ｇａ、 Ｉｎ等の周期律表第■
ａ族元素を０．１乃至１０． ＯＯＯｐｐｍの範囲でド
ープさせることによってＰ型半導体とすることができる
。
このような場合には、反応ガス中に各ドーピング元素を
含有するガス、例えば周期律表第ｍａ族元素含有ガスと
してＢＪｂ＋ ＢＦ３１ ＡＩ （Ｃｆｌｚ） ｆｆ＋
Ｇａ （ＣＬ） ３Ｉｎ （Ｃ１ｈ） ：１等を反応
ガス中に１０−６乃至１モルχ、特に１０−５乃至０．
１モル２の割合で、また周期律表第Ｖａ族元素含有ガス
としてＰＨｚ、Ｎｚ、ＡｓＨｚ＋ＡｓＦ５＋５ｂＦｚ等
を反応ガス中に１モル％以下、特に０．１モル％以下の
割合で含有すれば良い。
含有するガス、例えば周期律表第ｍａ族元素含有ガスと
してＢＪｂ＋ ＢＦ３１ ＡＩ （Ｃｆｌｚ） ｆｆ＋
Ｇａ （ＣＬ） ３Ｉｎ （Ｃ１ｈ） ：１等を反応
ガス中に１０−６乃至１モルχ、特に１０−５乃至０．
１モル２の割合で、また周期律表第Ｖａ族元素含有ガス
としてＰＨｚ、Ｎｚ、ＡｓＨｚ＋ＡｓＦ５＋５ｂＦｚ等
を反応ガス中に１モル％以下、特に０．１モル％以下の
割合で含有すれば良い。
次に本発明の製造方法の一実施例として高周波グロー放
電分解法を採用した場合を詳述する。
電分解法を採用した場合を詳述する。
第１図は一実施例に用いられる容量結合型グロー放電分
解装置を説明するための図である。なお、ドーピング元
素としてホウ素を選択した。
解装置を説明するための図である。なお、ドーピング元
素としてホウ素を選択した。
図中、第１、第２、第３、第４タンク（１） （２）
（３）（４）にはそれぞれ５ｉｐｌＨｚ、１．２ガス、
ＣＪｚガス、ＢｍＨ＆ガス（ＩＩ２ガス中にＢｉＩ３が
３８ｐｐｍ希釈されている）、Ｈ２ガスが密封されてお
り、Ｈ２はキャリアーガスとしても用いられる。これら
のガスは対応する第１、第２、第３、第４調整弁（５）
（６） （７） （８）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（９） （１０
） （１１） （１２）により制御されてメインパイプ
（１３）へ送られる。尚、（１４）は止め弁である。
（３）（４）にはそれぞれ５ｉｐｌＨｚ、１．２ガス、
ＣＪｚガス、ＢｍＨ＆ガス（ＩＩ２ガス中にＢｉＩ３が
３８ｐｐｍ希釈されている）、Ｈ２ガスが密封されてお
り、Ｈ２はキャリアーガスとしても用いられる。これら
のガスは対応する第１、第２、第３、第４調整弁（５）
（６） （７） （８）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（９） （１０
） （１１） （１２）により制御されてメインパイプ
（１３）へ送られる。尚、（１４）は止め弁である。
メインパイプ（１３）を通じて流れるガスは反応管（１
５）へと送り込まれるが、この反応管内部には容量結合
型放電用電極（１６）が設置されており、これに印加さ
れる電力は５囲乃至３ ＫＷが、その周波数はＩＭＩ（
ｚ乃至１０ＭＨｚが適当である。反応管（１５）の内部
には、アルミニウムから成る筒状の成膜用ｉ’ａ性基板
（１７）が試料保持台（１８）の上に載置されており、
この保持台（１８）はモーター（１９）により回転駆動
されるようになっており、そして、基板（１７）は適当
な加熱手段により約５０乃至４００°Ｃ好ましくは約１
５０乃至３００℃の温度に均一に加熱される。更に、反
応管（１５）の内部はａ−Ｓｉ膜又はａ−ＳｉＣ膜等の
形成時に高度の真空状態（放電圧０．１乃至２．０Ｔｏ
ｒｒ）を必要とすることにより回転ポンプ（２０）と拡
散ポンプ（２１）に連結される。
５）へと送り込まれるが、この反応管内部には容量結合
型放電用電極（１６）が設置されており、これに印加さ
れる電力は５囲乃至３ ＫＷが、その周波数はＩＭＩ（
ｚ乃至１０ＭＨｚが適当である。反応管（１５）の内部
には、アルミニウムから成る筒状の成膜用ｉ’ａ性基板
（１７）が試料保持台（１８）の上に載置されており、
この保持台（１８）はモーター（１９）により回転駆動
されるようになっており、そして、基板（１７）は適当
な加熱手段により約５０乃至４００°Ｃ好ましくは約１
５０乃至３００℃の温度に均一に加熱される。更に、反
応管（１５）の内部はａ−Ｓｉ膜又はａ−ＳｉＣ膜等の
形成時に高度の真空状態（放電圧０．１乃至２．０Ｔｏ
ｒｒ）を必要とすることにより回転ポンプ（２０）と拡
散ポンプ（２１）に連結される。
以上のように構成されたグロー放電分解装置において、
例えばＢがドーピングされたａ−３ｉＣｌを基板（１７
）上に形成するに当たって第１、第２、第３、第４調整
弁（５） （６） （７） （８）を開放して第１、第
２、第３、第４タンク（１） （２） （３） （４）
よりそれぞれく＝シ汗しス、ＣｚＨ細゛ス、Ｂｚｌｌ、
ガス及び］（２ガスを放出し、これらの放出量はマスフ
ローコントローラ（９） （１０） （１１） （１２
）により規制されてメインバイゲ（１３）を介して反応
管（１５）へと送り込まれ、そして、反応管（１５）の
内部が０．１乃至２．０Ｔｏｒｒの真空状態、基板温度
が５０乃至４００℃、容量型放電用電極（１６）に周波
数１乃至１０ＭＩＩｚの高周波電力が５０Ｗ乃至３に一
印加されるのに相俟ってグロー放電が起こり、ガスが分
解してＢ含有のａ −Ｓ’ｉ Ｃ膜が基板上に高速で形
成される。
例えばＢがドーピングされたａ−３ｉＣｌを基板（１７
）上に形成するに当たって第１、第２、第３、第４調整
弁（５） （６） （７） （８）を開放して第１、第
２、第３、第４タンク（１） （２） （３） （４）
よりそれぞれく＝シ汗しス、ＣｚＨ細゛ス、Ｂｚｌｌ、
ガス及び］（２ガスを放出し、これらの放出量はマスフ
ローコントローラ（９） （１０） （１１） （１２
）により規制されてメインバイゲ（１３）を介して反応
管（１５）へと送り込まれ、そして、反応管（１５）の
内部が０．１乃至２．０Ｔｏｒｒの真空状態、基板温度
が５０乃至４００℃、容量型放電用電極（１６）に周波
数１乃至１０ＭＩＩｚの高周波電力が５０Ｗ乃至３に一
印加されるのに相俟ってグロー放電が起こり、ガスが分
解してＢ含有のａ −Ｓ’ｉ Ｃ膜が基板上に高速で形
成される。
この高周波グロー放電分解法によれば、Ｓｉ含有ガスと
してＳｉＨ４ガスを用いた場合成膜速度が約１０μｍ
／ｈｒであるのに対し、ＳｉＪ、ガスを用いた場合には
約３０μｍ ／ｈｒＯ高速成膜化を達成することができ
る。
してＳｉＨ４ガスを用いた場合成膜速度が約１０μｍ
／ｈｒであるのに対し、ＳｉＪ、ガスを用いた場合には
約３０μｍ ／ｈｒＯ高速成膜化を達成することができ
る。
なお、本発明の製造方法は上述した高周波グロー放電分
解法に限定されるものではなく他の成膜手段を採用して
も同様に高速成膜化を達成することができ、他の成膜手
段としては光ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ決
、直流グロー放電分解法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法
、ＥＣＲプラズマＣｖＤ法等の化学気相成長法が挙げら
れ、これらの手段においても前述した反応ガス組成比と
同様の組成比で系内に導入してこれを分解することによ
って高速にａ−ＳｉＣ膜を生成することができる。
解法に限定されるものではなく他の成膜手段を採用して
も同様に高速成膜化を達成することができ、他の成膜手
段としては光ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ決
、直流グロー放電分解法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法
、ＥＣＲプラズマＣｖＤ法等の化学気相成長法が挙げら
れ、これらの手段においても前述した反応ガス組成比と
同様の組成比で系内に導入してこれを分解することによ
って高速にａ−ＳｉＣ膜を生成することができる。
以下、本発明を次の例で説明する。
実施例１
ダイヤモンドバイトを用いた超精密旋盤により鏡面に仕
上げた基板用アルミニウム製円筒状ドラムを有機溶剤を
用いた超音波洗浄及び蒸気洗浄、次いで乾燥を行って洗
浄し、第１図に示した容量結合型グロー放電分解装置の
反応管（１５）内に設置した。
上げた基板用アルミニウム製円筒状ドラムを有機溶剤を
用いた超音波洗浄及び蒸気洗浄、次いで乾燥を行って洗
浄し、第１図に示した容量結合型グロー放電分解装置の
反応管（１５）内に設置した。
そして第１タンク（１）よりＳｉ含有ガス、第２タンク
（２）よりＣｔＨｔガス、第３タンク（３）よりＢ 、
Ｈ。
（２）よりＣｔＨｔガス、第３タンク（３）よりＢ 、
Ｈ。
ガス、第４タンク（４）よりＨ２ガスをそれぞれ第１表
に示す流量で放出し、ガス圧を０．４５Ｔｏｒｒ、高周
波電力を１５０−に設定するとともに基板温度３００℃
に設定して前述したグロー放電分解法に基づいて１時間
成膜を行いａ−３ｉＣ：Ｈ：Ｂ膜を形成した。そして、
得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｂ膜の膜厚を測定した。
に示す流量で放出し、ガス圧を０．４５Ｔｏｒｒ、高周
波電力を１５０−に設定するとともに基板温度３００℃
に設定して前述したグロー放電分解法に基づいて１時間
成膜を行いａ−３ｉＣ：Ｈ：Ｂ膜を形成した。そして、
得られたａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｂ膜の膜厚を測定した。
また、第１表に示すようにＳｊｌ＋１）１２ｎ＊２ガス
の種類を変えるか条件を変えて患２〜１１ｈ６のａ−Ｓ
ｉＣ膜を製造した。
の種類を変えるか条件を変えて患２〜１１ｈ６のａ−Ｓ
ｉＣ膜を製造した。
参考として、Ｓｉ含有ガスとして、ＳｉＨ４ガスを用い
てｌ１ｈｌと同様の条件にて成膜を行った。
てｌ１ｈｌと同様の条件にて成膜を行った。
（以下余白）
第１表から明らかなように本発明の製造方法によれば（
隘１〜隘５）ではいずれも２０μｍ ／ｈｒ以上の高速
成膜ができ、隘６，７と比較しても２．５〜７倍の高速
化を達成することができた。
隘１〜隘５）ではいずれも２０μｍ ／ｈｒ以上の高速
成膜ができ、隘６，７と比較しても２．５〜７倍の高速
化を達成することができた。
以上、詳述したとおり、本発明のアモルファスシリコン
カーバイド膜の製法によれば、Ｓ＋含有ガスとしてＳｉ
ｌ、Ｈｚ＋＋−ｚ（但し、ｎ≧２）を、Ｃ含有ガスとし
てＣＪｚを選択してこれを分解し基板上にアモルファス
シリコンカーバイドを析出することにより、膜生成の高
速化を図ることができ、大きな膜厚を必要とする電子写
真感光体をはじめとするあらゆる発光素子１、受光素子
としての量産化が可能である。それに伴い、安価な製品
を供給することが可能となる。
カーバイド膜の製法によれば、Ｓ＋含有ガスとしてＳｉ
ｌ、Ｈｚ＋＋−ｚ（但し、ｎ≧２）を、Ｃ含有ガスとし
てＣＪｚを選択してこれを分解し基板上にアモルファス
シリコンカーバイドを析出することにより、膜生成の高
速化を図ることができ、大きな膜厚を必要とする電子写
真感光体をはじめとするあらゆる発光素子１、受光素子
としての量産化が可能である。それに伴い、安価な製品
を供給することが可能となる。
第１図は本発明の一実施例に用いられる容量結合型グロ
ー放電分解装置を説明するための図である。 １．２．３．４・・・タンク １５・・・・・・・・反応管 １７・・・・・・・・基板
ー放電分解装置を説明するための図である。 １．２．３．４・・・タンク １５・・・・・・・・反応管 １７・・・・・・・・基板
Claims (1)
- 原料ガスとして少なくともＳｉ含有ガスとＣ含有ガスを
用いこれを分解して基板上にアモルファスシリコンカー
バイドを析出させるアモルファスシリコンカーバイド膜
の製法において、前記Ｓｉ含有ガスとしてＳｉ＿ｎＨ＿
２＿ｎ＿＋＿２（但し、ｎ≧２）ガスを、前記Ｃ含有ガ
スとしてＣ＿２Ｈ＿２ガスを用いたことを特徴とするア
モルファスシリコンカーバイド膜の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283387A JPS63137171A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283387A JPS63137171A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63137171A true JPS63137171A (ja) | 1988-06-09 |
Family
ID=17664858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283387A Pending JPS63137171A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63137171A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58194732A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-12 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | アモルフアス炭化シリコン層の形成方法 |
| JPS61234032A (ja) * | 1985-04-09 | 1986-10-18 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61283387A patent/JPS63137171A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58194732A (ja) * | 1982-05-06 | 1983-11-12 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | アモルフアス炭化シリコン層の形成方法 |
| JPS61234032A (ja) * | 1985-04-09 | 1986-10-18 | Canon Inc | 堆積膜形成法 |
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