JPS63137173A - 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】
〔産業上の利用分野〕
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−５
ｔ ）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−Ｓｉ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。この種の成膜
手段としてグロー放電分解法をはじめとして光ＣＶＤ法
、熱ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法等が知られ
ているが、これらの中でも光ＣＶＤ法ではプラズマのよ
うに高エネルギー粒子がないので成膜中に膜の損傷を起
こさず高品質の膜を得ることができ、しかも大面積でも
膜質の均一化をはかることができ、さらに光波長の操作
によって膜組成を変えることができることから膜の制御
および装置の簡略化ができ、高性能デバイス開発のため
の有力な手段として注目されている。
ｔ ）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−Ｓｉ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。この種の成膜
手段としてグロー放電分解法をはじめとして光ＣＶＤ法
、熱ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法等が知られ
ているが、これらの中でも光ＣＶＤ法ではプラズマのよ
うに高エネルギー粒子がないので成膜中に膜の損傷を起
こさず高品質の膜を得ることができ、しかも大面積でも
膜質の均一化をはかることができ、さらに光波長の操作
によって膜組成を変えることができることから膜の制御
および装置の簡略化ができ、高性能デバイス開発のため
の有力な手段として注目されている。
一方、ａ−５ｉＣ膜の製造に際しては反応ガスとして従
来からメタン、エタン、プロパン、エチレン等のＣ（炭
素）含有ガス、並びにシラン、ジシラン、トリシラン、
４フツ化ケイ素などのＳｉ（ケイ素）含有ガスを用いて
いる。
来からメタン、エタン、プロパン、エチレン等のＣ（炭
素）含有ガス、並びにシラン、ジシラン、トリシラン、
４フツ化ケイ素などのＳｉ（ケイ素）含有ガスを用いて
いる。
しかし乍ら、上記のような反応ガスを用いて光ＣＶＤ法
によってａ−５ｉＣ膜を生成させても成膜速度が１５〜
３０人／ｍｉｎと低（ａ−５ｉＣ膜の量産化が困難であ
って、例えば約５〜３０μｍの厚みが要求される感光体
への応用はほとんどできないものであった。よって現在
では成膜速度を向上させることが切望されている。
によってａ−５ｉＣ膜を生成させても成膜速度が１５〜
３０人／ｍｉｎと低（ａ−５ｉＣ膜の量産化が困難であ
って、例えば約５〜３０μｍの厚みが要求される感光体
への応用はほとんどできないものであった。よって現在
では成膜速度を向上させることが切望されている。
かかる要求に対して、本発明者等は研究を重ねた結果、
反応ガスのうちＣ含有ガスと゛してＣｚＨｔガスを用い
ることによりＣｔＨｔ自体の高分解効率によってａ−５
ｉＣの生成が極めて高速化されることを知見し、発明に
至った。
反応ガスのうちＣ含有ガスと゛してＣｚＨｔガスを用い
ることによりＣｔＨｔ自体の高分解効率によってａ−５
ｉＣの生成が極めて高速化されることを知見し、発明に
至った。
即ち、本発明は内部に基板が設置された反応管に反応ガ
スとして少なくともＳｉ含有ガスとＣｔＨｚガスを導入
するとともに光照射し、該光エネルギーによって該反応
ガスを励起分解して該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ことを特徴とするものでする。
スとして少なくともＳｉ含有ガスとＣｔＨｚガスを導入
するとともに光照射し、該光エネルギーによって該反応
ガスを励起分解して該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ことを特徴とするものでする。
以下、本発明を詳述ひる。
光ＣＶＤ法によれば、基板が内部に設置された反応管に
反応ガスを導入し、反応ガスに反応管外部からの光照射
、例えば紫外光等の短波長光を照射することによって光
エネルギーがガス分子に吸収され、ガス分子が励起分解
して活性種となる。
反応ガスを導入し、反応ガスに反応管外部からの光照射
、例えば紫外光等の短波長光を照射することによって光
エネルギーがガス分子に吸収され、ガス分子が励起分解
して活性種となる。
ここで例えばＳｉ含有ガスとＣ含有ガスを反応ガスとし
た場合ＳｔとＣの活性種が生成され、この活性種が基板
上で結合することによりａ−５ｉＣ膜が生成される。
た場合ＳｔとＣの活性種が生成され、この活性種が基板
上で結合することによりａ−５ｉＣ膜が生成される。
本発明によれば反応ガスを少なくともＳｉ含有ガスとＣ
含有ガスとから構成し、Ｃ含有ガスとして少なくともＣ
，Ｏ，ガスを選択することが重要である。
含有ガスとから構成し、Ｃ含有ガスとして少なくともＣ
，Ｏ，ガスを選択することが重要である。
ＣＪｚは他の（：１４．ＣｚＨ４，ＣｚＨｉ等の気体と
比較して分解効率が極めて優れることによりａ−５ｉＣ
膜の高速成膜が達成されるものである。
比較して分解効率が極めて優れることによりａ−５ｉＣ
膜の高速成膜が達成されるものである。
用いられるＳｉ含有ガスとしてはＳ ｉＨａ ＋ Ｓ
ｉ ｚ Ｈｂ ＋Ｓ ｉ ｚ Ｈｓ ＋ Ｓ Ｉ Ｆ
ａ ＋ Ｓ ｉ Ｃｌ ａ ＋ Ｓ Ｉ ＨＣ１３等が
挙げられるが、特に５ｉｎＸｚｎ−ｚ（但しｎ≧２、ｘ
＝）１．、ＴＩ、ＣＩ）で表されるガスは１モル光中の
Ｓ＋原子数が多く、分解能に優れることからさらに高速
成膜化が達成できる。
ｉ ｚ Ｈｂ ＋Ｓ ｉ ｚ Ｈｓ ＋ Ｓ Ｉ Ｆ
ａ ＋ Ｓ ｉ Ｃｌ ａ ＋ Ｓ Ｉ ＨＣ１３等が
挙げられるが、特に５ｉｎＸｚｎ−ｚ（但しｎ≧２、ｘ
＝）１．、ＴＩ、ＣＩ）で表されるガスは１モル光中の
Ｓ＋原子数が多く、分解能に優れることからさらに高速
成膜化が達成できる。
上述したＣ２］１□ガスとＳｉ含有ガスの割合は（Ｃ２
Ｈ２ガス：Ｓｉ含有ガス）組成比が０．０５：ｌ乃至３
：１であることが望ましい。
Ｈ２ガス：Ｓｉ含有ガス）組成比が０．０５：ｌ乃至３
：１であることが望ましい。
さらに本発明によればＣ含有ガスとしてＣ，ｔ＋、ガス
と他の炭化水素ガス、例えばＣ１１（但し、Ｘ≧１、Ｙ
≧４）のガスを組み合わせることによりＣＪｚの高分解
効率を、若干抑制し膜質の制御を容易にならしめるとと
もにＣＪｚガスのもつ分解爆発性を緩和させ、取り扱い
を容易にならしめることができる。
と他の炭化水素ガス、例えばＣ１１（但し、Ｘ≧１、Ｙ
≧４）のガスを組み合わせることによりＣＪｚの高分解
効率を、若干抑制し膜質の制御を容易にならしめるとと
もにＣＪｚガスのもつ分解爆発性を緩和させ、取り扱い
を容易にならしめることができる。
また、上述したＣ含有ガス、Ｓｉ含有ガスの他に例えば
ａ−ＳｉＣ中のダングリングボンドを終端させることを
目的としてＨあるいはハロゲン元素を含むガスを混入さ
せることができ、その量は生成される膜全体に対し５乃
至５０原子％、特に１０乃至４０原子％の範囲になるよ
うに添加される。
ａ−ＳｉＣ中のダングリングボンドを終端させることを
目的としてＨあるいはハロゲン元素を含むガスを混入さ
せることができ、その量は生成される膜全体に対し５乃
至５０原子％、特に１０乃至４０原子％の範囲になるよ
うに添加される。
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−５ｉＣ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１０，０００ｐｐｍ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ｍａ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。
ープすることができる。 ａ−５ｉＣ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１０，０００ｐｐｍ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ｍａ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、反応ガス中に核ドーピング元素を
含有するガス、たとえば周期律表第ｍａ族元素含有ガス
としてＢＪｂ、ＢＦ：ｉ、Ａｌ（Ｃ）Ｉｚ）ｓ、Ｇａ（
ＣＨｚ）、Ｉｎ（ＣＬ）３等を反応ガス中に１０−６乃
至１モルχ、特に１０−’乃至０．１モルχの割合で、
また周期律表第Ｖａ族元素含有ガスとしてｐＨ３，Ｎｚ
、ＡｓＨ：＋＋ＡｓＦ：＋＋ＳｂＦ３等を反応ガス中に
１モル％以下、特に０．１モル２以下の割合で含有すれ
ばよい。
含有するガス、たとえば周期律表第ｍａ族元素含有ガス
としてＢＪｂ、ＢＦ：ｉ、Ａｌ（Ｃ）Ｉｚ）ｓ、Ｇａ（
ＣＨｚ）、Ｉｎ（ＣＬ）３等を反応ガス中に１０−６乃
至１モルχ、特に１０−’乃至０．１モルχの割合で、
また周期律表第Ｖａ族元素含有ガスとしてｐＨ３，Ｎｚ
、ＡｓＨ：＋＋ＡｓＦ：＋＋ＳｂＦ３等を反応ガス中に
１モル％以下、特に０．１モル２以下の割合で含有すれ
ばよい。
次に本発明の製法の一実施例を説明するための概略図で
ある第１図を参照して説明する。
ある第１図を参照して説明する。
図中、タンク（１） （２） （３） （４）にはそれ
ぞれＳｉ含有ガス、ＣＺ ＋１ ！ガスを主体とするＣ
含有ガス、Ｈ２ガス、ドーピング元素含有ガスがそれぞ
れ密封されており、これらのガスは対応する調整弁（５
） （６） （７） （８）を開放することにより放出
され、そのｆＬ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、メインパイプ（１３）は反応管
（Ｉ４）に接続されている。反応管（工４）内部には基
板（１５）が設置され、基板（１５）はフィラメント等
の加熱手段（１６）によって加熱される。一方反応管（
１４）の一部には光入射用窓（１７）が設けられ反応管
外部の光１（１８）からの光が反応域に照射されるよう
に配置されている。また、所望によりメインパイプ（１
３）の途中に成膜工程上反応促進のために水銀蒸気を触
媒として取り入れることもできる。
ぞれＳｉ含有ガス、ＣＺ ＋１ ！ガスを主体とするＣ
含有ガス、Ｈ２ガス、ドーピング元素含有ガスがそれぞ
れ密封されており、これらのガスは対応する調整弁（５
） （６） （７） （８）を開放することにより放出
され、そのｆＬ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、メインパイプ（１３）は反応管
（Ｉ４）に接続されている。反応管（工４）内部には基
板（１５）が設置され、基板（１５）はフィラメント等
の加熱手段（１６）によって加熱される。一方反応管（
１４）の一部には光入射用窓（１７）が設けられ反応管
外部の光１（１８）からの光が反応域に照射されるよう
に配置されている。また、所望によりメインパイプ（１
３）の途中に成膜工程上反応促進のために水銀蒸気を触
媒として取り入れることもできる。
このような構成によって例えばＢがドープされたａ−３
ｉＣ膜を生成する際にはタンク（４）に例えばＢ、Ｈ＆
ガス（ＩＩ２によって希釈されてもよい）を密封してお
き、各ガス？Ａ量を調整しつつ反応管（１４）に反応ガ
スを導入する。反応管ではガス圧Ｑ、１Ｔｏｒｒ乃至常
圧、基板温度５０〜４００℃に設定されている。
ｉＣ膜を生成する際にはタンク（４）に例えばＢ、Ｈ＆
ガス（ＩＩ２によって希釈されてもよい）を密封してお
き、各ガス？Ａ量を調整しつつ反応管（１４）に反応ガ
スを導入する。反応管ではガス圧Ｑ、１Ｔｏｒｒ乃至常
圧、基板温度５０〜４００℃に設定されている。
そこに光入射窓（１７）を通して光源（１８）から特定
の波長の光を照射することにより、反応ガスが励起分解
し、基板表面にａ−５ｉＣ：Ｈ：Ｂ膜が形成される。
の波長の光を照射することにより、反応ガスが励起分解
し、基板表面にａ−５ｉＣ：Ｈ：Ｂ膜が形成される。
なお、用いられる光源としては用いる反応ガスの励起波
長に応じて選択され、一般的には低圧水銀ランプ、重水
素ランプの他、レーザー光としてアルゴンレーザーの高
調波、Ａｒ、Ｐ等のエキシマレーザ−等が用いられるが
、ａ−ＳｉＣ膜の製造に際してはガス分子に対する励起
波長のマツチング、成膜大面積均一化、光源装置の簡易
性から低圧水銀ランプが望ましい。
長に応じて選択され、一般的には低圧水銀ランプ、重水
素ランプの他、レーザー光としてアルゴンレーザーの高
調波、Ａｒ、Ｐ等のエキシマレーザ−等が用いられるが
、ａ−ＳｉＣ膜の製造に際してはガス分子に対する励起
波長のマツチング、成膜大面積均一化、光源装置の簡易
性から低圧水銀ランプが望ましい。
このようにして得られるａ−ＳｉＣ膜は具体的には半導
体としての用途から Ｓｔ＋１−Ｘｌ ｘ ・・・（１） 但し、０．０１≦Ｘ≦０．９．特に０．０５≦Ｘ≦０．
５で表わされるものである。
体としての用途から Ｓｔ＋１−Ｘｌ ｘ ・・・（１） 但し、０．０１≦Ｘ≦０．９．特に０．０５≦Ｘ≦０．
５で表わされるものである。
次に本発明を次の例で説明する。
Ｃ実施例〕
反応ガスとして第１表に示すＳｉ含有ガス、Ｃ含有ガス
、Ｈ２ガス、ドーピング元素含有ガス（ＩＩ□で２０ｐ
ｐｍ濃度に希釈されたＢｚＨ，ガス）を用いて第１図に
示した装置に基づき、反応ガスを第１表の流量で反応管
内に導入して波長１８５ ｎｍの低圧水銀ランプ光を照
射して反応を３０時間行いドーピング元素を含むａ−５
ｉＣ：Ｈ膜を生成した。尚、その時の膜質を測定し、１
時間当たりの成膜速度を測定した。
、Ｈ２ガス、ドーピング元素含有ガス（ＩＩ□で２０ｐ
ｐｍ濃度に希釈されたＢｚＨ，ガス）を用いて第１図に
示した装置に基づき、反応ガスを第１表の流量で反応管
内に導入して波長１８５ ｎｍの低圧水銀ランプ光を照
射して反応を３０時間行いドーピング元素を含むａ−５
ｉＣ：Ｈ膜を生成した。尚、その時の膜質を測定し、１
時間当たりの成膜速度を測定した。
各反応条件は第１表に示す通りである。
〔発明の効果〕
以上詳述した通り、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、反応ガスとして少なくともＳ
ｉ含有ガスとＣ含有ガスとしてＣ２Ｈ２ガスを用い、こ
れを反応系内に導入して光エネルギーによって反応ガス
を励起分解して該基板上にａ−ＳｉＣを析出させること
によって良質なａ−３ｉＣを高速に且つ均質に成膜する
ことができ、それによってａ−５ｉＣの半導体として、
受光素子、発光素子或いは電子写真感光体等への応用に
際し、その量産化を達成することができる。
バイド膜の製法によれば、反応ガスとして少なくともＳ
ｉ含有ガスとＣ含有ガスとしてＣ２Ｈ２ガスを用い、こ
れを反応系内に導入して光エネルギーによって反応ガス
を励起分解して該基板上にａ−ＳｉＣを析出させること
によって良質なａ−３ｉＣを高速に且つ均質に成膜する
ことができ、それによってａ−５ｉＣの半導体として、
受光素子、発光素子或いは電子写真感光体等への応用に
際し、その量産化を達成することができる。
第１図は本発明の製法の一実施例を説明するための概略
図である。 Ｌ２，３．４ ・・・タンク １４・・・・・・反応
管１５・・・・・・基板 １８・・・・・・光源特許
出願人 （６６３）京セラ株式会社同 汚材 孝
夫
図である。 Ｌ２，３．４ ・・・タンク １４・・・・・・反応
管１５・・・・・・基板 １８・・・・・・光源特許
出願人 （６６３）京セラ株式会社同 汚材 孝
夫
Claims (1)
- （１）内部に基板が設置された反応管に反応ガスとして
少なくともＳｉ含有ガスとＣ＿２Ｈ＿２ガスを導入する
とともに光照射し、該光エネルギーによって該反応ガス
を励起分解して該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 |
|---|---|---|---|
| JP61283389A JPS63137173A (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 |
|---|---|---|---|
| JP61283389A JPS63137173A (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 |
|---|---|
| JPS63137173A true JPS63137173A (ja) | 1988-06-09 |
Family
ID=17664884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283389A Pending JPS63137173A (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) | JPS63137173A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013065315A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2015-04-02 | 国立大学法人山口大学 | 窒素がドープされたアモルファスシリコンカーバイドよりなるｎ型半導体及びｎ型半導体素子の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61283389A patent/JPS63137173A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013065315A1 (ja) * | 2011-11-02 | 2015-04-02 | 国立大学法人山口大学 | 窒素がドープされたアモルファスシリコンカーバイドよりなるｎ型半導体及びｎ型半導体素子の製造方法 |
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