JPH0112836B2 - - Google Patents
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- JPH0112836B2 JPH0112836B2 JP56150949A JP15094981A JPH0112836B2 JP H0112836 B2 JPH0112836 B2 JP H0112836B2 JP 56150949 A JP56150949 A JP 56150949A JP 15094981 A JP15094981 A JP 15094981A JP H0112836 B2 JPH0112836 B2 JP H0112836B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- amorphous silicon
- sih
- hydrogen
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- Prior art date
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical 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
- C23C16/24—Deposition of silicon only
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は太陽電池あるいは感光体などの材料と
して注目されているアモルフアスシリコンの生成
装置に関する。 アルモルフアスシリコン（ａ―Si）の生成に
は、真空蒸着法、反応性スパツタリング法、イオ
ンプレーテイング法、CVD法、プラズマCVD法
などが試みられたが、一般にはプラズマCVD法
が用いられる。プラズマCVD法には直流二極法、
交流静電容量結合法、交流電磁誘導結合法があ
り、第１図は交流静電容量結合法の原理図で、大
別して排気系１、反応槽２、ガス供給系３および
無線周波数電源４からなる。排気系１に弁５を介
して接続されている反応槽２の内部には、ａ―Si
層を形成すべき基体６を支持し、かつ一方の電極
となる支持体７と電源４によつて電圧が印加され
る他方の電極８が配置されている。また反応槽２
はガス導入口９、弁１０を介してガス供給系３に
接続されている。ａ―Si層形成のためには反応槽
２を10-5Torr以上の真空度に排気し、ガス導入
口９から例えばSiH4などの反応ガスあるいは他
ガスとの混合ガスを導入し10-5〜5Torr程度の圧
力とし、基体６を支持体７のヒータ１１により
100〜350℃に加熱し、電極８との間に無線周波数
電圧500〜5000Vを印加してグロー放電を発生さ
せる。このような条件下において反応ガスはグロ
ー中で分解され、基体６の表面で反応してａ―
Si：Ｈ（水素の入つたアモルフアスシリコン）膜
を形成する。このときの成膜速度は１〜100Å／
sec程度であり、反応ガスの利用効率は数％〜10
％程度である。従つてアモルフアスシリコンを用
いた製品、特に膜厚の厚い感光体の製品原価を低
減するうえで、一つには成膜速度を大きくして製
造時間の短縮をはかること、他の一つは反応ガス
の利用効率を向上させることが非常に有効であ
る。 スコツト（B.A.Scott）らにより反応ガスとし
てSiH4系ガスの代りにSi2H6あるいはSi3H6を用
いると、第１表に示すように約20倍程度の成膜速
度が得られることが報告されている（アプライ
ド・フイジツクス・レターズ）（Appl.Phys.
Lett.）第37巻，第８号，725〜727頁）。
して注目されているアモルフアスシリコンの生成
装置に関する。 アルモルフアスシリコン（ａ―Si）の生成に
は、真空蒸着法、反応性スパツタリング法、イオ
ンプレーテイング法、CVD法、プラズマCVD法
などが試みられたが、一般にはプラズマCVD法
が用いられる。プラズマCVD法には直流二極法、
交流静電容量結合法、交流電磁誘導結合法があ
り、第１図は交流静電容量結合法の原理図で、大
別して排気系１、反応槽２、ガス供給系３および
無線周波数電源４からなる。排気系１に弁５を介
して接続されている反応槽２の内部には、ａ―Si
層を形成すべき基体６を支持し、かつ一方の電極
となる支持体７と電源４によつて電圧が印加され
る他方の電極８が配置されている。また反応槽２
はガス導入口９、弁１０を介してガス供給系３に
接続されている。ａ―Si層形成のためには反応槽
２を10-5Torr以上の真空度に排気し、ガス導入
口９から例えばSiH4などの反応ガスあるいは他
ガスとの混合ガスを導入し10-5〜5Torr程度の圧
力とし、基体６を支持体７のヒータ１１により
100〜350℃に加熱し、電極８との間に無線周波数
電圧500〜5000Vを印加してグロー放電を発生さ
せる。このような条件下において反応ガスはグロ
ー中で分解され、基体６の表面で反応してａ―
Si：Ｈ（水素の入つたアモルフアスシリコン）膜
を形成する。このときの成膜速度は１〜100Å／
sec程度であり、反応ガスの利用効率は数％〜10
％程度である。従つてアモルフアスシリコンを用
いた製品、特に膜厚の厚い感光体の製品原価を低
減するうえで、一つには成膜速度を大きくして製
造時間の短縮をはかること、他の一つは反応ガス
の利用効率を向上させることが非常に有効であ
る。 スコツト（B.A.Scott）らにより反応ガスとし
てSiH4系ガスの代りにSi2H6あるいはSi3H6を用
いると、第１表に示すように約20倍程度の成膜速
度が得られることが報告されている（アプライ
ド・フイジツクス・レターズ）（Appl.Phys.
Lett.）第37巻，第８号，725〜727頁）。
【表】
従つて、反応ガスをSiH4系からSi2H6系に変え
れば、従来10時間以上必要とした感光体の成膜時
間が数時間以内に短縮されることになる。しかし
現状ではSi2H6系のガスを入手することは困難で
あり、入手できたとしても非常に高価であるた
め、製品原価の低減には役立たない。これを解決
する方法として、井上らがSiH4系ガスを無声放
電により重合してSi2H6，Si3H8などのSiH4より
高次のシリコン水素化物を合成し、これを反応ガ
スとしてグロー放電分解する方法を提案している
（昭和56年応用物理学会春季大会、1p―Ｓ―５）。
第２図はその方法を応用したガス回路を示し、ボ
ンベ１２からSiH4ガスが弁１３を介して無声放
電管１４、ガスポンプ１５、コールドトラツプ１
６からなるクローズドガス回路に導入され、ここ
でポンプ１５により循環され、無声放電管１４中
でSiH4ガスの一部が2SiH4→Si2H6＋H2のような
反応により分解合成され、Si2H6あるいはSi3H8
系シリコン水素化物が生成される。生成された高
次シリコン水素化物はコールドトラツプ１６に捕
捉され、所定の容量が蓄えられた後、このガス回
路に存在する残存ガスは除去される。次いで、コ
ールドトラツプ１６の温度を上げトラツプされた
成分をガス化して弁１７を介し、ボンベ１８から
のキヤリヤ用Arガスとともに流路選択および流
路制御部１９から第１図に示したものと同様なプ
ラズマCVD反応槽２に供給される。しかしこの
ようなバツチ処理法は、操作が複雑であり、
Si2H6系化合物などを生成、捕捉中は、ａ―Si膜
の生成はできないなどの欠点を有し、感光体など
の製品の製造への適用に困難がある。 本発明は、このような無声放電によりSiH4系
化合物からSi2H6などの高次のシリコン水素化物
を合成する工程における欠点を解決するために、
バツチ処理によらないで連続処理により高次シリ
コン水素化物を合成し、それを用いてアモルフア
スシリコンを生成する装置を提供することを目的
とする。 連続処理をするためには前述の化学反応の際副
生成物として生ずる水素を連続的に除去する必要
がある。これはアモルフアスシリコンとして水素
を高濃度に含むものは光伝導特性が低下するから
である。本発明は、この問題をシリコン水素化物
を用いてプラズマCVD法によりアモルフアスシ
リコンを生成する反応槽とSiH4系ガス供給系の
間にSiH4系ガスからより高次のシリコン水素化
物を合成する装置と、合成反応により生ずる水素
を連続的に除去する装置を挿入することによつて
解決し、前記の目的を達成した。SiH4系ガスか
ら高次のシリコン水素化物を合成するには前述の
無声放電による方法を適用することができる。水
素を連続的に除去するには水素ガス選択透過膜を
用いるのが有効である。 以下、図面を引用して本発明の実施例について
説明する。第３図において、第１、第２図と共通
の部分には同一の符号が付されている。ボンベ１
２からはSiH4，SiH2F2のようなSiH4系ガス、あ
るいはその他ガスとの混合ガスがガス改質装置２
０に供給される。ガス改質装置２０はSiH4系ガ
スをより高次のSinHm系化合物に変性するもの
で、主反応は、SiH4の場合には2SiH4→Si2H6＋
H2の式で表わされる。このような反応は無声放
電法のほかに短波長の紫外線（例えば低圧水銀ラ
ンプによる2537Åの光線）の適用によつてもひき
起こされる。改質装置２０より出たH2を多量に
含む改質ガスは、固形分を除去するフイルタ２１
を経て水素除去装置２２に導入される。水素除去
装置２２は、例えば第４図Ａおよびその×部を斜
視図で第４図Ｂに示すように、ポリイミド系の高
分子材料からなる細い管２３を束状にしたものを
水素ガス選択透過膜として用いたもので、フイル
タ２１からのガスは入口室２４に導入され、束状
にまとめられた水素ガス透過性細管２３の一端か
ら他端に向けて出口室２５に達する。水素は管２
３をガスが通過する間に管２３の壁を透過し、接
続されている吸引ポンプ２５により系外に除去さ
れる。もちろん、容易に推察されるように、水素
ガス選択透過膜は細管状に限定されず、平板状で
も同じ機能を持つ系を構成することができる。水
素除去装置２２の出口室２５に達した水素分の減
少した改質ガスは弁１０を介してプラズマCVD
反応槽２のガス導入口９に導入される。導入され
た改質ガスは、例えばSi2H6などの高次のSinHm
化合物を高濃度に含有しているため、従来の
SiH4系反応ガスにくらべてａ―Siの成膜速度を
大幅に向上させることができる。この場合、改質
ガスの供給量は、ガス流量制御、ガス改質装置２
０の容量ならびに再循環方式の採用などにより確
保できる。 以上述べたように、本発明はアモルフアスシリ
コンの成膜速度を向上させるために用いるSi2H6
あるいはSi3H8の反応ガスを入手容易なSiH4系ガ
スを原料として重合により生成し、その際生ずる
H2ガスを除去してシリコン水素化物の濃度の高
い反応ガスを反応槽に連続的に供給しながらプラ
ズマCVD法によりアモルフアスシリコン膜を形
成するもので、特に厚い膜厚を必要とするアモル
フアスシリコン感光体をはじめとするアモルフア
スシリコン応用機器の生産性の向上に極めて有効
である。
れば、従来10時間以上必要とした感光体の成膜時
間が数時間以内に短縮されることになる。しかし
現状ではSi2H6系のガスを入手することは困難で
あり、入手できたとしても非常に高価であるた
め、製品原価の低減には役立たない。これを解決
する方法として、井上らがSiH4系ガスを無声放
電により重合してSi2H6，Si3H8などのSiH4より
高次のシリコン水素化物を合成し、これを反応ガ
スとしてグロー放電分解する方法を提案している
（昭和56年応用物理学会春季大会、1p―Ｓ―５）。
第２図はその方法を応用したガス回路を示し、ボ
ンベ１２からSiH4ガスが弁１３を介して無声放
電管１４、ガスポンプ１５、コールドトラツプ１
６からなるクローズドガス回路に導入され、ここ
でポンプ１５により循環され、無声放電管１４中
でSiH4ガスの一部が2SiH4→Si2H6＋H2のような
反応により分解合成され、Si2H6あるいはSi3H8
系シリコン水素化物が生成される。生成された高
次シリコン水素化物はコールドトラツプ１６に捕
捉され、所定の容量が蓄えられた後、このガス回
路に存在する残存ガスは除去される。次いで、コ
ールドトラツプ１６の温度を上げトラツプされた
成分をガス化して弁１７を介し、ボンベ１８から
のキヤリヤ用Arガスとともに流路選択および流
路制御部１９から第１図に示したものと同様なプ
ラズマCVD反応槽２に供給される。しかしこの
ようなバツチ処理法は、操作が複雑であり、
Si2H6系化合物などを生成、捕捉中は、ａ―Si膜
の生成はできないなどの欠点を有し、感光体など
の製品の製造への適用に困難がある。 本発明は、このような無声放電によりSiH4系
化合物からSi2H6などの高次のシリコン水素化物
を合成する工程における欠点を解決するために、
バツチ処理によらないで連続処理により高次シリ
コン水素化物を合成し、それを用いてアモルフア
スシリコンを生成する装置を提供することを目的
とする。 連続処理をするためには前述の化学反応の際副
生成物として生ずる水素を連続的に除去する必要
がある。これはアモルフアスシリコンとして水素
を高濃度に含むものは光伝導特性が低下するから
である。本発明は、この問題をシリコン水素化物
を用いてプラズマCVD法によりアモルフアスシ
リコンを生成する反応槽とSiH4系ガス供給系の
間にSiH4系ガスからより高次のシリコン水素化
物を合成する装置と、合成反応により生ずる水素
を連続的に除去する装置を挿入することによつて
解決し、前記の目的を達成した。SiH4系ガスか
ら高次のシリコン水素化物を合成するには前述の
無声放電による方法を適用することができる。水
素を連続的に除去するには水素ガス選択透過膜を
用いるのが有効である。 以下、図面を引用して本発明の実施例について
説明する。第３図において、第１、第２図と共通
の部分には同一の符号が付されている。ボンベ１
２からはSiH4，SiH2F2のようなSiH4系ガス、あ
るいはその他ガスとの混合ガスがガス改質装置２
０に供給される。ガス改質装置２０はSiH4系ガ
スをより高次のSinHm系化合物に変性するもの
で、主反応は、SiH4の場合には2SiH4→Si2H6＋
H2の式で表わされる。このような反応は無声放
電法のほかに短波長の紫外線（例えば低圧水銀ラ
ンプによる2537Åの光線）の適用によつてもひき
起こされる。改質装置２０より出たH2を多量に
含む改質ガスは、固形分を除去するフイルタ２１
を経て水素除去装置２２に導入される。水素除去
装置２２は、例えば第４図Ａおよびその×部を斜
視図で第４図Ｂに示すように、ポリイミド系の高
分子材料からなる細い管２３を束状にしたものを
水素ガス選択透過膜として用いたもので、フイル
タ２１からのガスは入口室２４に導入され、束状
にまとめられた水素ガス透過性細管２３の一端か
ら他端に向けて出口室２５に達する。水素は管２
３をガスが通過する間に管２３の壁を透過し、接
続されている吸引ポンプ２５により系外に除去さ
れる。もちろん、容易に推察されるように、水素
ガス選択透過膜は細管状に限定されず、平板状で
も同じ機能を持つ系を構成することができる。水
素除去装置２２の出口室２５に達した水素分の減
少した改質ガスは弁１０を介してプラズマCVD
反応槽２のガス導入口９に導入される。導入され
た改質ガスは、例えばSi2H6などの高次のSinHm
化合物を高濃度に含有しているため、従来の
SiH4系反応ガスにくらべてａ―Siの成膜速度を
大幅に向上させることができる。この場合、改質
ガスの供給量は、ガス流量制御、ガス改質装置２
０の容量ならびに再循環方式の採用などにより確
保できる。 以上述べたように、本発明はアモルフアスシリ
コンの成膜速度を向上させるために用いるSi2H6
あるいはSi3H8の反応ガスを入手容易なSiH4系ガ
スを原料として重合により生成し、その際生ずる
H2ガスを除去してシリコン水素化物の濃度の高
い反応ガスを反応槽に連続的に供給しながらプラ
ズマCVD法によりアモルフアスシリコン膜を形
成するもので、特に厚い膜厚を必要とするアモル
フアスシリコン感光体をはじめとするアモルフア
スシリコン応用機器の生産性の向上に極めて有効
である。
第１図はアモルフアスシリコン生成装置の一例
を示す説明図、第２図はバツチ式ガス改質装置を
有するアモルフアスシリコン生成装置の一例を示
す説明図、第３図は本発明の一実施例としての連
続的ガス改質装置を有するアモルフアスシリコン
装置の説明図、第４図はその水素除去装置の一例
を示し、Ａは断面図、Ｂはその×部の斜視図であ
る。 ２…プラズマのCVD反応槽、１２…SiH4系ガ
スボンベ、２０…ガス改質装置、２２…水素除去
装置、２３…水素ガス透過性細管。
を示す説明図、第２図はバツチ式ガス改質装置を
有するアモルフアスシリコン生成装置の一例を示
す説明図、第３図は本発明の一実施例としての連
続的ガス改質装置を有するアモルフアスシリコン
装置の説明図、第４図はその水素除去装置の一例
を示し、Ａは断面図、Ｂはその×部の斜視図であ
る。 ２…プラズマのCVD反応槽、１２…SiH4系ガ
スボンベ、２０…ガス改質装置、２２…水素除去
装置、２３…水素ガス透過性細管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン水素化物を用いてプラズマCVD法
によりアモルフアスシリコンを生成するものにお
いて、CVD反応槽とSiH4系ガス供給系の間に
SiH4系ガスからより高次のシリコン水素化物を
合成する装置と、合成反応により生ずる水素を連
続的に除去する装置とが挿入されたことを特徴と
するアモルフアスシリコン生成装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
SiH4系ガスから高次のシリコン水素化物を合成
する装置が無声放電によるものであることを特徴
とするアモルフアスシリコン生成装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
合成反応により生ずる水素を除去する装置が水素
ガス選択透過膜によるものであることを特徴とす
るアモルフアスシリコン生成装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56150949A JPS5855325A (ja) | 1981-09-24 | 1981-09-24 | アモルフアスシリコン生成装置 |
| US06/382,475 US4460673A (en) | 1981-06-03 | 1982-05-27 | Method of producing amorphous silicon layer and its manufacturing apparatus |
| DE19823220683 DE3220683A1 (de) | 1981-06-03 | 1982-06-02 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer amorphen siliciumschicht |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56150949A JPS5855325A (ja) | 1981-09-24 | 1981-09-24 | アモルフアスシリコン生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5855325A JPS5855325A (ja) | 1983-04-01 |
| JPH0112836B2 true JPH0112836B2 (ja) | 1989-03-02 |
Family
ID=15507934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56150949A Granted JPS5855325A (ja) | 1981-06-03 | 1981-09-24 | アモルフアスシリコン生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5855325A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013207443A1 (de) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polysilanen |
-
1981
- 1981-09-24 JP JP56150949A patent/JPS5855325A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5855325A (ja) | 1983-04-01 |
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