JPH058269B2 - - Google Patents

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JPH058269B2
JPH058269B2 JP59146030A JP14603084A JPH058269B2 JP H058269 B2 JPH058269 B2 JP H058269B2 JP 59146030 A JP59146030 A JP 59146030A JP 14603084 A JP14603084 A JP 14603084A JP H058269 B2 JPH058269 B2 JP H058269B2
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JP
Japan
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carrier
raw material
temperature
material gas
deposited film
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JP59146030A
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JPS6126772A (ja
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Shunichi Ishihara
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Canon Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C16/44Chemical 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 method of coating
    • C23C16/448Chemical 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 method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452Chemical 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 method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species

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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 技術分野 本発明は、光導電膜、半導体膜あるいは絶縁性
の膜等を所望の担体上に形成させる堆積膜形成方
法に関する。
(2) 従来技術 以下、非晶質シリコン(以下、a−Siと略す)
の堆積膜を担体上に形成させる場合を例として、
この種の技術について説明する。
従来、a−Siの堆積膜形成方法としては、グロ
ー放電を利用したプラズマ分解法や所謂CVD
(Chemical Vapor Diposition)法等が知られて
いる。その中で、モノシラン(SiH4)あるいは
四フツ化珪素(SiF4)を用い、グロー放電を利用
したプラズマ分解法で得られるa−Si膜は、未結
合手がHあるいはFによりターミネートされるた
めに、未結合手の数が少なく、高い光導電性を持
ち、また不純物添加による伝導性の制御も行なえ
るため、太陽電池、電子写真体感光体、光センサ
ー薄膜、トランジスター等の応用が提案されてい
る。
しかしながら、このようなグロー放電を利用し
たプラズマ分解法においては、堆積膜形成条件、
例えば印加電力、真空度、流入ガス量、電極構
造、担体温度等が相互に相関を持ながら堆積膜の
形成に影響を及ぼし、特に、電子写真感光体のよ
うに、大面積で且つ厚い膜厚を要するものを作成
する場合には、これら条件に起因する種々の問題
が生じている。
すなわち、1)このような大面積のすべての部
分で均一なプラズマを長時間にわたつて発生させ
ることが極めて困難である、2)膜厚を厚くする
ためには、長時間の堆積時間を要するが、堆積時
間を短くするには、通常の堆積膜作成条件とは異
なつた条件(例えば印加電力を高くする、流入ガ
ス量を増大する等)にしなければならず、これに
よる膜特性の悪化が避けられない、3)プラズマ
中には種々のイオンやラジカルが発生するが、こ
の中には膜特性に好ましくない影響をあたえるも
のも発生し、特に印加電力が高くなるにしたがい
分解されるものの種類が増加する等である。
一方、CVD法は、モノシラン等の原料ガスを
熱分解してラジカルを作成し、これを担体に付着
させてa−Si等の堆積膜を作成する方法である。
すなわち、例えばSiH4ガスを500℃程度に加熱し
た担体にあてると担体表面で SiH4 → SiH2+H2 の反応がおこり、SiH4ラジカルが発生する。こ
のSiH4ラジカルが担体表面に付着し、これとと
もにH2の放出反応がおこりa−Si膜が担体上に
堆積されると考えられている。この方法において
は、作成されるラジカルは限定され、且つ膜特性
に悪い影響を及ぼすと考えられているイオンの発
生はない。
しかしながら、担体を500℃程度の高い温度に
しなければならないため、耐熱性の悪い担体、例
えばAl等の担体を用いることができないと言つ
た問題があつた。また、通常250〜300℃程度の温
度で作成されるグロー放電分解法によるa−Si膜
を、500℃程度まで加熱すると、Si原子の未結合
手をターミネイトしているH原子がぬけ、膜特性
が悪化するという現象が生じるが、SiH4ガスを
高温度で分離して作成するCVD法によるa−Si
膜でも高温のためにSi原子の未結合手の数が多く
なつて良い特性の膜が得られないと言つた問題が
あつた。
(3) 発明の開示 本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであつ
て、本発明の目的は、従来の堆積膜形成方法、中
でもCVD法の問題点を解消し、高い膜堆積速度
を有し且つ膜特性に優れた堆積膜の作成を可能に
ならしめる新規な堆積膜形成方法を提供すること
にある。
本発明の上記目的は、以下の本発明によつて達
成される。
担体が配置された堆積室内に、分解温度未満の
温度に予備加熱、更にこれを分解温度以上の温度
に加熱して分解した原料ガスを導入し、該担体上
に堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜形成
方法。
上記の如くCVD法の大きな問題点は、堆積膜
形成用の原料ガスを担体を加熱することによつて
分解し膜形成を行なうため、担体自体を原料ガス
の分解温度以上の高温、例えばa−Si膜を作成す
るのであれば500℃程度の高温にしなければなら
ないことにあるが、本発明では上記の如き原料ガ
スを用いることで、担体自体を高温に加熱する必
要をなくして、この問題を解消するとともに、原
料ガスを予備加熱することで、原料ガスの加熱分
解を容易にし、膜堆積速度の増大をはかつてい
る。
(4) 発明の実施態様 以下、第1図を参照しつつ本発明の方法を詳細
に説明する。
第1図は担体上に堆積膜、例えばa−Si膜等を
形成させるための堆積膜形成装置の概略構成図で
ある。
堆積膜の形成は、堆積室1の内部で行なわれ
る。堆積室1は、不図示のロータリーポンプ、デ
イフイージヨンポンプ等で構成される排気系によ
り、室内を所望の圧力に保持することができるよ
うになつている。堆積室1内の担体支持台2に配
置された担体6、本例では平板状基板の表面に、
そのガスの分解温度未満の温度に予備加熱され、
更にこれを分解温度以上の温度に加熱することに
よつて分解された原料ガスを、原料ガス放出用ノ
ズル8から放出し、該担体6上に該ガスを原料と
する堆積膜を形成する。
原料ガス放出用ノズル8には、該ノズル8に原
料ガス、例えば前述のモノシラン等を供給するた
めの原料ガスボンベ13、該ガスの供給圧力を調
整するためのガス圧調整器12あるいは該ガスの
供給量を調整するためのマスフローコントローラ
ー11等により構成される原料ガス供給系から、
所望の圧力、流量等に調整された原料ガスが供給
される。ノズル8に供給された原料ガスは、該ノ
ズル8に設けられた原料ガス予備加熱用ヒーター
10によつて分解温度(例えば前述のモノシラン
であれば600〜700℃)未満の温度に予備加熱され
た後、原料ガス加熱用ヒーター9によつて分解温
度以上の温度に加熱されて分解される。この原料
ガスの熱分解によつて生じたラジカル14が、ノ
ズル8に設けられた原料ガス放出孔16から担体
6に向つて放出され、担体6に付着するとともに
担体6表面で反応を生じて担体6上に堆積膜が形
成される。従つて本方法では、担体6自体を原料
ガスの分解温度以上の高温に加熱することなく堆
積膜を担体6上に形成することができる。
原料ガスの加熱分解によつて生じるラジカル1
4は反応性が高いので、堆積膜形成の直前に原料
ガスを加熱分解するのが好ましい。このため本例
では、原料ガス放出孔16の直前に原料ガス加熱
用ヒーター9を図の如くに設け、放出直前に該ヒ
ーター9によつて原料ガスを分解するようにして
いる。また、ヒーター9を大容量(本例では
2Kw)にして、原料ガスを短時間で分解するこ
とができるようにしている。
本発明では予備加熱用ヒーター10を用いて原
料ガスを分解温度未満の所望の温度に予備加熱し
ておくので、原料ガスを短時間で分解温度以上に
加熱することができる。本例では予備加熱用ヒー
ター10を、堆積室1外に設けてあるが、もちろ
ん堆積室1内に設けても良い。予備加熱温度が原
料ガスの分解温度を越えると、ノズル8内に堆積
膜が形成され、これがノズル閉塞の原因になつた
り、形成される堆積膜の特性を劣化させたりして
好ましくない。従つて、本例の如くの加熱用ヒー
ター9と予備加熱用ヒーター10の間にノズル冷
却用水冷パイプ15を設ける等して、予備加熱ガ
スが分解温度以上の温度に加熱されないようにす
る等の工夫をすることが好ましい。
本発明では上記の如く、堆積膜形成用の原料ガ
スを予備加熱した後、これを分解温度以上の温度
に加熱して分解し、担体上に堆積膜を形成させる
ので、担体を加熱することは必ずしも必要ではな
いが、担体温度を均一にして膜形成条件の最適化
をはかる等の目的で、担体を加熱したり或いは冷
却したりすることを妨げるものではない。例えば
本例の場合、担体6は担体支持台2に設けられた
担体冷却用水冷パイプ3と担体加熱用ヒーター4
とにより、冷却と加熱が行なわれ、所望の温度に
制御されるようになつている。このため担体支持
台2には、不図示の冷却水供給源に接続された水
冷パイプ3が、担体6を均一に冷却できるように
配設されている。ヒーター4は担体温度を制御す
るための制御回路5に接続されており、担体温度
検知のための熱電対7(本例では、アロメルクロ
メル熱電対)で検知した温度に基いて、不図示の
電力供給源からヒーター4に印加される電力を制
御回路5で制御することで、担体温度の制御が行
なわれる。
このような本発明に使用しうる担体としては、
特に限定はないが、従来は高温のため使用できな
かつた耐熱性の低い材料、例えば前述のAl等の
ほか紙等も使用することが可能であり、担体の形
状や大きさ等は、その使用する用途等に応じて適
宜選択することができる。
また、本発明における原料ガスとしては、前述
のモノシランや四フツ化珪素等の他、光導電膜、
半導体膜あるいは絶縁膜等の形成すべき堆積膜の
用途に応じて、種々の原料ガスを単独で、あるい
は混合する等して使用することができる。
これ等ガスを加熱する手段としては、前述のヒ
ーター等の他、一般にガスを加熱する手段として
知られている各種の手段等を広く使用することが
可能である。
これ等ガスを堆積室に導入する手段は、上記の
如きノズルに限定されるものではなく、原料ガス
の予備加熱と該ガスの加熱分解を行なえるような
手段であれば広く使用することができる。また、
前述の如きノズルを用いる場合にも、例えば複数
のノズルをアレー状に並べる等して、大面積の担
体に堆積膜を形成する等のことも可能である。
(5) 実施例 以下に実施例を示し、本発明について更に詳細
に説明する。
実施例 1 第1図の装置を用い、平板状の石英ガラス基板
上に堆積膜を形成した。
原料ガスとしてジシランン(Si2H6)を用い、
該ガスを予備加熱用ヒーター10で350℃まで予
備加熱し、これを更にガス加熱用ヒーター9で
550℃に加熱して分解し、原料ガス放出孔16か
ら放出速度20c.c./minで石英ガラス基板6に放出
した。原料ガス放出孔16を直径2mmとし、石英
ガラス基板を該放出孔16から5mm離れたところ
に設置した。また、担体温度を300℃に設定し、
堆積室内の圧力を100mmTorrに保つた。この状態
を保持したところ、1時間後に石英ガラス基板上
に膜厚1.5μmのa−Si膜が形成された。
得られたa−Si膜上に0.2mm間隔のくし型Al電
極を真空蒸着により作成した後、2×
1014photon/cm2のHe―Neレーザーを照射し、暗
導電率及び明導電率を測定したところ、それぞれ
σd=7.7×10−10(Ω−cm)−1、σp=8.5×10−7(Ω
−cm)−1の良好な光導電性を有していることが分
つた。
実施例 2 原料ガスとして(CH33Si2H3ガスを用い、予
備加熱温度を300℃、加熱分解温度を550℃とする
以外は、実施例1と同様の条件で堆積膜を作成し
たところ、膜厚1.6μmのa−Si膜を得た。得られ
たa−Si膜を実施例2と同様にして評価したとこ
ろ、σd=8×10−10(Ω−cm)−1、σp=5×10−7
(Ω−cm)−1の良好な光導電性を有していること
が分つた。
(6) 発明の効果 以上に説明した如く、本発明では、堆積膜形成
用の原料ガスを、該ガスの分解温度未満の温度に
予備加熱した後、これを分解温度以上の温度に加
熱して分解し、担体上に堆積膜を形成するので、
従来の如く担体自体を原料ガスの分解温度以外の
温度に加熱する必要がなくなり、良好な膜特性を
有する堆積膜を比較的低い温度で形成できるよう
になつた。このため、従来は使用できなかつた耐
熱性の低い材料を担体として使用することができ
るようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法に用いられる堆積膜形
成装置の一例の概略構成図である。 1…堆積室、2…担体支持台、3…担体冷却用
水冷パイプ、4…担体加熱用ヒーター、5…制御
回路、6…担体、7…熱電対、8…原料ガス放出
用ノズル、9…原料ガス加熱用ヒーター、10…
原料ガス予備加熱用ヒーター、11…マスフロー
コントローラー、12…ガス圧調整器、13…ガ
スボンベ、14…ラジカル、15…ノズル冷却用
水冷パイプ、16…原料ガス放出孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 担体が配置された堆積室内に、分解温度未満
    の温度に予備加熱し、更にこれを分解温度以上の
    温度に加熱して分解した原料ガスを導入し、該担
    体上に堆積膜を形成することを特徴とする堆積膜
    形成方法。
JP14603084A 1984-07-16 1984-07-16 堆積膜形成方法 Granted JPS6126772A (ja)

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JPS6126772A JPS6126772A (ja) 1986-02-06
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JPS6126772A (ja) 1986-02-06

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