JPH0814025B2 - アモルファスシリコン膜の形成方法 - Google Patents
アモルファスシリコン膜の形成方法Info
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- JPH0814025B2 JPH0814025B2 JP18771387A JP18771387A JPH0814025B2 JP H0814025 B2 JPH0814025 B2 JP H0814025B2 JP 18771387 A JP18771387 A JP 18771387A JP 18771387 A JP18771387 A JP 18771387A JP H0814025 B2 JPH0814025 B2 JP H0814025B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 明暗抵抗比の大きい良質の水素化アモルファスシリコ
ン膜の形成方法に関し、 微粉末を発生させずに良質のアモルファスシリコン膜
を高速で成膜できるようにすることを目的とし、 真空容器内で水素化アモルファスシリコン膜形成用の
材料を導入し、該材料ガスに電磁波を印加することによ
りプラズマを発生させて水素化アモルファスシリコン膜
を成長させている面にシリコンを蒸着すると同時に水素
原子線に照射するように構成する。
ン膜の形成方法に関し、 微粉末を発生させずに良質のアモルファスシリコン膜
を高速で成膜できるようにすることを目的とし、 真空容器内で水素化アモルファスシリコン膜形成用の
材料を導入し、該材料ガスに電磁波を印加することによ
りプラズマを発生させて水素化アモルファスシリコン膜
を成長させている面にシリコンを蒸着すると同時に水素
原子線に照射するように構成する。
電磁波としては、高周波またはマイクロ波を使用する
ことができる。
ことができる。
本発明は明暗抵抗比の大きい良質の水素化アモルファ
スシリコン（以下、ａ−Si:Hと略記する）膜の形成方法
に関する。
スシリコン（以下、ａ−Si:Hと略記する）膜の形成方法
に関する。
従来、ａ−Si:H膜は、高周波（以下RFと略記する）プ
ラズマ化学蒸着法（以下、プラズマCVD法と略記する）
やイオンプレーティング法等によって形成されていた。
ラズマ化学蒸着法（以下、プラズマCVD法と略記する）
やイオンプレーティング法等によって形成されていた。
RFプラズマCVD法は、明暗抵抗比（暗抵抗ρｄと明抵
抗ρｐとの比ρd/ρｐ）が104〜106と大きい膜を大面積
に比較的容易に形成できる長所を有していることから最
も多く利用されている。しかし、このRFプラズマCVD法
でａ−Si:H膜を堆積する場合、成膜速度が0.4〜４μm/h
rで良質な膜が得られるが、より高速で成膜すると膜質
が著しく低下してしまうといった問題を持っている。こ
れは、高速成膜を行うために反応性ガスの流量，圧力,R
F電力を増加すると、膜中のシリコンの結合の乱れが大
きくなりシリコンのダングリングボンドが水素でうまく
ターミネイトされず、状態密度が増加したり、緻密性が
低下したり、また気相中での反応も多くなって多量のシ
リコン微粉末が発生し、これが膜形成面に付着して形成
膜にピンホール等の欠陥が生じるためである。さらに、
この発生した微粉末は反応容器（真空容器）内壁等に付
着して除去作業が必要になるとともに、その微粉末は、
真空容器排気用の排気ポンプにまで達してオイルの劣
化，目詰まり等を起こし、排気効率の低下を引き起こ
す。これらの問題は、電子写真用感光体のような低湿プ
ロセスを要求される分野で特に問題となるものである。
この感光体製造時には、一般にアルミニウムの円筒基板
上に感光膜を形成するが、この場合、基体の変形により
300℃以上に加熱することはできず、かつアニールによ
る膜質改善も行えず、特に感光層としてａ−Si:Hを用い
るとき膜厚10μｍ以上要求されることから、上述の問題
を起こさずに高速処理を行えることが望まれる。
抗ρｐとの比ρd/ρｐ）が104〜106と大きい膜を大面積
に比較的容易に形成できる長所を有していることから最
も多く利用されている。しかし、このRFプラズマCVD法
でａ−Si:H膜を堆積する場合、成膜速度が0.4〜４μm/h
rで良質な膜が得られるが、より高速で成膜すると膜質
が著しく低下してしまうといった問題を持っている。こ
れは、高速成膜を行うために反応性ガスの流量，圧力,R
F電力を増加すると、膜中のシリコンの結合の乱れが大
きくなりシリコンのダングリングボンドが水素でうまく
ターミネイトされず、状態密度が増加したり、緻密性が
低下したり、また気相中での反応も多くなって多量のシ
リコン微粉末が発生し、これが膜形成面に付着して形成
膜にピンホール等の欠陥が生じるためである。さらに、
この発生した微粉末は反応容器（真空容器）内壁等に付
着して除去作業が必要になるとともに、その微粉末は、
真空容器排気用の排気ポンプにまで達してオイルの劣
化，目詰まり等を起こし、排気効率の低下を引き起こ
す。これらの問題は、電子写真用感光体のような低湿プ
ロセスを要求される分野で特に問題となるものである。
この感光体製造時には、一般にアルミニウムの円筒基板
上に感光膜を形成するが、この場合、基体の変形により
300℃以上に加熱することはできず、かつアニールによ
る膜質改善も行えず、特に感光層としてａ−Si:Hを用い
るとき膜厚10μｍ以上要求されることから、上述の問題
を起こさずに高速処理を行えることが望まれる。
一方、イオンプレーティング法で形成したａ−Si:H膜
は、明暗抵抗比が100−103と非常に小さく、かつ蒸着の
成膜法によって改質のａ−Si:Hが得られない。
は、明暗抵抗比が100−103と非常に小さく、かつ蒸着の
成膜法によって改質のａ−Si:Hが得られない。
本発明は微粉末を発生させずに良質のａ−Si:H膜を高
速で成膜することのせきるアモルファスシリコン膜の形
成方法を提供することを目的とする。
速で成膜することのせきるアモルファスシリコン膜の形
成方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明では、真空容器内
で水素化アモルファスシリコ膜形成用の材料ガスを導入
し、該材料ガスに電磁波を印加することによりプラズマ
を発生させて水素化アモルファスシリコン膜を成長させ
ている面に、シリコンを蒸着すると同時に水素原子線を
照射するように構成する。
で水素化アモルファスシリコ膜形成用の材料ガスを導入
し、該材料ガスに電磁波を印加することによりプラズマ
を発生させて水素化アモルファスシリコン膜を成長させ
ている面に、シリコンを蒸着すると同時に水素原子線を
照射するように構成する。
印加する電磁波としては、高周波またはマイクロ波を
使用することができる。
使用することができる。
本発明では、まず、微粉末の発生を防ぐため、成膜中
のガスを下げ、RFプラズマCVD法により膜形成面上にａ
−Si:H膜を堆積させる。そして、この際の成膜速度を低
下させないように膜形成面に別のシリコン蒸着源からの
シリコンを蒸着する。この場合のシリコンはシリコン蒸
着源から蒸発させる。これと同時に、膜形成面に水素原
子線を照射し、これにより、膜質が改善される。
のガスを下げ、RFプラズマCVD法により膜形成面上にａ
−Si:H膜を堆積させる。そして、この際の成膜速度を低
下させないように膜形成面に別のシリコン蒸着源からの
シリコンを蒸着する。この場合のシリコンはシリコン蒸
着源から蒸発させる。これと同時に、膜形成面に水素原
子線を照射し、これにより、膜質が改善される。
すなわち、微粉末を発生させずに良質のａ−Si:H膜を
高速で成膜することが可能である。
高速で成膜することが可能である。
なお、成膜時にガス圧を下げることよる微粉末発生防
止効果は、ガス圧を下げることによって、蒸発シリコン
原子,RFプラズマ生成種，及び水素原子Ｈが気相で散乱
せずに膜形成面への到着確立が高くなることにより得ら
れるものである。
止効果は、ガス圧を下げることによって、蒸発シリコン
原子,RFプラズマ生成種，及び水素原子Ｈが気相で散乱
せずに膜形成面への到着確立が高くなることにより得ら
れるものである。
また、シリコン蒸着時の蒸発効率を高めるには、シリ
コン蒸着源のシリコンを、大電流電子銃等を用いて蒸発
させるようにする。
コン蒸着源のシリコンを、大電流電子銃等を用いて蒸発
させるようにする。
以下、第１図に関連して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明を適応するアモルファスシリコン膜形
成装置の構造説明図で、図中、１は真空容器、100は本
装置によりａ−Si:H膜を形成する基板である。
成装置の構造説明図で、図中、１は真空容器、100は本
装置によりａ−Si:H膜を形成する基板である。
基板100は、モータ２により駆動されて真空容器１内
で回転する基板ホールダ３にセットされる。基板ホルダ
３は、電源20から電流の供給を受けるヒータ４を内蔵す
るとともに、直流バイアス印加電源５と接続されてい
る。
で回転する基板ホールダ３にセットされる。基板ホルダ
３は、電源20から電流の供給を受けるヒータ４を内蔵す
るとともに、直流バイアス印加電源５と接続されてい
る。
このようにセットされる基板100の表面へのａ−Si:H
膜の形成手段は次の通りである。
膜の形成手段は次の通りである。
まず、真空容器１内をロータリーポンプ６と油拡散７
で排気して105 torr以下の真空度にした後、基板ホルダ
３を回転させてヒータ４により基板100を200〜400℃に
加熱し、該基板ホルダ３に直流バイアス印加電源５から
０〜5KVのバイアス電圧を印加するとともに、真空排気
を、ロータリーポンプ６とメカニカルブースタポンプ８
の組み合わせに切り替える。この状態で膜形成を開始す
るが、まず始めに高周波電源（電磁波発生源）９に接続
されているプラズマ発生室10の中に、材料ガス導入口11
から、SiH4,Si2H6,Si3H8,SiF4,Si2F6等のシリコン含有
反応性ガスやB2H6,BF3,PH3,PF3等のドーピングガス導入
し、高周波電源９によリプラズマを発生させてａ−Si:H
の成膜を開始する。次に、マイクロ波電源（電磁波発生
源）12に接続された水素原子線源13に水素を導入し、マ
イクロ波で放電分解した水素イオンを電界によって加速
後にフィラメントから放出した熱電子で中和してできた
水素原子線を基板100の表面に照射しながらSi蒸着用の
シャッタ14を開き、蒸着を開始する。蒸着は、水で冷却
したるつぼ15内に入れた結晶シリコン（シリコン蒸着
源）21を、アルゴンと水素との混合ガスを導入した水冷
陰極プラズマトーチやプラズマを利用した大電流電子銃
16を用い加熱，蒸発させて行う。結晶シリコンとして
は、目的に応じて、アンドープのものやボロンまたはり
んをドープしたものを用いる。この方法による実験結果
は次の通りである。
で排気して105 torr以下の真空度にした後、基板ホルダ
３を回転させてヒータ４により基板100を200〜400℃に
加熱し、該基板ホルダ３に直流バイアス印加電源５から
０〜5KVのバイアス電圧を印加するとともに、真空排気
を、ロータリーポンプ６とメカニカルブースタポンプ８
の組み合わせに切り替える。この状態で膜形成を開始す
るが、まず始めに高周波電源（電磁波発生源）９に接続
されているプラズマ発生室10の中に、材料ガス導入口11
から、SiH4,Si2H6,Si3H8,SiF4,Si2F6等のシリコン含有
反応性ガスやB2H6,BF3,PH3,PF3等のドーピングガス導入
し、高周波電源９によリプラズマを発生させてａ−Si:H
の成膜を開始する。次に、マイクロ波電源（電磁波発生
源）12に接続された水素原子線源13に水素を導入し、マ
イクロ波で放電分解した水素イオンを電界によって加速
後にフィラメントから放出した熱電子で中和してできた
水素原子線を基板100の表面に照射しながらSi蒸着用の
シャッタ14を開き、蒸着を開始する。蒸着は、水で冷却
したるつぼ15内に入れた結晶シリコン（シリコン蒸着
源）21を、アルゴンと水素との混合ガスを導入した水冷
陰極プラズマトーチやプラズマを利用した大電流電子銃
16を用い加熱，蒸発させて行う。結晶シリコンとして
は、目的に応じて、アンドープのものやボロンまたはり
んをドープしたものを用いる。この方法による実験結果
は次の通りである。
基板100を250℃に保ち、基板バイアス印加電圧を−50
0Vにして基板10を回転させ、プラズマ発生室10に導入口
11から100％Si2H610sccmと水素原子線源13に水素10scc
m,大電流電子銃16にアルゴン100sccmと水素10sccmをそ
れぞれ流した状態で、圧力が10mtorrになるように排気
バルブ17を調整する。そして、シャッタ14を閉じて蒸発
したシリコンが基板100側に行かないようにし、直流高
圧電源18を2KVにしてるつぼ15内のアンドープの結晶シ
リコンを加熱し、のぞき窓19からシリコンが溶融するの
を確認後、プラズマ発生室10内にSi2H6プラズマを発生
させて基板100上にａ−Si:Hの堆積を始めた。次に、水
素原子線源13中の水素をマイクロ波電力100Wでイオン化
し、直流電圧1KVで加速後、1400℃に加熱したＷフィラ
メントから出る熱電子を横切らせ水素イオンを電気的に
中和させて得た水素原子線を成長面（基板100の表面）
に照射した。このとき、シャッタ14を開き、蒸着とプラ
ズマCVDを同時に行ってａ−Si:Hを成膜した。
0Vにして基板10を回転させ、プラズマ発生室10に導入口
11から100％Si2H610sccmと水素原子線源13に水素10scc
m,大電流電子銃16にアルゴン100sccmと水素10sccmをそ
れぞれ流した状態で、圧力が10mtorrになるように排気
バルブ17を調整する。そして、シャッタ14を閉じて蒸発
したシリコンが基板100側に行かないようにし、直流高
圧電源18を2KVにしてるつぼ15内のアンドープの結晶シ
リコンを加熱し、のぞき窓19からシリコンが溶融するの
を確認後、プラズマ発生室10内にSi2H6プラズマを発生
させて基板100上にａ−Si:Hの堆積を始めた。次に、水
素原子線源13中の水素をマイクロ波電力100Wでイオン化
し、直流電圧1KVで加速後、1400℃に加熱したＷフィラ
メントから出る熱電子を横切らせ水素イオンを電気的に
中和させて得た水素原子線を成長面（基板100の表面）
に照射した。このとき、シャッタ14を開き、蒸着とプラ
ズマCVDを同時に行ってａ−Si:Hを成膜した。
この手順により、明暗抵抗比5.1×104の良質のａ−S
i:H膜を成膜速度27μm/hrという高速で得ることができ
た。
i:H膜を成膜速度27μm/hrという高速で得ることができ
た。
以上述べたように、本発明によれば、プラズマを発生
させてａ−Si:H膜を成長させている面に、シリコンを蒸
着すると同時に水素原子線を照射するようになってお
り、このような２種類の成膜方法の併用により、従来の
高周波プラズマCVD法の数倍の成膜速度で、微粉末の発
生がなく明暗抵抗比の大きい良質のａ−Si:H膜を形成す
ることが可能になる。
させてａ−Si:H膜を成長させている面に、シリコンを蒸
着すると同時に水素原子線を照射するようになってお
り、このような２種類の成膜方法の併用により、従来の
高周波プラズマCVD法の数倍の成膜速度で、微粉末の発
生がなく明暗抵抗比の大きい良質のａ−Si:H膜を形成す
ることが可能になる。
第１図は本発明の実施例のアモルファスシリコン膜形成
装置の構造説明図で、 図中、 １は真空容器、 11は材料ガス導入口、 9,12は電磁波発生源、 13は水素電子線源、 21は結晶シリコン（シリコン蒸着源）、 100は基板である。
装置の構造説明図で、 図中、 １は真空容器、 11は材料ガス導入口、 9,12は電磁波発生源、 13は水素電子線源、 21は結晶シリコン（シリコン蒸着源）、 100は基板である。
Claims (2)
- 【請求項１】真空容器内で水素化アモルファスシリコン
膜形成用の材料ガスを導入し、該材料ガスに電磁波を印
加することによりプラズマを発生させて水素化アモルフ
ァスシリコン膜を成長させている面に、シリコンを蒸着
すると同時に水素原子線を照射することを特徴とするア
モルファスシリコン膜の形成方法。 - 【請求項２】電磁波が高周波またはマイクロ波である特
許請求の範囲第１項記載のアモルファスシリコン膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18771387A JPH0814025B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18771387A JPH0814025B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6431979A JPS6431979A (en) | 1989-02-02 |
| JPH0814025B2 true JPH0814025B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=16210869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18771387A Expired - Fee Related JPH0814025B2 (ja) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | アモルファスシリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0814025B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1968099A1 (en) * | 2007-02-16 | 2008-09-10 | Mikuro Denshi Corporation Limited | Thin film deposited on a substrate and deposition system for such thin film |
-
1987
- 1987-07-29 JP JP18771387A patent/JPH0814025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6431979A (en) | 1989-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |