JPS5888029A

JPS5888029A - 薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPS5888029A
Application number: JP18466381A
Authority: JP
Inventors: Masanari Shindo; 新藤　昌成; Tatsuo Oota; 達男太田; Shigeru Sato; 滋佐藤; Isao Myokan; 明官　功; Tetsuo Shima; 徹男嶋
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1981-11-18
Publication date: 1983-05-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は薄膜の形成方法に関するものである。

例えば、電子写真の分野においては、近年、アモルファ
スシリコン（以下、ａ　−Ｓ（ト略ｆ。）を感光体とし
て用いることが提案されている。

ａ−８ｉは、５ｓ−８ｔの結合の切れたいわゆるダング
リングボンドを有し、この欠陥に起因してエネルギーギ
ャップ内に多くの局在単位を有している。

このために暗抵抗が小さく、光導′Ｉｔ性が悪＾とされ
ている。　そこで、上記ダングリングボンドの面断を水
素で埋めることによって欠陥を減少させること、即ち水
素ドーピングにより形成された５４−Ｈ結合でダングリ
ングボンドを埋めた水素含有ａ−８ｔ（以下、ａ−８ｊ
：Ｈと略す。）を形成することが行なわれる。

この場合、ａ−８４：Ｈ中の水素蓋を一定に保つことは
、高品位な特性の感光層を得ると共にその安定な生産に
よって重要なポイントである。　ａ−８（中に水素を導
入する方法として、例えば真空蒸着装置を用い、シリコ
ンを蒸発させて基板上に堆積させる際に水素ガスを同時
に供給する方法があるが、所要量の水素を効果的に導入
することには未だ成功していない。　本発明者は、その
ためには、特に次の２点が重要であることをつき止めた
０（１）、供給される水素量（具体的には水素イオン盪又
は活性水素量）が安定していること。

（２）、シリコンの蒸発量又は堆積速度が安定している
こと。

これらのうち、上記（１）を達成するために、ペルジャ
ー内の圧力（ガス圧）をコントロールして活性水素量を
制御することが考えられる。　しかしながら、ガス圧が
比較的小さい条件（特に９Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以下）で
ａ−８（：Ｈｔ−作成する場合、ヘルジャー壁面等に付
着しているシリコン中の吸着ガスがペルジャー内の発熱
部による熱で放出され、この放出ガス圧によるペルジャ
ー内圧（例えば背圧）の変動が生じてしまう。　こうし
た圧力変動下で上記した如くにペルジャー内の圧力（ト
ータルのガス圧）をコントロールした場合、供給される
活性水素量が必然的に変動することになシ、従ってａ−
Ｓ＜：ａ膜中の水素含有量が変化するので、不適当であ
る。

本発明者は、上記の如き状況に鑑みて鋭意検討を重ねた
結果、非常に独創的な考え方を見出し、本発明に到達し
たものである。　即ち、上述した・　目的（１）（２）
の（１）全達成するには特に、基板面への導入ガス量（
又はガス流量）を容器内圧力に依存することなしに制御
することが極めて重要であることを見出した。

本発明の方法によれば、容器内圧力を制御（例えば一定
に保持）するのではなく、供給する活性水素等の修飾ガ
スの導入量を制御することＫよって、堆積されるａ−８
ｉ等の薄膜の特性を左右する成分量を所要の値に確実に
設定できるのである。

これは、容器内のガス圧が例えｔｆ　９Ｘ　１０−’Ｔ
ｏｒｒ。

特にｌＸｌ０−１′〜５Ｘ１０−’Ｔｏｒｒと比較的小
さい場合に顕著であり、熱による放出ガスでガス圧が変
動したとしても常に一定量の活性水素等をドーピングす
ることができる。　従って例えばａ−８（：Ｈ膜を作成
する場合、ダングリングボンドを充分かつ再現性良く水
素で埋めることができ、高品位の膜特性が確実に得られ
ることになる。

以下、本発明を実施例について更に詳細に説明する。

第１図は、例えばａ　−８ｉ　：　）ｉ膜を形成する蒸
着装置の概略断面図である。

この装置においては、蒸着槽としてのペルジャー１に対
し排気管２ｔ−介して真空ポンプ（図示せず）が接続さ
れ、このポンプにょジベルジャー１内が例えば９Ｘ１０
”Ｔｏｒｒ以下（特にｌＸｌ０−’〜５ＸＩＯ−’Ｔｏ
ｒｒ）の圧力に設定される。　ペルジャーｌ内には、基
板としての金属板３が配され、ヒーター４で例えば３５
０〜４７０℃に加熱されるようになっている。　基板３
は図面では平板状とし、例えば太陽電池用として用いら
れるものとしたが、既述した電子写真用とする場合には
回転可能に軸支されたドラム形状とすれはよい。　この
基板３には０〜−１０ＫＶ、望ましくは−３〜−１０Ｋ
ｖノ１［［バイアス電圧５が印加される。　また、基板
３の下方には、ポート６中にシリコン蒸発源７が配置さ
れている。　そして、既述した（２）の目的、即ちシリ
コンの蒸発量又は堆積速度の制御のために、シリコン蒸
発源７に対向して膜厚検出装置８が設けられている。　
この検出装置８自体は公知の構造からなっており、蒸発
するシリコンの付着量に応じて振動数が変化する水晶板
９を筒体ｌＯ内に設け、その振動数を検知部１１で検出
し、更にこの検出値に基いてシリコンの蒸発量を制御（
例えばヒータ一温度を制御）できるようにしたものであ
る。

この装置で特徴的なことは、ペルジャー１に接続された
修飾ガス（水素ガス）導入管１２中に、水素を活性化又
はイオン化するための放電管１３が設けられる一方、水
素供給量ｔコントロールするための流量制御装置１４が
組込まれていることである。

流量制御装置１４は基本的には、流量弁（図示せず）付
きの流量コントローラー１５とこれを作動させる流量設
定器１６とからなっており、水素供給量を常に所要量、
例えばｌ０ＣＣ／ｍ　〜１００ＣＣ／ｉａｉ　（Ｄ範囲
に設定している。　これによって、上述した如く、ペル
ジャー１内に導入される活性水素又は水素イオン量を常
に一定量に保持できるから、基板３上に堆積するａ−１
：Ｈ中の水“素量金安定なものとすることができる。　
なお、上記流量弁は、公知の如くソレノイド（図示せず
）で駆動される開閉弁からなっていてよい。

また、水素放電管１３はペルジャーｌ外に配されている
ことも重要である。　即ち、仮に放電管１３をペルジャ
ー１の内部に設けた場合、放電管１３自体が蒸発したシ
リコン等により汚染され易く、また熱に耐える耐熱材料
で構成しなければならない。

これに関連して、その構造も特殊なものとなる一方、新
しい放電管と交換する作業も面倒である。

しかもペルジャー内にあることがら、放電管にシリコン
蒸気や活性水素が衝突してこれらの平均自由行程に乱れ
が生じ、ａ−８（：Ｈの堆積状態が不均一となる恐れが
ある。　しかしながら、図示したように、放電管１３を
外部に配せば、上記した汚染の問題や熱損傷が生じるこ
となく、その構成部の材質及び構造の選択、配置、交換
作業が自由若しくは容易となり、ガス流を妨けることが
なく、均一な堆積膜全形成することができる。

第２図は、第１図の装置で作成された素子、例えば太陽
電池の断面を示す。　基板として金属電極３上にａ−８
４：Ｈ膜１７が堆積せしめられ、更にこの上に他方の電
極である透明なＩＴＯ（ｉｎｄｌｕｍ　ｔｉｎｏｘｉｄ
ｅ）又はＳ　ｎ　０２　ＪＩＥ　１８が設けられる。

第１図の装置において、上記の例では水素流量を一定に
したが、その流量を時間と共に例えに連続的に変化させ
てもよい。　この場合には例えば第２図においてａ−８
４：Ｈ膜１７中の水素含有量を透明電極１８側から金属
電極３側へ連続的に増加させることができる。　水素濃
度の高くなりた金属電極３側ではａ−Ｂｉ：ＨがＮ型化
しているので、それらの間のオーミックコンタクトがと
９易くなる。

なお、本実施例による方法は、水素圧のより高い（例え
ばｌＯ〜１０　　Ｔｏｒｒ）条件下でも、一定若しくは
所要量の活性水素を供給する方法として有効である。　
要は、ペルジャー内の圧力が高いか低いかは主として装
置の排気能力の問題であり、上記方法の実施の上では単
に条件的なものであって本質的なことではない。

また、上記の水素放電管１３は、所要量の活性水素を供
給するという特徴を充たしている限り、乏ルジャー１内
に配置してよいことは勿論である。

本発明において使用する修飾ガスとは、アモルファスシ
リコンのダングリングボンドｔ−埋める原子の供給源と
してのガスを指し、上記した水素ガスをはじめ、フッ素
等のハロゲンガス、シランガス等が挙げられる。　また
、別の修飾ガスとして、アモルファスシリコンの抵抗値
金高めるための不純物、例えば酸素原子、窒素原子を供
給する酸素ガス、窒素ガス、アンモニアガス等や、アモ
ルファスシリコンの導電型を決めるドーパント、例えＩ
ｆ　ＩＪンやボロンを供給するホスフィン、ジボラン、
更にはアモルファス炭化シリコンを形成するためのメタ
ンガス等の炭化水素ガスも包含される。

これらの修飾ガスは上記した水素ガスと拡機能を異にす
るが、薄膜中への酸素、リン等の含有量が変動すると薄
膜の抵抗値や導電率を所望の値に設定できない。　従っ
て、水素ガスと同様に、本発明による方法に基き導入時
のガス流量をコントロールすることが極めて重要である
ことが理解されよう。

また、本発明による方法において、基板上に堆積される
薄膜は、上述の水素含有アモルファスシリコン（ａ　−
Ｓ　＠　：Ｈ）　　の他にも、上記の方法で所要量の水
素を含有せしめたアモルファスゲルマニウム、アモルフ
ァスシリコンーゲルマニウムヤ、アモルファス炭化シリ
コン、アモルファス酸化シリコン、アモルファス窒化シ
リコンからなっていてよい。　更に、酸化インジウム、
酸化スズ、酸化インジウム−酸化スズ（例えは第２図の
ＩＴ０１８）からなっていてよい。　これらの場合、蒸
発源としてインジウム及び／又はスズを使用し、酸素ガ
スを上述の方法と同様に放電管にて活性化しかつ流量制
御して導入すればよい。

本発明による方法は、上述の蒸着法以外にも、公知のス
パッタリング法、グロー放電法等に基いても実施するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による方法を例示するものであって、第１
図は真空蒸着装置の概略断面図、第２図は作成され九ａ
−８（：Ｈ膜を有する素子の断面図である。なお、図面に用いられている符号において、３・・・・
・・・・・・・・・・・基板７・・・・・・・・・・・
・・・・・・　シリコン蒸発源８・・・・・・・・・・
・・・・・・・膜厚検出装置１３・・・・・・・・・・
・・・・・・・・放電管１４・・・・・・・・・・・・
・・・・・流量制御装置１５・・・・・・・・・・・・
・・・・・・流量コントローラー１６・・・・・・・・
・・・・・・・・・・流量設定器１８・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ＩＴＯ膜である。代理人　　弁理士　逢　坂　　　宏（自発）手続補正書昭和５７年８月２外日特許庁長官　若　杉　和　夫　履１、事件の表示昭和５６年　特許側１８４６６３号２、発明の名称　　　　薄膜の形成方法３、補正をする
者事件との関係　　特許出願人住　所　　　　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号
氏　名（名称）（１２７）小西六写真工＊ａ式会社４、
代理人住　所　　東京都立川市柴崎町３−９−１７鈴木ビル２
階氏　名　　（７６０５）弁理士　過　坂　　宏５、補
正命令の日付６、補正により増加する発明の数７、補正の対象明細書の特許請求のＩＩＩＩ！ｌの橿及び発明の詳細な
説明の襦８、補正の内容（１）、特許請求の範囲を別紙の通りに訂正します。（２）、明細書第１０頁下から４行目の「窒素原子」を
削除します。（３）　、　１１１１１１１０頁下から４〜１行目ノｒ
ｌｌｌｌ、ｆ／ス・・・・ジポラン、」を「酸素ガスや
、」と訂正します。（ｊ）、同第１１頁４行目の「、リン」を削除しス璽化
シリコン」を削除しすす。一以　上− 特許請求の範囲１．１１器内に配した基板上に、活性化された修飾ガス
の存存下で薄膜を堆積させるに際し、前記容器内へ導入
される前記修飾ガスの流量を前記容器の内圧に依存する
ことなしに制御することを特徴とする薄膜の形成方法。２．１器外において修飾ガスの導入管中にその活性化装
置及び）ｌＩ量別御装置を夫々設ける、特許請求の範囲
の第１項に記載した方法。３、容器内において修飾ガスの導入管中にその活性化装
置を設け、容鰭外において同導入管中に修飾ガスの流量
制御装置を設ける、特許請求の範囲の第１項に記載した
方法。４、修飾ガスの導入量を一定に設定する、特許請求の範
囲の第１項〜第３項のいずれか１項に記載した方法。５、修飾ガスの導入量を時間と共に変化させる、特許請
求の範囲の第１ｆｌ〜第３項のいずれか１項に記載した
方法。６、修飾ガスの情態制御を、ソレノイドで駆動される開
閉弁によフて行なう、特許請求の範囲の第１項〜第５項
のいずれか１項に記載した方法。７、修飾ガスとして、水素、ハロゲン、Ｍ＊、シランＵ
炭化水素からなる群より潔ばれたガスを特徴する特許請
求の範囲の第１項〜第６項のいずれか１項に記載した方
法。８、アモルファスシリコン、アモルファスゲルマニウム
、アモルファスシリコン−ゲルマニウム、アモルファス
炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、酸化インジ
ウム、酸化スズ又は酸化インジウム−酸化スズを基体上
に堆積させる、特許請求の範囲の１１項〜第７項のいず
れか１項に記載した方法。９、薄膜を蒸着法、スパッタリング法又はグロー放電法
によりて基体上に堆積させる、特許請求の１５＠の第１
項〜第８項のいずれか１項に記載した方法。す１０、基体に０〜−１０ｋ〉−流電圧を印加した状態で
薄膜を堆積させる、特許請求の範囲の第１墳〜第９項の
いずれか１項に記載した方法。

Claims

【特許請求の範囲】１、容器内に配し九基板上に、活性化された修飾ガスの
存在下で薄膜を堆積させるに際し、前記容器内へ導入さ
れる前記修飾ガスの流量を前記容器の内圧に依存するこ
となしに制御する改とを特徴とする薄膜の形成方法。 λ　容器外において修飾ガスの導入管中にその活性化装
置及び流量制御装置を夫々設ける、特許請求の範囲の第
１項に記載した方法。３、容器内において修飾ガスの導入管中にその活性化装
置を設け、容器外において同導入管中に修飾ガスの流量
制御装置を設ける、特許請求の範囲の第１項に記載した
方法。４、修飾ガスの導入量を一定に設定する、特許請求の範
囲の第１項〜第３項のいずれか１項に記載した方法。＆　修飾ガスの導入量を時間と共に変化させる、特許請
求の範囲の第１項〜第３項のいずれか１項に記載した方
法。６、　修飾ガスの流量制御を、ソレノイドで駆動される
開閉弁によって行なう、特許請求の範囲の第１項〜第５
項のいずれか１項に記載した方法。７、　修飾ガスとして、水素、ハロゲン、酸素、窒素、
シラ／、ホスフィン、ジボラン、アルシン、炭化水素及
びアンモニアからなる群より選ばれたガスを特徴する特
許請求の範囲の第１項〜第６項のいずれか１項に記載し
た方法。＆　アモルファスシリコン、アモルファスゲルマニウム
、アモルファスシリコン−ゲルマニウム、アモルファス
炭化シリコン、アモルファス酸化シリコン、アモルファ
ス屋化シリコン、酸化インジウム、酸化スズ又は酸化イ
ンジウム−酸化スズを基本上に堆積させる、特許請求の
範囲の第１項〜第７項のいずれか１項に記載した方法。９、　薄膜金蒸着法、スパッタリング法又はグロー放電
法によって基体上に堆積させる、特許請求の範囲の第１
項〜第８項のいずれか１項に記載した方法。瓜　基体に０〜−１０ＫＶの直流電圧を印加した状態で
薄膜を堆積させる、特許請求の範囲の第１項〜第９項の
いずれか１項に記載した方法。