JPS5996718A - 薄膜半導体の製造方法 - Google Patents

薄膜半導体の製造方法

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JPS5996718A
JPS5996718A JP57207376A JP20737682A JPS5996718A JP S5996718 A JPS5996718 A JP S5996718A JP 57207376 A JP57207376 A JP 57207376A JP 20737682 A JP20737682 A JP 20737682A JP S5996718 A JPS5996718 A JP S5996718A
Authority
JP
Japan
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gas
thin film
silicon
hydrogen
torr
Prior art date
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Pending
Application number
JP57207376A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Kamisaka
上坂 外志夫
Kazuaki Miyamoto
和明 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sekisui Chemical Co Ltd filed Critical Sekisui Chemical Co Ltd
Priority to JP57207376A priority Critical patent/JPS5996718A/ja
Publication of JPS5996718A publication Critical patent/JPS5996718A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/22Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering

Landscapes

  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

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(Jシリコンからなる薄膜半導体の24!造方法
に関する。
水素を含む非晶質シリコン膜G−J 、、高い光導電性
、優れた耐熱性、高い表面硬度を有し、優ねた電子写真
用感光体として期待されている。しかし−通常の方法で
作られた膜Gj暗低抵抗率1010Ωαと低(0arl
son法による電荷潜像の形成に(j不適当であった。
そこで、高い光導電性を損なうことなく、暗抵抗率を増
加させるためにいくつかの方法が提案されている。例え
ば、5iHjガス中に微量のB2 Hgガス及び0□ガ
スを導入し、グロー放電法で非晶質シリコン膜を堆積さ
せる方法、SiH4ガス中にN2を混合してグロー放電
法で非晶質シリコン膜を堆積させる方法などが行なわわ
ている。
しかしながらこれらの方法でCj2j能的に【j優ねた
非晶質シリコン膜を得ることGe!できるが、膜の成長
速度が通常100−数百λ/ m i nと遅く、電子
写真感光体として必要な膜厚(20μm以Dを得るため
に−極めて長時間を有し、生産性が悪いという欠点を有
している。
そこで本発明Gj %高い光導電性を有し、かつ暗抵抗
率が高く高速成長可能な電子写真感光体として有用な非
晶質シリコン膜からなる薄膜半導体の気された真空室内
に/ X / 0−”  トールからJ X 10−’
トールの範囲の分圧を有する様に水素ガスと酸素ガスの
混合ガス或い&j水素ガスと望素ガスの混合ガスを導入
し、該導入ガスと、シリコンを加熱蒸発することにより
得られるシリコン単原子とに加速電子を衝突させて電離
若しく(コ解tさせ、かくして生成したガスイオン及び
シリコンイオン10電界効果によって高エネルギーを付
加させて基材上しこ射突させることによりシリコンIF
を形成させ、更1こ該薄膜を水素プラズマ中で熱処理す
ることを要旨としている。
以F1本発明方法を詳述する。第1図及び第2図GJ本
発明方法を実施するための装置を示す。第1図において
、(IH−j真空槽で、非晶質シリコン薄膜を得るため
のものである。この槽(1)内に形成された真空室+2
1 GJ排気口(3)に連結された排気系装置(図示さ
ねていない)!こより/ X / 0−6までの高真空
1こ胡気されることが可能になっており、そして真空室
(2目こ(j電子ビーム蒸発源(4)(電源回路等に図
示さねていない)、ループ状のガス導入管(5)、電子
発生装置(6)、基材ホルダー(7)及びそf+ i、
:取付けらねた基材(8)が設置されている。真腋槽(
1)の外方1こ(J1電子発生装fk Ii !IJ作
させるだめの電源[9) 0.0)及びその回f各、基
材ホルダーに電圧を印加するため電源(11)及びその
回路、ループ状ガス導入管+51 )、:バルブ(ロ)
)〜0→により流量N節μ」能に接続された水素、酸素
或いcel窒素が充填されたボン”< 05) (+6
)が設置さねている。第2図Gj %第1図の装置で形
成されたシリコン薄膜をプラズマ処理するためのもので
ある。真空wJQυ内の真空室@+J排気口(ハ)に連
結された排気系装置(図示さねていない)によって/×
10−6トールまでの高真空に排気されることが可能に
なっており、真空室@1こ(jガス導入管■、プラズマ
発生のための電極(■(1)、シリコン薄膜が蒸着され
た基材(イ)及び基材(5)を加熱するためのヒーター
@(電源等&j図示されていない)が段置されている。
真空槽Qυの夕[方にIj、プラズマを発生させるため
の電源翰と、ガス導入管(ハ)に、バルブ(至)シこよ
り流新調#…能に接続された水素が充填されたボンベ0
〃が設置されている。
基材(8)として(:11材質、形状共しこ特に限定さ
れるものでなく、高分子材料、セラミック材狙或いGj
金属材料のいづわでも良く、形状もフィルム状、薄板状
或いGjドラム状のものであっても良い。
また、第1文の蒸着装置と第2図のプラズマ装置&j1
゛必ずしも別々の真至槽である必要(jなく、開閉シャ
ッター等で分離された2つの真空室を有する同一の真空
槽であってもよく、こうすることにより、蒸着プロセス
7J)らプラズマ処理プロセスへ真空を破ることなく移
ることができる。
第1図及び第2同条こ示される装置を一用いて薄膜半導
体を製造するにi:Js基材(8)を基材ホルダー(7
)に取り付け、電子ビーム蒸発源(4)にシリコンを供
給し、次いで排気口(3)から排気を行ない、真空室(
2)を/ X / 0”  トール以下の高真空となし
、g空度が安定した所でループ状のガス導入管(5)よ
り、バルブ(L2)〜@)を調節しながら水素と酸素或
い(j水素と窒素の混合ガスを、分圧が/×10−5ト
ールがらs×io’  トールの範囲になる様導入する
。ここで、混合ガスの容量の割合0ゴ、水素/、0【こ
対し酸素或い(ゴ智素が0.07ないし0.5であるの
が好ましい。
次いで、電子ビーム蒸発源(4)を動作させてシリコン
を蒸気化させ、該シリコンの原子状粒子と導入された混
合ガスを電子発生装置(6)からの高速電子9こより電
離若しくG:l解!せしめてイオン化させる。尚、電子
発生装置+61Gj、フィラメント(61)、メツシュ
状電諷#3罎、ガード電極6つから構成されており、電
源tlO) )こより負の直流電位を与えられたフィラ
メント(61)に電源(9)により交流電流を通電し加
熱せしめ熱電子を発生させると共Fこメツシュ状電極−
を接地することにより上記熱電子を電界加速させて高速
電子を発生する様になっている。
前記の如くしてイオン化されたガスイオン及びシリコン
イオンに対し、基材ホルダー(7)に′准源(]■)に
より負の直流電圧を印加することで高エネルギーを付与
し、基材(8)の表面をこ入射せしめかくして薄膜半導
体である非晶質シリコン薄膜を形成させる。ここで高エ
ネルギーとして【J運動エネルギーが常温において/ 
QoVから5 K e Vまでの範囲であり、好ましく
G;1100ev  から2 KeV  である次1こ
非晶質シリコン薄膜が形成さねた基材を真空室(イ)の
電#lj(イ)上1こ配置し、排気ロハヤから/×/σ
5トール以下の高真空【こ排気する。真空室(イ)の貞
空度が安定してから、ガス導入管(ハ)よりバルブ(ト
)を43節しながら水素ガスを分圧0.lトールからS
トールの範囲シこなる様導入する。次いで電漣一番こよ
り電極稗と電極輪の間に直流電界を生じゼしめプ、ラズ
マを発生させる。この時印加させる電圧として+* s
 o o vから3KVであるのが好ましい。
また、プラズマ処理中、基材@&jヒーター@【こよっ
てioo”cからs00℃までの恥囲の湿度に保たれて
いる。かくして、特性の優ねた薄膜半導体を得る。
第1.2図シこ示した装置を用いてシリコン薄膜を形成
する具体例を次に記す。
〔具体例〕
第1図に示される装置を用い、高純度シリコン塊(ワタ
、9999%以上)を電子ビーム蒸発源(4)に人ね、
基材(8)としてガラス板(米国コーニング社製70S
9ガラス)を用い、基材ホルダー(7)1こ取り付は下
記の条件で基材(8)の表面1こ厚さ2μmの蒸着層を
形成させた。
混合ガス導入前の圧力 :  2×70”  トール水
素と酸素の混合比 :  i:o、os混合ガスの分圧
 −7×/び5 c−ルイオン化電圧:  300V イオン化屯流:  200mA イオン加速電圧:  300v 基材の湿度  :  、!SO°C 蒸MW度   :  、2ooo^/ m i nかく
して得られたシリコン薄膜を、第2図に示される装置を
用いて下記の条件でプラズマ処理を行った。
水素導入前の圧力 :  2×10”  トール水素分
圧   :(7,,2)−ル 印加電圧  :  /KV 放電電流  : 5m人 基材の湿度 : 300°C 処理時間  : 30分 かくして得られたシリコン薄膜をx腺[口1折で解析し
た結果非晶質であり、特性GJ ’F &!のi車りで
あった 暗抵抗率 :g×1014Ωα 光照射下での抵抗率 −乙X101°Ωan(照射条件
 :He−Heレーザー300 IIW/CffL’)
〔比較例/〕 具体例/と同一の条件で厚さ2μmの蒸着層?を形成さ
せ、プラズマ処理を行なわなしAで、特性を調べた所F
記の通りであった。
暗抵抗率 二よ×l011Ωα 光照射下での抵抗率 二 乙×109Ωm〔具体例!〕 混合ガスを水素と窒素(混合比/:0.2>  に貧え
、具1ぐ例/と同一の条件で蒸着及びプラズマ処理を行
なった。膜厚2μm の試料をX線回折で?1析した結
果非晶質で、特性f:j下記の通りであった。
暗抵抗率 :  3X1013Ωm 光照射下での抵抗率 :2X10”Ωα〔比較例2〕 具体例2においてプラズマ処理を行なわなし)薄膜の特
性(コ下記の通りであった。−暗抵抗率: 乙×101
0ΩOマ 光照射Fの抵抗率 二 8×1010ΩC″In以上説
明したよう(こ本発明方法!j1シリコン薄膜を高遼吸
4長で作成した後水素プラズマ中で熱処理するものであ
るから、ダングリングボンドを著しく減少させることが
でき、光照射シこより抵抗率が著しく下るという鈍ねた
特性を有するシリコン薄膜を得ることができるのである
。従って本発明の方法によりば鮎単に高品質の薄膜半導
体を得ることができ、特に電子写真感光体のtJl!造
に好逆である。
【図面の簡単な説明】
第1図Gj非晶質シリフン薄膜を得るための装置の構成
図、第2図(ゴシリコン薄膜をプラズマ処理するための
装置の構成園である。 (イ)・・・真空室   +811ンの・・・基材特許
串腋1人  稍水化学工業株式会社代表者 第沼基利

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)IO−6トール以下の高真空【こ排気された真空室
    内に/×101トールからlX10−’  トールの範
    囲の分圧を有する様に水素ガスと酸素ガスの混合ガス或
    いGjj素ガスと窒素ガスの混合ガスを導入し、該導入
    ガスと、シリフンを加熱蒸発することシこより得られる
    シリコン単原子とに加′fAA電子を衝突させて電離若
    しく輻解離させ、かくして生成したガスイオン及びシリ
    コンイオンに電界効果によって高エネルギーを付与させ
    て基材上条こ射突させることによりシリコン薄膜を形成
    させ、更に該薄膜を水素プラズマ中で熱処理することを
    特徴とする薄膜半導体の製造方法。 2)混合ガスρ容景の割合が水素/、0をこ対し酸素或
    いは窒素が0.0/ないしOojであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の薄膜半導体の製造方法
JP57207376A 1982-11-25 1982-11-25 薄膜半導体の製造方法 Pending JPS5996718A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5436035A (en) * 1991-12-05 1995-07-25 Alusuisse-Lonza Services Ltd. Coating a substrate surface with a permeation barrier

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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