JPS5996720A - 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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JPS5996720A
JPS5996720A JP57207378A JP20737882A JPS5996720A JP S5996720 A JPS5996720 A JP S5996720A JP 57207378 A JP57207378 A JP 57207378A JP 20737882 A JP20737882 A JP 20737882A JP S5996720 A JPS5996720 A JP S5996720A
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hydrogen
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electron
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Kazuaki Miyamoto
和明 宮本
Toshio Kamisaka
上坂 外志夫
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
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  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
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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非晶質シリコンからなる薄膜半導体の製造方
法番こ関する。
水素を含む非晶質シリコン膜Gj高い光導電性、擾わた
耐熱性、島い表[jm夏を有し、優れた電子写真用感光
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(j暗抵抗率が101OΩαと低(0arlson
法による電荷潜像の形成に昏j不適当であった。そこで
高い光導電性を損うことなく暗抵抗率を増加させるため
をこいくつかの方法が提案されている。例えば5in4
ガス中に微量のB2H6ガス及び02ガスを導入しグロ
ー放電法で非晶質シリコン膜を堆積する方法、SiH4
ガス中)こ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等が実施されている。
しかしながら、こわらの方法で&j性能的にGj [ね
た非晶質シリコン膜を得ることGjできるが、膜の成長
速度が8通常1oo−数百X/minと遅く、電子写真
感光体として必要な膜厚<20μm以上)を得るために
栖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。
そこで本発明は、高い光導電性を翁し、がっ、暗抵抗率
が高く高速成長用能な電子写真感光体として有用な非晶
質シリコンからなる薄膜半導体の製造方法を提供するも
のである。
即ち、本発明に係る薄膜半導体の製造方法〔j1104
トール以下の高真空番こ排気された真空容器内1こざX
10−’)−ルから/X/(1)−5)−ルの範囲の分
圧を有するように水素とアンモニアの混合ガスを導入し
、該導入されたガスと、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昏こ加速電子を衝突させ
て電跡若しく(j解離し、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り高エネルギーを付
与させて電極基板に射突させると同時に、該電極基板表
面1こ到達したシリコン原子及び電極基板表面近傍のガ
ス分子並び【こ解離原子とに、別途の電子線発生装置に
より引き出された加速電子を衝突させることGこより、
活性化を施して非晶質シリコンから成る薄膜を形成する
ことを要旨としている。ここにおいて、アンモニアガス
と水素ガスの容量混合比【jアンモニアガス/、0に対
し水素ガスO9O/乃至/、0とするのがよい。又、電
子線発生装置より引き出された加速電子の電i基板到達
時のエネルギー【jj乃至1oooevの範囲とするの
がよい以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する
O 図に示される装置に於いて昏j1真空容器(1)内の真
空室(2)は、排気系装置(油拡散ポンプ、油回転ポン
プ等で構成されているが図示されていない)によって/
×10−7トールまでの高真空に排気されることが可能
になさねており、そして真空室(2)GIN子ビーム蒸
発源(4)(電源回路衛G」図示されていない)、じゃ
ま板(5)、ループ状のガス導入込(6)、第一電子発
生装置(7)、第二電子発生装置id: +81、基板
ホルダー(9)、及びそrllこ取り付けられた基板(
10)が設置さねており、更に真空容器(1)の外方1
こ(j装置を動作させるための電源(11)乃至(16
)とその回路、ループ状ガス導入管(6)番こバルブ(
71乃至−によって切換及び流量?r’i =I川能能
1接続さゎた水素、アンモニアが各々充填されたボンベ
e])(ホ)が設置されている。
本発明E、:基づいて、薄膜半導体を製造する【こ輻、
図番こ示すよう【こ電極基板(10)を基板ホルダー(
9)に配置し、電子ビーム蒸発源(4)のルツボ←υE
こ高純度のシリコンを供給し、次いで排気孔(3)がら
排気系装置tによって排気を行って真空室(2)を/ 
X / 0−7トールよりも高度の高真空となし、真空
度が安定したところでガス導入’青(61よりバルブ(
ハ)−を調節しながら水素とアンモニアとの混合ガスを
分圧がg×io−’  トールから/×10−5トール
の範囲になるようEこ噂人する。このとき水素とアンモ
ニアの分圧のhj合がアンモニア7.0&こ対し水素が
0.07〜八〇 となるようEこするのが好ましい。
次いで、電子ビーム蒸発#i(4+を動作させてルツボ
0υ内のシリコンを蒸気化させ、該シリコンの原子状粒
子と導入された水素とアンモニアの混合ガスを第一電子
発生装置(7)からの高速電子〔こより衝突% 離若し
く Gj 解離せしめてイオン化させる。
尚、電子発生装置R+71 Gjフィラメント(7])
、メツシュ°n;極Vの及びガード電極Q3から構成さ
れており、本実施例テGjK源(12)cコヨリ、アー
ス+:対し、−200Vの直流電位を与えられたフィラ
メントC71)に、′電源(1りにより/(1)V、3
0k の交流を流し加熱せしめて熱電子を発生させると
共に、メツシュ状Tu 枠(72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ように
している。
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1こ対し、基板ホルダー(9)に電源03)によ
り負の直流高電圧を印加して高エネルギーを付与し、電
極基板(10)表面に入射せしめる0加速電圧としてG
e1−o、oiKv〜−jKVが好適である。
基板1こ到達する粒子としてGel 、前記重子発生装
置(7)lこよりイオン化されたSi’ 、H” 、+
7. HH;等イオンの他に中性シリコン原子、水素分
子、アンモニア分子、及び加速電子との衝突若しくlj
熱的励起により解離活性化された水素原子(H”)、(
内等も多i1こある。これら荷電されていない粒子(j
電界加速効果が及はす、運卯・エネルギーがJ摩来イオ
ンに比べて小さい。こうした非荷電状態の粒子群に対し
、別途イオン化あるいCj活性化を高めて、よりシリコ
ンと水素、猿素等の反応性を晶めるために基板上の膜表
面シこ電子線を照射する第二電子発生装貯f81を作動
させる。該電子発生装置(81Gj、フィラメント(ロ
)、メツシュx 極eta及びガード電極鏝から構成さ
れており、本実施例でIj、メツシュ屯1端j基板電t
!I+!(9)+1:対し、電源(16)により負の直
流電位が印加さね、逆1こフィラメント但υ(こ対して
もコミ源α5)をこより相対的に正電位シこなるよう1
こ直流電位が印加さねている。電源(1→から供給され
た電力1こより加熱されたフィラメント6υに熱電子を
多量1こ放出し、こわら熱電子Oゴメッシュ電極輸とフ
ィラメント侶υの間の電界作用によって加速引出ししさ
れ、更【こメツシュ電極翰と基板電極(9)の電界作用
1Jよって該電子線Gj基板(tO)の表面に到達する
。基板面に到達した電子Cj、前述した基板膜表面昏こ
到達した中性粒子(Si、+2、NH3,1(、N等)
をイオン化、若しく&J高エネルギー状態(こ励起する
。゛この結果として、シリコンと水素、アンモニアVと
の反応性が高まり、高濃度の水素、窒素が取り込まれつ
つ次第1こ非晶質シリコン膜が形成される。尚、本実t
m例においてGj %フィラメント侶D)、: Gj 
20〜100Wの電力が供給さね、またメツシュ電杼0
4Gづ、基板電極(9)しこ対し、O,0O3V〜/K
V  の負の直流電位を印加させるのが好ましい0電源
(15) )こより印力目される電位(jガード電極(
へ)及びフィラメントの構造形状をこより異なるが通常
jO−!;OOVが好ましい。
本実施例において好適な照射条件〔J1基板表面(10
1に到達する電子のもつエネルギーの範囲がS〜100
0θ■となることである(Si、H%H2%NH3のイ
オン化ポテンシャルiJ各々、r、 、2、/3. j
−2/夕、’Is 10−2eVであり、気体状態の水
素分子H2の電離能率Sθが、Se>ハ 0イオン/c
mtorr  となるの&j、電子エネルギーが20〜
q00e■のときであり、+2のSeの最大値5e=5
イオン/αtorr4j電子エネルギーが80〜100
eVのとき得られる)。
本実側例で&j第二電子発生装置として、丘S)単な構
造のものを挙げたが、他に、いわゆる′電子銃と電子レ
ンズで構成される装[解を使用し、細径ビームを基板表
面で走査してもよい。
次シこ図に示す装’Itを用いて非晶質シリコン膜を形
成する具体例を記す。
〔具体例〕
図に示される装置を用い高純度@C,999999%以
上)を電子ビーム蒸発源(4)のルツボO〃に人わ、基
板面としてガラス板 (米国コーニング祉p70!;9
ガラス)を用い、それを基板ホルダー(9)に取り付け
、基板(10)を220 ’Cに保って下記の条件で基
板uO)の表面に厚さ31tmの蒸着層を形成させた。
作製条件 (1)混合ガス導入前の圧力 :  2×70″ トー
ル(2)  アンモニアと水素のm合比:  /:o、
5(3)?μ合カスの分圧    :  q×10−”
トール(4)イオン化゛屯圧(電源(ロ)))  :3
00V(5)イオン化電流       :  、2 
Q Q m A−(6)イオン加d尻FF、:  0.
 j;Kv(7)基板温度        : 200
°C(8) 蒸@速度        :  2000
しm1n(9)電源(L5)の電位差       :
  300V(10)電源(1〜の′電位差     
 :  200Vかくして得らハたシリコンN、τ膜を
X IQ回折で解析した結果、非晶質であった。そして
、該光・膜の特性を調べた結果、次の通りであつ、電子
写真感光体としてff1f1かものであった。
暗抵抗率 : 3×1013Ωm 光照射下での抵抗率 : タ×109Ωα(光照射条件
 :He−Neレーザ−300μwAi)〔比較例〕 具体例と同様の条件で、電子発生装置(8)からの電子
を基板(10)の膜表面に照射せずにジルコン薄膜を形
成させたところ、 暗抵抗率 :  g×io8Ωctn 光照射下での抵抗率 :  1lxio8 Ω(7)で
あり、特性的に劣るものであった。
本発明の@成牛導体の製造方法t3 、上述の通りであ
り、高真空の条件下でシリコンイオン及び特定のガスイ
オンに高エネルギーを付与させて電極基板上に射突さゼ
、更に基板上の膜表面に電子を照射させて非荷電状態で
膜表面に到達したSj1京子、及び特定のガス分子、#
痺゛トしたガス原子をイオン化若しく Fj高エネルギ
ー状態をこ励起し、シリコンとガス成分原子との反応性
を高めること1こより、従来の高真空下イオンブレーテ
ィングプロセスでtj %低水素濃度(高々10%)の
非晶質シリコン膜しか得られなかった欠点を解消し、ま
た、新たに水素とアンモニアの混合ガスを使用すること
で、Siを高速蒸発させる条件下でも高い水素及び窒素
濃度を有する非晶質シリコン膜を得ることが容易なるも
のである。また、このようにして得られた膜(J1高濃
度水素、窒素の効果1こより従来一般に得られた膜より
も、ijるかに高い暗抵抗(約1o13Ω(,7n以上
)、高光電導度(/ 0”Ωfi ct”以上)が得ら
れ、特1こ電子写真用感光体として優れた特性が得られ
る。加えて、高真空下でのイtンプレーテイングである
ことから、従来のグロー放電法での製膜Eこ比べて、不
純物の混入も少なく、条件のル1j御性も濠ねており、
また、本製造方法の連続化、大面私化も容易である。
【図面の簡単な説明】
図Cコ本発明方法を実I和する一例としての装置の、牌
成図である。 (1)・・・真空賽器     (lO)・・・電極基
板(8)・・・別途の電子線発生装置(第二電子発生装
置)特許出1如人 積水化学工業株式会社 代表者 藤沼基利

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 υ 10”トール以下の高真空をこ排気された真空容器
    内GこざX10”)−ルから/ X / 0−5トール
    の範囲の分圧を有するよう【こ水素とアンモニアの混合
    ガスを導入し、該導入されたガスと、シリコンを加熱蒸
    発することシこより得られるシリコン単原子と【こ加M
     ’W子を衝突させて電離若しく Ct解離し、かくし
    て生成したガスイオン及びシリコンイオンシこ電界効果
    (こより高エネルギーを付与させて電極基板に射突させ
    ると同時に、該電極板表面をこ到達したシリコン原子及
    び電極基板表面をこ到達したシリコン及び電極基板表顛
    近傍のガス分子並びに解Hit原子と【こ、別途の電子
    線発生装置より引き出された加速電子を衝突させること
    をこより活性化を施して、非晶質シリコンから成る薄膜
    を形成することを特徴とする薄膜半導体の製造方法。 2) アンモニアガスと水素ガスの分圧の割合が、アン
    モニアガス/、  Oiこ対し0.0/ないし・/・ 
    0であることを特徴とする特許請求の範囲第1項をこ記
    載の薄膜半導体の製造方法03)電子線発生装置より引
    き出された加速電子の電極基板到達時のエネルギーが5
    乃至10OOeVの範囲であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項もしくOj第2項に記載の薄膜半歩体の
    製造方法。
JP57207378A 1982-11-25 1982-11-25 薄膜半導体の製造方法 Granted JPS5996720A (ja)

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JPH0113213B2 JPH0113213B2 (ja) 1989-03-03

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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
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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JPH0113213B2 (ja) 1989-03-03

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