JPS63136514A - アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 - Google Patents

アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法

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JPS63136514A
JPS63136514A JP61283386A JP28338686A JPS63136514A JP S63136514 A JPS63136514 A JP S63136514A JP 61283386 A JP61283386 A JP 61283386A JP 28338686 A JP28338686 A JP 28338686A JP S63136514 A JPS63136514 A JP S63136514A
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JP
Japan
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gas
sic film
film
substrate
amorphous silicon
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Pending
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JP61283386A
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English (en)
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Takao Kawamura
河村 孝夫
Naooki Miyamoto
宮本 直興
Hitoshi Takemura
仁志 竹村
Hiroshi Ito
浩 伊藤
Kazumasa Okawa
大川 和昌
Kokichi Ishiki
石櫃 鴻吉
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication of JPS63136514A publication Critical patent/JPS63136514A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (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】 〔発明の分野〕 本発明はアモルファスシリコンカーバイド膜の製法に関
し、より詳細には原料ガスの取り扱いを容易となすとと
もに膜質の制御を容易にしたアモルファスシリコンカー
バイド膜の製法に関する。
〔従来技術〕
近年、単結晶材料から成る半導体に加えて非晶質(アモ
ルファス)3膜から成る半導体が注目され、太陽電池等
の光電変換素子或いは電子写真用感光体としてのその利
用が活発に行われている。
その半導体材料としてはアモルファスシリコン(a−5
i )或いはアモルファスシリコンカーバイド(a−3
iC)が注目されており、特にa−3iCはa−3iに
比べて大きなバンドギャップをもつと共に耐熱性、耐熱
衝撃性、耐摩耗性に優れていることがら感光体や発光、
受光素子としての応用が進められている。
この3−5iC膜は、例えばグロー放電分解法により生
成され、その生成用ガスはメタン、エタン、プロパン、
エチレンなどのC(炭素)含有ガス、並びにシラン、ジ
シラン、トリシラン、4フツ化ケイ素などのSi(ケイ
素)含有ガスが用いられている。
しかし乍ら、上記ガスを用いてa−3iCpIiを形成
すると1μm /h以下という低い成膜速度でしか生成
されず、実用化するに当たり高い成膜速度が要求される
例えば電子写真用感光体の製造に際しては、約5〜30
μmの厚みが要求されることから成膜速度の向上が望ま
れている。
かかる要求に対して、本発明者等は前記C含有ガスとし
てアセチレン(C2H□)を用いると著しく高い成膜速
度が得られることを見出し、a−3iC膜の感光体とし
ての応用が可能であること提塞した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかて乍ら、C211□ガスを原料ガスとして反応管内
に供給する場合、Cz!Izガスは高圧封入されたボン
ベを使用することができるが、CZH2自体の性質とし
て高純度の0211□は高圧下(充填性IKg/cm2
以上)で分解爆発性を有することから、その取り扱いに
際し細心の注意を払う必要があると共に製造効率の点で
問題がある。即ちボンベの充填圧は0゜5Kg/cm”
以下に設定される必要があり、そのためにボンベ1本当
たりのガス純量が他のC含有ガスに比べ格段に少なくボ
ンベの交換回数が頻繁になり効率を低下させる。
また、a−SiCの成膜に際し、C211□ガスはSi
含有ガスと比較しても高い分解能を有するが、それゆえ
に流量の調整が難しく、生成されるa−5iC膜自体C
量の多くなる傾向になり、所望の組成を有する改質の優
れたa−5iC膜を得るのが難しいという問題があった
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は蒸気問題点に対し研究を重ねた結果、反応
ガスのC含有ガスとしてCZI!□ガスおよびエチレン
系不飽和炭素水素或いは飽和炭素水素を併用して用いる
ことにより、高圧下におけるcznzの分解爆発性を抑
制することができることにより反応ガスの取り扱いを容
易となすことができると共にボンベ1本当たりのC2H
2ガス純量を多くすることができるため、製造効率を向
上させることができ、また、C含有ガスとしての分解能
を制御し、流量の調整を容易にすることができることに
よって生成させるa−5iC膜の膜質を向上させ、所望
の組成のa−SiC膜を生成することができることを知
見し本発明に至った。
以下、本発明を詳述する。
本発明の製造方法によれば、反応ガスとして少なくとも
Si含有ガスおよびC含有ガスを用いるものであって、
C含有ガスとしてはCzHzガスおよびCmHn (但
し、m≧1、n≧4)ガスの混合ガスを用いることが本
発明における大きな特徴である。
CmHnガスとしては具体的にはエチレン系不飽和炭化
水素、飽和炭素水素であってそれ自体室温で気体である
ことが望ましく、例えばCzH6,C3!(a、CtH
+。+C3HI□、CzH4,CJ6.CtHa+Cs
11.。等で表わされる直鎖状あるいはこれらの異性体
が挙げられる。
C2H2ガスとCmHnガスの割合は(CmHn/Cz
llz + Cmtln)比で0.1乃至0.9、特に
0.3乃至0.8が望ましく、この比が0.1を下回る
と本発明の目的が達成され難<、0.9を超えるとC2
H,ガスを用いることによる高速成膜化ができなくなる
なお、このC含有ガスはC2H2の高圧下における分解
爆発性を抑制する目的からC2H2とCmHnガスとは
ボンベ等への密封時、常に両者を混合した状態で高圧密
封しておくことが必要である。
Si含有ガスとしてはS iII 4+ S i t 
Hbなどを用いることができ、このSi含有ガスは上記
のC含有ガスに対してC含有ガス:Si含有ガス・0.
01:1乃至3:l、特に0.01:1乃至1:lの割
合で配合することが望ましい。
本発明の製造方法によれば、前述したC含有ガスおよび
Si含有ガスの他に種々のガスを混入することができ、
例えば、生成されるa−5iCのダングリングボンドを
終端させることを目的として+1.F。
CI等の一価元素を含有するガスを導入することができ
る。
これらの反応ガスは反応系内に導入された後、例えば熱
、光、直流グロー放電、高周波グロー放電、マイクロ波
プラズマ等のエネルギー供給手段によって分解され、所
望の基板上にa−5iC或いはa−SiC:)Iとして
生成する。具体的に半導体としての用途から生成される
a−3iCは 5i(1−X、CM・・・(1) 但し、0.01≦X≦0.9、特に0.05≦X≦0.
5で表わされる。
本発明の製造方法によれば、a−3iCとしての用途に
よっては、そのa−3iC膜の特性を変えるために各種
の元素をドープすることができる。a−5iC膜自体は
弱いn型半導体であって例えばP、N、As、Sb等の
周期律表第Va族元素を10. OOOppm以下の範
囲でドープさせることによりさらにn型を強めることが
でき、逆にB、AI、Ga+ In等の周期律表第■a
族元素を0.1乃至10.OOOppmの範囲でドープ
させることによってP型半導体とすることができる。
このような場合には、反応ガス中に各ドーピング元素を
含有するガス、例えば周期律表第ma族元素含有ガスと
して82+1.、BF3.At(Cll3) :+、G
a(Cll:+) 3In(CH3)z等を反応ガス中
に10−b乃至1モルχ、特に10−5乃至0.1モル
χの割合で含有させ、また周期律表第Va族元素含有ガ
スとしてPHi+Nz+Ast13+AsF3,5bF
ff等を反応ガス中に1モル%以下、特に0゜1モル%
以下の割合で含有すれば良い。
次に本発明の製造方法の一実施例として高周波グロー放
電分解法を採用した場合を詳述する。
第1図は一実施例に用いられる容量結合型グロー放電分
解装置を説明するための図である。なお、ドーピング元
素としてホウ素を選択した。
図中、第1、第2、第3、第4タンク(1) (2) 
(3)(4)にはそれぞれS i H、ガス、BzHb
ガス、112およびC,H2ガスとCmHnガスが前述
した割合で混合されたガスが圧縮密封されており、H2
はキャリアーガスとしても用いられる。これらのガスは
対応する第1、第2、第3、第4調整弁(5) (6)
 (7) (8)を開放することにより放出され、その
流量がマスフローコントローラ(9) (10) (1
1) (12)により制御されてメインパイプ(13)
へ送られる。尚、(14)は止め弁である。
メインパイプ(13)を通じて流れるガスは反応管(1
5)へと送り込まれるが、この反応管内部には容量結合
型放電用電極(16)が設置されており、これに印加さ
れる電力は50−乃至3 KWが、また周波数はIMH
2乃至10MIIzが適当である。反応管(15)の内
部には、アルミニウムから成る筒状の成膜用導電性基板
(17)が試料保持台(18)の上に載置されており、
この保持台(18)はモーター(19)により回転駆動
されるようになっており、そして、基板(17)は適当
な加熱手段により約50乃至400°C好ましくは約1
50乃至300℃の温度に均一に加熱される。更に、反
応管(15)の内部はa−5i膜又はa−5iC膜等の
形成時に高度の真空状態(放電圧0.1乃至2.0To
rr)を必要とすることにより回転ポンプ(20)と拡
散ポンプ(21)に連結される。
以上のように構成されたグミ−放電分解装置において、
例えばBがドーピングされたa−3iC膜を基板(17
)上に形成するに当たって第1、第2、第3、第4調整
弁(5) (6) (7) (8)を開放して第1、第
2、第3、第4タンク(1) (2) (3) (4)
よりそれぞれS i II 4ガス、CzHzとCmt
lnの混合ガス、B 2tl bガス及び11□ガスを
放出し、これらの放出量はマスフローコントローラ(9
) (10) (11) (12)により規制されてメ
インパイプ(13)を介して反応管(15)へと送り込
まれ、そして、反応管(15)の内部が0.1乃至2.
 QTorrの真空状態、基板温度が50乃至400°
C5容量型放電用電極(16)に周波数1乃至10 M
 II zの高周波電力が50W乃至3 KW印加され
るのに相撲ってグロー放電が起こり、ガスが分解してB
含有のa−3iC膜が基板上に高速で形成される。
なお、本発明の製造方法は上述した高周波グロー放電分
解法に限定されるものではなく他の成膜手段を採用して
も同様に高速成膜化を達成することができ、他の成膜手
段としては光CVD法、レーザーCVD法、熱CVD法
、直流グロー放電分解法、マイクロ波プラズマCVD法
、ECRプラズマCVD法等の化学気相成長法が挙げら
れ、これらの手段においても前述した反応ガス組成比と
同様の組成比で系内に導入してこれを分解することによ
って高速にa−3iC膜を生成することができる。
以下、本発明を次の例で説明する。
実施例 ダイヤモンドバイトを用いた超精密旋盤により鏡面に仕
上げた基板用アルミニウム製円筒状ドラムを有機溶剤を
用いた超音波洗浄及び蒸気洗浄を行った後乾燥し、第1
図に示した容量結合型グロー放電分解装置の反応管(1
5)内に設置した。
そして第1タンク(1)より5illaガス、第2タン
ク(2)より82H,ガス、第3タンク(3)より11
2ガス、第4タンク(4)より第1表に示された割合で
混合されたCzHzとCmtlnと混合ガスをそれぞれ
第1表に示す流量で放出し、ガス圧を0.5Torr 
、高周波電力を100Wに設定するとともに基板温度3
00℃に設定して前述したグロー放電分解法に基づいて
1時間成膜を行ったところ優れた膜質のP型のa−5i
C:H;B膜を得た。そして、得られたa−3iC:)
l:II膜の膜厚を測定した。
〔以下余白〕
〔発明の効果〕 以上詳述した通り、本発明のアモルファスシリコンカー
バイド膜の製造方法によれば、炭素含有ガスとしてC2
H2ガスとCmHnガス(但しm≧1、n≧4)を混合
して用いることによりC,11、ガスの高圧下での分解
爆発性を緩和することができ、それによりガスの取り扱
いを容易となすことができると共にボンベ1本当たりの
C211□ガス純量を多(することができてボンベの交
換頻度を少なくして製造効率を向上させることができる
。また、02HzガスとSt含有ガスを用いてa−3i
C膜を高速成膜する際の成膜速度を制御することが可能
となり、特に生成されるa−5iC膜のCiを自在に変
化させることができることから所望の特性のa−SiC
膜を得ることができる。なおこの製造方法は高速成膜お
よび種々の特性のa−SiC膜を必要とする電子写真感
光体をはじめとしてあらゆる発光素子、受光素子に対し
適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に用いられる容量結合型グロ
ー放電分解装置を説明するための図である。 1.2,3.4  ・・・タンク 15・・・・・・反応管 17・・・・・・基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原料ガスとして少なくともSi含有ガスとC含有ガスを
    用い、これを分解して基板上にアモルファスシリコンカ
    ーバイドを析出させるアモルファスシリコンカーバイド
    膜の製法において、前記C含有ガスとしてC_2H_2
    ガスおよびC_mH_n(但しm≧1、n≧4)ガスを
    用いることを特徴とするアモルファスシリコンカーバイ
    ド膜の製法。
JP61283386A 1986-11-27 1986-11-27 アモルフアスシリコンカ−バイド膜の製法 Pending JPS63136514A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445992A (en) * 1993-05-10 1995-08-29 Canon Kabushiki Kaisha Process for forming a silicon carbide film
JP2014175328A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Yamaguchi Univ 窒素含有アモルファスシリコンカーバイドからなるn型半導体及びその製造方法
JP2018046085A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 新日鐵住金株式会社 炭化珪素のエピタキシャル成長方法

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JP2014175328A (ja) * 2013-03-06 2014-09-22 Yamaguchi Univ 窒素含有アモルファスシリコンカーバイドからなるn型半導体及びその製造方法
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