CN86108452A - 图象读取光检测器及其制作方法和装置 - Google Patents

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Abstract

改进的图象读取光检测器，它具有所需的光电转换层。该转换层是通过在无等离子体的条件下采用能对淀积膜的形成有所贡献的物质和电子氧化剂而制备的。本发明涉及用于制备该改进图象读取光检测器的方法和设备。

Description

本发明涉及采用非晶半导体材料的改进图象读取光检测器及其制作方法和装置。
已提出了若干种用作信息处理装置或复印机组件的图像读取光检测器。
例如，在传真机的发射机或复印机中使用了具有图像（如手稿）阅读功能的光检测器。图3中显示了在此方面有代表性的一个例子，其中使用了这种图像读取光检测器，该图示出了图像读取光检测器301、置于该光检测器下方的自聚焦光传输体302〔如SELFOC    LENS（自聚焦透镜），注册商标为NIPPON    GLASS    SHEET    CO.，LTD〕、和分别置于光传输体和所阅读的手稿304旁边的两个发光二极管（LED）阵列303，303。
已知这样的光检测器有若干种。在这些已知的光检测器中，有一种是使用非单晶半导体薄膜（如非晶半导体薄膜或多晶半导体薄膜）作为光电转换层，由于它具有很实用的光电转换特性并能容易地制成很大面积，故通常被认为是最佳的。
采用非单晶半导体材料作为光电转换层的这种已知图像读取光检测器基本上是通过将非单晶半导体材料置于一电绝缘基底上而构成光电转换层。而对于图像读取光检测器已提出了多种制备光电转换层的方法，如使用真空蒸发技术，离子注入技术，反应溅射技术，热化学气相淀积技术，等离子化学气相淀积技术，及光化学气相淀积技术。在这些方法之中，使用等离子气相淀积技术的方法（以后称为“等离子CVD法”）通常认为是最可取的，是当前采用的制备光电转换层的方法。
然而，对任何已知的光电转换层，即便使用等离子CVD法获得合格的光电转换层，并显示出几乎满意的特性，但就其特性，从完全满意的角度而言依旧存在未能解决的问题，特别是电和光的特性，光传导特性，在反复使用时的耐用性力及使用环境的特性，以及其均匀性，可再现性及大量生产，乃至其持久稳定性及耐久性（这些是使光电转换层成为固定不变而所必需的而言，上述方面依旧存在未能解决的问题。
原因大都是由于光电转换层不能由单层淀积工艺容易地制备，且为获得理想的光电转换层，在工艺操作中需要真正熟练的技术，并要注意原料。
例如，在根据热化学气相淀积技术（以后称为“CVD”法”）制作由非晶硅材料（以后称为“α-Si”）构成膜的情况下，在含有硅原子的气体原料被稀释以后，引入适合的杂质，并在上高温度为500和650之间进行有关材料的热分解。因此，为用CVD法获得理想的α-Si膜，需要精确的工艺操作加控制，因此，采用根据CVD法的工艺的装置是复杂昂贵的。然而，既便使用这种装置，以工业规模稳定地获得由α-Si材料构成的理想均匀的并有实用价值的光电转换层也是极困难的。
目前，虽然如上所述，等离子CVD法已广泛使用，依旧存在有关工艺操作和设备投资的问题。
对于工艺操作问题，等离子CVD法所使用的操作条件比已知的CVD法复杂的多，很难概括它们。
即使在涉及基底温度的相关变量中，也存在若干个变量：要引入的气体的量和流量，压强的水平和用于形成层的高频功率，电极的结构，反应室的结构，抽气的流量，及等离子发生系统。除上述参数外外，还存在其它种类的参数。在这些情况下，为获得所需的淀积膜产品，需要从大量的变化参数中选择精确的参数。而有时会产生严重的问题。例如，由于精确选择的参数，等离子容易处于不稳定状态而引起形成时淀积膜的问题。
对于采用等离子CVD法工艺的装置，其结构必定是复杂的，这是因为采用的参数如上陈述的是精确选择的，无论采用的该装置规模或种类如何修改或变化，它必须如此构成以应付精确选择的参数。
在此方面，即使一所需的淀积膜被勉强地大批生产，膜产品不可避免是昂贵的，因为（1）首先必须大量投资以建立特别适合的装置，（2）即便对这样的装置依旧存在一些工艺操作参数，而相关的参数必须从为大量生产这样的膜的存在的各种参数中精确选择。根据这样精确选择的参数，工艺必须小心地实施。
与此背景相反，现在图像读取光检测器已变得多样化。并对稳定地提供相对便宜的图像读取光检测器的要求日益增加，该廉价的图像读取光检测器具有正常的面积或大面积的，由a-Si材料构成的光电转换层，此a-Si材料具有相关的均匀性和许多适用的特性，并适合其使用目的及应用目标。
随之产生了一种要求研究一种适合的方法和装置以满足于上述要求的强烈愿望。
同样，对于其它种非单晶半导体层构成图像读取光检测器的光电转换层存在相似的情形，例如，那些构成光电转换层的a-Si材料至少含有从氧原子、碳原子和氮原子中所选择的一种。
为了解决上述提到的已知方法中的问题，及为有效而简单地制备一种改进的图像读取光检测器的新工艺，本发明人已进行了彻底的研究，此改进的图像读取光检测器具有由非晶半导体材料构成的所需的光电转换层，而它又具有许多实际的应用价值，此工艺不依靠任何已知的方法而又能达到上述提出的要求。
结果，本发明人终于找到了一种工艺能使人们有效而稳定地，以如下描述的简单特殊的工艺步骤制备上述图像读取光检测器。
因此，本发明的目的是提供一种改进的图像读取光检测器，它具有所需的光电转换层，此光电转换层由具有实际应用价值的并具有很好光电转换功能的非晶半导体材料构成，其制备方法没有采用等离子反应。
本发明的另一目的是提供一种制备改进的图像读取光检测器的工艺，用这种工艺能大量生产光电转换层，用简单的膜形成条件，在膜形成的空间不用等离子放电，而又能保持形成膜的特性及提高膜的形成率。
本发明的进一步目的是提供一种能适合实施本工艺的装置。
这些及其它本发明的目的，以及本发明的特点将根据本发明，发明附图，和在阅读下述最佳实施方案描述将会更加明显。
图示的简要说明
图1（A）到图1（E）是说明根据本发明的图像读取光检测器的代表实施例的部分视图，其中
图1（A）是根据本发明图像读取光检测器的第一个代表性实施例的断面视图;
图1（B）是说明图1（A）所示实施例的整体斜视图;
图1（C）是根据本发明的图像读取光检测器的第二个代表性实施例的断面视图;
图1（D）是根据本发明的图像读取光检测器的第三个代表性实施例的断面视图;
图1（E）是根据本发明的图像读取光检测器的第四个代表性实施例的断面部分视图。
图2是制备装置的说明视图，该装置是根据本发明作为用于制备图像读取光检测器的制备装置的一个例子。
图3是使用图像读取光检测器的例子的说明视图。
本发明人已作了认真的研究以克服通常的图像读取光检测器中的前述问题，并且达到上述目的，结果，基于下述的研究结果完成了本发明。
即，（1）选择可构成光电变换层的一个组分但只要保持在其初始能态就不能或几乎不能对所说的层的形成有所贡献的一种物质，能与物质（1）起化学反应以使其电子氧化（这意味着此物质的原子、离子或分子失去一个电子，即氧化价数增加）的另一种物质;而且，这两种物质以气态形式通过各自的传送通道引入到一个膜形成空间中，在此空间中放有保持在大约为300℃的图像读取光检测器的基底，使上述两种物质碰撞并接触，以使它们在膜形成空间中的基底之上的空间中发生相互作用。
结果，在基底上均匀淀积形成一层厚度均匀的膜而没有任何固态颗粒在其中。还发现，所得的淀积膜有着许多电学和光学特性，并有着一致的优良的光电转换功能。
当试图根据上述过程制备图像读取光检测器时，得到了所希望的图像读取光检测器，它有着许多可实际应用的特性，比如电学和光学特性、重复使用时的抗劣化性、耐环境性、以及有着优良的光电转换功能。结果，确信此方法具有足够的可重复性。
基于这些研究结果完成了本发明，本发明包括了一个改进了的图像读取光检测器、用来制备此检器的方法和装置。
也就是说，根据本发明的一个方面，提供了一种改进的图像读取光检测器，它包括图像读取光检测器的基底、光电转换层、及电气地连接到此光电转换层的电极，此光电转换层的形成是通过把两种气态物质分别通过相应的传送通道引入一个薄膜形成空间中完成的，这两种物质中的气态物质（1）可构成淀积膜的一个组分，但只要它保持在它的初始能态上，它就不能或几乎不能对所述膜的形成有所贡献（以下把此物质称为“用来形成光电转换层的物质“或”用来形成淀积膜的物质”），气态物质（2）有着使物质（1）电子氧化的特性（以后称此物质为“电子氧化剂”），在上述膜形成空间中设置有基底，其温度保持在预先确定的值上，使得物质（1）和（2）在位于基底表面上方的空间中在无等离子体的情况下彼此接触，因而产生包含受激初级颗粒的多种初级物，并使这些初级物中的至少一种被用于形成所述膜。
根据本发明的另一方面，提供了一种制备改进的图象读取光检测器的方法，其特征在于，（a）一起使用形成淀积膜的物质和电子性氧化剂，（b）把气态形式的上述物质通过一个传送空间送入一个膜形成空间中，在此空间中设有图象读取光检测器的基底，并使此基底保持在预定的温度，（c）把气态形式的电子性氧化剂通过另一传送空间送入膜形成空间，以及（d）在位于基底表面之上的空间中使上述物质（1）和电子性氧化剂（2）在无等离子体的情况下化学接触，因而产生包含受激初级物的多种初级物，并且使这些初级物中的至少一种被用于形成作为图象读取光检测器的光电转换层的淀积膜。
根据本发明的又一个方面，提供了一种适合于实施上述方法的装置，其特征在于，如此安置输送用来形成淀积膜的物质的导管和输送电子性氧化剂的导管，使得物质（1）和电子氧化剂（2）可以平稳地引入到图象读取光检测器的基底的表面以上的空间中，此基底在膜形成室中维持于一个预定的温度上，并且它们可以在无等离子体存在的情况下彼此充分地接触，从而产生包含受激初级物的多种初级物，并使这些初级物中的至少一种被用于形成作为图象读取光检测器的光电转换层的淀积膜。
根据本发明，用一种简单的方法，在没有等离子体的情况下就能够得到所希望的光电转换层，而没有等离子体刻蚀或任何因异常放电所产生的问题的影响，因为本发明并不依赖于通常的等离子作化学气相淀积方法，在此通常方法中，利用了使气体材料受放电能量的作用而形成的气体等离子体。
此外，根据本发明还带来以下的优点：以一个简单的过程，按照改进了的膜形成速率，可以有效地形成所希望的图象读取光检测器的光电转换器（它有着均匀的厚度）以及有着所希望的一致性，而并不象在通常的等离子体化学汽相淀积方法中消耗那样多的能量;用来制备图象读取光检测器的光电转换层的工作参数可以被大大地简化;有着这种所希光电转换层的改进了的图象读取光检测器，（在必需时具有大的面积）可以按工业规模大量生产，从而降低了生产成本;即便在建立起适合于实施本发明的方法的设备时，也不需要象通常的等离子体化学汽相淀积方法的装置投资那样多。
如前所述，用来形成本发明的图象读取光检测器的光电转换层的先前物质的初始物质（以后称为“初始物质A”）意味着这样一种物质，它能够形成所说的层的一个组分，但是只要它保持在它的初始能态下，它就不能或几乎不能形成所说的层。但是，当初始物质与前述的电子性氧化剂作化学接触时，要求它产生包含有受激初级物的多种初级物。
根据实际的光电转换层的种类、所希望带来的预期特性、和/或它的用途可以适当地选择初始物质A。
对于初始物质A来说，只要能满足上述条件，并且在与所说氧化剂化学接触时能够很容易地处于气态，任何气态的、液态的或固态的物质都可以使用。
当液态或固态物质被用作为初始物质A时，可以用惰性气体（比如Ar、He、N2）或H2吹过，并且，如果必需还可同时加热，以产生该物质的气体，此气体被随后引入到一个膜形成空间中。
一种气态物质被用作为前述的电子氧化剂。对氧化剂也有一个要求，即氧化剂必须有如此的特性，使它易于由两种物质的化学接触引起的电子性氧化作用造成初始物质A的激励。
因而，下面这样的氧化剂是可用的，例如氧气（象空气、氧（O2）、臭氧（O3））、包含氧原子的物质，或包含氮原子的物质比如氧化二氮（N2O）、三氧化二氮（N2O3）、和四氧化二氮（N2O4），过氧化物比如过氧化氢（H2O2），卤素气体比如F2、Cl2、Br2和I2，此外是初生态卤素比如初生态氟、氯和碘。
在选择液体或固体物质作为氧化剂的情况下，用惰性气体例如Ar、He、N2或H2吹过此物质，而且如果必须的话还对它加热，因而产生该物质的气体，此气体随后被引入到膜形成空间中（与在初始物质A的情况下相同）。
前述的初始物质A和前述电子氧化剂通过各自的传送通道，以适宜的流置和在适宜的压强下分别引入到一个膜形成空间中，并且彼此碰撞而造成这两种物质之间的化学接触，因而使初始物质被氧化剂电子性地氧化，以有效地产生出包含有受激励始成分的多种初始成分。所得这些初始成分中的至少一种去在一个基底上形成作为图象读取光检测器的光电转换层的淀积膜，此基底放在膜形成空间中并同时维持在一个预先确定的温度下。
在上述的膜形成过程中，通过相继的分解或化学反应其中产生的受激初始成分变成另外的初始成分或另外的受激初始成分，某些时候它释放出能量来。然而，受激的初始成分将与基底的表面接触（此基底放在膜形成空间中并维持在一个预先确定的温度下）并导致在基底上形成有着三维网络结构的膜。在此系统中，由于初始物质A和氧化剂之间化学接触的结果所产生的受激初始成分的能级应当最好是这样的，或迁移到一个较低能级上或在受激初始成分变成另外类型的化学物质的过程中伴随发射。因为包含这种受激初始成分的多种初始成分的形成伴随着因能量迁移而产生的发射，图象读取光检测器的光电转换层的形成过程中能量损耗较小，因而获得一个有着较好光电转换功能的改进了的图象取取光检测器，此光检测器有着所希望的光电转换层，此转换层厚度均匀并且有所希望的一致性。
参考附图，现在将更具体地解释根据本发明的图象读取光检测器的有代表性的实施方案。所作的描述不应当成为对本发明的保护范围的限制。
图1（A）到图1（E）图象3根据本发明的图象读取光检测器的代表性的实施方案的视图，其中，图1（A）是根据本发明的图象读取光检测器的第一个有代表性的实施方案的横截面视图;
图1（B）是为了表明在图1（A）中所示出的实施例的整体的斜视图;
图1（C）是根据本发明的图象读取光检测器的第二个有代表性的实施例的横截面视图;
图1（D）是根据本发明的图象读取光检测器的第三个有代表性的横截面视图;
图1（E）是根据本发明的图象读取光检测器的第四个有代表性的实施例的横截面视图。
图1（A）、1（C）和1（D）所示的图象读取光检测器是从基底则照光的类型，图中示出了基底101、光电转换层102、光电转换层的构成层102′和102″、间隔型电极103、下覆盖层104和欧姆接触层105。
图1（E）所示的图象读取光检测器为从基底侧和从光电转换层侧照光的类型，图中示出了透明基底101、光电转换层102和透明电极106。
在以上任何图象读取光检测器中，基底101是电绝缘的。
电绝缘基底可包括如聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、乙酸纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和酰胺一类的合成树脂膜层或片，玻璃、陶瓷和纸等的膜或片。
适当地确定基底的厚度，以能获的所需的图象读取光检测器。但考虑到基底的制做和处理或机械强度，厚度通常大于10微米。
光电转换层由半导体非单晶材料构成，最好由含有作为主要成分的硅原子（Si）以及如果必要时φ至少含有氢原子（H）与卤素原子（X）（以下称为“a-si（H，X）″）中的一种的非晶材料来构成。而且材料可选择性地含有导电物质。
具体地说，卤素原子（X）包括氟、氯、溴、碘，最好是氟和氯。光电转换层102中所含的氢原子（H）数量、卤素原子（X）数量或氢原子和卤素原子（H+X）的数量之和通常为1-40原子百分比，最好是5-30原子百分比。
在光电转换层102中只含卤素原子（X）的情况下，卤素原子的数量较好是至少为0.001原子百分比，更好为0.01原子百分比，最好为0.1原子百分比。
依靠在层的形成过程中，同时控制杂质量以对层适当用n型杂质或p型杂质掺杂可以把光电转换层102制成为n型或者p型。
可用作杂质的有例如“元素周期表“第ⅢA族中象B、Al、Ga、In、Tl这样的作为p型杂质的元素和“元素周期表”第ⅤA族中象N、P、As、Sb、Bi这样的作为n型杂质的元素。这些杂质中，B、Ga、p和Sb最为合适。
为了使光电转换层102具有所需类型的导电率，层102掺杂的杂质量要根据其所需电和光特性来适当确定。
对于“元素周期表”第ⅢA族元素的杂质，用量要小于3×10-2原子百分比，而对“元素周期表”第ⅤA族元素的杂质，用量要小于5×10-2原子百分比。
此外，本发明的图象读取光检测器的光电转换层102为可具有多光学带隙的多层结构。
图1（C）说明了这种情况下的一个典型实施例，其中，光电转换层由层102′和层102″构成。
这种具有多光学带隙的多层光电转换层的形成可依靠把作为调节带隙元素的选自氧原子（O）、碳原子（O）、氮原子（N）、原子（Ge）和锡原子（Sn）中的至少一种原子，在层的形成过程中引入层的方法来实现。
即在示于图1（C）中的实施例中，层102′由含选自氧原子（O）、碳原子（C）、氮原子（N）、锗原子（Ge）和锡原子（Sn）中的至少一种原子的a-si（H，X）（以下称为“a-si（O，C，N，Ge，Sn）（H，X）”）构成，而层102″由不含任何以上元素或含不同于层102′中所含元素的一种或多种元素或含与层102′中所含元素同种类的元素的a-si（H，X）构成。
具有多光学带隙的上述多层光电转换层也可依靠改变要在基底上形成的淀积膜的膜形成速率来形成。例如，层102′的形成以高的膜形成速率进行，而后层102″的形成以低的膜形成速率来进行。
在图1（A）、1（C）、1（D）和1（E）中所示的本发明图象读取光检测器实施例的情况下，光电转换层的厚度根据要制备的图象读取光检测器的光电转换层的要求来选定，一般说来，光电转换层的厚度是0.05-100微米为好，较好是0.1-50微米，最好是0.5-30微米。
在本发明的图象读取光检测器中，可在基底101与光电转换层102之间，以图1（D）的实施例所示的方式布置下覆盖层104。作为该下覆盖层，可介绍由含氮原子的a-si（H，X），即a-siN（H，X）或Si3N4构成。
本发明的图象读取光检测器中的间隔型电极103由导电材料构成，该电极最好这样构成，以实现与光电转换层102的欧姆接触。
作为完成所述欧姆接触的导电材料，在使用由a-Si（H，X）构成的不掺杂膜层作为光电转换层的情况下，可采用象Al和In这样的具有较低功函数的金属或由大量（通常大于100ppm）象p或As这样的“元素周期表”第Ⅴ族元素掺杂的a-Si（H，X）构成的较低电阻膜。但作为图1（D）中所示的一种替换，可在由如A1这样的导电材料构成的电极103和光电转换层102之间布置欧姆接触层105，105由掺杂有大量第Ⅴ族元素的a-Si（H，X）构成。
此外，在图1（E）所示的从基底101侧，也从光电转换层102侧照光的图象读取光检测器的情况下，由In2O3构成的透明电极布置在透明基底101与光电转换层102之间，且又在光电转换层102上。
在图1（A）、1（C）、1（D）和1（E）中所示的本发明的图象读取光检测器实施例的任何情况下，都可将一层绝缘层（未示出）布置在上表面上。可用作为该绝缘层的构成材料的例如有：含氮原子的a-Si（H，X），Si3N4这样的绝缘无机材料和绝缘有机树脂。
也可先在基底上布置间隔型电极，然后在同隔电极上布置光电转换层。（未示出）
对于本发明这种图象读光光检测器的制备，不仅含有作为主要成分的a-Si（H，X）的光电转换层102，而且由a-SiN（H，X）构成的下覆盖层104和由a-SiN（H，X）构成的绝缘层都能按照前面的步骤分别形成。在这些层的形成过程中，依靠选择适当种类的原料初始物质A和适当种类的电子氧化剂和它们的适当的混合物，并且分别将这些选定物引入如前所述的膜层形成空间。
也就是说，在形成由a-Si（H，X）构成的相应层的情况下，可用作原料初始物质A的最好有：如SiH4、Si2H6、Si3H8和Si4H10的气态或可气化氢化硅（硅烷）、或SiH3Cl、SiH3F和SiH3Br的气态或可气化卤代硅烷。
在用作电子性氧化剂的情况下，较好可用卤素气体如F2、Cl2、Br2、和I2，或初生态卤素如初生态氟、氯和碘。在这些物质中，最好用F2气和Cl2气。
在形成由含p型杂质的a-Si（H，X）构成的相应层的情况下，除前面的两种物质之外，使用一种给出这种p型杂质的适当初始物质。
可用作的这种原料初始物质的例如有：含第Ⅲ族元素作为其成分的化合物，如B2H6、B4H10、B5H9、B6H10、B6H12、Al（CH3）3、Al（C2H5）3、Ga（CH3）3和In（CH3）3。在这些化合物中，B2H6为最好。
此外，在形成由含n型杂质的a-Si（H，X）构成的相应层的情况下，除前面的两种物质之外，还可使用一种给出这种n型杂质的合适初始物质。
可用作这种初始物质的例如有：含第Ⅴ族元素作为其成分的化合物，如PH3、P2H4、AsH3、SbH3和BiH3。这些化合物中，PH3为最好。
在形成由a-Si（O，C，N，Ge，Sn）（H，X）构成的相应层的情况下，使用含氮原子作为其成分的气态或可气化化合物，如N2、NH3、H2NNH2、NH3或NH4N3，或气态或可气化碳氢化合物，如CH4、C2H2、C2H4、C3H6或C3H8，或气态或可气化烷，如Ge2H4、Ge2H6、Ge3H8、Ge4H10或Ge5H12，或用SnH4代替部分前面作为原料A的硅烷或卤代硅烷作为初始物质A。作为电子氧化剂剂，可用选自O2、O3、N2O、N2O3和N2-O4中的至少一种含氧气体或含氮气体。
在制备本发明改进的图象读取光检测器的过程中，形成光电转换层和其它层时的条件，如初始物质A与电氧化剂的混合、在膜层形成空间中混合这些物质时的气压、这些物质的气流速率、在基底上形成层时的内部压力、载体气体的气流速率、基底温度和每种气态物质引入到膜层形成空间时的流动类型等，是获得具有所需特性的图象读取光检测器的重要因素，要在考虑到要形成的层的功能的同时适当地选定这些条件，而且，因为这些层的形成条件是有机地相互关联的，并且可以根据层中所含每种原子的种类和数量来改变，所以必须考虑到这些关系来确定这些条件。
以流量比来计算，初始物质A与电子氧化剂的体积比为1/100-100/1时较好，1/50-50/1更好。
至于含p型杂质或n型杂质作其成分的气态物质与初始物质A以流量比为条件的体积比较好为1/106-1/10，更好为1/1005-1/20，最好为1/105-1/50。
当初始物质A与电子氧化剂混合时，膜层形成空间中的气压较高为好，以有助于初始物质A与电子氧化剂的化学接触，但该气压的确定要适当考虑到初始物质A与电子氧化剂的反应率。因此，1×10-7-10个大气任为好，1×10-6-3个大气压更好。
确定膜层形成空间中的内部压强，确定即其中放置有基底的内部空间压强时要适当考虑到在以上内部空间中要产生的受激初始成分和使那些产生于受激初始成分的初始成分在形成淀积层中生效的条件。
在反应区开口连接至膜层形成区的情况下，可利用差压抽空装置或大规模抽空设备调节膜层形成区中的内部压力，与此同时，要考虑到涉及在引入膜层形成空间的反应区时各种提供p型或n型杂质的气态初始物质A、电子氧化剂和气态初始物质的引入压力和引入流速的相关条件。
在反应区与膜层形成区之间的连接部分的传导率相当小的情况下，膜层形成区中的内部压力可通过操作连接至膜层形成区的抽气设备以控制抽气量来调节。
此外，在反应区和膜层形成区连接且结构上末分离的情况下，最好是采用差压抽空装置或大规模的抽空设备排气。
如上所述，膜层形成空间的内部压力是适当考虑了在将初始物质A、电子氧化剂和提供p型或n型杂质引入膜层形成空间中时相关压力条件时确定的。
尽管如此，一般来说，内部压力较好为0.001-100，0.01-30更好，0.05-10最好。
至于前面各种物质进入膜层形成空间的气流形成，要适当考虑到气流入口、基底和气流出口的几何分布来适当确定，这样，初始物质A、电子氧化剂和提供p-型或n型杂质的物质便被有效地引入膜层形成空间的预定区域，并且在该区域内充分均匀地混合，以产生所需的初始物，并在基底上有效地形成淀积膜层。
在基底上形成淀积膜时，基底的温度要根据要使用的气态物质的种类和要形成的淀积膜的种类来适当地确定。
也就是说，在形成由非晶材料构成的淀积膜的情况下，基底温度是室温-450℃为好，50-450℃更好。具体地说，在形成由a-Si（H，X）构成且具有所需光电转换特性的淀积膜的情况下，基底温度最好为70-350℃。而在形成由多晶材料构成的淀积膜的情况下，基底温度是200-650℃为好，300-600℃更好。
在适当考虑到基底温度时适当确定膜层形成空间中的环境温度，以便能有效地产生所需的初级物，而且在膜层形成空间中膜形成过程里，在这些初级物产生的同时，从以前的初级物产生来的其它初级物不会变成不希望的东西。
现在参照以下实例1和2更详细地描述本发明的优点，这里所提供的例1和例2仅在于以说明为目的，而不是用来限制本发明的范围。
在每一实例中，本发明的图象读取光检测器的相应层利用如图2所示的制造设备来制作。
如图2所示的制造设备包括一个带有膜层形成空间的真空室，该真空室装置有供气系统和排气系统。
在图2中，示出有储气器201-208、分别从储气器201-208延伸供气管道201a-208a、分别布置在供气管道201a-208a上用来控制来自各个储气器的气流速率的质量流控制器201b-208b、压力计201c-208c、主阀201d-201d、副阀201e-208e以及储气器压力计201f-208f。
真空室220装备有第一供气导管209、第二供气导管210和第三供气导管211，这三个导管通过真空室的上壁伸入到真空室的膜层形成空间B中，并且端头前留出足够的空间B′，以在要放置的基底218与管路端头之同形成一个反应区。
至于第一、第二、第三供气导管209、210和211，可采用一种同心或三重导管，它具有作为第三供气导管211的第一环形空间，作为第二供气导管210的第二环形空间、作为第一供气管路209的位于中间的圆柱形空间。
在膜层形成空间B中，同心式三重导管的端部最好呈从外部看向里挖去表面的形式，留下圆形区B′用作反应区，并且在呈这种向里挖去表面的形式的同时，各个供气导管209、210和211向下开口。
在替代方式中，同心三重导管可具备适当结构，以使呈园柱形式的第一供气导管209的出口位于最内的凹进部分，而由第二和第三供气导管组成的剩余部分呈斜挖表面形式，这样便留下圆锥梯形形式的空间作为反应区。
供应来自储气器201和202的气体的供气管223与第一供气导管209相连，供应来自储气器203、204和205的气体的供气管224与第二供气导管210相连，供应来自储气器206、207和208的气体的供气管225与第三供气导管相连。
在真空室220的底部装备有一个带有真空阀219′的抽气管219，该抽气管219连接至抽气设备（未示出）。操作抽气设备通过抽气管219把在供气管223、224和225、供气导管209、210和211及真空室220中的空气或气体抽空。
基底218放置在基底座212上，该基底座可利用驱动装置（未示出）向上或向下移动，而且其内还装有用于基底加热的加热器213，加热器213通过引线214、214电连接至电源215。真空室220还装备有电连接至温度指示器217的热电偶216。以便测量基底218的温度。
在形成基底上的膜淀积膜时，基底218的位置可依靠基底座212的移动来适当调节量，这样，便可在基底218的表面与供气导管209、210和211的出口之间留有所需距离。
该所需距离要根据要形成的淀积膜的种类和预期特性、要采用的气体流速、真空室的内部压力等类似因素来适当确定。
但一般来说，该距离是几个毫米-20厘米为好，5毫米-15厘米更好。
一般用加热器213来将基底218加热至适当的温度，或对基底进行预热处理。但加热器213也能用于将形成在基底上的淀积膜退火。
例1
图1（A）所示类型的一个图象读取光检测器是利用图2中所示的设备制备的。
在本例中，三重同轴导管的供气导管211的出口和基底218的表面之间的距离被调节为3cm。
基底218是用厚为1mm，大小为10cm×5cm的玻璃板组成，该玻璃板先用1.0%的NaOH水溶液处理，再用蒸馏水清洗，然后风干。
在真空室220中预定位置上放有基底支座212，上述玻璃板即被固定在其表面上。通过打开真空阀219′抽出膜形成空间B中的空气，使其达到约10-5Torr（ ）的真空度。然后，开启加热器213，将该玻璃板（基底）均匀地加热到218～250℃，并令其保持在此温度。
并行地从储气器201将SiH4气体通过供气导管209以10SCCM流量输送到反应区B′，同时，通过供气导管211将F2气从气源206以及将He气从储气器207分别以2SCCM和40SCCM的流速输送到该反应区。在气体流量变得稳定以后，籍调节真空阀219′将真空室220中的真空度建立并保持在约0.8Torr。其中，在整个反应区B′可见到强的兰色荧光，也即完全拢罩住从供气管道209来的气体和从供气管道211来的气体的汇合部位以及该玻璃板218的表面。
在2小时之后，可见到约1.0μm的Si∶H∶F的膜在玻璃板218上均匀地形成。
通过关闭相应的阀而停供全部气体，关闭加热器，以及通过打开阀219′而使真空室中的真空度释放到大气压。
玻璃板218被冷却到室温后，即可从真空室220中将它取出，然后再放到另一真空室（未示出）中，按照一般的真空沉积法，在该玻璃板上所沉积的膜表面上形成一层梳状A1电极，其厚度约为500A，间隙长度约为2.5cm，间隙的间隔约为0.2mm，从而获得图象读取光检测器。
在最终形成的光检测器上施加电压即能测出电流。
由此可求得在光照下的电流与在黑暗条件下的电流比为1×103，8，甚至在光照24小时之后该数值也无变化。
在一个对比例中，除去应用已知的等离子CVD（化学汽相沉积）法在玻璃板上形成一层Si∶H∶F膜以外，其它过程都与例1相同，籍此而获得一个图象读取光检测器。
该对比用的光检测器采用上述相同的方法进行了测试。
结果发现，该对比用的光检测器在光照下的电流与在黑暗条件下的电流比，开始时为1×1034，但在光照24小时后减到1×1023。
例2
一个如图1（D）所示类型的图象读取光检测器包括有：一个玻璃板作为基底，一个由一层a-SiN∶H∶F构成的下覆层，一个由一层a-Si∶H∶F构成的光电转换层，一个由用磷原子（P）掺杂的a-Si∶H∶F∶P层构成的欧姆接触层，以及一个铝电极。
在本例中，该三重同轴导管中供气导管211的出口与基底218表面之间的距离调节为4cm。
基底218是由厚为1mm和大小为10cm×5cm的玻璃数做成，该玻璃板先用1.0%的NaOH水溶液处理，向同蒸馏水清洗，然后风干，在真空室220中预定位置处置有基底座212，该玻璃板即固定在它的表面上。通过打开真空阀219′抽去形成膜的空间B中的空气，使该空间的真空度达到约10-5Torr。然后，开启加热器213将玻璃板基底218均匀地加热到200℃，并一直保持这一温度。
并行地从储气器201将SiH4气、从储气器202将NH3气通过供气导管209各以30SCCM的流量输送到反应区B′。同时，从储气器206将F2和从储气器207将He气通过供气导管211分别以5SCCM和45SCCM的流量输送到该反应区。
在气体流量变得稳定后，通过调节真空阀219′使真空室220中的真空度建立和保持在约1.0Torr，其中，可见到整个反应区B′呈现出强的兰色荧光，也即整个拢罩住从供气导管209来的气体和从供气导管211来的气体的化合部位以及玻璃板218的表面。
经过3分钟后，即见到在玻璃板218上均匀地形成厚约1000A的一层a-SiN∶H∶F膜。
然后，关闭管道202a上的主阀202d和副阀202e停供NH3气，但SiH4气、F2气和He气仍分别以30SCCM、5SCCM和45SCCM的流量继续输送。经过1小时后，可见到在前面形成的a-SiN∶H∶F层上均匀地形成厚约1.0um的一层a-Si∶H∶F膜。
接着在以含有5000ppm的PH3的He气（下统称为PPH3/He气）从储气器203以6SCCM的流量输送到该反应区B′的同时，将SiH4气、F2气和He气分别以30SCCM、5SCCM和45SCCM的流量继续输送。经过1分钟后，即见到在所述的a-Si∶H∶F层上均匀地形成厚约3000
Figure 86108452_IMG2
一层n型a-Si∶H∶F∶P膜。
通过关闭相应阀而停供所有气体，并停止加热器，然后通过打开真空阀219′而将真空室的真空度释放到一大气压。
在该玻璃板218被冷却到室温后，将其真空室220中取出。然后，将该玻璃板放到另一真空室（未示出）中，按照常规的真空沉积法在该玻璃板上沉积的膜的表面形成一层梳状A1电极，其厚度约为500
Figure 86108452_IMG3
，间隙的长度约为2.5cm，间隙间隔约为0.2mm，籍此而取得一个图象读取光检测器。
形成后的图象读取光检测器的特性仍因例1所述的相同方法测试，其中光照是从玻璃板侧导入的。
结果测得在光照下的电流与在黑暗条件下的电流比为1×404.0，甚至经过24小时的照射后，该数值无变化。

Claims (20)

1、改进的图象读取光检测器，它包括：用于图象读取光检测器的基底、光电转换层和与该光电转换层电连接的电极；上述光电转换层的制作是通过：把(1)能构成所述层的一种组分但若保持在其初始能量状态就不或几乎不能对形成所述层有所贡献的一种气态物质、(2)具有使物质(1)电子氧化的特性的一种气态物质，分别经各自的气体输送空间输送到膜形成空间中，该膜形成空间中设有被保持在预定温度的基底，并使这两种物质(1)和(2)在无等离子体的条件下在基底表面上方的空间中相互化学接触，从而产生包含受激初级物的多种初级物并使这些初级物中的至少一种被用于形成所述层。
2、如权利要求1的改进图象读取光检测器，其中气态物质（1）含有能给出的n型杂质或P型杂质的初始物质。
3、按照权利要求1所述的改进图象读取光检测器，其中所述的光电转换层是由一种含有硅原子及至少一种选自氢原子和卤素原子的原子的非单晶材料构成。
4、按照权利要求3所述的改进图象读取光检测器，其中所述的该层还包括至少一种选自锗原子或锡原子的原子。
5、按照权利要求1所述的改进图象读取光检测器，其中的光电转换层是一种多层结构。
6、按照权利要求3所述的改进图象读取光检测器，其中所述的层是一种多层结构。
7、按照权利要求5所述的改进图象读取光检测器，其中的光电转换层具有这样的一层，该层包含至少一种从氧原子、碳原子和氮原子中选出的原子，此外还有硅原子和至少一种从氢原子和卤素原子中选出的原子，以及接续的一层，这层不含有任何氧原子、碳原子或氮原子，但是含有硅原子和至少一种从氢原子和卤素原子中选出的原子，其顺序从基底侧算起。
8、按照权利要求6所述的改进图象读取光检测器，其中所述的层具有这样一层，它含有至少一种从氢原子、碳原子和氮原子中选出的原子，此外还有硅原子和至少一种从氢原子和卤素原子中选出的原子，以及接续的一层，它不含有任何氧原子、碳原子或氮原子，但是含有硅原子和至少一种从氢原子和卤素原子中选出的原子，其顺序从基底侧算起。
9、按照权利要求5所述的改进图象读取光检测器，其中的一种多层结构的光电转换层是在形成各层过程中通过改变形成膜的速度连续地形成多层而构成的。
10、按照权利要求6所述的改进图象读取光检测器，其中多层结构的该层是在形成各层过程中通过改变形成膜的速度连续地形成多层而构成的。
11、按照权利要求10所述的改进图象读取光检测器，其中所述层是在较高的膜形成速度下形成的，以及接续的一层是在较低的膜形成速度下形成的。
12、改进的图象读取光检测器的制造方法，该光检测器包括：图象读取光检测器的基底、光电转换层、和与该光电转换层电连接的电极，该光检测器制造方法包括：把（1）能构成所要淀积的膜的组分但若处在其初始能量状态就不能或很难对所述膜的形成有所贡献的气态物质、和（2）具有使气态物质（1）电子氧化的特性的一种气态物质，分别经各自的气体输送空间输送到膜形成空间，该空间中设有被保持在预定温度的所述基底，并使上述两种物质（1）和（2）在无等离子体的条件下在基底表面上方的空间中相互化学接触，从而产生包含受激初级物的多种初级物，并使这些初级物中的至少一种被用于形成该光电转换层。
13、按照权利要求12所述的改进图象读取光检测器制备方法，其中的气态物质（1）中含有硅原子。
14、按照权利要求12所述的改进图象读取光检测器制备方法，其中的气态物质（1）含有硅原子和用于P型杂质的化学元素，或用于n型杂质的化学元素。
15、按照权利要求12所述的改进图象读取光检测器制备方法，其中气态物质（2）是由下述物质中选出的一种或多种物质，这组物质包括卤素气体、初生的卤素、含有氧原子的气体、含有碳原子的气体和含有氮原子的气体。
16、按照权利要求12所述的改进图象读取光检测器制备方法，其中物质（1）和（2）的化学接触以及沉积膜的形成是在发生荧光的环境下实现的。
17、改进的图象读取光检测器的制造设备，包括：具有膜形成空间的反应室、穿过该反应室的上壁伸到膜形成空间中的供气装置、设置在反应室底部的抽气装置、和设在反应室内的用于支撑基底的支撑装置，所述供气装置包括：（a）输送用于形成淀积膜的气态物质（1）的导管和（b）输送被用作电子氧化剂（2）的气态物质（2）的导管，这些导管得到了适当的设置，因而能使物质（1）和氧化剂（2）到达基底表面上方的空间，并使它们在无等离子体的情况下相互化学接触，从而产生出含有受激初级物的多种初级物，并使这些初级物中的至少一种被用于在上述基底上形成淀积膜。
18、按照权利要求17所述的改进图象读取光检测器的制造设备，其中的供气装置是三重同轴导管。
19、按照权利要求17所述的改进图象读取光检测器的制作设备，其中，导管（a）的出口和该管路（b）的出口被设在面对着基底表面的位置上。
20、按照权利要求18所述的改进图象读取光检测器的制造设备，其中，该三重同轴导管的端部及其三个出口面对着基底表面开口，其中间的开口位于被其它两个出口包围的最内的凹槽内，从而形成一环形或一园锥梯形空间，以起反应区的作用。
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