JPS60189274A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
半導体素子の製造方法Info
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- JPS60189274A JPS60189274A JP60028161A JP2816185A JPS60189274A JP S60189274 A JPS60189274 A JP S60189274A JP 60028161 A JP60028161 A JP 60028161A JP 2816185 A JP2816185 A JP 2816185A JP S60189274 A JPS60189274 A JP S60189274A
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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。
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、商業的に有効な手順で光導電合金及び素子を
形成する方法に係る。該方法は、商業的に有効な反応ガ
ス変換効率と商業的に有効な堆積速度とを同時に提供す
る。シリコン系アモルファス半導体合金から光導電素子
を形成することは提案されているが、合金の形成方法は
、商業的に実施するには堆積速度が遅過ぎ、ガス変換効
率が低過ぎる。本発明はより詳細には、選択された反応
カスのマイクロ波プラズマ堆積により合金及び素子を形
成する方法に係る。更に、強化」二部ブロツキング層及
び/又は改良赤外感光度を有する新規光導電素子が形成
され得る。光導電素子は、正又は負のいずれかの電荷を
受容するべく形成され得る。
形成する方法に係る。該方法は、商業的に有効な反応ガ
ス変換効率と商業的に有効な堆積速度とを同時に提供す
る。シリコン系アモルファス半導体合金から光導電素子
を形成することは提案されているが、合金の形成方法は
、商業的に実施するには堆積速度が遅過ぎ、ガス変換効
率が低過ぎる。本発明はより詳細には、選択された反応
カスのマイクロ波プラズマ堆積により合金及び素子を形
成する方法に係る。更に、強化」二部ブロツキング層及
び/又は改良赤外感光度を有する新規光導電素子が形成
され得る。光導電素子は、正又は負のいずれかの電荷を
受容するべく形成され得る。
ノリコンは、大規模結晶半導体工業の基礎であり、高費
用高効率(18パーセント)の宇宙用結晶太陽電池の製
造飼料である。結晶半導体技術は、商業的状態に達する
と、今日の大規模半導体デバイス製造」二業の基礎とな
った。これは、科学者が実質的に無欠陥のゲルマニウム
及び特にシリコン結晶を成長させ、p型及びn型導電領
域を有する外因性材料に転換することができたためであ
る。この効果は、導電率を増加させ、p又はn導電型の
いずれかに調節オるー・く、実質的に純粋な結晶材料に
置換不純物として導入されるドーパント物質のドナー(
n)又はアクセプタ(p)を該結晶’tA’ fAの中
に、ppm単位で拡散させることにより達lられた。p
n接合結晶を形成するための製造方法は、非常に複雑で
時間がかかり、高費用の工程を含んでいる。
用高効率(18パーセント)の宇宙用結晶太陽電池の製
造飼料である。結晶半導体技術は、商業的状態に達する
と、今日の大規模半導体デバイス製造」二業の基礎とな
った。これは、科学者が実質的に無欠陥のゲルマニウム
及び特にシリコン結晶を成長させ、p型及びn型導電領
域を有する外因性材料に転換することができたためであ
る。この効果は、導電率を増加させ、p又はn導電型の
いずれかに調節オるー・く、実質的に純粋な結晶材料に
置換不純物として導入されるドーパント物質のドナー(
n)又はアクセプタ(p)を該結晶’tA’ fAの中
に、ppm単位で拡散させることにより達lられた。p
n接合結晶を形成するための製造方法は、非常に複雑で
時間がかかり、高費用の工程を含んでいる。
従って、太陽電池及び電流制御デバイスで有効な該結晶
+lf I4は、個々のシリコン又はゲルマニウム単結
晶を成長さU−ることにより、又、l)n接合か必要な
場合には非常に少量である臨界量の1・−パントを該単
結晶にドープすることにより、非常に正確に調節された
条件で製造されている。
+lf I4は、個々のシリコン又はゲルマニウム単結
晶を成長さU−ることにより、又、l)n接合か必要な
場合には非常に少量である臨界量の1・−パントを該単
結晶にドープすることにより、非常に正確に調節された
条件で製造されている。
要約すると、結晶ノリコンデハイスは、必要に応じて可
変の固定パラメータを有しており、大量の月利を必要と
し、比較的小面積でしか製造できず、コストが高く、製
造時間がかかる。アモルファスノリコンを使用するデバ
イスは、これらの結晶シリコンの欠点を解消することが
できろ。アモルファスシリコンは、ダイレクトギヤツブ
半導体に類似の特性を佇ケる吸光端を備えており、厚さ
50ミクロンの結晶ノリコンと同一量の太陽光を吸収す
るために1ミクロン以下の祠料厚さしか必、要としない
。更に、アモルファスノリコンは結晶シリコンよりも早
く、簡単及び大面積に形成することができる。
変の固定パラメータを有しており、大量の月利を必要と
し、比較的小面積でしか製造できず、コストが高く、製
造時間がかかる。アモルファスノリコンを使用するデバ
イスは、これらの結晶シリコンの欠点を解消することが
できろ。アモルファスシリコンは、ダイレクトギヤツブ
半導体に類似の特性を佇ケる吸光端を備えており、厚さ
50ミクロンの結晶ノリコンと同一量の太陽光を吸収す
るために1ミクロン以下の祠料厚さしか必、要としない
。更に、アモルファスノリコンは結晶シリコンよりも早
く、簡単及び大面積に形成することができる。
従って、アモルファス半導体合金又は薄膜を容易に堆積
するだめの方法を開発するべく多大な努力が払イっれて
いるが、いずれも比較的大面積に関するものであり、必
要であれば単に堆積設備の寸法によってのみ面積を限定
し、結晶飼料から製造されるデバイスと同様にpn接合
デバイスを形成しようとする場合には、p型又はn型材
料を形成するへく容易にトープされ得る。長年の間、こ
のような試みは実質的な効果を生じなかった。アモルフ
ァスシリコン又はゲルマニウム(IV族)薄膜は、△般
に四配位構造であり、エネルギギャップに高密度の局在
状態をもたらず微小空隙及び未結合手及び他の欠陥を有
することが認められている。アモルファスシリコン半導
体薄膜のエネルギギャップに高密度の局在状態が存在リ
ーると、光導電率が低下し、キャリア寿命が短縮し、薄
膜を感光用途に不適合にする。更に、該薄膜はフェルミ
準位を伝導帯又は価電子帯寄りにソフトさせるべく良好
にドープ又は他の方法で修正され得す、pn接合を太陽
電池及び電流制御デバイス用途に不適合にしている。
するだめの方法を開発するべく多大な努力が払イっれて
いるが、いずれも比較的大面積に関するものであり、必
要であれば単に堆積設備の寸法によってのみ面積を限定
し、結晶飼料から製造されるデバイスと同様にpn接合
デバイスを形成しようとする場合には、p型又はn型材
料を形成するへく容易にトープされ得る。長年の間、こ
のような試みは実質的な効果を生じなかった。アモルフ
ァスシリコン又はゲルマニウム(IV族)薄膜は、△般
に四配位構造であり、エネルギギャップに高密度の局在
状態をもたらず微小空隙及び未結合手及び他の欠陥を有
することが認められている。アモルファスシリコン半導
体薄膜のエネルギギャップに高密度の局在状態が存在リ
ーると、光導電率が低下し、キャリア寿命が短縮し、薄
膜を感光用途に不適合にする。更に、該薄膜はフェルミ
準位を伝導帯又は価電子帯寄りにソフトさせるべく良好
にドープ又は他の方法で修正され得す、pn接合を太陽
電池及び電流制御デバイス用途に不適合にしている。
アモルファスシリコン及びゲルマニウムに関する上記の
問題を最小化する試みとして、CarnegieLab
oratory of Physics、 Unive
rsity of Dundee。
問題を最小化する試みとして、CarnegieLab
oratory of Physics、 Unive
rsity of Dundee。
in Dundee、 5cotlandのW、E、
5pear及びP、G、 LeComberは、5ol
id 5tate CommunicaLions、V
ol、I7゜pl)、 1193−1196.1975
に所収の論文「アモルファスシリコンの置換ドーピング
(SubstiLutional DopingorA
morphous 5ilicon)Jiこおいて、フ
2モルファスンリコン又はゲルマニウムを真性結晶シリ
コン又はゲルマニウムにより接近させるべくアモルファ
スノリコン又はゲルマニウムのエネルギギャップの局在
状態を減少させること又は、外因性及び/又はp又は1
1導電型にするへく、結晶飼料のドーピングに使用され
ている適当な従来のドーパントをアモルファス材料に置
換1・−プすることを企図している。
5pear及びP、G、 LeComberは、5ol
id 5tate CommunicaLions、V
ol、I7゜pl)、 1193−1196.1975
に所収の論文「アモルファスシリコンの置換ドーピング
(SubstiLutional DopingorA
morphous 5ilicon)Jiこおいて、フ
2モルファスンリコン又はゲルマニウムを真性結晶シリ
コン又はゲルマニウムにより接近させるべくアモルファ
スノリコン又はゲルマニウムのエネルギギャップの局在
状態を減少させること又は、外因性及び/又はp又は1
1導電型にするへく、結晶飼料のドーピングに使用され
ている適当な従来のドーパントをアモルファス材料に置
換1・−プすることを企図している。
局在状態の減少は、アモルファスノリコン薄膜のグロー
放電堆積により得られ、この場合、フラツクス(SiH
,)を反応管に通し、ガスをラジオ周波数グロー放電に
より分解して約500−600°K (227−327
°C)の基板温度で基板に堆積させる。こうして基板に
堆積された月利は、シリコン及び酸素から構成される真
性アモルファス材料であった。ドープされたアモルファ
ス材料を製造するために、n型導電の場合フォスフイン
(pH3)ガスを、p型導電の場合ジポラン(B211
6)ガスをシランガスに予y)混合し、同一の操業条件
下でグロー放電反応管に通した。使用されたドーパント
のガス濃度は、約5X1.0−6乃至10゛2容量部で
あった。このように堆積された404は置換リン又はボ
ロンドーパントを含んでいると見なされ、外因性及びn
又はp導電型であった。
放電堆積により得られ、この場合、フラツクス(SiH
,)を反応管に通し、ガスをラジオ周波数グロー放電に
より分解して約500−600°K (227−327
°C)の基板温度で基板に堆積させる。こうして基板に
堆積された月利は、シリコン及び酸素から構成される真
性アモルファス材料であった。ドープされたアモルファ
ス材料を製造するために、n型導電の場合フォスフイン
(pH3)ガスを、p型導電の場合ジポラン(B211
6)ガスをシランガスに予y)混合し、同一の操業条件
下でグロー放電反応管に通した。使用されたドーパント
のガス濃度は、約5X1.0−6乃至10゛2容量部で
あった。このように堆積された404は置換リン又はボ
ロンドーパントを含んでいると見なされ、外因性及びn
又はp導電型であった。
前記研究者らからは不明であっノーが、シラン中の水素
はグロー放電堆積中に最適温度でノリコンの多数の未結
合手と結合し、エネルギギャップの局在状態密度を実質
的に減少させ、アモルファス材料の電気的特性を対応す
る結晶飼料により接近させることが明らかになった。
はグロー放電堆積中に最適温度でノリコンの多数の未結
合手と結合し、エネルギギャップの局在状態密度を実質
的に減少させ、アモルファス材料の電気的特性を対応す
る結晶飼料により接近させることが明らかになった。
ラジオ周波数堆積法に水素を適用すると、シラン中の水
素対シリコンの固定比率に基づいて制限が生じるのみな
らず、より重要な点として、種々のSi・11結合構造
により、材料に有害な結果をもたらし得る新しい非結合
状態が導入される。従って、有効なp及びnl’−ピン
グにとっては特に有害な、飼料中の局在状態密度の減少
が基本的に制限される。ラジオ周波数シラン堆積材料の
状態密度は空乏幅を狭くし、太陽電池及び自由ギヤリア
の移動に法−ノいて動作する他のデバイスの効率を限定
する。シリコン及び水素のみを使用して」二記し相を形
成するランオ周彼数法は、更に表面状態密度を高くし、
」二記全パラメータを悪化させる。
素対シリコンの固定比率に基づいて制限が生じるのみな
らず、より重要な点として、種々のSi・11結合構造
により、材料に有害な結果をもたらし得る新しい非結合
状態が導入される。従って、有効なp及びnl’−ピン
グにとっては特に有害な、飼料中の局在状態密度の減少
が基本的に制限される。ラジオ周波数シラン堆積材料の
状態密度は空乏幅を狭くし、太陽電池及び自由ギヤリア
の移動に法−ノいて動作する他のデバイスの効率を限定
する。シリコン及び水素のみを使用して」二記し相を形
成するランオ周彼数法は、更に表面状態密度を高くし、
」二記全パラメータを悪化させる。
シランガスからシリコンをりa−放電堆積種るごとか開
発されてから、堆積されたアモルファスノリコン薄膜の
特性に対する水素分子の効果を決定するべく、アルゴン
(スパッタ堆積法に必要)と水素分子との混合物雰囲気
中でアモルファスノリコノ薄膜のスパッタ堆積が試みら
れた。この研究の結果、水素は、上ネルギギャップの局
在状態を減少するへく結合する変質剤として機能するこ
とか明らかになった。しかしながら、スパッタ堆積法で
エネルギギャップの局在状態が減少する程度は、」二連
のシラン堆積法に比べると著しく小さい。
発されてから、堆積されたアモルファスノリコン薄膜の
特性に対する水素分子の効果を決定するべく、アルゴン
(スパッタ堆積法に必要)と水素分子との混合物雰囲気
中でアモルファスノリコノ薄膜のスパッタ堆積が試みら
れた。この研究の結果、水素は、上ネルギギャップの局
在状態を減少するへく結合する変質剤として機能するこ
とか明らかになった。しかしながら、スパッタ堆積法で
エネルギギャップの局在状態が減少する程度は、」二連
のシラン堆積法に比べると著しく小さい。
p及びnトープ材料を生成するために、p及びnドーパ
ントガスが同様にスパッタ法に使用されている。
ントガスが同様にスパッタ法に使用されている。
該+A利のドーピング効率はグロー放電法で得られた祠
1qより乙低い。どららの方法ら商業的pn又はpin
接合デバイスの製造に適した十分高いアクセプタ濃度を
何ケる効率的なpドープ(イ料を生成していない。++
l・−ピンク効率は、好ましい許容可能な商業的レベル
より低く、pドーピングは、バンドギャップの幅を減少
してバンドギャップ中の局在状態の数を増加するので特
に不適当である。
1qより乙低い。どららの方法ら商業的pn又はpin
接合デバイスの製造に適した十分高いアクセプタ濃度を
何ケる効率的なpドープ(イ料を生成していない。++
l・−ピンク効率は、好ましい許容可能な商業的レベル
より低く、pドーピングは、バンドギャップの幅を減少
してバンドギャップ中の局在状態の数を増加するので特
に不適当である。
1980年IO月7日付米国特許第4226898号に
記載のグロー放電、及び1980年8月12日イ」米国
特許第4217374号に記載の蒸着法により、エネル
ギギャップの局在状態濃度が著しく低く高性能の電子特
性を有する高度に改良されたアモルファスシリコン合金
が形成されるに至った。これらの特許(参考資料)に開
示されているように、局在状態密度を実質的に減少させ
るためにアモルファスシリコン半導体中にフッ素が導入
される。小さいフッ素原子はアモルファス体中に導入し
易いので、活性フッ素は特にアモルファス体中に拡散し
てアモルファスシリコンと結合し、局在欠陥状態密度を
実質的に減少させる。フッ素はシリコンの未結合手と結
合し、フレキシブルな結合角度を有する部分的にイオン
安定な結合形成し、水素及び他の補償又は変質剤によっ
て形成されるよりもより安定且つより効率的な補償又は
変質を可能にする。フッ素は、起生形、高反応性、化学
的結合の特異性及び負電性により、単独又は水素と共に
使用した時、水素に比べて効率的な補償又は変質成分で
あると認められる。即ち、フッ素は他のハロゲンと質的
に異なっており、従って超ハロゲンと見なされている。
記載のグロー放電、及び1980年8月12日イ」米国
特許第4217374号に記載の蒸着法により、エネル
ギギャップの局在状態濃度が著しく低く高性能の電子特
性を有する高度に改良されたアモルファスシリコン合金
が形成されるに至った。これらの特許(参考資料)に開
示されているように、局在状態密度を実質的に減少させ
るためにアモルファスシリコン半導体中にフッ素が導入
される。小さいフッ素原子はアモルファス体中に導入し
易いので、活性フッ素は特にアモルファス体中に拡散し
てアモルファスシリコンと結合し、局在欠陥状態密度を
実質的に減少させる。フッ素はシリコンの未結合手と結
合し、フレキシブルな結合角度を有する部分的にイオン
安定な結合形成し、水素及び他の補償又は変質剤によっ
て形成されるよりもより安定且つより効率的な補償又は
変質を可能にする。フッ素は、起生形、高反応性、化学
的結合の特異性及び負電性により、単独又は水素と共に
使用した時、水素に比べて効率的な補償又は変質成分で
あると認められる。即ち、フッ素は他のハロゲンと質的
に異なっており、従って超ハロゲンと見なされている。
例えば、補償はフッ素単独又(ま水素と組合わせて非常
に少量(例え−ぼ1原子パーセントのフラクション)添
加することにより達せられ得る。尤も、シリコンー水素
−フッ素合金を形成するためにはフッ素及び水素の最適
使用量は、該低比率より著しく大きい。このようなフッ
素及び水素合金量は、例えば1乃至5パーセント又はそ
れ以」二である。こうして形成された新規合金は、単な
る未結合手や類(りの欠陥状態の中和によって得られる
よりもエネルギギャップの密度又は欠陥状態が低い。こ
のように大量のフッ素は、特にアモルファスシリコン含
有材料の新しい構造配列に実質的に関与するものと認め
られ、他の合金材料、例えばゲルマニウムの添加を促進
する。フッ素は、上記の特徴に加えて、誘導及びイオン
効果を介してシリコン含有合金中の局在構造のオルガナ
イザであると認められている。更にフッ素は、状態密度
低下成分として作用しながら水素による欠陥状態密度を
減少するべく好適に作用することにより水素の結合に効
果を持つことが認められている。該合金でフッ素が果た
すイオン機能は、最近接関係で重要な因子であると認め
られている。
に少量(例え−ぼ1原子パーセントのフラクション)添
加することにより達せられ得る。尤も、シリコンー水素
−フッ素合金を形成するためにはフッ素及び水素の最適
使用量は、該低比率より著しく大きい。このようなフッ
素及び水素合金量は、例えば1乃至5パーセント又はそ
れ以」二である。こうして形成された新規合金は、単な
る未結合手や類(りの欠陥状態の中和によって得られる
よりもエネルギギャップの密度又は欠陥状態が低い。こ
のように大量のフッ素は、特にアモルファスシリコン含
有材料の新しい構造配列に実質的に関与するものと認め
られ、他の合金材料、例えばゲルマニウムの添加を促進
する。フッ素は、上記の特徴に加えて、誘導及びイオン
効果を介してシリコン含有合金中の局在構造のオルガナ
イザであると認められている。更にフッ素は、状態密度
低下成分として作用しながら水素による欠陥状態密度を
減少するべく好適に作用することにより水素の結合に効
果を持つことが認められている。該合金でフッ素が果た
すイオン機能は、最近接関係で重要な因子であると認め
られている。
約45年前に、(:、(:Br1sonは硫黄飼料を使
用する最初の電子写真法を開発した。その後、上記用途
としてセレン及びセレン合金のようなカルコゲン化物、
並びにポリビニルカルバゾ・−ル(PVK)のような有
機物質が提案された。しかしながら、該材料には多少の
欠点がある。該材料は毒性であるため取り扱いが困難で
あり、軟質であるため損耗し易く、赤外光感光度が低い
。
用する最初の電子写真法を開発した。その後、上記用途
としてセレン及びセレン合金のようなカルコゲン化物、
並びにポリビニルカルバゾ・−ル(PVK)のような有
機物質が提案された。しかしながら、該材料には多少の
欠点がある。該材料は毒性であるため取り扱いが困難で
あり、軟質であるため損耗し易く、赤外光感光度が低い
。
上記材料の欠点に鑑みて、シリコン系アモルファス半導
体合金が電子写真法用に研究された。該材料は、アモル
ファスシリコン合金の硬度と非毒性と改良された赤外光
感光度とにより有効である2認められた。更に、上述の
ように、該材料の状態密度は電子写真複写に必要な電位
を材料に印加できると見なされる点まで低下できる。即
ち、上述の方法で形成されたアモルファス半導体合金は
、電子写真用に適した感光特性を示した。
体合金が電子写真法用に研究された。該材料は、アモル
ファスシリコン合金の硬度と非毒性と改良された赤外光
感光度とにより有効である2認められた。更に、上述の
ように、該材料の状態密度は電子写真複写に必要な電位
を材料に印加できると見なされる点まで低下できる。即
ち、上述の方法で形成されたアモルファス半導体合金は
、電子写真用に適した感光特性を示した。
下部及び上部ブロッキング層を有する光導電素子にラジ
オ周波数法の合金を使用することが提案されている。光
導電素子は、十分な飽和電圧、例えば約350ボルトに
荷電する場合、厚さ15ミクロンのオーダである必要が
ある。しかしながら、従来技術のラジオ周波数法は、毎
秒10オングストローム以下のオーダの比較的低い堆積
速度であり、反応ガス供給ストックの利用度か低く、該
材料を用いて光導電素子を商業的な規模で形成するには
重要な問題である。例えば印加ラジオ周波数パワーを増
加することにより、堆積速度を毎秒約lθオングストロ
ームより大に増加するなら、有害な粉末及び/又はポリ
マが合金に形成及び混入される。
オ周波数法の合金を使用することが提案されている。光
導電素子は、十分な飽和電圧、例えば約350ボルトに
荷電する場合、厚さ15ミクロンのオーダである必要が
ある。しかしながら、従来技術のラジオ周波数法は、毎
秒10オングストローム以下のオーダの比較的低い堆積
速度であり、反応ガス供給ストックの利用度か低く、該
材料を用いて光導電素子を商業的な規模で形成するには
重要な問題である。例えば印加ラジオ周波数パワーを増
加することにより、堆積速度を毎秒約lθオングストロ
ームより大に増加するなら、有害な粉末及び/又はポリ
マが合金に形成及び混入される。
本願出願人は、光導電アモルファス半導体合金及び素子
の新規で改良された形成方法、並びに改良デバイス構造
を発見した。本発明方法は、ポリマまたは粉末を形成せ
ずに堆積速度及び反応ガス変換効率を商業的に有効な値
まで実質的に増加し得る。本発明は又、強化上部ブロッ
キング層及び/又は改良赤外感光度を提供し得る。
の新規で改良された形成方法、並びに改良デバイス構造
を発見した。本発明方法は、ポリマまたは粉末を形成せ
ずに堆積速度及び反応ガス変換効率を商業的に有効な値
まで実質的に増加し得る。本発明は又、強化上部ブロッ
キング層及び/又は改良赤外感光度を提供し得る。
本発明は、従来技術の値よりら実質的に高い商業的に有
効な反応カス変換効率及び堆積速度で光導電合金及び素
子を形成するだめの方法を提供する。更に、強化上部ブ
ロッキング層及び/又は改良糸外観光度を有する光導電
素子が形成され得る。
効な反応カス変換効率及び堆積速度で光導電合金及び素
子を形成するだめの方法を提供する。更に、強化上部ブ
ロッキング層及び/又は改良糸外観光度を有する光導電
素子が形成され得る。
素子は正又は負に荷電されるように形成され得る。
本発明方法は、マイクロ波エネルギソースを使用し、光
導電合金を堆積する基板を収容する実質的に密閉されノ
こ反応槽にマイクロ波エネルギを連結することを含んで
いる。合金は、少なくとし1種の堆積すべき半導体成分
を含む反応ガスから堆積される。マイクロ波エネルギ及
び反応カスは、反応ガスから暴仮にアモルファス光導電
半導体合金を堆積するべく槽内でグロー放電プラズマを
形成する。
導電合金を堆積する基板を収容する実質的に密閉されノ
こ反応槽にマイクロ波エネルギを連結することを含んで
いる。合金は、少なくとし1種の堆積すべき半導体成分
を含む反応ガスから堆積される。マイクロ波エネルギ及
び反応カスは、反応ガスから暴仮にアモルファス光導電
半導体合金を堆積するべく槽内でグロー放電プラズマを
形成する。
反応ガスは、メタン(Sit(4)、四フッ化ソリコン
(SiF2)、シボ′ラン(B山)、フォスフイン゛(
pH3)、水素(++、)、四フッ化ゲルマニウム(G
eF、)及°びゲルマン(Gel14)及びこれらの組
合わせを含み得る。正荷電型光導電素子は、基板から光
導電層への電子注入を阻止するように第1のブロッキン
グ層を基板に堆積することにより形成され得る。ブロッ
キング層は、水素及び/又はフッ素を含む厚さ200〜
2000オンクストロームのオークのp型アモルファス
ンリコン合金から形成される。ブロッキング層の」二に
は、水素及び/又はフッ素を含む厚さ10〜25ミクロ
ンのオークの実質的に真性のアモルファスシリコン合金
からなる第2の光導電層が形成される。光導電層の上に
は、電荷容量を高め、暗減衰を遅くし、機械的に堅い表
面を提供するべく絶縁合金からなる上部ブロッキング層
が形成されている。上部ブロッキング層は、更に、素子
の安定性を改良するべく湿度及び温度効果に対する化学
的抵抗を提供する。」二部ブロッキング層は、厚さ50
〜1000.4−ングストロームのオーダのノリコン、
水素及び/又はフッ素、及び炭素、窒素又゛は酸素の少
なくとも1個の合金から形成されている。七部層は、酸
素(02)、メタン(CI+、)、アンモニア(Ni1
3)又は窒素(N2)を添加することにより形成され得
る。
(SiF2)、シボ′ラン(B山)、フォスフイン゛(
pH3)、水素(++、)、四フッ化ゲルマニウム(G
eF、)及°びゲルマン(Gel14)及びこれらの組
合わせを含み得る。正荷電型光導電素子は、基板から光
導電層への電子注入を阻止するように第1のブロッキン
グ層を基板に堆積することにより形成され得る。ブロッ
キング層は、水素及び/又はフッ素を含む厚さ200〜
2000オンクストロームのオークのp型アモルファス
ンリコン合金から形成される。ブロッキング層の」二に
は、水素及び/又はフッ素を含む厚さ10〜25ミクロ
ンのオークの実質的に真性のアモルファスシリコン合金
からなる第2の光導電層が形成される。光導電層の上に
は、電荷容量を高め、暗減衰を遅くし、機械的に堅い表
面を提供するべく絶縁合金からなる上部ブロッキング層
が形成されている。上部ブロッキング層は、更に、素子
の安定性を改良するべく湿度及び温度効果に対する化学
的抵抗を提供する。」二部ブロッキング層は、厚さ50
〜1000.4−ングストロームのオーダのノリコン、
水素及び/又はフッ素、及び炭素、窒素又゛は酸素の少
なくとも1個の合金から形成されている。七部層は、酸
素(02)、メタン(CI+、)、アンモニア(Ni1
3)又は窒素(N2)を添加することにより形成され得
る。
負荷電型光導電素子は、基板から光導電層への正孔の注
入を阻止するように第1のブロッキング層を拮仮に堆積
することにより形成され得る。ブロッキング層は、水素
及び/又はフッ素を含む厚さ200〜2000オンクス
トロームのn型アモルファスノリコン合金から形成され
ている。プロツキンク層上には、厚さ10〜25ミクロ
ンのオークの水素及び/又はフッ素を含むややn型の真
性アモルファスシリコン合金からなる第2の光導電層か
形成されている。光導電層の上には、上述の特徴を提供
するべく絶縁合金からなる上部ブロッキング層が形成さ
れている。上部ブロッキング絶縁合金は、正荷電型層と
同様に厚さ50〜1000オングストロームのオーダで
形成され得る。
入を阻止するように第1のブロッキング層を拮仮に堆積
することにより形成され得る。ブロッキング層は、水素
及び/又はフッ素を含む厚さ200〜2000オンクス
トロームのn型アモルファスノリコン合金から形成され
ている。プロツキンク層上には、厚さ10〜25ミクロ
ンのオークの水素及び/又はフッ素を含むややn型の真
性アモルファスシリコン合金からなる第2の光導電層か
形成されている。光導電層の上には、上述の特徴を提供
するべく絶縁合金からなる上部ブロッキング層が形成さ
れている。上部ブロッキング絶縁合金は、正荷電型層と
同様に厚さ50〜1000オングストロームのオーダで
形成され得る。
ラジオ周波数グロー放電から高品質のアモルファス合金
を堆積することにより、正又は負荷電型子の」二部ブロ
ッキング層の0;Jに−1一部強化プロツギング層が(
=1加され得る。強化層は、正面電型素子の場合には実
質的に真性の合金、負荷電型素子の場合にはややn型の
真性合金から形成されている。
を堆積することにより、正又は負荷電型子の」二部ブロ
ッキング層の0;Jに−1一部強化プロツギング層が(
=1加され得る。強化層は、正面電型素子の場合には実
質的に真性の合金、負荷電型素子の場合にはややn型の
真性合金から形成されている。
いずれの型の層も欠乏幅が厚さ約1000〜4000オ
ンクストローlNのノリコン、水素及び/又はフッ素の
アモルファス合金から形成される。いずれの型の素子に
おいても」二部ブロッキング層の平面に上部ブロッキン
グ強化層を自゛するか又は有さない赤外感光層がイτj
加され得る。赤外感光層は、厚さ10000オングスト
ロームのオーダのアモルファスシリコン、水素及び/又
はフッ素、及びゲルマニウムのような低バンドギャップ
半導体の合金から形成されている。
ンクストローlNのノリコン、水素及び/又はフッ素の
アモルファス合金から形成される。いずれの型の素子に
おいても」二部ブロッキング層の平面に上部ブロッキン
グ強化層を自゛するか又は有さない赤外感光層がイτj
加され得る。赤外感光層は、厚さ10000オングスト
ロームのオーダのアモルファスシリコン、水素及び/又
はフッ素、及びゲルマニウムのような低バンドギャップ
半導体の合金から形成されている。
従って、本発明の第1の目的は、光導電素子を形成する
新規方法を提供することにある。該方法は、基板、マイ
クロ波エネルギソース及び実質的に密閉された反応槽を
使用する。堰板を反応槽に配置し、マイクロ波エネルギ
を槽に連結し、槽中てプラズマ基板を形成するべく少な
くとも1種の堆積ずへき半導体成分を含む少なくとも1
種の反応ガスを槽に導入4゛る。該方法は、更に反応ガ
スから基板にアモルファス光導電合金を堆積させろこと
を含んでおり、素子の堆積は、少なくと61種のドーパ
ントを反応ガスに添加することにより第1のブロッキン
グ層を基板に堆積し、次に該層に実質的量のドーパント
を含まない第2の光導電層を堆積し、次に光導電層に第
3の絶縁ブロッキング層を堆積することとを特徴とする
。
新規方法を提供することにある。該方法は、基板、マイ
クロ波エネルギソース及び実質的に密閉された反応槽を
使用する。堰板を反応槽に配置し、マイクロ波エネルギ
を槽に連結し、槽中てプラズマ基板を形成するべく少な
くとも1種の堆積ずへき半導体成分を含む少なくとも1
種の反応ガスを槽に導入4゛る。該方法は、更に反応ガ
スから基板にアモルファス光導電合金を堆積させろこと
を含んでおり、素子の堆積は、少なくと61種のドーパ
ントを反応ガスに添加することにより第1のブロッキン
グ層を基板に堆積し、次に該層に実質的量のドーパント
を含まない第2の光導電層を堆積し、次に光導電層に第
3の絶縁ブロッキング層を堆積することとを特徴とする
。
本発明の第2の目的は、基板と、爪板上に形成されてお
り、いずれもマイクロ波プラズマ放電により形成されて
おり、光導電下部ブロッキング層、光導電層及び上部絶
縁ブロッキング層を含むアモルファス光導電合金とから
成ることを特徴とする改良型光導電素子を提供すること
にある。
り、いずれもマイクロ波プラズマ放電により形成されて
おり、光導電下部ブロッキング層、光導電層及び上部絶
縁ブロッキング層を含むアモルファス光導電合金とから
成ることを特徴とする改良型光導電素子を提供すること
にある。
以下、添(す図面に関して本発明の好適具体例を説明す
る。
る。
第1図は、本発明方法の実施に好適なマイクロ波堆積装
置10を示している。装置10は、光導電アモルファス
半導体合金を堆積すべき基板14を収容している透明管
状チヤツク<tillち反応槽12から構成されている
。基板[4は、ロッド又はシャフト18に装着された基
板ボルダ16に配置されている。堰板ホルダI6は、適
当なヒータと基板14の温度を調節するための調節手段
(図示せず)とをtli!iえ得る。シャフト18は、
エンドキャップz2の開口部20を気密に通過している
。チャンバI2の対向端部は第2のエンドキャップ24
により密閉されている。エンドキャップ24はチャンバ
12を密閉する機能しか持っておらず、他方、エンドキ
ャップ22は基板ホルダ16の開口部20、反応ガスの
導入及び排出用間+11部(図示せす゛)及びアンテナ
管28の開1」部26を提供している。
置10を示している。装置10は、光導電アモルファス
半導体合金を堆積すべき基板14を収容している透明管
状チヤツク<tillち反応槽12から構成されている
。基板[4は、ロッド又はシャフト18に装着された基
板ボルダ16に配置されている。堰板ホルダI6は、適
当なヒータと基板14の温度を調節するための調節手段
(図示せず)とをtli!iえ得る。シャフト18は、
エンドキャップz2の開口部20を気密に通過している
。チャンバI2の対向端部は第2のエンドキャップ24
により密閉されている。エンドキャップ24はチャンバ
12を密閉する機能しか持っておらず、他方、エンドキ
ャップ22は基板ホルダ16の開口部20、反応ガスの
導入及び排出用間+11部(図示せす゛)及びアンテナ
管28の開1」部26を提供している。
スロットの1個32を有ケる型のマイクロ波アンテナ3
0を示すべくアンテナ管28の一部(より)欠lJ)で
ある。スロットイ;jアンテナ30は、19L311月
11日付日本国特許出願第212316/83号に開示
の型であり得る。アンチナシステムは更に、1983年
9月22B (’J日本国特許出願第176099/8
3号に開示の型であり得る。
0を示すべくアンテナ管28の一部(より)欠lJ)で
ある。スロットイ;jアンテナ30は、19L311月
11日付日本国特許出願第212316/83号に開示
の型であり得る。アンチナシステムは更に、1983年
9月22B (’J日本国特許出願第176099/8
3号に開示の型であり得る。
エネルギを反応槽12に連結するアンテナ30にiよ、
マイクロ波エネルギソースか連結さhてし)る。反応ガ
スとアンテナ30からのマイクロ波エネルギとを組み合
わせることにより、堰板14の領域にプラズマか形成さ
れ、堰板に光導電合金力〜堆積さイする。
マイクロ波エネルギソースか連結さhてし)る。反応ガ
スとアンテナ30からのマイクロ波エネルギとを組み合
わせることにより、堰板14の領域にプラズマか形成さ
れ、堰板に光導電合金力〜堆積さイする。
本発明によると、反応ガスはプラズマを形1戊1゛るべ
く少なくとも1種の半導体成分を含んでL)る。
く少なくとも1種の半導体成分を含んでL)る。
基板14の温度は約300℃に保持され、マイクロ波エ
ネルギの周波数は2,45ギガヘルツ以」二、女Pまし
くは約2.45ギガヘルツであり得る。既述のように、
マイクロ波エネルギと反応ガスとの組合4つり−により
、堆積工程を実施するへくプラズマ力< 131戊さり
。
ネルギの周波数は2,45ギガヘルツ以」二、女Pまし
くは約2.45ギガヘルツであり得る。既述のように、
マイクロ波エネルギと反応ガスとの組合4つり−により
、堆積工程を実施するへくプラズマ力< 131戊さり
。
る。
作動中、装置10はまず所望の堆積1.]Eツノ、(テ
]え(!′10−5トルより低く減圧される。反9ブj
ス、伊11え(よ四フッ化シリコン(SiF、)、メタ
ン(Sill、)、四ツ・ソ化ゲルマニウム(GeF4
)、ゲルマン(Ge11.)jl(素(11p)、ジポ
ラン(B211e)、フォスフイン(1)II 、 )
、酸素(0,)、メタン(C114)、窒素(N、)、
アンモニア(N113)又(よこれらの組合わU″をエ
ンドキャ・ンプ22力\ら槽121こ(JIG給する。
]え(!′10−5トルより低く減圧される。反9ブj
ス、伊11え(よ四フッ化シリコン(SiF、)、メタ
ン(Sill、)、四ツ・ソ化ゲルマニウム(GeF4
)、ゲルマン(Ge11.)jl(素(11p)、ジポ
ラン(B211e)、フォスフイン(1)II 、 )
、酸素(0,)、メタン(C114)、窒素(N、)、
アンモニア(N113)又(よこれらの組合わU″をエ
ンドキャ・ンプ22力\ら槽121こ(JIG給する。
必要であるなら、希釈剤、例え(よアルゴン(Ar)を
使用してもよい。槽12Lま所望の操業1」三ツノ、例
えば0.05トルに昇圧される。
使用してもよい。槽12Lま所望の操業1」三ツノ、例
えば0.05トルに昇圧される。
基板14の領域にプラズマを)[a成するべく、アンテ
ナ30からのマイクロ波エネルギh<槽12に送ら2す
る。その結果、基板14にアモルファス半導体合金が堆
積される。ヒータは基板を温度約300°Cに保持する
。マイクロ波エネルギ゛ノースの113ツノ電ツノ【よ
、好ましくは立方センチメートル当]こり約0.1〜I
ワ・ン]・の電力密度に調節される。反応ガスの流量は
、1〜203CCMであり得る。前記の操業条件を使用
して毎秒少なくとも100オングストロームの堆積速度
が得られる。このような高堆積速度でも、堆積されノこ
アモルファス半導体薄膜は、電子写真用に適した高品質
感光特性を示す。
ナ30からのマイクロ波エネルギh<槽12に送ら2す
る。その結果、基板14にアモルファス半導体合金が堆
積される。ヒータは基板を温度約300°Cに保持する
。マイクロ波エネルギ゛ノースの113ツノ電ツノ【よ
、好ましくは立方センチメートル当]こり約0.1〜I
ワ・ン]・の電力密度に調節される。反応ガスの流量は
、1〜203CCMであり得る。前記の操業条件を使用
して毎秒少なくとも100オングストロームの堆積速度
が得られる。このような高堆積速度でも、堆積されノこ
アモルファス半導体薄膜は、電子写真用に適した高品質
感光特性を示す。
毎秒100オンクストローム以上の堆積速度で高品質合
金を形成するのに不可欠な要素のひとつは、低い操業圧
力にある。0.05 トルの操業圧力は、従来のラジオ
周波数堆積圧力の0.5トルに比較して約1桁小さい値
である。
金を形成するのに不可欠な要素のひとつは、低い操業圧
力にある。0.05 トルの操業圧力は、従来のラジオ
周波数堆積圧力の0.5トルに比較して約1桁小さい値
である。
毎秒100オングストロームの堆積速度でも、合金はほ
とんどポリマ又は粉末含量を含んでいない。
とんどポリマ又は粉末含量を含んでいない。
該半導体合金を毎秒10オングストロームより大且つ毎
秒20オングストロームより小の高ラジオ周波数堆積速
度で堆積しようとすると、大量のポリマ(Sill、n
)及び/又は粉末含量を含む極めて低品質の合金が生成
される。
秒20オングストロームより小の高ラジオ周波数堆積速
度で堆積しようとすると、大量のポリマ(Sill、n
)及び/又は粉末含量を含む極めて低品質の合金が生成
される。
製造すべき商業的に有効な光導電素子の場合、堆積時間
及び使用される+Aqの爪は最小化されなければならな
い。当然のことながら、堆積時間がラジオ周波数速度の
lO倍以」二であるなら、大きな経済的利益が得られる
。更に、本発明のマイクロ波法の反応ガス変換効率は従
来技術のラジオ周波数堆積法と著しく異なる。一般的な
ラジオ周波数方法は、変換及び反応ガスの堆積の効率が
著しく低く、一般に反応ガスからアモルファスシリコン
合金への変換効率は2パーセントのオーダである。
及び使用される+Aqの爪は最小化されなければならな
い。当然のことながら、堆積時間がラジオ周波数速度の
lO倍以」二であるなら、大きな経済的利益が得られる
。更に、本発明のマイクロ波法の反応ガス変換効率は従
来技術のラジオ周波数堆積法と著しく異なる。一般的な
ラジオ周波数方法は、変換及び反応ガスの堆積の効率が
著しく低く、一般に反応ガスからアモルファスシリコン
合金への変換効率は2パーセントのオーダである。
これに対して、本発明のマイクロ波法は実質的に反応ガ
スの100パーセントを堆積種に変換する。
スの100パーセントを堆積種に変換する。
その結果、実用的光導電素子又はデバイスに必要な厚さ
の半導体合金を堆積できるという別の大きな経済的利点
が生しる。
の半導体合金を堆積できるという別の大きな経済的利点
が生しる。
第2図は、基板36、第1のp型ブロツギング層38、
光導電層40及び上部絶縁プロツギング層42を含む第
1の正荷電型光導電素子即ちデバイス34を示している
。基板36は、金属のにうに導体であるか、或いはカラ
ス又はポリマ」二に導体被覆を形成された何らかの適当
な飼料から形成され得る。第1の即ち下部ブロッキング
層38は、p型アモルファスシリコン、水素及び/又は
フ・ソ素合金から形成されている。このような構造を有
するデバイス34は正荷電デバイスであり、層38は基
板36から光導電層40への電子注入を阻止する。
光導電層40及び上部絶縁プロツギング層42を含む第
1の正荷電型光導電素子即ちデバイス34を示している
。基板36は、金属のにうに導体であるか、或いはカラ
ス又はポリマ」二に導体被覆を形成された何らかの適当
な飼料から形成され得る。第1の即ち下部ブロッキング
層38は、p型アモルファスシリコン、水素及び/又は
フ・ソ素合金から形成されている。このような構造を有
するデバイス34は正荷電デバイスであり、層38は基
板36から光導電層40への電子注入を阻止する。
ブロッキング層38は、好ましくはII2中にS i
It 、とB2116、又は112中に5j114及び
/又はS+)aと82116とを混合してなる反応ガス
混合物から形成される。ブロッキング層38は、02〜
0.3eVの高p型導電活性化エネルギ(八E)を有す
る合金を生成するべく形成されている。好適な配合の一
例は、S i 11 、20部、S i F 、 5部
及び112中に5.5パーセントの82II 6を混合
してなる混合物2部である。第2の好適な配合は、S
i II 4約20部及びII、中に55パーセントの
B 、II eを混合してなる混合物2部である。プロ
ツキ゛、 yf WA 2只は好ましくは、立方センナ
メートル当たり0.1〜1.0ワツト、好ましくは立方
センチメ−1・ル当たり約0.7ワツトの有効電力密度
で堆積される。ブロッキング層38は好ましくは厚さ2
00〜2000オングストロームである。
It 、とB2116、又は112中に5j114及び
/又はS+)aと82116とを混合してなる反応ガス
混合物から形成される。ブロッキング層38は、02〜
0.3eVの高p型導電活性化エネルギ(八E)を有す
る合金を生成するべく形成されている。好適な配合の一
例は、S i 11 、20部、S i F 、 5部
及び112中に5.5パーセントの82II 6を混合
してなる混合物2部である。第2の好適な配合は、S
i II 4約20部及びII、中に55パーセントの
B 、II eを混合してなる混合物2部である。プロ
ツキ゛、 yf WA 2只は好ましくは、立方センナ
メートル当たり0.1〜1.0ワツト、好ましくは立方
センチメ−1・ル当たり約0.7ワツトの有効電力密度
で堆積される。ブロッキング層38は好ましくは厚さ2
00〜2000オングストロームである。
光導電層40も同様に、立方センナメートル当ノこり0
1〜lOワツト、好ましくは立方センチメートル当たり
約07ワツトの有効電力密度で堆積される。光導電層4
0は好ましくは、合金層の全体の厚さが少なくとも10
〜25ミクロンとなるように厚さ10〜25ミクロンに
堆積される。10ミクロンの厚さは、約350ボルトの
飽和電圧を確保する。光導電合金は、1vさミクロン当
たり約35〜40ボルトまでの電界を支持し得る。光導
電層40は、実質的に真性の合金を形成4−ろべく少量
の1)型トーlクントと共にS i II 4又はS
i II 4及び/又はS山の反応カス混合物から形成
される。ドーパントを含まない真性合金はΔE = 0
.7eVのややn型である。少量のp型1・−パントを
添加すると、ΔEは約1.OeVに変化する。好適配合
の一例は、5i11.20部、SiP、5部及び+12
中に550ppmのB 2+1 、を混合した混合物0
.5部である。
1〜lOワツト、好ましくは立方センチメートル当たり
約07ワツトの有効電力密度で堆積される。光導電層4
0は好ましくは、合金層の全体の厚さが少なくとも10
〜25ミクロンとなるように厚さ10〜25ミクロンに
堆積される。10ミクロンの厚さは、約350ボルトの
飽和電圧を確保する。光導電合金は、1vさミクロン当
たり約35〜40ボルトまでの電界を支持し得る。光導
電層40は、実質的に真性の合金を形成4−ろべく少量
の1)型トーlクントと共にS i II 4又はS
i II 4及び/又はS山の反応カス混合物から形成
される。ドーパントを含まない真性合金はΔE = 0
.7eVのややn型である。少量のp型1・−パントを
添加すると、ΔEは約1.OeVに変化する。好適配合
の一例は、5i11.20部、SiP、5部及び+12
中に550ppmのB 2+1 、を混合した混合物0
.5部である。
第2の好適配合は、5ill、20部及び112中i、
=55QppmノB 2Hoを混合した混合物05部で
ある。
=55QppmノB 2Hoを混合した混合物05部で
ある。
」二部ブロッキング層42は、組合せ層38.40及び
42の厚さミクロン当たり35〜4oポルトの高荷電容
量を提供するへく絶縁体として形成されている。上部ブ
ロッキング層42は更に、1秒当たり15パ一セント未
満のオーダの低速度暗減衰と、カルコケン化物、例えば
Se又は5es2Teeに比較して非常に堅い表面を提
供する。上部ブロッキング層42は、改)良された安定
性を有針る素子を提供するべく湿度及び温度効果に対し
て化学的に抵抗性である。層のバンドギャップは3.O
eVより犬である。」二部ブロッキング層42は、好ま
しくはS i It 、又は5ill?及び/又はSi
F、と酸素、炭素又は窒素の少なくとも1種を含むガス
との反応ガス混合物から形成され−る。
42の厚さミクロン当たり35〜4oポルトの高荷電容
量を提供するへく絶縁体として形成されている。上部ブ
ロッキング層42は更に、1秒当たり15パ一セント未
満のオーダの低速度暗減衰と、カルコケン化物、例えば
Se又は5es2Teeに比較して非常に堅い表面を提
供する。上部ブロッキング層42は、改)良された安定
性を有針る素子を提供するべく湿度及び温度効果に対し
て化学的に抵抗性である。層のバンドギャップは3.O
eVより犬である。」二部ブロッキング層42は、好ま
しくはS i It 、又は5ill?及び/又はSi
F、と酸素、炭素又は窒素の少なくとも1種を含むガス
との反応ガス混合物から形成され−る。
好適配合の−・例は、C11422部及び5il141
0部である。
0部である。
第2の好適配合は、C11,22部、5il1410部
及び5iF410部である。5102の酸化物ブロッキ
ング層は、1121部及び3iF、中に5パーセントの
02を混合した混合物5部から形成され得る。酸化物層
は、立方センヂメートル当たり034ワットの電力密度
て堆積され得、基板温度350°Cで毎秒約48オンク
ストロームである。同様にN2とS i II 、又は
N113とS i 114 、+\ら窒化物ブロッキン
グ層を堆積することができる。」二部ブロッキング層イ
2は、立方センヂメートル当たり0.2〜1.2ワツト
の電力密度で堆積され得、好ましくは厚さ50〜100
0オングストロームである。
及び5iF410部である。5102の酸化物ブロッキ
ング層は、1121部及び3iF、中に5パーセントの
02を混合した混合物5部から形成され得る。酸化物層
は、立方センヂメートル当たり034ワットの電力密度
て堆積され得、基板温度350°Cで毎秒約48オンク
ストロームである。同様にN2とS i II 、又は
N113とS i 114 、+\ら窒化物ブロッキン
グ層を堆積することができる。」二部ブロッキング層イ
2は、立方センヂメートル当たり0.2〜1.2ワツト
の電力密度で堆積され得、好ましくは厚さ50〜100
0オングストロームである。
第1のブロッキング層38及び光導電層40は、毎秒1
00オングストローム以上、即ち従来技術方法の少なく
とも10倍の堆積速度で堆積される。反応ガスの約80
パーセントが利用され得、この値ら又従来技術利用率で
ある2パーセントを大幅に」―回っている。」二部絶縁
ブロッキング層42は毎秒約30オンゲストロートより
多少遅い速度で堆積されるが、従来技術のラジオ周波数
堆積に比較′4゛ると著しく速い。
00オングストローム以上、即ち従来技術方法の少なく
とも10倍の堆積速度で堆積される。反応ガスの約80
パーセントが利用され得、この値ら又従来技術利用率で
ある2パーセントを大幅に」―回っている。」二部絶縁
ブロッキング層42は毎秒約30オンゲストロートより
多少遅い速度で堆積されるが、従来技術のラジオ周波数
堆積に比較′4゛ると著しく速い。
第3図は、強化上部ブロッキング層を有する別の正荷電
型光導電素子を示している。第2図と本質的に同様に、
基板46、下部p型ブロッギング層48、光導電層50
及び上部ブロッキング層52が形成されている。ブロッ
キング層52の前に強化上部ブロッキング層54か堆積
されている。マイクロ波堆積は高品質合金層を提供する
が、適切に堆積されたラジオ周波数層よりも堆積速度が
速いのでより多くの欠陥を含み得る。従って、マイクロ
波堆積光導電層50より低い状態密度を有する高品質を
提供するべく、従来のラジオ周波数プラズマにより強化
上部層54を堆積する。状態密度の低下によりバンドベ
ンディングか増加し、電荷保持が良好になるので、ラジ
オ周波数層54はブロッキング層52を強化する。強化
ブロッキング層54の空乏幅の厚さが好ましくはほぼ1
000〜4000オングストロームのオーダであるので
、全体の有効堆積速度及び反応カス利用か大幅に低下す
ることはない。強化ブ[lソキング層54は、光導電層
50と同一の反応ガス混合物から堆積され得る。
型光導電素子を示している。第2図と本質的に同様に、
基板46、下部p型ブロッギング層48、光導電層50
及び上部ブロッキング層52が形成されている。ブロッ
キング層52の前に強化上部ブロッキング層54か堆積
されている。マイクロ波堆積は高品質合金層を提供する
が、適切に堆積されたラジオ周波数層よりも堆積速度が
速いのでより多くの欠陥を含み得る。従って、マイクロ
波堆積光導電層50より低い状態密度を有する高品質を
提供するべく、従来のラジオ周波数プラズマにより強化
上部層54を堆積する。状態密度の低下によりバンドベ
ンディングか増加し、電荷保持が良好になるので、ラジ
オ周波数層54はブロッキング層52を強化する。強化
ブロッキング層54の空乏幅の厚さが好ましくはほぼ1
000〜4000オングストロームのオーダであるので
、全体の有効堆積速度及び反応カス利用か大幅に低下す
ることはない。強化ブ[lソキング層54は、光導電層
50と同一の反応ガス混合物から堆積され得る。
第4図は、改良された赤外感光度を有する正荷電型光導
電素子即ちデバイス56を示している。第2図と本質的
に同様に、堰板58、下部ブロッキング層60、光導電
層62及び上部絶縁ブロッキング層64か形成されてい
る。低バンドギャップ層66により、赤外感光度か改良
される。光導電層62のバンドギャップは一般に1.7
〜1.8eVであり、はとんどの感光用途に好適である
が、レーザラインプリンタのような赤外用には十分な低
さではない。レーザラインプリンタは、約840nmの
ダイオードGaAsレーザを用いて作動され得る。低バ
ントキャップ赤外層66は、ゲルマニウムのような低ハ
ンドギヤシブ半導体成分の添加による層40の堆積に関
して述べたと同一てあり得る反応ガス混合物及び工程7
こより形成され得る。カス混合物にはゲルマン(Gel
l、)又は四フッ化ゲルマニウム(GeF4)としてゲ
ルマニウムか添加され得る。低ハンドキャップ赤外層6
6は約1 、5eVのバンドギャップで厚さ約1000
0オングストロームに形成され得る。低バンドキャップ
赤外層66は、Ge1l、1部、SiF、5部及び11
23部の反応カス混合物から形成され得る。層は、立方
センヂメートル当たり0.1〜1.0ワツトの有効電力
密度、好ましくは立方センヂメートル当たり034ワッ
トの電力密度で堆積され得、275°Cの基板温度で毎
秒約13オングストロームである。低バンドギャップは
赤外周波数の応答を増加する。主に赤外領域より短い波
長から成る光に対して光導電素子を使用する場合、低バ
ンドギャップ赤外層66は必要ないので除去され得る。
電素子即ちデバイス56を示している。第2図と本質的
に同様に、堰板58、下部ブロッキング層60、光導電
層62及び上部絶縁ブロッキング層64か形成されてい
る。低バンドギャップ層66により、赤外感光度か改良
される。光導電層62のバンドギャップは一般に1.7
〜1.8eVであり、はとんどの感光用途に好適である
が、レーザラインプリンタのような赤外用には十分な低
さではない。レーザラインプリンタは、約840nmの
ダイオードGaAsレーザを用いて作動され得る。低バ
ントキャップ赤外層66は、ゲルマニウムのような低ハ
ンドギヤシブ半導体成分の添加による層40の堆積に関
して述べたと同一てあり得る反応ガス混合物及び工程7
こより形成され得る。カス混合物にはゲルマン(Gel
l、)又は四フッ化ゲルマニウム(GeF4)としてゲ
ルマニウムか添加され得る。低ハンドキャップ赤外層6
6は約1 、5eVのバンドギャップで厚さ約1000
0オングストロームに形成され得る。低バンドキャップ
赤外層66は、Ge1l、1部、SiF、5部及び11
23部の反応カス混合物から形成され得る。層は、立方
センヂメートル当たり0.1〜1.0ワツトの有効電力
密度、好ましくは立方センヂメートル当たり034ワッ
トの電力密度で堆積され得、275°Cの基板温度で毎
秒約13オングストロームである。低バンドギャップは
赤外周波数の応答を増加する。主に赤外領域より短い波
長から成る光に対して光導電素子を使用する場合、低バ
ンドギャップ赤外層66は必要ないので除去され得る。
低バンドギャップ赤外層66は、同様に、m54による
強化上部ブロッキング層と赤外感光度との両者を提供す
るべ〈従来のラジオ周波数プラズマを用いて堆積され得
る。
強化上部ブロッキング層と赤外感光度との両者を提供す
るべ〈従来のラジオ周波数プラズマを用いて堆積され得
る。
第5図は、強化」二部ブロッキング層と改良された赤外
感光度との両者を有する正荷電型光導電素子即ちデバイ
ス68を示している。第2図と本質的に同様に、基板7
0、下部プロツギツク層72、光導電層74及び」二部
プロツギツク層76が形成されている。夫々第4図及び
第3図の層と本質的に同様に、マイクロ波堆積低バンド
キャップ赤外層78及び」二部プロソギング強化層80
が形成されている。
感光度との両者を有する正荷電型光導電素子即ちデバイ
ス68を示している。第2図と本質的に同様に、基板7
0、下部プロツギツク層72、光導電層74及び」二部
プロツギツク層76が形成されている。夫々第4図及び
第3図の層と本質的に同様に、マイクロ波堆積低バンド
キャップ赤外層78及び」二部プロソギング強化層80
が形成されている。
従来のある種の光導電素子、例えばSe系トラムは正荷
電型デバイスであるが、本発明のアモルファス光導電合
金素子は更に、負荷電型デバイスとしての使用に特に適
している。合金の電子移動度と電子再結合寿命、τとの
積は正孔よりも非1・−プ合金拐料において大てあり、
従って、カルコゲン化物系と異なり、該合金は正又は負
荷電型構造のいずれかで作動し得る。第6図〜第9図は
負荷電型デバイス即ち素子を示している。
電型デバイスであるが、本発明のアモルファス光導電合
金素子は更に、負荷電型デバイスとしての使用に特に適
している。合金の電子移動度と電子再結合寿命、τとの
積は正孔よりも非1・−プ合金拐料において大てあり、
従って、カルコゲン化物系と異なり、該合金は正又は負
荷電型構造のいずれかで作動し得る。第6図〜第9図は
負荷電型デバイス即ち素子を示している。
第6図は、基板84、第1のn型ブロッキング層86、
光導電層88及び」二部絶縁ブロッキング層90を含む
第1の負荷電型光導電素子即ちデバイス82を示してい
る。基板84は同様に、金属のように導体であるか又は
ガラス又はポリマ上に導体を被覆された適当な飼料から
形成され得る。第1の即ち下部ブロッキング層86は、
n型アモルファスシリコン、水素及び/又はフッ素合金
から形成されている。
光導電層88及び」二部絶縁ブロッキング層90を含む
第1の負荷電型光導電素子即ちデバイス82を示してい
る。基板84は同様に、金属のように導体であるか又は
ガラス又はポリマ上に導体を被覆された適当な飼料から
形成され得る。第1の即ち下部ブロッキング層86は、
n型アモルファスシリコン、水素及び/又はフッ素合金
から形成されている。
該構造のデバイス82は負荷電デバイスであり、n型ブ
ロッキング層86が基板84から光導電層88への正孔
注入を阻止4〜る。
ロッキング層86が基板84から光導電層88への正孔
注入を阻止4〜る。
ll型プロツギング層86は、好ましくは112中にS
i II 。
i II 。
とP113、又は11.中1.:5ill、及び/又は
S i P4とI)II 、を混合し)lコ反応ガス混
合物から形成される。好適配合の一例は、5il142
0部、S i P 、 5部及び112中に55パーセ
ントのP113を混合した混合物2部である。第2の好
適配合は、5il1420部及び112中に5.5パー
セントの1)1t3を混合した混合物2部である。プロ
ツギツク層86は、好ましくは立方センヂメートル当た
り0.1〜10ワツト、好ましくは立方センチメートル
当たり約0.7ワツトの有効電力密度で堆積される。
S i P4とI)II 、を混合し)lコ反応ガス混
合物から形成される。好適配合の一例は、5il142
0部、S i P 、 5部及び112中に55パーセ
ントのP113を混合した混合物2部である。第2の好
適配合は、5il1420部及び112中に5.5パー
セントの1)1t3を混合した混合物2部である。プロ
ツギツク層86は、好ましくは立方センヂメートル当た
り0.1〜10ワツト、好ましくは立方センチメートル
当たり約0.7ワツトの有効電力密度で堆積される。
プロツギツク層86は、好ましくはΔE=0.2〜0.
3eVの高いn型で厚さ200〜2000オノグスト〔
J−ムである。
3eVの高いn型で厚さ200〜2000オノグスト〔
J−ムである。
光導電層88は同様に好ましくは、立方センヂメートル
当たり01〜1.0ワツト、好ましくは立方センヂメー
トル当たり約0.7ワツトの有効型ツノ密度で堆積され
得る。光導電層88は、合金層の全体の厚さが少なくと
乙10〜25ミクロンとなるように厚さ10〜25ミク
ロンに堆積される。10ミクロンの厚さは少なくとも3
50ボルトの飽和電圧を確保する。
当たり01〜1.0ワツト、好ましくは立方センヂメー
トル当たり約0.7ワツトの有効型ツノ密度で堆積され
得る。光導電層88は、合金層の全体の厚さが少なくと
乙10〜25ミクロンとなるように厚さ10〜25ミク
ロンに堆積される。10ミクロンの厚さは少なくとも3
50ボルトの飽和電圧を確保する。
合金は、厚さミクロン当たり約35〜40ボルトまでの
電界を支持し得る。光導電層88は、好ましくはΔE−
約07〜0.9eVの真性合金(該真性合金はややn型
である)を形成するぺ<5il14及び/又はS i
F 。
電界を支持し得る。光導電層88は、好ましくはΔE−
約07〜0.9eVの真性合金(該真性合金はややn型
である)を形成するぺ<5il14及び/又はS i
F 。
反応カス混合物から形成される。好適配合の一例は、5
it1420部及び5iF45部である。第2の好適配
合は5il1420部である。
it1420部及び5iF45部である。第2の好適配
合は5il1420部である。
上部ブロッキング層90は、組合わせ層86.88及び
90の厚さミクロン当たり35〜40ボルトの高い荷電
客月1を提供するべく絶縁体として形成されている。−
に部プロノギング層90は更に、1秒間に15パ一セン
ト未満のオーダの遅い暗減衰と、カルコゲン化物例えば
Se又は5e92Te8に比較して非常に堅い表面とを
提供する。」二部プロラギング層90は、改良された素
子安定性を提供すべく化学的に抵抗性であり、3.Oc
Vより大のバンドギャップを何する。」二部ブロッキン
グ層90はS i II 4又はS i II 4及び
/又はSiF、と酸素、炭素又は窒素の少なくとも1種
を含むガスとの反応ガス混合物から絶縁体として形成さ
れ得る。好適配合の一例は、C1l、22部及び5i1
1.lO゛部である。第2の好適配合は、CIl、22
部、5ill、10部及びS i F 410部である
。II、1部とSitン4中に5パーセントの02を混
合した混合物5部とから5iO7の酸化物ブロッキング
層が形成され得る。酸化物層は、立方センチメートル当
たり約0.34ワツトの電力密度、毎秒約48オングス
トローム、基板温度350℃で堆積され得る。同様にN
、とS i II 4又はNl+3と5il14から窒
化物ブロツキング層か形成され得る。
90の厚さミクロン当たり35〜40ボルトの高い荷電
客月1を提供するべく絶縁体として形成されている。−
に部プロノギング層90は更に、1秒間に15パ一セン
ト未満のオーダの遅い暗減衰と、カルコゲン化物例えば
Se又は5e92Te8に比較して非常に堅い表面とを
提供する。」二部プロラギング層90は、改良された素
子安定性を提供すべく化学的に抵抗性であり、3.Oc
Vより大のバンドギャップを何する。」二部ブロッキン
グ層90はS i II 4又はS i II 4及び
/又はSiF、と酸素、炭素又は窒素の少なくとも1種
を含むガスとの反応ガス混合物から絶縁体として形成さ
れ得る。好適配合の一例は、C1l、22部及び5i1
1.lO゛部である。第2の好適配合は、CIl、22
部、5ill、10部及びS i F 410部である
。II、1部とSitン4中に5パーセントの02を混
合した混合物5部とから5iO7の酸化物ブロッキング
層が形成され得る。酸化物層は、立方センチメートル当
たり約0.34ワツトの電力密度、毎秒約48オングス
トローム、基板温度350℃で堆積され得る。同様にN
、とS i II 4又はNl+3と5il14から窒
化物ブロツキング層か形成され得る。
」二部プロラギング層90は立方センチメートル当たり
0.1−1.0ワットの有効電力密度で堆積され、好ま
しくは厚さ50〜1000オングストロームである。
0.1−1.0ワットの有効電力密度で堆積され、好ま
しくは厚さ50〜1000オングストロームである。
11型プロツキンク層86及び光導電層88ら又毎秒1
00オングストローム以上で堆積され、ごの厚さは」二
連のように従来技術の堆積速度の少なくとら10倍であ
る。更に、約2パーセツトという従来技術の利用百分率
に比較して著しく大きい約80パーセントの反応ガスが
利用され得る。上部ブロッキング層90は毎秒約30オ
ンゲスJ・cJLより多少遅い速度で堆積され、この速
度は従来技術のラジオ周波数堆積速度よりし大である。
00オングストローム以上で堆積され、ごの厚さは」二
連のように従来技術の堆積速度の少なくとら10倍であ
る。更に、約2パーセツトという従来技術の利用百分率
に比較して著しく大きい約80パーセントの反応ガスが
利用され得る。上部ブロッキング層90は毎秒約30オ
ンゲスJ・cJLより多少遅い速度で堆積され、この速
度は従来技術のラジオ周波数堆積速度よりし大である。
第7図は、素−F68(第5図参照)に類似の強化」二
部ブロツキング層を有する別の負荷電型光導電素子92
を示している。第6図と本質的に同様に、基板94、下
部11型ブロッキング層96、光導電層98及び」二部
絶縁プロラギング層100か形成されている。
部ブロツキング層を有する別の負荷電型光導電素子92
を示している。第6図と本質的に同様に、基板94、下
部11型ブロッキング層96、光導電層98及び」二部
絶縁プロラギング層100か形成されている。
」二部絶縁プロラギング層100の以前に強化上部プロ
ラギング層102が堆積されている。上述のように、マ
イクロ波堆積は高品質合金層を提供するが、堆積速度が
適切に堆積されたラジオ周波数層よりら速いためにより
多くの欠陥を含み得る。従って、強化プロラギング層1
02は、状態密度がマイクロ波堆積光導電層98よりも
低い高品質層を形成するべく従来のラジオ周波数プラズ
マにより堆積され得る。状態密度が低いためにバンドベ
ンディングが大きく電荷保持が良好なので、ラジオ周波
数強化層102は」二部絶縁プロラギング層100を強
化する。
ラギング層102が堆積されている。上述のように、マ
イクロ波堆積は高品質合金層を提供するが、堆積速度が
適切に堆積されたラジオ周波数層よりら速いためにより
多くの欠陥を含み得る。従って、強化プロラギング層1
02は、状態密度がマイクロ波堆積光導電層98よりも
低い高品質層を形成するべく従来のラジオ周波数プラズ
マにより堆積され得る。状態密度が低いためにバンドベ
ンディングが大きく電荷保持が良好なので、ラジオ周波
数強化層102は」二部絶縁プロラギング層100を強
化する。
強化層102は好ましくは空乏幅厚さがほぼ1000〜
4000オングストロームのオーダであるので、全体の
有効堆積速度及び反応ガス利用は過度に低下しない。強
化」二部プロラギング層102は、光導電層98と同一
の反応ガス混合物から堆積され得る。
4000オングストロームのオーダであるので、全体の
有効堆積速度及び反応ガス利用は過度に低下しない。強
化」二部プロラギング層102は、光導電層98と同一
の反応ガス混合物から堆積され得る。
第8図は、改良された赤外感光度を有する負荷電型光導
電素子即しデバイス104を示している。
電素子即しデバイス104を示している。
第6図と本質的に同様に、基板106、下部ブロッキン
グ層108、光導電層110及び」二部絶縁ブロッキン
グ層112か形成されている。改良されノご赤外感光度
は、低バンドギャップ層114により得られる。
グ層108、光導電層110及び」二部絶縁ブロッキン
グ層112か形成されている。改良されノご赤外感光度
は、低バンドギャップ層114により得られる。
先導側110は一般にほとんどの感光用途に好適な1.
7〜1.8eVのバンドキャップを(晶えているが、レ
ーザラインプリンタのようなIR用には十分低くない。
7〜1.8eVのバンドキャップを(晶えているが、レ
ーザラインプリンタのようなIR用には十分低くない。
レーザラインプリンタは約840 n mのダイオード
GaAsレーザを用いて作動され得る。低バンドキャッ
プ層114は、ゲルマニウムのような低バンドギャップ
半導体成分の添加を用いる光導電層88(第6図)の堆
積で説明しノこと同一の反応ガス混合物及び工程により
形成され得る。
GaAsレーザを用いて作動され得る。低バンドキャッ
プ層114は、ゲルマニウムのような低バンドギャップ
半導体成分の添加を用いる光導電層88(第6図)の堆
積で説明しノこと同一の反応ガス混合物及び工程により
形成され得る。
ガス混合物にはゲルマン(Gel14)又は四フッ化ゲ
ルマニウム(GcP、)としてゲルマニウムが添加され
得る。低バンドギャップ層114は、約1.5eVのバ
ンドギャップで厚さ約10000オンゲス)・ロームに
堆積され得る。低バンドギャップ層は、GeH41部、
5ir45部及び11,3部の反応ガス混合物から形成
され得る。層は、立方センチメートル当たり0.34ワ
ツトの電力密度、275℃の基板温度、毎秒約13オン
ゲス)・ロームで堆積され得る。低バンドギャップは赤
外周波数応答を増加する。主に赤外領域より短い波長か
ら成る光に対して光導電素子を使用する場合、低バント
キャップ層114は必要ないので除去され得る。
ルマニウム(GcP、)としてゲルマニウムが添加され
得る。低バンドギャップ層114は、約1.5eVのバ
ンドギャップで厚さ約10000オンゲス)・ロームに
堆積され得る。低バンドギャップ層は、GeH41部、
5ir45部及び11,3部の反応ガス混合物から形成
され得る。層は、立方センチメートル当たり0.34ワ
ツトの電力密度、275℃の基板温度、毎秒約13オン
ゲス)・ロームで堆積され得る。低バンドギャップは赤
外周波数応答を増加する。主に赤外領域より短い波長か
ら成る光に対して光導電素子を使用する場合、低バント
キャップ層114は必要ないので除去され得る。
低バンドギャップ層114は、強化層1o2(第7図)
により形成される強化」二部ブロッキング層と改良され
た赤外感光度との両者を提供するべ〈従来のラジオ周波
数プラズマにより堆積され得る。
により形成される強化」二部ブロッキング層と改良され
た赤外感光度との両者を提供するべ〈従来のラジオ周波
数プラズマにより堆積され得る。
第9図は、強化」一部ブロッキング層と改良赤外感光度
とを有する負荷電型光導電素子即ちデバイス116を示
している。本質的に第0図と同様に、基板118、n型
下部ブロッキン2層120、光導電層122及び」二部
絶縁ブロッキング層124か形成されている。夫々第8
図及び第7図と同様にマイクロ波堆猜低バントキャップ
赤外層126及び」二部ブロッキング強化層128が形
成されている。
とを有する負荷電型光導電素子即ちデバイス116を示
している。本質的に第0図と同様に、基板118、n型
下部ブロッキン2層120、光導電層122及び」二部
絶縁ブロッキング層124か形成されている。夫々第8
図及び第7図と同様にマイクロ波堆猜低バントキャップ
赤外層126及び」二部ブロッキング強化層128が形
成されている。
」1記教示に基づいて本発明の変更及び変形が可能であ
る。第1図は平たんな静止基板14を示しているが、必
要であるならドラム型の基板に光導電素子を堆積するこ
ともてきる。その場合、トラム又はシリンダの外側を被
覆するべくロッド又はシャフト18が回転され得る。1
個以上のドラムに堆積する好適システム及び方法は、日
本国特許出願中に開示されている。下部ブロッキング層
はアモルファスである必要はなく、例えば多結晶であり
(−)る。(「アモルファス」なる語は、短距離又は中
距離秩序性を有するか又は多少の結晶臼Qiを含んてい
る場合もあるが、長距離無秩序性を有する合金又は+A
組の意である。)従って、本発明の特許請求の範囲に該
当するなら以上の記載以外の方法で実施され得ると理解
されるへきである。
る。第1図は平たんな静止基板14を示しているが、必
要であるならドラム型の基板に光導電素子を堆積するこ
ともてきる。その場合、トラム又はシリンダの外側を被
覆するべくロッド又はシャフト18が回転され得る。1
個以上のドラムに堆積する好適システム及び方法は、日
本国特許出願中に開示されている。下部ブロッキング層
はアモルファスである必要はなく、例えば多結晶であり
(−)る。(「アモルファス」なる語は、短距離又は中
距離秩序性を有するか又は多少の結晶臼Qiを含んてい
る場合もあるが、長距離無秩序性を有する合金又は+A
組の意である。)従って、本発明の特許請求の範囲に該
当するなら以上の記載以外の方法で実施され得ると理解
されるへきである。
第1図は本発明の光導電アモルファス半導体合金及び素
子を堆積するだめのマイクロ波プラズマ堆積システムの
一部切欠斜視図、第2図は本発明方法により形成された
アモルファス半導体受光合金の一適用例を示す正荷電型
光導電素子の部分断面図、第3図は本発明方法により形
成された強化」二部ブロッキング層を有する正荷電型光
導電素子の部分断面図、第4図は本発明方法により形成
された改良赤外感光度を有する正荷電型光導電素子の部
分断面図、第5図は本発明方法により形成された強化」
一部ブロッキング層及び改良赤外感光度を有する正荷電
型光導電素子の部分断面図、第6図は本発明方法により
形成されたアモルファス半導体受光合金の一適用例を示
す負荷電型光導電素子の部分断面図、第7図は本発明方
法により形成された強化」一部ブロッキング層を有する
負荷電型光導電素子の部分断面図、第8図は本発明方法
により形成された改良赤外感光度を有する負荷電型光導
電素子の部分断面図、及び第9図は本発明方法により形
成されノこ強化上部ブロッキング層及び改良赤外感光度
を有する負荷電型光導電素子の部分断面図である。 10・・・・堆積装置、12・・・・・反応槽、+4.
・・・・・基板、16 基板ボルダ、18・ ・シャフ
ト、20.26 ・・開口部、22.24・・・・・エ
ンドギャップ、28・・・・・・アンテナ管。 手続補正書 昭和60年3月22−日 2、発明の名称 光導電素子の形成方法及び該方法によ
り形成された光導電素子 3、補正をづる者 事件との関係 特許出願人 名 称 エナージー・コンバージョン・デバイセス・イ
ンコーホレーテッド 4、代 理 人 東京都新宿区新宿1丁目1番14号
山田ビル(郵便番号160)電話(03) 354−8
6235、補正命令の日付 自 発 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書 2、特許請求の範囲 (1)基板、マイクロ波エネルギソース及び実質的に密
閉された反応槽を配備し、基板を槽に配置し、マイクロ
波エネルギを槽に結合し、槽内にプラズマ放電を形成し
且つ反応ガスから基板にアモルファス光導電合金を堆積
させるべく少なくとも1種の堆積すべき半導体成分を含
む少なくとも1種の反応ガスを槽に導入する工程を含む
光導電素子の形成方法において、少なくとも1種のドー
、eントを反応ガスに添加することによシ第1のブロッ
キング層を基板に堆積させ、次に、該層に実質的量のド
ーノ9ントを含まない第2の光導電層を堆積させ、次に
、第2の光導電層に第3の絶縁層を堆積させることによ
多素子を堆積させることを特徴とする方法。 (2) 反応ガスが少なくともシリコンを含んでいる仁
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (3)反応ガスが少なくともフッ素を含んでいる特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 (4)操業圧力0.1トル未満で少なくとも毎秒100
オングストロームの堆積速度でブロッキング層を堆積さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 (5) 操業圧力0.1ト#未満で少なくとも毎秒io
。 オングストロームの堆積速度で光導電層を堆積させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (6) 反応ガスに炭素、霊素又は酸素の少なくとも1
種を添加することによシ、第2の層lこ第3の絶縁ブロ
ッキング層を堆積させることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の方法。 (7)少なくとも毎秒30オングストロームの堆積速度
で絶縁ブロッキング層を堆積させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 (8)反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合するこ
とによシ、第3のブロッキング層の手前に第2の層にブ
ロッキング強化層を堆積させることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 (9)反応ガスlこ炭素、窒素又は酸素の少なくとも1
種を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することに
よシ、第3の絶縁ブロッキング層を強化層に堆積させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の方法。 θ0 ラジオ周波数エネルギを反応槽に配置結合するこ
とによシ、第3のブロッキング層の手前に第2の層にブ
ロッキング強化層を堆積させることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 αυ シリコンと水素との混合物からブロッキング強化
層を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第1O
項に記載の方法。 α2 シリコン、水素及びフッ素の混合物からブロッキ
ング強化層を堆積させることを特徴とする特許請求の範
囲第10項に記載の方法。 α■ 反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1種
を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することによ
り、強化層に第3の絶縁ブロッキング層を堆積させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の方法。 αa 反応ガスに低パンFギャップ半導体を添カけるこ
とによシ、絶縁層の手前に第2の層に赤外感光層を堆積
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 α9 反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合するこ
とによバ感光層にブロッキング強化層を堆積させること
を特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の方法。 (161反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1
種を添加し、檜にマイクロ波エネルギを結合することに
よシ、ブロッキング強化層に第3の絶縁ブロッキング層
を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第15項
に記載の方法、 0η 基板と、基板上に形成されておシ、実質的に全体
をマイクロ波プラズマ放電により形成されておシ、光導
電下部ブロッキング層、光導電層及び上部絶縁ブロッキ
ング層から成るアモルファス光導電合金とを含んでいる
ことを特徴とする光導電素子。 a8 合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間に
ブロッキング強化層を含んでいることを特徴とする特許
請求の範囲第17項に記載の素子。 Ql ブロッキング強化層がラジオ周波数プラズマ放電
により形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第18項に記載の素子。 (至)合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間I
こ赤外感光層を含んでいることを特徴とする特許請求の
範囲第17項lこ記載の素子。 (2υ 合金が、赤外感光層と上部ブロッキング層との
間にブロッキング強化層を含んでいることを特徴とする
特許請求の範囲第20項に記載の素子。 @ 合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間に、
赤外感光層を含み前記赤外感光層はゾロンの範囲第17
項に記載の素子。 (ハ)感光層及びブロッキング強化層がラジオ周波数プ
ラズマ放電により形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第22項に記載の素子。
子を堆積するだめのマイクロ波プラズマ堆積システムの
一部切欠斜視図、第2図は本発明方法により形成された
アモルファス半導体受光合金の一適用例を示す正荷電型
光導電素子の部分断面図、第3図は本発明方法により形
成された強化」二部ブロッキング層を有する正荷電型光
導電素子の部分断面図、第4図は本発明方法により形成
された改良赤外感光度を有する正荷電型光導電素子の部
分断面図、第5図は本発明方法により形成された強化」
一部ブロッキング層及び改良赤外感光度を有する正荷電
型光導電素子の部分断面図、第6図は本発明方法により
形成されたアモルファス半導体受光合金の一適用例を示
す負荷電型光導電素子の部分断面図、第7図は本発明方
法により形成された強化」一部ブロッキング層を有する
負荷電型光導電素子の部分断面図、第8図は本発明方法
により形成された改良赤外感光度を有する負荷電型光導
電素子の部分断面図、及び第9図は本発明方法により形
成されノこ強化上部ブロッキング層及び改良赤外感光度
を有する負荷電型光導電素子の部分断面図である。 10・・・・堆積装置、12・・・・・反応槽、+4.
・・・・・基板、16 基板ボルダ、18・ ・シャフ
ト、20.26 ・・開口部、22.24・・・・・エ
ンドギャップ、28・・・・・・アンテナ管。 手続補正書 昭和60年3月22−日 2、発明の名称 光導電素子の形成方法及び該方法によ
り形成された光導電素子 3、補正をづる者 事件との関係 特許出願人 名 称 エナージー・コンバージョン・デバイセス・イ
ンコーホレーテッド 4、代 理 人 東京都新宿区新宿1丁目1番14号
山田ビル(郵便番号160)電話(03) 354−8
6235、補正命令の日付 自 発 6、補正により増加する発明の数 7、補正の対象 明細書 2、特許請求の範囲 (1)基板、マイクロ波エネルギソース及び実質的に密
閉された反応槽を配備し、基板を槽に配置し、マイクロ
波エネルギを槽に結合し、槽内にプラズマ放電を形成し
且つ反応ガスから基板にアモルファス光導電合金を堆積
させるべく少なくとも1種の堆積すべき半導体成分を含
む少なくとも1種の反応ガスを槽に導入する工程を含む
光導電素子の形成方法において、少なくとも1種のドー
、eントを反応ガスに添加することによシ第1のブロッ
キング層を基板に堆積させ、次に、該層に実質的量のド
ーノ9ントを含まない第2の光導電層を堆積させ、次に
、第2の光導電層に第3の絶縁層を堆積させることによ
多素子を堆積させることを特徴とする方法。 (2) 反応ガスが少なくともシリコンを含んでいる仁
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (3)反応ガスが少なくともフッ素を含んでいる特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 (4)操業圧力0.1トル未満で少なくとも毎秒100
オングストロームの堆積速度でブロッキング層を堆積さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 (5) 操業圧力0.1ト#未満で少なくとも毎秒io
。 オングストロームの堆積速度で光導電層を堆積させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 (6) 反応ガスに炭素、霊素又は酸素の少なくとも1
種を添加することによシ、第2の層lこ第3の絶縁ブロ
ッキング層を堆積させることを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の方法。 (7)少なくとも毎秒30オングストロームの堆積速度
で絶縁ブロッキング層を堆積させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 (8)反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合するこ
とによシ、第3のブロッキング層の手前に第2の層にブ
ロッキング強化層を堆積させることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 (9)反応ガスlこ炭素、窒素又は酸素の少なくとも1
種を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することに
よシ、第3の絶縁ブロッキング層を強化層に堆積させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の方法。 θ0 ラジオ周波数エネルギを反応槽に配置結合するこ
とによシ、第3のブロッキング層の手前に第2の層にブ
ロッキング強化層を堆積させることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 αυ シリコンと水素との混合物からブロッキング強化
層を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第1O
項に記載の方法。 α2 シリコン、水素及びフッ素の混合物からブロッキ
ング強化層を堆積させることを特徴とする特許請求の範
囲第10項に記載の方法。 α■ 反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1種
を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することによ
り、強化層に第3の絶縁ブロッキング層を堆積させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の方法。 αa 反応ガスに低パンFギャップ半導体を添カけるこ
とによシ、絶縁層の手前に第2の層に赤外感光層を堆積
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
方法。 α9 反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合するこ
とによバ感光層にブロッキング強化層を堆積させること
を特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の方法。 (161反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1
種を添加し、檜にマイクロ波エネルギを結合することに
よシ、ブロッキング強化層に第3の絶縁ブロッキング層
を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第15項
に記載の方法、 0η 基板と、基板上に形成されておシ、実質的に全体
をマイクロ波プラズマ放電により形成されておシ、光導
電下部ブロッキング層、光導電層及び上部絶縁ブロッキ
ング層から成るアモルファス光導電合金とを含んでいる
ことを特徴とする光導電素子。 a8 合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間に
ブロッキング強化層を含んでいることを特徴とする特許
請求の範囲第17項に記載の素子。 Ql ブロッキング強化層がラジオ周波数プラズマ放電
により形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第18項に記載の素子。 (至)合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間I
こ赤外感光層を含んでいることを特徴とする特許請求の
範囲第17項lこ記載の素子。 (2υ 合金が、赤外感光層と上部ブロッキング層との
間にブロッキング強化層を含んでいることを特徴とする
特許請求の範囲第20項に記載の素子。 @ 合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間に、
赤外感光層を含み前記赤外感光層はゾロンの範囲第17
項に記載の素子。 (ハ)感光層及びブロッキング強化層がラジオ周波数プ
ラズマ放電により形成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第22項に記載の素子。
Claims (23)
- (1)基板、マイクロ波エネルギソース及び実質的に密
閉された反応槽を配備し、基板を槽に配置し、マイクロ
波エネルギソースを槽に結合し、槽内にプラズマ放電を
形成し且つ反応ガスから基板にアモルファス光導電合金
を堆積させるべく少なくとし1種の堆積すべき半導体成
分を含む少なくとも1種の反応ガスを槽に導入する工程
を含む光導電素子の形成方法において、少なくとも1種
のドーパントを反応ガスに添加することにより第1のブ
ロッキング層を基板に堆積させ、次に、該層に実質的量
のドーパントを含まない第2の光導電層を堆積させ、次
に、第2の光導電層に第3の絶縁層を堆積させることに
より素子を堆積さ且ることを特徴と引る方法。 - (2)反応ガスが少なくとしシリコンを含んでいること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (3)反応ガスが少なくとムフッ素を含んでいる特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 - (4)操業圧力0.1トル未満で少なくとも毎秒100
オングストロームの堆積速度でブロッキング層を堆積さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 - (5)操業圧力0.1トル未満で少なくとも毎秒100
オングストロームの堆積速度で光導電層を堆積させるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (6)反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1種
を添加することにより、第2の層に第3の絶縁ブロッキ
ング層を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の方法。 - (7)少なくとも毎秒30オングストロームの堆積速度
で絶縁ブロッキング層を堆積させることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (8)反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合するこ
とにより、第3のブロッキング層の手前に第2の層にブ
ロッキング強化層を堆積さlることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の方法、。 - (9)反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1種
を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することによ
り、第3の絶縁ブロッキング層を強化層に堆積さU−る
ことを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載の方法。 - (10)ラジオ周波数エネルギを反応槽に配置結合する
ことにより、第3のブロッキング層の手前に第2のIl
こブロッキング強化層を堆積さ封ることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (11) ノリコンと水素との混合物からブロッキング
強化層を堆積させることを特徴とする特許請求の範囲第
1O項に記載の方法。 - (12) ソリコン、水素及びフッ素の混合物がらブロ
ッキング強化層を堆積させることを特徴とする特許請求
の範囲第10項に記載の方法。 - (13)反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとも1
種を添加し、マイクロ波エネルギを槽に結合することに
より、強化層に第3の絶縁ブロッキング層を堆積させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1O項に記載の方法
。 - (14)反応ガスに低バンドギャップ半導体を添加する
ことにより、絶縁層の手前に第2の層に赤外感光層を堆
積させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の方法。 - (15)反応槽にラジオ周波数エネルギを配置結合する
ことにより、感光層にブロッキング強化層を堆積させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の方法
。 - (16)反応ガスに炭素、窒素又は酸素の少なくとら1
種を添加し、槽にマイクロ波エネルギを結合することに
より、ブロッキング強化層に第3の絶縁ブロッキング層
を堆積させることを特徴とする特Fl請求の範囲第15
項に記載の方法。 - (17)基板と、基板上に形成されており、実質的に全
体をマイクロ波プラズマ放電により形成されており、光
導電下部ブロッキング層、光導電層及び上部絶縁ブロッ
キング層から成るアモルファス光導電合金とを含んでい
ることを特徴とする光導電素子。 - (18)合金か、光導電層と上部ブロッキング層との間
にブロッキング強化層を含んでいることを特徴とする特
許請求の範囲第17項に記載の素子。 - (19) ブロッキング強化層がラジオ周波数プラズマ
放電により形成されでいることを特徴とする特3′1−
請求の範囲第18項に記載の素子。 - (20)合金が、光導電層と上部ブロッキング層との間
に赤外感光層を含んでいることを特徴とする特許請求の
範囲第17項に記載の素子。 - (21)合金が、赤外感光層と」二部ブロッキング層と
の間にブロッキング強化層を含んでいることを特徴とす
る特許請求の範囲第20項に記載の素子。 - (22)合金か、光導電層と上部ブロッキング層との間
に、赤外感光層及びブロッキング強化層を含んでいるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載の素子。 - (23)感光層及びブロッキング強化層がラジオ周波数
プラズマ放電により形成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第22項に記載の素子。
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