JPS61194825A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPS61194825A
JPS61194825A JP60035608A JP3560885A JPS61194825A JP S61194825 A JPS61194825 A JP S61194825A JP 60035608 A JP60035608 A JP 60035608A JP 3560885 A JP3560885 A JP 3560885A JP S61194825 A JPS61194825 A JP S61194825A
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film
compound
chamber
compounds
halogen
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JP60035608A
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Shunichi Ishihara
俊一 石原
Shigeru Ono
茂 大野
Masahiro Kanai
正博 金井
Toshimichi Oda
小田 俊理
Isamu Shimizu
勇 清水
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Canon Inc
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明Fi酸素を含有する堆積膜、とりわけ機能性膜、
殊に半導体デバイス、電子写真用の感光デバイス、画像
入力用のラインセンサー、撮像テバイス、光起電力素子
などに用いる非晶質乃至は結晶賞のm素を含有する堆積
膜を形成するのに好適な方法に関する。
〔従来技術〕
例えば、アモルファスシリコン膜の形成には。
真空蒸着法、プラズマCVD法、CVD法1法名反応性
スパッタリング法オンブレーティング法。
光CVD法などが試みられて七)、一般的には、プラズ
マCVD法が広く用−られ、企業化されている。
百年らアモルファスシリコンで構成される堆積膜は電気
的、光学的特性及び、繰返し使用での疲労特性あるいは
使用環境特性、更には均一性、再現性を含めた生産性、
量産性の点において、更に総合的な特性の向上を図る余
地がある。
従来から一般化されているプラズマCVD法によるアモ
ルファスシリコン堆積膜の形成に於ての反応プロセスは
、従来のCVD法に比較してかなシ複雑であり、その灰
石機構も不明な点が少なくなかった。又、その堆積膜の
形成パラメーターも多く、(例えば、基体温度、導入ガ
スの流量と比。
形成時の圧力、高周波電力、電極構造1反応容器の構造
、排気速度、プラズマ発生方式など)これら多くのパラ
メータの組合せによるため1時にはプラズマが不安定な
状態になり、形成された堆積膜に著しい悪影響を与える
ことが少なくなかった。
そのうえ、装置特有のパラメータを装置ごとに選定しな
ければならず、したがって製造条件を一般化することが
むすかし込のが実状であった。一方、アモルファスシリ
コン膜として電気的、光学的。
光導電的乃至は機械的特性の夫々を十分に満足させ得る
ものを発現させるためには、現状ではプラズマCVD法
によって形成することが最良とされている。
丙午ら、堆積膜の応用用除によっては、大面積化、膜厚
均一化、膜品質の均一性を十分満足させ。
しかも高速成膜によって再現性のある量産化を図ねばな
らないため、プラズマCVD法によるアモルファスシリ
コン堆積膜の形成にお込てI/′i、量産装置lこ多大
な設備投資が必要となって、またその量産の為の管理項
目も複雑になり、管理許容幅も狭くなシ、装置の調整も
微妙であることから、これらのことが、今後改善すべき
問題点として指摘されている。他方1通常のCVD法に
よる従来の技術では、高温を必要とし、実用可能な特性
を有する堆積膜が得られていなかった。
上述の如く、アモルファスシリコン膜の形成に於て、そ
の実用可能な特性、均一性を維持させながら、低コスト
な装置で量産化できる形成方法を開発することが切望さ
れている。これ等のことは。
他の機能性膜1例えば窒化シリコン膜、炭化シリコン膜
、酸化シリコン膜に於ても同様なことがいえるO 本発明は、上述したプラズマCVD法の欠点を除去する
と共に、従来の形成方法にょらなIxljr規な堆、t
#膜膜形成分提供するものである。
〔発明の目的及び概要〕
本発明の目的は、形成される膜の緒特性、成膜速度、再
現性の向上及び膜品質の均一化を図りながら、膜の大面
積化に適し、膜の生産性の向上及び量産化を容易に達成
することのできる堆積膜形成法を提供することにある。
上記目的は、基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内
に、ゲルマニウムとハロゲンを含む化合物を分解するこ
とにより生成される活性種(A)と、該活性種(A)と
化学的相互作用をする成膜用のtSX含有化合物上刃生
成される活性、fl(B)とを夫々側々に導入し、これ
らに光エネルギーを照射して、化学反応させる事によっ
て、前記基体上に堆積膜を形成する享を特徴とする本発
明の堆積膜形成法番こよって達成される。
〔実施態様〕
本発明方法では、堆積膜を形成する為の成膜窓rIjJ
Jr−お論でプラズマを生起させる代シに、ゲルマニウ
ムとハロゲンを含む化合物を分解することによ°シ生成
される活性種(A)と、成膜用の酸素含有化合物より生
成される活性種(B)との共存下において、これ等に光
エネルギーを作用させることにょシ、これ等による化学
的相互作用を生起させ或いは促進、増幅させるため、形
成される堆積膜は、エツチング作用、或いはその他の例
えば異常放電作用などによる悪影響を受けることはな−
又1本発明によれば、成膜空間の雰囲気温度、基体温度
を所望に従って任意に制御することにより、より安定し
たCVD法とすることができる。
更に、励起エネルギーは成膜用の基体近傍に到達した各
活性種に一様にあるーは選択的制御的に付与されるが、
光エネルギーを使用すれば、適宜の光学系を用いて基体
の全体に照射して堆積膜を形成することができるし、あ
るいけ所望部分のみに選択的制御的に照射して部分的に
堆積膜を形成することができ、またレジスト等を使用し
て所定の図形部分のみに照射し堆積膜を形成できるなど
の便利さを有しているため、有利に用いられる。
本発明の方法が従来のCVD法と違う点の1つは、あら
かじめ成膜を間とは異なる空間(以下、活性化空間とい
う)に於いて活性化された活性種を使うことである。こ
のことによう、従来のCVD法より成膜速度を飛躍的に
伸ばすことができ。
加えて堆積膜形成の際の基体温度も一層の低温化を図る
ことが可能1こなり、膜品質の安定した堆積膜を工業的
に大量に、しかも低コストで提供できる。
尚、本発明での前記活性種(A)とは、前記酸素含有化
合物より生成される活性種CB)と化学的相互作用を起
して例えばエネルギーを付与した)、化学反応を起した
シして、堆積膜の形成を促す作用を有するものを云う。
従って、活性種(A)としては、形成される堆積膜を構
成する構成要素に成る構成要素を含んでいても良く、あ
るいはその様な構成要素を含んで−なくともよい。また
これに相応して、本発明で使用する酸素含有化合物は形
成される堆積膜を構成する構成要素に成る構成要素を含
むことによル堆積膜形成用の原料となり得る酸素含有化
合物でもよいし、形成される堆積膜を構成する構成要素
に成る構成要素を含まず単に成膜のための原料とのみな
9得る酸素含有化合物でもよい。あるいは、これらの堆
積膜形成用の原料とな勺得る#素含有化合物と成膜のた
めの原料となシ得る酸素含有化合物とを併用してもより
0 本発明で使用するm素含有化合物は、活性化空間(B)
に導入される以前に既に気体状態となっているか、ある
いは気体状態とされて導入されることが好ましい。例え
ば液状及び固状の化合物を用いる場合、化合物供給源に
適宜の気化装置を接続して化合物を気化してから活性化
空間CB)に導入することができる。
fIt素含有化合物としては、a素(0り、オゾン(0
,)等の酸素単体成分の化合物、並びに酸素と酸素以外
の原子の1株又は2種以上とを構成原子とする化合物が
挙げられる。前記酸素以外の原子としては、水素(H)
、ハロゲン(X=F。
C1,Br又は工)、イオウ(S)、炭X(C)。
ゲルマニウム(Ge)等があシ、この他周期律表各族に
属する元素の原子のうち酸素と化合し得る原子であって
、本発明の目的を達成し得る化合物を構成する原子であ
るならば大概のものを使用することができる。
因みに1例えば0とHを含む化合物としては、H,01
H301等、0とSを含む化合物としては。
Sow、SOx等の酸化物類、OとCを含む化合物とし
てに、        :co、co、 等の酸化物等
、0とStを含む化合物としては、ジシロキサン(H3
SiO8iH,)、トリシロキサン(HaS i OS
 i HxO8i Ha )等のシロキサン類。
(CHs) !S i (0COCHa) * 、 C
HsS l (0COCHs) s等のオルガノアセト
キシシラン(CH,)、5iOCH,、(CHs ) 
!S 1 ’(QCJ(、s ) *、CHaS l 
(0CEa) s等のアルキルアルコキシシラン、(C
Hs)ssiOH。
(CHm) *(Cans) S iOH1(Cans
) *S i (OH) を等のオルガノシラノール等
、OとGoを含む化合物としてはs G eの酸化物類
、水酸化物類、ゲルマニウム酸類、 HnGeOGe)
il、H,Ge0GeH,0−GeHl等の有機ゲルマ
ニウム化合物等が挙げられる。
これらの酸素含有化合物は、1種を使用しても、あるい
は2種以上を併用してもよい。
本発明では、成膜空間に導入される活性化空間(A)か
らの活性種(A)は、生産性及び取扱−易さなどの点か
ら、その寿命が0.1秒以上、エル好ましくは1秒以上
、最適には10秒以上あるものが、所望に従って選択さ
れて使用される。
本発明におじで、活性化空間(A)に導入されるゲルマ
ニウムとハロゲンを含む化合物としては。
例えば鎖状又は環状水素化ゲルマニウム化合物の水素原
子の一部乃至全部をハロゲン原子で置換した化合物が用
いられ、具体的には1例えば。
C1,Br及び工のうちから選択される少なくとも1&
である。)で示される鎖状ハロゲン化ゲルは前述の意味
を有する。)で示される環状へロゲ前述の意味を有する
。X+)””2u又は2u+2である。)で示される鎖
状又は環状化合物などが挙げられる。
具体的には例えばG e F 4、(G e F t 
) s s (G e F 2 )6、(GeF、)、
、 GetFa、ce、Fa、 GeHF1. G13
H!F!、Goal、(GeC1,)、、Ge E r
4、(Genrm)s、Ge、c 1.、GetBr6
.  GeHCA!m、G e HB r s、GeH
IA%GelCl、F’、などのガス状態の又は容易に
ガス化し得るものが挙げられる。
また1本発明lこおいては、前記ゲルマニウムとハロゲ
ンを含む化合物を分解することにより生成される活性&
(A )に加えて、ケイ素とハロゲンを含む化合物を分
解することにより生成される活性種(SX)及び/又は
炭素とハロゲンを含む化合物を分解することにより生成
される活性a(CX)を併用することができる。
このケイ素とハロゲンを含む化合物としては。
例えば鎖状又は環状シラン化合物の水素原子の一部乃至
全部をハロゲン原子で置換した化合物が用いられ、具体
的には1例えば、Si Yu  2u+2 (u#i1以上の整数、YはF、C1,Br及び工の中
から選択される少なくとも1つの元素である。)で示さ
れる鎖状ハロゲン化ケイ素、Si  Y  2V (Vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。)(U
及びYは前述の、!味を有する。x 十’y = 2u
又は2u+2であるユ)で示される鎖状又は環状化合物
などが挙げられる。
具体的には例えばSiF、、(SiF、)、、(SiF
、)、。
tsiF’z)n、 5ite’s、 St、F、、 
5iHF、、 SiH,F’、、5iC14(SIC1
z)5+−5IBr4− (SIBrl)g−8i、C
1,,5iJr、、5iHCJs、5iHBrl。
5iHI、、S i、cl、li’、 fz トノカス
状態ノ又u容)Aにガス化し得るものが挙げられる。
これらのケイ素化合物は、1種用いて本2種以上を併用
してもよい。
また、炭素とハロゲンを含む化合物としては。
例えば鎖状又は環状炭化水素化合物の水素原子の一部乃
至全部をハロゲン原子でIt換した化合物が用いられ、
具体的には1例えば、CY u  2u+2 (Uは1以上の整数、YはF%C1,Br及び工の中か
ら選択される少なくとも1つの元素である。)で示され
る鎖状ハロゲン化炭素、CY    2V (Vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。)で示
される環状ハロゲン化ケイ素、CHYuX7 (U及びYは前述の意味を有する。x −1−y= 2
 u又は2u+2である。)で示される鎖状又は環状化
合物々とが挙げられる。
具体めには例えばCFい (CF ! ) s −(C
F ! )い(CF t ) 4、CzFa、 C5F
s、 CHF5.CH!F!。
CCI、(Cclt)s、CBr<−(CBrz)++
−CIC1ll。
CtBra、 CHCl5.Cf1Brs* CHIs
、 CtClsFmなどのガス状態の又は容易にガス化
し得るものが挙げられる。
これらの炭素含有化合物は、1種用いても22ft以上
を併用してもよい。
活性種(A)を生成させるためには1例えば前記ゲルマ
ニウムとハロゲンを含む化合物の活性種(A)を生成さ
せる場合には、この化合物に加えて、必要に応じてゲル
マニウム単体等信のダルマニウム化合物、水素、ハロゲ
ン化合物(例えばF、ガス、 C1,ガス、ガス化した
Brt、  It等)などを併用することができる。
本発明において、活性化空間(A)及び(B)で夫々活
性種(A)及びCB)を生成させる方法としては、各々
の条件、装rItを考慮してマイクロ波、RF、低周波
、DC等の電気工床ルギー、ヒーJ−加熱、赤外線加熱
等による熱エネルギー、光エネルギーなどの活性化エネ
ルギーが使用される。
上述したものに、活性化空間(A)及びCB)で熱、光
、電気などの活性化エネルギーを加えることにより、活
性種(A)及び(B)の夫々が生成される。  ・ 本発明において、活性化空間(B)に於いて、酸素含有
化合物より生成される活性′Pii(B)と活性化空間
(A)からの活性種(A)との成膜空間における量の割
合は、成膜条件、活性釉の種類などで適宜所望に従って
決められるが、好ましくは10:1〜1:10(導入流
量比)適当であり。
より好ましくは8:2〜4:6とされるのが望ましい。
本発明において、酸素含有化合物の他に、成膜のための
原料として水素ガス、ハロゲン化合物(例えばF、ガス
、C1,ガス、ガス化したBrl、■1等)Sヘリウム
、アルゴン、ネオン等の不活性ガス、また堆積膜形成用
の化学物質としてケイ素含有化合物、炭素含有化合物、
ゲルマニウム含有化合物などを活性化空間に導入して用
いることもできる。これらの化学物質の複数を用いる場
合には、予め混合して活性化空間(B)内に導入するこ
ともできるし、あるいはこれらの化学物質を夫々独立し
た供給源から各個別に供給し、活性化空間CB)に導入
することもできるし、又1個々に個別の活性化空間に導
入して夫々、活性化することもできる。
堆積膜形成用のケイ素含有化合物としては、ケイ素に水
素、ハロゲン、あるtnは炭化水素基などが結合したシ
ラン類及びハロゲン化シラン類等を用いることができる
。とりわけ鎖状及び環状のシラン化合物、この鎖状及び
環状のシラン化合物の水素原子の一部又は全部をノ・ロ
ゲン原子で置換した化合物などが好適である。
具体的には、例えば、5IH4,5izHa−51sH
@、(pは1以上好ましくは1〜15、より好ましくは
1−10の整数である。)で示される直鎖状シラン化合
物、SIHmSiH(SiHz)SiHs−8iH,5
iH(SiHj)Si、H,。
(pは前述の意味を有する。)で示される分岐を有する
鎖状シラン化合物、これら直鎖状又は分岐を有する鎖状
のシラン化合物の水素原子の一部又は全部をハロゲン原
子で置換した化合物、5ijH6゜(qは3以上、好ま
しくは3〜6の整数である。)で示される環状シラン化
合物、該環状シラン化合物の水素原子の一部又は全部を
他の環状シラニル基及び/又は鎖状シラニル基で置換し
た化合物、上記例示したシラン化合物の水素原子の一部
又は全部をハロゲン原子で置換した化合物の例として、
 S IH,F 、。
(Xはハロゲン原子、rは1以上、好ましくは1〜10
.より好ましくは3〜7の整数、3+t=2r+2又は
2rである。)で示されるハロゲン置換鎮状又は環状シ
ラン化合物などである。これらの化合物は、1種を使用
しても2株以上を併用してもよい。
また、堆積膜形成用の炭素含有化合物としては。
鎖状又は環状の飽和又は不飽和炭化水素化合物。
炭素と水素を主構成原子とし、この他ケイ素、ハロゲン
、イオウ等の1種又は2種以上を構成原子とする有機化
合物、炭化水素基を構成成分とする有機ケイ累化合物及
びケイ素と炭素との結合を有する有機ケイ素化合物など
のうち、気体状態のものか、容易に気化し得るものが好
適に用いられる。
このうち、炭化水素化合物としては1例えば、炭素数1
〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜5のエチレン系炭化水
嵩、炭素数2〜4のアセチレン系炭化水素環、具体的に
は、飽和炭化水素としてはメタン(CH,) 、エタン
(C,H6) 、プロパン(CmHa ) s n−ブ
タン(n  C4f(Io ) sペンタン(C,H,
、) 、エチレン系炭化水素としてはエチレン(C,H
,) 、プロピレン(C,H,)、ブテン−1(C,H
a )、ブテン−2((、f(g )、インブチレン(
C,H,) 、ペンテン(C町H7゜)、アセチレン系
炭化水素としてはアセチレン(C,H2) 、メチルア
セチレン(CaH,)、ブチン(C,H,)等が挙げら
れる。
ハロゲン置換炭化水素化合物としては、前記した炭化水
素化合物の構成成分である水素の少なくとも1つfF、
C1,Br、Iで置換した化合物を挙げることが出来、
殊に、2%Clで水素が置換された化合物が有効なもの
として挙げられる。
水素を置換するハロゲンとしては、1つの化合物の中で
1種でも2種以上であっても良い。
有機ケイ素化合物とし、て1本発明に於いて使用される
化合物としてはオルガノシラン、オルガノハロゲンシラ
ン等を挙げることが出来る。
オルガノシラン、オルガノハロゲンシランとしては、夫
々一般式; Rn5iH,n、RmSiX4−m(但し
、:R:アルキル基、アリール基; X : FlCl
s Brs I ;n=1.2.3,4 ;m=1.2
゜3)で表わされる化合物であり1代表的には、アルキ
ルシラン、アリールシラン、アルキルノーロゲンシラン
、アリールノ飄ロゲンシランを挙げることが出来る・ 具体的には、 オルガノクロルシランとしては。
トリクロルメチルシラン CH1SiC!!mジクロル
ジメチルシラン (CHs)xsicノ2クロルトリメ
チルシラン (CHm)msfcJトリクロルエチルシ
ラン CmH,S i (Jsジクロルジエチルシラン
 CC*H@)2S iC1*オルガノクロルフルオル
シランとしては。
クロルレジクルオルメチlレジラン CHs S t 
Ftclジクロルフルオルメチルシラン CH1SIF
CJ?*クロルフルオルジメチルシラン (CHm) 
*S 1FCIクロルエ千ルジフルオルシラン(C、H
、)SiF、CJジクロルエチルフルオルシラン Ct
)(ssiF(J*クロルジフルオルオルブロビルシラ
ン CsHt S I Ftcノ ジクロルフルオルプロピルシラン C@HaSi F C1t オルガノシランとしては、 テトラメチルシラン    (OH,)、Sl・エチル
トリメチルシラン  (CH3)1SiC,Hllトリ
メシルプロピルシラン(CHI)isic、1(。
トリエチルメ千ルシラン  CHlSi (CtHs)
 mテトラエチルシラン    (Cans)a81オ
ルガノヒドロゲノシランとしては。
メチルシラン   CH,S tn。
ジメ牛ルシラン  (CHs ) 18 k Hzトー
1メチルシラン (CHm)msiHジエチルシラン 
 (CIH@ ) 1 S I Hzトlエチルシラン
 (Cans)asiHトリプロピルシラン  (Cm
Ht)ssiHジフェニルシラン   (Cans)*
5iHzオルガノフルオルシランとしては、 トリフルオルメチルシラン  CHa S I F s
ジフルオルジメチルシラン  (CH3)!SiF。
フルオルトリメチルシラン  (CH,) 、S i 
Fエチルトリフルオルシラン  C,H,S i F。
ジエチルジフルオルシラン  (Cans)ISiF*
トリエチルフルオルシラン  (CzHs)asiFト
リフルオルプロピルシラン (C,H,)SiF。
オルガノブロムシランとしては。
プロムト11メチルシラン (CHs)aslBrジブ
ロムジメチルシラン (CHm ) *S I B r
 z等が挙げることが出来この他に オルガノポリシランとして、。
ヘキサメチルジシラン ((CHm) 38 i ]*
オルガノジシラン1と°して。
ヘキサメチルジシラン  ((CHm)msi〕*ヘキ
サプロピルジシラン C(CsH7) as 1 ) 
z等も使用することが出来る。
これらのケイ素含有化合物は、1種用いても2糧以上を
併用してもよい。
また堆積膜形成用のゲルマニウム含有化合物としては、
ゲルマニウムに水素、ハロゲンあるいは炭化水素基など
が結合した無機乃至は有機のゲルマニウム化合物を用い
ることができ、例えばは2aである。)で示される鎖状
乃至は環状水素化ゲルマニウム、この水素化ゲルマニウ
ムの重合体、前記水素化ゲルマニウムの水素原子の一部
乃至は全部をハロゲン原子で置換した化合物、前記水素
化ゲルマニウムの水素原子の一部乃至は全部を例えばア
ルキル基、アリール基の等の有機基及び所望に、、C)
ハロゲン原子で置換した化合物等の有機ゲルマニウム化
合物、その他ゲルマニウム化合物等を挙げることができ
る。
具体的には1例えばGeH4,Ge1H6s Qe、H
a。
n −Go4H,、、tert −Ge、H,on G
a5hesG esH10% G e HnF s G
 ’ HsCl m G ’ Ht F t sH6G
+3aFa、Go (CH,)4.  Ge (CIH
s)nsGo (C1,H,)4.Ge (CH,)、
F、、CH,Gem1゜(CHI)!GeH1、(CH
,)、GaHl (Cx H@ ) 1 G e H!
 *G e F z s G eF 4等が挙げられる
。これらのゲルマニウム化合物は1種を使用してもある
いは2種以上を併用してもより0 また本発明の方法により形成される堆積膜は成膜中又は
成膜後に不純物元素でドーピングすることが可能である
。使用する不純物元素としては。
p型不純物として1周期律表第エエI族Aの元素。
例えばB+Al、GaeInmTl等が好適なものとし
て挙げられ、n型不純物としては1周期律表gv族A(
7)元素1例えばp、Ag、sb、I3を等が好適なも
のとして挙げられるが、特にB。
ca、p、sb等が最適である。ドーピングされる不純
物の量は、所望される電気的・光学的特性に応じて適宜
決定される。
かかる不純物元素を成分として含む物質(不純物導入用
物質)としては、常温常圧でガス状態であるか、あるb
は少なくとも活性種形成条件下で気体であり、適宜の気
化装置で容易に気化し得る化合物を選択するのが好1【
7い。この様な化合物としては、PH,、P、HいPF
n、PFいPctいAsHs、A 8 F!%A8F5
%A3C1!Th5bHs、SbF5.5iHs、 B
F!、BCIs、 BBrs、 BtHa、B4H1O
1BIH9−BsHn、 BaH+o、 BaH+z、
 AICIg。
等を挙げることができる。不純物元素を含む化合物は、
181用(八ても2種以上併用してもよい。
不純物導入用物質は、活性化空間(A)又は/及び活性
化空間(B)に、活性a(A)及び活性ai(B)の夫
々を生成する各物質と共に導入されて活性化しても良い
し、或Aは、活性化空間(A)及び活性化空間(B)と
は別の第3の活性化空間(C)に於いて活性化されても
良い。不純物導入用物質を活性化するには、活性種(A
)及び活性a[(B)を生成するに列記された前述の活
性化エネルギーを適宜選択して採用することが出来る。
不純物導入用物質を活性化して生成される活性種(PN
)は、活性種(A)又は/及び活性種CB)と予め混合
され又は、独立に成@空間に導入される。
次に1本発明方法によって形成される電子写真用像形成
部材の典型的な例を挙げて本発明を説明する。
第1図は1本発明によって得られる典型的な電子写真用
像形成部材としての光導電部材の構成例を説明するため
の模式図である。
第1図1こ示す光導電部材1oは、電子写真用像形成部
材として適用させ得るものであって、光導電部材用とし
ての・支持体11の上に、必要に応じて設けられる中間
層12、及び感光層13で構成される層構成を有してb
る。
光導電部材10の製造に当ってFi、中間層12又は/
及び感光層13を本発明の方法によって作成することが
出来る。更に、光導電部材1flが感光層13の表面を
化学的、物質的に保護する為に設けられる保護層、或す
は電気的耐圧力を向上させる目的で設けられる下部障壁
層又は/及び上部障壁層を有する場合には、これ等を本
発明の方法で作成することも出来る。
支持体11としては、導電性でも電気絶縁性であっても
良り0導電性支持体としては1例えば、N i Cr 
1ステンレス、A1.Cr、 Mo、Au%I rs 
Nbs ’pa、vS’rt、pt、Pd等の金属又は
これ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性支持体としては、ポリニス子ル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、セルローズアセテート、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリm化ビニリデン、ポリ
スチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルム又はシー
ト6.ガラス、セラミック、紙等が通常使用される。こ
れらの電気絶縁性支持体は、好適には少なくともその一
方の表面が導電処理され、該導電処理された表面側に他
の層が設けられるのが望ましい。
例えばガラスであれば、その表面がN i Cr 。
Al、Crs Mo、 Au、I rs Nb、Tan
 VsT ta Pts Pd、In、0.、S no
、、ITO(IntO*+SnO,)等の薄膜を設ける
ことによって導電処理され、あるbはポリエステルフィ
ルム等の合成樹脂フィルムであれば、 N i Cr、
 AI。
Ago  P bs  Zn*  Nls  Au、 
 CrlMobI rSNb、’l’a、v、Ti、P
t等の金属で真空蒸着、m子ビーム蒸着、スパッタリン
グ等で処理し、又は前記金属でラミネート処理して、そ
の表面が導電処理される。支持体の形状としては。
円筒状、ベルト状、板状等、任意の形状とし得。
所望によって、その形状が決定されるが、例えば。
第1図の光導電部材1Gを1子写真用像形成部材として
使用するのであれば、連続高速複写の場合には、無端ベ
ルト状又は円筒状とするのが望lしい・ 中間層12には1例えば支持体11の側から感光層13
中へのキャリアの流入を効果的に阻止し且つ電磁波の照
射によって感光層13中に生じ。
支持体11の側に向って移動するフォトキャリアの感光
層13の側から支持体11の側への通過を容易に許す機
能を有する。
この中間層12は1例えば、シリコン原子(St )、
ゲルマニウム原子(Ge)必要に応じて水素(H)及び
/又はハロゲン(X]、並びに酸素(0)を構成原子と
するアモルファスシリコンゲルマニウム(以下、a−8
iGe (H*X、O)と記す。)で構成されると共に
、電気伝導性を支配する物質として、例えばホウ素(B
)等のp型不純物あるいはリンCP)等のn型不純物が
含有されて粘る。
本発明に於て、中間層12中に含有されるB。
P等の伝導性を支配する物質の含有量としては。
好適にu、 0.001〜5X1G’atomicpp
m、1より好適Lckl 0.5〜l x 10’ a
tomic ppm、最適には1〜5 X 10’ a
tomic ppm  とされるのが望ましいO 中間層12が感光層13と構成成分が類似、或すは同じ
である場合には、中間層12の形成に続けて、感光層1
3の形成まで連続的に行なうことができる。その場合に
は、中間層形成用の原料上り、て、活性化空間(A)で
生成された活性種(A)と、活性化空間CB)に導入さ
れた成膜用の化学物質より生成される活性種CB)と、
必要に応じて水素、ハロゲン化合物、不活性ガス、ケイ
素含有化合物、炭素含有化合物、ゲルマニウム含有化金
物、及び不純物元素を成分として含む化合物のガス等よ
り生成される活性種′(B)と、8夫々別別に戒論は適
宜必要に応じて混合して、支持体11の設置しである成
膜空間に導入して、各導入された活性種の共存雰囲気に
光エネルギーを作用させることにより、前記支持体11
上に中間層12を形成させればよい。
中間層12を形成させる際に活性化空間(A)に導入さ
れて活性2M (A )を生成するゲルマニウムとハロ
ゲンを含む化合物は、例えば容易にG e F2+の如
き活性種を生成する化合物を前記の化合物より選択する
のが望ましい。
中間層12の層厚ば、好ましくは、30A〜10μ、よ
り好適には40A〜8μ、最適には50A〜5μとされ
るのが望ましす。
感光層13は1例えばシリコンを母体とし、必要に応じ
て水翼、ハロゲン、ゲルマニウム等ヲ構成原子とするア
モルファスシリコンA−8i(H。
X * G e )又は、シリコン原子とゲルマニウム
を母体とし、必要に応じて、水素、ハロゲン等を構成i
子とするアモルファスゲルマニウムA −8iGe(H
,X)で構成され、レーザー光の照射によってフォトキ
ャリアを発生する電荷発生機能と、該電荷を輸送する電
荷輸送機能の両機能を有する。
感ツと層13の層厚としては、好ましくは、1〜100
μ、より好適には1〜80μ、最適には2〜50μとさ
れるのが望ましい。
感光層1311./ントープノ)、−8i (H、X)
又はA−8iGe(H,X)層であるが、所望により中
間層12に含有される伝導特性を支配する物質の極性と
は別の極性(f!AIえばn型)の伝導特性を支配する
物質を含有させてもよりし、ある論は、同極性の伝導特
性を支配する物質を、中間層12に含有される実際の童
が多い場合には、該蓋よりも一段と少々広量にして含有
させてもよい。
感光層13の形成の場合も1本発明の方法によってなさ
れるのであれば中間層12の場合を同様に、活性化空間
(A)にゲルマニウムとハロゲンを含む化合物が導入さ
れ、高温下でこれ等を分解することにより、或すは、放
電エネルギーや光工ネルギーを作用させて励起すること
で活性種(A)が生成され、該活性種(A)が成膜空間
に導入される。
第2図は、本発明方法を実施し、て作製される不純物元
素でドーピングされたa−8i堆積膜を利用したPIN
型ダイオード・デバイスの典型例を示した模式図である
図中、21は基体、22及び27は薄膜電極。
23は半導体膜であり、n型の半導体層24.i型の半
導体層25.p型の半導体層26によって構成される。
28は外部電気回路装置と結合される導線である。
これ等の半導体層は、A−8i(0,H,X)。
A−8iGl (0,H,X)、A−8iGeO(H,
X)等で構成され1本発明の方法/fibずれの層の作
成に於すでも適用することが出来るが、殊に半導体層2
6を本発明の方法で作成することにより、変換効率を高
めることが出来る。
基体21としては導電性、半導電性、或いは。
電気絶縁性のものが用−られる。基体21が導電性であ
る場合には、薄膜電極22は省略しても差支えない。半
導電性基板としては1例えば、Sl。
Ge、GaAs、zno、zns等の半導体が挙げられ
る。#膜電極22.27としては例えば。
NiCr、A1.Cr、Mo、Au、I r、Nb。
Ta、V、Ti5Pt、Pd、In、0.、ITO(I
 ”tos + S not )等の薄mを、真空蒸着
、’ic子ビーム蒸着、スパッタリング等の処理で基体
21上に設けることによって得られる。電極22.27
の層厚として#′i、好ましくは30〜5 X 10’
A、より好ましくFil OO〜5X10”A  とさ
れるのが望ましい。
前記の半導体層を構成する膜体を必要に応じてn型又は
p型とするtc ll11層形成の際に、不純物元素の
うちn型不純物又はp型不純物、あるいは雨下鈍物を形
成される層中にその量を制御し乍らドーピングしてやる
事によって形成される。
本発明方法によりn型、i型及びp型の半導体層を形成
する場合、倒れか1つの層乃至は全部の層を本発明の方
法により形成することができ、成膜は、活性化空間(A
)にゲルマニウムとノ10ゲンを含む化合物が導入され
、活性化エネルギーの作用下でこれ等を励起し、分解す
ることで1例えばGeFt 等の活性m(A)が生成さ
れ、該活性811(A)が成膜空間に導入される。また
、これとは別に、気体状態の炭素含有化合物、ケイ素含
有化合物と、必要に応じて不活性ガス及び不純物元素を
成分として含む化合物のガス等を夫々活性化エネルギー
によって励起し分解して、夫々の活性81(B)を生成
し、夫々を別々に又は適宜混合して支持体11の設置し
である成膜空間に導入し。
光エネルギーを用いることにより形成させればよい。成
膜空間に導入された活性種は、化学的相互作用を生起さ
れ、又は促進或いは増幅されて、支持体11上に堆積膜
が形成される。n型及びp型の半導体層の層厚としては
、好ましく Fil 00〜の範囲が望まし論。
また、i型の半導体層の層厚としては、好ましくは50
0〜10’A、より好ましくは1000〜100nOA
の範囲が望ましい。
また1本発明方法は、この例のほか、IC,トランジス
タ、ダイオード、光電変換素子等の半導体デバイスを構
成するCVD法によるSiQ、絶縁体膜1部分的に酸化
されたSi膜などを形成するのに好適であり、また例え
ば成膜空間への酸素含有化合物より生成された活性種(
B)の導入時期。
導入量等を制御することにより層厚方向に酸素濃度の分
布をもったSIMを形成することができる。
ある込は、l!l!素含有化合物のほかにケイ素含有化
合物、ゲルマニウム含有化合物、炭素含有化合物等を必
要により適宜組合せろことにより、0とこれらS t、
Qe、c等との結合を構成単位とする所望する特性の膜
体を形成することも可能である。
以下に、本発明の具体的実施例を示す。
実施例1 @2図に示した装置を用い、以下の如き操作によってi
型、p型及びn型の酸素含有アモルファス堆積膜を形成
した。
第2図において、101は成膜室であり、内部の基体支
持台102上に所望の基体103が載置される。
104は基体加熱用のヒーターであり、導線105を介
して給電され1発熱する。該ヒーター1114は、成膜
処理前に基体104を加熱処理したり、成膜後に形成さ
れた膜の特性を一層回上させる為にアニール処理したり
する際に使用され。
導線105を介して給電さn1発熱する。成膜中は該ヒ
ーター104は駆動されなり。
106乃至1091d、ガス供給系であり、酸素含有化
合物、及び必要に応じて用すられる水素、ハロゲン化合
物、不活性ガス、ケイ素含有化合物、炭素含有化合物、
ゲルマニウム含有化合物、不純物元素を成分とする化合
物等の数に応じて設けられる。これらのガスが標準状態
において液状のものを使用する場合には、適宜の気化装
置を具備させる。図中ガス供給系106乃至109の符
号にaを付したのは分岐管、bを付したのは流量計。
Cを付したのは各流量計の高圧側の圧力を計測する圧力
計、d又はeを付したのは各気体流量を調整するための
バルブである。
123は活性at(B)を生成する為の活性化室CB)
であり、活性化室123の周りには、活性種(B)を生
成させる為の活性エネルギーを発生するマイクロ波プラ
ズマ発生装[122が設けられて−る。ガス輿入管11
0より供給される活性種CB)生成用のW、料ガスは活
性化室(B)内において活性化され、生じた活性種(B
)は導入管124を通じて成膜室101内に導入される
111けガス圧力計である。図中112は活性化室(A
)、113は電気炉、114は固体Ge粒、115tj
:活性種(A)の原料となる気体状態のゲルマニウムと
ハロゲンを含む化合物の導入管であり、活性化室(A)
112で生成された活性aI(A)は導入管116を介
して成膜室101内に導入される。
117け光エネルギー発生装置であって1例えば水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーザー、アルゴンイ
オンレーザ−、エキシマレーザ−等が用いられる。
光エネルギー発生装置117から適宜の光学系を用いて
基体全体あるAは基体の所望部分に向けられた光118
u、矢印119の向きに流れている原料ガス等に照射さ
れ、成膜原料のガス等を励起し反応させる事によって基
体103の全体あるいは所望部分に酸素含有アモルファ
ス堆8を膜を形成する。また1図中、120は排気パル
プ、121は排気管である。
先ず、ポリエチレンテレフタレートフィルム製の基体1
03を支持台102上に載置し、排気装置を用いて成膜
室1(11内を排気し、 I O−”l’。
rrに減圧した。ガス供給系1068−用いてO!(H
eでl Ovo1%に希釈)150secM、あるいは
これとPH,ガス又はB、H,ガス(何れも1000 
ppm水素ガス希釈)40SCCMとを混合したガスを
ガス導入WllOを介して活性化室CB)12aに導入
した。
活性化室(B)123内に導入されたO、ガス性化され
て活性水素等とされ、導入管124を通また。活性化室
(A)ITh2に固体Ge粒114を詰めて、電気炉1
13により加熱し、約1100に保ちGeを赤熱状態と
し、そこへ導入管115を通じて不図示のボンベよりI
IG6F4を吹き込むこと番こより、活性種(A)とし
てのG @ F tを生成させ、該cep、”を導入管
116を経て、成膜室101へ導入した。
成膜室101内の圧力をQ、4’l’orrに保ちつつ
1KWXeランプから基板に垂直に照射して、ノンドー
プのあるLninミド−ピングた酸素含有アモルファス
堆a膜(膜厚700A)を形成した。
成膜速度は22 A / a e Cであった。
次いで、得られたノンドープのあるいはp型の各試料を
蒸着槽に入れ、真空度I 0−5T Or rでクシ型
のAlギャップ電極(ギャップ長さ250μ、巾5間)
を形成した後、印加電圧1ovで暗電流を測定し、暗導
電率 dを求めて、各試料の膜特性f評価した。結果を
第1表に示した。
実施例2〜4 0x (Heで1ovo1%に希釈)と、Sl!F11
、GetFa及びC,H,のそれぞれとを便比率1:9
で活性化室(B)に導入した以外は、実施例1と同じ酸
素含有アモルファス堆積膜を形成した。暗導@1表から
、本発明によると電気特性に優れ。
ドーピングが十分に行なわれた酸素含有アモルファス堆
積膜が得られる。
実施例5〜8 0、(7)代りにs Has l OS I Ha *
 HOG 150G eHg *CO3又はOF、を用
いた以外は実施例1と同様の方法と手順に従って、!!
素含有ア°モルファス堆積膜を形成した。
かくして得られた酸素含有アモルファス堆積膜は電気的
特性に優れ、またドーピングが十分に行なわれた堆積膜
であった。
実施例9 第3図に示す装置を使い、以下の如き操作によって第1
図に示した如き層構成のドラム状電子写真用像形成部材
を作成した。
ga図において、201は成膜室、202は活性化室(
A)、203は電気炉、204は固体Go粒、205は
活性種(A)の原料物質導入管。
206は活性m(A)導入管、207Fiモーター。
208は第3図のヒータ104と同様に用すられ6加熱
ヒーター、209,210Fi吹き出し管。
211はAIシリンダー、212は排気ノくループを七
している。また、213乃至216は!1図中106乃
至IC)9と同様の原料ガス供給系であり。
217−1はガス導入管である。
成膜室201にAlシ11ンダー状基体211をクリ下
げ、その内側に加熱ヒーター208を備え。
モーター207によ多回転できる様にする。21gは光
エネルギー発生装置であって、AIシリンダー211の
所望部分に向けて光219が照射される。
また、活性化室(A)202に固体Qe粒204を詰め
て、電気炉203により加熱し、Qeを赤熱状態とし、
そこへ導入管206を通じて不必示のボンベからGeF
4を吹き込むことにより、活性る。
一方、導入管217−1よフO!とSt、F、とH3の
各ガス活性化室CB)202内に導入L・た・導入され
たOts S ’1F6s Htガスは活性化室(B)
220において、マイクロ波プラズマ発生装置It22
1によりプラズマ化等の活性化処理を受けて活性化酸素
及び活性化水素、活性化ケイ素等となり導入管217−
2を通じて、成膜室201内に導入された。この際必要
に応じてPH1,BtHa等の不純物ガスも活性化室(
B)220内に導入されて活性化された。
成jJ%ctsft 201内の気圧を1.0’por
rに保ちつつ、IKWX13ランプ218からA l 
シ’J 7 d’−−211の周面シこ対し垂直に光照
射する。
Alシリンダー状基体211は回転させ、排ガスは排気
バルブ212の開口を適宜に調節して排気させた。この
ようにして感光層13を形成した。
また、中間層12は感光層に先立って、導入管217−
1より5ttFa、Ot (S i tFs : 02
= 1 :10−’):HI3及びB!H1l(容量係
でB、H,が0.2チ)の混合ガスを導入し、層重2o
ooAで成膜された。
比較例1 GeF、とS i、F、、02. He及びBwnsの
各ガスを使用して成膜空間201と同様の構造の成膜室
を用意1、て13.56MHzの高周波装置を備えて。
一般的なプラズマCVD法により第1図に示す層構成の
ドラム状電子写真用像形成部材を形成した。
実施例9及び比較例1で得られたドラム状の電子写真用
像形成部材の製造条件と性能を第2表に示した。
′1X 、− 実施例10 m素化合物としてOlを用いM3図の装ftを用すて、
第2図に示したPIN型ダイオードを作製した。
まず、100OAのITO膜22を蒸着したポリエチレ
ンナフタレートフィルム21を支持台に載置しs 10
−’Torrに減圧した後、実施例1と同様に生成され
た活性afGeF、”を成膜室101内に導入した。ま
たS i IF;ガスP Hsガス(1oo。
ppm  水素ガス希釈)の夫々を活性化室CB)12
3に導入し、活性化した。
次いでこの活性化されたガスを導入tl16を介して成
膜室101内に導入し、成膜室内の圧力を0.3Tor
rに保ちながらIKWXeランプで光照射してpでドー
ピングされたn型a−8iQe。
(H,X)膜=2:4(a厚700 A ) f形成シ
f、:。
次すで、PHIガスの導入を停止した以外はn型a−8
iGe(H,X)膜の場合と同一の方法でノンドープの
a−8iGe(H,X)膜25(膜厚5000A)を形
成した。
次いで、st、p、ガスと共嘉こ0.ガス、B、H,ガ
ス(100(1ppm水累ガス希釈)それ以外はn型と
同じ条件でBでドーピングされたp型酸素含有a−8i
GeO(H,X)m26 (lla厚700A)を形成
した。更に、このp型膜上に真空蒸着により膜厚100
0AのAl電極27を形成し、PIN型ダイオードを得
た。
かくして得られたダイオード素子(面&1cIIt)の
I−V特性を測定し、整流特性及び光起電力効果を評価
した。結果を83表に示した。
また、光照射特性においても、基体側から光を導入し、
光照射強度AMIC約100 mW/all )で、変
換効率8.2%以上、開放端電圧0.93V。
短絡電流9.8mA/ciIが得られた。
実施例11−13 酸素化合物として0.の代りに、f(,5iO8iHs
H3GeOGeH,、又はOF!を用いた以外は、実施
例10と同様にして実施例1Gで作成したのと同様のP
IN型ダイオードを作製した。この試料に就いて整流特
性及び光起電力効果を評価し1M果を第3表に示した。
第3表から1本発明によれば、従来に比べて良好な光学
的・電気的特性を有する酸素含有a −8iGe(H,
X)PIN型ダイオードが得られることが判った。
〔発明の効果〕
本発明の堆積膜形成法によれば、形成される膜に所望さ
れる電気的、光学的、光導電的及び機械的特性が向上し
、しか屯基体を高温に保持することなく高速成膜が可能
となる。また、成膜における再現性が向上し、膜品質の
向上と膜質の均一化が可能になると共に、膜の大面積化
に有利であり。
膜の生産性の向上並びに量産化を達成することができる
。更に、成膜空間lこおいて励起エネルギーとして光エ
ネルギーを用いるので1例えば耐熱性に乏し込基体、プ
ラズマエツチングの影響ヲ受は易論基体上にも成膜でき
る、低温処理によって工程の短縮化を図れると因った効
果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を用いて製造される電子写真用像形
成部材の構成例を説明するための模式図発明方法を実施
するための装置の構成を説明するための模式図である。 10 ・・・ 電子写真用像形成部材。 11 ・・・ 基体。 12 ・・・ 中間層。 13 ・・・ 感光層。 21 ・・φ 基体。 22 、27  ・・・ 薄膜電極。 24 °”  n型−半導体層、 25 ・・・ 1型牛導体層。 26 ・・・ p型半導体眉。 101.201  ・・・ 成膜室。 11L、202  ・・・ 活性化室(A)、/り 123.2会喝 ・・・ 活性化室(B)。 106.107,108,109゜ 213.214,215,216 ・・・ガス供給系。 103.211  ・・・ 基体。 117.218  ・・・ 光エネルギー発生装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  基体上に堆積膜を形成する為の成膜空間内に、ゲルマ
    ニウムとハロゲンを含む化合物を分解することにより生
    成される活性種(A)と、該活性種(A)と化学的相互
    作用をする成膜用の酸素含有化合物より生成される活性
    種(B)とを夫々別々に導入し、これらに光エネルギー
    を照射して化学反応させる事によって、前記基体上に堆
    積膜を形成する事を特徴とする堆積膜形成法。
JP60035608A 1985-02-19 1985-02-25 堆積膜形成法 Pending JPS61194825A (ja)

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