JPS61199625A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPS61199625A
JPS61199625A JP60038900A JP3890085A JPS61199625A JP S61199625 A JPS61199625 A JP S61199625A JP 60038900 A JP60038900 A JP 60038900A JP 3890085 A JP3890085 A JP 3890085A JP S61199625 A JPS61199625 A JP S61199625A
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film
compounds
forming
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JP60038900A
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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〕 本発明は窒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、撮像アノ4イスなどに用いる非
晶質乃至は結晶質の窒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&ま、真空蒸
着法、プラズマCVD法、CVD法、反厄性スノ4 y
クリング法、イオングレーティング法、光CVD法など
が試みられておシ、一般的には、プラズマCVD法が広
く用いられ、企業化されている。
両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途
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法に比較してかなり複雑であり、その反
応機構も不明な点が少なくなかった。又、その堆積膜の
形成aJ?ラメーターも多く、(例えば、基板温度、導
入ガスの流量と比、形成時の圧力、高周波電力、電極構
造、反応容器の構造、排気速度、プラズマ発生方式など
)これら多くのノやラメータの組合せによるため、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ずかし
いのが実状であった。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。
百年ら、堆積膜の応用用途によっては、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
形成においては、量産装置に多大な設備投資が必要とな
り、またその量産の為の管理項目も複雑になって、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、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、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、従来の形成方法によらない新規な堆積膜形成法
を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、炭素とハロゲンを含む化合物を分解することにより
生成される活性種囚と、該活性種(4)と化学的相互作
用をする、a:@用の窒累含有化合物より生成される活
性様の)とを夫々別々に導入し、これらに放電エネルギ
ーを作用させ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本発明の堆積膜形成
法によって達成される。
〔笑施態様〕
本発明方法では、成膜原料ガスを励起し反応させるため
のエネルギーとして、プラズマなどの活性化雰囲気を形
成し得る放電エネルギーを用いるが、炭素とハロゲンを
富む化合物を分解することにより生成される活性植体)
と成膜用の化学物質より生成される活性種(B)との共
存下に於いて、これらに放電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、従来と比べて低い放電エネ
ルギーによって成膜が可能となシ、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
などによる悪影曽を受ける可能性が極めて少ない。
又、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。
また、本発明において、所望により、放電エネルギーに
加えて、元エネルギー及び/又は熱エネルギーを併用す
ることができる。光エネルギーは、適宜の光学系を用い
て基体の全体に照射することができるし、あるいは所望
部分のみに選択的制御的に照射することができるため、
基体上における堆積膜の形成位置及び膜厚等を制御し易
くすることができる。また、熱エネルギーとしては、光
エネルギーから転換された熱エネルギーを使用すること
もできる。
本発明の方法が従来のCVD法と違う点の1つは、あら
かじめ成膜空間とは異なる空間(以下、活性化空間とい
う)IC於いて活性化された活性種を使うことである。
このことにより、従来のCVD法に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か可能になり、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。
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(4)は、生産性及び取扱い易さなどの点か
ら、その寿命が0.1秒以上、より好ましくは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、この活性種(A)の構成要素が成膜空間
で形成させる堆積膜を構成する成分を構成するものとな
る。又、成膜用の化学物質は、活性化空間(B)に於い
て活性エネルギーを作用されて活性化されて、成膜空間
に導入され、堆積膜を形成する際、同時に活性化空間(
4)から導入され、形成される堆積膜の構成成分となる
構成要素を含む活性種に)と化学的に相互作用する。そ
の結果、所望の基体に所望の堆積膜が容易に形成される
本発明において、活性化空間(4)に導入される炭素と
ハロダンを含む化合物としては、例えば鎖状または環状
炭化水素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、例えば、CuY
2u+2(uは1以上の整数、YはF、Ct、Br又は
■である。)で示される鎖状ハロダン化炭素、CvY2
 v (vは3以上の整数、Yは前述の意味を有する。
)で示される環状ノ・ロダン化炭素、S i uHxY
y (u及びYは前述の意味を有する。z+y=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CF4. (CF2)5. (CF
2)6.(C1”2)4゜C2F6. C,F8. C
HF3. Cl2F2. CCl2. (CCl2)5
. CBr4゜(CBr2)5. C2Ct6. C2
Ct3F3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。
また本発明においては、前記炭素と710グンを含む化
合物を分解することにより生成する活性種に加えて、夛
イ累と・・ログンを含む化合物を分解することにより生
成する活性種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
状または環状シラン化合物の水素原子の一部乃至全部を
ノ・ロダン原子で置換した化合物が用いられ、具体的に
は、例えば”uz2u+2(uは1以上の整数、2はl
ct*Br及びIより選択される少なくとも一株の元素
である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、51vz
2v(マは3以上の整数、2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、S 1uHxZy 
(u及び2は前述の意味を有する。x + y = 2
 u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。
具体的ニハ、例工tf 5IF4. (SiF2)5.
 (SiF2)6 。
(SiF2)4. Si2F6. Si、F8.5iH
F、 、 5IH2F2.5iC24゜(SiCl2)
5. SiBr4. (SiBr2)5.5i2Ct6
.812Br6゜5iHCt3.5iHBr3.5iH
I3.512Ct3F、などのがス状態の又は容易にガ
ス化し得るものが挙げられる。
活性種(4)を生成させるためには、前記炭素とハロゲ
ンを含む化合物(及びケイ素とハロゲンを含む化合物)
に加えて、必要に応じてケイ素単体等他のケイ含有素化
合物、水素、ハロゲン化合物(例えばF ガス、ct2
がス、ガス化したBr2. I2等)などを併用するこ
とができる。
本発明において、活性化空間囚及び0)で活性種(4)
及び(B)を夫々生成させる方法としては、各々の条件
、装置を考慮してマイクロ波、RF、低周波、DC等の
電気エネルギー、ヒータ加熱、赤外線加熱等による熱エ
ネルギニ、光エネルギーなどの活性化エネルギーなどの
活性化エネルギーが使用される。
本発明で使用する活性種(B)を生成する窒素含有化合
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
る場金、化合物供給源に適宜の気化装置を接続して化合
物を気化してから成膜空間に導入することができる。
窒素含有化合物としては、窒素と窒素以外の原子の1橿
又は2fl[以上とを構成原子とする化合物が挙げられ
る。前記窒素以外の原子としては、水素(H)、ハログ
y (X =F、 C1%Br又は工)、イオウ(S)
、炭素(C)、酸素(0)、リン(P)、ケイ素(Si
) 、yルーr ニウム(Go)、ホウ素(B)、アル
カリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等がちり、この
他周期律表各族に属する元素の原子のうち窒素と化合し
得る原子であるならば使用することができる。
因みに、例えばNとHを含む化合物としては、NH,、
NH4N、 、 N2H5N、 、 H2NNH2、第
1乃至第3アミン、このアミンのハロゲン化物、ヒドロ
キシルアミン等、NとXを含む化合物としては、N3X
、 N2X2゜NX3等、NOX 、 No2X 、 
No、N4等、N、!:Sを含む化合物としては、N4
S4.N255等、NとCを含む化合物としては、HC
N及びシアン化物、HOCN及びこの塩、H8CN及び
この塩等、Nと0を含む化合物としては、N20 、N
O、NO2、N2O51N204 m N2O5、No
3等、NとPを含む化合物としては、P、N5. P2
N、 、 PN等、この他にトリエチルシラダン(C2
H5)、5INH2,ヘキサメチルジシラザン((CH
3)、8132NH、ヘキサエチルジシラザン〔(C2
H5)3Sl〕2NH等のオルガノシラダン。
トリメチルシリコンイソシアナー) (C)I、)、5
iNCO。
ソメチルシリコンジイソシアナー) (CM、)2Si
(ICo)2等のオルガノシリコンイソシアナート、ト
リメチルシリコンインチオシアナー) (CHs)ss
iNcs等のオルガノシリコンインチオシアナート等々
が挙げられ箋が、本発明で使用する窒素含有化合物は、
本発明の目的達成に適合するのであれば、これ等に必ず
しも限定される訳ではない。
これらの窒素含有化合物は、1株を使用しても、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の)から
の活性1ICB)は、生産性及び取扱い易さなどの点か
ら、その寿命が0.1秒以上、より好ましくは1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。
本発明において、窒素含有化合物の他に、成膜の丸めの
原料として水素ガス、ハロゲン化合物(例えばF2ガス
、ct2ガス、ガス化したB r 2、I2等)、アル
コ9ン、ネオン等の不活性ガス、また堆積膜形成用の原
料としてケイ素含有化合物、炭素含有化合物、rルマニ
ウム含有化合物、酸素含有化合物などを活性化空間(B
)に導入して用いることもできる。これらの原料ガスの
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、あるいはこれらの原料ガ
スを夫々独立した供給源から各個別に供給し、活性化空
間(B)に導入することもできるし、又、夫々独立の活
性化空間に導入して、夫々個別に活性化することも出来
る。
堆積膜形成用の原料となるケイ素含有化合物としては、
ケイ素に水素、ハロゲンなどが結合したケイ素化合物を
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
部又は全部をハロダ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、5in4.512H6,5t3H
8,514H1゜、5i5I(,2、S、16H14等
のS i 、H2,+□(pは1以上好ましくは1〜1
5、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、SiH,5iH(SiH,)S
iH,、5iH5SiH(SiH,)813H,、Sl
 2H5SIH(StH,)St 2H5等のSt、H
2,+2CP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ヲノ
・ログン原子で置換し走化合物、5i3H6,5i4H
8゜515H1゜、516H42等の81.H29(q
は3以上、好ましく#i3〜6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ノ・ロr7原子で置換した
化合物の例として、SiH,F’ 、 5iH3C2,
5iH3Br : 5iH6I等の5trH3X、 (
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、a+t=2r+2又は2
rである。)で示されるハロゲン置換鎖状又は環状シラ
ン化合物々どである。これらの化合物は、1穐を使用し
ても2種以上を併用してもよい。
また、堆積膜形成用の原料となる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、炭素水素基を構成分と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、例えば、炭素数】
〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜5のエチレン系炭化水
素、炭素数2〜4のアセチレン系炭化水素等、具体的に
は、飽和炭化水素としてはメタン(CI(3)、エタン
(C2H6)、プロノ母ン(C、H8)、n−ブタン(
n −C4H10)、(メタン(C5H72)、エチレ
ン系炭化水素としてはエチレン(02H4)、プロピレ
ン(C,H6)、ブテン−1(C4H8)、ブテン−2
(C’4H8) 、イソブチレン(C4H8) 、ペン
テン(C5H1゜)、アセチレン系炭化水素としてはア
セチレン(C2H2) 、メチルアセチレン(C,H4
)、ブチン(C4H6)等が挙げられる。
また、有機ケイ素化合物としては、(cu、)4st、
Cf(,81CA、 、 (CH3)25IC22,(
cu、)、5tcz、C2H55iC23等のオルガノ
クロルシラン、CH,5iF2Ct、CH35iFCt
2、(CH3)25iFC2% C2H55IF2C2
゜C2H55iFC22、C,H,5iF2CA、 C
3H,81FC22等のオルガノクロルフルオルシラン
、((OH,)、5L)2゜[(C,u、)3ss ]
2  等のオルガノジシラデyなどが好適に用いられる
これらの炭素含有化合物は、1種用いても2種以上を併
用してもよい。
また堆積膜形成用の原料となるダルマチウム含有化合物
としては、ゲルマニウムに水素、ノ・口rンあるいは炭
化水素基などが結合し九無機乃至は有機のダルマニウム
化合物を用いることができ、例えばGa、Hl、 (t
rは1以上の整数、b= 2 m + 2又は2aであ
る。)で示される鎖状乃至は環状水素化グルヤニ9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tノ・ログ/原子で置
換し良化合物、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
機基及び所望により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の硫化
物、イミド等を挙げることができる。
具体的には、例えばG e H4、Ge2H6、Go 
sHa、n −Go Ht@rt−酸素含有化合物とし
ては、4 1α 1 0□、03並びに酸素と酸素以外の原子の1種又は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)、ノ・ログン
(X=F、 C1%Br又は■)、イオウ(S)、炭素
(C)、ケイ素(st)、ゲルマニウム(G・)、リン
(P)、ホウ素CB)、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、遷移金属等があり、この他周期律名族に属する元素
の原子のうち酸素と化合し得る原子であるならば使用す
ることが可能である。
因みに、例えばOとHを含む化合物としては、H20等
、0とSを含む化合物としてはSO□、 SO,等の酸
化物類、0とCを含む化合物としては、C01CO□等
の酸化物等、0と81を含む化合物としては、ノシロキ
サン(HsS s O8i Hs )、トリシロキサン
(H,5iO8iH20SiH3)等のシロΦサン類、
シアスト中シジメチルシラン(CH,)2St(OCO
CH,)2、トリアセト中7メチルシランCHxS1(
OCOCH3)34のオルガノア七トキシシラン類、メ
トキシトリメチルシラン(CH,)、5iOCH,、ジ
メト中シジメチルシラン(CH3)25置(OCR,)
2、トリメト中ジメチルシランCH,5l(OCR5)
、等のフルキルアルコキシシラン類、トリメチルシラノ
ール(CH,)、510H、ジメチルフェニルシラノー
ル(CH3)2(C61(5)S曇OH、ジエチルシラ
ンジオール(C2H3)2S i (OH) 2等のオ
ルガノシラノール類、等、0とGa f含む化合物とし
ては、Geの酸化物類、水酸化物類、グルマユ9ム酸類
、HsGe OG aKs、HsG eOG@H20G
e Hs等の有機ゲルマニウム化合物が挙げられるが、
本発明で使用する酸素含有化合物は、本発明の目的達成
に適合するのであればこれ等に限定されることはない。
これ等の他に場合によってはN2.//スを使用するこ
とも出来る。
本発明において、成膜空間に導入される前記活性種(A
)と前記活性種(B)との量の割合は、堆積条件、活性
種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)が適当でめり、
より好ましくFi8 : 2〜4:6とされるのが望ま
しい。
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、
周期体表第1族または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、周期律表第1族Aの元素、例えばB、
At。
Ga 、 In 、 Tt等が好適なものとして挙げら
れ、h型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、例
えばP 、 As 、 Sb 、 Bi等が好適なもの
として挙げられるが、特にB * Ga + 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。
かかる不純物元素全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ら、ある
いは少なくとも活性化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ましい
。この様な化合物としては、PH、P H、PF5 、
 PF5. PCl5. AsH2゜AsF5 、 A
sF5. At5C13,SbH,、SbF5. Si
H,。
BF、 、 BO2,、BBr3 、 B2H6,B4
H,。、 85)1? 。
B5H11’ B6H1゜、 B6H,2,AtC1,
等を挙げることができる。不純物元素金倉む化合物は、
1種用いても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CB)に、活性種(A)及び活性種CB)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
、或いは、活性化空間(A)及び活性化空間CB)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)
及び活性種(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[(PN)
は活性種(A)又は/及び活性種CB)と予め混合され
て、又は、独立に成膜空間に導入される。
次に本発明方法によって形成され石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づる。
第1図は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図に示す光導電部材10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1
2、及び感光層13で構成される層構成を有している。
光導電部材10の製造に当っては、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10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、或いは電
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
良い。導電性支持体としては、例えばNiCr 、ステ
ンレス、At、Cr9M01AulIr。
Nb 、 Ta 、 V 、 TL 、 Pt 、 P
d等の金属又はコレ等の合金が挙げられる。
電気絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーざネート、セルローズアセテート、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、/リ
スチレン、/リアミド等の合成樹脂のフィルム又はシー
ト、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NiCr 、 AL
 。
Cr r Mo 、 Au + Ir r Nb * 
Ta 、 V 、 TI * Pt *Pb 、  I
n2O,、5n02  、 ITO(In2O,+ 5
nO2)等の薄膜を設けることによって導電処理され、
あるいは、/ IJエステルフィルム等の合成樹脂フィ
ルムであれば、NlCr * At 、 Ag + P
b 、Zn 、 Ni lAu +Cr 、 Mo 、
 Ir 、 Nb 、 Ta 、 V 、 Ti  、
 Pt等の金属で真空蒸着、電子ビーム蒸着、スフ4ツ
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10を電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型筒しい。
中間層12には、例えば支持体11の側から感光層13
中へのキ、 +77の流入を効果的に阻止し且つ電礎波
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12t1.例えば、本発明方法で作成するの
であれば、シリコン原子、窒素原子、炭素原子、必要に
応じて、酸素原子、水素原子(H)及び/又はハロゲン
原子(X)を構成原子として含む非結晶質材料(以下、
a −5iNC(0、H、X)と記す。)で構成される
と共に、場合によっては電気伝導性を支配する物質とし
て、例えばホウ素CB)等のp型不純物あるいはリンC
P)等のp型不純物が含有される。又、膜の機能性の拡
大を計る目的でrルマニ、ラム原子を含有させることも
出来る。
本発明に於て、中間層12中に含有されるBlP等の伝
導性を支配する物質の含有量としては、好適には、0.
001〜5X 10 ’ atomlc ppm 、よ
り好適には0.5〜I X l O’ atomic 
ppm、最適には1〜5X10  atomic pp
mとされるのが望ましい。
中間層12が感光層13と構成成分が類似、或いは同じ
である場合には中間層12の形成は、中間層12の形成
に続けて感光層13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として、活性
化空間(A)で生成された活性種(A)と、活性化空間
(B)K導入された成膜用の窒素含有化合物より生成さ
れる活性種(B)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から生成された活
性種(B)とを夫々別々に或い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、放
電エネルギーを用いることにより、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)K導入さ
れて活性種(A)を生成する炭素とハロゲンを含む化合
物としては、例えば容易にCF;の如き活性種を生成す
る化合物を前記の中の化合物より選択するのがより望ま
しい。また、同様にケイ素とハロゲンを含む化合物とし
ては、例えば容易K SiF2*の如き活性種を生成す
る化合物を前記の中の化合物より選択するのがより望ま
しい。
中間層12の層厚は、好ましくは、30X〜10μ、よ
り好適には40X〜8μ、最適には50X〜5μとされ
るのが望ましい。
感光層13は、例えばシリコン原子を母体とし水素原子
又は/及びハロゲン原子(X)を構成原子とする非晶質
材料(以後rA−8t(H,X)Jと云う)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。
感光層13の層厚としては、好ましくは、1〜100μ
、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13はノンドープのA−8t (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(例えばn型)の伝
導特性を支配する物質を含有させてもよいし、あるいは
、同極性の伝導特性を支配する物質を、中間層12に含
有される実際の量が多い場合には、該量よりも一段と少
ない景にして含有させてもよい。
感光層13の形成の場合も、本発明の方法によって成さ
れるものであれば中間層12の場合と同様に、活性化空
間(A)に炭素とハロゲンを含む化合物及びこれとは別
にケイ素とハロゲンを含む化合物が導入され、高温下で
とれ等を分解することにより、或いは放電エネルギーや
光エ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)を成膜空間に導入し、放電
エネルギーを用いることにより、前記支持体11上に感
光層13を形成すればよい。
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、l型の半導体層2
5、p型の半導体層26によって構成される。半導体層
24,25.26のいずれか一層の作成に本発明を適用
することが出来る妙ζ殊に半導体層26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
。本発明の方法で半導体層26を作成する場合には、半
導体層26は、例えば、シリコン原子と窒素原子と炭素
原子と、水素原子又は/及びハロダン原子とを構成原子
とする非晶質材料(以後[A−8INC(a、X)Jと
記す)で構成することが出来る。28は外部電気回路装
置と結合される導線である。
基体21としては導電性、半導電性、電気絶縁性のもの
が用いられる。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、例えば、Si +Ge 、Ga
Am 。
ZnO、ZnS等の半導体が挙げられる。薄膜電極22
゜27としては例えば、NiCr IAt、 Cr +
Mo 、 Au 。
Ir + Nb 、 Ta 、 V 、 Ti * P
t + Pd 、 In2O5,SnO□。
ITO(xnzos+5no2)等の薄膜を、真空蒸着
、電子ビーム蒸着、ス/母ツタリング等の処理で基体2
1上に設けるととKよって得られる。電極22 、27
の膜厚としては、好ましくは30〜5×104X、より
好ましくは100〜5X10’Xとされるのが望ましい
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
するには、層形成の際に、不純物元素のうちn該不純物
又はp型不純物、あるいは両不純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。
n型、l型及びp型の半導体層を形成する場合、何れか
1つの層乃至は全部の層を本発明方法によ層形成するこ
とができ、成膜は、活性化空間(A)に炭素とハロゲン
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、例えばCF2.Si
F2等の活性種(A)が生成され、該活性種(A)が成
膜空間に導入される。また、これとは別に、活性化空間
(B)に導入された成膜用の化学物質と、必要に応じて
不活性が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
、夫々の活性種を生成し、夫々を別々にま友は適宜に混
合して支持体11の設置しである成膜空間に導入し、こ
れら活性種の共存雰囲気に放電エネルギーを作用させ化
学的相互作用を生起し、又は促進或いは増幅して基体2
1上に堆積膜を形成させれば良い。n型およびp型の半
導体層の層厚としては、好ましくは100〜104X、
より好ましくは300〜2000Xの範囲が望ましい。
ま友、l型の半導体層の層厚としては、好ましくは50
0〜10’ X、より好ましくは1000〜10000
Xの範囲が望ましい。
以下に本発明の具体的実施例を示す。
実施例1 第3図に示し比装置を用い、以下の如き操作によってア
モルファス堆積膜を形成した。
、第3図において、101は成膜空間としての堆積室で
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シ、導線105を介
して給電され、発熱する。基体温度は特に制限されない
が、本発明方法を実施するにあ友って、基体全加熱する
必要がある場合には基体温度は好ましくは30〜450
℃、より好ましくは50〜300℃であることが望まし
い。
106乃至109ば、ガス供給系であり、成膜原料のガ
ス、及び必要に応じて用いられる不活性ガス、不純物元
素を成分とする化合物のガスの種類に応じて設けられる
。これ等のがスが標準状態に於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、bft付したのは流量計、ct−付し友のは
各流量計の高圧側の圧力を計測する圧力計、d又は・を
付したのは各気体流量を調整するためのパルプである。
123は活性種の)を生成する為の活性化室俤)であシ
、活性化室123の周シには、活性81(B) を生成
させる為の活性化エネルギーを発生するマイクロ波プラ
ズマ発生装置122が設けられている。ガス導入管11
0より供給される活性種03)生成用の原料ガスは、活
性化室(B)123内に於いて活性化され、生じた活性
種ω)は導入管124を通じて成膜室101内に導入さ
れる。111はガス圧力計である。
図中112は活性化室囚、113は電気炉、114!I
′i固体C粒、115は活性8m囚の原料となる気体状
態の炭素とハロゲンを含む化合物の導入管であり、活性
化室囚112で生成され友活性種囚は導入管116を介
して成膜室101内に導入される。
117は放電エネルギー発生装置であって、マツチング
がツクス117m、高周波導入用カンード電極117b
等を具備している。
放電エネルギー発生装置117からの放電エネルギーは
、矢印119の向きに流れている活性種に作用され、作
用させられ友各活性程は相互的に化学反応する事によっ
て基体103の全体あるいは所望部分に堆積膜を形成す
る。また1図中、120 ハ排’Aパルプ、121は排
気管である。
先ス、ホリエチレンテレ7タレートフイルム製の基体1
03を支持台102上に載置し、排気装置を用いて成膜
室101内を排気し、約10  Torrに減圧した。
ガス供給用?ンベ106を用いてトリエチルシラザンの
ガス化されたもの全ガス導入管110を介して活性化室
03)123に導入した。
活性化室(B)123内に導入されたトリエチルシラザ
ン等はマイクロ波プラズマ発生装置122により活性化
されて活性化トリエチルシラザンとされ、導入管124
を通じて活性化トリエチルシラザンを成膜室101に導
入し友。
また他方、活性化室(A)102に固体0粒114を詰
めて、電気炉113により加熱し、約1000℃に保ち
、c’l赤熱状態とし、そこへ導入管115を通じて不
図示の〆ンベよりCF41吹き込むことにより、CF2
”の活性種を生成させ、該CF2*を導入管116を経
て、成膜室101へ導入した。
この様にして成膜室101内の内力をQ、 3 Tor
rに保ち、放電装置117からプラズマを作用させてA
 −5INC(H、X )膜(膜厚700X)t−形手
した。成膜速度は511 / seaであっ几。
次いで、得られたA−8INC(H、X )膜を形成し
た試料を蒸着槽に入れ、真空度10  Torrでクシ
型のklギャップ電極(ギャップ長250μ、巾5■)
′!!−形成した後、印加電圧12Vで暗電流を測定し
、暗導電率σdft求めて、各試料の膜特性を評価した
。結果を第1表に示した。
実施例2 ガス供給メンペ106等からのトリエチルシラザンガス
の代りに(C2H5) 3S INH2/ H2/F2
混合ガス(混合比(C2H5)3SINH2,布2/F
2=8:8:1)を用い友以外は、実施例1と同様の方
法と手順に従ってA −5INC(H、X )膜を形成
し九〇各試料に就いて暗導電率を測定し、結果を第1表
に示した。
第    1    表 第1表から、本発明によると電気特性に優れたアモルフ
ァス膜が得られることが判った。
実施例3 第4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。
第4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0粒、205は活
性種(A)の原料物質導入管、206は活性5(A)導
入管、207はモー1−1208は第3図の104と同
様に用いられる加熱ヒーター、209.210は吹き出
し管、211はA1シリンダー状の基体、212は排気
/々ルプを示している。又、213乃至216は第3図
中106乃至109と同様の原料ガス供給源であり、2
17−1はがス導入管である。
成膜室201にA1シリンダー基体211をつシ下げ、
その内側に加熱ヒーター208を備え、モーター207
により回転できる様にする。218は放電エネルギー発
生装置であって、マツチングがックス、218a、高周
波導入用カソード電極218bを具備している。
また、活性化室(A) 202 K固体C粒204を詰
めて、電気炉203により加熱し、約1000℃に保ち
、Cを赤熱状態とし、そこへ導入管206を通じて、不
図示のゴンペよj90F4を吹き込むことにより、活性
[(A)としてのCF2を生成させ、該CF2*を導入
管206を経て、成膜室201へ導入した。又、活性化
室(A) 202と同様の構造の活性化室(C)(不図
示)より、同様にして固体Si粒とSiF4よp 5i
r2”の活性種(C)を導入した。
一方、導入管217−1よ、9)リエチルジシラザンの
がス化したものを活性化室(B) 220内に導入した
。導入嘔れたトリエチルジシラザンfスは活性化室(B
) 220に於いてマイクロ波プラズマ発生装置221
によりグラズマ化等の活性化処理を受けて活性化トリエ
チルジシラザンとなシ、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PH,
、82H6等の不純物がスも活性化室(B) 220内
に導入されて活性化された。次いで成膜室201内の内
圧を1.0 Torrに保ちつつ、放電装置218によ
り発生てれたプラズマを作用させた。
A1シリンダー基体211は回転させ、排ガスは排気パ
ルプ212の開口を適宜に調整して排気させた。このよ
うにして中間層12が膜厚2000芙に形成された・ また、感光層13は、中間層12の形成に使用したガス
の中、CF4は使用せず、又、トリエチルジシラザンの
代シにH2がスを使用し、導入管217−1よりH2/
B2H(容量チでB2H6がスが0.2チ)の混合ガス
を導入した以外は、中間層12の場合と同様にして成膜
された。
比較例1 CF41 B[(4,)リエチルジシラザン、H2及び
B2I(6の各ガスを使用して成膜室201と同様の構
成の成膜室を用意して13.56 W(zの高周波装置
を備え、第1図に示す層構成の電子写真用像形成部材を
形成した。
英雄例3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。
第  2  表 第 2 表 (続き) 実施例4 第3図の装置を用いて、第2図に示したPIN型ダイオ
ードを作製した。
まず、100OXのITO膜22を蒸着した?ジエチレ
ンテレフタレートフィルム21を支持台に載置し、I 
O−’ Torrに減圧した後、実施例3と同様にして
生成された活性種5tp2  を成膜室101に導入し
た。又、H2ガス、PI(3ガス(100Oppm水素
ガス稀釈)の夫々を活性化室(B) 123に導入して
活性化した。次いでこの活性化されたガスを導入管11
6を介して成膜室101内に導入したO成膜室101内
の圧力f 0. I Torrに保ちながら放電装置1
17からプラズマを作用させてPでドーピングされたn
型a−81(H,X)膜24(膜厚700X)を形成し
た。
次いでPH5ffスの導入を停止し、5tr2*/cr
2*の値を使用した以外はn型a−81(H,X)膜の
場合と同様の方法でノンドー7’ a−8i (H,X
)[25(膜厚5000X)を形成した。    −次
いで、H2/PH5ガスの代りに(C2H5)381N
H2/12ガス(混合比1:10)と共にB2H6ガス
(1000ppm水素ガス稀釈)を使用し、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a−8i
NC(H。
X)膜26(膜厚700X)を形成した。更に、このp
型膜上に真空蒸着により膜厚1000XのAI電極27
を形成し、PIN型ダイオードを得た。
かぐして得られたダイオード素子〔面!R1cId〕の
l−V特性を測定し、整流特性及び光起電力効果を評価
した。結果を第3表に示した。
、又、光照射特性においても基体側から光管導入し、光
照射強度AMI (約100 mWA!i)  で、変
換効率9.0%以上、開放端電圧0.92 V短絡電流
10 mA/adが得られた。
実施例5 導入管110から(C2H5)3SiNH2/)(2ガ
スの代りに(C2H5)3 S i NH2/H2/’
F2ガスC(C2Hs)3siNHz/H2/Fz=1
:15:2)を用いた以外は、実施例4と同様にして実
施例4で作成したのと同様のPIN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、結果を第3表に示した。
第  3  表 *1電圧1vでの順方向電流と逆方向電流の比*2  
p−n接合の電流式J=Js (sip(”−)−1)
に於けるn値(Quality Factor )〔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
、しかも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
向上の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差化を容易に
達成することができる。更に、成膜特に励起エネルギー
を用いないので、例えば耐熱性に乏しい基体、プラズマ
エツチング作用を受は易い基体の上にも成膜できる、低
温処理によって工程の短縮化を図れるといった効果が発
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である。 第2図は本発明方法を用いて製造されるPIN型ダイオ
ードの構成例を説明するための模式図である。 第3図及び第4図はそれぞれ実施例で用いた発明方法を
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、ll・・・基体、1
2・・・中間層、13・・・感光層、21・・・基体、
22゜27・・・薄膜電極、24・・・n型半導体層、
25・・・l型半導体層、26・・・p型半導体層、1
01.201・・・成膜室、111 、202 ・・・
活性化室(A)、106゜107.108,109,2
13,214,215゜216−1fx供給系、103
 、211 ・・・基体、117゜218・・・放電エ
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、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
    性種(A)と、該活性種(A)と化学的相互作用をする
    、成膜用の窒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、これらに放電エネルギーを作用
    させ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。
JP60038900A 1985-02-22 1985-03-01 堆積膜形成法 Pending JPS61199625A (ja)

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