JPS61248416A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPS61248416A
JPS61248416A JP60087637A JP8763785A JPS61248416A JP S61248416 A JPS61248416 A JP S61248416A JP 60087637 A JP60087637 A JP 60087637A JP 8763785 A JP8763785 A JP 8763785A JP S61248416 A JPS61248416 A JP S61248416A
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正博 金井
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大貫 幸彦
Toshimichi Oda
小田 俊理
Isamu Shimizu
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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はゲルマニウムを含有する堆積膜、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、撮像デバイス、光起電
力素子などに用いる非晶質乃至は結晶質のゲルマニウム
を含有する堆積膜を形成する方法に関する。
〔従来技術の説明〕
従来、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像デバイス、光起電力素
子等に使用する素子部材として、幾種類かのアモルファ
スゲルマニウム(以後単に「a −Ge Jと表記する
。)膜が提案膜の形成法についてもいくつか提案されて
いて、真空蒸着法、イオンブレーティング法、いわゆる
CVD法、プラズマCVD法、光CVD法等があり、中
でもプラズマCVD法は至適なものとして実用に付され
、一般に広く用いられている。
ところで従来のa −Ge膜は、例えばプラズマCVD
法によ1り得られるものは特性発現性に富み一応満足の
ゆくものとされてはいるものの、それであっても、確固
たる当該製品の成立に要求される、電気的、光学的、光
導電的特性、繰返し使用についての耐疲労特性、使用環
境特性の点、経時的安定性および耐久性の点、そして更
に均質性の点の全ての点を総じて満足せしめる、という
課題を解決するには未だ間のある状態のものである。
その原因は、目的とするa −Ge膜が、使用する材料
もさることながら、単純な層堆積操作で得られるという
類のものでなく、就中の工程操作に熟練的工夫が必要と
されるところが大きい。
因みに、例えば、いわゆるCVD法の場合、Si系およ
びGe系気体材料を希釈した後いわゆる不純物を混入し
、ついで500〜650°Cといった高温で熱分解する
ことから、所望のa −Ge膜を形成するについては緻
密な工程操作と制御が要求され、ために装置も複雑とな
って可成りコスト高のものとなるが、そうしたところで
均質にして前述したような所望の特性を具有する5−G
e膜製品を定常的に得ることは極めてむずかしく、した
がって工業的規模には採用し難いものである。
また、前述したところの至適な方法として一般に広く用
いられているプラズマCVD法であっても、工程操作上
のいくつかの問題、そしてまた設備投資上の問題が存在
する。工程操作については、その条件は前述のCVD法
よりも更に複雑であり、−膜化するには至難のものであ
る。
即ち、例えば、基体温度、導入ガスの流量並びに流量比
、層形成時の圧力、高周波電力、電極構造、反応容器の
構造、排気速度、プラズマ発生方式の相互関係のパラメ
ーターをとってみても既に多くのパラダメ−ターが存在
し、この他にもパラメーターが存在するわけであって、
所望の製品を得るについては厳密なパラメーターの選択
が必要とされ、そして厳密に選択されたパラメーターで
あるが故に、その中の1つの構成因子、とりわけそれが
プラズマであって、不安定な状態になりでもすると形成
される膜は著しい悪影響を受けて製品として成立し得な
いものとなる。そして装置については、上述したように
厳密なパラメーターの選択が必要とされることから、構
造はおのずと複雑なものとなり、装置規模、種類が変れ
ば個々に厳選されたパラメーターに対応し得るように設
計しなければならない。こうしたことから、プラズマC
VD法については、それが今のところ至適な方法とされ
てはいるものの、上述したことから、所望のa−Ge膜
を量産するとなれば装置に多大の設備投資が必要となり
、そうしたところで尚量産のための工程管理項目は多く
且つ複雑であり、工程管理許容幅は狭く、そしてまた装
置調整が微妙であることから、結局は製品をかなりコス
ト高のものにしてしまう等の問題がある。
また一方には、前述の各種ディバイスが多様化して来て
おり、そのだめの素子部材即ち、前述した各種特性等の
要件を総じて満足すると共に適用対象、用途に相応し、
そして場合によってはそれが大面積化されたものである
。安定なa −Ge膜製品を低コストで定常的に供給さ
れることが社会的要求としてあり、この要求を満たす方
法、装置の開発が切望されている状況がある。
これらのことは、他の例えば♀化ゲルマニウム購−岸什
ゲルマニウム障−酔什ゲルマニウム膜等の素子部材につ
いてもまた然りである。
〔発明の目的〕
本発明は、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイ
ス、画像入力用う〆インサー、撮像ディバイス、光起電
力素子等に使用する従来の素子部材及びその製法につい
て、上述の諸問題を解決し、上述の要求を満たすように
することを目的とするものである。
すなわち、本発明の主たる目的は、電気的、光学的、光
導電的特性が殆んどの使用環境に依存することなく実質
的に常時安定しており、優れた耐光疲労性を有し、繰返
し使用にあっても劣化現像を起さず、優れた耐久性、耐
湿性を有し、残留電位の問題を生じない均一にして均質
な改善されたa −Ge膜素子部材を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、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、均質化を図りなが
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前述の改善されたa −
Qe膜素子部材の新規な製造法を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明の上述の目的は、基体上に堆積膜を形成する為の
成膜空間内に、ケイ素とハロゲンを含む化合物と、該化
合物と化学的相互作用をする、成膜用のゲルマニウム化
合物よシ生成される活性種とを夫々導入し、これらに放
電×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ことにより達成される。
本発明の方法は、ケイ素とハロゲンを含む化合物と成膜
用のゲルマニウム含有化合物より生成される活性種との
共存下に於いて、これ等に放電エネルギーを作用させる
ことにより、これ等による化学的相互作用を生起させ、
或いは更に促進、増幅させることにより、所望の堆積膜
を形成せしめるというものであって、本発明の方法にあ
っては従来と比べて低い放電エネルギーによって成膜が
可能となり、形成される堆積膜、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
ることは砥めて少ない。
又、本発明の方法は、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法たり得るものである。
更に、本発明の方法は、所望により、放電エネルギーに
加えて、光エネルギー及び/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もできるため、
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法と区別される点の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)に於いて活性化された活性種を使うところに
あり、このことにより、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。
本発明の方法においては、堆積膜形成原料となるゲルマ
ニウム、含有化合物を活性化空間において活性化し、活
性種を生成せしめる。そし−C,生成した活性種を活性
化空間から成膜空間へ導入し、成膜空間において堆積膜
を形成するものそある。従って、該活性種の構成要素が
、成膜空間で形成される堆積膜を構成する成分を構成す
るものとなる。本発明の方法においては、所望に従って
活性種を適宜選択して使用するものであり、生産性及び
取扱い易さなどの点から、通常はその寿命が0.1秒以
上のものを用いるが、より好ましくは1秒以上、最適に
は10秒以上のものを用いるのが望ましい。
又、本発明の方法において用いるケイ素とノ)ロゲンを
含む化合物は、成膜空間に導入され、放電エネルギーの
作用により励起されて、活性化空間から成膜空間へ同時
に導入される前述の活性種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シ、化学反応を起こしたシ
して、堆積膜の形成を促す作用を系中で呈する。
従って、ケイ素とハロゲンを含む化合物の構成要素は形
成される堆積膜の構成要素と同一であってもよく、また
異なっていてもよい。
本発明の方法において使用する活性化空間に導入される
ゲルマニウム含有化合物は、活性化空間に導入する以前
に既に気体状態となっているか、あるいは気体状態とさ
れていることが好ましい。例えば液状の化合物を用いる
場合、化合物供給系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に導入することができる。
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GeaHb (aは1以上の整数、b = 2 a 
+ 2又は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等、及びその他
のゲルマニウム化合物を挙げることができる〇 具体的には、例えばGaO41Ge2t Ha r G
e3Han −Ge、H,o l tert −Ge4
′、Hlg r Ge3H6t oe5nLOIGeH
8F r GeH3C,r GeH2F2r H6Ge
6Fa 、 Ge (CH3)。
Ge(C2H5)4 r Ge (C6H5)4 r 
Ge(CH3)2 F2 p CH3GaO2r (C
)(3)2C)CH2* (CH3)3GeH(C2H
s )t GeH2pGeF21  GeF4 + G
eS y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い
本発明の方法において、成膜空間に導入するケイ素とハ
ロゲンを含む化合物としては、例えば鎖状又は環シラ/
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
した化合物を用いることができ、具体的には、例えば5
iuY2u+2(Uは1以上の整数、YはF I CJ
 s Br及び■より選択される少なくとも一種の元素
である。)で示される鎖状ハロゲン化ケイ素、5iVY
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、5iuHxYy(U
及びYは前述の意味を有する。x+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5IF4 + (StFt)s s 
(PIF2)61(SiF2)4 、Si2F6 # 
St、F、 # 5tHF、t 5IH2Fz rSi
C4+ (SIC12)s  t 81Br4  r 
(SiBr4)s  +512C/a。
at2Br6t 5iHC13t 5IHBr3 15
12C13F3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。
又、本発明の方法においては、前記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
イ素含有化合物、水素、ノ・ロゲン含有化合物(例えば
F2ガス、C12ガス、ガス化したBr21 I2等)
などを併用することができる。
本発明の方法において、活性化空間で活性種を生成せし
めるについては、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、赤外線加熱等熱エネルギー、レーザー光等の、光エ
ネルギーなどの活性化エネルギーが使用できる。即ち、
活性化空間で、前述のゲルマニウム含有化合物に熱、光
、電気などの励起エネルギーを加えることにより、活性
種を生成せしめる。
本発明の方法に於いて、成膜空間に導入される前記活性
種と前記ケイ素とハロゲンを含む化合物との量の割合は
、成膜条件、活性種の種類などで適宜所望に従って決め
るが、好ましくは10:1〜1:10(導入流量比)と
するのが適当であり、より好ましくはg=2〜4:6と
するのが望ましい。
太さBEの″′#炊fか(八でけ 沃枕什つ間ず活性種
を生成する成膜用化学物質として前述のゲルマニウム含
有化合物の他に、ケイ素含有化合物、炭素含有化合物、
水素ガス、ハロゲン化合物(例えばF2ガス、C〕2ガ
ス、ガス化したBr2112等)を用いることもでき、
更に、アルゴン、ネオン等の不活性ガスなどを活性化空
間に導入して用いることもできる。これら複数の成膜用
化学物質を用いる場合には、予め混合して活性化空間内
にガス状態で導入することもできるし、あるいはこれら
の成膜用化学物質をガス状態で夫々独豆した供給源から
各個別に供給し、活性化空間に導入することもできる。
活性化空間に導入する堆積膜形成用の前述のケイ素含有
化合物としては、光、熱、電気等の活性化エネルギーの
作用により活性化されて効率良く、活性種を生成するも
のであれば大概のものを採用することができ、その中で
も所謂、ケイ素化合物、例えば、ケイ素を陽性成分とし
て含む化合物を、有効なものとして挙げることができる
。その様なケイ素含有化合物としては、ケイ素に水素、
ハロゲン、あるいは炭化水素基などが結合したシラン類
及びシロキサ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ハロゲン原子で置換
した化合物などが好適である。
具体的には、例えば、Si山 + 5i2Ha tsi
sHspS14Hto a 515H12e 5i6H
14等の5xpHp2+、2(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、5iH3SiH(SiH3
)SiH518iH1SiH(Si)i3)Si、H7
15i2H,5iH(SiH3)Si2H,等の5ip
Hz p+x(pは前述の意味を有する。)で示される
分岐を有する鎖状のシラン化゛合物、これらの直鎖状又
は分岐を有する鎖状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、5i3H,・5
14H6t S’aH1o z St、H,、等の8i
qH+(1(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、5iH8F 、 8iH
,C1# 5iH8Br 、 5iH8I等の5irH
sXt (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、s+t=2r
+2又は2rである。)で示されるハロゲン置換鎖状又
は環状シラ/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種以上を併用してもよい。
また、活性化空間に導入す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
、炭化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を用いる
のが好ましい。このうち、炭化水素化合物としては、例
えば、炭素数1〜5の飽和炭化水素、炭素数2〜5のエ
チレン系炭化水素、炭素数2〜4のアセチレン系炭化水
素等を用いることができ、具体的には、飽和炭化水素と
しては、メタン(CH3) 、エタン(C2)(+1)
、プロパン(C3H8)n−ブタン(n−C4H1G)
 tペンタ7 (C,5HI2)  eエチレン系炭化
水素としてはエチレン(C2H4)。
プロピレン(C3H6)、ブテン−1(C4H8)−ブ
テン−2(C,H8) 、インブチレン(C,H♂)、
ペンテン(C5H1(1)r  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
(C3H4)、ブチン(C4H6)等が挙げられる。
又、有機ケイ素化合物としては(cH3)、si 。
CH35ICA’3 p (CH3)25IC4z (
CH3)55IC7p C2H55iC13等のオルガ
ノクロルシランr CH35i F2 cl rCH,
5iFC4t (CH3)25iF(J? r C2H
,5iP2CA! t C2H。
5IPC12t C3H75IF2CA t C3H?
5iFC’2等のオルガノクロルフルオルシラン+ C
(CHl)、si〕21 C(C3H7)3Si〕2等
のオルガノジシラrンなどを用いるのが好ましい。
これらの炭素含有化合物は、1種を用いてもあるいは2
種以上を併用してもよい。
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■族Aの元素、例えばB # A7!j Ga
 l In l T1等が好適なものとして挙げられ、
n型不純物としては、周期律表第V族Aの元素、例れば
P 、 As 、 sb 。
Bil等が好適なものとして挙げられるが、特にB r
 Ga s p 、 Sb等が最適である。ドーピング
する不純物の量は、所望の電気的・光学的特性に応じて
適宜決定する。
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、あるい
は少なくとも堆積膜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まし
い。この様な化合物としては、PH3,F31(4,P
F3. F5゜PCl、s AsH3r Ash、t 
AsF、 、 AsC1!3+ 5bH5tSbF51
5IH3# BF3 t BCA!31 BI3:r!
l!# B2H61B4 Hlo #B5H9,13s
I(tt = B6H1゜−B6H12−AlCA!3
等を挙げることができる。不純物元素を含む化合物は、
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、ガス状態で直接、または前述のケ
イ素とハロゲンを含む化合物等と混合して成膜空間内に
導入してもよいし、あるいは、活性化空間で活性化した
後に成膜空間へ導入することもできる。
不純物導入用物質を活性化するには、活性種を生成する
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
できる。不純物導入用物質を活性化して生成される活性
種(PN)は前記活性種と予め混合するか又は、単独で
成膜空間に導入する。
次に、本発明の方法の内容を、具体例として電子写真用
像形成部材および半導体デバイスの典型的な場合をもっ
て説明する。
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
として適用し得るものであって、光導電部材用としての
支持体11の上に、必要に応じて設ける中間層12、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で
きる。更に、光導電部材10が感光層13の表面を化学
的、物理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、これ等の層を本
発明の方法で作成することもできる。
支持体11としては、導電性のものであっても、また、
電気絶縁性のものであってもよい。
導電性支持体としては、例えばNiCr lステンレス
y AA! r Cr e Mo e Au s Ir
 l Nb 、Ta t V #Ti 、 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、ポリエステル。
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、ポリ塩化ビニリ
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、ガラス、セラミック、紙等が挙げられる
。これらの電気絶縁性支持体は、好適には少なくともそ
の一方の表面を導電処理し、該導電処理された表面側に
他の層を設けるのが望ましい。
例えばガラスであれば、その表面にNiCr + AC
Cr l Mo l Au r Ir # Nb I 
Ta j V z Tl # pttPd 、 In2
O315no2# ITO(In20.+5nQ2)等
の導膜を設けることによって導電処理し、あるいはポリ
エステルフィルム等の合成樹脂フィルムであれば、Ni
Cr l A71 Ag l Pb j Zn l N
i 、 Au jCr z Mo r Ir t Nb
 p Ta z V r Ti t Pt等の金属で真
空蒸着、電子ビーム蒸着、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、その表面を導電処
理する。支持体の形状は、円筒状、ベルト状、板状等、
任意の形状とすることができる。用途、所望によって、
その形状は適宜に決めることのできるものであるが、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望ましい。
中間層12は、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(3の側から支持体1
1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、例えばゲルマニウム原子を母体とし
、必要に応じてケイ素(Si) 、水素(H)、ハロゲ
ン(X)等を構成原子とするアモルファスゲ/l/ マ
ニウム(以下、「a −Ge (811H2X)」と記
す。) あるいは、ケイ素原子とゲルマニウム原子とを
母体とし、必要に応じて水素又は/及びハロゲン(X)
を含む県品質材料(以下「a−8iGe(HlX)J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B等のp型不純物あるいはP等のn型
不純物を含有している。
本発明の方法において、中間層12中に含有せしめるB
、P等の伝導性を支配する物質の景は、好適には、1x
lo−3〜5 X I O’ atomic ppmと
するが、より好適には5×10〜I X I O’at
omic ppm、最適にはl 〜5 X I Oat
omicppmとするのが望ましい。
中間層12の構成成分と感光層13の構成成分とが類似
、或いは同じである場合には、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、ケイ素とハ
ロゲンを含む化合物と、気体状態のゲルマニウム含有化
合物より生成される活性種と、必要に応じてケイ素含有
化合物、水素、ハロゲン化合物、不活性ガス、及び不純
物元素を成分として含む化合物等のガスを活性化するこ
とによって生成される活性種とを、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、導入されたケイ素とノ・ロゲンを含む化
合物及び活性種の共存雰囲気に放電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
せしめる。
中間層12の層厚は、好ましくは、3 X I O−3
〜10μとするが、より好適には4 X I O”−3
〜8μ、最適には5×10〜5μとするのが望ましい。
感光層13は、例えばシリコン原子を母体とし、必要に
応じて水素、ハロゲン、ゲルマニウム等を構成原子とす
るアモルファスシリコン(以下、「a−8i(H2X、
Ge)」と記す。又は必要に応じて水素、ハロゲン等を
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 −5iGe(H、X) Jと記す。)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の層厚は、好ましくは、1〜100μとする
が、より好適には1〜80μ、最適には2〜50μとす
るのが望ましい。
感光層13は例えばノンドープのa −5i(H。
X I Ge)又はa −5ide(Hr X )で構
成されるが、所望により中間層I2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せしめてもよいし、ある
いは中間層12に含有される伝導性を支配する物質の実
際の量が多い場合には、該量よりも一段と少ない量にし
て同地性の伝導特性を支配する物質を含有せしめてもよ
い。
感光層13を、本発明の方法によって形成する場合には
、中間層12の形成の場合と同様に行なわれる。即ち、
ケイ素とノ・ロゲンを含む化合物と、成膜用のゲルマニ
ウム含有化合物より生成される活性種と、必要に応じて
不活性ガス、不純物元素を成分として含む化合物等のガ
スを活性化して得られる活性種とを、支持体11の設置
しである成膜空間に導入し、放電エネルギーを作用させ
ることにより、前記支持体11上に形成された中間層1
2上に感光層13を形成せしめる。
第2図は、本発明の方法により作製される、不純物元素
でドーピングされたシリコンゲルマニウム、必要に応じ
て、水素又は/及びハロゲンを含む非晶質材料(以後、
「a −5ide (HlX)Jと記す。)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2
5、p型の半導体層26によって構成される。
これ等の半導体層24.25.26は、a−8it、:
= (HI X z Ge ) 、 a −Ge (H
# X ) l a−5iGe (H、X )等で構成
され、本発明の方法は、これらの半導体層24,25.
26のいずれの層の作成に於いても、適用することがで
きるが、特に半導体層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できる。28は外部
電気回路装置と結合される導線である。
基体21としては導電性のもの、半導電性のもの、ある
いは電気絶縁性のものを用いることができる。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。半導電性基体としては、例えば、Si* G
e * GaAs pZnOr Zn8等の半導体が挙
げられる。薄膜電極22.27は例えば、NiCr *
 Alr Cr 、 Mo 。
Au 、 Ir 、 Nb + Ta + V 、 T
i 、 Pt 、 Pd z In2O3゜SnO,、
r ITO(In203+5n02)等の薄膜を、真空
蒸着電子ビーム蒸着、スパッタリング等の処理で基体2
1上に設けることによって得られる。電極22.27の
膜厚け、好ましくは30〜5XIO’又とするが、より
好ましくは102〜5XI03又とするのが望ましい。
a −5iGe (H、X )で構成される半導体層2
3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型不純物又は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することによって形成する。
n型、i型及びp型のa −5iGe (Ha X )
層のいずれか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る。
即ち、成膜空間にケイ素とハロゲンを含む化合物を導入
する。また、これとは別に、活性化空間に導入された気
体状態のゲルマニウム含有化合物、あるいは更にケイ素
含有化合物及び/又は炭素含有化合物、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等のガ
ス等、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、夫々を別々に又は適宜に混合
して、基体21の設置しである成膜空間に導入する。成
膜空間に導入された前記ケイ素とハロゲンを含む化合物
及び前記活性種に放電エネルギーを用いることにより、
化学的相互作用を生起せしめ、又は更に促進或いは増幅
せしめ、基体21上に堆積膜を形成せしめる。
n型及びp型のa−5iGe(H# X )層の層厚は
、好ましくはI O2−104Xとするが、より好まし
くは3×10〜2X I OAの範囲とするのが望まし
い。
また、1型のa −5iGe(HI X )層の層厚は
、好ましくは5 X I 02〜to’f!−とするが
、より好ましくは103〜104Xとするのが望ましい
〇尚、第2図に示すPIN型ダイオードデバイスは、p
、i及びnの全ての層を本発明の方法で形成することは
勿論のこと、p、i及びnのうちの少なくとも1層を本
発明の方法で形成することによっても、本発明の目的を
達成することができる。
〔実施例〕
以下に、本発明を実施例に従ってより詳細に説明するが
、本発明はこれ等によって限定されるものではない。
実施例1 第3図に示した装置を用い、以下の如き操作によってi
型、p型およびn型のa −5iGe (H。
X)堆積膜を形成した。
第3図において、lotは成膜室であり、内部の基体支
持台102上に所望の基体+03を載置する。
+04は基体加熱用のヒーターである。該ヒーター10
4は、成膜前に基体+04を加熱処理したり、成膜後に
、形成された膜の特性を一層向上させる為にアニール処
理したりする際に使用するものであり、導線105を介
して給電し、発熱せしめる。
基体加熱温度は特に制限されないが、本発明の方法を実
施するにあたって、基体を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°Cであることが望ましい。
106乃至109は、ガス供給源であり、成膜用のゲル
マニウム含有化合物、及び必要に応じて用いられるケイ
素含有化合物、炭素含有化合物、水素、ハロゲン化合物
、不活性ガス、不純物元素を成分とする化合物等のガス
の種類に応じて設けられる。これ等のガスが標準状態に
於いて液状のものを使用する場合には、適宜の気化装置
を具備せしめる。
図中ガス供給源+06乃至109の符合に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だめのバルブである。
123は活性種を生成するだめの活性化室であり、活性
化室+23の周りには、活性種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12
2を設ける。ガス導入管+10より供給される活性種生
成用の原料ガスを、活性化室内に於いて活性化し、生じ
た活性種を導入管124を通じて成膜室101内に導入
する。
Illはガス圧力計である。
図中112はケイ素とハロゲンを含む化合物の供給源で
あり、112の符号に付されたa乃至eは、前述の10
6乃至109の場合と同様のものを示している。
ケイ素とハロゲンを含む化合物は導入管113を介して
成膜室101内に導入する。
117は放電エネルギー発生装置であって、マツチング
ボックスl 17a 、高周波導入用カンード電極11
7b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+16 、 l19の向きに流れているケイ素と
ハロゲンを含む化合物及び活性種に作用し、作用された
ケイ素とハロゲンを含む化合物及び活性種が相互的に化
学反応する事によって基体+03上にa−8iGe(H
,X)の堆積膜を形成する。また、図中、+20は排気
パルプ、121は排気管である。
先スポリエチレンテレフタレートフイルム製の基体10
3を支持台102上に載置し、排気装置(不図示)を用
いて成膜室101内を排気し、約1QTorrに減圧し
た。第1表に示した基体温度で、ガス供給用ボンベ10
6よりGeH4ガス180SCCM、或いはこれとPH
,ガスまたは82H6ガス(何れも1100Opp水素
ガス希釈) 408CCMとを混合したガスをガス導入
管110を介して活性化室123に導入した。活性化室
123内に導入したGeH4ガス等はマイクロ波プラズ
マ発生装置122により活性化せしめてGeHm (m
 = l〜3)活性種。
活性水素等とした。導入管124を通じて、該GeHm
活性種活性水素等を成膜室lotに導入した。
また他方、供給源112よりSin、ガスを導入管11
3を経て、成膜室101へ導入した。
成膜室lot内の圧力を0.4Torrに保ちつつ放電
装置117からプラズマを作用させて、ノンドープのあ
るいはドーピングされたa−8iGe(I−(。
X)膜(膜厚700 A )を夫々形成した。成膜速度
は3 l A/ seeであった。
次いで、得られたノンドープのあるいはp型のa −5
jOe (Ht X )膜試料を蒸着槽に入れ、真空度
1OTorrでクシ型のAlギャップ電極(ギャップ長
250μ、巾5朋)を形成した後、印加電圧10Vで暗
電流を測定し、暗導電率σdを求めて、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2〜4 GeH4ガスの代りに各々直鎖状Qe、H,Oガス、分
岐状Ge4H10ガス、又はH6Ge、 F6 ガスを
用いた以外は、実施例1と同様の方法と手順に従ってa
−5iGe(H、X )膜を形成した。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表から、本発明の方法によりa −5iGe(H、
X )膜を形成すると、電気特性に優れたa −5xG
e (Hr X )膜が得られ、また、ドーピングが十
分に行なわれたa −5xGe (Hr X )膜が得
られることがわかる。
実施例5 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はケイ素とハ
ロゲンを含む化合物供給源、206は導入管、207は
モーター、208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
ALシリンダー等の円筒状の基体、212は排気バルブ
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、217−.
1はガス導入管である。
成膜室201にhLシリンダー基体211をつり下げ、
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。21gは放電エネルギー発
生装置であって、マツチングボックス218a、高周波
導入用カンード電皮218b等を具備している。
まず、供給源202よりsip、ガスを導入管206を
経て、成膜室201へ導入した。
一方導入管217−’lより5t2n、ガスとGeH4
ガスとH2ガスの各ガスを活性化室219内に導入した
導入された81□1ガス* oeI(4ガスl H,ガ
スに活性化室219において、マイクロ波プラズマ発生
装置220によりプラズマ化等の活性化処理を施こし、
水素化ケイ素活性種、水素化ゲルマニウム活性種、活性
水素とし、導入管2+7−2を通じて成膜室2引内に導
入した。この際、必要に応じてPH3、B2H6等の不
純物ガスも活性化室219内に導入して活性化した。次
いで成膜室201内の圧力を1.0Torrに保ちつつ
、放電装置218により発生されたプラズマを作用させ
た。
ALシリンダー基体211を回転させ、排ガスを排気パ
ルプ212の開口を適宜に調整して排気した。
感光層13はこのようにして形成するが、中間層12の
形成の場合は、感光層13の形成に先宜って、導入管2
+7−1より5i21−161 G(3H,l H2及
びB2H1](容量チでB2H,ガスが0.2%)の混
合ガスを導入し、その他は感光層13の形成の場合と同
様にして膜厚2000 Aに成膜した。
比較例l 5i2H,ガス、 Get(4ガスl H2ガス及びに
2H,ガスの各ガスを使用して成膜室20+と同様の構
成の成膜室を用意してI 3.56MHzの高周波装置
を備え、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5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表に示しだ。
実施例6 ゲルマニウム含有化合物としてGe)I4を使用し、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、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2 +’を支持台に載置し、l
0Torrに減圧した後、実施例1と同様に導入管11
3からSiF、ガスを成膜室101内に導入した。又、
5i2H,lガス* GeH4ガス、PH3ガス(lo
ooppm水素ガス稀釈)の夫々を活性化室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124を介して成膜室101内に導入した。成膜室
101内の圧力を014Torr。
基体温度を200℃に保ち乍ら放電装置+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 −8
10e (Hr X )膜24(膜厚7ooX)を形成
した。
次いで、PH,ガスの代りに、B2H6ガス(300p
pm水素ガス稀釈)を導入した以外はn型a−8iGe
(H,X)膜の場合と同様の方法で i型のa −81
(GeHl x)膜25(膜厚5000 A )を形成
した。
次いでPH3ガスの代りにB2H6ガス(l OOOp
pm水素ガス稀釈)を用いた以外はn型と同じ条件でB
でドーピングされたp型a −5iOa (HI X)
膜26(膜厚70’Oλ)を形成した。更に、このp型
膜上に真空蒸着により膜厚+oooXのA1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(面積I cut )
の1−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。
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AMI (約100mW/ffl )で、変換
効率7.6チ以上、開放端電圧0..88V、短絡電流
9.4mA/c!が得られた。
実施例7〜9 ゲルマニウム含有化合物としてGe)(4ガスの代シに
、直鎖状Ge4H1゜ガス、分岐状Ge、H,、ガス、
又は)I、、GeaFaガスを用いた以外は、実施例6
と同様の手法で実施例6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、結果は第3第3表から、本発明
の堆積膜形成方法によれば、従来法による場合に比べて
、良好な光学的・電気的特性を有するゲルマニウム含有
a −5iGe(H、X ) PIN型ダイオードが得
られることが判かった。
〔発明の効果の概略〕               
1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容易に達成することができる。
更に、例えば、耐熱性に之しい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図は本発明の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だめの模式図である。 第2図は本発明の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曵図である。 第3図及び第4図はそれぞれ実施例で用いた本発明の方
法を実施するための装置の構成を説月するだめの模式図
である。 10・・・・・・電子写真用像形成部材11・・・・・
・支持体 12・・・・・・中間層 13・・・・・・感光層 21・・・・・・基体 22.27・・・・・・薄膜電極 24・・・・・・n型半導体層 25・・・・・・i型半導体層 26・・・・・・n型半導体層 28・・・・・・導線 lot、20+・・・・・・成膜室 112.202・・・・・・ケイ素とハロゲンを含む化
合物供給源123.21’?・・・・・・活性化室10
6、107. +0110’?、213,214,21
5,216・−・・・・ガス供給源 103,211・・・・・・基体 117 、21g・・・・・・放電エネルギー発生装置
102・・・・・・基体支持台 104 、208・・・・・・基体加熱用ヒーター10
5・・・・・・導線 110 、113 、124 、206 、2172i
、217−シ・・・・・・導入管111・・・・−・圧
力計 120 、212・・・・・・排気パルプ121・・・
・・・排気管 122 、220・・・・・・活性化エネルギー発生装
置209 、210・・・・・・吹き出し管207・・
・・・・モーター 特許出願人  キ ヤ ノ ン 株式会社第1図 第2図

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、ケイ素
    とハロゲンを含む化合物と、該化合物と化学的相互作用
    をする成膜用のゲルマニウム含有化合物より生成される
    活性種とを夫々導入し、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つて、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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007066982A (ja) * 2005-08-29 2007-03-15 Toyota Motor Corp 炭化珪素系混晶の製造方法

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