JPS61248420A - 堆積膜形成法 - Google Patents

堆積膜形成法

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JPS61248420A
JPS61248420A JP60088485A JP8848585A JPS61248420A JP S61248420 A JPS61248420 A JP S61248420A JP 60088485 A JP60088485 A JP 60088485A JP 8848585 A JP8848585 A JP 8848585A JP S61248420 A JPS61248420 A JP S61248420A
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JP
Japan
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film
compound
film formation
activation
halogen
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JP60088485A
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English (en)
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Shunichi Ishihara
俊一 石原
Masahiro Kanai
正博 金井
Yukihiko Onuki
大貫 幸彦
Toshimichi Oda
小田 俊理
Isamu Shimizu
勇 清水
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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    • H01L21/02617Deposition types
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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酸素を含有する堆積膜
を形成する方法に関する。
〔従来技術の説明〕
従来、半導体デバイス、電子写真用感光デ・2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、酸素及び炭素を含有する
幾種類かのアモルファスシリコン(以後単にra−8i
OOJと表記する。)膜が提案され、その中のい(つか
は実用に付されている。そして、そうしたa−8iOC
!膜とともにそれ等a−8iOC膜の形成法についても
い(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C
VD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(用いられている。
ところで従来のa−8iOC膜は、例えばプラズマCV
D法により得られろ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、そして史
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IL −5iOO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、C
系および○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℃といった高温で熱分解す
ることから、所望のa−8iOC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a
−3iOC膜製品を定常的に得ることは極めてむすかし
く、シ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、至適な方法とじて一般に広く
用いられているプラズマ発生方式であっても、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・ぐラメ−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ノミラメ−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
発生方式については、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 −5
ioc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(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・ぐイスが多様化して来て
おり、そのための素子部材即ち、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−8iOC膜製品を低コストで定常的に供給
されろことが社会的要求としてちり、この要求を満たす
方法1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、他の例えば窒化シリコン膜、炭化シリ
コン膜、酸化シリコン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、半導体デバイス、電子写真用感光デバイス、
画像入力ライセンサ−、撮像デバイス、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、本発明つ主たる目的は、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(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象を起さず、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−sioc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−8
iOO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、炭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、成膜用の酸素含有化合物よ
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ことにより達成される。
本発明の方法は、成膜空間においてプラズマを生起させ
ろことなくして、炭素とハロゲンを含む化合物と、成膜
用の酸素含有化合物より生成される活性種との共存下に
於いて、これ等に光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、本発明の方法により形成されろ
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、励起エネルギーは基体近傍に到
達した原料に一様にあるいは選択的制御的に付与される
が、光エネルギーを使用するが故に、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、あるいは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
きるなどの匣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法と区別されろ点の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(・て活性化された活性種を使うところ
であり、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
で提供できろ。
本発明の方法においては、堆積膜形成原料となる酸素含
有化合物を活性化空間にお(・て活性化し、活性種を生
成する。そして、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
である。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るが、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く・。
又、本発明の方法において用いる炭素とハロケ゛ンを含
む化合物は、成膜空間に導入され、光エネルギーの作用
により励起されて、活性化空間から成膜空間へ同時に導
入されろ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り、化学反応を起こしたりして
、堆積膜の形成を促す作用を系中で呈する。従って、炭
素とハロケ゛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。
本発明において、成膜空間に導入されろ炭素とハロケ゛
ンを含む化合物としては、例えば鎖状又は環状炭化水素
の水素原子の一部乃至全部をハロケ゛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、Cu
Y!■+z’(uは1以上の整数、Yは2% Cλ、 
 Br及び工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炭素、  CvY・2
t(1″!3以上へ整数、Yは前述の意味を有する。)
で示される環状・・ロゲン化炭素、  5iuHzYy
 (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CF4、(C!F2)s、(CF2)
6、(CF2)4.02F’6.03F8、CHF3.
0H2F2、cctt4、(ccn2)5、CBr4、
(C!Br2)s、c2cj26、c2cxB’3など
のガス状態の又は容易にガス化し得ろものが挙げられろ
又、本発明においては、前記炭素とノ・ロケ゛ンを含む
化合物に加えて、ケイ素とノ・ロゲンを含む化合物を併
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、例えば51uz2u+2(uは1
以上の整数1zはF、 Oλ、Br及び工よ、り選択さ
れる少がくとも一種の元素である。〕で示される鎖状ノ
・ロゲン化ケイ素、  5ivz、、v(Vは3以上の
整数、2は前述の意味を有する。)で示される環状ノ・
ロゲン化ゲイ素、 Sl、uHxZy(u及び2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SiF4、(siF′2 ) S、(
SiF2) 6、(81F2)4.812F6.5i5
F’Q、SiHF3、SiH2F2.5iCj24、(
sici2)5、SiBr4、(SiBr2)5、BL
2CQ6.5i2Br6、S iHoλ3.5iHBr
3、SiH工3.5i2C!j!5F5などのガス状態
の又は容易にガス化し得ろものが挙げられる。
前記炭素とハロケ゛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巣体
等他のケイ素含有化合物、水素、ハロケ゛ン化合物(例
えばF2ガス、C22ガス、ガス化したBr2、工2等
)などを併用することもできる。
本発明の方法において、活性化空間で活性種を生成させ
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、赤外線加熱等による熱エネルギー、光エネルギー等
の活性化エネルギーが使用できる。
本発明O方法で使用する活性種を生成する酸素含有化合
物は、活性化空間に導入される以前に既に気体状態とな
っているか、或いは気体状態とされている事が好ましい
。例えば及び固状液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
活性化空間に導入する事ができる。
酸素含有化合物としては、酸素と酸素以外の原子の1種
又は2種以北とを構成原子とする化合物が挙げられろ。
前記酸素以外の原子としては、水素((支)、ハロゲン
(X=F、 Cn、Br又は工)、イオウ(S)、炭素
(C)、ケイ素(Sl)、ゲルマニウム(Ge)、リン
(P)、ホウ素fB)、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、遷移金属等があり、この池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るならば使用
する事が可能である。
因みに、例えばOとHを含む化合物としては、H2O等
、0とSを含む化合物としては、SO2,803等の酸
化物類、0とCを含む化合物としては、Co、 002
等の酸化物等、0と81を含む化合物としては、ジシロ
キサン(H3SiO8iH5)、トリシロキサン(H5
SiO8iH20SiH3)等のシロキサン類、ジアセ
トキシジメチルシラ7 (CH3)251(OCOCH
s)2、トリアセトキシメチルシランCH3B1(OC
:0CH3) 3等のオルガノアセトキシシラン類、メ
トキシトリメチルシランCCH3) 5s1ocH5、
ジメトキシジメチルシラン(OH3) 2Si (OO
Hs)2、トリメトキシメチルシランCH3S1(OC
H3)5等のアルキルアルコキシシラン類、トリメチル
シラノール(C!H3) 5F3i−OH1ジメチルフ
エニルシラノール(CH3)2(C6H5)SiOH。
ジエチルシランジオール(C2H5)2Si(OH)2
等のオルガノシラノール類等、0とGeを含む化合物と
しては、 Geの酸化物類、水酸化物類、ゲルマニウム
酸類、H3GeOGeH3、H3GeOGeH20Ge
H3等の有機ケ゛ルマニウム化合物等が挙げられるが、
本発明で使用する酸素含有化合物はこれらに限定されな
い。
こねらの酸素含有化合物は1種を使用しても、あるいは
2種以とを併用してもよい。
本発明の方法において、酸素含有化合物vfIll+に
、成膜のための原料として水素ガス、ハロヶ゛ン化合物
(例えばF2ガス、  Cf12ガス、ガス化シたBr
2.工2等)、アルゴン、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、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。
これらの成膜用の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できる。
堆積膜形成用O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/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、SiH4、Si2H6,5i5H
8,5iaH1o、 5isH12,5i6H14等の
81pH2p+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、5iHs 5iH(SiH3)SiH
5,5iH3siH(SiH3)Si、sH7,5i2
H5SiH(SiH5)si、2H5等の81pH2p
+2(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ケ
゛ン原子で置換した化合物、5i3H6,5i4H3,
5i5H1o1Si6H12等の5iqH2q(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ケ゛ン原子で置換した化合
物の例として、5iHsF%81H3Cj!、5iH5
Br、 SiH5工等の5irHθX1. (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棟以上を構成原子とする有機化
合物、炭化水素基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。
この内、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ろこと
ができ、具体的にハ飽和炭化水素としてはメタン(CH
3)%エタン(021(6)、プロパン(C5H8)、
n−ブタン(n−C4H10)1、s 7 タフ (C
5H12)、エチレン系炭化水素とじてはエチレン(C
2H4)、プロピレフ (C!5H6,1、ブテン−1
(C4Ha)、ブテン−2(C!4H8)、インブチレ
ン(04H8)、kブチン(05H1o)、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CC3H4) 、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(cH3)4si、C
H3S11:F!5、(OH3)2SiCF!2、(C
H3)5sicn、C2H5Sicj!5、等のオルガ
ノクロルシラン、CH35iF2C’j2.30戟2、
(CH3)25iFCI!、、c2H5siF2cx、
c2H5SiFCR2,03H7SiF20Il。
C3H75iFGλ2、等のオルガノクロルフルオルン
ラン、C(CH3ン5S1〕2、[(03H713Si
)2、等のオ/L/ガノジシラ伊ンなどが好適に用いら
れる。
これらの炭素含有化合物は、1種であっても或いは2種
以上を併用してもよい。
又、堆積膜形成用の原料となるケ゛ルマニウム含有化合
物としては、ケ゛ルマニウムに水素、ハロケ゛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
ウム化合物を用いろことができ、例えばGeaHb(a
は1以上の整数、b=寞の重合体、前記水素化ゲル〜−
竜の水素原子の一部乃至全部をパロケ゛ン原子で置換し
た化、、、□。イB ”” )I/ =A o *□工
。一部乃至は全部を例えばアルキル基、アリール基等の
有機基及び所望により・・ロケ゛ン原子で置換した化合
物等、の有機ケ゛ルマニウム化合物、その他ゲルマニウ
ム化合物を挙げることができる。
具体的には、例えばGeH4、Ge2H6、C)C3H
8、n−Ge4H1(1、tert−Ge4H10、G
e3H6、Ge 5 Hl 0 、GeH3F 。
C)eH3(4、C8H2F2、Ge6F6、Ge (
(1!H3) 4、Ge(C2H5)4、ee(c6H
s)4、Ge(ca3)2F2、Ge F2、GeF4
、Gas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
。これらの他に、場合によっては、o2.o3等のガス
も使用することができる。
本発明において、成膜空間に導入される前記活性種と、
前記炭素とノ・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られ
るが、好ましくは10:1〜1:10(導入流量比〕が
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。
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、
周期律表第■族Aの元素、例えばB、hfl、()a、
工n、 Tl1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■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
ングする不純物の量は、所望される電気的・光学的特性
に応じて適宜決定できるものである。
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、PJ、P2H4、PF5
、PF5、papt5、AsH3、kBF3、A8F5
、AsCj+3、SbH3、SbF5、SiH3、BF
3、BC1!、3、BBr3、B2H,S、B4H10
,B5H9、B5H11、B6HIQ、B6H12、A
flcf13等を挙げることができる。不純物元素を含
む化合物は、1種を用いてもあるいは2種以上を併用し
てもよい。
これ等の不純物導入用物質は、ガス状態で直接にか、或
いは前記の炭素とハロケ゛ンを含む化合物と混合して成
膜空間内に導入してもよいし、或いはまた、活性化空間
で活性化し、その後成膜空間内に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ついては、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してか
、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
像形成部材及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図は本発明の方法によって得られる典型的な光導電
部材の構成例を説明するための模式第1図に示す光導電
部材1o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いる。
光導電部材10の製造にあたっては、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、ステンレス、All、Or%Mo、
Au、工r、 Nb、 Ta、 V、T1、pt%pa
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、例えばポリエステル、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、
ポリプロピレン、ポリtlK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、紙弊任意のものが
使用できる。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は、その表面にNiCr%J。
1:!r、MO1Au、■r、 Nb、 Ta1V、 
Ti、Pt、 Pd。
■n205.5n02、工To(工r1203+5n0
2 )等の薄膜を設け゛ると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、Ni0r、 Aj!、Ag、 Pb、 Zn、 
Ni、Au、 cr、 Mo、工r5Nb、 Ta、 
V、 Ti、pt等の金属で真空蒸着、電子ビーム蒸着
、ス・ξ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、その形状は適宜法めることのでき
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16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16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16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、本発明の方法で作成できるものであ
って、シリコン原子、酸素原子及び炭素原子と、必要に
応じて水素@)及び/又はノ・ロケ゛ン収)を構成原子
とする非晶質材料(以下、a−13100(H,X)と
記す。)で構成されると共に、必要に応じて電気伝導性
を支配する物質として、例えばホウ素(B)等のn型不
純物あるいはリン(P)等のn型不純物を含有している
本発明に於て、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量は、好適には、I X 10
−3〜5 X 10’ atomic ppm 、より
好適には0.5〜I X 10’ atomic pp
m 、最適には1〜5x 1Q3atomic ppm
とするのが望ましい。
中間層12の構成成分と感光層16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、炭素とハロ
ゲ゛ンを含む化合物およびケイ素とハロゲンを含む化合
物と、活性化室に導入された成膜用の化合物である酸素
含有化合物より生成される活性種と、必要に応じて、不
活性ガス及び不純物元素を成分として含む化合物のカス
より生成される話性種とを、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、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で、前記支持体11上に中間層12
を形成すればよい。
中間層12の層厚は、好ましくは、3X10”−’〜1
0μ、より好適には4 X 10”−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、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−8i(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16の層厚は、好ましくは、1〜100μ、より
好適には1〜80μ、最適には2〜50μとするのがま
ましい。
感光層13はノンドープのa−8i(H,X)で構成さ
れるが、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憧性(例えばΩ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、絞量よりも一段と少ない量にして
同極性の伝導性を支配する物質を含有せしめてもよい。
感光層16を、本発明の方法によって形成する場合、中
間層12の場合と同様にして行われる。即ち、炭素とハ
ロケ゛ンを含む化合物、およびケイ素とハロゲンを含む
化合物と、成膜用の前述の化学物より生成された活性種
と、必要に応じて不活性ガス、不純物元素を成分として
含む化合物のガス等を、支持体11の設置しである成膜
空間に導入し、光エネルギーを作用させ、支持体上に形
成された中間層12の上に感光層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、ノンドープ型の半
導体層25、p型の半導体層26によって構成される。
これらの半導体層24゜25.26のいずれか一つを本
発明の方法により作成することもできる。殊に半導体層
26を本発明の方法で作成する場合、その変換効率を高
めることができる。本発明の方法で半導体層26を作成
するについては、半導体層26は、例えばシリコン原子
と炭素原子と酸素原子、水素原子又は/及びハロゲン原
子とを構成原子とする非晶質材料(以後「a−8iCO
(H,X月と記す)で構成することができる。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が使用できる。
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。半導電性基板としては、例えば、
Sl、Ge、 GaA3、ZnO1Zn8等の半導体が
挙げられる。薄膜電極22.27は、例えば、Nior
%AIt%Cr、 Mo、 Au、工r、 Nb、 T
a、 VlTi、Pt、 Pd1工n103、SnO2
、■To (工n203+5no2)等の薄膜を、真空
蒸着、電子ビーム蒸着、ス・ξツ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ろ。電極22,2
7の層厚は、好ましくは30〜5X104ス、より好ま
しくは100〜5×1詳^とするのが望ましい。
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
するについては、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
層中にその蓋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、1型及びp型の半導体層を形成する場合、該半導
体層の何れか1つ乃至は全部を本発明の方法により形成
することができる。その際の操作は、例えばつぎのよう
にして行われろ。
即ち、炭素とハロケ゛ンを含む化合物あるいは更にケイ
素と・・ロケ゛ンを含む化合物を基体21の設置しであ
る成膜空間に導入し、また、これとは別に、活性化空間
に導入された成膜用の化学物質と、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
4−6)ン←vト刊旨 んH→ gけ 1    本 
h ん 9+1  blzr  ホ ナー 6寸 晩飯
乍rに混合して前記成膜空間に導入し、そこに光エネル
ギーを作用させることにより形成させろ。
n型及びp型の半導体層の層厚は、好ましくは102〜
104X、より好ましくは3X102〜2X103えの
範囲にするのが望ましい。
また、1型のa−8層層の層厚は、好ましくは5X10
2〜104X、より好ましくは103〜104Xの範囲
にするのが望ましい。
尚、第2図に示すPIN型ダイオードデバイスは、pl
 1及びnの全ての層を作製する必要は必ずしもなく、
p、i及びnのうちの少なくとも1層を本発明の方法で
作製・することにより、目的物を得ることができろ。
〔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ア
モルファス堆積膜を形成した。
第6図において、1o1は成膜室であり、内部の基体支
持台102上に所望の基体103を載置する。
104は基体加熱用のヒーターであり、該ヒーター10
4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。成膜中は、該ヒーター
104は駆動させない。
106乃至109は、ガス供給源であり、酸素化合物、
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、ゲルマニウム含有化合物、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。これ等の原料化合物の
うち、標準状態にお(・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。12
3は活性種を生成する為の活性化室であり、活性化室1
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122を設
ける。ガス導入管110より供給される活性種生成用の
原料ガスは、活性化室123内に於いて活性化され、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。111はガス圧力計である。
図中112は炭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106乃
至109の場合と同様のものを示している。
炭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は光エネルギー発生装置であって、例えば水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、炭酸ガスレーサー、アルゴンイ
オンレーザ−、エキシマレーザ−等を用いる。
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103全体或(・は基体103の所望部分に向けら
れた光118は、矢印116,119の向きに流れてい
る炭素とハロダンを含む化合物及び活性種を照射し、照
射された炭素とハロヶ゛/を含む化合物及び活性種が相
互に化学反応する事によって基体103の全体或いは所
望部分にa−8iOC(HIX)膜を形成せしめる。図
中、120は排気バルブ、121は排気管である。
先−r、;pリエチレンテレフタレートフィルム製の基
体106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10−6Torrに減圧し
た。ガス供給源106からガス状態としたジシロキサン
を導入管110を介して活性化室123に導入した。活
性化室126内に導入したジシロキサンをマイクロ波プ
ラズマ発生装置122により活性化せしめて活性化ジシ
ロキサンとし、導入管124を通じて、活性化ジシロキ
サンを成膜室101に導入した。
また、他方、供給源112よりcF4ガス導入管113
を経て、成膜室101へ導入した。
成膜室101内の圧力をQ、3Torrに保ちつつ、1
 xwのxeクランプら基体103に垂直に照射してa
−8iOC(H,X)堆積膜(膜厚700″i >を形
成した。
成膜速度は181/eecであった。
次いで、得られたa−8iOC(H,X)膜を形成した
各試料を蒸着槽に入れ、真空度10”? ’rorrで
クシ型のA2ギャップ電極(ギャップ長250μ、巾5
頷)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、膜特性を評価した。結果を第1
表に示した。
実施例 2 ガス供給ボンベ106等からのジシロキサンガスの代り
にH5SiO8iHs/lI2./F2混合ガス(混合
比Hss1os1tx;/)(2/F2= 1o : 
10 : 13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−11Jil’)C(H,X)膜を形
成した。各試料の暗導電率を測定し、その結果を第1表
に示した。
第1表 第1表から、本発明の方法により層形成をおこなうと電
気特性に優れたアモルファス堆積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は炭素とハロ
ゲンを含む化合物供給源、206はガス導入管、207
はモーター、208は第3図の104と同様に用いらね
る加熱ヒーター、209,210は吹き出し管、211
はA2シリンダー状基体、212は排気バルブを示して
いる。又、213乃至216は第1図中106乃至10
9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A1.シリンダー状基体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2
07により回転できる様にした。
218は光エネルギー発生装置であって、A2シリンダ
ー状基体211の所望部分に向けて光219を照射でき
るようにした。
まず、ガス供給源202からCF4ガスを導入管206
を経て、成膜室201へ導入した。
一方、導入管217−1よりCH4とジシロキサンのガ
ス化したものを活性化室220内に導入した。
導入されたジシロキサンガスに、活性化室220に於い
てマイクロ波プラズマ発生装置221によりプラズマ化
等の活性化処理を施こし、活性化ジシロキサンとした。
活性化ジシロキサンを導入管217−2を通じて成膜室
201内に導入した。
この際、必要に応じてPHI、B2H6等の不純物ガス
も活性化室220内に導入して活性化した。
成膜室201内の内圧を1. Q Torrに保ちつつ
、IKWのXsランプ218からa4yリング−211
の周面に対し垂直に光照射した。
A2シリンダー基体211を回転させ、排ガスを排気バ
ルブ212の開口を適宜に調整して、排気した。このよ
うにして形成せしめた中間層13の、膜厚は2X103
にであった。
次に、感光層16を本発明の方法により形成する場合は
、前述の中間層12の形成時に使用したガスのうち、O
F4ガスは使用せず、又、ジシロキサンの代りにH2ガ
スを使用した。即ち、導入管217−1よりH2/B2
H6(容量チでB2H6ガスが0.2%)の混合ガスを
導入し、それ以外は前述の感光層16の形成の場合と同
様にして膜厚が21μの感光層を成膜した。
〔比較例〕
ct+’4、SiH4、ジシロキサン、H2及びB2H
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13.56MHz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。
実施例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 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、1000λの工TO膜22を蒸着したポリエチレ
ンテレフタレートフィルム21を支持台に載置し、10
  Torrに減圧した後、供給源112よりCW4ガ
スを、更に別の供給源(図示し、ない)よりSiF4ガ
スを、各々別の導入管を介して成膜室101に導入した
。一方、H2ガス、PH5ガス(1000ppm水素ガ
ス希釈)の夫々を活性化室126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
0.1Torrに保ちながらiKWのXθランプで光照
射してPでドーピングされたn型a−8iC()!、X
)膜24(膜厚700A )を形成した。
次いで、PH3ガスの導入を停止した以外はn型a−8
iC(H,X)膜の場合と同様の方法でノンドープa−
8iC!(H,X)膜25(膜厚5000 K )を形
成した。
次いでH2/’PH3ガスの代りにHsSiO8iH3
,4(2ガス(混合比1:10)と共にB2H6ガス(
1000ppm水素ガス希釈)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−8iCO
(H,X)膜26(膜厚700K)を形成した。更に、
このpfi膜上に真空蒸着により膜厚tgooXのA2
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1の2)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
。結果を第6表に示した。
又、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AM工(約100 mW、An2)で、変換効率
7.71以上、開放端電圧0.92V、短絡電流10.
2 mA 、7cm2が得られた。
実施例 5 導入管110からH3S :O8:R3,,4i2ガス
の代りに、HaS:O8二H3,/H2/]ヲ゛2 ガ
 ス (Has 二O8’、H5/H2/F2  = 
 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
ドを作成した。
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 (exp(nR1)−1
1に於けるn値(Q、uality Factor)第
3表から、本発明の方法を用いろと、従来法による場合
と比べて良好な光学的・電気的特性を有する非晶質半導
体PIN型ダイオードが得られることが判った。
〔発明の効果の概略〕
本発明の堆積膜形成法によれば、形成されろ膜に所望さ
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(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、励起エネルギーとして光
エネルギーを用いるので、例えば耐熱性に乏しい基体、
プラズマエツチング作用の影響を受は易い基体上にも成
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。
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明するための模式図
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・・・・・・・
・・・・・・・・1型半導体層、26・・・・・・・・
・・・・・・・p型半導体層、28・・・・・・・・・
・・・・・・導線101.201・・・・・・成膜室、 112.202・・・・・・ 炭素とハロゲンを含む化
合物供給源、123.220・・・・・・活性化室、1
06.107,108,109,213,214,21
5,216−・・・・・ガス供給源、103.211・
・・・・・基体、 117.218・・・・・・光エネルギー発生装置、1
02・・・・・・・・・・・・・・・基体支持台、10
4.208・・・・・・基体加熱用ヒーター、105・
・・・・・・・・・・・・・・導線、110、113 
、124 、206.217−1.217−2・・・・
・・・・・導入管、111・・・・・・・・・・・・・
・・圧力計、120.212・・・・・・排気バルブ、
121・・・・・・・・−・・・・・排気管、122、
221・・・・・・活性化エネルギー発生装置、209
.210・・・・・・吹き出し管、207・曲・・叩・
パ° モーター。

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と、該化合物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とを
    夫々導入し、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 examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6286165A (ja) * 1985-10-14 1987-04-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 薄膜形成方法
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