非晶硅静电成象器制造技术

本发明专利技术是一种用于静电印刷技术的非晶硅静电成像器，它的特征是把“隔离层（或表面层）／感光层／阻挡层”结构作为一个成象单元，在光洁的圆筒型或平板型铝基板上，重叠沉积两个或两个以上成像单元，形成多单元串叠结构非晶硅静电成像器，其中某一个或某几个成像单元的隔离层可以省略，表面处成像单元的表面保护层不能省略，全部成像单元的阻挡层必须是Ｐ↑［＋］型或ｎ↑［＋］型非晶硅之一。这种结构的非晶硅静电成像器图象反差大，分辨率高。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电印刷(如激光印字机、静电复印机、X光静电照像等)技术中的非晶硅静电成象器。非晶硅静电成象器是一种新型静电成象器，八十年代初园筒型的非晶硅静电成象器(又称非晶硅感光鼓)已用于各种激光(或发光管)印字机和中、高速复印机。由美国非晶硅材料与器件权威专家潘柯夫(JACOUES IPANKOVE)主编出版的《半导体与半金属》一书的第21卷(SEMICONDUCTORS AND SEMIMETALS Vol 21 60(1984))中记载了现有的各种规格非晶硅静电成象器的基本结构，有单功能层，二功能层和三功能层等三种结构类型，其中三功能层结构的非晶硅静电成象器得到广泛应用。三功能层结构是表面保护层/光生载流子产生与传输层(以下简称感光层)/阻档层三个功能层的总厚度约30～40μm。如日本佳能公司生产的NP9030型非晶硅静电成象器(亦非晶硅感光鼓)。这种非晶硅静电成象器的缺点是电晕充电的饱和电位低，易产生图象流变，分辨率较低，感光层厚度较大，生产周期长，成本高。本专利技术的目的是提供一种新结构的非晶硅静电成象器，它和现有技术中的静电成象器相比，它的成象特性具有突出的优点，特别是标志图象品质的主要参数指标都跨进了更高水平的档次，如成象分辨率、黑白对比度和黑度层次都比现有静电成象器高出一个档次以上，在各功能层总厚度与现有成象器三个功能层总厚度相同的情况下，可以将电晕充电的饱和电位提高10～30％。本专利技术设计了一种由多个静电成象单元串叠起来的新结构非晶硅静电成象器，简称《多单元串叠结构非晶硅静电成象器》。专利技术人将“隔离层(或表面层)/感光层/阻挡层”结构定义为一个“静电成象单元”(简称“成象单元”)。其中感光层包含光生载流子产生层和传输层两部分。多单元串叠结构非晶硅静电成象器的特征如下(1)在光洁的园筒型或平板型铝基板上，首先沉积了第一个成象单元的阻挡层，再在其上依次沉积感光层和表面层，形成第一个成象单元。紧接着在第一个成象单元的隔离层上再沉积第二个成象单元，再在第二个成象单元的隔离层上沉积第三个成象单元，以此类推，在铝基板上重叠沉积多个成象单元，形成多个成象单元串叠结构的静电成象器，即(表面层/感光层/阻挡层)/(隔离层/感光层/阻挡层)/……/(隔离层/感光层/阻挡层)/铝基板或表示为第n成象单元/第(n-1)成象单元/……/第i成象单元/铝基板这就是《多单元串叠结构静电成象器》。在一些情况下，其中某一个或某几个成象单元的隔离层可以省略，但最末一个(表面处的)成象单元的表面保护层不能省略。(2)一只静电成象器由几个成象单元串叠构成，要根据对非晶硅静电成象器的光电参数要求而决定。一般由二至六个成象单元构成。(3)在多单元串叠结构成象器中，各成象单元中相应的表面层或相应的感光层，所采用的非晶态材料种类、厚度及其光电参数，可以是相同的，也可以是不同的，根据静电成象器性能的要求选择，但是，全部成象单元的阻挡层材料，只能采用重掺杂的P型或n型非晶硅材料。一个静电成象器中，各成象单元阻挡层的导电类型必须是相同的，或者全部是P型材料，或者全部是n型材料。成象单元各功能层的基本材料、厚度和光电参数选择范围如下表面层或隔离层取光学带隙宽度大于1.9ev的非晶硅系材料，可选择a-Sic、a-SiN、a-Sio2，等，厚度约0.5μm至3.0μm，暗电阻率为1014Ω·cm左右。感光层取光敏性优良的高阻非晶硅系材料，可选用的材料有a-SiH(i)、a-Si1-xCxH(i)、a-Si1-xNxH(i)、a-Si1-xOxH(i)、a-Si1-xGexH(i)等，或其它多元非晶硅系合金，厚度约5μm至10μm，暗电阻率大于1012Ω·cm，暗电阻率/光电阻率≥103。阻挡层全部成象单元的阻挡层，只能采用a-SiH(n+)或a-SiH(P+)材料，厚度约0.5μm至3μm，暗电阻率小于103Ω·cm。多单元非晶硅静电成象器的静电成象机制不同于现有技术中非晶硅静电成象器，因而它具有以下突出的优越性能(1)饱和充电电位高，图象黑度和黑白反差大。这个优点产生于多单元串叠结构静电成象器独有的静电成象机制非晶硅静电成象器的功能层，按导电类型划分，感光层是本征型，即I层，阻挡层是P+型或n+型，表面层或隔离层是超高电阻率绝缘膜。如果将非晶硅静电成象器的全部表面层(或隔离层)去掉，它呈现如下结构iP+iP+iP+…/铝基板，或in+in+in+…/铝基板，显然，它是iP+结或in+结的串联结构，和一个高压硅堆的结构相同。特别指出以下情形现有技术的非晶硅静电成象器中，若阻挡层是宽光学带隙绝缘材料，感光层基本上是无空间电荷存在的I型层，若阻挡层是a-SiH(P+)或a-SiH(n+)材料，感光层与阻挡层之间形成IP+结或In+结，由于感光层厚度约30μm以上，随阻挡层掺杂浓度的不同仅在靠近P+层(或n+层)的5μm左右的范围内是热载流子耗尽区。然而在多单元串叠结构非晶硅静电成象器中，由于有两个或两个以上的IP+(或In+)结，每个I层厚度仅有5μm至10μm，I层的大部分区域或全部区域都是热载流子耗尽区，它能承受很高的电压，因而IP+IP+…(或In+in+……)串叠结构有如同高压硅堆一样承受高电压的功能，现有静电成象器不具备这种功能。下面以ip+ip+…串叠结构为例，说明在两个ip+结之间设置隔离层的作用。ip+结串叠结构在暗充电时有一定的漏电流，致使电位的暗衰减速率较大，这是由于某一个iP+结中的暗电流输运到相邻接的ip+结时被放大了的缘故。其机理如同IP+IP+结构的闸流管，当门极开路时，第一个IP+结的漏电流在第二个IP+结中被放大。为减小IP+IP+…结构的暗漏电流和电位暗衰减速率，本设计在相邻两个IP+单元之间增加了一个高电阻率材料形成的隔离层，这个隔离层(用“R”代表)是一个限流电阻，它起到了限制IP+结与IP+结之间传输漏电流的作用。使多单元串叠结构非晶硅静电成象器的暗漏电流大大减小，饱和充电电位显著提高。采用了上述限流电阻之后，非晶硅静电成象器的结构表示为IP+/RIP+/RIP+……/铝基板，再加上表面层(用F表示)之后，其结构表示为FIP+/RIP+/RIP+/……/铝基板。同理，非晶硅静电成象器亦可以设计为FIn+/RIn+/RIn+/……/铝基板。在IP+结或In+结暗漏电流很小的情况下，两相邻IP+(或In+)单元之间的隔离层(R)可不设置。综上所述，本专利技术设计的多单元串叠结构非晶硅静电成象器，比现有技术非晶硅静电成器有更高的饱和充电电位，一般可高出10～30％，因此图象的黑度和黑白反差大。(2)图象流变小，分辨率高。在多单元串叠结构非晶硅静电成象器中，每个RIP+(或RIn+)单元的I层是载流子耗尽区，当静电成象器被曝光时，在I层中产生大量的光生载流子，它们受外加电场(电晕充电表面电荷产生的电场)和内建电场(IP+结或In+结空间电荷区自建电场)的双重强场漂移作用，发生雪崩式放电，因而光生载流子横向扩散小，致使图象流变小，分辨率高，和现有技术非晶硅静电成象器相比，一般分辨率可提高一个档次以上。(3)黑度层次分明。P+层或n+层对照射光的吸收较强，由于多单元串叠结构中存在两个以上的P+层(或n+层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电印刷用的非晶硅静电成象器，其特征在于：将“隔离层（或表面层）／感光层／阻挡层”结构作为一个静电成象单元，在园筒型或平板型铝基板的光洁表面上，首先沉积了第一个成象单元的阻挡层，再在其上依次沉积感光层和隔离层，形成第一个成象单元，紧接着在第一个成象单元的隔离层上再沉积第二个成象单元，再在第二个成象单元上沉积第三个成象单元，以此类推，在铝基板上重叠沉积多个成象单元，形成多单元串叠结构非晶硅静电成象器，其中包含成象单元的个数，根据静电成象器光电性能的要求确定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓波，刘晓征，
申请(专利权)人：刘晓征，刘晓波，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]