JP2000150542A - Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ２族化合物半導体薄膜の形成方法およびこの方法で使用される成膜装置 - Google Patents
Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ２族化合物半導体薄膜の形成方法およびこの方法で使用される成膜装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＣＶＤ法によりＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化
合物半導体（ＣｕＩｎＳ 2 ）薄膜を形成する方法におい
て、膜組成の制御性に優れた方法を提供する。 【解決手段】反応器１の直前に混合器２を設ける。先
ず、この混合器２内に、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガス、Ｃｕ原
料７１の蒸気を含むＡｒガス、Ｉｎ原料８１の蒸気を含
むＡｒガスを導入する。この混合器２内で混合された原
料ガスを、混合ガス導入管２１から反応器１内の基板４
の近傍に導入する。
合物半導体（ＣｕＩｎＳ 2 ）薄膜を形成する方法におい
て、膜組成の制御性に優れた方法を提供する。 【解決手段】反応器１の直前に混合器２を設ける。先
ず、この混合器２内に、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガス、Ｃｕ原
料７１の蒸気を含むＡｒガス、Ｉｎ原料８１の蒸気を含
むＡｒガスを導入する。この混合器２内で混合された原
料ガスを、混合ガス導入管２１から反応器１内の基板４
の近傍に導入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池の光吸収
層等として使用されるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2族化合
物半導体薄膜の化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vap
or Deposition ）による成膜方法に関する。
層等として使用されるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2族化合
物半導体薄膜の化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vap
or Deposition ）による成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導
体は、太陽電池の光吸収層としての応用が期待されてい
る材料である。特に、Ｃｕ（Ｉｎx ，Ｇａ(1-x) ）（Ｓ
ｅy ，Ｓ(1-y) ）2 （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）は、変
換効率が高く、低コスト化が可能な太陽電池用材料とし
て、活発に研究がなされている。Ｃｕ（Ｉｎx ，Ｇａ(1
-x) ）（Ｓｅy ，Ｓ(1-y) ）2 薄膜の形成方法として
は、真空蒸着法、カルコゲン化法（先ずＣｕ（Ｉｎx ，
Ｇａ(1-x) ）薄膜を形成し、これをＳまたはＳｅ含有ガ
ス雰囲気中で熱処理する方法）、電着法、ＣＶＤ法等の
様々な方法が検討されている。
体は、太陽電池の光吸収層としての応用が期待されてい
る材料である。特に、Ｃｕ（Ｉｎx ，Ｇａ(1-x) ）（Ｓ
ｅy ，Ｓ(1-y) ）2 （０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）は、変
換効率が高く、低コスト化が可能な太陽電池用材料とし
て、活発に研究がなされている。Ｃｕ（Ｉｎx ，Ｇａ(1
-x) ）（Ｓｅy ，Ｓ(1-y) ）2 薄膜の形成方法として
は、真空蒸着法、カルコゲン化法（先ずＣｕ（Ｉｎx ，
Ｇａ(1-x) ）薄膜を形成し、これをＳまたはＳｅ含有ガ
ス雰囲気中で熱処理する方法）、電着法、ＣＶＤ法等の
様々な方法が検討されている。
【０００３】このうちＣＶＤ法は、他の方法と比較して
装置のコストが低く成膜速度が速いため、大面積の薄膜
を成膜するのに有利であり、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2
族化合物半導体薄膜の成膜方法としても注目されてい
る。ＣＶＤ法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物
半導体薄膜の成膜に関しては、「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔ
ｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ３７−３８（１９９４）ｐ５
０３−５０８」に、ＣｕＩｎＳｅ2 薄膜を大気圧下での
ＣＶＤ法で成膜したことが記載されている。この文献で
は、銅（Ｃｕ）の原料としてヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅（ＩＩ）をトリメチルアミンに溶解させた溶
液を用い、インジウム（Ｉｎ）の原料としてトリエチル
インジウムを用い、セレン（Ｓｅ）の原料としてセレン
化水素を使用している。また、銅原料とインジウム原料
のキャリアガスとしては水素を用い、セレン化水素も水
素ガスで希釈したものを導入している。
装置のコストが低く成膜速度が速いため、大面積の薄膜
を成膜するのに有利であり、Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2
族化合物半導体薄膜の成膜方法としても注目されてい
る。ＣＶＤ法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物
半導体薄膜の成膜に関しては、「Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔ
ｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ３７−３８（１９９４）ｐ５
０３−５０８」に、ＣｕＩｎＳｅ2 薄膜を大気圧下での
ＣＶＤ法で成膜したことが記載されている。この文献で
は、銅（Ｃｕ）の原料としてヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅（ＩＩ）をトリメチルアミンに溶解させた溶
液を用い、インジウム（Ｉｎ）の原料としてトリエチル
インジウムを用い、セレン（Ｓｅ）の原料としてセレン
化水素を使用している。また、銅原料とインジウム原料
のキャリアガスとしては水素を用い、セレン化水素も水
素ガスで希釈したものを導入している。
【０００４】一般に、ＣＶＤ法により高品質な膜を得る
ためには、基板上で原料ガスの反応が生じるようにする
ことが好ましい。そのため、この文献では、セレン原料
ガスを、銅原料ガスおよびインジウム原料ガスと分離し
た状態で基板の近くに（基板を保持するサセプタまで）
導入することにより、基板に到達する前に原料ガスの反
応が生じないようにしている。
ためには、基板上で原料ガスの反応が生じるようにする
ことが好ましい。そのため、この文献では、セレン原料
ガスを、銅原料ガスおよびインジウム原料ガスと分離し
た状態で基板の近くに（基板を保持するサセプタまで）
導入することにより、基板に到達する前に原料ガスの反
応が生じないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては、得られた膜の組成制御が難しく、面
内で組成が不均一になったり、同じ条件で成膜してもロ
ット間で組成のバラツキが生じたりするという問題点が
ある。
来技術においては、得られた膜の組成制御が難しく、面
内で組成が不均一になったり、同じ条件で成膜してもロ
ット間で組成のバラツキが生じたりするという問題点が
ある。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、ＣＶＤ法によりＩｂ−Ｉ
ＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜を形成する方法に
おいて、膜組成の制御性に優れた方法を提供することを
課題とする。
着目してなされたものであり、ＣＶＤ法によりＩｂ−Ｉ
ＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜を形成する方法に
おいて、膜組成の制御性に優れた方法を提供することを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、反応器内に、Ｉｂ族元素の原料ガスとＩ
ＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の原料ガスを導
入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化
合物半導体からなる薄膜を基板上に形成する方法におい
て、反応器の直前に混合器を設け、この混合器内で各原
料ガスをＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素の
比が設定値（例えばＩｂ族元素：ＩＩＩｂ族元素：ＶＩ
ｂ族元素＝１：１：２）となるように混合した後、混合
された原料ガスを反応器内の基板近傍に導入することを
特徴とするＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄
膜の形成方法を提供する。
に、本発明は、反応器内に、Ｉｂ族元素の原料ガスとＩ
ＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の原料ガスを導
入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化
合物半導体からなる薄膜を基板上に形成する方法におい
て、反応器の直前に混合器を設け、この混合器内で各原
料ガスをＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素の
比が設定値（例えばＩｂ族元素：ＩＩＩｂ族元素：ＶＩ
ｂ族元素＝１：１：２）となるように混合した後、混合
された原料ガスを反応器内の基板近傍に導入することを
特徴とするＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄
膜の形成方法を提供する。
【０００８】本発明はまた、反応器内に、Ｉｂ族元素の
原料ガスとＩＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の
原料ガスを導入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−
ＶＩｂ2 族化合物半導体からなる薄膜を基板上に形成す
る成膜装置において、反応器の直前に、各原料ガスを混
合する混合器と、この混合器内の混合ガスを反応器内の
基板近傍に導入する導入管とを設けたことを特徴とする
成膜装置を提供するものである。
原料ガスとＩＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の
原料ガスを導入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−
ＶＩｂ2 族化合物半導体からなる薄膜を基板上に形成す
る成膜装置において、反応器の直前に、各原料ガスを混
合する混合器と、この混合器内の混合ガスを反応器内の
基板近傍に導入する導入管とを設けたことを特徴とする
成膜装置を提供するものである。
【０００９】本発明の方法によれば、各原料ガスを混合
器で各成分元素の比が設定値となるように混合してから
反応器内の基板近傍に導入するため、前記従来のＣＶＤ
法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜
の形成方法と比較して、膜組成のバラツキを少なくする
ことができる。
器で各成分元素の比が設定値となるように混合してから
反応器内の基板近傍に導入するため、前記従来のＣＶＤ
法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜
の形成方法と比較して、膜組成のバラツキを少なくする
ことができる。
【００１０】本発明の方法において、混合器内の圧力は
０．１Torr以上５００Torr以下とすることが好ましい。
これにより、混合器内の圧力が大気圧（７６０Torr）の
場合と比較して、混合器内でのガスの移動速度が速くな
るため、混合層内での原料ガスの反応が抑制される。
０．１Torr以上５００Torr以下とすることが好ましい。
これにより、混合器内の圧力が大気圧（７６０Torr）の
場合と比較して、混合器内でのガスの移動速度が速くな
るため、混合層内での原料ガスの反応が抑制される。
【００１１】反応器から混合器への原料ガスの逆流を防
ぐために、反応器内の圧力は混合器内の圧力と同じか混
合器内の圧力より低くする必要がある。反応器内の圧力
が高いと得られる薄膜の組成のバラツキが大きくなり、
反応器内の圧力が低すぎると成膜速度が著しく低下す
る。そのため、反応器内の圧力は０．１Torr以上１００
Torr以下とすることが好ましく、より好ましくは１Torr
以上１０以下とする。したがって、混合器内の圧力が
０．１Torr未満であると、反応器内の圧力を０．１Torr
以下とする必要がある。その結果、反応器内の圧力が低
すぎて成膜速度が著しく低下するため、混合器内の圧力
は０．１Torr以上とすることが好ましい。
ぐために、反応器内の圧力は混合器内の圧力と同じか混
合器内の圧力より低くする必要がある。反応器内の圧力
が高いと得られる薄膜の組成のバラツキが大きくなり、
反応器内の圧力が低すぎると成膜速度が著しく低下す
る。そのため、反応器内の圧力は０．１Torr以上１００
Torr以下とすることが好ましく、より好ましくは１Torr
以上１０以下とする。したがって、混合器内の圧力が
０．１Torr未満であると、反応器内の圧力を０．１Torr
以下とする必要がある。その結果、反応器内の圧力が低
すぎて成膜速度が著しく低下するため、混合器内の圧力
は０．１Torr以上とすることが好ましい。
【００１２】混合器内の圧力のより好ましい範囲は１To
rr以上２００Torr以下である。混合器に対する原料ガス
の導入は、３つの原料ガスを全て独立に導入することが
好ましいが、ＶＩｂ2 族元素の原料ガスのみを独立に導
入し、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とは混合状態で導入
してもよい。
rr以上２００Torr以下である。混合器に対する原料ガス
の導入は、３つの原料ガスを全て独立に導入することが
好ましいが、ＶＩｂ2 族元素の原料ガスのみを独立に導
入し、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とは混合状態で導入
してもよい。
【００１３】各元素の原料ガスは、その元素を構成元素
とする原料を含むガスであって、この原料が固体または
液体である場合には、その蒸気を、アルゴン、窒素、水
素、水素とアルゴンの混合ガス、または水素と窒素の混
合ガス等からなるキャリアガスで運ぶことにより混合器
内へ導入する。この原料が気体である場合にはそのま
ま、或いは前記いずれかの気体で希釈した状態で混合器
内へ導入する。このようなキャリアガスまたは希釈用気
体として水素を用いることにより水素を成膜空間内に存
在させれば、薄膜中への炭素の混入量が低減される。
とする原料を含むガスであって、この原料が固体または
液体である場合には、その蒸気を、アルゴン、窒素、水
素、水素とアルゴンの混合ガス、または水素と窒素の混
合ガス等からなるキャリアガスで運ぶことにより混合器
内へ導入する。この原料が気体である場合にはそのま
ま、或いは前記いずれかの気体で希釈した状態で混合器
内へ導入する。このようなキャリアガスまたは希釈用気
体として水素を用いることにより水素を成膜空間内に存
在させれば、薄膜中への炭素の混入量が低減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１に示すＣＶＤ装置は縦型のＣＶＤ装置で
あって、反応器１の下側から原料ガスが導入される。そ
のため、反応器１の直下に混合器２を設け、この混合器
２の上部に混合ガス導入管２１が設けてある。この混合
ガス導入管２１は、混合器２の上部から所定長さで上方
に延び、その上端は、反応器１内に配置されたサセプタ
３より少し下側（基板４が取り付けられる側）に配置さ
れている。
説明する。図１に示すＣＶＤ装置は縦型のＣＶＤ装置で
あって、反応器１の下側から原料ガスが導入される。そ
のため、反応器１の直下に混合器２を設け、この混合器
２の上部に混合ガス導入管２１が設けてある。この混合
ガス導入管２１は、混合器２の上部から所定長さで上方
に延び、その上端は、反応器１内に配置されたサセプタ
３より少し下側（基板４が取り付けられる側）に配置さ
れている。
【００１５】混合器２は、所定体積の混合空間を有する
チャンバであり、導入された気体を攪拌する攪拌機構等
は備えていない。混合器２に導入された気体は、その内
部に導入速度（流速）と混合器２の体積とに応じた時間
だけ留まった後に、混合ガス導入管２１から反応器１に
向かう。
チャンバであり、導入された気体を攪拌する攪拌機構等
は備えていない。混合器２に導入された気体は、その内
部に導入速度（流速）と混合器２の体積とに応じた時間
だけ留まった後に、混合ガス導入管２１から反応器１に
向かう。
【００１６】サセプタ３はカーボン製である。反応器１
の外周に、サセプタ３を加熱するための高周波誘導コイ
ル１１が設けてある。反応器１の上方には、スロットル
バルブ５１を介して真空ポンプ５が設けてある。設定圧
力に応じてスロットルバルブ５１の開度を調節し、真空
ポンプ５を作動させることにより、反応器１内と混合器
２内を大気圧より低い設定圧力に保持することができ
る。また、サセプタ３の温度を測定する熱電対３１が反
応器１の上部に設けてある。
の外周に、サセプタ３を加熱するための高周波誘導コイ
ル１１が設けてある。反応器１の上方には、スロットル
バルブ５１を介して真空ポンプ５が設けてある。設定圧
力に応じてスロットルバルブ５１の開度を調節し、真空
ポンプ５を作動させることにより、反応器１内と混合器
２内を大気圧より低い設定圧力に保持することができ
る。また、サセプタ３の温度を測定する熱電対３１が反
応器１の上部に設けてある。
【００１７】混合器２の一側面には、３つの原料ガスを
独立に導入する配管６，７，８の下流端が接続されてい
る。この実施形態ではＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜するた
め、配管６の上流端は、硫化水素（Ｈ2 Ｓ）が水素（Ｈ
2 ）で希釈されたガスを供給する（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）供給
源６１に接続されている。配管６には、（Ｈ2 Ｓ／
Ｈ2）ガスの混合器２内への流量を調整する流量調整器
６２が設けてある。
独立に導入する配管６，７，８の下流端が接続されてい
る。この実施形態ではＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜するた
め、配管６の上流端は、硫化水素（Ｈ2 Ｓ）が水素（Ｈ
2 ）で希釈されたガスを供給する（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）供給
源６１に接続されている。配管６には、（Ｈ2 Ｓ／
Ｈ2）ガスの混合器２内への流量を調整する流量調整器
６２が設けてある。
【００１８】配管７の上流端は、Ｃｕ原料７１を入れた
気化容器７２に接続されている。配管８の上流端は、Ｉ
ｎ原料８１を入れた気化容器８２に接続されている。各
気化容器７２，８２には、内部にキャリアガスを導入す
るための配管７３，８３が設けてある。配管７３の上流
端は、キャリアガスとして用いるアルゴン（Ａｒ）ガス
を供給するＡｒガス供給源９に接続されている。配管８
３は、配管７３から分岐している。
気化容器７２に接続されている。配管８の上流端は、Ｉ
ｎ原料８１を入れた気化容器８２に接続されている。各
気化容器７２，８２には、内部にキャリアガスを導入す
るための配管７３，８３が設けてある。配管７３の上流
端は、キャリアガスとして用いるアルゴン（Ａｒ）ガス
を供給するＡｒガス供給源９に接続されている。配管８
３は、配管７３から分岐している。
【００１９】この装置は、Ｃｕ原料７１およびＩｎ原料
８１として常温で液体であるものを使用して、これらの
液体中にキャリアガスを導入して泡を生じさせるバブリ
ング法を採用する場合に対応させてある。そのため、配
管７３，８３は、下流端が気化容器７２，８２内の液体
内に達するように配置されている。また、配管７，８の
上流端は、各気化容器７２，８２の上部空間に配置され
ている。
８１として常温で液体であるものを使用して、これらの
液体中にキャリアガスを導入して泡を生じさせるバブリ
ング法を採用する場合に対応させてある。そのため、配
管７３，８３は、下流端が気化容器７２，８２内の液体
内に達するように配置されている。また、配管７，８の
上流端は、各気化容器７２，８２の上部空間に配置され
ている。
【００２０】配管７３には、配管８３の分岐点より下流
側の位置に、Ａｒガスの気化容器７２内への流量を調整
する流量調整器７４が設けてある。配管８３には、Ａｒ
ガスの気化容器８２内への流量を調整する流量調整器８
４が設けてある。これにより、Ａｒガスの供給を開始す
ると、各気化容器７２，８２内の液体内にＡｒガスが導
入されて泡が生じる。これに伴って、各液体の蒸気は効
率的にＡｒガスに運ばれて、配管７，８から混合器２に
導入される。また、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ 2 ）ガスの供給を開始
すると、配管６から混合器２へ（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが
導入される。
側の位置に、Ａｒガスの気化容器７２内への流量を調整
する流量調整器７４が設けてある。配管８３には、Ａｒ
ガスの気化容器８２内への流量を調整する流量調整器８
４が設けてある。これにより、Ａｒガスの供給を開始す
ると、各気化容器７２，８２内の液体内にＡｒガスが導
入されて泡が生じる。これに伴って、各液体の蒸気は効
率的にＡｒガスに運ばれて、配管７，８から混合器２に
導入される。また、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ 2 ）ガスの供給を開始
すると、配管６から混合器２へ（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが
導入される。
【００２１】したがって、この装置を用い、Ａｒガスの
供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの供給を同時に開始すれ
ば、Ａｒガス、銅化合物７１の蒸気、インジウム化合物
８１の蒸気、および（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが、混合器２
内で混合された後に、混合ガス導入管２１から反応器１
内の基板３の近傍に導入される。
供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの供給を同時に開始すれ
ば、Ａｒガス、銅化合物７１の蒸気、インジウム化合物
８１の蒸気、および（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが、混合器２
内で混合された後に、混合ガス導入管２１から反応器１
内の基板３の近傍に導入される。
【００２２】この装置を使用して、以下の条件でＣｕＩ
ｎＳ2 薄膜を成膜した。液状のＣｕ原料７１として、
（ビニルトリメチルシラン）ヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅（Ｉ）を用いた。この化合物は下記の（１）
式で表される。以下において、この化合物をＣｕ（ｈｆ
ａｃ）ＶＭＴＳと略称する。
ｎＳ2 薄膜を成膜した。液状のＣｕ原料７１として、
（ビニルトリメチルシラン）ヘキサフルオロアセチルア
セトナト銅（Ｉ）を用いた。この化合物は下記の（１）
式で表される。以下において、この化合物をＣｕ（ｈｆ
ａｃ）ＶＭＴＳと略称する。
【００２３】
【化１】 液状のＩｎ原料８１として、トリエチルインジウム（Ｉ
ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）を用いた。（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの
Ｈ2 Ｓ濃度は５体積％とした。
ｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）を用いた。（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの
Ｈ2 Ｓ濃度は５体積％とした。
【００２４】また、混合器２内での各成分の比率がＣ
ｕ：Ｉｎ：Ｓ＝１：１：２となるように以下の調整を行
った。各流量調整器６２，７４，８４の調整により、
（Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＶＭＴＳ＋Ａｒ）ガスの流量を５７
ＳＣＣＭ、（トリエチルインジウム＋Ａｒ）ガスの流量
を１９ＳＣＣＭ、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの流量を１４８
ＳＣＣＭとした。各気化装置７２，８２の温度調整によ
り、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＶＭＴＳとトリエチルインジウム
の温度を６℃にした。
ｕ：Ｉｎ：Ｓ＝１：１：２となるように以下の調整を行
った。各流量調整器６２，７４，８４の調整により、
（Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＶＭＴＳ＋Ａｒ）ガスの流量を５７
ＳＣＣＭ、（トリエチルインジウム＋Ａｒ）ガスの流量
を１９ＳＣＣＭ、（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの流量を１４８
ＳＣＣＭとした。各気化装置７２，８２の温度調整によ
り、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＶＭＴＳとトリエチルインジウム
の温度を６℃にした。
【００２５】基板４としては、ソーダライムガラス基板
の上にスパッタリング法によりモリブデン薄膜を形成し
たものを用いた。基板４のモリブデン薄膜面にＣｕＩｎ
Ｓ2薄膜を成膜した。熱電対３１からの出力値に応じて
高周波誘導コイル１１への電流入力値を調整することに
より、サセプタ３の温度（基板温度）を５３０℃に保持
した。
の上にスパッタリング法によりモリブデン薄膜を形成し
たものを用いた。基板４のモリブデン薄膜面にＣｕＩｎ
Ｓ2薄膜を成膜した。熱電対３１からの出力値に応じて
高周波誘導コイル１１への電流入力値を調整することに
より、サセプタ３の温度（基板温度）を５３０℃に保持
した。
【００２６】また、スロットルバルブ５１の開度を、反
応器１内の圧力が５Torrになるように調整した後、真空
ポンプ５を作動させた。混合器２内の圧力は反応器１内
の圧力より高くなり、この場合は５０Torrになった。こ
の状態でＡｒガスの供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの供給
を同時に開始することにより、３成分の原料ガスを混合
器２で混合した後に反応器１内の基板３の近傍に導入し
た。成膜時間は１時間とした。
応器１内の圧力が５Torrになるように調整した後、真空
ポンプ５を作動させた。混合器２内の圧力は反応器１内
の圧力より高くなり、この場合は５０Torrになった。こ
の状態でＡｒガスの供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスの供給
を同時に開始することにより、３成分の原料ガスを混合
器２で混合した後に反応器１内の基板３の近傍に導入し
た。成膜時間は１時間とした。
【００２７】このようにして成膜されたＣｕＩｎＳ2 薄
膜の膜厚を測定したところ１．５μｍであった。成膜速
度（単位時間当たりの厚さの増加率）は１．５μｍ／ｈ
であった。同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を５回成膜し、
ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ分光装置）により組成分析
を行った。その結果を下記の表１に示す。測定位置は基
板面の中心位置とした。各回毎の組成のバラツキを調べ
るために、各構成元素の比率の標準偏差（σ）を計算し
た。その結果も下記の表１に併せて示す。
膜の膜厚を測定したところ１．５μｍであった。成膜速
度（単位時間当たりの厚さの増加率）は１．５μｍ／ｈ
であった。同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を５回成膜し、
ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ分光装置）により組成分析
を行った。その結果を下記の表１に示す。測定位置は基
板面の中心位置とした。各回毎の組成のバラツキを調べ
るために、各構成元素の比率の標準偏差（σ）を計算し
た。その結果も下記の表１に併せて示す。
【００２８】
【表１】 図２に示すＣＶＤ装置は、真空ポンプ５およびスロット
ルバルブ５１が設けていない点で図１の装置とは異なる
が、これ以外の点は図１と同じ装置である。
ルバルブ５１が設けていない点で図１の装置とは異なる
が、これ以外の点は図１と同じ装置である。
【００２９】したがって、この装置では、図１の装置と
は異なり、反応器１内と混合器２内の圧力を大気圧（７
６０Torr）より小さくすることができない。ただし、こ
の装置を用い、Ａｒガスの供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガス
の供給を同時に開始すれば、図１の装置と同様に、Ａｒ
ガス、銅化合物７１の蒸気、インジウム化合物８１の蒸
気、および（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが、混合器２内で混合
された後に、混合ガス導入管２１から反応器１内の基板
３の近傍に導入される。
は異なり、反応器１内と混合器２内の圧力を大気圧（７
６０Torr）より小さくすることができない。ただし、こ
の装置を用い、Ａｒガスの供給と（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガス
の供給を同時に開始すれば、図１の装置と同様に、Ａｒ
ガス、銅化合物７１の蒸気、インジウム化合物８１の蒸
気、および（Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガスが、混合器２内で混合
された後に、混合ガス導入管２１から反応器１内の基板
３の近傍に導入される。
【００３０】この装置を使用して、反応器１内と混合器
２内の圧力を大気圧にしたこと以外は、上記と同じ条件
でＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜した。なお、成膜時間は膜厚
が上記と同じ１．５μｍとなるまでとした。１．５μｍ
の膜厚となるまでに３時間かかった。すなわち、成膜速
度（単位時間当たりの厚さの増加率）は０．５μｍ／ｈ
であった。
２内の圧力を大気圧にしたこと以外は、上記と同じ条件
でＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜した。なお、成膜時間は膜厚
が上記と同じ１．５μｍとなるまでとした。１．５μｍ
の膜厚となるまでに３時間かかった。すなわち、成膜速
度（単位時間当たりの厚さの増加率）は０．５μｍ／ｈ
であった。
【００３１】同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を５回成膜
し、ＥＤＸにより組成分析を行った結果を下記の表２に
示す。測定位置は基板面の中心位置とした。各回毎の組
成のバラツキを調べるために、各構成元素の比率の標準
偏差（σ）を計算した。その結果も下記の表２に併せて
示す。
し、ＥＤＸにより組成分析を行った結果を下記の表２に
示す。測定位置は基板面の中心位置とした。各回毎の組
成のバラツキを調べるために、各構成元素の比率の標準
偏差（σ）を計算した。その結果も下記の表２に併せて
示す。
【００３２】
【表２】 図３に示すＣＶＤ装置は、混合器２の代わりに径の大き
な配管１０が設けてある点で図１の装置とは異なるが、
これ以外の点は図１と同じ装置である。
な配管１０が設けてある点で図１の装置とは異なるが、
これ以外の点は図１と同じ装置である。
【００３３】配管１０の上端は、図１の混合器２の混合
ガス導入管２１と同じ高さに配置されている。Ｓ源供給
用の配管６の下流端は、この配管１０の周面に接続され
ている。Ｃｕ源供給用の配管７とＩｎ源供給用の配管８
の下流側は、配管１０内に下側から上側に向けて配置さ
れている。配管７と配管８の上端（下流端）は、配管１
０の上端よりも少し低い高さとなっている。したがっ
て、この装置では、基板４の直前で、３つの配管６，
７，８からのガスが混合されて反応器１内に供給され
る。
ガス導入管２１と同じ高さに配置されている。Ｓ源供給
用の配管６の下流端は、この配管１０の周面に接続され
ている。Ｃｕ源供給用の配管７とＩｎ源供給用の配管８
の下流側は、配管１０内に下側から上側に向けて配置さ
れている。配管７と配管８の上端（下流端）は、配管１
０の上端よりも少し低い高さとなっている。したがっ
て、この装置では、基板４の直前で、３つの配管６，
７，８からのガスが混合されて反応器１内に供給され
る。
【００３４】この装置を使用して、図１の装置の場合と
同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜した。なお、成膜時
間は膜厚が１．５μｍとなるまでとした。１．５μｍの
膜厚となるまでに１時間かかった。すなわち、成膜速度
（単位時間当たりの厚さの増加率）は１．５μｍ／ｈで
あった。
同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を成膜した。なお、成膜時
間は膜厚が１．５μｍとなるまでとした。１．５μｍの
膜厚となるまでに１時間かかった。すなわち、成膜速度
（単位時間当たりの厚さの増加率）は１．５μｍ／ｈで
あった。
【００３５】同じ条件でＣｕＩｎＳ2 薄膜を５回成膜
し、ＥＤＸにより組成分析を行った結果を下記の表３に
示す。測定位置は基板面の中心位置とした。各回毎の組
成のバラツキを調べるために、各構成元素の比率の標準
偏差（σ）を計算した。その結果も下記の表３に併せて
示す。
し、ＥＤＸにより組成分析を行った結果を下記の表３に
示す。測定位置は基板面の中心位置とした。各回毎の組
成のバラツキを調べるために、各構成元素の比率の標準
偏差（σ）を計算した。その結果も下記の表３に併せて
示す。
【００３６】
【表３】 表１〜表３の結果を比較すると、混合器２を設けずに成
膜を行った場合（表３）よりも混合器２を設けて成膜を
行った場合（表１，２）の方が、各回毎の組成のバラツ
キが小さいことが分かる。また、混合器２を設けて成膜
を行った場合の二つの実施例を比較すると、反応器１と
混合器２の圧力を大気圧とした場合（表２）よりも、大
気圧より低くした（反応器１が５Torr、混合器２が５０
Torr）場合（表１）の方が、各回毎の組成のバラツキが
小さく、成膜速度も速かった。
膜を行った場合（表３）よりも混合器２を設けて成膜を
行った場合（表１，２）の方が、各回毎の組成のバラツ
キが小さいことが分かる。また、混合器２を設けて成膜
を行った場合の二つの実施例を比較すると、反応器１と
混合器２の圧力を大気圧とした場合（表２）よりも、大
気圧より低くした（反応器１が５Torr、混合器２が５０
Torr）場合（表１）の方が、各回毎の組成のバラツキが
小さく、成膜速度も速かった。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、従来のＣＶＤ法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2
族化合物半導体薄膜の形成方法と比較して、膜組成のバ
ラツキを少なくすることができる。特に、混合器内の圧
力を０．１Torr以上５００Torr以下とすれば、混合器内
の圧力が大気圧の場合と比較して、膜組成のバラツキを
より一層少なくすることができる。また、本発明の装置
によれば、本発明の方法が実施可能となる。
れば、従来のＣＶＤ法によるＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2
族化合物半導体薄膜の形成方法と比較して、膜組成のバ
ラツキを少なくすることができる。特に、混合器内の圧
力を０．１Torr以上５００Torr以下とすれば、混合器内
の圧力が大気圧の場合と比較して、膜組成のバラツキを
より一層少なくすることができる。また、本発明の装置
によれば、本発明の方法が実施可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に相当する方法が実施可能
なＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
なＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に相当する方法が実施可能
なＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
なＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
【図３】混合器のないＣＶＤ装置を示す概略構成図であ
る。
る。
１ 反応器 ２ 混合器 ３ サセプタ ４ 基板 ５ 真空ポンプ ６ Ｓ源供給用配管 ７ Ｃｕ源供給用配管 ８ Ｉｎ源供給用配管 ９ Ａｒガス供給源 １０ 配管 １１ 高周波誘導コイル ２１ 混合ガス導入管 ３１ 熱電対 ６１ （Ｈ2 Ｓ／Ｈ2 ）ガス供給源 ６２ 流量調整器 ７１ Ｃｕ原料 ７２ 気化装置 ７３ 配管 ７４ 流量調整器 ８１ Ｉｎ原料 ８２ 気化装置 ８３ 配管 ８４ 流量調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598153191 エム３ディー，マテリアルズ デベロップ メンツ デザイン アンド デバイシズ エスエー Ｍ３Ｄ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄｅｖｅｌ ｏｐｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｄｅｖ ｉｃｅｓ ＳＡ フランス，ガイラード Ｆ−74240，ルゥ ー ドゥ ジャルディン，16ビー 16ｂ，Ｒｕｅ ｄｅｓ Ｊａｒｄｉｎｓ, Ｆ−74240 Ｇａｉｌｌａｒｄ，Ｆａｎｃ ｅ (72)発明者 中沢 秀伸 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 ジェーン マルコ アグロ フランス，ガイラード Ｆ−74240，ルゥ ー ドゥ ジャルディン，16ビー エム３ ディー，マテリアルズ デベロップメンツ デザイン アンド デバイシズ エスエ ー内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA17 AA24 BA35 BA53 BA55 BA57 CA06 EA01 EA03 FA04 HA04 JA09 LA12 LA16 5F045 AA06 AB40 AC01 AC08 AC16 AC18 AE19 AE21 AE23 AE25 AF10 BB02 CA13 DP04 EC08 EE01 EE03 EE05 EK03 5F051 AA10 BA14 CB12 CB29
Claims (3)
- 【請求項１】 反応器内に、Ｉｂ族元素の原料ガスとＩ
ＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の原料ガスを導
入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化
合物半導体からなる薄膜を基板上に形成する方法におい
て、 反応器の直前に混合器を設け、この混合器内で各原料ガ
スをＩｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素の比が
設定値となるように混合した後、混合された原料ガスを
反応器内の基板近傍に導入することを特徴とするＩｂ−
ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 混合器内の圧力を０．１Torr以上５００
Torr以下とすることを特徴とする請求項１記載のＩｂ−
ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化合物半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 反応器内に、Ｉｂ族元素の原料ガスとＩ
ＩＩｂ族元素の原料ガスとＶＩｂ族元素の原料ガスを導
入し、化学気相成長法でＩｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ2 族化
合物半導体からなる薄膜を基板上に形成する成膜装置に
おいて、 反応器の直前に、各原料ガスを混合する混合器と、この
混合器内の混合ガスを反応器内の基板近傍に導入する導
入管とを設けたことを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316594A JP2000150542A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ２族化合物半導体薄膜の形成方法およびこの方法で使用される成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316594A JP2000150542A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ２族化合物半導体薄膜の形成方法およびこの方法で使用される成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000150542A true JP2000150542A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18078829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10316594A Withdrawn JP2000150542A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Ｉｂ−ＩＩＩｂ−ＶＩｂ２族化合物半導体薄膜の形成方法およびこの方法で使用される成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000150542A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101371103B1 (ko) | 2012-01-04 | 2014-03-12 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 병합소스를 이용한 ｃｉｇｓ 박막증착장치 |
| JP5663488B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2015-02-04 | 大陽日酸株式会社 | 太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法及び供給装置 |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP10316594A patent/JP2000150542A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5663488B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2015-02-04 | 大陽日酸株式会社 | 太陽電池用セレン化水素混合ガスの供給方法及び供給装置 |
| KR101371103B1 (ko) | 2012-01-04 | 2014-03-12 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 병합소스를 이용한 ｃｉｇｓ 박막증착장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |