JP2003273135A - 化合物半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物半導体薄膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜厚方向で目的のIII族元素組成分布のばら
つきを低減し、また目的のIII族元素濃度を制御しうる
Ｉ、III、VI族元素からなる化合物半導体薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 成膜室３にMo膜が形成された基板１が入
れられIn-Ga-Seターゲット21およびCuターゲット23のス
パッタを、基板温度約１５０℃〜４５０℃で行う。この
とき、In-Ga-Se化合物ターゲット21の組成比として、Ga
/(In+Ga)の元素比（原子数の比）は、０．１〜０．３と
する。また、In-Ga-Se化合物ターゲット21に含まれるII
I族元素対VI族元素の比を２：３とする。形成した前駆
体膜を、熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ
蒸気を前駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃
で熱処理する。
つきを低減し、また目的のIII族元素濃度を制御しうる
Ｉ、III、VI族元素からなる化合物半導体薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 成膜室３にMo膜が形成された基板１が入
れられIn-Ga-Seターゲット21およびCuターゲット23のス
パッタを、基板温度約１５０℃〜４５０℃で行う。この
とき、In-Ga-Se化合物ターゲット21の組成比として、Ga
/(In+Ga)の元素比（原子数の比）は、０．１〜０．３と
する。また、In-Ga-Se化合物ターゲット21に含まれるII
I族元素対VI族元素の比を２：３とする。形成した前駆
体膜を、熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ
蒸気を前駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃
で熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体薄膜
の製造方法に関するもので、さらに詳しくは特に薄膜太
陽電池の分野において利用し得る、Ｉ、III、VI族元素
からなる化合物半導体薄膜の製造方法に関するものであ
る。
の製造方法に関するもので、さらに詳しくは特に薄膜太
陽電池の分野において利用し得る、Ｉ、III、VI族元素
からなる化合物半導体薄膜の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｉ、III、VI族元素からなる化合物半導
体薄膜として代表的なものに、カルコパイライト構造を
もつＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅから成る、Cu(In,Ga)Se
2（以下CIGSとよぶ）薄膜がある。これらの製造方法に
は、真空中で物理的蒸着法を用いた方法が多く用いられ
ている。その中で、特にスパッタ法は、成膜制御性が優
れ大面積基板上へ均一で、再現性の高い成膜ができる特
長がある。尚、本発明においてＩ、III、VI族元素と
は、元素の周期律表で言うＩｂ、IIIｂ、VIｂ族元素を
意味しており、以下同様である。
体薄膜として代表的なものに、カルコパイライト構造を
もつＣｕ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅから成る、Cu(In,Ga)Se
2（以下CIGSとよぶ）薄膜がある。これらの製造方法に
は、真空中で物理的蒸着法を用いた方法が多く用いられ
ている。その中で、特にスパッタ法は、成膜制御性が優
れ大面積基板上へ均一で、再現性の高い成膜ができる特
長がある。尚、本発明においてＩ、III、VI族元素と
は、元素の周期律表で言うＩｂ、IIIｂ、VIｂ族元素を
意味しており、以下同様である。
【０００３】スパッタ法を用いる方法としては、Ｇａを
含んだＣｕ−Ｇａ合金ターゲットと、Ｉｎ（またはＩｎ
−Ｓｅ）からなるターゲットを用いて、Ｃｕ−Ｇａ層お
よびＩｎ（またはＩｎ−Ｓｅ）層からなる積層前駆体膜
をスパッタ法により作製した後、セレンを含む雰囲気中
で熱処理する方法がある。このとき、特定のIII族元
素、例えばその一例としてＧａに注目したとすると、所
望のＧａ濃度をもったＣＩＧＳ膜を得るには、所望のＧ
ａ含有量をもったＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを使用し、
スパッタ成膜する。またＧａ含有量の異なる複数のＣｕ
−Ｇａ（またはＣｕ）ターゲットを用いたスパッタ成膜
により、ＣＩＧＳ膜中のＧａ含有量を制御することがで
きる。
含んだＣｕ−Ｇａ合金ターゲットと、Ｉｎ（またはＩｎ
−Ｓｅ）からなるターゲットを用いて、Ｃｕ−Ｇａ層お
よびＩｎ（またはＩｎ−Ｓｅ）層からなる積層前駆体膜
をスパッタ法により作製した後、セレンを含む雰囲気中
で熱処理する方法がある。このとき、特定のIII族元
素、例えばその一例としてＧａに注目したとすると、所
望のＧａ濃度をもったＣＩＧＳ膜を得るには、所望のＧ
ａ含有量をもったＣｕ−Ｇａ合金ターゲットを使用し、
スパッタ成膜する。またＧａ含有量の異なる複数のＣｕ
−Ｇａ（またはＣｕ）ターゲットを用いたスパッタ成膜
により、ＣＩＧＳ膜中のＧａ含有量を制御することがで
きる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｕ−Ｇａターゲット
を使用するために、ＧａとＣｕを合金化してターゲット
を作製する必要があるが、Ｃｕ−Ｇａ二元系からなる均
一相を得るには、Ｃｕに対するＧａの固溶度は限定され
ている。そのため、ある固溶度以外のＧａ含有量をもつ
ターゲットは、ターゲット内部においてＧａの分布が不
均一であり偏析が生じる。その結果、これらのターゲッ
トを用いてCIGS膜を作製した場合、成膜バッチ間によ
り、組成のばらつきが生じ再現性が低下する。図１１に
成膜ロット数に対するCIGS膜中のGa／III族元素比の変
動を示す。Ga／III族元素比とは、全III族元素の原子数
に対するＧａ元素の原子数の比であり、図１１に示した
例では、全III族元素は、ＧａとＩｎであるから、Ga／I
II族元素比は、図１１の縦軸にGa/(Ga+In)比として示し
た。図１１から明らかなように、Ｃｕ1-xＧａxターゲッ
トを用いた場合、ｘ＝０．２５の場合はこれらのターゲ
ットを用いてCIGS膜を作製した場合、成膜バッチ間によ
り、Ga/(Ga+In)比である組成のばらつきが生じないが、
ｘ＝０．１０の場合や、ｘ＝０．４０の場合は組成のば
らつきが大きいことがわかる。
を使用するために、ＧａとＣｕを合金化してターゲット
を作製する必要があるが、Ｃｕ−Ｇａ二元系からなる均
一相を得るには、Ｃｕに対するＧａの固溶度は限定され
ている。そのため、ある固溶度以外のＧａ含有量をもつ
ターゲットは、ターゲット内部においてＧａの分布が不
均一であり偏析が生じる。その結果、これらのターゲッ
トを用いてCIGS膜を作製した場合、成膜バッチ間によ
り、組成のばらつきが生じ再現性が低下する。図１１に
成膜ロット数に対するCIGS膜中のGa／III族元素比の変
動を示す。Ga／III族元素比とは、全III族元素の原子数
に対するＧａ元素の原子数の比であり、図１１に示した
例では、全III族元素は、ＧａとＩｎであるから、Ga／I
II族元素比は、図１１の縦軸にGa/(Ga+In)比として示し
た。図１１から明らかなように、Ｃｕ1-xＧａxターゲッ
トを用いた場合、ｘ＝０．２５の場合はこれらのターゲ
ットを用いてCIGS膜を作製した場合、成膜バッチ間によ
り、Ga/(Ga+In)比である組成のばらつきが生じないが、
ｘ＝０．１０の場合や、ｘ＝０．４０の場合は組成のば
らつきが大きいことがわかる。
【０００５】一方、あるＧａ固溶度、具体的には、Ｇａ
が25atmic%（原子％）含まれたCu‐Ga合金ターゲット
（ｘ＝０．２５の場合に相当する）では、組成偏析が少
なく、最も再現性の優れた成膜ができる。そのため、組
成再現性の優れたCIGS膜の製造を行うには、Ｃｕに対す
るＧａ含有量が限定されるため、CIGS膜中のＧａ濃度を
変化させることができない。また更には、膜厚方向にＧ
ａ濃度を特定の範囲で変化させた光吸収層として特性の
優れた化合物半導体の前駆体薄膜などを作成しようとし
ても、膜厚方向にＧａ濃度を意図するように所望の範囲
で制御することが困難であるという問題がある。
が25atmic%（原子％）含まれたCu‐Ga合金ターゲット
（ｘ＝０．２５の場合に相当する）では、組成偏析が少
なく、最も再現性の優れた成膜ができる。そのため、組
成再現性の優れたCIGS膜の製造を行うには、Ｃｕに対す
るＧａ含有量が限定されるため、CIGS膜中のＧａ濃度を
変化させることができない。また更には、膜厚方向にＧ
ａ濃度を特定の範囲で変化させた光吸収層として特性の
優れた化合物半導体の前駆体薄膜などを作成しようとし
ても、膜厚方向にＧａ濃度を意図するように所望の範囲
で制御することが困難であるという問題がある。
【０００６】また、Cu−GaターゲットとIn−Seターゲッ
トを積層したものを前駆体として作製し、これらを熱処
理することによりCIGS膜を作製する方法では、カルコパ
イライト構造をもつCIGS相において同一サイトに入るＧ
ａとＩｎが同時に供給されないため、熱処理後において
も膜厚方向で組成ばらつきが生じる。具体的には、Ｍｏ
膜基板（ガラスの表面にＭｏ膜が形成された基板）上
へ、In-Seターゲットを用いたスパッタ成膜とCu-Gaター
ゲットを用いたスパッタ成膜とにより、作製した前駆体
膜をSe蒸気中にて熱処理を行うと、膜厚方向でのＧａ濃
度を意図するように所望の範囲で制御することが出来
ず、膜厚方向でGa過剰領域とGa不足領域をもったCIGS膜
が形成されてしまうという問題がある。このような方法
で作製されたCIGS膜膜厚方向の組成分布として、２次イ
オン質量分析により膜厚方向に対して各元素からの単位
時間当たりのイオンカウント数（c.p.s＝カウント数／
秒）を調べたものを図１２に示す。Ｇａの過剰領域と不
足領域が明確に分かれて、Ｇａの膜厚方向の濃度を所望
の範囲で制御することができないことが分かる。
トを積層したものを前駆体として作製し、これらを熱処
理することによりCIGS膜を作製する方法では、カルコパ
イライト構造をもつCIGS相において同一サイトに入るＧ
ａとＩｎが同時に供給されないため、熱処理後において
も膜厚方向で組成ばらつきが生じる。具体的には、Ｍｏ
膜基板（ガラスの表面にＭｏ膜が形成された基板）上
へ、In-Seターゲットを用いたスパッタ成膜とCu-Gaター
ゲットを用いたスパッタ成膜とにより、作製した前駆体
膜をSe蒸気中にて熱処理を行うと、膜厚方向でのＧａ濃
度を意図するように所望の範囲で制御することが出来
ず、膜厚方向でGa過剰領域とGa不足領域をもったCIGS膜
が形成されてしまうという問題がある。このような方法
で作製されたCIGS膜膜厚方向の組成分布として、２次イ
オン質量分析により膜厚方向に対して各元素からの単位
時間当たりのイオンカウント数（c.p.s＝カウント数／
秒）を調べたものを図１２に示す。Ｇａの過剰領域と不
足領域が明確に分かれて、Ｇａの膜厚方向の濃度を所望
の範囲で制御することができないことが分かる。
【０００７】このように形成されたCIGS膜を光吸収層と
して太陽電池を作製すると、表面側のバンドギャップが
低下し、性能評価を行うと開放電圧が低くなり、太陽電
池としての特性が劣化してしまう。
して太陽電池を作製すると、表面側のバンドギャップが
低下し、性能評価を行うと開放電圧が低くなり、太陽電
池としての特性が劣化してしまう。
【０００８】本発明は上記のような課題を解決するため
になされ、その目的とするところは、スパッタリング法
を用い、Ｇａ等の目的とする特定のIII族元素の供給量
の自由な制御が可能であり、組成再現性にすぐれ、ま
た、膜厚方向でのバンドギャップ制御につながる膜厚方
向でＧａ等の目的とする特定のIII族元素が過剰に偏析
するなどといったIII族元素の膜厚方向における組成分
布のばらつきを低減し、さらにはＧａ等の目的とする特
定のIII族元素濃度を膜厚方向で制御しながらCIGS膜を
形成することにより、太陽電池光吸収層として最適な膜
厚方向でのバンドギャップ制御が可能な、組成分布をも
ったCu(In,Ga)Se2膜をはじめとしたＩ、III、VI族元素
からなる化合物半導体薄膜の製造方法を提供することに
ある。
になされ、その目的とするところは、スパッタリング法
を用い、Ｇａ等の目的とする特定のIII族元素の供給量
の自由な制御が可能であり、組成再現性にすぐれ、ま
た、膜厚方向でのバンドギャップ制御につながる膜厚方
向でＧａ等の目的とする特定のIII族元素が過剰に偏析
するなどといったIII族元素の膜厚方向における組成分
布のばらつきを低減し、さらにはＧａ等の目的とする特
定のIII族元素濃度を膜厚方向で制御しながらCIGS膜を
形成することにより、太陽電池光吸収層として最適な膜
厚方向でのバンドギャップ制御が可能な、組成分布をも
ったCu(In,Ga)Se2膜をはじめとしたＩ、III、VI族元素
からなる化合物半導体薄膜の製造方法を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、本
発明の化合物半導体薄膜の製造方法は、次の方法であ
る。
発明の化合物半導体薄膜の製造方法は、次の方法であ
る。
【００１０】（１）基板上にＩ族元素およびIII族元素
を含む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法を用い
て形成する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を含んだ
雰囲気中で熱処理する工程からなる化合物半導体薄膜の
製造方法であって、前記基板上に前記前駆体薄膜を形成
する工程において、III族元素の供給には、少なくとも
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用いてス
パッタ成膜することを特徴とする化合物半導体薄膜の製
造方法。
を含む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法を用い
て形成する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を含んだ
雰囲気中で熱処理する工程からなる化合物半導体薄膜の
製造方法であって、前記基板上に前記前駆体薄膜を形成
する工程において、III族元素の供給には、少なくとも
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用いてス
パッタ成膜することを特徴とする化合物半導体薄膜の製
造方法。
【００１１】上記の如く、III族元素の供給には、少な
くとも複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用
いてスパッタ成膜することにより、組成再現性が優れ、
所定のIII族元素、例えばＧａ元素の供給量の自由な制
御が可能であり、所定のIII族元素、例えばＧａ元素の
濃度が所望の自由な濃度に設定できる化合物半導体薄膜
の製造方法を提供できる。
くとも複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用
いてスパッタ成膜することにより、組成再現性が優れ、
所定のIII族元素、例えばＧａ元素の供給量の自由な制
御が可能であり、所定のIII族元素、例えばＧａ元素の
濃度が所望の自由な濃度に設定できる化合物半導体薄膜
の製造方法を提供できる。
【００１２】（２）また、前記（１）項に記載の化合物
半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄膜を形成す
る工程が、複数種のIII族元素を同時に含むターゲット
を用いてスパッタ成膜を行う工程と、少なくともＩ族元
素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程と
を含む複数の工程により前駆体薄膜を形成することが好
ましい。
半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄膜を形成す
る工程が、複数種のIII族元素を同時に含むターゲット
を用いてスパッタ成膜を行う工程と、少なくともＩ族元
素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程と
を含む複数の工程により前駆体薄膜を形成することが好
ましい。
【００１３】かかる方法を採用することにより、結晶成
長がしやすく、カルコパイライト構造が容易に形成さ
れ、より組成ずれの少ない化合物半導体薄膜が製造でき
好ましい。
長がしやすく、カルコパイライト構造が容易に形成さ
れ、より組成ずれの少ない化合物半導体薄膜が製造でき
好ましい。
【００１４】（３）また、前記（１）又は（２）項に記
載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄
膜を形成する工程の複数種のIII族元素を同時に含むタ
ーゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程において、タ
ーゲット中に含まれる複数種のIII族元素の各元素の組
成比が異なった複数のターゲットを用いてスパッタ成膜
を行うことが好ましい。
載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄
膜を形成する工程の複数種のIII族元素を同時に含むタ
ーゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程において、タ
ーゲット中に含まれる複数種のIII族元素の各元素の組
成比が異なった複数のターゲットを用いてスパッタ成膜
を行うことが好ましい。
【００１５】かかる方法を採用することにより、複数種
のIII族元素、例えばＧａとＩｎの膜厚方向の組成割合
を制御した前駆体薄膜の形成が可能となり、従って、例
えば太陽電池の光吸収層として最適なバンドギャップを
有する化合物半導体薄膜の製造が可能になり、好まし
い。尚、かかる太陽電池においては、光吸収層として、
太陽光に最適なバンドギャップを持たせることが好まし
く、バンドギャップが大きすぎても、小さすぎても特性
が低下してしまう。従って、複数種のIII族元素、例え
ばＧａとＩｎの膜厚方向の組成割合を特定の範囲に制御
することにより、最適なバンドギャップを有する化合物
半導体薄膜を製造し得ることは、極めて有用な技術とな
る。
のIII族元素、例えばＧａとＩｎの膜厚方向の組成割合
を制御した前駆体薄膜の形成が可能となり、従って、例
えば太陽電池の光吸収層として最適なバンドギャップを
有する化合物半導体薄膜の製造が可能になり、好まし
い。尚、かかる太陽電池においては、光吸収層として、
太陽光に最適なバンドギャップを持たせることが好まし
く、バンドギャップが大きすぎても、小さすぎても特性
が低下してしまう。従って、複数種のIII族元素、例え
ばＧａとＩｎの膜厚方向の組成割合を特定の範囲に制御
することにより、最適なバンドギャップを有する化合物
半導体薄膜を製造し得ることは、極めて有用な技術とな
る。
【００１６】（４）また、前記（１）〜（３）項のいず
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用いてス
パッタ成膜を行う工程での基板温度が、２０℃〜５００
℃であることが好ましい。
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットを用いてス
パッタ成膜を行う工程での基板温度が、２０℃〜５００
℃であることが好ましい。
【００１７】あまりに基板温度が低すぎると、生成した
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
【００１８】（５）また、前記（２）項に記載の化合物
半導体薄膜の製造方法においては、少なくともＩ族元素
を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程での
基板温度が、２０℃〜５００℃であることが好ましい。
半導体薄膜の製造方法においては、少なくともＩ族元素
を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程での
基板温度が、２０℃〜５００℃であることが好ましい。
【００１９】あまりに基板温度が低すぎると、生成した
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
【００２０】（６）また、前記（１）〜（５）項のいず
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気中で熱処理する工
程における基板温度が、４００℃〜６００℃であること
が好ましい。
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気中で熱処理する工
程における基板温度が、４００℃〜６００℃であること
が好ましい。
【００２１】あまりに基板温度が低すぎると、半導体薄
膜を構成するための各元素の拡散が生じにくくなり、カ
ルコパイライト構造の結晶が生じにくくなり、あまりに
温度が高すぎると、用いている基板などの素材が軟化し
たりする傾向が生じるが、上記基板温度を採用すること
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ、基板の軟化などによる変形も生じることがなく良
好な化合物半導体薄膜を製造でき、好ましい。尚、高い
範囲の基板温度を採用する場合には、必要に応じて熱処
理時間を短くすることにより、基板の軟化などを防止し
うる。
膜を構成するための各元素の拡散が生じにくくなり、カ
ルコパイライト構造の結晶が生じにくくなり、あまりに
温度が高すぎると、用いている基板などの素材が軟化し
たりする傾向が生じるが、上記基板温度を採用すること
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ、基板の軟化などによる変形も生じることがなく良
好な化合物半導体薄膜を製造でき、好ましい。尚、高い
範囲の基板温度を採用する場合には、必要に応じて熱処
理時間を短くすることにより、基板の軟化などを防止し
うる。
【００２２】（７）また、前記（１）〜（６）項のいず
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
Ｉ族元素として、ＣｕおよびＡｇから選ばれた少なくと
も1種を含み、III族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌから選
ばれた少なくとも２種類を含み、VI族元素として、Ｓ
ｅ、ＳおよびＴｅから選ばれた少なくとも1種を含むこ
とが好ましい。
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
Ｉ族元素として、ＣｕおよびＡｇから選ばれた少なくと
も1種を含み、III族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌから選
ばれた少なくとも２種類を含み、VI族元素として、Ｓ
ｅ、ＳおよびＴｅから選ばれた少なくとも1種を含むこ
とが好ましい。
【００２３】これらの元素の選択により、良好なカルコ
パイライト構造の半導体薄膜が得られ、好ましい。
パイライト構造の半導体薄膜が得られ、好ましい。
【００２４】（８）また、前記（１）〜（７）項のいず
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットにおいて、I
II族元素の１種がＧａであり、前記ターゲットに含まれ
る全III族元素のうちＧａ元素の含有率（Ｇａの原子数/
全III族元素の原子数）が、０．０５以上０．５０以下
であることが好ましい。
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットにおいて、I
II族元素の１種がＧａであり、前記ターゲットに含まれ
る全III族元素のうちＧａ元素の含有率（Ｇａの原子数/
全III族元素の原子数）が、０．０５以上０．５０以下
であることが好ましい。
【００２５】Ｇａ元素の含有率を上記の範囲とすること
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ易く、また、化合物半導体薄膜のバンドギャップが
あまりに大きすぎても、小さすぎても、太陽電池の光吸
収層として、太陽光を効率よく吸収し電気エネルギーに
変換する効率が低下するが、Ｇａ元素の含有率を上記の
範囲とすることにより、太陽電池の光吸収層として、太
陽光を効率よく吸収し電気エネルギーに変換する効率が
良好となるバンドギャップを有する化合物半導体薄膜を
製造でき好ましい。尚、より好ましい全III族元素のう
ちＧａ元素の含有率（Ｇａ/全III族元素の原子数の比）
は０．１〜０．３である。
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ易く、また、化合物半導体薄膜のバンドギャップが
あまりに大きすぎても、小さすぎても、太陽電池の光吸
収層として、太陽光を効率よく吸収し電気エネルギーに
変換する効率が低下するが、Ｇａ元素の含有率を上記の
範囲とすることにより、太陽電池の光吸収層として、太
陽光を効率よく吸収し電気エネルギーに変換する効率が
良好となるバンドギャップを有する化合物半導体薄膜を
製造でき好ましい。尚、より好ましい全III族元素のう
ちＧａ元素の含有率（Ｇａ/全III族元素の原子数の比）
は０．１〜０．３である。
【００２６】（９）また、前記（１）〜（８）項のいず
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットが、III族元
素としてＩｎおよびＧａを少なくとも含み、且つ更にVI
族元素も同時に含んでいるIII族元素及びVI族元素を含
む化合物ターゲットであることが好ましい。
れかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法においては、
複数種のIII族元素を同時に含むターゲットが、III族元
素としてＩｎおよびＧａを少なくとも含み、且つ更にVI
族元素も同時に含んでいるIII族元素及びVI族元素を含
む化合物ターゲットであることが好ましい。
【００２７】このような態様とすることにより、特に膜
組成のばらつきが少なく組成再現性が良好な化合物半導
体薄膜を製造でき、好ましい。
組成のばらつきが少なく組成再現性が良好な化合物半導
体薄膜を製造でき、好ましい。
【００２８】（１０）また、前記（９）項に記載の化合
物半導体薄膜の製造方法においては、複数種のIII族元
素を同時に含み、且つ更にVI族元素も同時に含んでいる
III族元素とVI族元素を含む化合物ターゲットにおけるI
II族元素およびVI族元素の割合が、原子数比でIII族元
素：VI族元素＝２：３であることが好ましい。
物半導体薄膜の製造方法においては、複数種のIII族元
素を同時に含み、且つ更にVI族元素も同時に含んでいる
III族元素とVI族元素を含む化合物ターゲットにおけるI
II族元素およびVI族元素の割合が、原子数比でIII族元
素：VI族元素＝２：３であることが好ましい。
【００２９】III族元素およびVI族元素の割合を上記範
囲とすることにより、例えばＧａ2Ｓｅ3やＩｎ2Ｓｅ3な
どの如く、化学的に安定した化合物とすることができ、
組成変化が少なく、好ましい。
囲とすることにより、例えばＧａ2Ｓｅ3やＩｎ2Ｓｅ3な
どの如く、化学的に安定した化合物とすることができ、
組成変化が少なく、好ましい。
【００３０】（１１）また本発明の化合物半導体薄膜の
別の製造方法は、次の方法である。
別の製造方法は、次の方法である。
【００３１】基板上にＩ族元素および複数種のIII族元
素を含む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法を用
いて作製する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を含ん
だ雰囲気中で熱処理する工程からなる、Ｉ、III、VI族
元素を含む化合物半導体薄膜の製造方法であって、前記
基板上に前記前駆体薄膜を形成する工程において、III
族元素の供給には、含まれているIII族元素の種類が異
なる複数のターゲットを用いて、スパッタ成膜すること
を特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。
素を含む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法を用
いて作製する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を含ん
だ雰囲気中で熱処理する工程からなる、Ｉ、III、VI族
元素を含む化合物半導体薄膜の製造方法であって、前記
基板上に前記前駆体薄膜を形成する工程において、III
族元素の供給には、含まれているIII族元素の種類が異
なる複数のターゲットを用いて、スパッタ成膜すること
を特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。
【００３２】かかる製造方法とすることにより、ある特
定のIII族元素、例えばＩｎを一定のレートでスパッタ
リングしＩｎの濃度を膜厚方向で一定にしながら、別の
特定のIII族元素、例えばＧａのスパッタ電力を制御す
る事により、Ｇａのスパッタリングレートを変化させる
ことができ、Ｇａ濃度を膜厚方向でコントロールして変
化させることが出来る。従って、所望のバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜を容易に製造することができ
好ましい。
定のIII族元素、例えばＩｎを一定のレートでスパッタ
リングしＩｎの濃度を膜厚方向で一定にしながら、別の
特定のIII族元素、例えばＧａのスパッタ電力を制御す
る事により、Ｇａのスパッタリングレートを変化させる
ことができ、Ｇａ濃度を膜厚方向でコントロールして変
化させることが出来る。従って、所望のバンドギャップ
を有する化合物半導体薄膜を容易に製造することができ
好ましい。
【００３３】（１２）また、前記（１１）項に記載の化
合物半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄膜を形
成する工程が、III族元素の種類が異なる複数のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜を行う工程と、少なくともＩ
族元素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工
程とを含む、複数の工程により前駆体薄膜を形成するこ
とが好ましい。
合物半導体薄膜の製造方法においては、前駆体薄膜を形
成する工程が、III族元素の種類が異なる複数のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜を行う工程と、少なくともＩ
族元素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工
程とを含む、複数の工程により前駆体薄膜を形成するこ
とが好ましい。
【００３４】かかる方法を採用することにより、結晶成
長がしやすく、カルコパイライト構造が容易に形成さ
れ、より組成ずれの少ない化合物半導体薄膜が製造でき
好ましい。
長がしやすく、カルコパイライト構造が容易に形成さ
れ、より組成ずれの少ない化合物半導体薄膜が製造でき
好ましい。
【００３５】（１３）また、前記（１１）〜（１２）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットを用
いてスパッタ成膜を行う工程の基板温度が、２０℃〜５
００℃であることが好ましい。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットを用
いてスパッタ成膜を行う工程の基板温度が、２０℃〜５
００℃であることが好ましい。
【００３６】あまりに基板温度が低すぎると、生成した
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
【００３７】（１４）また、前記（１２）項に記載の化
合物半導体薄膜の製造方法においては、少なくともＩ族
元素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程
での基板温度が、２０℃〜５００℃であることが好まし
い。
合物半導体薄膜の製造方法においては、少なくともＩ族
元素を含むターゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程
での基板温度が、２０℃〜５００℃であることが好まし
い。
【００３８】あまりに基板温度が低すぎると、生成した
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
膜が剥がれやすくなり、あまりに温度が高すぎると、用
いている基板などの素材が軟化したりする傾向が生じる
が、上記基板温度を採用することにより、生成した膜の
接着性も良好で、基板の軟化などによる変形も生じるこ
とがなく良好な化合物半導体薄膜を製造でき、好まし
い。尚、より好ましい基板温度は、１５０℃〜４５０
℃、更により好ましくは３００℃〜４５０℃である。
【００３９】（１５）また、前記（１１）〜（１４）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気中で熱処理
する工程における基板温度が、４００℃〜６００℃であ
ることが好ましい。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気中で熱処理
する工程における基板温度が、４００℃〜６００℃であ
ることが好ましい。
【００４０】あまりに基板温度が低すぎると、半導体薄
膜を構成するための各元素の拡散が生じにくくなり、カ
ルコパイライト構造の結晶が生じにくくなり、あまりに
温度が高すぎると、用いている基板などの素材が軟化し
たりする傾向が生じるが、上記基板温度を採用すること
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ、基板の軟化などによる変形も生じることがなく良
好な化合物半導体薄膜を製造でき、好ましい。尚、高い
範囲の基板温度を採用する場合には、必要に応じて熱処
理時間を短くすることにより、基板の軟化などを防止し
うる。
膜を構成するための各元素の拡散が生じにくくなり、カ
ルコパイライト構造の結晶が生じにくくなり、あまりに
温度が高すぎると、用いている基板などの素材が軟化し
たりする傾向が生じるが、上記基板温度を採用すること
により、良好なカルコパイライト構造の半導体薄膜が得
られ、基板の軟化などによる変形も生じることがなく良
好な化合物半導体薄膜を製造でき、好ましい。尚、高い
範囲の基板温度を採用する場合には、必要に応じて熱処
理時間を短くすることにより、基板の軟化などを防止し
うる。
【００４１】（１６）また、前記（１１）〜（１５）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、Ｉ、III、VI族元素を含む化合物半導体薄膜にお
ける、Ｉ族元素がＣｕおよびＡｇから選ばれた少なくと
も1種であり、III族元素がＩｎ、Ｇａ、Ａｌから選ばれ
た少なくとも２種類であり、VI族元素がＳｅ、Ｓおよび
Ｔｅから選ばれた少なくとも1種であることが好まし
い。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、Ｉ、III、VI族元素を含む化合物半導体薄膜にお
ける、Ｉ族元素がＣｕおよびＡｇから選ばれた少なくと
も1種であり、III族元素がＩｎ、Ｇａ、Ａｌから選ばれ
た少なくとも２種類であり、VI族元素がＳｅ、Ｓおよび
Ｔｅから選ばれた少なくとも1種であることが好まし
い。
【００４２】これらの元素の選択により、良好なカルコ
パイライト構造の半導体薄膜が得られ、好ましい。
パイライト構造の半導体薄膜が得られ、好ましい。
【００４３】（１７）また、前記（１１）〜（１６）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットのう
ち、少なくとも１つのターゲットがＧａを含んだターゲ
ットであり、別の少なくとも１つのターゲットがＩｎを
含んだターゲットであることが好ましい。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットのう
ち、少なくとも１つのターゲットがＧａを含んだターゲ
ットであり、別の少なくとも１つのターゲットがＩｎを
含んだターゲットであることが好ましい。
【００４４】ＧａとＩｎの組み合わせとすることによ
り、太陽電池の光吸収層として、太陽光を効率よく吸収
し電気エネルギーに変換する効率が良好となる最適のバ
ンドギャップを有する化合物半導体薄膜を容易に製造す
ることができ好ましい。
り、太陽電池の光吸収層として、太陽光を効率よく吸収
し電気エネルギーに変換する効率が良好となる最適のバ
ンドギャップを有する化合物半導体薄膜を容易に製造す
ることができ好ましい。
【００４５】（１８）また、前記（１１）〜（１７）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットが、
それぞれIII族元素のほかに更にVI族元素も同時に含ん
でいるIII族元素及びVI族元素を含む化合物ターゲット
であることが好ましい。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素の種類が異なる複数のターゲットが、
それぞれIII族元素のほかに更にVI族元素も同時に含ん
でいるIII族元素及びVI族元素を含む化合物ターゲット
であることが好ましい。
【００４６】VI族元素はIII族元素等に比べて比較的蒸
発しやすく、蒸発により失われやすいので、VI族元素も
同時に含んでいる化合物ターゲットを用いることによ
り、VI族元素の蒸発による不足分を補い、最適な組成の
化合物半導体薄膜を製造することができ、好ましい。
発しやすく、蒸発により失われやすいので、VI族元素も
同時に含んでいる化合物ターゲットを用いることによ
り、VI族元素の蒸発による不足分を補い、最適な組成の
化合物半導体薄膜を製造することができ、好ましい。
【００４７】（１９）また、前記（１１）〜（１８）項
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素及びVI族元素を含む化合物ターゲット
におけるIII族元素およびVI族元素の割合が、原子数比
でIII族元素：VI族元素＝２：３であることが好まし
い。
のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法におい
ては、III族元素及びVI族元素を含む化合物ターゲット
におけるIII族元素およびVI族元素の割合が、原子数比
でIII族元素：VI族元素＝２：３であることが好まし
い。
【００４８】III族元素およびVI族元素の割合を上記範
囲とすることにより、例えばＧａ2Ｓｅ3やＩｎ2Ｓｅ3な
どの如く、化学的に安定した化合物とすることができ、
組成変化が少なく、好ましい。
囲とすることにより、例えばＧａ2Ｓｅ3やＩｎ2Ｓｅ3な
どの如く、化学的に安定した化合物とすることができ、
組成変化が少なく、好ましい。
【００４９】さらに、本発明の化合物半導体薄膜におい
ては、上記記載の製造方法により作製され、膜厚方向に
おいて基板側へ向かってバンドギャップが増加した勾配
をもち、さらには膜表面付近では表面側に向かって増加
するバンドギャップ勾配をもったＩ、III、VI族元素か
らなる化合物半導体薄膜が提供できる。かかる化合物半
導体薄膜は、太陽電池の光吸収層として有用な半導体薄
膜であり、太陽電池に適用した場合に、変換効率、電流
密度、開放電圧などの特性が優れた太陽電池を提供しう
る半導体薄膜である。
ては、上記記載の製造方法により作製され、膜厚方向に
おいて基板側へ向かってバンドギャップが増加した勾配
をもち、さらには膜表面付近では表面側に向かって増加
するバンドギャップ勾配をもったＩ、III、VI族元素か
らなる化合物半導体薄膜が提供できる。かかる化合物半
導体薄膜は、太陽電池の光吸収層として有用な半導体薄
膜であり、太陽電池に適用した場合に、変換効率、電流
密度、開放電圧などの特性が優れた太陽電池を提供しう
る半導体薄膜である。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の理解を容易にする
ために、本発明の化合物半導体薄膜とその製造方法に関
わる実施の形態例を挙げて、更に本発明を説明するが、
以下に示す実施の形態例は代表的なものであり、本発明
はこれらの実施の形態のみに限定されるものではない。
ために、本発明の化合物半導体薄膜とその製造方法に関
わる実施の形態例を挙げて、更に本発明を説明するが、
以下に示す実施の形態例は代表的なものであり、本発明
はこれらの実施の形態のみに限定されるものではない。
【００５１】（実施の形態１）図１は、本実施形態を実
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１をローダ室（供給
室）２に配置し、ローダ室２を高真空に排気してから、
成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿って基板１を搬
送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ成膜を行いなが
ら熱処理室５を通し、アンローダ室（取り出し室）６に
送る。
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１をローダ室（供給
室）２に配置し、ローダ室２を高真空に排気してから、
成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿って基板１を搬
送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ成膜を行いなが
ら熱処理室５を通し、アンローダ室（取り出し室）６に
送る。
【００５２】成膜室３には、In-Ga-Seターゲット２１お
よびCuターゲット２３が設置され、各々、RF電源２２お
よびDC電源２４から電力が供給され、各ターゲットのス
パッタリングにより、Ｍｏ膜上に当該ターゲット成分の
スパッタ成膜を行う。続く熱処理室５にはSe蒸着源２５
が設置されている。各ターゲット上での製膜中の基板加
熱は基板ヒータ１１および１２により行い、熱処理室５
では基板ヒータ１４により加熱する。
よびCuターゲット２３が設置され、各々、RF電源２２お
よびDC電源２４から電力が供給され、各ターゲットのス
パッタリングにより、Ｍｏ膜上に当該ターゲット成分の
スパッタ成膜を行う。続く熱処理室５にはSe蒸着源２５
が設置されている。各ターゲット上での製膜中の基板加
熱は基板ヒータ１１および１２により行い、熱処理室５
では基板ヒータ１４により加熱する。
【００５３】図２に成膜室３および熱処理室５での、基
板温度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示し
た。まず最初に、成膜室３に基板１が入るとIn-Ga-Seタ
ーゲット２１およびCuターゲット２３のスパッタを、基
板温度約１５０℃〜４５０℃、より好ましくは約３００
℃〜４５０℃で行う。
板温度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示し
た。まず最初に、成膜室３に基板１が入るとIn-Ga-Seタ
ーゲット２１およびCuターゲット２３のスパッタを、基
板温度約１５０℃〜４５０℃、より好ましくは約３００
℃〜４５０℃で行う。
【００５４】このとき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ターゲ
ット２１の組成比として、Ｇａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比
（原子数の比）は、０．０５〜０．５、より好ましくは
０．１〜０．３であることが好ましい。また、Ｉｎ−Ｇ
ａ−Ｓｅ化合物ターゲット２１に含まれるIII族元素、
対VI族元素の比（原子数の比）は２：３が好ましい。す
なわち（Ｉｎ1-xＧａx）2Ｓｅ3でのｘは０．０５〜０．
５の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜０．３が
好ましい。
ット２１の組成比として、Ｇａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比
（原子数の比）は、０．０５〜０．５、より好ましくは
０．１〜０．３であることが好ましい。また、Ｉｎ−Ｇ
ａ−Ｓｅ化合物ターゲット２１に含まれるIII族元素、
対VI族元素の比（原子数の比）は２：３が好ましい。す
なわち（Ｉｎ1-xＧａx）2Ｓｅ3でのｘは０．０５〜０．
５の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜０．３が
好ましい。
【００５５】その後、このように形成した前駆体膜を、
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。Ｓｅ蒸気を前駆体膜上へ照射しながら熱処理する
のは、形成された薄膜を熱処理によって結晶化させる際
に、Ｓｅが蒸発しやすいので、Ｓｅの再蒸発を抑えて結
晶成長させるためである。
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。Ｓｅ蒸気を前駆体膜上へ照射しながら熱処理する
のは、形成された薄膜を熱処理によって結晶化させる際
に、Ｓｅが蒸発しやすいので、Ｓｅの再蒸発を抑えて結
晶成長させるためである。
【００５６】図３に成膜後のCIGS膜の膜厚方向における
組成分布を調べた結果を示す。また成膜ロット数に対す
るGa/III族元素比、この例の場合にはGa/(Ga+In)元素比
の変動を図４に示す。本発明方法によれば、Ga/(Ga+In)
元素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元
素が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向
における組成分布のばらつきを低減でき、さらにはＧａ
等の目的のIII族元素濃度を制御しながらCIGS膜を形成
することが可能となることがわかる。
組成分布を調べた結果を示す。また成膜ロット数に対す
るGa/III族元素比、この例の場合にはGa/(Ga+In)元素比
の変動を図４に示す。本発明方法によれば、Ga/(Ga+In)
元素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元
素が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向
における組成分布のばらつきを低減でき、さらにはＧａ
等の目的のIII族元素濃度を制御しながらCIGS膜を形成
することが可能となることがわかる。
【００５７】（実施の形態２）図５は、本実施形態を実
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。また図６に成膜室３および熱処理室５での、基板温
度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示した。
図５の製造装置も、Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１を
ローダ室（供給室）２に配置し、ローダ室２を高真空に
排気してから、成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿
って基板１を搬送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ
成膜を行いながら熱処理室５を通し、アンローダ室（取
り出し室）６に送る工程を含む装置である。
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。また図６に成膜室３および熱処理室５での、基板温
度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示した。
図５の製造装置も、Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１を
ローダ室（供給室）２に配置し、ローダ室２を高真空に
排気してから、成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿
って基板１を搬送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ
成膜を行いながら熱処理室５を通し、アンローダ室（取
り出し室）６に送る工程を含む装置である。
【００５８】上記装置を使用して、まず最初にＭｏ膜が
形成されているガラス基板１上へ、基板温度を約１５０
℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０℃の
範囲で、In-Ga-Se化合物ターゲット２１a［ここで、
（Ｉｎ1-xＧａx）2Ｓｅ3でありｘ＝０．１〜０．３のタ
ーゲットを用いるのが特に好ましい。］のスパッタを行
い、次に基板温度を約１５０℃〜４５０℃、より好まし
くは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｃｕターゲット２
３をスパッタし、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅからなる薄膜が形成
された基板上へＣｕを供給する。次に、基板温度を約１
５０℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０
℃の範囲で、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ターゲット２１b
［ここで、（Ｉｎ1-yＧａy）2Ｓｅ3でありｙ＝０．２〜
０．６のターゲットを用いるのが特に好ましい。］のス
パッタを行う。このとき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ター
ゲット２１aおよび２１bの組成比として、Ｇａ/（Ｉｎ+
Ｇａ）の元素比が、それぞれ０．１〜０．３および０．
２〜０．６であり、後にスパッタするターゲット２１ｂ
のＧａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比が、先にスパッタするタ
ーゲット２１aのＧａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比よりも大
きいか、または同一であることが好ましい。このとき、
ターゲット２１aからのＩｎとＧａの供給量が、ターゲ
ット２１ｂからのＩｎとＧａの供給量よりも多いことが
好ましい。さらにＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ターゲット２
１aおよび２１bに含まれるIII族元素、対VI族元素の比
は２：３が好ましい。以上の様な条件を採用することに
より、太陽電池の光吸収層として極めて好適なバンドギ
ャップを有する層とすることができる。
形成されているガラス基板１上へ、基板温度を約１５０
℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０℃の
範囲で、In-Ga-Se化合物ターゲット２１a［ここで、
（Ｉｎ1-xＧａx）2Ｓｅ3でありｘ＝０．１〜０．３のタ
ーゲットを用いるのが特に好ましい。］のスパッタを行
い、次に基板温度を約１５０℃〜４５０℃、より好まし
くは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｃｕターゲット２
３をスパッタし、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅからなる薄膜が形成
された基板上へＣｕを供給する。次に、基板温度を約１
５０℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０
℃の範囲で、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ターゲット２１b
［ここで、（Ｉｎ1-yＧａy）2Ｓｅ3でありｙ＝０．２〜
０．６のターゲットを用いるのが特に好ましい。］のス
パッタを行う。このとき、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ター
ゲット２１aおよび２１bの組成比として、Ｇａ/（Ｉｎ+
Ｇａ）の元素比が、それぞれ０．１〜０．３および０．
２〜０．６であり、後にスパッタするターゲット２１ｂ
のＧａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比が、先にスパッタするタ
ーゲット２１aのＧａ/（Ｉｎ+Ｇａ）の元素比よりも大
きいか、または同一であることが好ましい。このとき、
ターゲット２１aからのＩｎとＧａの供給量が、ターゲ
ット２１ｂからのＩｎとＧａの供給量よりも多いことが
好ましい。さらにＩｎ−Ｇａ−Ｓｅ化合物ターゲット２
１aおよび２１bに含まれるIII族元素、対VI族元素の比
は２：３が好ましい。以上の様な条件を採用することに
より、太陽電池の光吸収層として極めて好適なバンドギ
ャップを有する層とすることができる。
【００５９】その後、このように形成した前駆体膜を、
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。尚、図５において、２２ａ及び２２ｂはRF電源、
２４はDC電源、１１〜１４は基板ヒータを示している。
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。尚、図５において、２２ａ及び２２ｂはRF電源、
２４はDC電源、１１〜１４は基板ヒータを示している。
【００６０】図７に成膜後のCIGS膜の膜厚方向における
組成分布を調べた結果を示す。
組成分布を調べた結果を示す。
【００６１】また、このようにして得られた膜を光吸収
層として、Ｍｏ／Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2／ＣｄＳ／
ＺｎＯ／ＩＴＯ構造の太陽電池セルを作製した。尚、Ｍ
ｏはガラス基板上に形成された電極、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｓｅ2は光吸収層、ＣｄＳはバッファー層、ＺｎＯ
が窓層、ＩＴＯはインジウム−錫酸化物からなる透明電
極である。作成した太陽電池セルの電流電圧特性の測定
結果から、変換効率15.2%、電流密度35.1ｍA/cm2、開放
電圧0.62Ｖ、曲性因子0.70という値が得られた。
層として、Ｍｏ／Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2／ＣｄＳ／
ＺｎＯ／ＩＴＯ構造の太陽電池セルを作製した。尚、Ｍ
ｏはガラス基板上に形成された電極、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｓｅ2は光吸収層、ＣｄＳはバッファー層、ＺｎＯ
が窓層、ＩＴＯはインジウム−錫酸化物からなる透明電
極である。作成した太陽電池セルの電流電圧特性の測定
結果から、変換効率15.2%、電流密度35.1ｍA/cm2、開放
電圧0.62Ｖ、曲性因子0.70という値が得られた。
【００６２】以上の本発明方法によれば、Ga/(Ga+In)元
素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元素
が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向に
おける組成分布の大幅なばらつきを低減でき、膜厚方向
でＧａ等の目的のIII族元素濃度を所望の範囲に制御し
ながら変化させたCIGS膜を形成することが可能となるこ
とがわかる。
素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元素
が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向に
おける組成分布の大幅なばらつきを低減でき、膜厚方向
でＧａ等の目的のIII族元素濃度を所望の範囲に制御し
ながら変化させたCIGS膜を形成することが可能となるこ
とがわかる。
【００６３】（実施の形態３）図８は、本実施形態を実
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。また図９に成膜室３および熱処理室５での、基板温
度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示した。
図８の製造装置も、Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１を
ローダ室（供給室）２に配置し、ローダ室２を高真空に
排気してから、成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿
って基板１を搬送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ
成膜を行いながら熱処理室５を通し、アンローダ室（取
り出し室）６に送る工程を含む装置である。
施するために用いる製造装置の概略を示したものであ
る。また図９に成膜室３および熱処理室５での、基板温
度変化と各元素を供給する工程を示すグラフを示した。
図８の製造装置も、Ｍｏ膜が形成されたガラス基板１を
ローダ室（供給室）２に配置し、ローダ室２を高真空に
排気してから、成膜室３に送りこみ、搬送ガイド４に沿
って基板１を搬送し、Ｍｏ膜上に所定の成分のスパッタ
成膜を行いながら熱処理室５を通し、アンローダ室（取
り出し室）６に送る工程を含む装置である。
【００６４】上記装置を使用して、まず最初にＭｏ膜が
形成されているガラス基板１上へ、基板温度を約１５０
℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０℃の
範囲で、Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット２６aおよびＧａ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２７aのスパッタを行う。このと
き、Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット２６aおよびＧａ2Ｓｅ
3化合物ターゲット２７aのスパッタによる基板上への供
給レート（体積比）が、それぞれ７：３から９：１であ
ることが好ましい。
形成されているガラス基板１上へ、基板温度を約１５０
℃〜４５０℃、より好ましくは約３００℃〜４５０℃の
範囲で、Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット２６aおよびＧａ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２７aのスパッタを行う。このと
き、Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット２６aおよびＧａ2Ｓｅ
3化合物ターゲット２７aのスパッタによる基板上への供
給レート（体積比）が、それぞれ７：３から９：１であ
ることが好ましい。
【００６５】次に基板温度を約１５０℃〜４５０℃、よ
り好ましくは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｃｕター
ゲット２３をスパッタし、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅからなる薄
膜が形成された基板上へＣｕを供給する。
り好ましくは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｃｕター
ゲット２３をスパッタし、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｅからなる薄
膜が形成された基板上へＣｕを供給する。
【００６６】次に、基板温度を約１５０℃〜４５０℃、
より好ましくは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｉｎ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２６ｂおよびＧａ2Ｓｅ3化合物
ターゲット２７ｂのスパッタを行う。このとき、Ｉｎ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２６ｂおよびＧａ2Ｓｅ3化合物
ターゲット２７ｂのスパッタによる基板上への供給レー
ト（体積比）が、それぞれ４：６から８：２であること
が好ましい。さらに後で成膜するＩｎ2Ｓｅ3化合物ター
ゲット２６ｂのスパッタによる供給レートに対するＧａ
2Ｓｅ3化合物ターゲット２７ｂのスパッタによる供給レ
ートの割合が、先に成膜するＩｎ2Ｓｅ3化合物ターゲッ
ト２６aのスパッタによる供給レートに対するＧａ2Ｓｅ
3化合物ターゲット２７aのスパッタによる供給レートの
割合よりも多いか、同じであることが好ましい。このと
き、ターゲット２６aおよび２７ａからのＩｎとＧａの
供給量が、ターゲット２６ｂおよびターゲット２７ｂか
らのＩｎとＧａの供給量よりも多いことが好ましい。以
上の様な条件を採用することにより、太陽電池の光吸収
層として極めて好適なバンドギャップを有する層とする
ことができる。
より好ましくは約３００℃〜４５０℃の範囲で、Ｉｎ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２６ｂおよびＧａ2Ｓｅ3化合物
ターゲット２７ｂのスパッタを行う。このとき、Ｉｎ2
Ｓｅ3化合物ターゲット２６ｂおよびＧａ2Ｓｅ3化合物
ターゲット２７ｂのスパッタによる基板上への供給レー
ト（体積比）が、それぞれ４：６から８：２であること
が好ましい。さらに後で成膜するＩｎ2Ｓｅ3化合物ター
ゲット２６ｂのスパッタによる供給レートに対するＧａ
2Ｓｅ3化合物ターゲット２７ｂのスパッタによる供給レ
ートの割合が、先に成膜するＩｎ2Ｓｅ3化合物ターゲッ
ト２６aのスパッタによる供給レートに対するＧａ2Ｓｅ
3化合物ターゲット２７aのスパッタによる供給レートの
割合よりも多いか、同じであることが好ましい。このと
き、ターゲット２６aおよび２７ａからのＩｎとＧａの
供給量が、ターゲット２６ｂおよびターゲット２７ｂか
らのＩｎとＧａの供給量よりも多いことが好ましい。以
上の様な条件を採用することにより、太陽電池の光吸収
層として極めて好適なバンドギャップを有する層とする
ことができる。
【００６７】その後、このように形成した前駆体膜を、
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。尚、図８において、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び
２２ｆはRF電源、２４はDC電源、１１〜１４は基板ヒー
タを示している。
熱処理室５にて、Ｓｅ蒸着源２５を用いてＳｅ蒸気を前
駆体膜上へ照射しながら、基板温度約５５０℃で熱処理
する。尚、図８において、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ及び
２２ｆはRF電源、２４はDC電源、１１〜１４は基板ヒー
タを示している。
【００６８】図１０に成膜後のＣＩＧＳ膜の膜厚方向に
おける組成分布を調べた結果を示す。
おける組成分布を調べた結果を示す。
【００６９】以上の本発明方法によれば、Ga/(Ga+In)元
素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元素
が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向に
おける組成分布の大幅なばらつきを低減でき、膜厚方向
でＧａ等の目的のIII族元素濃度を所望の範囲に制御し
ながら変化させたCIGS膜を形成することが可能となるこ
とがわかる。
素比を変えても、膜厚方向でＧａ等の目的のIII族元素
が過剰に偏析するなどといったIII族元素の膜厚方向に
おける組成分布の大幅なばらつきを低減でき、膜厚方向
でＧａ等の目的のIII族元素濃度を所望の範囲に制御し
ながら変化させたCIGS膜を形成することが可能となるこ
とがわかる。
【００７０】なお、実施の形態１、２、３では、III族
元素にInおよびGaを用いたがAlが含まれたターゲットを
使用してもよい。また、実施の形態１、２、３では、Ｃ
ｕターゲットを用いたが、その代わりにＣｕとＳｅから
なる化合物ターゲット、好ましくはＣｕ2Ｓｅ化合物タ
ーゲットを用いてもよい。
元素にInおよびGaを用いたがAlが含まれたターゲットを
使用してもよい。また、実施の形態１、２、３では、Ｃ
ｕターゲットを用いたが、その代わりにＣｕとＳｅから
なる化合物ターゲット、好ましくはＣｕ2Ｓｅ化合物タ
ーゲットを用いてもよい。
【００７１】さらに、実施の形態１、２、３では、Ｃｕ
の供給にはＣｕターゲットのスパッタのみ行ったが、Ｃ
ｕターゲットのスパッタと同時に、別に設けたＳｅ蒸着
源によるＳｅ蒸着を同時に行ってもよい。
の供給にはＣｕターゲットのスパッタのみ行ったが、Ｃ
ｕターゲットのスパッタと同時に、別に設けたＳｅ蒸着
源によるＳｅ蒸着を同時に行ってもよい。
【００７２】
【発明の効果】本発明により、スパッタリング法を用い
て、組成再現性が優れ、かつＧａ等の目的のIII族元素
の供給量の自由な制御が可能であり、また膜厚方向での
バンドギャップ制御につながる、膜厚方向でのＧａ等の
目的のIII族元素の組成分布の制御が可能な、Ｉ−III−
VI族からなる化合物半導体薄膜の製造方法を提供するこ
とができる。
て、組成再現性が優れ、かつＧａ等の目的のIII族元素
の供給量の自由な制御が可能であり、また膜厚方向での
バンドギャップ制御につながる、膜厚方向でのＧａ等の
目的のIII族元素の組成分布の制御が可能な、Ｉ−III−
VI族からなる化合物半導体薄膜の製造方法を提供するこ
とができる。
【００７３】従って、太陽電池の光吸収層などに好適な
化合物半導体薄膜の製造方法を提供できる。
化合物半導体薄膜の製造方法を提供できる。
【図１】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の一実施
形態を実施するために用いる製造装置の概略図。
形態を実施するために用いる製造装置の概略図。
【図２】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の一実施
形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を示すグラ
フ。
形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を示すグラ
フ。
【図３】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法における
一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜の膜厚
方向における組成分布を示すグラフ。
一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜の膜厚
方向における組成分布を示すグラフ。
【図４】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法における
一実施形態の成膜ロット数に対するGa/(Ga+In)元素比の
変動をを示すグラフ。
一実施形態の成膜ロット数に対するGa/(Ga+In)元素比の
変動をを示すグラフ。
【図５】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の別の一
実施形態を実施するために用いる製造装置の概略図。
実施形態を実施するために用いる製造装置の概略図。
【図６】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の別の一
実施形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を示す
グラフ。
実施形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を示す
グラフ。
【図７】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法における
別の一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜の
膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
別の一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜の
膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
【図８】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の更に別
の一実施形態を実施するために用いる製造装置の概略
図。
の一実施形態を実施するために用いる製造装置の概略
図。
【図９】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法の更に別
の一実施形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を
示すグラフ。
の一実施形態の基板温度変化と各元素を供給する工程を
示すグラフ。
【図１０】本発明の化合物半導体薄膜の製造方法におけ
る更に別の一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓ
ｅ膜の膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
る更に別の一実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓ
ｅ膜の膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
【図１１】従来法の化合物半導体薄膜の製造方法におけ
る比較の実施形態の成膜ロット数に対するGa/(Ga+In)元
素比の変動をを示すグラフ。
る比較の実施形態の成膜ロット数に対するGa/(Ga+In)元
素比の変動をを示すグラフ。
【図１２】従来法の化合物半導体薄膜の製造方法におけ
る比較の実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜
の膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
る比較の実施形態の成膜後のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ膜
の膜厚方向における組成分布を示すグラフ。
１ Ｍｏ膜が形成されたガラス基板
２ ローダ室（供給室）
３ 成膜室
４ 搬送ガイド
５ 熱処理室
６ アンローダ室（取り出し室）
１１ 基板ヒータ
１２ 基板ヒータ
１３ 基板ヒータ
１４ 基板ヒータ
２１ In-Ga-Seターゲット
２１ａ In-Ga-Se化合物ターゲット
２１ｂ In-Ga-Se化合物ターゲット
２２ RF電源
２２ａ RF電源
２２ｂ RF電源
２２ｃ RF電源
２２ｄ RF電源
２２ｅ RF電源
２２ｆ RF電源
２３ Cuターゲット
２４ DC電源
２５ Se蒸着源
２６ａ Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット
２６ｂ Ｉｎ2Ｓｅ3化合物ターゲット
２７ａ Ｇａ2Ｓｅ3化合物ターゲット
２７ｂ Ｇａ2Ｓｅ3化合物ターゲット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 木谷 王彦
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BA08 BA31 BB02 CA05
DC03 DC04 EA08 KA03
5F051 AA10 CB15 CB24 CB29 FA04
FA06 GA03
5F103 AA08 BB22 BB23 BB27 DD30
HH10 LL04 NN01 PP03 RR05
Claims (19)
- 【請求項１】 基板上にＩ族元素およびIII族元素を含
む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法を用いて形
成する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲
気中で熱処理する工程からなる化合物半導体薄膜の製造
方法であって、 前記基板上に前記前駆体薄膜を形成する工程において、
III族元素の供給には、少なくとも複数種のIII族元素を
同時に含むターゲットを用いてスパッタ成膜することを
特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 前駆体薄膜を形成する工程が、複数種の
III族元素を同時に含むターゲットを用いてスパッタ成
膜を行う工程と、少なくともＩ族元素を含むターゲット
を用いてスパッタ成膜を行う工程とを含む、複数の工程
により前駆体薄膜を形成する請求項１記載の化合物半導
体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 前駆体薄膜を形成する工程の複数種のII
I族元素を同時に含むターゲットを用いてスパッタ成膜
を行う工程において、ターゲット中に含まれる複数種の
III族元素の各元素の組成比が異なった複数のターゲッ
トを用いてスパッタ成膜を行う請求項１又は２のいずれ
かに記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 複数種のIII族元素を同時に含むターゲ
ットを用いてスパッタ成膜を行う工程での基板温度が、
２０℃〜５００℃である請求項１〜３のいずれかに記載
の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 少なくともＩ族元素を含むターゲットを
用いてスパッタ成膜を行う工程での基板温度が、２０℃
〜５００℃である請求項２に記載の化合物半導体薄膜の
製造方法。 - 【請求項６】 前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気中
で熱処理する工程における基板温度が、４００℃〜６０
０℃である請求項１〜５のいずれかに記載の化合物半導
体薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 Ｉ族元素として、ＣｕおよびＡｇから選
ばれた少なくとも1種を含み、III族元素としてＩｎ、Ｇ
ａ、Ａｌから選ばれた少なくとも２種類を含み、VI族元
素として、Ｓｅ、ＳおよびＴｅから選ばれた少なくとも
1種を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の化合物半
導体薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 複数種のIII族元素を同時に含むターゲ
ットにおいて、III族元素の１種がＧａであり、前記タ
ーゲットに含まれる全III族元素のうちＧａ元素の含有
率（Ｇａ元素の原子数/全III族元素の原子数）が、０．
０５以上０．５０以下である請求項１〜７のいずれかに
記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項９】 複数種のIII族元素を同時に含むターゲ
ットが、III族元素としてＩｎおよびＧａを少なくとも
含み、且つ更にVI族元素も同時に含んでいるIII族元素
及びVI族元素を含む化合物ターゲットである請求項１〜
８のいずれかに記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１０】 複数種のIII族元素を同時に含み、且
つ更にVI族元素も同時に含んでいるIII族元素とVI族元
素を含む化合物ターゲットにおけるIII族元素およびVI
族元素の割合が、原子数比でIII族元素：VI族元素＝
２：３である請求項９に記載の化合物半導体薄膜の製造
方法。 - 【請求項１１】 基板上にＩ族元素および複数種のIII
族元素を含む前駆体薄膜を少なくともスパッタリング法
を用いて作製する工程と、前記前駆体薄膜をVI族元素を
含んだ雰囲気中で熱処理する工程からなる、Ｉ、III、V
I族元素を含む化合物半導体薄膜の製造方法であって、 前記基板上に前記前駆体薄膜を形成する工程において、
III族元素の供給には、含まれているIII族元素の種類が
異なる複数のターゲットを用いて、スパッタ成膜するこ
とを特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１２】 前駆体薄膜を形成する工程が、III族
元素の種類が異なる複数のターゲットを用いてスパッタ
成膜を行う工程と、少なくともＩ族元素を含むターゲッ
トを用いてスパッタ成膜を行う工程とを含む、複数の工
程により前駆体薄膜を形成する請求項１１に記載の化合
物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１３】 III族元素の種類が異なる複数のター
ゲットを用いてスパッタ成膜を行う工程の基板温度が、
２０℃〜５００℃である請求項１１〜１２のいずれかに
記載の化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１４】 少なくともＩ族元素を含むターゲット
を用いてスパッタ成膜を行う工程での基板温度が、２０
℃〜５００℃である請求項１２に記載の化合物半導体薄
膜の製造方法。 - 【請求項１５】 前駆体薄膜をVI族元素を含んだ雰囲気
中で熱処理する工程における基板温度が、４００℃〜６
００℃である請求項１１〜１４のいずれかに記載の化合
物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１６】 Ｉ、III、VI族元素を含む化合物半導
体薄膜における、Ｉ族元素がＣｕおよびＡｇから選ばれ
た少なくとも1種であり、III族元素がＩｎ、Ｇａ、Ａｌ
から選ばれた少なくとも２種類であり、VI族元素がＳ
ｅ、ＳおよびＴｅから選ばれた少なくとも1種である請
求項１１〜１５のいずれかに記載の化合物半導体薄膜製
造方法。 - 【請求項１７】 III族元素の種類が異なる複数のター
ゲットのうち、少なくとも１つのターゲットがＧａを含
んだターゲットであり、別の少なくとも１つのターゲッ
トがＩｎを含んだターゲットである請求項１１〜１６の
いずれかに記載の化合物半導体薄膜製造方法。 - 【請求項１８】 III族元素の種類が異なる複数のター
ゲットが、それぞれIII族元素のほかに更にVI族元素も
同時に含んでいるIII族元素及びVI族元素を含む化合物
ターゲットである請求項１１〜１７のいずれかに記載の
化合物半導体薄膜の製造方法。 - 【請求項１９】 III族元素及びVI族元素を含む化合物
ターゲットにおけるIII族元素およびVI族元素の割合
が、原子数比でIII族元素：VI族元素＝２：３である請
求項１８に記載の化合物半導体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074323A JP3897622B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002074323A JP3897622B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003273135A true JP2003273135A (ja) | 2003-09-26 |
| JP3897622B2 JP3897622B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=29203751
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002074323A Expired - Fee Related JP3897622B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3897622B2 (ja) |
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