JP2011233700A - 半導体の製造方法および光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体層の製造方法は、ルイス塩基性有機化合物を含む第1の有機溶媒にカルコゲン元素含有有機化合物および金属を溶解した原料溶液を作製し、この原料溶液と非極性溶媒とを混合してルイス塩基性有機化合物、カルコゲン元素含有有機化合物および金属を含む半導体原料化合物を析出させる第1の工程と、この半導体原料化合物を第1の有機溶媒よりも沸点の低い第2の有機溶媒に溶解して半導体形成用溶液を作製する第2の工程と、この半導体形成用溶液を用いて金属カルコゲン化合物を含む半導体を作製する第3の工程とを具備する
【選択図】図1
Description
造を有し、カルコパイライト系化合物半導体と呼ばれる(CIS系化合物半導体ともいう)。I−III−VI族化合物半導体としては、例えば、Cu(In,Ga)Se2(CIGSともいう)、Cu(In,Ga)(Se,S)2(CIGSSともいう)、およびCuInS2(CISともいう)が挙げられる。なお、Cu(In,Ga)Se2とは、CuとInとGaとSeとから主に構成された化合物をいう。また、Cu(In,Ga)(Se,S)2とは、CuとInとGaとSeとSとから主に構成された化合物をいう。10μm以下の薄層でも光電変換効率を高めることができるという観点からは、第1の半導体層3はこのようなI−III−VI族化合物半導体であることが好ましい。
素を具備した官能基が好ましく、例えば、アミノ基(1級アミン〜3級アミンのいずれでもよい)、カルボニル基、シアノ基等が挙げられる。ルイス塩基性有機化合物の具体例としては、ピリジン、アニリン、トリフェニルフォスフィン、2,4−ペンタンジオン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、アセトニトリル、ベンジル、ベンゾイン等およびこれらの誘導体が挙げられる。特に塗布性を高めるという観点からは、沸点が100℃以上であるものが好ましい。
。
れ作製し、これらの原料溶液のそれぞれに対して非極性溶媒を用いて原料金属ごとの半導体原料化合物をそれぞれ析出させてもよい。この場合、原料金属ごとの半導体原料化合物を先に作製させてからこれらを混合して半導体形成用溶液を作製することができるので、複数種の原料金属の組成比を精度良く調整することができる。つまり、3種類の原料金属を溶解させた原料溶液に対して非極性溶媒を用いて3種類の原料金属を含む半導体原料化合物を析出させた場合は、3種類の原料金属の溶解度等の物性差により、析出する半導体原料化合物中の原料金属の組成比が所望のものとなり難いのに対し、原料金属ごとの半導体原料化合物をそれぞれ析出させた場合は、より所望の組成比とすることができる。
層3上にバッファ層としての第2の半導体層4が10〜200nmの厚みで形成され、この第2の半導体層4上に第2の電極層5が形成される。なお、第2の半導体層4を形成せず、第1の半導体層3上に第2の電極層5を形成してもよい。
、枝分かれした複数の分岐部を有していてもよい。
レード法による塗布を10回も行う必要があり、工程が複雑となった。また、この作製された比較例としての半導体層を観察したところ、クラックが発生していることがわかった。
形成用溶液の原料濃度を高めることができるため、ブレード法による塗布が2回だけで、所望の2μmの厚みの半導体層を作製することができた。さらに、この作製された半導体層を観察したところ、クラックの発生もなく、良好な第1の半導体層が形成されていることがわかった。
2:第1の電極層
3:第1の半導体層
4:第2の半導体層
5:第2の電極層
6:第3の電極層
7:接続導体
8:集電電極
10:光電変換装置
Claims (7)
- ルイス塩基性有機化合物を含む第1の有機溶媒にカルコゲン元素含有有機化合物および金属を溶解した原料溶液を作製し、該原料溶液と非極性溶媒とを混合して前記ルイス塩基性有機化合物、前記カルコゲン元素含有有機化合物および前記金属を含む半導体原料化合物を析出させる第1の工程と、
前記半導体原料化合物を前記第1の有機溶媒よりも沸点の低い第2の有機溶媒に溶解して半導体形成用溶液を作製する第2の工程と、
前記半導体形成用溶液を用いて金属カルコゲン化合物を含む半導体を作製する第3の工程と
を具備することを特徴とする半導体の製造方法。 - ルイス塩基性有機化合物を含む第1の有機溶媒にカルコゲン元素含有有機化合物および金属を溶解した原料溶液を作製し、該原料溶液と非極性溶媒とを混合して前記ルイス塩基性有機化合物、前記カルコゲン元素含有有機化合物および前記金属を含む半導体原料化合物を析出させる第1の工程と、
前記半導体原料化合物を前記ルイス塩基性有機化合物よりもルイス塩基性の弱い第2の有機溶媒に溶解して半導体形成用溶液を作製する第2の工程と、
前記半導体形成用溶液を用いて金属カルコゲン化合物を含む半導体を作製する第3の工程と
を具備することを特徴とする半導体の製造方法。 - 前記金属はI−B族金属およびIII−B族金属を含み、前記金属カルコゲン化合物はI−III−VI族化合物半導体を含む、請求項1または2に記載の半導体の製造方法。
- 前記第1の工程は、前記金属がI−B族金属であるI−B族金属含有半導体原料化合物を作製する工程と、前記金属がIII−B族金属であるIII−B族金属含有半導体原料化合物を作製する工程とを含み、前記第2の工程が、前記I−B族金属含有半導体原料化合物および前記III−B族金属含有半導体原料化合物を前記第2の有機溶媒に溶解する工程である、請求項1または2記載の半導体の製造方法。
- 前記金属は、金属単体または合金の状態で前記第1の有機溶媒に溶解される、請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体の製造方法。
- 前記ルイス塩基性有機化合物および前記非極性溶媒は芳香族環を有する化合物を含む、請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体の製造方法。
- 第1の電極層上に請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体の製造方法により半導体層を作製する工程と、
前記半導体層上に第2の電極層を作製する工程と
を具備する、光電変換装置の製造方法。
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