JPH0344461A - スパッタ用銅セレン系ターゲット材料 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２例えばＣｕ１ｎＳｅｚやＣｕ１ｎＳｅ＊等の
半導体材料をスパッタリングによって製造するのに好適
なターゲット材料に関する。

〔従来の技術〕

Ｃｕ１ｎＳｅ、、ＣｕＧａ５ｅｔ、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）
Ｓｅｔ等のカルコパイライト系多元化合物は太陽電池等
の光電変換デバイス用材料として有用であり、このよう
な用途への適用にあたっては、広い面積にあたって組成
や純度並びに膜厚の精密さが特に重要視されることから
、スパッタリングによってこれら多元化合物の薄膜を製
造することが有利である。

従来より、銅とセレンを含むこの種の多元化合物の薄膜
をスパッタリングによって製造するには。

（ａ）、目標とする多元化合物と同じ組成をもつ合金タ
ーゲットを用いてスパッタする。

（ｂ）、該化合物を構成する各成分元素に対応する複数
の元素ターゲットを用いてスパッタする。

（Ｃ）、該化合物元素の一部で構成された化合物ターゲ
ットと他部の元素ターゲットを用いてスパッタする（例
えば米国特許第４４６５５７５号明細書等にはＩ　ｒｌ
ｌ　Ｓ　ｅ、ターゲットとＣｕターゲットを組み合わせ
る方法が教示されている）。

（イ）、該化合物元素の一部からなる複数の化合物ター
ゲットを用いて（例えばＣｕ、ＳｅとＩ　ｎｚ　Ｓ　ｅ
３をターゲットとして）スパッタする といった方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の如きターゲットあるいはターゲットの組み合わせ
のもとで、スパッタリング法で鋼とセレンを含む多元化
合物の薄膜を作成しようとした場合に、一般に組成制御
が困難であるなどの問題があった。

例えば前記（ａ）法のターゲットの場合にはターゲット
自体の組成制御が難しく、また、一般にターゲラ）Ａｌ
１戒とスパッタ膜組成は等しくないので目標とする膜組
成を得ることは困難である。そのため１通常は（ｂ）、
（Ｃ）または（ｄ）法のようなターゲットの組み合わせ
が使用されており、その膜組成は各ターゲットの投入電
力によって調節している。

しかし、わ）や（Ｃ１法の如くセレン源としてセレン単
体ターゲットを使用する場合には、（１）セレンの融点
が２２０″Ｃと低く、また１熱伝導性が小さいためにバ
ッキングプレートを通しての水冷効果が不充分となって
スパッタ中にターゲット表面が溶は易くなり、このため
セレンターゲットへの投入電力の！Ｊ１節範囲を狭くせ
ざるを得ず、よって成膜速度が遅くなるという問題と、
（２）セレンの蒸気圧が高いため（１９７℃でＩ　Ｘ１
Ｏ−３Ｔｏｒｒ）、　　ターゲット表面からはセレンガ
スが放出され、このセレンガスがスパッタ装置の真空容
器および真空容器内に設置されたその他のターゲットを
汚染し、また放電不安定を起こす原因となる。といった
問題があった。

更に（ｄ）法では１例えばＩｎ２５　ｅ３ターゲットを
使用する場合には、（１）　Ｉ　ｎ！　Ｓ　ｅｓが高抵
抗のためＤＣ放電が不安定となるという問題と、（２）
スパッタリング中にＩｎｚＳｅｓターゲット表面にＩｎ
が析出し。

得られる薄膜組成はセレン不足となるので、セレンの含
有量を補償するためには有毒なＨ，Ｓｅガス等のセレン
含有ガス雰囲気で薄膜を熱処理する必要があるなどの問
題があった。

本発明は、このような問題の解決を目的としたものであ
り、銅とセレンを含む多元化合物半導体薄膜材料をスパ
ッタリングによって製造するさいの新しいターゲット材
料およびその製造法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決する手段］ 本発明は、銅セレン合金の粉末を不活性ガス雰囲気下で
熱間加圧成形してなるターゲット材料を提供するもので
ある。このターゲット材料は２〜６０原子％の銅を含み
、残部はセレンからなる。具体的にはＣｕ：４〜６２重
量％、Ｓｅ：３８〜９６重景％であるのが好ましい。

銅セレン合金の粉末は融解および鋳造によって製造した
銅セレン合金を例えばスタンプミル等を用いて機械的に
粉砕すればよい。銅セレン合金の粉末の製造にあたって
は、目標とするターゲット材料の銅とセレンの組成化に
実質上等しい組成化をもつ合金粉とする。粉末の粒度は
平均粒径が１５０メツシユ以下の成る値となるようにす
ると共に粒度分布も平均粒径に近いものが多くなるよう
に分級するのがよい。この粉末を用いてターゲット材料
に熱間加圧成形するのであるが、これは１５０〜３００
ｋｇ’　７ｃｍ”の加圧力を付与しながら２００〜３０
０”Ｃの温度に不活性ガス雰囲気下で保持する　（例え
ば２時間程度以上）ことによって行う必要がある。その
さい不活性ガス雰囲気も大気圧以上の圧力とするのがよ
い。不活性ガスとしてはＡｒが適切である。

（作用） 本発明による銅セレンターゲントは、その融点が３４０
℃以上となる。これはセレンターゲットの融点が２２０
”Ｃであるのと比べると非常に高い値である。また熱伝
導性もセレンターゲットに比べると非常に良好である。

このようなことから１本発明のターゲットはスパッタ中
に溶融し難く、冷却効率も良好となるので、ターゲット
表面からの熱蒸発セレンがなくなり、放電が安定すると
共に。

投入電力を上げることができるため膜堆積速度もセレン
ターゲットに比べて１〜２桁上昇し、且つ再現性も良好
となる。

また、不活性ガス雰囲気中での熱間加圧成形を実施する
ことによって、原料粉末の重量減少を極めて小さくする
ことができる。すなわちセレン蒸気の蒸発損を軽微にす
ることができ、原料歩留りが向上すると共に仕込み組成
に極めて近い組成比をもつターゲットを容易に製造する
ことができる。

この点、鋳造法で銅セレンターゲットを作成すると、セ
レンの蒸気圧が高いために製造中にセレンが蒸発して原
料歩留が大きく低下し２Ｍｉ戒比の制御が困難となるし
１ｗ４セレン合金はガラス質であるため、冷却時や鋳型
からの取り出し時に割れ易く製造性が悪い。またコール
ドプレス法では、圧粉成形体を焼結することが必要とな
るが、この焼結時に蒸気圧の高いセレンが蒸発して組成
がずれるなどしてやはり製造性が悪い０本発明ではこの
ような問題は実質的に回避できたものである。

本発明の銅セレンターゲットをスパッタに用いてＣｕ１
ｎＳｅｚ、ＣｕＧａ５ｅｘ、Ｃｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅｔ
等の多元化合物半導体の薄膜を製造するさいには。

ＩｎやＧａの供給は別のターゲットを用いて行えばよい
。これは単体ターゲットであってもよいし化合物ターゲ
ットであってもよい。そのさい銅ターゲツトも併用する
ことも好ましい。

〔実施例〕

原料として純度５Ｎｌｑと純度５Ｎセレンを用い。

真空溶融法によって、　　Ｃｕ：２０ｗｔχ、　Ｓｅ　
：　８０ｗｔχの合金を作製し、これをスタンプ５ルで
粉砕したうえ分級して１５０メツシユ以下の所定の平均
粒径を有する銅セレン合金粉末にした。この合金粉末を
加圧２００ｋｇ’　７ｃｍ”、保持温度２６０℃１保持
時間２時間、Ａｒガス雰囲気（１，３気圧）の条件で熱
間加圧成形することによって、直径８０Ｉ×厚さ５ｍｍ
の銅セレンターゲットを作製した。また、比較のために
雰囲気を真空雰囲気とした以外は同様の方法を繰り返し
た。第１表はＡｒガス雰囲気中と真空雰囲気中で熱間加
圧成形した場合について、成形体に仕込んだ重量と得ら
れたターゲットの重量比の割合（重量減少率）と、得ら
れた形成体の密度を示した。

第１表 第１表の結果に見られるように９本発明では重ｔｍ少率
を極めて小さくすることができる。したがって５歩留が
向上し、仕込みＭｉ戊に極めて近い組成比をもつターゲ
ットを容易に作製することができる。また、実施例のタ
ーゲットの耐投入電力は４　ｕ／ｃａ＋”以上であるこ
とが確認された。

前記の本発明例で作製された鋼セレンターゲットを使用
して、第２表に示したスパッタ条件でスパッタリングを
行った。そのさいの膜堆積速度の経時変化を第１図に示
した。

第２表 第１図の結果に見られるように、膜堆積速度はスパッタ
開始から５０分後には一定となりその後極めて安定して
いる。したがって１本発明の銅セレンターゲットをセレ
ン源として使用することによって、長時間にわたってセ
レン組成が変動することなくスパッタ底膜できることが
わかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のターゲットを用いてスパッタしたさい
の銅セレン膜の体積速度の経時変化を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　銅セレン合金の粉末を不活性ガス雰囲気下で熱
   間加圧成形してなるスパッタ用銅セレン系ターゲット材
   料。
2. （２）　Ｃｕ：４〜６２重量％，Ｓｅ：３８〜９６重量
   ％，および不可避的不純物からなる請求項１に記載のタ
   ーゲット材料。
3. （３）　熱間加圧成形は２００〜３００℃の温度と１５
   ０〜３００ｋｇ’／ｃｍ＾２の加圧下で実施された請求
   項１または２に記載のターゲット材料。