JPH0368775A - Cu―In―Se系化合物薄膜の作製方法 - Google Patents

Cu―In―Se系化合物薄膜の作製方法

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JPH0368775A
JPH0368775A JP20129689A JP20129689A JPH0368775A JP H0368775 A JPH0368775 A JP H0368775A JP 20129689 A JP20129689 A JP 20129689A JP 20129689 A JP20129689 A JP 20129689A JP H0368775 A JPH0368775 A JP H0368775A
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JP
Japan
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alcohol
thin film
selenium
compound
indium
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Application number
JP20129689A
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English (en)
Inventor
Katsuo Sugano
克夫 菅野
Yukio Kimura
幸男 木村
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Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Mining Co Ltd
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Publication date
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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1例えば太陽電池等への利用が期待されている
Cu−1n−Ss系化合物薄膜半導体を薄膜状で多量に
且つ簡便に製造する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
CuInSe2化合物に代表されるCu−In−Se系
化合物薄膜半導体材料の製作法としては、真空蒸着法(
例えば特開昭57−502196号公報、米国特許第4
335266号明細書等)、またはスパッタ法(例えば
特開昭62−20381号公報、米国特許第44655
75号明細書)などのように真空下での作製方法が知ら
れている。また、大気中での製作法として・スプレー焼
成法(例えばProg、Crystal Growth
 Charact。
1979 vol、1. P、395〜403. 或い
は特開昭64−22034号公報等)も知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記のCu−In−Se系化合物薄膜作製方法のうち、
真空蒸着法やスパッタ法は真空下での作製法のために高
級装置を必要とし、その制御や維持管理も複雑であり、
必ずしも簡便な製造方法ではなく、多量且つ安価に製造
するには問題がある。
一方、スプレー焼成法は多量に作製するには適した方法
であるが、セレン元素源としてはジメチルセレノ尿素C
HsN HCSeN HCHsを使用するものであった
。ジメチルセレノ尿素は比較的高価で且つ純度的にも問
題があり、Cu−In−Se系半導体材料として利用す
る場合、その特性が微量の不純物によって大きく変化す
るため、セレン元素源としてのジメチルセレノ尿素は必
ずしも最適な化合物でなく、高純度で且つ入手が容易な
化合物の使用が望まれていた。
本発明はこのような従来のCu−In−Se系化合物薄
膜作製方法の問題点を解決することを目的としたもので
あり、Cu−In−5e系化合物薄膜を大量生産方式に
よって安価且つ簡易に製造できる方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、スプレー焼成法によるCu−In−5e系化
合物薄膜作製において、セレン元素源として高純度化が
可能で入手が比較的容易なアルコール可溶性化合物を用
い、また、他の銅元素源、インジウム元素源にもアルコ
ール可溶性化合物を用いて、これらのアルコール溶液を
個別にあるいは混合して、加熱した基板上に不活性ガス
雰囲気中でスプレーすることを特徴とするものであり、
基板上にCu−1n−Se系化合物薄膜を簡易に焼成さ
せるものである。
すなわち本発明は、銅元素を含むアルコール可溶性化合
物(ただし、Co、In、Se以外の金属元素を含まな
い化合物)をアルコールに溶解し゛た銅系アルコール溶
液と、インジウム元素を含むアルコール可溶性化合物(
ただし、Cu、In、Se以外の金属元素を含まない化
合物)をアルコールに溶解したインジウム系アルコール
溶液と、セレン元素を含むアルコール可溶性化合物を溶
解したセレン系アルコール溶液(ただし、Cu、In、
Se以外の金属元素を含まない化合物)とを1加熱した
基板上に不活性ガス雰囲気中でスプレーすることからな
るCu−In−Se系化合物薄膜の作製方法を提供する
ものである。
セレン元素源として具体的には亜セレン酸や二酸化セレ
ンが有効である。そのさい、基板温度は200’C〜5
00℃とするのがよく、また、各元素のスーy’レー1
比について、銅元素よりもインジウム元素を当量比以上
に多くしてスプレーとするのがよく、更にセレン元素は
インジウム元素との当量比以上に多くしてスプレーする
のが良い。
〔発明の詳細な 説明者らは、Cu−In−Se系化合物の薄膜を簡便に
作製するために、スプレー焼成法について種々検討した
結果、銅、インジウム、セレンの各元素を含む化合物の
アルコール溶液を不活性ガス雰囲気中で加熱したガラス
板などの基板上にスプレーすることによって基板上に薄
膜状のCu−In−5e系化合物が得られることを見出
した。すなわち。
スプレー焼成法においてセレン元素源として高価なジメ
チルセレノ尿素を使用しなくてもCu−In−Se系化
合物の薄膜を作製することができたのである。具体的に
は1亜セレン酸や二酸化セレンのアルコール溶液を使用
することによってCu−1nSe系化合物の薄膜をガラ
ス板上に作製することができた。セレン元素源としてそ
の他のアルコール可溶性化合物(但しCu、In以外の
金属元素を含まないアルコール可溶性化合物)の使用も
種々検討したが、コスト的に亜セレン酸や二酸化セレン
が有利である。一方、Cu元素源やインジウム元素源と
しは、Cu、In、Se以外の金属元素を含まないアル
コール可溶性化合物の使用が可能であった。
スプレー雰囲気に関しては2通常の大気中で実施した場
合にもCu−In−Se系化合物が合成することがわか
ったが、この場合には他の化合物の残存も認められた。
特にCu CIt+ I n CI31 亜セレン酸(
H,5eOs)の各アルコール溶液を混合して大気中で
スプレーした際には CuClとCuの析出が認められ
る場合があった。不活性ガス雰囲気とすればかような他
の化合物の残存は低減することができる。なお、再現性
のある結果を得るためには、各元素を含むアルコール溶
液を個別にスプレーするよりも9各アルコール溶液を混
合し1均一なスプレー原液として用いる方が望ましかっ
た。
スプレー原液中の銅元素、インジウム元素、セレン元素
の混合比については、当量比で、胴元素よりもインジウ
ム元素を多くすべきであり、更にインジウム元素よりも
セレン元素を多くすべきであった。これは、Cuよりも
Inの方が揮発性が大きく、また、InよりもSeの方
が揮発性が大きいことによると考えられる0本発明者ら
の経験によると1 スプレー原液の組成化によっては、
目的とするCu−1n−Se系化合物以外にCuの析出
が認められる場合がしばしばあった。
基板温度としては、150°Cのような低温であるとC
u−In−Se系化合物の生成は認められず、又。
高過ぎるとCu−In−Se系化合物以外に他の物質も
生成して満足な結果が得られなかった。従って。
スプレー原液の組成にもよるが、基板温度としては20
0°C〜500℃が適切である。
〔実施例1〕 塩化第二VA (Cu C1g)の0.1moI/ l
アルコール溶液(イソプロピルアルコールとプロピレン
グリコールからなるアルコール溶液、以下同じ)を1部
1 塩化インジウム (I n CIs) のO,1m
ol/ j!該デアルコール溶液1部、および亜セレン
酸(HよSso、)の0゜1mol/ f該アルコール
匈液を4部、それぞれ計り取ってガラス製噴霧器に入れ
混合した。
すなわち、銅元素、インジウム元素、セレン元素のモル
比が1=l:4であるアルコールのスプレー原液を準備
した。このように調整したスプレー原液を通常の大気中
または窒素ガス雰囲気中(酸素濃度1%以下)で300
″Cに加熱したガラス板上にスプレーした。そして、徐
冷後、このガラス板上に生じた膜をX線回折(X&II
:CuKα)で調べた。
第1図に大気中でスプレー坑底した場合のX線回折記録
図を示した。第1図に見られるように。
認められるピークはCuClとCuに関するものであり
、Cu−In−5e系化合物は認められなかった。
第2図は窒素ガス雰囲気中でスプレー坑底した場合のX
線回折記録図である。矢印で示したピークはCuに関す
るピークであるが、他のピークはCu−In−Se系化
合物に関するものである。したがって1本方法よってC
u−1n−Se系化合物を合成できることが確認された
。なお、Cuの析出はスプレー原液中のCu含有量が多
すぎるためであると考えられる。
〔実施例2〕 塩化第二ii (Cu Clりの0.1s+ol/ l
 該アルコール溶液を0.5部、塩化インジウム (I
nCIs)の0.1mol/ f 該アルコール溶液を
1部、および亜セレン酸 (HzSeOs)の0.1m
ol/ I!、Mアルコール液を4部.それぞれ計り取
ってガラス製噴霧器に入れ混合した.すなわち、銅元素
,インジウム元素,セレン元素のモル比がo.s:i:
4であるアルコールのスプレー原液を準備した.このよ
うに調整したスプレー原液を窒素ガス雰囲気中(酸素濃
度1%以下)で250℃に加熱したガラス板上にスプレ
ーした.そして、徐冷後,このガラス板上に生した膜を
X線回折(X線: CuKα)で調べた。
第3図にそのX線回折記録図を示した.第3図に見られ
るとおり,認められるピークはCu−In−Se系化合
物に関するものであり,Cuの析出はなかった.またこ
の膜はP形の伝導性を示した.従って本方法によれば,
半導体材料として使用し得るCu−In−Se系化合物
薄膜を作製できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば,容易に人手し得る化合物を用いて簡単
なスプレー焼成法によりCu−1n−Se系化合物薄膜
を作製することができ.ダイオード等の半導体装置製作
工程の大幅な簡略化,および低コスト化に,大きく寄与
することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は銅系アルコール溶液,インジウム系アルコール
溶液およびセレン系アルコール溶液を空気中でスプレー
坑底した場合に得られた膜のX線回折記録図。 第2図は銅系アルコール溶液,インジウム系アルコール
溶液およびセレン系アルコール溶液を窒素ガス雰囲気中
でスプレー坑底した場合に得られた膜のX線回折記録図
であり,w4元素含有量が多いスプレー原液を用いた場
合に得られた膜のX線回折記録図。 第3図は本発明法によって得られたCu−In−Ss系
化合物薄膜のX線回折記録図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)銅元素を含むアルコール可溶性化合物をアルコー
    ルに溶解した銅系アルコール溶液と,インジウム元素を
    含むアルコール可溶性化合物をアルコールに溶解したイ
    ンジウム系アルコール溶液と,セレン元素を含むアルコ
    ール可溶性化合物を溶解したセレン系アルコール溶液と
    を,加熱した基板上に不活性ガス雰囲気中でスプレーす
    ることからなるCu−In−Se系化合物薄膜の作製方
    法。
  2. (2)セレン元素を含むアルコール可溶性化合物は亜セ
    レン酸または二酸化セレンである請求項1に記載のCu
    −In−Se系化合物薄膜の作製方法。
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