JPH05166726A - 化合物薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物薄膜の製造方法Info
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- JPH05166726A JPH05166726A JP3336502A JP33650291A JPH05166726A JP H05166726 A JPH05166726 A JP H05166726A JP 3336502 A JP3336502 A JP 3336502A JP 33650291 A JP33650291 A JP 33650291A JP H05166726 A JPH05166726 A JP H05166726A
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- Japan
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- thin film
- group
- vapor deposition
- substrate
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 カルコパイライト薄膜の作製方法に関するも
ので、蒸着源からVI族元素を過剰に供給することなく、
成分元素が化学量論比となる組成を有し、かつ基板−薄
膜間の相互拡散が抑制された良質のカルコパイライト薄
膜の作製法を提供する。 【構成】 基板上６に真空蒸着法あるいはスパッタ蒸着
法により、カルコパイライト薄膜を堆積する場合に、同
時にイオン源４によって生成したVI族元素を含むイオン
を照射してカルコパイライト薄膜を作製する。
ので、蒸着源からVI族元素を過剰に供給することなく、
成分元素が化学量論比となる組成を有し、かつ基板−薄
膜間の相互拡散が抑制された良質のカルコパイライト薄
膜の作製法を提供する。 【構成】 基板上６に真空蒸着法あるいはスパッタ蒸着
法により、カルコパイライト薄膜を堆積する場合に、同
時にイオン源４によって生成したVI族元素を含むイオン
を照射してカルコパイライト薄膜を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体工業における化
合物半導体薄膜形成に関するものであり、特に太陽電池
等で用いられる、Ｉ−III−VI2系の化合物薄膜形成に関
するものである。
合物半導体薄膜形成に関するものであり、特に太陽電池
等で用いられる、Ｉ−III−VI2系の化合物薄膜形成に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｉ−III−VI2系の化合物半導体薄膜形成
を行う技術としては、１）蒸着法，２）スパッタ法，
３）薄膜形成中にVI族を含んだガスを基板上に供給する
方法等があった。
を行う技術としては、１）蒸着法，２）スパッタ法，
３）薄膜形成中にVI族を含んだガスを基板上に供給する
方法等があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の蒸着法でＩ
−III−VI2系の化合物（カルコパイライト系）薄膜を基
板上に形成する場合、比較的高い基板温度に設定する必
要があった。その場合、Ｓ（10-5Torr→37℃），Ｓｅ
（10-5Torr→144℃），Ｔｅ（10-5Torr→254℃）の蒸気
圧が高いため、基板に供給された蒸気圧の高い元素が再
蒸発することによって、組成ずれを起こしたり、目的物
以外の合金層・混晶の形成、結晶粒界が成長するという
課題があった。従来技術でこの課題に対して、３）の薄
膜形成中にVI族を含んだガスを基板上に供給する方法が
とられているが、基板或は成長中の薄膜表面に吸着した
ガスの再離脱が起るため、薄膜中にVI族元素が十分取り
込まれず、組成ずれを補正できる量までVI族元素を供給
できないという課題があった。そのため、これら従来の
方法では、VI族元素、例えばＣｕＩｎＳｅ2の場合には
Ｓｅを、蒸着源から過剰に供給しなければならないとい
う課題があった。
−III−VI2系の化合物（カルコパイライト系）薄膜を基
板上に形成する場合、比較的高い基板温度に設定する必
要があった。その場合、Ｓ（10-5Torr→37℃），Ｓｅ
（10-5Torr→144℃），Ｔｅ（10-5Torr→254℃）の蒸気
圧が高いため、基板に供給された蒸気圧の高い元素が再
蒸発することによって、組成ずれを起こしたり、目的物
以外の合金層・混晶の形成、結晶粒界が成長するという
課題があった。従来技術でこの課題に対して、３）の薄
膜形成中にVI族を含んだガスを基板上に供給する方法が
とられているが、基板或は成長中の薄膜表面に吸着した
ガスの再離脱が起るため、薄膜中にVI族元素が十分取り
込まれず、組成ずれを補正できる量までVI族元素を供給
できないという課題があった。そのため、これら従来の
方法では、VI族元素、例えばＣｕＩｎＳｅ2の場合には
Ｓｅを、蒸着源から過剰に供給しなければならないとい
う課題があった。
【０００４】さらに、カルコパイライト薄膜堆積中に結
晶粒界が成長することにより、薄膜表面に凹凸が生ず
る。この薄膜上に他の材質を成長あるいは堆積した場
合、接合面での不均質性による成長あるいは堆積層の配
向性の劣化及び欠陥が生じるという課題があった。
晶粒界が成長することにより、薄膜表面に凹凸が生ず
る。この薄膜上に他の材質を成長あるいは堆積した場
合、接合面での不均質性による成長あるいは堆積層の配
向性の劣化及び欠陥が生じるという課題があった。
【０００５】また従来の技術では、３００℃以上の比較
的高い基板温度で薄膜を形成することから、基板へのＩ
−III−VI2系化合物構成元素の拡散、あるいはＩ−III
−VI2系化合物薄膜への基板元素の拡散が生じる（A.H.C
lark et al.,Jpn.J.Appl.Phys.,19(1980)p.49）という
課題があった。
的高い基板温度で薄膜を形成することから、基板へのＩ
−III−VI2系化合物構成元素の拡散、あるいはＩ−III
−VI2系化合物薄膜への基板元素の拡散が生じる（A.H.C
lark et al.,Jpn.J.Appl.Phys.,19(1980)p.49）という
課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】所定の温度に保たれた基
板に、Ｉ族及びIII族の元素からなる中性粒子ととも
に、薄膜の構成元素であるVI族元素を含むイオンを加速
して照射する、或はイオンを中性化して照射するという
手段を用いる。すなわち、Ｉ−III−VI2系化合物の構成
元素を含んだ蒸着粒子の供給とともに、薄膜の構成元素
のうちで、蒸気圧の高いVI族元素を含んだイオンを加速
して照射する、或はイオンを中性化して照射する。
板に、Ｉ族及びIII族の元素からなる中性粒子ととも
に、薄膜の構成元素であるVI族元素を含むイオンを加速
して照射する、或はイオンを中性化して照射するという
手段を用いる。すなわち、Ｉ−III−VI2系化合物の構成
元素を含んだ蒸着粒子の供給とともに、薄膜の構成元素
のうちで、蒸気圧の高いVI族元素を含んだイオンを加速
して照射する、或はイオンを中性化して照射する。
【０００７】
【作用】本発明では、薄膜の構成元素であるVI族元素を
含んだイオンの照射を併用した蒸着を行なうことによ
り、基板及び成長中の薄膜表面から蒸発・離脱したVI族
元素を補うことができる。
含んだイオンの照射を併用した蒸着を行なうことによ
り、基板及び成長中の薄膜表面から蒸発・離脱したVI族
元素を補うことができる。
【０００８】また、薄膜形成中にイオンを加速し照射す
ることによって、イオンが加速されて得るエネルギーに
より、基板或は成長中の薄膜の表面付近に、局所的な高
温状態が実現されるため、薄膜の低温形成を行なうこと
ができる。
ることによって、イオンが加速されて得るエネルギーに
より、基板或は成長中の薄膜の表面付近に、局所的な高
温状態が実現されるため、薄膜の低温形成を行なうこと
ができる。
【０００９】
【実施例】以下図面に基づいて本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
【００１０】図１は本発明に係る第１実施例である。図
１に示すように、内部にカルコパイライト化合物ＣuＩn
Ｓe2の成分元素であるＣｕ（Ｉ族）の蒸着源２とＩｎ
（III族）の蒸着源３と、Ｓｅ蒸気をイオン化するイオ
ン源４を備えた真空容器１を用意する。所定の温度に保
たれた基板６にＣｕ，Ｉｎの蒸着粒子７，８を照射する
とともに、イオン源４により生成された、Ｓｅ（VI族）
のイオン９を、電源１０によって印加する加速電圧によ
って加速し、同時に照射する。この時、電源１０によっ
て基板に到達するイオンのエネルギーが制御される。ま
たイオン電流密度は、マイクロ波電源２１によってイオ
ン源に投入されるマイクロ波電力によって制御する。な
お本実施例では、蒸着源２，３として加熱蒸着源を示し
ているが、蒸着源としてはスパッタ蒸着源やプラズマ源
でもよい。
１に示すように、内部にカルコパイライト化合物ＣuＩn
Ｓe2の成分元素であるＣｕ（Ｉ族）の蒸着源２とＩｎ
（III族）の蒸着源３と、Ｓｅ蒸気をイオン化するイオ
ン源４を備えた真空容器１を用意する。所定の温度に保
たれた基板６にＣｕ，Ｉｎの蒸着粒子７，８を照射する
とともに、イオン源４により生成された、Ｓｅ（VI族）
のイオン９を、電源１０によって印加する加速電圧によ
って加速し、同時に照射する。この時、電源１０によっ
て基板に到達するイオンのエネルギーが制御される。ま
たイオン電流密度は、マイクロ波電源２１によってイオ
ン源に投入されるマイクロ波電力によって制御する。な
お本実施例では、蒸着源２，３として加熱蒸着源を示し
ているが、蒸着源としてはスパッタ蒸着源やプラズマ源
でもよい。
【００１１】図２は本発明に係る第２実施例である。内
部にカルコパイライト化合物ＣuＩnＳe2の成分元素であ
るＣｕ（Ｉ族）の蒸着源１３とＩｎ（III族）の蒸着源
１４とＳｅ（VI族）の蒸着源１５の３元の蒸着源を備え
た真空容器１１を用意する。なおＳｅ蒸着源で発生する
蒸着粒子の一部は、イオン化電極１６で発生する電子の
衝撃によってイオン化される。所定の温度に保たれた基
板１７にＣｕ、Ｉｎの蒸着粒子１８，１９を照射し、Ｓ
ｅ蒸着粒子及び蒸着粒子の一部がイオン化されて生成し
たＳｅイオン２０を照射する。この時、電源２１によっ
て基板に到達するイオン化したＳｅのエネルギーが制御
される。またイオン電流密度は、Ｓｅるつぼの蒸発量と
イオン化電源２２によってイオン化電極１６に印加され
る電力の大きさによって制御する。なお本実施例では、
蒸着源１３，１４，１５として加熱蒸着源を示している
が、蒸着源としてはスパッタ蒸着源やプラズマ源でもよ
い。 図３に、本発明の第１実施例において、Ｓｅを含
んだイオンを照射したときの、照射するイオン電流密度
に対するＣuＩnＳe2薄膜の組成比の変化を示す。ＥＣＲ
イオン源へのＨ2Ｓｅガス流量は3sccm、加速電圧は150
V、基板温度は300℃一定とし、さらに印加マイクロ波
（2.45GHz）電力はイオン電流密度に応じて100W〜300W
としている。また、作製したそれぞれの膜の組成比は、
イオン電流密度とともに変化する。以上のことから明ら
かなように、本発明によって、Ｉ−III−VI2系化合物薄
膜の組成を精密に制御できるとともに、化学量論比に一
致したＩ−III−VI2系化合物薄膜を得ることができる。
部にカルコパイライト化合物ＣuＩnＳe2の成分元素であ
るＣｕ（Ｉ族）の蒸着源１３とＩｎ（III族）の蒸着源
１４とＳｅ（VI族）の蒸着源１５の３元の蒸着源を備え
た真空容器１１を用意する。なおＳｅ蒸着源で発生する
蒸着粒子の一部は、イオン化電極１６で発生する電子の
衝撃によってイオン化される。所定の温度に保たれた基
板１７にＣｕ、Ｉｎの蒸着粒子１８，１９を照射し、Ｓ
ｅ蒸着粒子及び蒸着粒子の一部がイオン化されて生成し
たＳｅイオン２０を照射する。この時、電源２１によっ
て基板に到達するイオン化したＳｅのエネルギーが制御
される。またイオン電流密度は、Ｓｅるつぼの蒸発量と
イオン化電源２２によってイオン化電極１６に印加され
る電力の大きさによって制御する。なお本実施例では、
蒸着源１３，１４，１５として加熱蒸着源を示している
が、蒸着源としてはスパッタ蒸着源やプラズマ源でもよ
い。 図３に、本発明の第１実施例において、Ｓｅを含
んだイオンを照射したときの、照射するイオン電流密度
に対するＣuＩnＳe2薄膜の組成比の変化を示す。ＥＣＲ
イオン源へのＨ2Ｓｅガス流量は3sccm、加速電圧は150
V、基板温度は300℃一定とし、さらに印加マイクロ波
（2.45GHz）電力はイオン電流密度に応じて100W〜300W
としている。また、作製したそれぞれの膜の組成比は、
イオン電流密度とともに変化する。以上のことから明ら
かなように、本発明によって、Ｉ−III−VI2系化合物薄
膜の組成を精密に制御できるとともに、化学量論比に一
致したＩ−III−VI2系化合物薄膜を得ることができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によって、蒸着源からVI族元素、
特にＣｕＩｎＳｅ2の場合にはＳｅを過剰に供給せず
に、組成ずれのないＩ−III−VI2系化合物薄膜を形成す
ることが制御性よく可能となる。
特にＣｕＩｎＳｅ2の場合にはＳｅを過剰に供給せず
に、組成ずれのないＩ−III−VI2系化合物薄膜を形成す
ることが制御性よく可能となる。
【００１３】また、加速したイオンの照射によって、Ｉ
−III−VI2系化合物薄膜の低温形成を行なうことができ
ることにより、基板及び成長中の薄膜表面からのVI族元
素の蒸発・離脱や、基板とＩ−III−VI2系化合物薄膜を
構成する元素の相互拡散を抑制することが可能となる。
−III−VI2系化合物薄膜の低温形成を行なうことができ
ることにより、基板及び成長中の薄膜表面からのVI族元
素の蒸発・離脱や、基板とＩ−III−VI2系化合物薄膜を
構成する元素の相互拡散を抑制することが可能となる。
【図１】本発明に係る第１実施例の概略構成図
【図２】本発明に係る第２実施例の概略構成図
【図３】本発明に係る第２実施例において、照射するＳ
ｅイオン電流密度に対するＣuＩnＳe2薄膜の組成比の変
化を示した図
ｅイオン電流密度に対するＣuＩnＳe2薄膜の組成比の変
化を示した図
１ 真空容器 ２ Ｃｕの蒸着源 ３ Ｉｎの蒸着源 ４ 電子サイクロトロン共鳴を利用したイオン源 ５ ガスボンベ（Ｈ2Ｓｅ） ６ 基板 ７ Ｃｕの蒸気 ８ Ｉｎの蒸気 ９ Ｓｅを含んだイオン １０ 加速電源 １１ マイクロ波電源 １２ 真空容器 １３ Ｃｕの蒸着源 １４ Ｉｎの蒸着源 １５ Ｓｅの蒸着源及びイオン源 １６ イオン化電極 １７ 基板 １８ Ｃｕの蒸気 １９ Ｉｎの蒸気 ２０ Ｓｅの蒸気及びＳｅのイオン ２１ 加速電源 ２２ イオン化電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 14/34 8414−4Ｋ Ｈ０１Ｌ 21/265 31/04 7376−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｅ (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】所定の温度に保たれた基板に、Ｉ族及びII
I族の元素からなる中性粒子とともに、VI族元素を含む
イオンを加速して照射することを特徴とする化合物薄膜
の製造方法。 - 【請求項２】所定の温度に保たれた基板に、Ｉ族，III
族及びVI族の元素からなる中性粒子とともに、VI族元素
からなる中性粒子を一部イオン化して加速し、照射する
ことを特徴とする化合物薄膜の製造方法。 - 【請求項３】基板の温度を室温〜４００℃の範囲で保つ
ことを特徴とする請求項１または２記載の化合物薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336502A JPH05166726A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 化合物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336502A JPH05166726A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 化合物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166726A true JPH05166726A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18299798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336502A Pending JPH05166726A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 化合物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166726A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766132A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-10 | Canon Sales Co Inc | 多結晶薄膜の形成方法 |
| WO2003005456A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for forming light-absorbing layer |
| JP2010192690A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Tdk Corp | 太陽電池の製造方法 |
| WO2011100998A1 (de) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Solarion Ag | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer halbleiterschicht |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3336502A patent/JPH05166726A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0766132A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-10 | Canon Sales Co Inc | 多結晶薄膜の形成方法 |
| WO2003005456A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for forming light-absorbing layer |
| JP2010192690A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Tdk Corp | 太陽電池の製造方法 |
| WO2011100998A1 (de) * | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Solarion Ag | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer halbleiterschicht |
| CN102763230A (zh) * | 2010-02-22 | 2012-10-31 | 太阳能光电股份公司 | 制造半导体层的方法和装置 |
| US20130045563A1 (en) * | 2010-02-22 | 2013-02-21 | Solarion AG Photovotaik | Method and device for producing a semiconductor layer |
| US8956906B2 (en) | 2010-02-22 | 2015-02-17 | Solarion Ag | Method and device for producing a semiconductor layer |
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