JPH05166727A - 化合物薄膜の製造方法 - Google Patents
化合物薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH05166727A JPH05166727A JP3336503A JP33650391A JPH05166727A JP H05166727 A JPH05166727 A JP H05166727A JP 3336503 A JP3336503 A JP 3336503A JP 33650391 A JP33650391 A JP 33650391A JP H05166727 A JPH05166727 A JP H05166727A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- vapor deposition
- group
- chalcopylite
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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、成分元素が化学量論比となる組成を有し、基板−
薄膜間の相互拡散が抑制され、かつIII族元素の粒成長
が均一化・抑制された、平坦で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２３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III族元素を含むイオンを照射してカルコパイラ
イト薄膜２８を作製する。
ので、成分元素が化学量論比となる組成を有し、基板−
薄膜間の相互拡散が抑制され、かつIII族元素の粒成長
が均一化・抑制された、平坦で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２３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III族元素を含むイオンを照射してカルコパイラ
イト薄膜２８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）スパッタ法等が
あった。
を行う技術としては、１）蒸着法，２）スパッタ法等が
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）、例えば
ＣｕＩｎＳｅ2薄膜を基板上に形成する場合、III族元素
のＩｎが粒成長し、平坦で均質な薄膜が形成できないと
いう課題があった図４。図４は従来のＩ−III−VI2系化
合物薄膜の形成方法における、基板付近の断面模式図
で、２９は基板、３０はＣｕの蒸着粒子，３１はＳｅの
蒸着粒子，３２はＩｎの蒸着粒子，３３はＣｕＩｎＳｅ
2薄膜，３４は粒成長したＩｎである。
−III−VI2系の化合物（カルコパイライト系）、例えば
ＣｕＩｎＳｅ2薄膜を基板上に形成する場合、III族元素
のＩｎが粒成長し、平坦で均質な薄膜が形成できないと
いう課題があった図４。図４は従来のＩ−III−VI2系化
合物薄膜の形成方法における、基板付近の断面模式図
で、２９は基板、３０はＣｕの蒸着粒子，３１はＳｅの
蒸着粒子，３２はＩｎの蒸着粒子，３３はＣｕＩｎＳｅ
2薄膜，３４は粒成長したＩｎである。
【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VI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III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、III族元素を含んだイオンを加速して照射す
る。
板に、Ｉ族及びVI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III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、III族元素を含んだイオンを加速して照射す
る。
【０００７】
【作用】本発明では、薄膜の構成元素であるIII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で、
特にIII族元素のイオン照射・注入によって、基板及び
薄膜の表面にIII族元素の成長核を均一に形成する。そ
のため、III族元素の粒成長が均一化・抑制され、平坦
で均質な化合物薄膜が形成できる。
を含んだイオンの照射を併用した蒸着を行なうことで、
特にIII族元素のイオン照射・注入によって、基板及び
薄膜の表面にIII族元素の成長核を均一に形成する。そ
のため、III族元素の粒成長が均一化・抑制され、平坦
で均質な化合物薄膜が形成できる。
【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Ｓｅ
（VI族）の蒸着源３と、Ｉｎ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，Ｓｅ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、Ｉｎ（III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Ｓｅ
（VI族）の蒸着源３と、Ｉｎ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，Ｓｅ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、Ｉｎ（III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Ｉｎ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，Ｓｅの蒸着粒子１８，１９を照射し、Ｉ
ｎ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Ｉｎ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Ｉｎのエネルギーが制御
される。またイオン電流密度は、Ｉｎ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は本発明の第２実施例における基板付近の断
面模式図である。基板２３に対して供給されるＣｕの蒸
着粒子２４，Ｓｅの蒸着粒子２５，Ｉｎの蒸着粒子２６
に加え、Ｉｎ（III族）イオン２７の照射により、基板
２３および成長中の薄膜２８の表面に、Ｉｎの成長核が
均一に形成されるため、図４の様にＩｎが粒成長するこ
とがなく、平坦で均質な薄膜２８が形成される。
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Ｉｎ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，Ｓｅの蒸着粒子１８，１９を照射し、Ｉ
ｎ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Ｉｎ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Ｉｎのエネルギーが制御
される。またイオン電流密度は、Ｉｎ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は本発明の第２実施例における基板付近の断
面模式図である。基板２３に対して供給されるＣｕの蒸
着粒子２４，Ｓｅの蒸着粒子２５，Ｉｎの蒸着粒子２６
に加え、Ｉｎ（III族）イオン２７の照射により、基板
２３および成長中の薄膜２８の表面に、Ｉｎの成長核が
均一に形成されるため、図４の様にＩｎが粒成長するこ
とがなく、平坦で均質な薄膜２８が形成される。
【００１２】
【発明の効果】本発明において、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
からの構成元素の蒸発・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。さらにIII族元素のイオン照射・注入によ
って、基板及び薄膜の表面にIII族元素の成長核を均一
に形成し、III族元素の粒成長が均一化・抑制され、平
坦で均質な化合物薄膜が形成できる。
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
からの構成元素の蒸発・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。さらにIII族元素のイオン照射・注入によ
って、基板及び薄膜の表面にIII族元素の成長核を均一
に形成し、III族元素の粒成長が均一化・抑制され、平
坦で均質な化合物薄膜が形成できる。
【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実施例における、基板付近の
断面模式図
断面模式図
【図４】従来のＩ−III−VI2系化合物薄膜の形成方法に
おける、基板付近の断面模式図
おける、基板付近の断面模式図
１ 真空容器 ２ Ｃｕの蒸着源 ３ Ｓｅ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（(Ｃ2Ｈ5)3Ｉｎ） ６ 基板 ７ Ｃｕの蒸気 ８ Ｓｅの蒸気 ９ Ｉｎ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 Ｓｅの蒸着源 １５ Ｉｎ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 Ｓｅの蒸気 ２０ Ｉｎの蒸気及びＩｎのイオン ２１ 加速電源 ２２ イオン化電源 ２３ 基板 ２４ Ｃｕの蒸着粒子 ２５ Ｓｅの蒸着粒子 ２６ Ｉｎの蒸着粒子 ２７ Ｉｎイオン ２８ ＣｕＩｎＳｅ2薄膜
───────────────────────────────────────────────────── 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VI
族の元素からなる中性粒子とともに、III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、III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または請求項２記載の化合物
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336503A JPH05166727A (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 |
|---|---|---|---|
| JP3336503A JPH05166727A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 化合物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166727A true JPH05166727A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18299809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336503A Pending JPH05166727A (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 化合物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166727A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011118343A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置、および光電変換装置の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3336503A patent/JPH05166727A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011118343A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 京セラ株式会社 | 光電変換装置、および光電変換装置の製造方法 |
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