JPH11260724A - Method and device for manufacturing compound semiconductor thin film - Google Patents
Method and device for manufacturing compound semiconductor thin filmInfo
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- JPH11260724A JPH11260724A JP10065201A JP6520198A JPH11260724A JP H11260724 A JPH11260724 A JP H11260724A JP 10065201 A JP10065201 A JP 10065201A JP 6520198 A JP6520198 A JP 6520198A JP H11260724 A JPH11260724 A JP H11260724A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体薄膜
の製造方法および製造装置に関し、さらに詳しくは特に
薄膜太陽電池の分野において利用されるＩ族、III族お
よびVI族元素からなる半導体薄膜の製造方法および製造
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a compound semiconductor thin film, and more particularly, to the production of a semiconductor thin film comprising Group I, III and VI elements used in the field of thin film solar cells. The present invention relates to a method and a manufacturing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、Ｉ族、III族およびVI族元素から
なる半導体薄膜を製造する方法としては、多元蒸着法、
スパッタリング法などの物理的蒸着法が知られている。
また、Ｉ族およびIII族元素、あるいはＩ族、III族およ
びVI族元素からなる前駆体をＳｅを含むガス雰囲気中で
加熱焼成する気相セレン化法、Ｉ族、III族およびVI族
元素からなる前駆体をＡｒまたはＮ2雰囲気中で加熱焼
成する固相セレン化法も知られている。しかし、製造工
程における安全性、工程の単純化、装置面積の縮小とい
った観点からは、物理的蒸着法が優れている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a semiconductor thin film comprising Group I, Group III and Group VI elements, a multi-source vapor deposition method,
A physical vapor deposition method such as a sputtering method is known.
Further, a vapor phase selenization method in which a precursor comprising a Group I and a Group III element or a Group I, a Group III and a Group VI element is heated and fired in a gas atmosphere containing Se, and a Group I, Group III and Group VI element is used. A solid phase selenization method in which a precursor is heated and baked in an Ar or N 2 atmosphere is also known. However, from the viewpoints of safety in the manufacturing process, simplification of the process, and reduction of the device area, the physical vapor deposition method is excellent.
【０００３】Ｉ族、III族およびVI族元素からなる半導
体薄膜は、主として薄膜太陽電池の技術分野において利
用されている。この場合、半導体のバンドギャップの最
適値は約１．４ｅＶである。そこで、例えばバンドギャ
ップが１．０ｅＶ（Ｅｇ＝１．０ｅＶ）であるＣｕＩｎ
Ｓｅ2には、ＣｕＧａＳｅ2（Ｅｇ＝１．６８ｅＶ）を固
溶することにより、バンドギャップのワイド化が図られ
ている。Ｇａを添加すると結晶中の欠陥が減少し、キャ
リア濃度が増加するという利点もある。従来、Ｉｎサイ
トにＧａを固溶したＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2薄膜は多
元蒸着法により成膜されていた。多元蒸着法としては、
Ｃｕ過剰組成の薄膜を形成した後、（Ｉｎ，Ｇａ）過剰
組成の半導体層を積層することにより、結晶粒径を大き
く、Ｃｕ 2-xＳｅなどの異相化合物を析出しにくくした
２層膜形成法が知られている。また再現性に優れ、下部
電極との密着性も良好な３段階法も知られている。この
方法は、第１層に（Ｉｎ，Ｇａ）2Ｓｅ3を形成し、その
上にＣｕ過剰組成になるまで第２層としてＣｕ2Ｓｅを
蒸着し、さらに第３層として（Ｉｎ，Ｇａ）2Ｓｅ3を蒸
着して再び（Ｉｎ，Ｇａ）過剰組成とする方法である。[0003] Semiconductors comprising Group I, III and VI elements
Thin film is mainly used in the technical field of thin-film solar cells.
Have been used. In this case, the maximum band gap of the semiconductor
A suitable value is about 1.4 eV. So, for example,
CuIn whose tip is 1.0 eV (Eg = 1.0 eV)
SeTwoHas CuGaSeTwo(Eg = 1.68 eV)
By melting, the band gap is widened
ing. When Ga is added, defects in the crystal decrease, and
There is also an advantage that the rear concentration increases. Conventionally, In size
Cu (In, Ga) Se with solid solution of GaTwoMany thin films
It was formed by the original vapor deposition method. As a multi-source evaporation method,
After forming a thin film having a Cu excess composition, an excess of (In, Ga)
By laminating semiconductor layers of the composition, the crystal grain size is increased.
Cu 2-xPrevents precipitation of foreign phase compounds such as Se
A two-layer film forming method is known. Also excellent in reproducibility, lower part
There is also known a three-stage method in which the adhesion to electrodes is good. this
The method is as follows.TwoSeThreeForm the
Cu as a second layer until the composition becomes excessiveTwoSe
Evaporated, and as a third layer (In, Ga)TwoSeThreeSteam
This is a method of forming an excess (In, Ga) composition again.
【０００４】しかし、多元蒸着法には、個々の蒸着速度
の厳密な制御が難しいという問題があった。一方、スパ
ッタリング法には、成膜速度が電力にほぼ比例している
ためこれを制御しやすいという特徴がある。また、スパ
ッタリング法には、蒸着法と比べて基板との付着力が大
きい薄膜を得やすく、面ソースから膜成長するため点ソ
ースから膜成長する蒸着法よりも膜厚均一性に優れた膜
を得やすいという利点もある。しかし、スパッタリング
法によりＳｅターゲットに負の印加電圧をかけて成膜す
るとＳｅが負にイオン化され、基板上に形成されている
膜にダメージを与え、成膜後の薄膜に多くの欠陥が生じ
てしまうという問題がある。[0004] However, the multiple vapor deposition method has a problem that it is difficult to precisely control individual vapor deposition rates. On the other hand, the sputtering method has a feature that the film formation rate is almost proportional to the electric power, so that it can be easily controlled. In addition, the sputtering method makes it easier to obtain a thin film having a larger adhesive force with the substrate than the evaporation method, and a film having a more uniform film thickness than the evaporation method that grows from a point source because the film grows from a plane source. There is also an advantage that it is easy to obtain. However, when a negative voltage is applied to a Se target by sputtering to form a film, Se is ionized negatively, damaging the film formed on the substrate and causing many defects in the formed thin film. Problem.
【０００５】そこで、スパッタリング法を蒸着法と組み
合わせたハイブリッド法が提案されている。この方法
は、ＣｕＩｎＳｅ2を成膜する場合には、Ｃｕ、Ｉｎを
スパッタリング法により、Ｓｅを蒸着法により成膜する
方法である。ハイブリッド法によれば、Ｓｅに電力を印
加しないため膜へのダメージが少なく、結晶性に優れた
膜を得ることができる。また、ＣｕとＩｎとをスパッタ
リング法で成膜するため、組成が制御しやすく再現性に
優れた膜を得ることができる。Therefore, a hybrid method combining a sputtering method and a vapor deposition method has been proposed. This method is a method in which when CuInSe 2 is formed, Cu and In are formed by sputtering and Se is formed by vapor deposition. According to the hybrid method, since no electric power is applied to Se, the film is less damaged and a film having excellent crystallinity can be obtained. In addition, since Cu and In are formed by a sputtering method, a film whose composition is easily controlled and whose reproducibility is excellent can be obtained.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハイブ
リッド法により製造できるＩ−III−VI族半導体薄膜
は、III族がＩｎのみの薄膜（例えばＣｕＩｎＳｅ2膜）
に限定されるという問題があった。これは、Ｇａが低融
点であるためにＧａからなるスパッタリングターゲット
の作製が困難であること、およびターゲットが得られて
もスパッタリングすると液相が生じやすく成膜が困難で
あることに起因する。However, a group I-III-VI semiconductor thin film which can be manufactured by the hybrid method is a thin film in which the group III is only In (for example, a CuInSe 2 film).
There was a problem that is limited to. This is because it is difficult to produce a sputtering target made of Ga because Ga has a low melting point, and even if a target is obtained, a liquid phase is likely to be formed when sputtering is performed, and it is difficult to form a film.
【０００７】本発明は、このような問題に鑑み、III族
としてＩｎおよびＧａを含む化合物半導体薄膜を、組成
制御が容易で成膜再現性にも優れたハイブリッド法によ
り製造する方法と、この方法を実施するための製造装置
を提供することを目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a method for producing a compound semiconductor thin film containing In and Ga as Group III by a hybrid method which is easy to control the composition and excellent in film reproducibility. It is an object of the present invention to provide a manufacturing apparatus for performing the above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ＣｕとＧａとからなるスパッタリング
ターゲットを用いることとした。即ち、本発明の化合物
半導体薄膜の製造方法は、Ｉ族元素、III族元素およびV
I族元素からなり、前記III族元素としてＩｎおよびＧａ
を含む化合物半導体薄膜の製造方法であって、Ｃｕター
ゲット、Ｉｎターゲット、およびＣｕとＧａとからなる
ターゲットを含むスパッタリングターゲットから前記Ｉ
族元素および前記III族元素を供給し、ＳｅおよびＳか
ら選ばれる少なくとも１つからなる蒸着源から前記VI族
元素を供給することを特徴とする。このような製造方法
とすることにより、III族としてＩｎおよびＧａを含む
Ｉ−III−VI族化合物半導体薄膜を、スパッタリング法
と蒸着法との利点を兼ね備えたハイブリッド法により成
膜することができる。換言すれば、組成制御が容易で再
現性よく、負イオン化したＳｅ等VI族により膜にダメー
ジを与えることなく、ＩｎおよびＧａを含む化合物半導
体薄膜を成膜できる。In order to achieve the above object, the present invention uses a sputtering target made of Cu and Ga. That is, the method for producing a compound semiconductor thin film of the present invention comprises a group I element, a group III element and a V
A group I element, and In and Ga as the group III element
A method for producing a compound semiconductor thin film comprising: a sputtering target including a Cu target, an In target, and a target comprising Cu and Ga;
A group element and the group III element are supplied, and the group VI element is supplied from an evaporation source composed of at least one selected from Se and S. With such a manufacturing method, a group I-III-VI compound semiconductor thin film containing In and Ga as group III can be formed by a hybrid method having both advantages of a sputtering method and an evaporation method. In other words, it is possible to form a compound semiconductor thin film containing In and Ga without easily damaging the film by negatively ionized group VI such as Se, with easy composition control and good reproducibility.
【０００９】また、本発明の化合物半導体薄膜の製造装
置は、Ｉ族元素、III族元素およびVI族元素からなり、
前記III族元素としてＩｎおよびＧａを含む化合物半導
体薄膜の製造装置であって、Ｃｕターゲット、Ｉｎター
ゲット、およびＣｕとＧａとからなるターゲットを含む
スパッタリングターゲットと、ＳｅおよびＳから選ばれ
る少なくとも１つからなる蒸着源とを同一真空容器内に
備えたことを特徴とする。このような製造装置とするこ
とにより、III族としてＩｎおよびＧａを含むＩ−III−
VI族化合物半導体薄膜を、ハイブリッド法により成膜す
ることができる。The apparatus for producing a compound semiconductor thin film of the present invention comprises a group I element, a group III element and a group VI element,
An apparatus for manufacturing a compound semiconductor thin film including In and Ga as the group III element, comprising: a sputtering target including a Cu target, an In target, and a target including Cu and Ga; and at least one selected from Se and S. And a vapor deposition source are provided in the same vacuum vessel. With such a manufacturing apparatus, I-III- containing In and Ga as group III
A group VI compound semiconductor thin film can be formed by a hybrid method.
【００１０】本発明により成膜される化合物半導体薄膜
は、Ｉ族としてＣｕを含み、III族としてＧａおよびＩ
ｎを含み、VI族としてＳおよびＳｅから選ばれる少なく
とも１つを含む。この化合物半導体薄膜は、一般にＣｕ
（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ） 2、Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓ2
またはＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ2として表示され、通
常、カルコパイライト（黄銅鉱型）構造を有する。但
し、上記方法または装置により製造される半導体薄膜
は、上記化学式および構造に限ることなく、例えばオウ
シャク鉱型構造を有する薄膜であってもよい。[0010] Compound semiconductor thin film formed by the present invention
Contains Cu as Group I and Ga and I as Group III
n and at least one selected from S and Se as group VI
And one. This compound semiconductor thin film is generally made of Cu
(In, Ga) (S, Se) Two, Cu (In, Ga) STwo
Or Cu (In, Ga) SeTwoDisplayed as
It usually has a chalcopyrite (chalcopyrite) structure. However
And a semiconductor thin film manufactured by the above method or apparatus.
Is not limited to the above chemical formula and structure.
It may be a thin film having a shark ore structure.
【００１１】本発明において使用されるＣｕとＧａとか
らなるスパッタリングターゲットは、重量％で表示して
Ｇａを２０〜９６％含有することが好ましい。含有量が
２０重量％よりも少ないと有効な量のＧａを膜中に含有
させることが容易ではなくなるからであり、９６重量％
よりも多いとターゲットの作製が容易ではなくなるから
である。Ｇａ含有量は、同じく重量％で表示して特に２
０〜３０％であることが好ましい。The sputtering target composed of Cu and Ga used in the present invention preferably contains 20 to 96% of Ga by weight. If the content is less than 20% by weight, it becomes difficult to contain an effective amount of Ga in the film.
If the number is larger than the above, it is not easy to produce the target. The Ga content is also expressed in weight%,
Preferably it is 0 to 30%.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の製造方法および装置につ
いて図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A manufacturing method and an apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１３】図１は、本発明の化合物半導体薄膜の製造
方法を実施するための装置の一形態の概要を示す図であ
る。この製造装置は、図示しない真空ポンプに接続した
排気口１１を備えた真空容器１０を備え、この真空容器
１０は、その内部に、スパッタリングターゲット装着装
置１と、蒸着材料を設置するためのるつぼ２と、基板ホ
ルダー７とを含んでいる。FIG. 1 is a diagram showing an outline of an embodiment of an apparatus for carrying out the method for producing a compound semiconductor thin film of the present invention. The manufacturing apparatus includes a vacuum vessel 10 having an exhaust port 11 connected to a vacuum pump (not shown). The vacuum vessel 10 includes a sputtering target mounting apparatus 1 and a crucible 2 for installing a vapor deposition material. And a substrate holder 7.
【００１４】ターゲット装着装置１は、１つのみを図示
するが、真空容器１０内に同様の装置が計３つ設置され
ている。各ターゲット装着装置１には、ターゲットに電
力を供給するための電力源１２が接続されている。ま
た、各ターゲット装着装置１は角度調節機構４を備えて
おり、この機構により装着したターゲットの面角度が水
平方向を含めて調整可能とされている。ターゲットの面
角度を調整することにより、膜厚分布の均一化、基板へ
の付着率の向上などを図ることができる。Although only one target mounting device 1 is shown, three similar devices are installed in the vacuum vessel 10. A power source 12 for supplying power to the target is connected to each target mounting device 1. Further, each target mounting device 1 includes an angle adjusting mechanism 4, which allows the surface angle of the mounted target to be adjusted including the horizontal direction. By adjusting the surface angle of the target, uniformity of the film thickness distribution, improvement of the adhesion rate to the substrate, and the like can be achieved.
【００１５】るつぼ２には、その周囲に蒸着材料を加熱
するための加熱ヒーター３が配置され、このヒーター３
に電力源１３が接続している。また、るつぼ２の開口側
には、蒸着材料の飛散を制御するための蒸着シャッター
５が配置されている。The crucible 2 is provided with a heater 3 for heating the vapor deposition material around the crucible 2.
Is connected to a power source 13. Further, on the opening side of the crucible 2, a vapor deposition shutter 5 for controlling scattering of the vapor deposition material is arranged.
【００１６】一方、基板ホルダー７は、ターゲット装着
装置１およびるつぼ２と対向するように真空容器１０上
方に設置されている。この基板ホルダー７は、ベルト１
６を介して接続している基板回転モーター１５により回
転可能とされている。成膜時に基板を回転させると、膜
全域にわたって組成が均一化されて好ましい。また基板
ホルダー７には、このホルダー７に装着される基板６へ
のスパッタ粒子および蒸着材料の到達を制御するため
に、基板シャッター９が備えられている。さらに基板ホ
ルダー７には、基板加熱ヒータ８が埋め込まれている。
このヒーター８により、基板は化合物半導体の結晶成長
に適した温度にまで加熱される。加熱温度は、同じく基
板ホルダー７に備え付けられた熱電対により測定され
る。On the other hand, the substrate holder 7 is installed above the vacuum vessel 10 so as to face the target mounting device 1 and the crucible 2. The substrate holder 7 holds the belt 1
6 and is rotatable by a substrate rotating motor 15 connected thereto. It is preferable that the substrate be rotated during film formation, because the composition is made uniform over the entire film. Further, the substrate holder 7 is provided with a substrate shutter 9 in order to control the arrival of sputter particles and vapor deposition material to the substrate 6 mounted on the holder 7. Further, a substrate heater 8 is embedded in the substrate holder 7.
The substrate is heated by the heater 8 to a temperature suitable for crystal growth of the compound semiconductor. The heating temperature is measured by a thermocouple similarly provided on the substrate holder 7.
【００１７】さらにこの装置は、図１に示したように、
基板へ電力を供給するために、高周波（ＲＦ）電源１７
とマッチングボックス１８とを具備している。また、真
空容器１０には、バルブ２１，２２を介してＡｒガスボ
ンベとＮ2ガスボンベとが接続されている。Ａｒガス
は、マスフローコントローラ２０により流量を調整しな
がら導入することができる。Further, as shown in FIG.
To supply power to the substrate, a radio frequency (RF) power supply 17
And a matching box 18. An Ar gas cylinder and an N 2 gas cylinder are connected to the vacuum vessel 10 via valves 21 and 22. Ar gas can be introduced while adjusting the flow rate by the mass flow controller 20.
【００１８】以下、図１および図２を参照しながら、本
発明の化合物半導体の製造方法の例について説明する。
図２に示したように、図１に示した装置の３つのターゲ
ット装着装置１ａ、１ｂ、１ｃに、スパッタリングター
ゲットとして、それぞれ、Ｃｕターゲット３１、Ｃｕ／
Ｇａターゲット３２、Ｉｎターゲット３３を装着する。
るつぼ２には、蒸着源としてＳｅ３４を装着する。基板
ホルダー７には、基板６としてＭｏ膜を形成したガラス
基板を設置する。Hereinafter, an example of a method of manufacturing a compound semiconductor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, a Cu target 31 and a Cu / Cu / Cu target are used as sputtering targets in three target mounting apparatuses 1a, 1b, and 1c of the apparatus shown in FIG.
A Ga target 32 and an In target 33 are mounted.
The crucible 2 is equipped with Se34 as an evaporation source. A glass substrate on which a Mo film is formed is provided as the substrate 6 on the substrate holder 7.
【００１９】まず、真空容器１０を真空ポンプにより排
気する。真空容器１０内が１０-7Torr台にまで排気され
た段階で、ガスバルブ２１を開き、マスフローコントロ
ーラー２０により所定の流量を保ちながら、Ａｒを容器
内に導入する。一方、基板６は、基板ヒータ８により所
定の温度にまで加熱する。なお、基板は、成膜を開始す
る前に、ＲＦ電源１７とマッチングボックス１８とによ
りその表面をスパッタリングしてクリーニングしておく
ことが好ましい。First, the vacuum vessel 10 is evacuated by a vacuum pump. When the inside of the vacuum vessel 10 is evacuated to the order of 10 −7 Torr, the gas valve 21 is opened, and Ar is introduced into the vessel while maintaining a predetermined flow rate by the mass flow controller 20. On the other hand, the substrate 6 is heated to a predetermined temperature by the substrate heater 8. It is preferable that the surface of the substrate is cleaned by sputtering the surface with the RF power supply 17 and the matching box 18 before the film formation is started.
【００２０】３つのスパッタリングターゲットに、それ
ぞれ対応する電力源から所定の電力を印加しながら、Ｃ
ｕ３１、Ｃｕ／Ｇａ３２、Ｉｎ３３各ターゲットをスパ
ッタリングする。Ｓｅ蒸着源３４は、加熱ヒーター３に
よりＳｅの沸点以上の温度に加熱され、この温度が一定
に近づくとシャッター５が開放される（図２参照）。一
方、基板ホルダー７は基板回転モーター１５により所定
の回転数により回転させる。このような状態で、基板シ
ャッター９を開放し、基板６の表面上に成膜を行う。成
膜が終了するとリークバルブ２２を開放して容器内にＮ
2を導入する。While applying predetermined power from the corresponding power source to each of the three sputtering targets, C
Each of u31, Cu / Ga32, and In33 targets is sputtered. The Se evaporation source 34 is heated by the heater 3 to a temperature equal to or higher than the boiling point of Se, and when this temperature approaches a constant value, the shutter 5 is opened (see FIG. 2). On the other hand, the substrate holder 7 is rotated at a predetermined rotation speed by the substrate rotation motor 15. In such a state, the substrate shutter 9 is opened, and a film is formed on the surface of the substrate 6. When the film formation is completed, the leak valve 22 is opened and N
Introduce 2 .
【００２１】成膜時の各元素の成分比は、各ターゲット
に印加する電力により調整する。Ｉ族／III族の成分比
は、Ｃｕターゲットと、ＩｎターゲットもしくはＣｕ／
Ｇａターゲットとに印加する電力比の調整、またはＩｎ
ターゲットと、ＣｕターゲットもしくはＣｕ／Ｇａター
ゲットとに印加する電力比の調整により行う。Ｉ族／II
I族の成分比は、例えばカルコパイライト構造半導体に
おける化学量論比である１：１に調整する。また、III
族元素全体に対するＧａの含有量は、Ｉｎターゲットと
Ｃｕ／Ｇａターゲットとに印加する電力比の調整により
制御する。一方、Ｓｅ蒸着源の加熱温度は、薄膜中にお
けるＳｅの含有量が５０％以上になるように設定するこ
とが好ましい。また、基板加熱温度は５００℃前後とす
ることが好ましい。The component ratio of each element at the time of film formation is adjusted by electric power applied to each target. The component ratio of the group I / group III is based on the Cu target and the In target or Cu /
Adjustment of power ratio applied to Ga target or In
The adjustment is performed by adjusting the power ratio applied to the target and the Cu target or the Cu / Ga target. I / II
The component ratio of Group I is adjusted to, for example, 1: 1 which is a stoichiometric ratio in a chalcopyrite structure semiconductor. Also III
The content of Ga with respect to the whole group element is controlled by adjusting the power ratio applied to the In target and the Cu / Ga target. On the other hand, the heating temperature of the Se deposition source is preferably set so that the Se content in the thin film is 50% or more. Further, the substrate heating temperature is preferably set to about 500 ° C.
【００２２】以上の方法により製造する化合物半導体薄
膜においては、特に限定するものではないが、III族に
占めるＧａの比率を１〜８０原子％、特に２０〜２５原
子％とすることが、半導体薄膜のワイドバンドギャップ
化の観点からは好ましい。このような比率でＧａを添加
した薄膜の作製を、Ｇａの含有量が異なる種々のＣｕ／
Ｇａターゲットを用いて実施したところ、Ｃｕ７５重量
％、Ｇａ２５重量％の合金ターゲットの使用が特に有効
であった。この合金ターゲットを用いた上記と同様のハ
イブリッド法により、大きさ１０ｃｍ角の上記基板上へ
の成膜を実施したところ、従来の多元蒸着法により成膜
した場合よりも膜面内の均一性に優れた（III族として
ＩｎおよびＧａを含む）化合物半導体薄膜を得ることが
できた。このように大面積基板に成膜する場合の膜面内
の均一性に差が認められるのは、蒸着法によるよりも、
スパッタリング法によるほうが粒子の飛散状態が安定し
ているためであると考えられる。In the compound semiconductor thin film manufactured by the above method, the ratio of Ga in Group III is set to 1 to 80 atomic%, particularly 20 to 25 atomic%. Is preferable from the viewpoint of increasing the wide band gap. The production of the thin film to which Ga is added at such a ratio is performed by using various Cu /
When the test was performed using a Ga target, the use of an alloy target of 75% by weight of Cu and 25% by weight of Ga was particularly effective. When a film was formed on the above substrate having a size of 10 cm square by the same hybrid method as described above using this alloy target, the uniformity in the film surface was more improved than when the film was formed by the conventional multi-source evaporation method. An excellent compound semiconductor thin film (containing In and Ga as group III) was obtained. The difference in the in-plane uniformity when a film is formed on a large-area substrate as described above,
This is considered to be because the scattering state of the particles is more stable by the sputtering method.
【００２３】なお、以上の実施形態では、蒸着源として
Ｓｅを用いたが、Ｓ蒸着源やＳｅ／Ｓ蒸着源を用いても
よい。基板としても、Ｍｏ薄膜を形成したガラス基板に
限らず、他の金属薄膜や半導体薄膜を形成したガラス基
板、薄膜を形成していないガラス基板を用いてもよく、
ガラス以外の基板を用いても構わない。In the above embodiment, Se is used as the evaporation source, but an S evaporation source or a Se / S evaporation source may be used. The substrate is not limited to the glass substrate on which the Mo thin film is formed, but may be a glass substrate on which another metal thin film or a semiconductor thin film is formed, or a glass substrate on which no thin film is formed,
Substrates other than glass may be used.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣｕとＧａとからなるスパッタリングターゲットを利用
した上記製造方法および製造装置とすることにより、組
成制御が容易で再現性よく、また負イオン化したＳｅ等
VI族元素により膜にダメージを与えることもなく、III
族としてＩｎおよびＧａを含むＩ−III−VI族化合物半
導体薄膜を得ることができる。本発明の製造方法および
製造装置は、特に薄膜太陽電池の技術分野において有用
である。As described above, according to the present invention,
By using the above-described manufacturing method and manufacturing apparatus using a sputtering target composed of Cu and Ga, composition control is easy and reproducible, and negative ionized Se or the like is used.
No damage to the film by group VI elements, III
A group I-III-VI compound semiconductor thin film containing In and Ga as a group can be obtained. The production method and production apparatus of the present invention are particularly useful in the technical field of thin-film solar cells.
【図１】 本発明の製造方法を実施するための装置の一
形態を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of an apparatus for carrying out a manufacturing method of the present invention.
【図２】 本発明の製造装置の一実施形態を示す横断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing one embodiment of the manufacturing apparatus of the present invention.
１、１ａ、１ｂ、１ｃ スパッタリングターゲット装着
装置 ２ るつぼ ３ 加熱ヒーター ４ 角度調節機構 ５ 蒸着源シャッター ６ 基板 ７ 基板ホルダー ８ 加熱ヒーター ９ 基板シャッター １０ 真空容器 １１ 排気口 １２、１３ 電力源 １５ 基板回転モーター １６ ベルト １７ 高周波電源 １８ マッチングボックス ２０ マスフローコントローラー ２１ ガスバルブ ２２ リークバルブ ３１ Ｃｕターゲット ３２ Ｃｕ／Ｇａターゲット ３３ Ｉｎターゲット ３４ Ｓｅ蒸着源DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b, 1c Sputtering target mounting device 2 Crucible 3 Heater 4 Angle adjustment mechanism 5 Deposition source shutter 6 Substrate 7 Substrate holder 8 Heater 9 Substrate shutter 10 Vacuum container 11 Exhaust port 12, 13 Power source 15 Substrate rotating motor Reference Signs List 16 belt 17 high-frequency power supply 18 matching box 20 mass flow controller 21 gas valve 22 leak valve 31 Cu target 32 Cu / Ga target 33 In target 34 Se evaporation source
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｅ (72)発明者 根上 卓之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和田 隆博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 31/04 H01L 31/04 E (72) Inventor Takuyuki Negami 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. ( 72) Inventor Takahiro Wada 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (3)
らなり、前記III族元素としてＩｎおよびＧａを含む化
合物半導体薄膜の製造方法であって、Ｃｕターゲット、
Ｉｎターゲット、およびＣｕとＧａとからなるターゲッ
トを含むスパッタリングターゲットから前記Ｉ族元素お
よび前記III族元素を供給し、ＳｅおよびＳから選ばれ
る少なくとも１つからなる蒸着源から前記VI族元素を供
給することを特徴とする化合物半導体薄膜の製造方法。1. A method for producing a compound semiconductor thin film comprising a group I element, a group III element and a group VI element and containing In and Ga as the group III element, comprising:
The Group I element and the Group III element are supplied from an In target and a sputtering target including a target composed of Cu and Ga, and the Group VI element is supplied from a deposition source composed of at least one selected from Se and S. A method for producing a compound semiconductor thin film, comprising:
ａを２０〜９６重量％含有する請求項１に記載の化合物
半導体薄膜の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the target comprising Cu and Ga is G
The method for producing a compound semiconductor thin film according to claim 1, wherein a is contained in an amount of 20 to 96% by weight.
らなり、前記III族元素としてＩｎおよびＧａを含む化
合物半導体薄膜の製造装置であって、Ｃｕターゲット、
Ｉｎターゲット、およびＣｕとＧａとからなるターゲッ
トを含むスパッタリングターゲットと、ＳｅおよびＳか
ら選ばれる少なくとも１つからなる蒸着源とを同一真空
容器内に備えたことを特徴とする化合物半導体薄膜の製
造装置。3. An apparatus for producing a compound semiconductor thin film comprising a Group I element, a Group III element and a Group VI element and containing In and Ga as said Group III element, comprising:
An apparatus for producing a compound semiconductor thin film, comprising: a sputtering target including an In target and a target composed of Cu and Ga; and a vapor deposition source composed of at least one selected from Se and S in the same vacuum vessel. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10065201A JPH11260724A (en) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Method and device for manufacturing compound semiconductor thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260724A true JPH11260724A (en) | 1999-09-24 |
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ID=13280077
Family Applications (1)
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| JP10065201A Pending JPH11260724A (en) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Method and device for manufacturing compound semiconductor thin film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260724A (en) |
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1998
- 1998-03-16 JP JP10065201A patent/JPH11260724A/en active Pending
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