溅射靶及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够进一步降低氧含量，并且能够抑制异常放电的Cu-Ga烧结体的溅射靶及其制造方法。本发明专利技术的溅射靶具有含有20at％以上且小于30at％的Ga且剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的成分组成，并且由通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归属于ζ相的衍射峰的烧结体构成，归属于所述ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于所述γ相的衍射峰的主峰强度的10％以上，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在形成用于形成CIGS薄膜型太阳能电池的光吸收层的Cu-In-Ga-Se化合物膜(以下有时简单记作CIGS膜。)时使用的溅射靶及其制造方法。
技术介绍
近年来，基于黄铜矿系化合物半导体的薄膜型太阳能电池提供于实际使用中，基于该化合物半导体的薄膜型太阳能电池具有如下基本结构：在钠钙玻璃基板上形成成为正电极的Mo电极层，在该Mo电极层上形成有由CIGS膜构成的光吸收层，在该光吸收层上形成有由ZnS、CdS等构成的缓冲层，在该缓冲层上形成有成为负电极的透明电极层。作为上述光吸收层的形成方法，已知有例如通过多源蒸镀法进行成膜的方法。通过该方法得到的光吸收层可得到较高的能量转换效率，但由于是基于点放射源的蒸镀，因此在大面积的基板上进行成膜时，膜厚分布的均匀性容易下降。因此，提出有通过溅射法形成光吸收层的方法。作为通过溅射法形成上述光吸收层的方法，提出有如下方法(所谓的硒化法)：首先，使用In靶通过溅射来形成In膜。在该In膜上使用Cu-Ga二元合金靶通过溅射来成膜Cu-Ga二元合金膜，将由所得到的In膜及Cu-Ga二元合金膜构成的层叠前体膜在Se气氛中进行热处理来形成CIGS膜。进而，以上述技术为背景，提出有如下技术：从金属背面电极层侧起以Ga含量较高的Cu-Ga合金层、Ga含量较低的Cu-Ga合金层、In层的顺序通过溅射法来制作所述Cu-Ga合金膜及In膜的层叠前体膜，并将其在硒和/或硫黄气氛中进行热处理，由此使从界面层(缓冲层)侧朝向金属背面电极层侧的薄膜光吸收层内部的Ga的浓度梯度逐渐地(阶段性地)发生变化，从而实现开路电压较大的薄膜型太阳能电池，并且防止薄膜光吸收层从其他层剥离。此时，提出在CuGa靶中的Ga含量为1～40原子％(参考专利文献1)。作为用于形成这种CuGa合金层的CuGa靶，例如在专利文献2中提出有将以水雾化装置制作的Cu-Ga混合细粉通过热压来烧结的Cu-Ga合金烧结体溅射靶。该Cu-Ga合金烧结体溅射靶由单一组成构成，Cu-Ga合金的基于X射线衍射的主峰(γ相(Cu9Ga4相))以外的峰值强度相对于主峰设为5％以下，其平均晶体粒径为5～30μm。并且，该靶中，氧含量为350～400ppm。专利文献1：日本专利公开平10-135495号公报专利文献2：国际公开第2011/010529号公报上述以往的技术中，留有以下课题。即，专利文献2所记载的技术中，通过热压进行制作，从而降低了氧含量并且减少了异常放电，但现状是太阳能电池制造商要求着氧含量更少的靶。并且，通过熔解法制作的靶中，如在专利文献2的表1中所记载，氧含量能够大幅降低为40～50ppm，相对于此，平均粒径成为830～1100μm，非常大，导致了异常放电增加的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于前述课题而完成，其目的在于提供一种能够进一步降低氧含量且能够抑制异常放电的Cu-Ga烧结体的溅射靶及其制造方法。本专利技术为了解决上述课题而采用了以下结构。即，其特征在于，第1专利技术所涉及的溅射靶具有含有20at％以上且小于30at％的Ga，且剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的成分组成，并且由通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归属于ζ相的衍射峰的烧结体构成，归属于所述ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于所述γ相的衍射峰的主峰强度的10％以上，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100μm以下。另外，所述γ及ζ相以从“BinaryAlloyPhaseDiagrams(第2版)”(Copyright1990byASMInternational(R)，ISBN：0-87170-405-6)的1410页所记载的基于P.R.Subramanian和D.E.Laughlin的Cu-Ga系的项目来定义，其各自的化学式及空间群如下。(化学式)γ相：Cu9Ga4，ζ相：Cu3Ga(空间群)γ相：P-43m，ζ相：P63/mmcE在该溅射靶中，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100ppm以下，氧含量较低且粒径较小，因此能够大幅降低异常放电。并且，通过大幅降低氧含量，抑制由溅射得到的前体膜中的氧量的增大，由此能够有助于CIGS薄膜型太阳能电池的光吸收层中的光电转换效率的提高。另外，将Ga的含量设为小于30at％的原因在于，若为30at％以上，则归属于ζ相的衍射峰几乎消失，ζ相相对于γ相的峰值强度成为小于10％，基本上成为γ相的单相。第2专利技术所涉及的溅射靶的制造方法的特征在于，为制造第1专利技术所涉及的溅射靶的方法，具有将由纯Cu粉末与Cu-Ga合金粉末的混合粉末构成的成形体在还原性气氛中加热来进行常压烧结的工序。即，该溅射靶的制造方法中，由于将由纯Cu粉末和Cu-Ga合金粉末的混合粉末构成的成形体在还原性气氛中加热来进行常压烧结，因此各自的原料粉在烧成中产生相互扩散从而出现γ相和ζ相，能够以非常少的氧含量来得到通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归属于ζ相的衍射峰的烧结体。另外，通过使用易塑性变形的纯Cu粉末，在成为成形体时保持形状变得容易。并且，纯Cu粉末在室温大气中也会被氧化，但在还原性气氛中的加热过程中容易被还原，因此不会成为增加氧含量的原因。进而，通过加入50at％Ga的Cu-Ga合金粉末而成为液相烧结，可得到高密度的烧结体。根据本专利技术，发挥以下效果。即，根据本专利技术所涉及的溅射靶及其制造方法，归属于ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于γ相的衍射峰的主峰强度的10％以上，氧含量成为100ppm以下，平均粒径为100μm以下，氧含量较低且粒径较小，由此能够大幅降低异常放电，并且能够抑制由靶得到的前体膜中的氧量的增大。由此，通过使用本专利技术的溅射靶以溅射法来成膜CIGS薄膜型太阳能电池的光吸收层，能够有助于光吸收层中的光电转换效率的提高，且能够制造发电效率较高的太阳能电池。附图说明图1是在本专利技术所涉及的溅射靶及其制造方法中，对含有25at％的Ga的实施例示出基于X射线衍射的衍射峰的曲线图。图2是对含有28at％的Ga的本专利技术的实施例示出基于X射线衍射的衍射峰的曲线图。图3是对含有29at％的Ga的本专利技术的实施例示出基于X射线衍射的衍射峰的曲线图。图4是对含有30at％的Ga的本专利技术的比较例示出基于X射线衍射的衍射峰的曲线图。图5是关于含有25at％的Ga的本专利技术的实施例，基于电子射线显微分析仪(EPMA)的成分图像(COMP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅射靶，其特征在于，具有含有20at％以上且小于30at％的Ga，且剩余部分由Cu及不可避免的杂质构成的成分组成，由通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归属于ζ相的衍射峰的烧结体构成，归属于所述ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于所述γ相的衍射峰的主峰强度的10％以上，氧含量为100ppm以下，平均粒径为100μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种溅射靶，其特征在于，
具有含有20at％以上且小于30at％的Ga，且剩余部分由Cu及不可避免的杂质构
成的成分组成，
由通过X射线衍射观察到CuGa的归属于γ相的衍射峰和归属于ζ相的衍射峰的
烧结体构成，
归属于所述ζ相的衍射峰的主峰强度为归属于所述γ相的衍射峰的主峰强...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚和则，渡边宗明，吉田勇气，石山宏一，森晓，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP