Cu-Ga合金溅射靶及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种Cu-Ga合金溅射靶，可形成膜的成分组成的均匀性(膜均匀性)优异的Cu-Ga溅射膜且可降低溅射中的穿孔产生，同时，强度高且可抑制溅射中的裂纹。本发明专利技术是一种包含含有Ga的Cu基合金的溅射靶，其平均结晶粒径为10μm以下，且孔隙率为0.1％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Cu-fei合金溅射靶及其制造方法，例如涉及一种用于CIS(CIGS) 系薄膜太阳能电池的光吸收层的形成的。
技术介绍
作为CIS(CIGS)系薄膜太阳能电池的光吸收层形成方法，通过溅射法依次形成 Cu-fei合金层和h层并进行层叠(例如，参照专利文献1)。另外，作为用于上述Cu-fei合金层的形成的溅射靶，通常使用例如( 含量为10 30原子％的溅射靶。上述溅射靶的制造方法，例如如专利文献2所示，可举出通过熔解■铸造法进行制造的方法。但是，若通过该方法进行制造，由于铸造后的冷却进行比较缓慢，因此，具有结晶组织变大，产生材料成分的微观上的不均勻，溅射靶的面内方向及板厚方向上容易产生组成改变的倾向。使用这样的溅射靶进行成膜时，得到的膜在面内方向也容易产生组成改变，认为这成为太阳能电池的转换效率降低的原因之一。另外，通过熔解■铸造法制造的溅射靶如上所述容易产生板厚方向上的组成改变，认为成为批生产的批间不均的原因之一。另外通过熔解■铸造法制造的溅射靶上容易产生气孔(孔隙)。若溅射靶中的孔隙率高，存在如下问题溅射时在气孔边缘部产生穿孔(异常放电)，溅射的放电稳定性变差，因穿孔的冲击产生微粒，微粒附着在基板上等使膜与基板的粘着性降低，太阳能电池的性能变差等。另外，通过熔解·铸造法制造的溅射靶由于为低强度，由于溅射中的上述靶的温度上升产生的应力，该靶存在容易发生裂纹的问题。作为形成上述溅射靶的其它的方法，例如如专利文献3或专利文献4所示，可举出粉末烧结法。在该方法中，将合金粉末和纯铜粉末进行烧结，但烧结前的粉末的微细化存在界限，结果结晶组织的微细化存在界限。另外，均勻混合粉末也存在界限。专利文献1 日本专利第3249408号公报专利文献2 日本特开2000-073163号公报专利文献3 日本特开2008-138232号公报专利文献4 日本特开2008-163367号公报
技术实现思路
本专利技术是着眼于所述各种情况而完成的，其目的在于可以提供一种Cu-fei合金溅射靶，所述Cu-fei合金溅射靶可形成膜的成分组成的均勻性(膜均勻性)优异的Cu-fei溅射膜，且可降低溅射中的穿孔产生，同时，强度高且可抑制溅射中的裂纹。本专利技术包含以下方式。(1) 一种Cu-fei合金溅射靶，其包含含有( 的Cu基合金，其平均结晶粒径为10 μ m 以下，且孔隙率为0. 以下。所述溅射靶优选为实质上由包含( 的Cu基合金构成的Cu-Ga合金溅射靶，进一3步优选为仅由包含( 的Cu基合金构成的Cu-fe合金溅射靶。(2)如(1)所述的Cu-Ga合金溅射靶，Ga含量为20原子％以上、29原子％以下。(3)如(1)或( 所述的Cu-fei合金溅射靶，在拍摄了所述溅射靶的表面的放大率为500倍的扫描电子显微镜观察照片中，在长度100 μ m的任意线段上所占的以Cu9Gii4化合物相为基体的Y相的比率为20%以上、95%以下，且横穿所述线段的以Cu9Gii4化合物相为基体的Y相的个数为5个以上。(4)如(1) (3)中任一项所述的Cu-Ga合金溅射靶，其包含Cu9Gii4化合物相和 Cu3^i化合物相。所述溅射靶优选实质上由Cu9Gii4化合物相和Cufa化合物相构成的物质，进一步优选仅由Cu9Gii4化合物相和Cu3Ga化合物相构成的物质。(5) 一种Cu-Ga合金溅射靶的制造方法，其为(1) ⑷中任一项所述的Cu-Ga合金溅射靶的制造方法，其包含以下工序第一工序，将含有( 的Cu基合金的熔液气流雾化、 微细化；第二工序，将所述微细化了的Cu-fei合金堆积到收集器中，得到Cu-fei合金预成型体；第三工序，将所述Cu-Ga合金预成型体通过致密化方法进行致密化，得到Cu-Ga合金致密体。根据本专利技术，结晶粒微细且孔隙率降低，可实现优选具有特有化合物相的形态的 Cu-fei合金溅射靶。其结果，在使用该靶进行溅射时，抑制穿孔产生或裂纹，稳定且效率高， 另外成品率良好，可以形成膜组成均勻的Cu-fei溅射膜作为例如构成CIS(CIGS)系薄膜太阳能电池的光吸收层的层。附图说明图1为表示Cu-Ga 二元系状态图的图。图2为本专利技术的溅射靶的放大率为500倍的显微组织照片。图3为说明使用图2评价化合物相形态的方法的图。图4为比较例的溅射靶的放大率为500倍的显微组织照片。图5为说明使用图4评价化合物相形态的方法的图。图6为通过X射线衍射法对本专利技术的溅射靶进行化合物相的鉴定的说明图。具体实施例方式本专利技术人等为了解决上述课题对其对策进行了潜心研究。其结果发现如果由于 Cu-fei合金溅射靶的结晶粒的微细化和孔隙率的降低使材料均质性提高，优选进一步将化合物相的形态设为如规定所示，则能够提高使用该靶而得到的Cu-Ga溅射膜的膜组成的均勻性，且能够降低溅射时的穿孔产生，同时，能够抑制溅射中的靶裂纹。以下，对本专利技术的溅射靶进行详细叙述。本专利技术的溅射靶具有平均结晶粒径为ΙΟμπι以下，且孔隙率为0. 以下的特点。 通过将平均结晶粒径设为ΙΟμπι以下，则能够抑制通过溅射进行了蚀刻后的靶表面的凹凸的形成，能够使蚀刻的进行稳定化。其结果能够使形成的薄膜的膜厚分布和溅射膜的堆积速度更稳定。上述平均结晶粒径优选为8. 0 μ m以下。另外，从制法方面或成本的观点考虑， 平均结晶粒径的下限为0. 5 μ m左右。另外，通过使孔隙率为0. 以下且使靶中的孔隙降低，能够确保溅射时的放电稳定性，同时，能够防止在孔隙端由于产生穿孔而引起微粒的产生。上述孔隙率优选为0. 05% 以下。本专利技术的溅射靶的( 含量优选为20原子％以上、四原子％以下。若( 含量低于 20%，则由于包含Cu相而膜均勻性可能变差。另一方面，若( 含量大于四％，则可能变为 Cu9Gii4化合物相单相，有可能发生裂纹。( 含量优选为M原子％以上J6原子％以下。另外，本专利技术的溅射靶，氧含量优选为500ppm以下。这样，通过降低氧含量，能够进一步降低溅射时的穿孔产生。上述氧含量更优选为400ppm以下。另外，优选将化合物相的形态设为如下所示。即，在拍摄上述溅射靶的表面的放大率为500倍的扫描电子显微镜观察照片中，图1的Cu-fei 二元系状态图中所图示的以被称为Y相的Cu9Gii4为基体的金属间化合物相的在长度100 μ m的任意线段上所占的比率优选为20%以上95%以下，且横穿上述线段的上述γ相的个数优选为5个以上。上述γ相的在长度100 μ m的任意线段上所占的比率更优选为30%以上50%以下，另外，横穿上述线段的上述Y相的更优选的个数为6个以上。对上述“在长度100 μ m的任意线段上所占的以Cu9Gii4化合物相为基体的Y相的比率”及“横穿上述线段的以Cu9Gii4化合物相为基体的γ相的个数”的测定方法进行以下说明。在拍摄溅射靶的表面的放大率为500倍的扫描电子显微镜观察照片(反射电子像)中，对在长度100 μ m的任意线段上所占的以Cu9Gii4化合物相为基体的γ相的比率和横穿上述线段的以Cu9Gii4化合物相为基体的γ相的个数而言，例如使用在上述图2中引出线段的图3对实施例1的情况进行说明时，图3中的任意线段(约270 μ m)，在上述浅灰色部分和深灰色部分的边界引出线(图3中，短竖线)，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｃｕ－Ｇａ合金溅射靶，其包含含有Ｇａ的Ｃｕ基合金，其平均结晶粒径为１０μｍ以下且孔隙率为０．１％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松村仁实，南部旭，得平雅也，冈本晋也，
申请(专利权)人：株式会社钢臂功科研，
类型：发明
国别省市：JP