[发明专利]Cu-Ga合金溅射靶及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Cu-Ga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Cu-Ga合金溅射靶及其 制造方法。

背景技术

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-Ga合金层和In层并进行层叠(例如，参照专利文献1)。另外， 作为用于上述Cu-Ga合金层的形成的溅射靶，通常使用例如Ga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 均匀，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，均匀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

发明内容

本发明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-Ga合金溅射靶，所述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。

本发明包含以下方式。

(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。

所述溅射靶优选为实质上由包含Ga的Cu基合金构成的Cu-Ga合金 溅射靶，进一步优选为仅由包含Ga的Cu基合金构成的Cu-Ga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(2)所述的Cu-Ga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100μm的任意线 段上所占的以Cu₉Ga₄化合物相为基体的γ相的比率为20％以上、95％以下， 且横穿所述线段的以Cu₉Ga₄化合物相为基体的γ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Cu₉Ga₄化合 物相和Cu₃Ga化合物相。

所述溅射靶优选实质上由Cu₉Ga₄化合物相和Cu₃Ga化合物相构成的 物质，进一步优选仅由Cu₉Ga₄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)～(4)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Ga 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-Ga 合金堆积到收集器中，得到Cu-Ga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。