[发明专利]Cu-Ga合金溅射靶以及Cu-Ga合金溅射靶的制造方法

说明书

本发明的Cu‑Ga合金溅射靶由Cu‑Ga合金构成，碳浓度为30质量ppm以下，组织观察的结果如下：粒径10μm以下的晶粒所占的面积率在5％以上且50％以下的范围内，粒径100μm以上的晶粒所占的面积率在1％以上且30％以下的范围内。

技术领域

本发明涉及一种在通过溅射而形成Cu-Ga合金膜时使用的Cu-Ga合金溅射靶以及该Cu-Ga合金溅射靶的制造方法。

本申请主张基于2015年3月30日于日本申请的专利申请2015-069859号以及2016年1月29日于日本申请的专利申请2016-016122号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，作为由化合物半导体构成的薄膜太阳能电池，广泛提供了具备由Cu-In-Ga-Se四元系合金薄膜构成的光吸收层的CIGS系太阳能电池。

在此，作为形成由Cu-In-Ga-Se四元系合金薄膜构成的光吸收层的方法，已知通过蒸镀法成膜的方法。具备通过蒸镀法成膜的光吸收层的太阳能电池具有能量转换效率高的优点，但是存在成膜速度慢且生产效率低的问题。

因此，作为形成由Cu-In-Ga-Se四元系合金薄膜构成的光吸收层的方法，提供了如下的方法：形成In膜和Cu-Ga膜的层叠膜，并在Se气氛中对该层叠膜进行热处理，使上述层叠膜硒化。在此，在形成In膜以及Cu-Ga膜时，应用使用了In溅射靶以及Cu-Ga合金溅射靶的溅射法。

上述Cu-Ga合金溅射靶通过熔炼铸造法(例如参考专利文献1以及专利文献2)或者粉末烧结法(例如参考专利文献3以及专利文献4)制造。

在此，在通过熔炼铸造法制造的Cu-Ga合金溅射靶中，具有氧浓度低且溅射速率快的优点，但是具有在凝固过程中产生Ga的偏析且晶粒会粗大化的缺点。

另一方面，在通过粉末烧结法制造的Cu-Ga合金溅射靶中，由于具有微细的组织，因此具有抗折强度高且靶在溅射中不易断裂的优点，但是具有氧浓度高且溅射速率慢的缺点。

专利文献1：日本特开2000-073163号公报

专利文献2：日本特开2014-185392号公报

专利文献3：再公表WO2011/010529号公报

专利文献4：再公表WO2011/013471号公报

因此，在通过粉末烧结法制造的Cu-Ga合金溅射靶中，存在脆性高且容易断裂的问题。并且，与熔炼铸造法相比，通过粉末烧结法制造的Cu-Ga合金溅射靶的杂质变多，在溅射成膜时产生异常放电和颗粒，所形成的Cu-Ga合金膜的质量有可能下降。

发明内容

该发明是鉴于前述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制在制造时或使用时发生断裂，并且能够抑制在溅射成膜时产生异常放电以及颗粒的Cu-Ga合金溅射靶以及该Cu-Ga合金溅射靶的制造方法。

为了解决上述课题，本发明的Cu-Ga合金溅射靶由Cu-Ga合金构成，其特征在于碳浓度为30质量ppm以下，组织观察的结果如下：粒径10μm以下的晶粒所占的面积率在5％以上且50％以下的范围内，粒径100μm以上的晶粒所占的面积率在1％以上且30％以下的范围内。

在作为这种结构的本发明的Cu-Ga合金溅射靶中，由于粒径10μm以下的晶粒所占的面积率为5％以上，粒径100μm以上的晶粒所占的面积率为1％以上，因此能够减少晶粒内存在的孔的个数，从而能够提高抗折强度。由此，能够抑制在制造时或使用时发生断裂。

并且，由于碳浓度限制在30质量ppm以下，并且粒径10μm以下的晶粒所占的面积率限制在50％以下，因此能够抑制在溅射成膜时产生颗粒，从而能够形成高质量的Cu-Ga合金膜。