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化合物半導体の製造方法及び製造装置 新技術説明会

国内特許コード P04A005126
掲載日 2004年11月17日
出願番号 特願平09-129311
公開番号 特開平10-324589
登録番号 特許第2958448号
出願日 平成9年5月20日(1997.5.20)
公開日 平成10年12月8日(1998.12.8)
登録日 平成11年7月30日(1999.7.30)
発明者
  • 市村 正也
  • 荒井 英輔
  • 後藤 文孝
出願人
  • 学校法人名古屋工業大学
発明の名称 化合物半導体の製造方法及び製造装置 新技術説明会
発明の概要 この発明の目的は、低コストでの大量生産が可能で、半導体膜の堆積量及び品質の管理が容易で、原材料の有効利用が図れ、基板の材質を問わないために製造工程の自由度が大きいという利点を持つ、新規な化合物半導体の製造方法及び製造装置を提案することにある。
従来技術、競合技術の概要 半導体薄膜を作製する技術には様々なものがあり、化学的気相成長法、分子線エピタキシャル法、液相エピタキシャル法などが実用化されている。しかし、これらの方法は一般にコストが高いため、太陽電池のように大きな面積に用いられる半導体素子に適用するのは現実的でない。そのため、太陽電池などに用いられる化合物半導体薄膜を安価にかつ大面積に作製する技術として、水溶液から半導体を堆積させる方法が従来から試みられており、次に掲げる(a) 電着法(electrochemical deposition;ECD法) 、(b) 溶液成長法(chemical bath deposition;CBD 法)の2種類の方法が数多く報告されてきた。(a) の電着法は、例えばE.Fatas,R.Duo,P.Herrasti,F.Arjona and E.Garcia-Camarero:J.Electrochem.Soc. 131 (1984) p.2243で公表されているように、水溶液中に電流を印加することによって、この電流により溶液中の構成元素イオンが還元され、カソード極に化合物半導体を堆積させる方法である。この方法は、電流のオン/オフにより反応を容易に制御できるという利点を持つ一方で、堆積させる基板は原理的に導電性を持つことが絶対条件であり、基板の選択が限られ、また、堆積電圧などの条件を適切に設定しないと、片方の元素(特に金属元素)のみが過剰に析出し、化学量論的組成から大きく外れた化合物となるおそれがある。一方、前掲(b) の溶液成長法は、例えば、N.R.Pavaskar,C.A.Menezes and A.P.B.Sinba:J.Electrochem.Soc. 124 (1977) p.743に開示があり、上述の電着法のように電流を用いるのではなく、溶液中での化学反応によって所望の化合物を過飽和状態になるまで生成させ、その過飽和な化合物を基板上に堆積させる方法である。この方法は、基板を選ばず、非導電性の基板上にも析出が可能であるが、堆積反応を人為的に制御することができない。すなわち、ひとたび均一な過飽和状態となった溶液では反応の開始、反応速度、反応の停止を制御できない。また、溶液中の全体で反応が起こるため基板のみならず容器側面にも堆積してしまい、原料の効率が悪い。更に、溶液は作った直後に使う必要があり、当然二度以上繰り返して使用することはできない。
産業上の利用分野 CdS やZnS などの硫化物の化合物半導体を製造する分野に関するものであり、かかる化合物半導体は、太陽電池、光センサ、発光パネルなどの使途に用いて好適
特許請求の範囲 【請求項1】 作ろうとする半導体の原料金属イオン及びチオ硫酸イオンを有する水溶液に基板を浸漬させ、この基板に向けて紫外線領域の光を照射して、光化学反応により金属の硫化物からなる化合物半導体を基板上に形成させることを特徴とする化合物半導体の製造方法。
【請求項2】 化合物半導体がCdS 、ZnS 、Cu2S、SnS 又はCuInS2であることを特徴とする請求項1記載の化合物半導体の製造方法。
【請求項3】 基板上に堆積させた後、この化合物半導体に300 ℃以上でアニールを行うことを特徴とする請求項1記載の化合物半導体の製造方法。
【請求項4】 金属イオン及びチオ硫酸イオンを有する水溶液を収容する処理槽と、この処理槽の浴中に浸漬させる基板の支持装置とをそなえ、かつ、この支持装置に取り付けた基板に向けて紫外線領域の光を照射する光源をそなえることを特徴とする化合物半導体の製造装置。
【請求項5】 基板と光源との間に集光レンズをそなえることを特徴とする請求項4記載の化合物半導体の製造装置。
産業区分
  • 処理操作
  • 無機化合物
  • 太陽熱利用
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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