JPS6220381A - 二セレン化インジウム銅半導体膜の製造方法 - Google Patents
二セレン化インジウム銅半導体膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ウム銅(OI8 )を有する薄いフィルムのへテロ接合
光電池( photovoltaic cell )に
関しそしてさらに特定的にはそのよりなOI8フィルム
を形成する方法に関する。
光電池( photovoltaic cell )に
関しそしてさらに特定的にはそのよりなOI8フィルム
を形成する方法に関する。
OI8半導体層を含む光起電カブ・々イス( phot
o −vollaic devices )の背景を説
明する参考文献は米国特許第4,3 3 5,2 6
6号及び米国特許第4,46 5、5 7 5号を包含
する。この特許の両方は参照することにより本明細書に
組み入れられる。米国特許第4,3 3 5,2 6
6号はOIS/硫化カドミウム(Od8)光電池の開発
に関するかなシの背景情報を提供する。前記米国特許第
4,3 3 5,2 6 6号は二つのわずかに異なる
領域におけるOI8フィルムの溶着を包含するOIS溶
着( deposition )方法における改良を教
示している。第1の領域は過剰の銅を有し、一方ではO
dS層に究極的に隣接している第2の領域は銅に不足し
ている。二つの領域間の拡散はデノ々イス接合での純銅
小塊( nodule )の形成の可能性を減少させる
一方で所望のOIS層を形成する。前記米国特許第4,
3 3 5,2 6 6号では三種の元素が加熱された
基体上に同時に蒸着され、溶着されるにつれて化合物半
導体を形成する反応性蒸着技術を用いてOI8材料が溶
着される。
o −vollaic devices )の背景を説
明する参考文献は米国特許第4,3 3 5,2 6
6号及び米国特許第4,46 5、5 7 5号を包含
する。この特許の両方は参照することにより本明細書に
組み入れられる。米国特許第4,3 3 5,2 6
6号はOIS/硫化カドミウム(Od8)光電池の開発
に関するかなシの背景情報を提供する。前記米国特許第
4,3 3 5,2 6 6号は二つのわずかに異なる
領域におけるOI8フィルムの溶着を包含するOIS溶
着( deposition )方法における改良を教
示している。第1の領域は過剰の銅を有し、一方ではO
dS層に究極的に隣接している第2の領域は銅に不足し
ている。二つの領域間の拡散はデノ々イス接合での純銅
小塊( nodule )の形成の可能性を減少させる
一方で所望のOIS層を形成する。前記米国特許第4,
3 3 5,2 6 6号では三種の元素が加熱された
基体上に同時に蒸着され、溶着されるにつれて化合物半
導体を形成する反応性蒸着技術を用いてOI8材料が溶
着される。
前記米国特許第4,4 6 5,5 7 5号は前記米
国特許第4,3 3 5,2 6 6号と同じタイプの
デノ々イスを製造するための異なる反応性溶着方法を教
示している。主な違いは銅、インジウム及びセレンを溶
着するためにDoマグネトロ/スパッタリング装置を使
用することである。好ましい形態において、前記米国特
許第4,4 6 5,5 7 5号はOI8フィルムを
溶着するためにOu28e及びIn28e3ターゲツト
を使用する。別法として、上記米国特許第4,46 5
、5 7 5号は反応性溶着方法において元素軟銅、イ
ンジウム及びセレ/の共溶着を教示している。
国特許第4,3 3 5,2 6 6号と同じタイプの
デノ々イスを製造するための異なる反応性溶着方法を教
示している。主な違いは銅、インジウム及びセレンを溶
着するためにDoマグネトロ/スパッタリング装置を使
用することである。好ましい形態において、前記米国特
許第4,4 6 5,5 7 5号はOI8フィルムを
溶着するためにOu28e及びIn28e3ターゲツト
を使用する。別法として、上記米国特許第4,46 5
、5 7 5号は反応性溶着方法において元素軟銅、イ
ンジウム及びセレ/の共溶着を教示している。
種々の他の技術が捷たOISフィルムを溶着するために
使用されて来た。例えば刊行物ソーラーエネルギーマテ
リアルズ(Solar Energy MateBal
s)2(1980)第362〜372頁のジエー.ビー
コスゼブスキー( J 、Plekoszewski
l等による”Ftl?−スノぞツタリングされたOuI
n8e2薄いフィルム( FLF−8puttered
OuInSe2 Thin filmsl”は合成さ
れたターゲットから加熱された基体上へRFスノぞツタ
リングによるOI8フィルムの溶着を教示している。前
記ピーコスゼブスキーの書ハターゲットがプレスされる
粉末の粒子寸法が最終フィルムの品質の点から臨界的で
あることを教示している。したがって微細な粉末が使用
された場合、得られたフィルムはセレンに不足しており
そしてインジウムに富んでいた。刊行物ジャーナルオブ
エレクトロケミカルソサイアテイ( J.Electr
oc −hem.8oc. 3 1 9 8 4年9月
第2182頁のティ。
使用されて来た。例えば刊行物ソーラーエネルギーマテ
リアルズ(Solar Energy MateBal
s)2(1980)第362〜372頁のジエー.ビー
コスゼブスキー( J 、Plekoszewski
l等による”Ftl?−スノぞツタリングされたOuI
n8e2薄いフィルム( FLF−8puttered
OuInSe2 Thin filmsl”は合成さ
れたターゲットから加熱された基体上へRFスノぞツタ
リングによるOI8フィルムの溶着を教示している。前
記ピーコスゼブスキーの書ハターゲットがプレスされる
粉末の粒子寸法が最終フィルムの品質の点から臨界的で
あることを教示している。したがって微細な粉末が使用
された場合、得られたフィルムはセレンに不足しており
そしてインジウムに富んでいた。刊行物ジャーナルオブ
エレクトロケミカルソサイアテイ( J.Electr
oc −hem.8oc. 3 1 9 8 4年9月
第2182頁のティ。
エル.チュー(T.L.Ohu)等による“大きな粒子
のニセレ/化インジウム銅フィルム(L arge G
ra−in Oopper Indium Disel
enide Films + −におい−(−二つの他
のフィルム溶着技術が論じc−)irしている。
のニセレ/化インジウム銅フィルム(L arge G
ra−in Oopper Indium Disel
enide Films + −におい−(−二つの他
のフィルム溶着技術が論じc−)irしている。
?′71r)の技術t、1別々σ)銅及びインジウムノ
・fルムを6空蒸着するか牛たは電気メッキ・−ζ−る
かのいずノ1かを行ブrいイ゛し2で次に±し7ノを含
イ1する雰囲気中にi?いて得ら11. *化合物フィ
ルム金熱処理す、礼ことを包含する。この刊行物は銅対
インミクウノ、比のコントロールが必須であ1】そして
別々の溶着−71稈の使用が溶着される林料の比f’J
ント「レールすイ)il−!力分増人−することを認め
−l−いる。
・fルムを6空蒸着するか牛たは電気メッキ・−ζ−る
かのいずノ1かを行ブrいイ゛し2で次に±し7ノを含
イ1する雰囲気中にi?いて得ら11. *化合物フィ
ルム金熱処理す、礼ことを包含する。この刊行物は銅対
インミクウノ、比のコントロールが必須であ1】そして
別々の溶着−71稈の使用が溶着される林料の比f’J
ント「レールすイ)il−!力分増人−することを認め
−l−いる。
2つの他の刊行物kt (118″ノイルノ・を溶着す
る他の方法ケ論じτおり7そ[4,てOISフィルムと
酸化非錯との間に接合が形成される光か−!、4 ’j
li ’、、jJ横竜を教示している。これらの第1は
薄い固体フィルム(Th1n Rn目d Fllr
nJ90(19823第4 1 9 □=423はの上
ム xス7トマ−(M 、 8 、 Tome r )
’Jに2しる表題”スプレー熱分j竹により全体的に
つくらt1/’r、 Zn(’)/p−0uInSe2
′fIXりいフィルス・太陽重油。
る他の方法ケ論じτおり7そ[4,てOISフィルムと
酸化非錯との間に接合が形成される光か−!、4 ’j
li ’、、jJ横竜を教示している。これらの第1は
薄い固体フィルム(Th1n Rn目d Fllr
nJ90(19823第4 1 9 □=423はの上
ム xス7トマ−(M 、 8 、 Tome r )
’Jに2しる表題”スプレー熱分j竹により全体的に
つくらt1/’r、 Zn(’)/p−0uInSe2
′fIXりいフィルス・太陽重油。
(A Znr)/p−0uTn8e2’l”hin F
ilm 5olar Ce1lPrepared E
ntirely By 5pray Pyrolysi
s”fある。
ilm 5olar Ce1lPrepared E
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s”fある。
トマ−のr?fJ掲書に4?いて、3;10〜550℃
の基体温用゛アスプレー熱分Wfにより酸化錫被覆ガラ
ス基体上に酸化1ifj鉛が溶着さハる。(]■8層の
同様な溶着後、約2係の効率の光起電力応答が測定され
〃−oポリソー ラーイ/−1ボレー−−−−フツド(
Po1y 5o−1ar Ir+corpolale+
口による最終レボニート1984年3月の5ERI/8
’I’l(、、−2112247中の表題7化学的蒸気
溶着さね〃ニニセレ/什インジウノ・銅薄いフィルム材
利研9 ((jhemieal Vapor 1)ep
os−目ed (loppe+r Indium
Dilielenide ’I’hjn X肖1
mMa−1erials [Lesearclil”
レポートにおいて近接した空間の化学蒸気輸送技術によ
り溶着され/こOI Sノイルム#−V(1酸4B%鉛
ノイルムがイオンビームスパッタリング処理される。2
〜3係の範囲の光起電力効率がぞのようなデノ々イスで
達成された1、−に記診照特〆1゛及び刊行物+、r
M好な光起1M、カデパイ、スを1)くるのに使用1”
る/Cめの高い品質のOISフ・イルムを溶着するため
の実際的技術全開発するために多くの努力がなされプこ
ことを示している。
の基体温用゛アスプレー熱分Wfにより酸化錫被覆ガラ
ス基体上に酸化1ifj鉛が溶着さハる。(]■8層の
同様な溶着後、約2係の効率の光起電力応答が測定され
〃−oポリソー ラーイ/−1ボレー−−−−フツド(
Po1y 5o−1ar Ir+corpolale+
口による最終レボニート1984年3月の5ERI/8
’I’l(、、−2112247中の表題7化学的蒸気
溶着さね〃ニニセレ/什インジウノ・銅薄いフィルム材
利研9 ((jhemieal Vapor 1)ep
os−目ed (loppe+r Indium
Dilielenide ’I’hjn X肖1
mMa−1erials [Lesearclil”
レポートにおいて近接した空間の化学蒸気輸送技術によ
り溶着され/こOI Sノイルム#−V(1酸4B%鉛
ノイルムがイオンビームスパッタリング処理される。2
〜3係の範囲の光起電力効率がぞのようなデノ々イスで
達成された1、−に記診照特〆1゛及び刊行物+、r
M好な光起1M、カデパイ、スを1)くるのに使用1”
る/Cめの高い品質のOISフ・イルムを溶着するため
の実際的技術全開発するために多くの努力がなされプこ
ことを示している。
非常に小さな面積の研究タイプのデ/セイスについては
かなりの効率が達成されたけ′!1ども、大きな面積、
例工ば少々くとも+(0,48cm X 30.48
enr(1フイー トメ1フイー ト)のデノ薯イスの
製肩ニつい公情好な方法は見いだされて〃がっko種々
の刊行物ilCおいて認めら第1る。Lうに適当な化学
t1論的此の+A料がフィルムを形成J−るために溶着
さIることが必須的である4、これ目?lJi 守のデ
フ2イスにhいてさえ困難であることが判明1.、−、
、 fr、。大き力市販用のデノよ・イスにノ二つ−C
1繰り返すことができる基板−L犬きガ表面積にわたつ
で非常に良好な均一性が達成されなければならない。
かなりの効率が達成されたけ′!1ども、大きな面積、
例工ば少々くとも+(0,48cm X 30.48
enr(1フイー トメ1フイー ト)のデノ薯イスの
製肩ニつい公情好な方法は見いだされて〃がっko種々
の刊行物ilCおいて認めら第1る。Lうに適当な化学
t1論的此の+A料がフィルムを形成J−るために溶着
さIることが必須的である4、これ目?lJi 守のデ
フ2イスにhいてさえ困難であることが判明1.、−、
、 fr、。大き力市販用のデノよ・イスにノ二つ−C
1繰り返すことができる基板−L犬きガ表面積にわたつ
で非常に良好な均一性が達成されなければならない。
L、、、 7’r:かって、本発明の目的IT、 Kい
品質の二−セI/ン化インジウノ・銅フィルムを#着す
る/こめの改良されたJJ法f揖供することである。
品質の二−セI/ン化インジウノ・銅フィルムを#着す
る/こめの改良されたJJ法f揖供することである。
別々のDOマグネト1」ンスバッタリングノ1ソードケ
用いて第1に銅のフィルムを溶着[7、次に第1の銅フ
ィルム上にインジウムの別のフィルム金溶着し、そ1.
て次にセレン全含有するガスの存在下に鉋及びインジウ
ノ・の複合フイルノ、ケ加ML、て三種の元素の相互拡
散を生じさ伊ぞしてそれに↓り高品質のニセレン什イン
ジウム銅薄いフィルムを形成すZ)ことにより本発明に
従って二十しン什インジウム銅フィルムが溶着される。
用いて第1に銅のフィルムを溶着[7、次に第1の銅フ
ィルム上にインジウムの別のフィルム金溶着し、そ1.
て次にセレン全含有するガスの存在下に鉋及びインジウ
ノ・の複合フイルノ、ケ加ML、て三種の元素の相互拡
散を生じさ伊ぞしてそれに↓り高品質のニセレン什イン
ジウム銅薄いフィルムを形成すZ)ことにより本発明に
従って二十しン什インジウム銅フィルムが溶着される。
本発明の好ま1−2い形態において、銅フィルムの溶着
のまえに光起電力ヂノ々イスN極がまた別のr) 0マ
グネl−1:1ンスノゼツタリングカソ−ドにより基体
」二に溶着されそ1.て・すべてのフィルム、すなわち
その電極、銅及びインジウムは単一の真空室中において
順次溶着される。
のまえに光起電力ヂノ々イスN極がまた別のr) 0マ
グネl−1:1ンスノゼツタリングカソ−ドにより基体
」二に溶着されそ1.て・すべてのフィルム、すなわち
その電極、銅及びインジウムは単一の真空室中において
順次溶着される。
添(=j図而面関連して次の好ましい態様の詳細な記載
を読むことにより本発明はより良く理解さ)することが
できる。
を読むことにより本発明はより良く理解さ)することが
できる。
第1図は本発明による光起電力デノ々イスの横断面図で
ある。
ある。
第2図しt本発明において使用されるマグネトロンスパ
ッタリング装置の図1である。
ッタリング装置の図1である。
ここで第1図に関して、本発明の方法を使用してつくら
れる光→電池10の一部分の横断面図が提供される。電
池10は約1〜3ξリメートルであるガラス基体12、
好ましくはソーダ石灰ガラス上に構造的に支持される。
れる光→電池10の一部分の横断面図が提供される。電
池10は約1〜3ξリメートルであるガラス基体12、
好ましくはソーダ石灰ガラス上に構造的に支持される。
後方接触子は基体12上に溶着された金属層14からな
る。層14は0.2〜2.0ミクロンの厚さにスパッタ
リングによす溶着されたモリブデンのフィルムから主と
してなる。好ましい形態において、100〜500オン
グストロームの厚さを有するクロムの最初のフィルムが
、基体12への全体のデノ々イスのjL[な接着を確実
にするためにガラス12上にまず溶着される。デノ々イ
ス10の第1の活性領域は約0.2〜2ミクロンの全体
的厚さを有するp−タイプの二セレン什インジウム鉋で
ある半導体層16を含む。
る。層14は0.2〜2.0ミクロンの厚さにスパッタ
リングによす溶着されたモリブデンのフィルムから主と
してなる。好ましい形態において、100〜500オン
グストロームの厚さを有するクロムの最初のフィルムが
、基体12への全体のデノ々イスのjL[な接着を確実
にするためにガラス12上にまず溶着される。デノ々イ
ス10の第1の活性領域は約0.2〜2ミクロンの全体
的厚さを有するp−タイプの二セレン什インジウム鉋で
ある半導体層16を含む。
層16を溶着するための改良された方法は下にさらに詳
細に記載される。デノ々イス10の第2の活性部分はa
tLsまたはZnOのようなn−タイプの半導体材料の
層1B及び20を含む。好ましい態様において層18及
び20は主として酸化亜鉛から形成されそしてしたがっ
て本質的に太陽光線透過性である。層18は高い抵抗率
を有しそして約100〜2000オングストロームの範
囲の厚さを有する比較的に純粋か酸化亜鉛である。他方
、層20は導電性を増大させるために種々のドープ処理
または合金タイプの材料でありそして約2゜10.00
0オングストロームの厚さを有する。デノ々イス10は
列えばスパッタリング、蒸着tfCはメッキにより溶着
されたアルミニウムであってよい狭い金属の細片の形で
の一連の前面接触子22によって児成される。
細に記載される。デノ々イス10の第2の活性部分はa
tLsまたはZnOのようなn−タイプの半導体材料の
層1B及び20を含む。好ましい態様において層18及
び20は主として酸化亜鉛から形成されそしてしたがっ
て本質的に太陽光線透過性である。層18は高い抵抗率
を有しそして約100〜2000オングストロームの範
囲の厚さを有する比較的に純粋か酸化亜鉛である。他方
、層20は導電性を増大させるために種々のドープ処理
または合金タイプの材料でありそして約2゜10.00
0オングストロームの厚さを有する。デノ々イス10は
列えばスパッタリング、蒸着tfCはメッキにより溶着
されたアルミニウムであってよい狭い金属の細片の形で
の一連の前面接触子22によって児成される。
第2図に関連して、ここで、ブロック線図形で例示され
たカソードを有する本発明において有用なり(lvグネ
トロンスパッタリング装置の側面図が提供される。その
ような装置は周知でそして市販されている。好ましい態
様において使用される装置は9900シリーズの名称の
もとにカリフォルニア州フレモントのサーキットプロセ
スインクアパラタスインコーポレーテツt’ (C1r
cuitsProces+sing Apparatu
s、Inc、lから手に入れられた。
たカソードを有する本発明において有用なり(lvグネ
トロンスパッタリング装置の側面図が提供される。その
ような装置は周知でそして市販されている。好ましい態
様において使用される装置は9900シリーズの名称の
もとにカリフォルニア州フレモントのサーキットプロセ
スインクアパラタスインコーポレーテツt’ (C1r
cuitsProces+sing Apparatu
s、Inc、lから手に入れられた。
簡略化のために第2図において5個だけが例示されてい
るけれどもこの装置は10個のカソードを包含していた
。図示されていないけわども第2図の装置は基体12が
室の中に入れられたりそして室から取り出されfcりす
るのを可能にするためにロードロック(Ioadloc
ks Jを備えた真空室中に収納されている。その装置
の主要な機能的部分は一般的に配置において一列に並び
そして真空室を横切って延びてbるDOマグネトロンス
パッタリングカンード24を包含する。本発明の方法を
開発するのに使用された装置は10個のマグネトロンス
パッタリングカソード24を包含した。その装置はまた
一連のローラー26上に支持された一対のコンベアチェ
ーン25及びコントロールさn、*速度で室中で基体1
2を動かす運転手段28を包含する。その装置のさらに
詳細は上記米国特許第4.465,575号において提
供され、この目的のために特にこの特許を参照すること
によシ本明細書中に組み入れる。カソード24は基体1
2の上方にあるように例示されているけれど本、それら
はまた上記米国特許第4,465,575号において例
示されているように基体12の下で真空室の底に置かれ
ていてもよい。下に記載されているサンプルは上手にあ
るカソードを用いてつくられた。
るけれどもこの装置は10個のカソードを包含していた
。図示されていないけわども第2図の装置は基体12が
室の中に入れられたりそして室から取り出されfcりす
るのを可能にするためにロードロック(Ioadloc
ks Jを備えた真空室中に収納されている。その装置
の主要な機能的部分は一般的に配置において一列に並び
そして真空室を横切って延びてbるDOマグネトロンス
パッタリングカンード24を包含する。本発明の方法を
開発するのに使用された装置は10個のマグネトロンス
パッタリングカソード24を包含した。その装置はまた
一連のローラー26上に支持された一対のコンベアチェ
ーン25及びコントロールさn、*速度で室中で基体1
2を動かす運転手段28を包含する。その装置のさらに
詳細は上記米国特許第4.465,575号において提
供され、この目的のために特にこの特許を参照すること
によシ本明細書中に組み入れる。カソード24は基体1
2の上方にあるように例示されているけれど本、それら
はまた上記米国特許第4,465,575号において例
示されているように基体12の下で真空室の底に置かれ
ていてもよい。下に記載されているサンプルは上手にあ
るカソードを用いてつくられた。
第1図において例示されている構造を有するサンプルデ
ノ々イスは第2図において例示されているようが装置を
用いて造られた。これらのサンプルの製造において金属
のターゲットがカソード24の表面に結合されそして3
7.’l 83 ttn (14aイ7チJの長さ、1
2.065α(4フインチ)の幅及び0.635 cr
n (aイ1ンチ]の厚さを有した。複数種の元素が一
つの定められたカソードからスパッタリングされる上記
米国特許第4,465,575号の反応性スパッタリン
グ技術とは対照的にたつfc1種の元素が第2図のカソ
ード24の各々からスパッタリングされる。これらの元
素はクロム、モリブデン、銅及びインジウムを包含1−
1各々の元素は特定された大きさを有するターゲットと
して提供される。すべての溶着のために真空室はアルゴ
ンガスの10ミリトルの圧力で維持されそして基体12
は加熱されないしまた冷却もされない。
ノ々イスは第2図において例示されているようが装置を
用いて造られた。これらのサンプルの製造において金属
のターゲットがカソード24の表面に結合されそして3
7.’l 83 ttn (14aイ7チJの長さ、1
2.065α(4フインチ)の幅及び0.635 cr
n (aイ1ンチ]の厚さを有した。複数種の元素が一
つの定められたカソードからスパッタリングされる上記
米国特許第4,465,575号の反応性スパッタリン
グ技術とは対照的にたつfc1種の元素が第2図のカソ
ード24の各々からスパッタリングされる。これらの元
素はクロム、モリブデン、銅及びインジウムを包含1−
1各々の元素は特定された大きさを有するターゲットと
して提供される。すべての溶着のために真空室はアルゴ
ンガスの10ミリトルの圧力で維持されそして基体12
は加熱されないしまた冷却もされない。
295〜305yNルトのカソード電圧及び5.0〜5
.5 ma/cJ(ミリアンペア/平方センチノー ト
ル)の甫流密m′全提供することによりソー ダ石灰ノ
rラス基体12トに約500オンゲスl−o−ムのIf
さのクロムの第1層、が溶着されに0こ′t1らの条件
は約21オングストローム/秒の溶着速層二を生じた。
.5 ma/cJ(ミリアンペア/平方センチノー ト
ル)の甫流密m′全提供することによりソー ダ石灰ノ
rラス基体12トに約500オンゲスl−o−ムのIf
さのクロムの第1層、が溶着されに0こ′t1らの条件
は約21オングストローム/秒の溶着速層二を生じた。
340へ〜350.ゼルトI) (iのカソード′市川
及び28.5へ−29,6ma/crlの電流密度(i
−提供することによりモリブデンの約2ミクロンの厚さ
の層が溶rfさ、ikoこわらの条件に1、約125オ
/ゲスl−。
及び28.5へ−29,6ma/crlの電流密度(i
−提供することによりモリブデンの約2ミクロンの厚さ
の層が溶rfさ、ikoこわらの条件に1、約125オ
/ゲスl−。
−ム/秒のモリブデン溶着速度全提供した。388・〜
;395ボルトI)()のカソード電圧及び5.2=5
.5m a /−の電流密度全提供することにより銅の
2Of’lQ副ングストロ−ムの厚さの層が溶着された
。鋼溶)′?速度し1:約64オンゲス□トローム/秒
であっf?:、。
;395ボルトI)()のカソード電圧及び5.2=5
.5m a /−の電流密度全提供することにより銅の
2Of’lQ副ングストロ−ムの厚さの層が溶着された
。鋼溶)′?速度し1:約64オンゲス□トローム/秒
であっf?:、。
400−410ポルト[)0のカッ−ド電圧及び5.2
〜5 、5 Tll a /cJの電流密度全提供する
ことによりインジウムが溶着され、この条件は約66オ
ングストローム/秒の溶着速度を提供し/ζ。カソード
構造を運〈基体の一定速度について、溶着される全体の
フィルムの厚さけカッ−ド電圧及び得られる電流全調節
することによりかなりの範囲にわたって調節されること
ができる。より厚いフィルムは同じ材料について2つま
たはそれ以ヒのカソード全相いることにより達成される
ことができる。
〜5 、5 Tll a /cJの電流密度全提供する
ことによりインジウムが溶着され、この条件は約66オ
ングストローム/秒の溶着速度を提供し/ζ。カソード
構造を運〈基体の一定速度について、溶着される全体の
フィルムの厚さけカッ−ド電圧及び得られる電流全調節
することによりかなりの範囲にわたって調節されること
ができる。より厚いフィルムは同じ材料について2つま
たはそれ以ヒのカソード全相いることにより達成される
ことができる。
製造状態において、これらの層の各々はm−の真空室に
おいてそ1−1て宰中の基体12の一回の通過で順次に
溶着されることができた。製造さ7″1に実験用研究デ
ノ々イスについては、真空室中を基体12が一回通過す
る際に1種の+A−料のみ、が溶着さノ]た。このこと
は勿論その処理のより良いコントロール全可能にしそし
て適当に溶着されるのを調べるだめの各層の観察ま/こ
は測定を可能にする。
おいてそ1−1て宰中の基体12の一回の通過で順次に
溶着されることができた。製造さ7″1に実験用研究デ
ノ々イスについては、真空室中を基体12が一回通過す
る際に1種の+A−料のみ、が溶着さノ]た。このこと
は勿論その処理のより良いコントロール全可能にしそし
て適当に溶着されるのを調べるだめの各層の観察ま/こ
は測定を可能にする。
、 5pの溶着速度で成る層、列えはモリブデンの最終
厚さは2回連続的通過の際同じ材料の溶着によ妙達成さ
れた。室は10個のカソード構造を有1〜たけれどもサ
ンプル全製造するのに4個だけが利用されたことが分か
ることが出来る。製造状態において二回通過の均等性は
勿論、同じ材料、例えばモリブデンを溶着するために2
個のカソードを用いることにより達成されることが出来
る。
厚さは2回連続的通過の際同じ材料の溶着によ妙達成さ
れた。室は10個のカソード構造を有1〜たけれどもサ
ンプル全製造するのに4個だけが利用されたことが分か
ることが出来る。製造状態において二回通過の均等性は
勿論、同じ材料、例えばモリブデンを溶着するために2
個のカソードを用いることにより達成されることが出来
る。
したがって方法が今斗で記載されたようにして約400
0オングストロームの厚さのインジウムの層が約200
0nングストロームのJ9−さの銅の層上に溶着さtl
こわは約1.0の所望の原子比を提供する。次に第1図
のニセレン化インジウム銅半導体層16がセレン化とし
て知られている方法により形成された。複合鋼及びイン
ジウムフィルムを有する基体が別の炉中に置かれ、そこ
でそれはアルゴン中に希釈されたセレン、好捷しくは3
チ〜15チH2S eを含有するガスの存在下約1時間
約400℃に加熱されそしてその後で同じ温度でさらに
2時間その材料を焼き入れした。この方法の結果と(2
て、銅、インジウム及びセレ7 ハ相互拡散しそして反
応して約1.5〜2.0ミクロンの厚さを有する高品質
のニセレン化インジウム銅フィルムを形成する。
0オングストロームの厚さのインジウムの層が約200
0nングストロームのJ9−さの銅の層上に溶着さtl
こわは約1.0の所望の原子比を提供する。次に第1図
のニセレン化インジウム銅半導体層16がセレン化とし
て知られている方法により形成された。複合鋼及びイン
ジウムフィルムを有する基体が別の炉中に置かれ、そこ
でそれはアルゴン中に希釈されたセレン、好捷しくは3
チ〜15チH2S eを含有するガスの存在下約1時間
約400℃に加熱されそしてその後で同じ温度でさらに
2時間その材料を焼き入れした。この方法の結果と(2
て、銅、インジウム及びセレ7 ハ相互拡散しそして反
応して約1.5〜2.0ミクロンの厚さを有する高品質
のニセレン化インジウム銅フィルムを形成する。
したがって良好なOISフィルムを形成L*ならはその
一ヒに種々の窓層材料を溶着することにより光起電力デ
ノ々イスが児成されることが出来る。上記参照特許によ
り例示されているように硫化カドミウムは窓層として使
用される典型的な物質である。しかしながら、好ましい
態様において、本質的に透明な酸化亜鉛フィルムがこの
目的のために使用された。このフィルムは什宝的蒸気溶
着(OVDI法により溶着された。フィルム16を有す
る基体12け加熱された支持体−にで真空室におかれた
。室は真空排気されそして基体温度は約150℃に調節
されそして約20分間放置して安定化された。はじめの
温度を維持しながら約0.86 )ルの圧力で8 se
cm (標準立方センナメートル7分)のジエチル亜鉛
、10 secm H2O及び186 gccmのアル
ゴンを含む反応性ガスを提供することにより、約929
.03−(1平方フイートリの全基体面積にわたって、
扁い抵抗率の酸化亜鉛層18が形成された。これらの条
件下、700〜2000オングストロームの厚さの酸化
亜鉛フィルムは2〜6分の時間で溶着されることができ
る。次に層20は異なる反応性ガス混合物を用いてその
方法を続けることにより溶着された。この混合物は8
secm ジエチル亜鉛、10 secm H2O,
0,075srcm 82H6及び200 secmの
アルゴンを包含した。
一ヒに種々の窓層材料を溶着することにより光起電力デ
ノ々イスが児成されることが出来る。上記参照特許によ
り例示されているように硫化カドミウムは窓層として使
用される典型的な物質である。しかしながら、好ましい
態様において、本質的に透明な酸化亜鉛フィルムがこの
目的のために使用された。このフィルムは什宝的蒸気溶
着(OVDI法により溶着された。フィルム16を有す
る基体12け加熱された支持体−にで真空室におかれた
。室は真空排気されそして基体温度は約150℃に調節
されそして約20分間放置して安定化された。はじめの
温度を維持しながら約0.86 )ルの圧力で8 se
cm (標準立方センナメートル7分)のジエチル亜鉛
、10 secm H2O及び186 gccmのアル
ゴンを含む反応性ガスを提供することにより、約929
.03−(1平方フイートリの全基体面積にわたって、
扁い抵抗率の酸化亜鉛層18が形成された。これらの条
件下、700〜2000オングストロームの厚さの酸化
亜鉛フィルムは2〜6分の時間で溶着されることができ
る。次に層20は異なる反応性ガス混合物を用いてその
方法を続けることにより溶着された。この混合物は8
secm ジエチル亜鉛、10 secm H2O,
0,075srcm 82H6及び200 secmの
アルゴンを包含した。
約1ミクロンの厚さを有する高導電性層20は約30分
の処理時間でこれらの条件下溶着されることが出来る。
の処理時間でこれらの条件下溶着されることが出来る。
金属集電グリッド22は任意の周知の方法によ鍛
り溶着されたアルミニウム甘たは続金属を用いて層20
上に形成されることができる。
上に形成されることができる。
この方法により製造されたデノ々イスは7チを越える光
起電力効率全提供した。層18及び20が上記米国特許
第4.335,266号及び同第4,465.575号
において教示されているとおりにして形成されたがしか
しその他の点で同一であったサンプルデノ々イスはまた
7係を越える効率を提供した。そのサンプルデノ々イス
は多くの報告された研究デ・々イスに比較して比較的に
太きかつfc4平方センチメートルの面nRを有した。
起電力効率全提供した。層18及び20が上記米国特許
第4.335,266号及び同第4,465.575号
において教示されているとおりにして形成されたがしか
しその他の点で同一であったサンプルデノ々イスはまた
7係を越える効率を提供した。そのサンプルデノ々イス
は多くの報告された研究デ・々イスに比較して比較的に
太きかつfc4平方センチメートルの面nRを有した。
その方法は実際には約30.48crnX 30.48
crn(1フイート×1フイート)全体的大きさを有す
るキャリヤ上に置かれた各々101yn×10crnの
正方形の基体の3×3の配列上で行なわれた。上に記載
したようにカソードターゲットは37.783em(1
4−インチ)の全体的長さを有した。00マグネトロン
スパツタリングの技術において知られているように、各
々のカソードの末端での約7.62 cm (3インチ
)の領琥にわたって若干の縁効果(edge effe
ct I、即ち非均一性がある。しかしながら、そのよ
うな非均一性は一つのカソードから次のカソードへと比
較的に繰り返すことが出来る。上に記載されているよう
にそして種々の参考文献に記載されているように良好な
OI8フィルムを達成するのに最も臨界的な要素は溶着
される銅対インジウムの適当な比を与えることである。
crn(1フイート×1フイート)全体的大きさを有す
るキャリヤ上に置かれた各々101yn×10crnの
正方形の基体の3×3の配列上で行なわれた。上に記載
したようにカソードターゲットは37.783em(1
4−インチ)の全体的長さを有した。00マグネトロン
スパツタリングの技術において知られているように、各
々のカソードの末端での約7.62 cm (3インチ
)の領琥にわたって若干の縁効果(edge effe
ct I、即ち非均一性がある。しかしながら、そのよ
うな非均一性は一つのカソードから次のカソードへと比
較的に繰り返すことが出来る。上に記載されているよう
にそして種々の参考文献に記載されているように良好な
OI8フィルムを達成するのに最も臨界的な要素は溶着
される銅対インジウムの適当な比を与えることである。
したがって、0■Sフィルムの厚さはカソード24の末
端近くで変化する可能性があるけれども適当な銅対イン
ジウム比が依然として達成されることが出来るのでこの
ことは全体的なデノ々イス品質上へのほんの二次的効果
を有するのにすぎない傾向である。製造状態において、
本質的に任意の所望の長さを有するカソードが使用され
、それにより良好な化学着論的比ばかりでなく、121
.92crn(4フイートJまたはそれ以上の寸法を有
する基体の全体の幅にわたって非常に均一なフィルムの
厚さもまた挿供する。
端近くで変化する可能性があるけれども適当な銅対イン
ジウム比が依然として達成されることが出来るのでこの
ことは全体的なデノ々イス品質上へのほんの二次的効果
を有するのにすぎない傾向である。製造状態において、
本質的に任意の所望の長さを有するカソードが使用され
、それにより良好な化学着論的比ばかりでなく、121
.92crn(4フイートJまたはそれ以上の寸法を有
する基体の全体の幅にわたって非常に均一なフィルムの
厚さもまた挿供する。
上に引用した参考文献は多くの技術が混合された結果を
有する(”lI8フィルムを溶着するために使用された
ことを例示するけれども上記本方法は製造状態のために
最適であると思われる。上に記載したように、一定のデ
ノ々イスをつくるために必要とされる多くの層は一つの
真空室中の一回の通過で溶着されることができる。別々
のカソードから別々の物質を溶着することにより、各々
の層の溶着においてより良い正確さ及び均一性が本質的
に同時の処理において達成されることが出来る。したが
って、各々のカソードからの溶着の速度はかなりの範囲
にわたって −、 ′速遣市膜←トヂ0嘲媚ボ
士すθイカソード電力の調節により容易にコントロール
される、上に記載したように有効な溶着速度はまた一定
の材料について複数のカソードを用いることにより簡単
に増大されることが出来る。あらゆる場合において溶着
速度の電気的コントロールは自動的コ/ピユータ−操作
コントロールに十分に適合させる、別のセレン化工程は
処理時間及び複雑性を増大するように思われるだろうけ
れどもそれは製造状態において費用を減少するだろう。
有する(”lI8フィルムを溶着するために使用された
ことを例示するけれども上記本方法は製造状態のために
最適であると思われる。上に記載したように、一定のデ
ノ々イスをつくるために必要とされる多くの層は一つの
真空室中の一回の通過で溶着されることができる。別々
のカソードから別々の物質を溶着することにより、各々
の層の溶着においてより良い正確さ及び均一性が本質的
に同時の処理において達成されることが出来る。したが
って、各々のカソードからの溶着の速度はかなりの範囲
にわたって −、 ′速遣市膜←トヂ0嘲媚ボ
士すθイカソード電力の調節により容易にコントロール
される、上に記載したように有効な溶着速度はまた一定
の材料について複数のカソードを用いることにより簡単
に増大されることが出来る。あらゆる場合において溶着
速度の電気的コントロールは自動的コ/ピユータ−操作
コントロールに十分に適合させる、別のセレン化工程は
処理時間及び複雑性を増大するように思われるだろうけ
れどもそれは製造状態において費用を減少するだろう。
これは、一部分は、セレンが銅及びインジウムとは全く
異なりそして金属を溶着する真空室に含有させた場合多
くの問題を生ずる事実による。このことは基体が加熱さ
れなければならない反応性溶着法において特に真実であ
る。高い温度は真空室の多くの部品、列えはコンベアR
ルト及びローラーに作用する。
異なりそして金属を溶着する真空室に含有させた場合多
くの問題を生ずる事実による。このことは基体が加熱さ
れなければならない反応性溶着法において特に真実であ
る。高い温度は真空室の多くの部品、列えはコンベアR
ルト及びローラーに作用する。
セレンの高い蒸気圧は、加熱されたシステムにおいて、
室のすべての部品がセレンにさらされそしてセレンによ
り損傷される可能性があり、例えばターゲット材料がセ
レ/と反応する傾向がありこの有害作用が溶着処理のコ
ントロールを妨げるということを確実にする。加熱され
たシステムにおいてのセレンの存在はまた室から危険な
物質の損失の危険を増大する。本発明は真空システムか
ら+1〜パ/を[余人しイーLパC杯11及びインク1
ジノ、の溶矛イ中宰fF=A−(″操作するこ〕−によ
り(”力らσ)問題4−避しする。
室のすべての部品がセレンにさらされそしてセレンによ
り損傷される可能性があり、例えばターゲット材料がセ
レ/と反応する傾向がありこの有害作用が溶着処理のコ
ントロールを妨げるということを確実にする。加熱され
たシステムにおいてのセレンの存在はまた室から危険な
物質の損失の危険を増大する。本発明は真空システムか
ら+1〜パ/を[余人しイーLパC杯11及びインク1
ジノ、の溶矛イ中宰fF=A−(″操作するこ〕−によ
り(”力らσ)問題4−避しする。
セ1/′ン什は熱により冒。〜J[る連軸部品4・・J
flい〃い別の炉中で行なわ)′1イー(、−r)大気
用C遂イイさ第1−.4jとが出来る。回分1(処理力
式で操作するtt71ども、炉は大きな容積を*j−4
乙と−とかできぞシ2.でイーれ故V(′傳jい処理能
1 ’)J tイ」するCとかできる1、と゛のJフ法
の純結果は4体重費用の減少T”ある4、本4(、明(
′り第11点の全1.は鉢1フイ、ルー/、及び−イン
ジウノ・フィルムの溶宥の順序に関係なく達成さ第1る
ことが出来ることが認めr)第1よう。即ち、インジウ
ムがまず溶着されることが出来るだろうし2またはフイ
ルノ、類はより薄い層の一リーンドイツブーま〃−は重
ねとじで溶着されることが11)来るだろう。好−ま(
2い態様ti1銅の1つの層の上にインジウノ・の−っ
の層J)方法を使用する、何故ならばイーれは他の溶着
法111J・川される++g序に相当1−2子して辱え
られた良好な結果分有するからである。
flい〃い別の炉中で行なわ)′1イー(、−r)大気
用C遂イイさ第1−.4jとが出来る。回分1(処理力
式で操作するtt71ども、炉は大きな容積を*j−4
乙と−とかできぞシ2.でイーれ故V(′傳jい処理能
1 ’)J tイ」するCとかできる1、と゛のJフ法
の純結果は4体重費用の減少T”ある4、本4(、明(
′り第11点の全1.は鉢1フイ、ルー/、及び−イン
ジウノ・フィルムの溶宥の順序に関係なく達成さ第1る
ことが出来ることが認めr)第1よう。即ち、インジウ
ムがまず溶着されることが出来るだろうし2またはフイ
ルノ、類はより薄い層の一リーンドイツブーま〃−は重
ねとじで溶着されることが11)来るだろう。好−ま(
2い態様ti1銅の1つの層の上にインジウノ・の−っ
の層J)方法を使用する、何故ならばイーれは他の溶着
法111J・川される++g序に相当1−2子して辱え
られた良好な結果分有するからである。
本発明は特定の装置及び操作方法に関【7て列ノf<ζ
ハぞ(−2て配謔、さ)またけれども種々の修正及び変
1Fが特泊1清求σ)訓)囲の2115囲1”1 ′(
’本発明V(−おいてなされることがでペイ)仁と1−
明らかCあろう。
ハぞ(−2て配謔、さ)またけれども種々の修正及び変
1Fが特泊1清求σ)訓)囲の2115囲1”1 ′(
’本発明V(−おいてなされることがでペイ)仁と1−
明らかCあろう。
第1 JXIは木兄814によるy(:起重カデノにイ
スの横断面1.第21でk)る。 2f九2[1ン:it奉倫1明(で−おいて使用され7
、マグネトロ/スフ七ツタリング装置の[ツ[でアル。 10・・・尤宵池、12・・・ガラス基体、14・・・
金属層、16・・・−ミセレン什イン・ジウト銅″I′
−導体層、18・・・ロータイブ半導体層、20・・・
ロー2タイプ半導体層、22・・・前面接触イ、24・
・・マダ不l・「lンスパッタリングカソー ド、25
・・・コンペア チェーン、26・−・ロー ラー、2
8・・・運転手段。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光他I名
スの横断面1.第21でk)る。 2f九2[1ン:it奉倫1明(で−おいて使用され7
、マグネトロ/スフ七ツタリング装置の[ツ[でアル。 10・・・尤宵池、12・・・ガラス基体、14・・・
金属層、16・・・−ミセレン什イン・ジウト銅″I′
−導体層、18・・・ロータイブ半導体層、20・・・
ロー2タイプ半導体層、22・・・前面接触イ、24・
・・マダ不l・「lンスパッタリングカソー ド、25
・・・コンペア チェーン、26・−・ロー ラー、2
8・・・運転手段。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光他I名
Claims (8)
- (1)DOマグネトロンスパツタリングにより基体上に
銅の第1フィルムを溶着し、 DOマグネトロンスパツタリングにより前 記第1フィルム上にインジウムの第2フィルムを溶着し
、 前記第1フィルム及び第2フィルム及びセ レンの相互拡散を生じさせて二セレン化インジウム銅フ
ィルムを形成するように選ばれた温度でそして選ばれた
時間の間、セレン含有ガスの存在下前記第1フィルム及
び第2フィルムを加熱することを特徴とする 二セレン化インジウム銅半導体フィルムの製造方法。 - (2)別々のスパツタリングカソードを通過して前記基
体を、連続的に動かすことにより単一の真空室中で前記
第1フィルム及び第2フィルムが順次溶着される特許請
求の範囲第1項に記載の方法。 - (3)前記基体が金属性の集電フィルムを包含しそして
前記フィルムがDOマグネトロンスパツタリングにより
、前記第1フィルムの溶着前に前記基体上に溶着される
特許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (4)前記集電フィルムが、 DOマグネトロンスパツタリングにより前 記基体上にクロムの層を溶着し、そして DOマグネトロンスパツタリングにより前 記クロム層上にモリブデンの層を溶着する ことにより溶着される特許請求の範囲第3項に記載の方
法。 - (5)別々のスパツタリングカソードを通過して前記基
体を連続的に動かすことにより単一の真空室中で前記集
電フィルム、銅の前記第1フィルム及びインジウムの前
記第2フィルムが順次溶着される特許請求の範囲第4項
に記載のフィルム。 - (6)前記基体が前記溶着工程中加熱されてないしまた
冷却もされていない特許請求の範囲第1項に記載の方法
。 - (7)銅の前記第1フィルムが約200〜2000オン
グストロームの厚さに溶着され、そしてインジウムの前
記第2フィルムが約400〜4000オングストローム
の厚さに溶着され、しかも該厚さが約1.0の銅対イン
ジウムの原子比を与えるように選ばれる、 特許請求の範囲第1項に記載の方法。 - (8)DOマグネトロンスパツタリングにより基体上に
インジウムの第1層を溶着し、 DOマグネトロンスパツタリングにより前 記第1層上に銅の第2層を溶着し、 該第1層及び第2層及びセレンの相互拡散 を生じさせて二セレン化インジウム銅フィルムを形成す
るように選ばれた温度でそして選ばれた時間セレンを含
有するガスの存在下該第1層及び第2層を加熱する、こ
とを特徴とする 二セレン 化インジウム銅半導体フィルムの製 造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US75564985A | 1985-07-16 | 1985-07-16 | |
US755649 | 1985-07-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6220381A true JPS6220381A (ja) | 1987-01-28 |
JPH0516674B2 JPH0516674B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=25040012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61119426A Granted JPS6220381A (ja) | 1985-07-16 | 1986-05-26 | 二セレン化インジウム銅半導体膜の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0211529B1 (ja) |
JP (1) | JPS6220381A (ja) |
DE (1) | DE3674104D1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01231313A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-09-14 | Atlantic Richfield Co <Arco> | 半導体フイルムの製造方法 |
WO2006062206A1 (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Cis系薄膜太陽電池及びその作製方法 |
JP2007527121A (ja) * | 2004-03-05 | 2007-09-20 | ソリブロ アーベー | Cigsプロセスのインラインプロセス制御のための方法および装置 |
WO2008153690A1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-18 | Miasole | High rate sputtering apparatus and method |
JP2015056512A (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | 光電変換装置及びその製造方法並びに電子機器 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5015503A (en) * | 1990-02-07 | 1991-05-14 | The University Of Delaware | Apparatus for producing compound semiconductor thin films |
FR2820241B1 (fr) * | 2001-01-31 | 2003-09-19 | Saint Gobain | Substrat transparent muni d'une electrode |
US7442413B2 (en) * | 2005-11-18 | 2008-10-28 | Daystar Technologies, Inc. | Methods and apparatus for treating a work piece with a vaporous element |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4322276A (en) * | 1979-06-20 | 1982-03-30 | Deposition Technology, Inc. | Method for producing an inhomogeneous film for selective reflection/transmission of solar radiation |
US4335266A (en) * | 1980-12-31 | 1982-06-15 | The Boeing Company | Methods for forming thin-film heterojunction solar cells from I-III-VI.sub.2 |
US4465575A (en) * | 1981-09-21 | 1984-08-14 | Atlantic Richfield Company | Method for forming photovoltaic cells employing multinary semiconductor films |
-
1986
- 1986-05-26 JP JP61119426A patent/JPS6220381A/ja active Granted
- 1986-07-10 EP EP86305324A patent/EP0211529B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-10 DE DE8686305324T patent/DE3674104D1/de not_active Expired - Lifetime
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JPH01231313A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-09-14 | Atlantic Richfield Co <Arco> | 半導体フイルムの製造方法 |
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WO2006062206A1 (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-15 | Showa Shell Sekiyu K.K. | Cis系薄膜太陽電池及びその作製方法 |
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JP2015056512A (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | 光電変換装置及びその製造方法並びに電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0211529A1 (en) | 1987-02-25 |
EP0211529B1 (en) | 1990-09-12 |
JPH0516674B2 (ja) | 1993-03-05 |
DE3674104D1 (de) | 1990-10-18 |
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