RU2015129631A - Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления - Google Patents
Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2015129631A RU2015129631A RU2015129631A RU2015129631A RU2015129631A RU 2015129631 A RU2015129631 A RU 2015129631A RU 2015129631 A RU2015129631 A RU 2015129631A RU 2015129631 A RU2015129631 A RU 2015129631A RU 2015129631 A RU2015129631 A RU 2015129631A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- anode
- fpu
- cathode
- diodes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 8
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- -1 boron ions Chemical class 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 claims 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 claims 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000899 pressurised-fluid extraction Methods 0.000 claims 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
- H01L31/047—PV cell arrays including PV cells having multiple vertical junctions or multiple V-groove junctions formed in a semiconductor substrate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Claims (54)
1. Способ изготовления фотоприемного устройства (ФПУ) путем формирования на подложке планарных слоев ФПУ и топологического рисунка фоточувствительных элементов, областей анода и катода, создания металлизации и пассивирующего покрытия и контактных площадок, резки и сборки кристалла ФПУ в корпусе, отличающийся тем, что в качестве материала подложки используют гетероэпитаксиальные структуры (ГЭС) технологии «кремний-на-сапфире» (КНС) с толщиной эпитаксиального слоя кремния 5 мкм, проводимостью n-типа с удельным сопротивлением от 4,5 Ом⋅см до 10 Ом⋅см и концентрацией основной примеси не менее 1015 см-3.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на инверсную сторону ГЭС наносят слой поликристаллического кремния.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование границ отдельных фоточувствительных элементов (ФЧЭ) производят путем травления канавок по периметру ФЧЭ на всю глубину эпитаксиального слоя кремния.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что травление канавок проводят путем глубинного плазмохимического травления кремния по маске фоторезиста.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование топологического рисунка рабочих слоев области анода и катода осуществляют методом контактной фотолитографии с соблюдением необходимости совмещения фотолитографий (ФЛ) р-анода и n-катода.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при формировании областей p-анода и n-катода вначале эпитаксиальную пленку кремния окисляют на глубину 0,3 мкм, затем осаждают пленки диоксида кремния (SiO2) и нитрида кремния (Si3N4) плазменно-химическим осаждением.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при формировании областей p-анода и n-катода выполняют ФЛ по вскрытию окисленной эпитаксиальной пленки кремния (SiO2+CVDSiO2+Si3N4).
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при формировании областей р-анода выполняют имплантацию ионов бора, энергия ионов Е=40 кэВ, доза D=500 мкКл⋅см-2, через буферный оксид по маске фоторезиста.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что при формировании областей n-катода выполняют имплантацию ионов фосфора, энергия ионов Е=40 кэВ, доза D=800 мкКл⋅см-2, через буферный оксид по маске фоторезиста.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что полученную структуру отжигают при температуре от 850 до 950°С.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что выбирают оптимальное соотношение параметров технологических процессов ионной имплантации - доза ионов и энергия ионов и высокотемпературного отжига в диапазоне температур от 850 до 950°С.
12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что реализуют процесс отжига с форсажем - плавным повышением температуры, двойной отжиг: 10 мин в атмосфере азота при 850°С и 10 мин в атмосфере азота при 950°С.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при создании металлизации вначале напыляют методом магнетронного распыления сплав алюминия с 1% кремния толщиной 1,0 мкм.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что при формировании рисунка металлизации выполняют операцию фотокопирования (ФК), а затем производят плазмохимическое травление (ПХТ) алюминия и жидкостное травление кремниевой крошки.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что при создании металлизации выполняют операцию «вжигание металла» при температуре Т=450°С в течение 15 минут в атмосфере сухого азота.
16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при создании пассивирующего покрытия областей ФЧЭ осуществляют осаждение слоя ФСС толщиной 1,0 мкм с содержанием фосфора от 3 до 5%.
17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при создании металлизации, включающей формирование контактных площадок, выполняют вскрытие контактных площадок путем проведения ФК «пассивация» и последующего химического травления ФСС.
18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав структуры ФПУ вводят тестовую линейку, содержащую набор тестовых элементов:
резистор с рабочей областью, выполненной на области анода;
резистор с рабочей областью, выполненной на области катода;
одиночный диод малой площади;
одиночный диод малой площади, ограниченный «канавкой»;
три и десять параллельно соединенных диодов, ограниченных «канавкой»;
три и десять параллельно соединенных диодов, не ограниченных «канавкой».
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что тестовые резисторы выполнены в слоях анода и катода на активной области.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что тестовые диоды двух видов выполняют для анода с размерами элементарного диода 50×50 мкм.
21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для контроля качества формирования планарных слоев ФПУ в поле кристалла (чипа) ФПУ вводят контролируемые элементы и идентификаторы слоев.
22. Способ по п. 19, отличающийся тем, что для условного обозначения тестовых резисторов в слое металлизации для резистора в слое катода выполняют условное обозначение «RK», а для резистора в слое анода выполняют условное обозначение «RA».
23. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для контроля электрофизических параметров ФПУ используют измерения зондовой станцией на тестовых структурах и на рабочих кристаллах.
24. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для разделения пластин на кристаллы (чипы) ФПУ используют метод дисковой резки с использованием дисковой пилы с алмазным покрытием с толщиной кромки пилы 0,036 мм при одновременной подаче деионизованной воды.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что глубину резки осуществляют на глубину от 2/3 до 3/4 толщины пластины.
26. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ФПУ размещают в металлостеклянных корпусах.
27. Фотоприемное устройство, образованное электрическим последовательным, параллельным или последовательно-параллельным соединением элементарных диодов, отличающееся тем, что топологические слои сформированы на ГЭС технологии КНС с толщиной эпитаксиального слоя кремния 5 мкм, проводимостью n-типа с удельным сопротивлением от 4,5 Ом⋅см до 10 Ом⋅см, с концентрацией основной примеси не менее 1015 см-3 и нанесенным на инверсную сторону ГЭС слоем поликристаллического кремния, а структуры элементарных диодов сформированы в порядке чередования снизу вверх топологических слоев: «активная область», «n-карман», «анод», «катод», «металл», «пассивация».
28. Фотоприемное устройство по п. 27, отличающееся тем, что элементарные диоды изолированы между собой сквозными до слоя сапфира «канавками» шириной 20 мкм.
29. Фотоприемное устройство п. 28, отличающееся тем, что контактные площадки элементарных диодов выведены за пределы «канавок».
30. Фотоприемное устройство по п. 29, отличающееся тем, что каждый из элементарных диодов соединен с другими из диодной матрицы контактными площадками в количестве 8 штук, расположенными равномерно по периферии каждого из элементарных диодов.
31. Фотоприемное устройство по п. 30, отличающееся тем, что контактные площадки сформированы сверху вниз из слоев «пассивация - металл».
32. Фотоприемное устройство по п. 31, отличающееся тем, что ширина вскрытой области пассивации составляет 130 мкм.
33. Фотоприемное устройство по п. 27, отличающееся тем, что в состав ФПУ введена тестовая линейка с набором тестовых элементов:
резистором с рабочей областью, выполненной на области анода;
резистором с рабочей областью, выполненной на области катода;
одиночным диодом малой площади;
одиночным диодом малой площади, ограниченным «канавкой»;
тремя и десятью параллельно соединенными диодами, ограниченными «канавкой»;
тремя и десятью параллельно соединенными диодами, не ограниченными «канавкой».
34. Фотоприемное устройство по п. 33, отличающееся тем, что введенные в поле кристалла (чипа) ФПУ тестовые элементы в основных проектных слоях сформированы с размерами:
в слое «активная область» 6,0 мкм;
в слое «n-карман» 2,6 мкм;
в слое «анод» 6,0 мкм;
в слое «катод» 6,0 мкм;
в слое «металлизация» 4,0 мкм;
в слое «пассивация» не контролируется.
35. Фотоприемное устройство по п. 27, образованное электрическим параллельным соединением элементарных диодов, отличающееся тем, что двадцать элементарных диодов соединены в группу параллельно с общим размером одного фоточувствительного элемента (ФЧЭ) (1,40±0,01)×(1,40±0,01) мм2, при этом размер элементарного диода составляет 68,0×1440,7 мкм2.
36. Фотоприемное устройство по п. 27, образованное электрическим последовательно-параллельным соединением элементарных диодов, отличающееся тем, что ФПУ выполнено в виде левого и правого ФЧЭ, каждый из которых содержит по двадцать элементарных диодов, соединенных в группу параллельно.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129631A RU2611552C2 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129631A RU2611552C2 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015129631A true RU2015129631A (ru) | 2017-01-23 |
| RU2611552C2 RU2611552C2 (ru) | 2017-02-28 |
Family
ID=58450521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129631A RU2611552C2 (ru) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2611552C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11581399B2 (en) | 2020-06-30 | 2023-02-14 | Texas Instruments Incorporated | Gate implant for reduced resistance temperature coefficient variability |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2169412C1 (ru) * | 1999-10-05 | 2001-06-20 | Вовк Оксана Валерьевна | Способ изготовления фотодиода |
| US7397101B1 (en) * | 2004-07-08 | 2008-07-08 | Luxtera, Inc. | Germanium silicon heterostructure photodetectors |
| RU2343590C1 (ru) * | 2007-07-09 | 2009-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Способ изготовления матричного фотоприемника |
| RU2345445C1 (ru) * | 2007-07-11 | 2009-01-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" | Фотопреобразователь |
| JP2011192873A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Irspec Corp | 広波長帯域光検出器アレイ |
| US8344468B2 (en) * | 2011-05-18 | 2013-01-01 | Tower Semiconductor Ltd. | Photovoltaic device with lateral P-I-N light-sensitive diodes |
-
2015
- 2015-07-17 RU RU2015129631A patent/RU2611552C2/ru active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2611552C2 (ru) | 2017-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4660642B2 (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| TWI601303B (zh) | 薄矽太陽能電池的金屬箔輔助製造 | |
| JP6803232B2 (ja) | 新規な積層体 | |
| US20100319771A1 (en) | Method of manufacturing crystalline silicon solar cells using co diffusion of boron and phosphorus | |
| US9978882B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device and glass film forming apparatus | |
| CN104008969B (zh) | 半导体装置的制造方法 | |
| TW201537770A (zh) | 先進的背接觸太陽能電池以及使用基底來產生背接觸太陽能電池的方法 | |
| WO2013035817A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| US20170133545A1 (en) | Passivated contacts for photovoltaic cells | |
| KR101676750B1 (ko) | 기판형 태양전지 및 그 제조방법 | |
| JP2011151350A (ja) | 半導体装置の製造方法、及び半導体装置 | |
| TW201535768A (zh) | 太陽電池的製造方法及經由製造方法所得太陽電池 | |
| RU2015129631A (ru) | Фотоприемное устройство (варианты) и способ его изготовления | |
| TW201327683A (zh) | 具快速反應速度的金氧半ｐ－ｎ接面二極體及其製作方法 | |
| RU2546856C2 (ru) | Способ изготовления полупроводниковых свч приборов | |
| US20130213466A1 (en) | Method of manufacturing solar cell, and solar cell | |
| JP6092574B2 (ja) | 太陽電池素子の製造方法 | |
| Allebe et al. | Process integration towards PERL structure | |
| RU2493634C1 (ru) | Способ изготовления чипов каскадных фотоэлементов | |
| TW201839807A (zh) | 一種磊晶接合基板及其製造方法 | |
| JP7451881B2 (ja) | 炭化珪素エピタキシャル基板、炭化珪素半導体チップおよび炭化珪素半導体モジュール | |
| RU2622491C1 (ru) | Способ изготовления ограничительного модуля на встречно-включенных p-i-n структурах | |
| TWI713230B (zh) | 太陽電池及其製造方法 | |
| KR20040100405A (ko) | 폐웨이퍼를 이용한 수직형 다접합 태양전지 및 이의제조방법 | |
| KR102301640B1 (ko) | 웨이퍼형 태양전지 및 그의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190418 |