RU2672760C1 - Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке - Google Patents
Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672760C1 RU2672760C1 RU2018100501A RU2018100501A RU2672760C1 RU 2672760 C1 RU2672760 C1 RU 2672760C1 RU 2018100501 A RU2018100501 A RU 2018100501A RU 2018100501 A RU2018100501 A RU 2018100501A RU 2672760 C1 RU2672760 C1 RU 2672760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- etching
- photoconverter
- layers
- diode
- tio
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 42
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 25
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 5
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical compound [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
- H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно к способам изготовления фотопреобразователей на германиевой подложке. Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке заключается в создании на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры фоторезистивной маски с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и встроенного диода, вытравливание диодной площадки, напыление слоев металлизации на основе серебра, удаление фоторезиста, создание фоторезистивной маски с окном под меза-травление, вытравливание мезы с одновременным удалением эпитаксиальных наростов на тыльной стороне германиевой подложки, напыление слоев тыльной металлизации на основе серебра, отжиг контактов, вскрытие оптического окна травлением, напыление просветляющего покрытия, содержащего слои TiOи AlO, электронно-лучевым методом, разделение эпитаксиальной структуры, выпрямление фотопреобразователя посредством охлаждения в парах азота. Окно под меза-травление располагают с трех сторон диодной площадки. После отжига контактов выпрямляют металлизированную подложку в парах азота, выполняют разделение эпитаксиальной структуры лазерной резкой по металлизированному тылу. После вскрытия оптического окна напыляют просветляющее покрытие TiO/TiO*/AlO/AlO*, в котором слои TiOи AlOтолщиной 5÷30 нм и 60÷70 нм соответственно, формируют без применения, а слои TiO* и AlO* толщиной 15÷40 нм и 5÷10 нм соответственно, с применением ионно-плазменного ассистирования. Стравливают дефекты торцевой поверхности фотопреобразователя химико-динамическим травлением в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды. Технический результат заключается в повышении электрических параметров, механической прочности и выхода годных фотопреобразователей. 2 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно, к способам изготовления фотопреобразователей на германиевой подложке.
Известен способ лазерного разделения полупроводниковых структур на чипы с использованием струи воды (см. статью П. Банта «Лазерная резка методом Lazer MicroJet», журнал «Электроника НТБ», вып. №6, 2010 г.), в котором лазерный луч через фокусирующую линзу направляется в камеру с подаваемой в нее водой под давлением (~ 300 бар) и через насадку с отверстием малого диаметра (до 20 мкм), находясь в струе воды, попадает на обрабатываемую поверхность, при этом из-за внутреннего отражения светового потока от границы воды и воздуха диаметр луча остается постоянным на значительном расстоянии (до 10 см). При резке кремниевых пластин лучом лазера, проходящим через струю воды, получены следующие преимущества: отсутствие механических повреждений, сколов, трещин, термических неоднородностей благодаря тому, что струя воды охлаждает место реза; отсутствие загрязнений, которые вымываются с поверхности реза струей воды. Способ лазерной резки в струе воды применим для широкого спектра обрабатываемых материалов Si, GaAs, GaN, InP, SiC, Al2O3 и их толщин (см. статью В.В. Ступак, И.Я. Шестаков «Охлаждение при лазерной резке полупроводниковых пластин», журнал «Актуальные проблемы авиации и космонавтики», Технические науки, вып. №7, том 1, стр. 179-180, 2011 г.)
Недостаток способа, применительно к изготовлению фотопреобразователей на германиевой подложке, заключается в снижении механической прочности и электрических параметров фотопреобразователя в связи с тем, что необходимо выполнять резку по металлизированному тылу, при этом образующийся конгломерат продуктов оплавления водой не удаляется, в результате возникают механические напряжения в эпитаксиальной структуре. Валик продуктов реза на тыльной стороне препятствует планарному расположению фотопреобразователя при сварке с внешними выводами.
Признак, общий с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя на германиевой подложке: разделение полупроводниковой структуры лазерной резкой.
Известен способ изготовления фотоэлектрических преобразователей на основе трехкаскадной структуры GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенной на германиевой подложке (патент РФ №2354009, опубл. 27.04.2009 г.), в котором формируют омические контакты на основе золота на тыльной и фронтальной поверхностях структуры; вжигают контакты; утолщают омические контакты путем электрохимического осаждения через маску фоторезиста последовательно слоев золота, никеля и золота; разделяют структуры на чипы; пассивируют боковую поверхность чипов диэлектриком; удаляют часть фронтального контактного слоя структуры методом химического травления и наносят антиотражающее покрытие на фронтальную поверхность структуры.
Разделение эпитаксиальной структуры на чипы выполняют путем травления через маску фоторезиста со стороны фронтальной поверхности на глубину 15÷20 мкм в два этапа: на первом - осуществляют химическое меза-травление до германиевой подложки; на втором - выполняют травление германиевой подложки электрохимическим методом.
Недостаток способа заключается в усложнении технологии в случае формирования металлизации фотопреобразователя на основе серебра, за счет нанесения фоторезистивной защиты на тыльную сторону пластины, в связи тем, что при химическом разделении эпитаксиальной структуры на чипы происходит стравливание тыльных контактов. Электрохимическое травление, выполняемое поочередно для каждой пластины, непроизводительно в условиях массового производства.
Признаки, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, следующие: формирование лицевых и тыльного контактов фотопреобразователя на эпитаксиальной структуре, выращенной на германиевой подложке; отжиг контактов; вскрытие оптического окна травлением; напыление просветляющего покрытия; вытравливание мезы; разделение эпитаксиальной структуры на чипы.
Известен каскадный фотоэлектрический преобразователь с наноструктурным просветляющим покрытием (патент РФ №2436191, опубл. 10.12.2011 г.) на основе трехкаскадной эпитаксиальной структуры GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенной на германиевой подложке, с трехслойным просветляющим покрытием, включающим последовательно нанесенные слои SiO2 толщиной 70÷80 нм, Si3N4 толщиной 20÷25 нм и TiOx, где х=1,8÷2,2 толщиной 20÷30 нм.
Изготовление фотопреобразователя, согласно данному способу, включает операции: создание лицевого контакта (на основе золото-германия, никеля, золота) и тыльного контакта (на основе серебра, марганца, никеля, золота); отжиг контактов; утолщение контактов электрохимическим осаждением последовательно золота, никеля, золота; вскрытие оптического окна травлением контактного слоя GaAs в местах, свободных от омического контакта; нанесение трехслойного просветляющего покрытия SiO2/Si3N4/TiOx через маску фоторезиста методом магнетронного распыления; разделение эпитаксиальной структуры на чипы.
Недостаток фотопреобразователя заключается в том, что используемый для изготовления просветляющего покрытия SiO2/Si3N4/TiOx слой Si3N4 невозможно нанести широко применяемым методом электронно-лучевого напыления.
Признаки вышеуказанного способа, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, следующие: создание лицевой и тыльной металлизации; вскрытие оптического окна травлением; нанесение просветляющего покрытия; разделение эпитаксиальной структуры на чипы.
Известен способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом (патент РФ №2515420, опубл. 10.05.2014 г.), принятый за прототип, в котором создают на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP/Ga(In)As/Ge фоторезистивную маску с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и встроенного диода; вытравливают диодную площадку; напыляют слои металлизации на основе серебра; удаляют фоторезист; создают фоторезистивную маску под меза-изоляцию фотопреобразователя и встроенного диода; вытравливают мезу с одновременным удалением эпитаксиальных наростов на тыльной стороне германиевой подложки; наносят защитный слой фоторезиста; стравливают германиевую подложку; удаляют фоторезист; напыляют слои тыльной металлизации на основе серебра; отжигают контакты; вскрывают оптическое окно травлением; напыляют просветляющее покрытие, содержащее слои TiO2 и Al2O3, методом электронно-лучевого напыления; выполняют дисковую резку эпитаксиальной структуры; выпрямляют фотопреобразователь посредством охлаждения в парах азота.
Недостатками способа-прототипа являются: недостаточно высокие электрические параметры фотопреобразователя связи с тем, что при дисковой резке интенсивный водный поток раскрошенного электропроводного материала подложки в меза-канавке загрязняет и механически повреждает тонкую структуру эпитаксиальных слоев, выходящих на торцевую поверхность мезы, в результате возникают микрошунты; снижение механической прочности и выхода годных фотопреобразователей, в связи с тем, что дисковым резом создаются микросколы и выбоины подложки, кроме того, при разделении структуры путем многократных перегибов тыльной металлизации возможно выщербление края (см. фиг. 1) и возникновение микротрещин. Шунтирующее воздействие на р/n переходы, выходящие на поверхность меза-канавки, оказывает ионно-плазменное ассистирование в процессе электроннолучевого напыления просветляющего покрытия TiO2/Al2O3. В отсутствие ионно-плазменного ассистирования ухудшаются оптические свойства просветляющих слоев.
Признаки прототипа, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, следующие: 1) создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями фоторезистивной маски с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и встроенного диода; 2) вытравливание диодной площадки; 3) напыление слоев лицевой металлизации на основе серебра; 4) удаление фоторезиста; 5) создание фоторезистивной маски с окном под меза-травление; 6) вытравливание мезы с одновременным удалением эпитаксиальных наростов на тыльной стороне германиевой подложки; 7) напыление слоев тыльной металлизации на основе серебра; 8) отжиг контактов; 9) вскрытие оптического окна травлением; 10) напыление просветляющего покрытия, содержащего слои TiO2 и Al2O3, электронно-лучевым методом; 11) разделение эпитаксиальной структуры; 12) выпрямление фотопреобразователя посредством охлаждения в парах азота.
Технический результат, достигаемый в предлагаемом способе изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, заключается в повышении электрических параметров, механической прочности и выхода годных фотопреобразователей за счет обеспечения чистоты и целостности эпитаксиальных слоев, выходящих на торцевую поверхность чипа, при лазерной резке и последующем разделении эпитаксиальной структуры по металлизированному тылу; стравливания нарушенных при лазерной резке слоев тыльной стороны германиевой подложки; минимизации негативного влияния ионно-плазменной обработки на р/n переходы, выходящие на торцевую поверхность фотопреобразователя.
Отличительные признаки предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, обуславливающие его соответствие критерию «новизна», следующие: окно под меза-травление располагают с трех сторон диодной площадки; после отжига контактов выпрямляют металлизированную подложку посредством охлаждения в парах азота; выполняют лазерную резку и разделение эпитаксиальной структуры по металлизированному тылу; после вскрытия оптического окна напыляют электронно-лучевым методом просветляющее покрытие TiO2/TiO2*/Al2O3/Al2O3*, в котором слои TiO2 и Al2O3 толщиной 5÷30 нм и 60÷70 нм соответственно формируют без применения, а слои TiO2* и Al2O3* толщиной 15÷40 нм и 5÷10 нм соответственно с применением ионно-плазменного ассистирования, стравливают дефекты торцевой поверхности фотопреобразователя химико-динамическим травлением в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды.
Конкретный пример реализации предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке иллюстрирован рисунками на фиг. 1÷6 таблицами 1, 2.
На фиг. 1 представлен вид краевого дефекта от дискового реза по лицевой стороне германиевой подложки; на фиг. 2а, б представлен вид торцевой поверхности чипа: а) - после лазерного реза и разделения эпитаксиальной структуры; б) - после вскрытия оптического окна травлением; на фиг. 3 представлен вид устройства для напыления просветляющего покрытия; на фиг. 4 представлен вид торцевой поверхности фотопреобразователя после стравливания дефектов от лазерного реза; на фиг. 5 представлено спектральное отражение просветляющего покрытия TiO2/TiO2*/Al2O3/Al2O3* с толщинами слоев 20/22/67/5 нм соответственно: а) - до; б - после травления торцев фотопреобразователя; в таблице 1 представлены параметры изготовленных фотопреобразователей; в таблице 2 представлены результаты измерений механической прочности изготовленных фотопреобразователей.
Для реализации предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке используют трехкаскадные эпитаксиальные структуры GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенные на германиевой подложке диаметром 
100 мм, толщиной 145÷165 мкм, на которых создают фоторезистивную маску с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и диода. Вытравливают диодные площадки капельным смачиванием. Формируют методом электронно-лучевого напыления с последующим «взрывом» фоторезистивного слоя в диметилформамиде лицевые контакты на основе серебра Cr/Au-Ge/Ag/Au.
Создают фоторезистивную маску ФП-9120-2 с окном под меза-травление, имеющем вид скобы с трех сторон диодной площадки, для последующей меза-изоляции диода от фотопреобразователя. Вытравливают меза-канавку, удаляя последовательно эпитаксиальные слои и слой германиевой подложки, при этом одновременно очищается тыльная сторона подложки от эпитаксиальных наростов. Удаляют фоторезист. Напыляют слои тыльной металлизации на основе серебра Cr/Au/Ag/Au толщиной ~ 5,5 мкм. Отжигают контакты при Т=335°С, t=10 сек. Выпрямляют посредством охлаждения в парах азота металлизированную подложку. Выпрямление необходимо в дальнейшем для планарного расположения чипов в устройстве для напыления просветляющего покрытия. Выполняют лазерную резку по металлизированному тылу подложки на глубину 70÷80 мкм (50÷60% от толщины подложки) с последующим разделением на чипы с габаритными размерами 40×80 мм, см. фиг. 2а. Используют лазерную установку ЭМ-250. Разделение на чипы осуществляется путем раскалывания эпитаксиальной структуры по надрезу в металлизированном тыле. Вскрывают оптическое окно стравливанием n+ - GaAs контактного слоя по маске лицевых контактов фотопреобразователя и диода в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды при количественном соотношении компонентов 1,2 масс. %, 10 масс. %, 88,8 масс. % соответственно за t=3 мин., при этом частично удаляется оплавленный лазерной резкой слой германиевой подложки, см. фиг. 2б. Укладывают чипы в устройство для напыления просветляющего покрытия, защищающее контактные площадки фотопреобразователя и диода, см. фиг. 3. Напыляют электронно-лучевым методом четырехслойное просветляющее покрытие TiO2/TiO2*/Al2O3/Al2O3* с толщинами слоев 20/22/67/5 нм соответственно, при этом слои TiO2 и Al2O3 формируют без применения, а слои TiO2* и Al2O3* с применением ионно-плазменного ассистирования (используется система 
). Выполняют химико-динамическое травление чипов в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды при количественном соотношении компонентов 1,2 масс. %, 10 масс. %, 88,8 масс. % соответственно в течение 5 мин. В процессе травления ванночки с обрабатываемыми фотопреобразователями совершают круговое колебательное движение для увеличения скорости травления и обеспечения его однородности. При этом стравливаются дефекты на торцевой поверхности чипа, внесенные лазерной резкой, см. фиг. 4. Используемый травитель не оказывает воздействия на металлизацию фотопреобразователя. Верхний слой просветляющего покрытия Al2O3* толщиной ~ 5 нм, напыляемый с применением ионно-плазменного ассистирования, обеспечивает химическую устойчивость просветления в процессе травления торцев фотопреобразователя при неоднократном использовании раствора, в котором в связи с разложением перекиси водорода возрастает содержание гидроокиси тетраметиламмония, что в отсутствие защитного слоя Al2O3* может приводить к травлению менее химически стойкого слоя Al2O3. Кроме того, верхний слой Al2O3* снижает коэффициент спектрального отражения просветляющего покрытия в коротковолновой области 350÷400 нм, см. фиг. 5. Напыление слоя Al2O3* толщиной менее 5 нм нецелесообразно из-за неоднородности распределения в камере установки. Напыление слоя Al2O3* толщиной более 10 нм на химическую стойкость покрытия не влияет, но при этом возрастает коэффициент спектрального отражения в области 700÷770 нм. Нижний защитный слой TiO2 толщиной 5÷30 нм и слой Al2O3 толщиной 60÷70 нм напыляют без применения ионно-плазменного ассистирования, что позволяет минимизировать негативное влияние ионов плазмы на р/n переходы, выходящие на торцевую поверхность фотопреобразователя. При напылении слоя TiO2* толщиной менее 15 нм ухудшаются оптические свойства просветляющего покрытия. Толщины слоя TiO2* более 40 нм нецелесообразны, так как уменьшаемый соответственно слой TiO2 менее 5 нм не обеспечивает защиты поверхности фотопреобразователя от воздействия плазмы. При содержании в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода соответственно менее 1 и 10 масс. % значительно возрастают затраты времени на выполнение процесса обработки (более 7 мин), что непроизводительно. Использование для травления торцев раствора с содержанием гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода более 1,5 и 20 масс. % нежелательно из-за интенсивного разложения перекиси водорода, сопровождаемой капельным выбрызгиванием. Параметры изготовленных фотопреобразователей со средней величиной КПДmax=29,6% представлены в таб. 1, средняя величина механической прочности, измеренная методом центрально-симметричного изгиба составила 199,2 Н/мм2, см. таб. 2.
Предложенный способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке обеспечивает повышение электрических параметров (рабочего тока Ip, КПД) за счет сохранения чистоты и целостности эпитаксиальных слоев, выходящих на торцевую поверхность чипа. Разделение эпитаксиальной структуры выполняется путем раскалывания по лазерному надрезу металлизированной стороны подложки. Дефекты поверхности тыльной стороны германиевой подложки, вносимые при лазерной резке, стравливаются в водном растворе гидроокиси тетраметиламония и перекиси водорода, что обеспечивает необходимую механическую прочность фотопреобразователя. Раствор травителя инертен к металлизации на основе серебра, при этом нет необходимости в фоторезистивной защите поверхности чипа, что упрощает технологию. Четырехслойное просветляющее покрытие TiO2/TiO2*/Al2O3/Al2O3* с защитным слоем TiO2 толщиной 5÷30 нм и слоем Al2O3 толщиной 60÷70 нм, напыляемыми электронно-лучевым методом без применения ионно-плазменного ассистирования, позволяет минимизировать негативное влияние зарядов плазмы на р/n переходы, выходящие на торцевую поверхность чипа, без ухудшения оптических характеристик покрытия. Слой Al2O3* толщиной 5÷10 нм обеспечивает снижение коэффициента спектрального отражения в коротковолновой области и придает необходимую химическую стойкость просветляющему покрытию при травлении торцев фотопреобразователя. Напыление просветляющего покрытия с использованием немагнитной металлической маски, фиксируемой на контактных площадках чипа с помощью специального устройства, обеспечивает отсутствие подпыла в условиях вибрации при вращении карусели в установке напыления. Лазерная резка по металлизированному тылу эпитаксиальной структуры позволяет увеличить полезную фотоактивную площадь, так как нет необходимости в вытравливании мезы по периметру фотопреобразователя.
Claims (1)
- Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке, включающий создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры фоторезистивной маски с окнами под лицевые контакты фотопреобразователя и встроенного диода, вытравливание диодной площадки, напыление слоев металлизации на основе серебра, удаление фоторезиста, создание фоторезистивной маски с окном под меза-травление, вытравливание мезы с одновременным удалением эпитаксиальных наростов на тыльной стороне германиевой подложки, напыление слоев тыльной металлизации на основе серебра, отжиг контактов, вскрытие оптического окна травлением, напыление просветляющего покрытия, содержащего слои TiO2 и Al2O3, электронно-лучевым методом, разделение эпитаксиальной структуры, выпрямление фотопреобразователя посредством охлаждения в парах азота, отличающийся тем, что окно под меза-травление располагают с трех сторон диодной площадки, кроме того, после отжига контактов выпрямляют металлизированную подложку в парах азота, выполняют разделение эпитаксиальной структуры лазерной резкой по металлизированному тылу, причем после вскрытия оптического окна напыляют просветляющее покрытие TiO2/TiO2*/Al2O3/Al2O3*, в котором слои TiO2 и Al2O3 толщиной 5÷30 нм и 60÷70 нм соответственно, формируют без применения, а слои TiO2* и Al2O3* толщиной 15÷40 нм и 5÷10 нм соответственно, с применением ионно-плазменного ассистирования, после чего стравливают дефекты торцевой поверхности фотопреобразователя химико-динамическим травлением в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100501A RU2672760C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100501A RU2672760C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672760C1 true RU2672760C1 (ru) | 2018-11-19 |
Family
ID=64328069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100501A RU2672760C1 (ru) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672760C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703820C1 (ru) * | 2019-03-04 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ изготовления фотопреобразователя на утоняемой германиевой подложке с выводом тыльного контакта на лицевой стороне полупроводниковой структуры |
| RU2730050C1 (ru) * | 2019-04-25 | 2020-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" | Способ изготовления фотопреобразователя |
| RU2747424C1 (ru) * | 2019-08-29 | 2021-05-04 | АЦУР СПЭЙС Золяр Пауер ГмбХ | Способ разъединения полупроводниковой пластины, включающей несколько стопок солнечных элементов |
| RU205312U1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ InP |
| RU2787955C1 (ru) * | 2021-09-15 | 2023-01-13 | Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") | Способ изготовления фотопреобразователя на утоняемой германиевой подложке |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172042C2 (ru) * | 1995-11-14 | 2001-08-10 | Томский Константин Абрамович | Фотопреобразователь |
| US7071407B2 (en) * | 2002-10-31 | 2006-07-04 | Emcore Corporation | Method and apparatus of multiplejunction solar cell structure with high band gap heterojunction middle cell |
| RU2308122C1 (ru) * | 2006-06-05 | 2007-10-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Каскадный солнечный элемент |
| RU2521156C2 (ru) * | 2011-10-05 | 2014-06-27 | ООО "Иоффе ЛЕД" | Полупроводниковый фотодиод для инфракрасного излучения |
| RU2539102C1 (ru) * | 2013-08-22 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Многопереходный солнечный элемент |
| RU2577826C1 (ru) * | 2014-12-01 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Способ вытравливания контактной площадки встроенного диода фотопреобразователя |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100501A patent/RU2672760C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172042C2 (ru) * | 1995-11-14 | 2001-08-10 | Томский Константин Абрамович | Фотопреобразователь |
| US7071407B2 (en) * | 2002-10-31 | 2006-07-04 | Emcore Corporation | Method and apparatus of multiplejunction solar cell structure with high band gap heterojunction middle cell |
| RU2308122C1 (ru) * | 2006-06-05 | 2007-10-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Каскадный солнечный элемент |
| RU2521156C2 (ru) * | 2011-10-05 | 2014-06-27 | ООО "Иоффе ЛЕД" | Полупроводниковый фотодиод для инфракрасного излучения |
| RU2539102C1 (ru) * | 2013-08-22 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Многопереходный солнечный элемент |
| RU2577826C1 (ru) * | 2014-12-01 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Способ вытравливания контактной площадки встроенного диода фотопреобразователя |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703820C1 (ru) * | 2019-03-04 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Способ изготовления фотопреобразователя на утоняемой германиевой подложке с выводом тыльного контакта на лицевой стороне полупроводниковой структуры |
| RU2730050C1 (ru) * | 2019-04-25 | 2020-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" | Способ изготовления фотопреобразователя |
| RU2747424C1 (ru) * | 2019-08-29 | 2021-05-04 | АЦУР СПЭЙС Золяр Пауер ГмбХ | Способ разъединения полупроводниковой пластины, включающей несколько стопок солнечных элементов |
| RU2747424C9 (ru) * | 2019-08-29 | 2022-01-17 | АЦУР СПЭЙС Золяр Пауер ГмбХ | Способ разъединения полупроводниковой пластины, включающей несколько стопок солнечных элементов |
| US11380814B2 (en) | 2019-08-29 | 2022-07-05 | Azur Space Solar Power Gmbh | Dicing method for separating wafers comprising a plurality of solar cell stacks |
| RU205312U1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ InP |
| RU2787955C1 (ru) * | 2021-09-15 | 2023-01-13 | Акционерное общество "Сатурн" (АО "Сатурн") | Способ изготовления фотопреобразователя на утоняемой германиевой подложке |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2672760C1 (ru) | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке | |
| JP6577514B2 (ja) | 水溶性ダイアタッチフィルムを用いたレーザ・プラズマエッチングウェハダイシング | |
| TWI389334B (zh) | 製造及分離半導體裝置之方法 | |
| CN108011002B (zh) | 一种紫外led芯片制作方法 | |
| TWI644353B (zh) | 使用具中間反應性後遮罩開口清潔的混合式雷射劃線及電漿蝕刻手段之晶圓切割 | |
| US20120115308A1 (en) | Fabrication method for dicing of semiconductor wafers using laser cutting techniques | |
| US10840419B2 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device and manufacture method therefore | |
| KR20160029097A (ko) | 높은 다이 파괴 강도 및 평활한 측벽을 위한 레이저 스크라이빙 및 플라즈마 에칭 | |
| EP2413372B1 (en) | Method for fabricating concentrated solar cell chip without edge current leakage | |
| KR20110101141A (ko) | 2 단계 도핑에 의한 태양전지의 제조방법 | |
| JP2008503900A (ja) | 改良光出力を提供する縦型半導体装置 | |
| CN108231966B (zh) | 一种具有反射镜的led芯片及其制作方法 | |
| RU2528277C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАСКАДНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Galnp/Galnas/Ge | |
| KR20140039049A (ko) | 물리적으로 제거가능한 마스크를 이용한 레이저 및 플라즈마 에칭 웨이퍼 다이싱 | |
| US11984517B2 (en) | Local metallization for semiconductor substrates using a laser beam | |
| KR20200005668A (ko) | 웨이퍼 다이싱 프로세스들 동안의 입자 오염의 완화 | |
| CN108631153A (zh) | 一种全反射光波导半导体激光器芯片及其制备方法 | |
| CN106410605A (zh) | 一种发光效率增强的半导体激光器 | |
| CN107528214B (zh) | 双金属波导结构的太赫兹量子级联激光器制备方法及激光器 | |
| RU2645438C1 (ru) | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом | |
| RU2292610C1 (ru) | Способ изготовления фотопреобразователя | |
| RU2685015C2 (ru) | Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на утоняемой подложке | |
| US20130337634A1 (en) | Fabrication method for producing semiconductor chips with enhanced die strength | |
| JP2004055816A (ja) | 窒化物化合物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| TWI466318B (zh) | The process of vertical non - cutting metal substrate light - emitting diodes |