RU2721161C1 - Photoconverter manufacturing method - Google Patents
Photoconverter manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2721161C1 RU2721161C1 RU2019137284A RU2019137284A RU2721161C1 RU 2721161 C1 RU2721161 C1 RU 2721161C1 RU 2019137284 A RU2019137284 A RU 2019137284A RU 2019137284 A RU2019137284 A RU 2019137284A RU 2721161 C1 RU2721161 C1 RU 2721161C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photoconverter
- mesa structure
- ohmic contact
- mesa
- heterostructure
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 8
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 7
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1852—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising a growth substrate not being an AIIIBV compound
-
- 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
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (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)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности, к способу изготовления фотопреобразователей (ФЭП), и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую энергию.The invention relates to solar energy, in particular, to a method for manufacturing photoconverters (FEC), and can be used in the electronics industry to convert light energy into electrical energy.
При изготовлении фотопреобразователя с высоким быстродействием важным аспектом является снижение емкости фотопреобразователя, которое может быть достигнуто путем уменьшения размера меза-структуры, ограничивающей p-n переход. Снижение рабочей площади возможно путем вывода фронтальной контактной площадки фотопреобразователя на диэлектрическое покрытие, что приводит к ряду технологических проблем, из-за сложности создания надежной пассивации p-n перехода.In the manufacture of a high-speed photoconverter, an important aspect is to reduce the capacitance of the photoconverter, which can be achieved by reducing the size of the mesa structure that limits the pn junction. Reducing the working area is possible by removing the front contact area of the photoconverter to a dielectric coating, which leads to a number of technological problems, due to the complexity of creating reliable passivation of the p-n junction.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. патент RU 2469438, МПК H01L 31/0224, опубликован 10.12.2012), включающий формирование двух мез на подложке, поверхность одной из которых является чувствительной площадкой, а другой является контактной, создание тыльного и фронтального омических контактов. Тыльный контакт выполнен сплошным и нанесен со стороны подложки, а фронтальный выполнен в виде мостика, причем продольная ось мостика сориентирована под углом 40-50° к кристаллическому направлению {110} подложки А3В5. Мостик электрически изолирован от мезы с контактной площадкой анодным окислом и нанесенным на него по меньшей мере еще одним слоем диэлектрика. Способ изготовления фотопреобразователя обеспечивает возможность увеличения эффективности за счет одновременного увеличения быстродействия и обнаружительной способности прибора.A known method of manufacturing a photoconverter (see patent RU 2469438, IPC H01L 31/0224, published 10.12.2012), comprising the formation of two mesas on a substrate, the surface of one of which is a sensitive area, and the other is a contact, creating a rear and front ohmic contacts. The back contact is made continuous and applied from the side of the substrate, and the front one is made in the form of a bridge, and the longitudinal axis of the bridge is oriented at an angle of 40-50 ° to the crystalline direction {110} of the substrate A 3 B 5 . The bridge is electrically isolated from the Mesa with the contact pad by the anodic oxide and at least one more dielectric layer deposited on it. A method of manufacturing a photoconverter provides the possibility of increasing efficiency by simultaneously increasing the speed and detecting ability of the device.
Недостатком известного способа изготовления фотопреобразователя является низкая механическая прочность и ненадежность фронтального омического контакта, выполненного в виде мостика.The disadvantage of this method of manufacturing a photoconverter is the low mechanical strength and unreliability of the front ohmic contact, made in the form of a bridge.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. полезную модель RU 162563, МПК G01T 1/20 опубликован 20.06.2016), включающий формирование на n+ подложке GaAs i-слоя GaAs с остаточной концентрацией примеси порядка 1012 см-3, слоя p-GaAs базы, слоя n+ AlxGa1-xAs широкозонного окна эмиттера, травление меза-структуры, пассивицию мезы полиимидом, формирование тыльного омического контакта к n+ подложке GaAs и фронтального омического контакта к широкозонному окну эмиттера.A known method of manufacturing a photoconverter (see utility model RU 162563, IPC G01T 1/20 published 06/20/2016), including the formation on an n + GaAs substrate of a GaAs i-layer with a residual impurity concentration of the order of 10 12 cm -3 , a p-GaAs base layer , of the n + Al x Ga 1-x As layer of the wide-gap emitter window, etching of the mesa structure, passivation of the mesa by polyimide, formation of the rear ohmic contact to the n + GaAs substrate and frontal ohmic contact to the wide-gap emitter window.
Недостатком известного способа изготовления фотопреобразователя является низкая эффективность за счет отсутствия антиотражающего покрытия на фоточувствительной области, что приводит к увеличению степени отражения падающего излучения. Также недостатком является низкая мощность фотопреобразователя за счет отсутствия шин фронтального омического контакта. Пассивация только боковой поверхности мезы полиимидом приводит к снижению надежности и выхода годных приборов, за счет возможности подпыления материала фронтального омического контакта на боковую поверхность мезы при нарушении адгезии полиимида к структуре.A disadvantage of the known method of manufacturing a photoconverter is low efficiency due to the lack of antireflection coating on the photosensitive region, which leads to an increase in the degree of reflection of incident radiation. Another disadvantage is the low power of the photoconverter due to the absence of tires frontal ohmic contact. Passivation of only the side surface of the mesa with polyimide leads to a decrease in the reliability and yield of suitable devices, due to the possibility of dusting the material of the front ohmic contact on the side surface of the mesa in case of violation of the adhesion of the polyimide to the structure.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. заявку WO 2009128678, МПК H01L 31/42, опубликована 22.10.2019), включающий формирование полупроводниковой гетероструктуры, токоотводящего электрода и пассивирующего слоя между гетероструктурой и электродом, при этом пассивирующий слой включает в себя первый слой, содержащий оксид кремния, второй слой, содержащий нитрид кремния, третий слой, содержащий оксид или оксинитрид кремния.A known method of manufacturing a photoconverter (see application WO 2009128678, IPC H01L 31/42, published 10/22/2019), including the formation of a semiconductor heterostructure, a collector electrode and a passivating layer between the heterostructure and the electrode, while the passivating layer includes a first layer containing oxide silicon, a second layer containing silicon nitride, a third layer containing silicon oxide or oxynitride.
Недостатком известного способа изготовления фотопреобразователя является низкое быстродействие, за счет отсутствие этапа формирования меза-структуры и вывода контактной площадки за пределы меза-струткуры.A disadvantage of the known method of manufacturing a photoconverter is the low speed, due to the lack of a stage for the formation of the mesa structure and the withdrawal of the contact area beyond the mesa structure.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. патент RU 2575972, МПК H01L 31/18, опубликован 27.02.2016), включающий эпитаксиальное выращивание на подложке GaSb n-типа проводимости тыльного высоколегированного контактного слоя n+-GaSb и буферного слоя n-GaSb со стороны лицевой поверхности подложки n-GaSb; нанесение на лицевую поверхность буферного слоя n-GaSb диэлектрической маски (например Si3N4) методом плазмохимического осаждения, соответствующей топологии p-n-перехода; легирование буферного слоя n-GaSb через диэлектрическую маску диффузией цинка из газовой фазы в квазизамкнутом контейнере с образованием p-n-перехода; удаление на тыльной стороне подложки p-n перехода; формирование тыльного и фронтального омических контактов; разделительное травление структуры на отдельные фотоэлементы и нанесение антиотражающего покрытия.A known method of manufacturing a photoconverter (see patent RU 2575972, IPC H01L 31/18, published 02/27/2016), including epitaxial growth on a GaSb substrate of n-type conductivity of the back highly doped n + -GaSb contact layer and n-GaSb buffer layer from the front side n-GaSb substrates; applying a dielectric mask (for example, Si 3 N 4 ) to the front surface of the buffer layer of n-GaSb by plasma-chemical deposition, corresponding to the pn junction topology; doping the n-GaSb buffer layer through a dielectric mask by diffusion of zinc from the gas phase in a quasiclosed container with the formation of a pn junction; removal of the pn junction on the back of the substrate; the formation of the rear and front ohmic contacts; Separating etching of the structure into individual photocells and applying an antireflection coating.
Недостатком известного способа изготовления фотопреобразователя является низкая рабочая мощность и низкое быстродействие. Использование диэлектрической маски Si3N4 для пассивации p-n перехода возможно только при планарной поверхности структуры. При планаризации данным диэлектрическим покрытием вертикальной стенки мезы возможно снижение толщины пленки, образование проколов в диэлектрике и снижение выхода годных приборов.The disadvantage of this method of manufacturing a photoconverter is a low working power and low speed. The use of a Si3N4 dielectric mask for passivation of the pn junction is possible only with a planar surface of the structure. During planarization with a given dielectric coating of the vertical mesa wall, a decrease in the film thickness, the formation of punctures in the dielectric, and a decrease in the yield of suitable devices are possible.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. заявка на патент RU 2680983, МПК H01L 31/18, опубликован 01.03.2019), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип, включающий формирование антиотражающего покрытия на фронтальной поверхности фоточувствительной полупроводниковой гетероструктуры А3В5, формирование шин и контактной площадки фронтального омического контакта, нанесение сплошного тыльного омического контакта, изготовление меза-структуры вне контактной площадки и фотоактивной области.A known method of manufacturing a photoconverter (see patent application RU 2680983, IPC H01L 31/18, published 01.03.2019), coinciding with this solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype, including the formation of an antireflection coating on the front surface of a photosensitive A3B5 semiconductor heterostructure , the formation of tires and the contact pad of the front ohmic contact, the application of a solid rear ohmic contact, the manufacture of the mesa structure outside the contact pad and the photoactive region.
Недостатком известного способа изготовления фотопреобразователя является ограничение быстродействия прибора. Формирование фронтального омического контакта осуществляется только на поверхности меза-структуры. Поэтому для обеспечения приемлемых омических потерь и возможности крепления токосъемных электродов к контактной площадке размер меза-структуры должен быть существенно больше размера фотоактивной области, а значительная часть площади р-n перехода оказывается закрыта фронтальным омическим контактом. Следствием этого является высокая диффузионная емкость фотопреобразователя, что приводит к снижению быстродействия.A disadvantage of the known method of manufacturing a photoconverter is the limitation of the speed of the device. Frontal ohmic contact is formed only on the surface of the mesa structure. Therefore, to ensure acceptable ohmic losses and the possibility of attaching the collector electrodes to the contact area, the size of the mesa structure should be significantly larger than the size of the photoactive region, and a significant part of the pn junction area is covered by the front ohmic contact. The consequence of this is the high diffusion capacity of the photoconverter, which leads to a decrease in speed.
Задачей настоящего технического решения является увеличение быстродействия фотоэлектрического преобразователя, изготовленного заявляемым способом.The objective of this technical solution is to increase the speed of the photoelectric converter manufactured by the claimed method.
Поставленная задача достигается тем, что способ изготовления фотопреобразователя включает изготовление меза-структуры из полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуры на основе соединений А3В5, при этом на фронтальную поверхность гетероструктуры наносят антиотражающее покрытие, формируют шины омического контакта на фронтальной поверхности, сплошной омический контакт на тыльной поверхности полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуры и контактную площадку. Новым в заявляемом техническом решении является то, что меза-структуру формируют перед нанесением антиотражающего покрытия, наносят слой диэлектрика на боковую поверхность меза-структуры, а контактную площадку формируют на боковой поверхности меза-структуры, покрытой слоем диэлектрика.This object is achieved in that the method of manufacturing a photoconverter includes the manufacture of a mesa structure from a semiconductor photosensitive heterostructure based on A 3 B 5 compounds, while an antireflection coating is applied to the front surface of the heterostructure, ohmic contact buses are formed on the front surface, and a continuous ohmic contact on the back surface semiconductor photosensitive heterostructure and contact pad. New in the claimed technical solution is that the mesa structure is formed before applying the antireflection coating, a dielectric layer is applied to the side surface of the mesa structure, and a contact area is formed on the side surface of the mesa structure coated with a dielectric layer.
Слой диэлектрика может быть выполнен из полиимида.The dielectric layer may be made of polyimide.
На боковую поверхность меза-структуры перед нанесением слоя диэлектрика может быть нанесено антиотражающее покрытие.An antireflection coating may be applied to the side surface of the mesa structure before applying the dielectric layer.
Фотопреобразователь формируют на основе меза-структуры, ограничивающей область p-n перехода полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуры, и покрытой слоем диэлектрика, на который выводится контактная токоотводящая площадка фронтального омического контакта. Вывод части фронтального омического контакта за пределы меза-структуры и формирование контактной площадки на слое диэлектрика позволяет уменьшить его омическое сопротивление и сформировать площадки для приварки внешних токосъемных электродов без увеличения площади p-n перехода, а, следовательно, и диффузионной емкости. Возникающий при этом рост паразитной емкости за счет увеличения площади контактной площадки при рабочих напряжениях фотоэлектрического преобразователя на несколько порядков меньше диффузионной, а поэтому не оказывает заметного влияния на быстродействие.The photoconverter is formed on the basis of a mesa structure bounding the pn junction region of the semiconductor photosensitive heterostructure and coated with a dielectric layer onto which the contact current-conducting area of the front ohmic contact is output. The derivation of a part of the frontal ohmic contact beyond the mesa structure and the formation of a contact area on the dielectric layer allows one to reduce its ohmic resistance and form areas for welding external current-collecting electrodes without increasing the pn junction area, and, consequently, the diffusion capacitance. The resulting parasitic capacitance growth due to an increase in the area of the contact area at the operating voltages of the photoelectric converter is several orders of magnitude less than diffusion, and therefore does not have a noticeable effect on speed.
Формирование меза-структуры выполняют на начальном этапе изготовления фотопреобразователя для ограничения площади p-n перехода и снижения диффузионной емкости фотопреобразователя. Пассивацию боковой поверхности меза-структуры слоем диэлектрика проводят для защиты и изоляции p-n перехода полупроводниковой гетероструктуры при проведении последующей операции формирования контактной площадки. Для увеличения надежности процесса изготовления фотопреобразователя можно дополнительно нанести слой диэлектрика на периферию фронтальной поверхности меза-структуры. Таким образом, при нанесении фронтального омического контакта исключается вероятность подпыления материала омического контакта на боковую поверхность меза-структуры даже при снижении адгезии слоя диэлектрика к структуре, что приводит к увеличению выхода годных приборов. Для увеличения надежности пассивации p-n перехода на боковой поверхности меза-структуры перед нанесением диэлектрического покрытия выполняют нанесение антиотражающего покрытия. Нанесение слоя антиотражающего покрытия проводят в едином технологическом цикле на фронтальную фоточувствительную поверхность гетероструктуры для снижения степени отражения падающего излучения, на периферию фоточувствительной области и на боковую поверхность меза-структуры для пассивации и изоляции p-n перехода. Использование полиимида в качестве слоя диэлектрика обеспечивает надежную изоляцию p-n перехода и высокую степень планаризации поверхности, позволяющей проводить формирование монолитного омического контакта.The formation of the mesa structure is performed at the initial stage of manufacture of the photoconverter to limit the area of the pn junction and reduce the diffusion capacity of the photoconverter. Passivation of the side surface of the mesa structure with a dielectric layer is carried out to protect and isolate the pn junction of the semiconductor heterostructure during the subsequent operation of forming the contact area. To increase the reliability of the photoconverter manufacturing process, it is possible to additionally deposit a dielectric layer on the periphery of the front surface of the mesa structure. Thus, when applying a frontal ohmic contact, the probability of dusting of the ohmic contact material on the lateral surface of the mesa structure is eliminated even with a decrease in the adhesion of the dielectric layer to the structure, which leads to an increase in the yield of suitable devices. To increase the reliability of passivation of the p-n junction on the side surface of the mesa structure before applying the dielectric coating, an anti-reflection coating is applied. A layer of antireflection coating is applied in a single technological cycle on the front photosensitive surface of the heterostructure to reduce the degree of reflection of incident radiation, on the periphery of the photosensitive region and on the side surface of the mesa structure for passivation and isolation of the pn junction. The use of polyimide as a dielectric layer provides reliable isolation of the pn junction and a high degree of planarization of the surface, which allows the formation of a monolithic ohmic contact.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 показана схема фотопреобразователя, изготовленного заявляемым способом;in FIG. 1 shows a diagram of a photoconverter manufactured by the claimed method;
на фиг. 2 показана зависимость относительного увеличения диффузионной емкости фотопреобразователя от отношения диаметра поверхности меза-структуры к диаметру фоточувствительной области.in FIG. Figure 2 shows the dependence of the relative increase in the diffusion capacity of the photoconverter on the ratio of the diameter of the surface of the mesa structure to the diameter of the photosensitive region.
На фиг. 1, 2 показаны: 1 - фоточувствительная полупроводниковая гетероструктура А3В5, 2 - меза-структура, 3 - антиотражающее покрытие, 4 - фоточувствительная область, 5 - диэлектрик, 6 - фронтальный омический контакт, 7 - тыльный омический контакт, 8 - шины фронтального омического контакта, 9 - контактная площадка; кривая 10 - отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру фоточувствительной области равно 1,05, относительное увеличение диффузионной емкости фотопреобразователя составляет 1,2; кривая 11 - отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру фоточувствительной области равно 1,2, относительное увеличение диффузионной емкости фотопреобразователя составляет 1,5; кривая 12 - отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру фоточувствительной области 1-3, относительное увеличение диффузионной емкости фотопреобразователя составляет 1-7,5;.In FIG. 1, 2 show: 1 - photosensitive semiconductor heterostructure А3В5, 2 - mesa structure, 3 - antireflection coating, 4 - photosensitive region, 5 - dielectric, 6 - front ohmic contact, 7 - rear ohmic contact, 8 - front ohmic contact buses , 9 - contact area; curve 10 - the ratio of the diameter of the surface of the mesa structure to the diameter of the photosensitive region is 1.05, the relative increase in the diffusion capacity of the photoconverter is 1.2; curve 11 - the ratio of the diameter of the surface of the mesa structure to the diameter of the photosensitive region is 1.2, the relative increase in the diffusion capacity of the photoconverter is 1.5; curve 12 - the ratio of the diameter of the surface of the mesa structure to the diameter of the photosensitive region 1-3, the relative increase in the diffusion capacity of the photoconverter is 1-7.5 ;.
Настоящий способ изготовления фотопреобразователя выполняют в несколько стадий: на полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуре на основе соединений А3В5 1 (см. фиг 1) изготавливают меза-структуру 2. Далее проводят формирование антиотражающего покрытия 3 локально на фоточувствительную область 4. Возможно нанесение антиотражающего покрытия и на боковую поверхность меза-структуры 2. Наносят слой диэлектрика 5 локально на боковую поверхность меза-структуры. Далее проводят формирование фронтального омического контакта 6 и тыльного омического контакта 7 в несколько этапов. На фоточувствительной области 4 вне антиотражающего покрытия 3 формируют шины 8 фронтального омического контакта 6. На поверхности диэлектрика 5 формируют контактную площадку 9 фронтального омического контакта 6. На первом этапе формирования омических контактов проводят напыление слоев материалов омических контактов, затем выполняют их вжигание, далее проводят электрохимическое утолщение фронтального и тыльного омических для увеличению рабочей мощности фотопреобразователя, за счет увеличения электрической проводимости омических контактов, а также для увеличения однородности и монолитности фронтального омического контакта на гетерогранице гетероструктура - антиотражающее покрытие - диэлектрик. Топология фотопреобразователя выполнена при отношении диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области, не закрытой омическим контактом, в диапазоне 1,05-1,2 (см. фиг 2), при этом относительное увеличение диффузионной емкости составляет 1,2-1,5 (кривые 10 и 11, см. фиг. 2). Отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области менее 1,05 приводит к увеличению омических потерь. Отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области более 1,2 приводит к относительному увеличению диффузионной емкости более 1,5, что соответствует кривой 12 на графике, что ведет к снижению быстродействия фотопреобразователя, а также росту рекомбинационных потерь.The present method of manufacturing a photoconverter is carried out in several stages: on a semiconductor photosensitive heterostructure based on compounds A3B5 1 (see Fig. 1), a
Пример 1. Был изготовлен фотопреобразователь в несколько стадий: на полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуре на основе соединений А3В5 сформирована меза-структура с диаметром поверхности 85 мкм.Example 1. A photoconverter was manufactured in several stages: a mesa structure with a surface diameter of 85 μm was formed on a semiconductor photosensitive heterostructure based on A3B5 compounds.
Проведено формирование антиотражающего покрытия путем осаждения слоев TiOx/SiO2 (при x близком к 2) локально на фоточувствительную область и на боковую поверхность меза-структуры, при этом часть фоточувствительной области под создание шин фронтального омического контакта оставлена не закрытой антиотражающим покрытием. Нанесен слой полиимида локально на поверхность антиотражающего покрытия на боковой поверхности меза-структуры и на периферии фоточувствительной области.The formation of an antireflection coating by deposition of TiO x / SiO 2 layers (at x close to 2) locally on the photosensitive region and on the side surface of the mesa structure, while part of the photosensitive region under the creation of front ohmic contact tires was left unclosed by the antireflection coating. A polyimide layer is applied locally on the surface of the antireflection coating on the side surface of the mesa structure and on the periphery of the photosensitive region.
На фоточувствительной области вне антиотражающего покрытия сформированы шины фронтального омического контакта. На фронтальной поверхности полиимида сформирована контактная площадка фронтального омического контакта. На фронтальную поверхность полупроводниковой фоточувствительной гетероструктуры n-типа проводимости проведено напыление слоев Au(Ge)/Ni/Au. На тыльную поверхность гетероструктуры p-типа проводимости выполнено напыление слоев Ag(Mn)/Ni/Au. Проведено вжигание омических контактов при температуре 360°С в течение 30 сек. Далее проведено электрохимическое утолщение фронтального и тыльного омических контактов путем осаждения слоя золота в импульсном режиме толщиной 2 мкм, слоя никеля толщиной 0,1 мкм и слоя золота толщиной 0,1 мкм. Топология фотопреобразователя выполнена при отношении диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области, не закрытой омическим контактом, равном 1,2.On the photosensitive area outside the antireflection coating, frontal ohmic contact tires are formed. On the front surface of the polyimide, a contact pad of the front ohmic contact is formed. The Au (Ge) / Ni / Au layers were deposited onto the frontal surface of an n-type semiconductor photosensitive heterostructure. On the back surface of the p-type heterostructure, an Ag (Mn) / Ni / Au layer was deposited. The ohmic contacts were incinerated at a temperature of 360 ° C for 30 sec. Next, an electrochemical thickening of the front and rear ohmic contacts was carried out by deposition of a gold layer in a pulsed mode with a thickness of 2 μm, a nickel layer with a thickness of 0.1 μm and a gold layer with a thickness of 0.1 μm. The topology of the photoconverter was made with a ratio of the diameter of the surface of the mesa structure to the diameter of the obtained photosensitive region, not closed by an ohmic contact, equal to 1.2.
Пример 2. Был изготовлен фотопреобразователь способом, описанном в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование меза-структуры выполнено с диаметром поверхности 530 мкм. Сформирован фронтальный омический контакт к гетероструктуры n-типа проводимости путем напыления слоев Au(Ge)/Ni/Au. Проведено формирование тыльного омического контакта к гетероструктуре p-типа проводимости путем напыления слоев Cr/Au. Выполнено вжигание омических контактов при температуре 370°С в течение 60 сек. Проведено электрохимическое наращивание фронтального и тыльного омических контактов путем осаждения слоя золота толщиной 4 мкм, осаждения слоя никеля толщиной 0,2 мкм и осаждения слоя золота толщиной 0,2 мкм. Отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области, не закрытой омическим контактом, составило 1,05.Example 2. A photoconverter was manufactured by the method described in example 1 with the following distinctive features. The mesa structure is formed with a surface diameter of 530 μm. A frontal ohmic contact to the n-type heterostructure was formed by deposition of Au (Ge) / Ni / Au layers. The formation of the rear ohmic contact to the p-type heterostructure was carried out by deposition of Cr / Au layers. The ohmic contacts were fired at a temperature of 370 ° C for 60 sec. An electrochemical buildup of the front and rear ohmic contacts was carried out by deposition of a
Пример 3. Был изготовлен фотопреобразователь способом, описанном в примере 1 со следующими отличительными признаками. Формирование меза-структуры выполнено с диаметром поверхности 220 мкм. Выполнено вжигание омических контактов при температуре 365°С в течение 40 сек. Проведено электрохимическое наращивание фронтального и тыльного омических контактов путем осаждения слоя золота толщиной 3 мкм, осаждения слоя никеля толщиной 0,1 мкм и осаждения слоя золота толщиной 0,1 мкм. Отношение диаметра поверхности меза-структуры к диаметру полученной фоточувствительной области, не закрытой омическим контактом, составило 1,1.Example 3. A photoconverter was manufactured by the method described in example 1 with the following distinctive features. The mesa structure is formed with a surface diameter of 220 μm. An ohmic contact was fired at a temperature of 365 ° C for 40 sec. An electrochemical build-up of the front and rear ohmic contacts was carried out by deposition of a
Результатом процесса изготовления фотопреобразователя данным способом стало увеличение его быстродействия.The result of the manufacturing process of the photoconverter in this way was an increase in its speed.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137284A RU2721161C1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Photoconverter manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137284A RU2721161C1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Photoconverter manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2721161C1 true RU2721161C1 (en) | 2020-05-18 |
Family
ID=70735113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137284A RU2721161C1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Photoconverter manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2721161C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866936A (en) * | 1997-04-01 | 1999-02-02 | Hewlett-Packard Company | Mesa-structure avalanche photodiode having a buried epitaxial junction |
| US20090020841A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Jds Uniphase Corporation | Mesa-Type Photodetectors With Lateral Diffusion Junctions |
| RU2575974C1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method of making heterostructure solar cell |
| RU2680983C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-03-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of manufacturing a powerful photodetector |
-
2019
- 2019-11-19 RU RU2019137284A patent/RU2721161C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866936A (en) * | 1997-04-01 | 1999-02-02 | Hewlett-Packard Company | Mesa-structure avalanche photodiode having a buried epitaxial junction |
| US20090020841A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Jds Uniphase Corporation | Mesa-Type Photodetectors With Lateral Diffusion Junctions |
| CN101350378B (en) * | 2007-07-18 | 2012-01-04 | Jds尤尼弗思公司 | Mesa-type photodetectors with lateral diffusion junctions |
| RU2575974C1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук | Method of making heterostructure solar cell |
| RU2680983C1 (en) * | 2018-02-05 | 2019-03-01 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Method of manufacturing a powerful photodetector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10424685B2 (en) | Method for manufacturing solar cell having electrodes including metal seed layer and conductive layer | |
| US10121917B2 (en) | Solar cell and solar cell module | |
| WO2023050822A1 (en) | Method for manufacturing back-contact cell | |
| JP2017508294A (en) | Conductive polymer / Si interface at the back of the solar cell | |
| US20120247539A1 (en) | Rear-Contact Heterojunction Photovoltaic Cell | |
| US10957808B2 (en) | Flexible double-junction solar cell | |
| RU2354009C1 (en) | Method for manufacture of photoelectric transducers based on multilayer structure | |
| EP3371833A1 (en) | Photovoltaic device and method for manufacturing the same | |
| CN103794673A (en) | Platinum-silicon nanowire infrared detector and manufacturing method thereof | |
| CA3058490C (en) | Multi-junction tandem laser photovoltaic cell and manufacturing method thereof | |
| US20230411538A1 (en) | Aligned metallization for solar cells | |
| RU2721161C1 (en) | Photoconverter manufacturing method | |
| JP2001203376A (en) | Solar cell | |
| Garnett et al. | Silicon nanowire hybrid photovoltaics | |
| KR101155890B1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| JP2001257371A (en) | Method for manufacturing solar cell, solar cell and condensing type solar cell module | |
| CN115440839A (en) | Solar cell and preparation method thereof | |
| US20140360584A1 (en) | Manufacturing method of solar cell | |
| CN117012839A (en) | Solar cell and photovoltaic module | |
| KR101115195B1 (en) | Silicon heterojunction solar cell and method for fabricating the same | |
| US20180309006A1 (en) | Solar cell, preparation method thereof and solar cell module assembled thereof | |
| JP2004235272A (en) | Solar cell element and its fabricating process | |
| CN210073868U (en) | PERC solar cell with selectively enhanced front passivation | |
| KR20140022507A (en) | Back contact type hetero-junction solar cell and method of fabricating the same | |
| JP4886116B2 (en) | Field effect solar cell |