RU2730050C1 - Способ изготовления фотопреобразователя - Google Patents

Способ изготовления фотопреобразователя Download PDF

Info

Publication number
RU2730050C1
RU2730050C1 RU2019112796A RU2019112796A RU2730050C1 RU 2730050 C1 RU2730050 C1 RU 2730050C1 RU 2019112796 A RU2019112796 A RU 2019112796A RU 2019112796 A RU2019112796 A RU 2019112796A RU 2730050 C1 RU2730050 C1 RU 2730050C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thickness
contacts
layers
photoconverters
antireflection coating
Prior art date
Application number
RU2019112796A
Other languages
English (en)
Inventor
Наргиза Тухтамышевна Вагапова
Анастасия Александровна Наумова
Андрей Александрович Лебедев
Борис Викторович Жалнин
Елена Владимировна Обручева
Сергей Константинович Шаров
Марина Александровна Генали
Татьяна Владимировна Николаева
Сергей Вячеславович Пушко
Марлен Борисович Каган
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант"
Priority to RU2019112796A priority Critical patent/RU2730050C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2730050C1 publication Critical patent/RU2730050C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing 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)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электрическому оборудованию, в частности к полупроводниковым приборам, а именно к фотопреобразователям. Способ изготовления фотопреобразователя включает создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP / GaInAs / Ge фоторезистивной маски с рисунком лицевых контактов, напыление лицевых контактов, удаление фоторезиста, напыление слоев тыльной металлизации, отжиг контактов, напыление просветляющего покрытия, резка структуры в размер. Предварительно проводят травление германиевой подложки, затем напыление лицевых и тыльных контактов слоями титана толщиной 5÷10 нм, золота толщиной 100÷120 нм, серебра толщиной 5+6 мкм, золота 200 нм (Ti / Au / Ag / Au). Причем напыление просветляющего покрытия с последующей стабилизацией проводят оксидными слоями ТаОтолщиной 55÷65 нм и SiOтолщиной 40÷50 нм. При этом резку фотопреобразователей в размер проводят перед нанесением антиотражающего просветляющего покрытия. Изобретение обеспечивает сокращение времени изготовления фотопреобразователей и упрощение процесса создания контактов. 8 ил.

Description

Изобретение относится к электрическому оборудованию, в частности к полупроводниковым приборам, а именно к фотопреобразователям.
Известен способ напыления омического контакта на лицевую поверхность (см. заявка RU 2354009 МПК H01L 31/18, опубликована 27.04.2009) структуры фотопреобразователя толщиной 0,2-0,4 мкм методом термического испарения в вакууме и вжиганием, затем дополнительным утолщением путем электрохимического осаждения до общей толщины 1,6-3,5 мкм слоев золота, никеля и золота.
Недостаток способа заключается в том, что двукратное проведение операции нанесения металлических покрытий усложняет технологию изготовления, увеличивая трудоемкость и приводит к разрастанию в стороны электрохимического осадка, увеличивая при этом коэффициент затенения.
Известен способ изготовления фотопреобразователя (см. RU 2219621, МПК H01L 31/18, опубликовано 20.12.2003), включающий последовательное напыление слоев контактной металлизации титана толщиной 80 нм, палладия 40 нм и серебра 40 нм, затем гальваническое осаждение, которые формируют контакт толщиной 6 мкм и защитный слой никеля 100-150 нм (Ti / Pd / Ag / Ni); напыление антиотражающего покрытия из Та2О5 толщиной 60 нм, оксинитрида кремния (SiON) толщиной 70 нм и аморфного кремния толщиной 50 нм.
Недостаток способа заключается в том, что используемый палладий относится к редким драгоценным металлам и его стоимость больше стоимости, аналогичных по свойствам материалов. Поэтому предпочтительнее в металлическом покрытии использовать после напыления слоя титана - слой золота. Так как никель является ферромагнетиком и может намагничивать лицевую и тыльную поверхность фотопреобразователя, что может неоднозначно сказаться на его электрических характеристиках. Изготовление фотопреобразователей с использованием тройного антиотражающего покрытия существенно увеличивает время изготовления и усложняет процесс изготовления при незначительном приросте характеристик.
Наиболее близкий способ изготовления фотопреобразователя, принятый за прототип (см. RU 2645438, МПК H01L 31/18, опубл. 21.02.2018) заключается в том, что создается на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP / Ga(In)As / Ge, фоторезистивной маски с рисунком лицевых контактов фотопреобразователя и диода, вытравливание диодной площадки, формирование напылением и взрывом лицевых контактов Cr / Ag / Au-Ge / Ag / Au, создание фоторезистивной маски с окнами под мезоизоляцию фотопреобразователя и встроенного диода, вытравливание мезы, удаление фоторезиста, напыление слоев тыльной металлизации Cr / Au / Ag / Au, отжиг контактов, вскрытие оптического окна травлением, напыление просветляющего покрытия, выполнение дисковой резки эпитаксиальной структуры на чипы, выравнивание чипов посредством охлаждения в парах азота.
Недостатком способа является то, что создание фоторезистивной маски с окнами под мезоизоляцию фотопреобразователя и вытравливание мезы, увеличивает время изготовления фотопреобразователей и увеличивает риск уменьшения выхода годных фотопреобразователей, из-за дополнительных операций.
Наличие встроенного диода в структуре фотопреобразователя может приводить к снижению процента выхода годных фотопреобразователей из-за неработающего диода, вследствие перетрава из-за применения капельного метода травления, что в свою очередь является ручной операцией. Как итог происходит отбраковка годных фотопреобразователей. Увеличивается количество требуемых расходных материалов и количество контролируемых параметров, что усложняет в целом процесс создания контактов и как следствие, потенциально может привести к уменьшению выхода годных фотопреобразователей.
Использование контактов различного состава на лицевой и тыльной стороне фотопреобразователя не технологично и увеличивает время изготовления фотопреобразователей.
Использование материалов титана и сплава золото с германием увеличивают стоимость изготовления фотопреобразователей.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления фотопреобразователя для повышения процента выхода годных фотопреобразователей, снижения количества требуемых расходных материалов, количества контролируемых параметров и стоимости изготовления фотопреобразователей, сокращения времени изготовления фотопреобразователей и упрощения в целом процесса создания контактов.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления фотопреобразователя, включающем создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP / GaInAs / Ge фоторезистивной маски с рисунком лицевых контактов, напыление лицевых контактов, удаление фоторезиста, напыление слоев тыльной металлизации, отжиг контактов, напыление просветляющего покрытия, резка структуры в размер, предварительно проводят травление германиевой подложки, затем напыление лицевых и тыльных контактов слоями титана толщиной 5÷10 нм, золота толщиной 100÷120 нм, серебра толщиной 5÷6 мкм, золота 200 нм (Ti / Au / Ag / Au), причем напыление просветляющего покрытия с последующей стабилизацией проводят оксидными слоями Ta2O2 толщиной 55÷65 нм и SiO2 толщиной 40÷50 нм, при этом резку фотопреобразователей в размер проводят перед нанесением антиотражающего просветляющего покрытия.
Поскольку предварительно проводят травление германиевой подложки, затем напыление лицевых и тыльных контактов слоями титана толщиной 5÷10 нм, золота толщиной 100÷120 нм, серебра толщиной 5÷6 мкм, золота 200 нм (Ti / Au / Ag / Au), причем напыление просветляющего покрытия с последующей стабилизацией проводят оксидными слоями Ta2O5 толщиной 55÷65 нм и SiO2 толщиной 40÷50 нм, при этом резку фотопреобразователей в размер проводят перед нанесением антиотражающего просветляющего покрытия, обеспечивается повышение процента выхода годных фотопреобразователей, снижение количества требуемых расходных материалов, количества контролируемых параметров и стоимости изготовления фотопреобразователей, сокращение времени изготовления фотопреобразователей и упрощение в целом процесса создания контактов.
На графическом материале представлены: фиг. 1 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенным фоторезистом, фиг. 2 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с фоторезистивной маской с рисунком лицевых контактов; фиг. 3 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенным фоторезистом после проявления; фиг. 4 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенной лицевой металлизацией; фиг. 5 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенной лицевой металлизацией после удаления фоторезиста; фиг. 6 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенной лицевой и тыльной металлизацией; фиг. 7 - трехкаскадная эпитаксиальная структура с нанесенной лицевой, тыльной металлизацией и антиотражающим покрытием; фиг. 8 - вольт-амперная характеристика фотопреобразователя.
Способ изготовления фотопреобразователей реализуется следующим образом.
Для изготовления фотопреобразователей используют трехкаскадные эпитаксиальные структуры 2 InGaP / InGaAs / Ge диаметром 100 мм.
Подготавливают эпитаксиальную структуру 2 путем защиты лицевой поверхности клейкой пленкой на основе поливинилхлорида, которая после завершения процесса травления удаляется. Затем проводят травление германиевой подложки в растворах состава СН4ОН+Н2О22О=1:20:50 и HF+H2O2+H2O=1:1:4 или в растворах, предложенных в прототипе по патенту RU 2645438. Далее промывают в каскадной ванне с деионизованной водой, сушат сухим азотом. Наносят на пластину фоторезист 1 методом центрифугирования, сушат в течение 10 минут при 100°С, засвечивают через фотошаблон, создавая фоторезистивную маску с рисунком лицевых контактов 3 и выдерживают в проявителе. Далее промывают в каскадной ванне с деионизованной водой, сушат сухим азотом. Напыляют слои лицевой металлизации 4 Ti / Au / Ag / Au методом термического испарения в вакууме. Титан считается лучшим адгезивным материалом. Он взаимодействует с кислородом, который присутствует во всех полупроводниковых материалах и восстанавливает полупроводник, образуя соединения (TiO2), химические связи которого увеличивают силу сцепления. Для обеспечения адгезии достаточно наносить тонкую пленку титана толщиной 5÷10 нм. Меньшая толщина титана не обеспечивает достаточной адгезии, а большая толщина увеличивает переходное сопротивление контакта. Так как титан и серебро образуют между собой гальваническую пару, что может спровоцировать электрохимическую реакцию с последующей электрокоррозией, поэтому их разделяют промежуточным слоем золота толщиной 100÷120 нм. Затем напыляют серебро как основной проводящий слой толщиной 5÷6 мкм. Далее напыляют слой золота толщиной не менее 200 нм, предназначенный для защиты от воздействия активных ионов окружающей среды и предотвращающий коррозию материалов многослойной контактной структуры. Удаление фоторезиста 1 проводят в кипящем растворе ацетона, затем в растворе изопропилового спирта с последующей и промывкой в каскаде ванн с деионизованной водой, сушат сухим азотом. Напыляют слои тыльной металлизации 5 Ti / Au / Ag / Au методом термического испарения в вакууме с последующей термической обработкой в инертной печи при температуре 360°С в течении 5 мин. Проводят резку структуры 100 мм в размер. Наносят слои антиотражающего покрытия 6 методом термического испарения в вакууме Та2О5 толщиной 55÷65 нм и SiO2 толщиной 40÷50 нм при температуре подогрева фотопреобразователя 160°С с последующей термической стабилизацией при температуре не более 420°С. Резка структуры в размер перед нанесением слоев антиотражающего покрытия 6 позволяет защитить торцы фотопреобразователя антиотражающим покрытием.
Изготовленный фотопреобразователь имеет среднюю величину коэффициента полезного действия ~ 28,5-29,5%, массу ~ 1,6-1,8 г и общую толщину ~ 95-105 мкм и вольт-амперную характеристику, показанную на фиг. 8.
Предложенный способ изготовления фотопреобразователя обеспечивает повышение процента выхода годных фотопреобразователей, снижение количества требуемых расходных материалов, количества контролируемых параметров и стоимости изготовления фотопреобразователей, сокращение времени изготовления фотопреобразователей и упрощение в целом процесса создания контактов.

Claims (1)

  1. Способ изготовления фотопреобразователя, включающий создание на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP / GaInAs / Ge фоторезистивной маски с рисунком лицевых контактов, напыление лицевых контактов, удаление фоторезиста, напыление слоев тыльной металлизации, отжиг контактов, напыление просветляющего покрытия, резка структуры в размер, отличающийся тем, что предварительно проводят травление германиевой подложки, затем напыление лицевых и тыльных контактов слоями титана толщиной 5÷10 нм, золота толщиной 100÷120 нм, серебра толщиной 5÷6 мкм, золота 200 нм (Ti / Au / Ag / Au), причем напыление просветляющего покрытия с последующей стабилизацией проводят оксидными слоями Ta2O5 толщиной 55+65 нм и SiO2 толщиной 40÷50 нм, при этом резку фотопреобразователей в размер проводят перед нанесением антиотражающего просветляющего покрытия.
RU2019112796A 2019-04-25 2019-04-25 Способ изготовления фотопреобразователя RU2730050C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112796A RU2730050C1 (ru) 2019-04-25 2019-04-25 Способ изготовления фотопреобразователя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112796A RU2730050C1 (ru) 2019-04-25 2019-04-25 Способ изготовления фотопреобразователя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730050C1 true RU2730050C1 (ru) 2020-08-14

Family

ID=72086125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112796A RU2730050C1 (ru) 2019-04-25 2019-04-25 Способ изготовления фотопреобразователя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730050C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575974C1 (ru) * 2014-11-12 2016-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента
RU2645438C1 (ru) * 2016-10-18 2018-02-21 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом
RU2650785C1 (ru) * 2017-01-30 2018-04-17 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя с наноструктурным просветляющим покрытием
RU2672760C1 (ru) * 2018-01-09 2018-11-19 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке
RU2685015C2 (ru) * 2017-01-30 2019-04-16 Публичное акционерное общество "Сатурн", (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на утоняемой подложке

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575974C1 (ru) * 2014-11-12 2016-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук Способ изготовления гетероструктурного солнечного элемента
RU2645438C1 (ru) * 2016-10-18 2018-02-21 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом
RU2650785C1 (ru) * 2017-01-30 2018-04-17 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя с наноструктурным просветляющим покрытием
RU2685015C2 (ru) * 2017-01-30 2019-04-16 Публичное акционерное общество "Сатурн", (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на утоняемой подложке
RU2672760C1 (ru) * 2018-01-09 2018-11-19 Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108231966B (zh) 一种具有反射镜的led芯片及其制作方法
RU2547004C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ GaAs
RU2528277C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАСКАДНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Galnp/Galnas/Ge
RU2650785C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя с наноструктурным просветляющим покрытием
RU2672760C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на германиевой подложке
RU2292610C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя
RU2730050C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя
CN102110739A (zh) 抗反射层、抗反射表面的制法、及其应用的光电转换装置
US11374145B2 (en) UV-curing of light-receiving surfaces of solar cells
RU2645438C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом
RU2436191C1 (ru) Каскадный фотоэлектрический преобразователь с наноструктурным просветляющим покрытием
WO2019138613A1 (ja) 太陽電池の製造方法
RU2685015C2 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на утоняемой подложке
US9985058B2 (en) Dual band ultraviolet (UV) and infrared radiation detector
CN112993063B (zh) 一种光通信芯片欧姆接触电极的制作方法
CN100428504C (zh) 一种半导体器件及其制备方法
CN220753458U (zh) 一种紫外发光二极管
RU2244986C1 (ru) Способ изготовления фотопреобразователя
CN109155341B (zh) 太阳能电池制造方法、用该方法制造的太阳能电池和衬底座
RU2426194C1 (ru) Способ изготовления наноструктурного омического контакта фотоэлектрического преобразователя
CN109360894A (zh) 纳米结构在阴极光栅凸起处的钙钛矿电池及其制备方法
RU2624990C1 (ru) Контактная сетка гетеропереходного фотоэлектрического преобразователя на основе кремния и способ ее изготовления
CN108493235A (zh) 一种基于Mo/ZnON/Mo的MSM结构及其制备方法
US20140000693A1 (en) Integration of a titania layer in an anti-reflective coating
RU2781508C1 (ru) Способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на утоняемой германиевой подложке