RU2377697C1

RU2377697C1 - Method of making photoelectric converter based on germanium

Info

Publication number: RU2377697C1
Application number: RU2008145003/28A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Михайлович Андреев (RU); Вячеслав Михайлович Андреев; Владимир Петрович Хвостиков (RU); Владимир Петрович Хвостиков; Ольга Анатольевна Хвостикова (RU); Ольга Анатольевна Хвостикова
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2009-12-27

Abstract

FIELD: physics; semiconductors. ^ SUBSTANCE: at making a photoconverter on an n-type germanium substrate, a passivating GaAs layer is grown through low-temperature liquid-phase epitaxy with fast cooling of the solution-melt. A dielectric film is deposited on the face of the substrate. Throug chemical etching, windows are made in the dielectric film, corresponding to the topology of the p-n junction. The GaAs layer and the Ge surface layer are doped by diffusing zinc from the gaseous phase in a quasiclosed container. The p-n junction at the back of the substrate is removed. Back and front contacts are deposited and calcined. The structure is divided into separate photo cells by etching and an antireflection coating is deposited. ^ EFFECT: making germanium photoconverters with high values of photocurrent and open circuit voltage using a simple, safe and cheap method. ^ 13 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области создания полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, в частности к изготовлению фотоэлектрических преобразователей на основе полупроводников А³B⁵, и может использоваться для создания узкозонных фотопреобразователей на основе германия, которые являются частью каскадных солнечных элементов и термофотопреобразователей (ТФЭП), применяемых в системах автономного электроснабжения.The invention relates to the field of creating semiconductor devices sensitive to infrared radiation, in particular to the manufacture of photoelectric converters based on A ³ B ⁵ semiconductors, and can be used to create narrow-gap photoconverters based on germanium, which are part of cascade solar cells and thermophototransducers (TFEP), used in autonomous power supply systems.

В настоящее время растет интерес к созданию фотоэлектрических преобразователей на основе германия, в связи с тем, что германий используется для изготовления каскадных солнечных элементов в качестве материала подложки, а также в качестве узкозоннного фотоактивного элемента каскада. Применение германия для изготовления ТФЭП также перспективно, поскольку ширина запрещенной зоны германия оптимальна для эффективного преобразования инфракрасного излучения нагретого эмиттера.Currently, there is growing interest in the creation of germanium-based photoelectric converters, due to the fact that germanium is used for the manufacture of cascade solar cells as a substrate material, as well as as a narrow-gap photoactive cascade element. The use of germanium for the manufacture of TFEP is also promising, since the band gap of germanium is optimal for the efficient conversion of infrared radiation from a heated emitter.

Поскольку германий имеет большой коэффициент поглощения, большая часть падающего излучения (с λ<1000 нм) поглощается в приповерхностной области полупроводника (на глубине порядка 1 мкм). Следовательно, для германиевых фотоэлементов необходимо формирование неглубоких р-n переходов, что вызывает чрезвычайную чувствительность фотоэлементов на основе германия к поверхностной рекомбинации. По этой причине ТФЭП на основе германия, созданные только методом диффузии (без пассивирующего слоя), обладают относительно низкими значениями напряжение холостого хода.Since germanium has a large absorption coefficient, most of the incident radiation (with λ <1000 nm) is absorbed in the surface region of the semiconductor (at a depth of about 1 μm). Therefore, for germanium photocells, the formation of shallow pn junctions is necessary, which causes the extreme sensitivity of germanium-based photocells to surface recombination. For this reason, germanium based TFEEDs created only by the diffusion method (without a passivating layer) have relatively low open-circuit voltages.

Известен способ пассивации германиевой подложки слоем аморфного кремния (см. патент ЕР №1475844, MПK H01L 31/0216, опубликован 2004.11.10), включающий диффузию фосфора в p-Ge подложку, осаждение тыльного контакта, разделительное мезотравлением отдельных элементов на одной подложке через рисунок в фоторезисте, пассивацию лицевой поверхности германия и нанесение лицевого контакта на пассивирующий слой с последующим его отжигом.A known method of passivation of a germanium substrate with a layer of amorphous silicon (see patent EP No. 1475844, MPK H01L 31/0216, published 2004.11.10), including the diffusion of phosphorus in the p-Ge substrate, the deposition of the back contact, the separation of the mesoscopic elements on one substrate through the figure in a photoresist, passivation of the front surface of germanium and the application of face contact on the passivating layer with its subsequent annealing.

К недостаткам способа можно отнести необходимость использования токсичных газов при легировании фосфором, в частности фосфина, что сопряжено с рядом технологических трудностей для принятия мер безопасности процесса изготовления фотопреобразователя.The disadvantages of the method include the need to use toxic gases when doping with phosphorus, in particular phosphine, which is associated with a number of technological difficulties for taking security measures for the manufacturing process of the photoconverter.

Известен способ изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе германия, (см. Заявка РСТ №W00059045, МПК H01L 31/04, опубликована 2000.10.05), совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Способ-прототип включает диффузию фосфора в p-Ge подложку, выращивание пассивирующего слоя, содержащего фосфор (например, твердые растворы GalnP, AllnP), методом газофазной эпитаксии поверх диффузионного слоя. Дальнейшее выращивание контактного слоя n⁺-GaAs и создание контактов к фотоэлементу. Дополнительные р-n переходы могут быть выращены для формирования многопереходной структуры, где германий является подложкой и/или выполняет функцию нижнего элемента.A known method of manufacturing a photovoltaic converter based on germanium, (see PCT Application No. W00059045, IPC H01L 31/04, published 2000.10.05), coincides with the claimed technical solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype. The prototype method includes the diffusion of phosphorus into a p-Ge substrate, growing a passivating layer containing phosphorus (for example, GalnP, AllnP solid solutions) by gas-phase epitaxy on top of a diffusion layer. Further growing the n ⁺ -GaAs contact layer and creating contacts to the photocell. Additional pn junctions can be grown to form a multi-junction structure, where germanium is the substrate and / or acts as a lower element.

Недостатком способа-прототипа является необходимость выращивания дополнительного контактного слоя n⁺-GaAs поверх уже выращенного пассивирующего слоя твердого раствора для обеспечения низкого контактного сопротивления. Другим недостатком данного способа является необходимость использования токсичных газов (в частности фосфина и металлорганических соединений), особо чистых химических веществ, а также использование сложной и дорогостоящей аппаратуры. В процессе выращивания пассивирующей пленки может происходить диффузия атомов растущего соединения в подложку полупроводника, что может влиять на положение уже сформированного р-n перехода.The disadvantage of the prototype method is the need to grow an additional contact layer of n ⁺ -GaAs on top of the already grown passivating layer of solid solution to ensure low contact resistance. Another disadvantage of this method is the need to use toxic gases (in particular phosphine and organometallic compounds), highly pure chemicals, as well as the use of complex and expensive equipment. During the growth of a passivating film, diffusion of atoms of the growing compound into the semiconductor substrate can occur, which can affect the position of the pn junction already formed.

Задачей заявляемого изобретения являлось создание такого способа изготовления фотоэлектрического преобразователя, который бы позволял получать германиевые фотопреобразователи, характеризующиеся высокими значениями фототока и напряжения холостого хода простым, безопасным и дешевым методом.The objective of the invention was the creation of such a method of manufacturing a photovoltaic converter, which would make it possible to obtain germanium photoconverters, characterized by high photocurrent and open circuit voltage in a simple, safe and cheap way.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления фотоэлектрического преобразователя включает выращивание на подложке из монокристаллического германия n-типа методом низкотемпературной жидкофазной эпитаксии пассивирующего слоя GaAs, нанесение на лицевую поверхность подложки диэлектрической пленки, создание химическим травлением окон в диэлектрической пленке, соответствующих топологии светочувствительного участка подложки, легирование диффузией цинка из газовой фазы в квазизамкнутом контейнере в окна поверхностного слоя GaAs/Ge, удаление на тыльной стороне подложки р-n перехода, осаждение тыльного контакта термическим вакуумным испарением, отжиг осажденного тыльного контакта в атмосфере водорода, осаждение через маску фоторезиста лицевого контакта термическим вакуумным испарением, отжиг осажденного лицевого контакта в атмосфере водорода, разделительное мезотравление и осаждение двухслойного антиотражающего покрытия.The problem is solved in that the method of manufacturing a photovoltaic converter includes growing an n-type single-crystal germanium substrate by the method of low-temperature liquid-phase epitaxy of a GaAs passivating layer, applying a dielectric film to the front surface of the substrate, creating chemical etching of the windows in the dielectric film corresponding to the topology of the photosensitive substrate section, alloying with diffusion of zinc from the gas phase in a quasiclosed container into the windows of the surface layer G aAs / Ge, removal of the pn junction on the back side of the substrate, deposition of the back contact by thermal vacuum evaporation, annealing of the deposited back contact in a hydrogen atmosphere, deposition of a face contact by thermal vacuum evaporation through a photoresist mask, annealing of the deposited face contact in a hydrogen atmosphere, separation mes etching and deposition of a two-layer antireflection coating.

При изготовлении фотоэлектрического преобразователя на основе германия диффузия цинка может быть осуществлена как до эпитаксиального выращивания слоя GaAs, так и после него. Второй вариант более предпочтителен, т.к. в этом случае становится возможным проведение локальной диффузии в окна защитной маски, предотвращающей выход создаваемого р-n перехода на боковую поверхность подложки.In the manufacture of a germanium-based photoelectric converter, zinc diffusion can be carried out both before and after epitaxial growth of the GaAs layer. The second option is more preferable, because in this case, it becomes possible to conduct local diffusion in the windows of the protective mask, which prevents the generated pn junction from reaching the side surface of the substrate.

Необходимо отметить, что существуют трудности при получении эпитаксиальных слоев соединений А³B⁵ на подложках германия методом ЖФЭ, обусловленные особенностями диаграмм состояния перечисленных систем, а также ретроградной растворимостью германия в большинстве расплавов, используемых при эпитаксии соединений А³B⁵.It should be noted that there are difficulties in the preparation of epitaxial layers of A ³ B ⁵ compounds on germanium substrates by the HPE method, due to the peculiarities of the state diagrams of these systems, as well as the retrograde solubility of germanium in most melts used in the epitaxy of A ³ B ⁵ compounds.

В отличие способа-прототипа в заявляемом способе пассивирующий слой GaAs выполняет функции широкозонного окна, способствующего повышению фоточувствительности преобразователя в коротковолновой области, а также контактного слоя.In contrast to the prototype method in the inventive method, the GaAs passivating layer functions as a wide-gap window, increasing the photosensitivity of the transducer in the short-wave region, as well as the contact layer.

В заявляемом способе изготовления германиевых фотоэлементов с целью получения слоев GaAs на подложках германия разработан метод ЖФЭ при быстром охлаждении раствора-расплава. Скорость охлаждения составляла приблизительно 2-2.5°С/сек. При данных технологических условиях появляется возможность проводить процесс при большем начальном пересыщении раствора-расплава в значительно неравновесных условиях, т.е. снижалась вероятность растворения подложки. Процесс проводится в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода в графитовой кассете сдвигового типа.In the inventive method for the manufacture of germanium photocells in order to obtain GaAs layers on germanium substrates, an LPE method was developed with rapid cooling of the melt solution. The cooling rate was approximately 2-2.5 ° C / s. Under these technological conditions, it becomes possible to carry out the process with a larger initial supersaturation of the solution-melt under significantly nonequilibrium conditions, i.e. the probability of dissolution of the substrate decreased. The process is carried out in a quartz flow reactor in an atmosphere of purified hydrogen in a shear graphite cassette.

В качестве металла-растворителя предпочтительно использовать свинец, поскольку растворимость германия в свинце минимальна по сравнению с другими растворителями, обычно используемыми при эпитаксиальном наращивании слоев из жидкой фазы (Ga, ln, Sn и др.). Кроме того, свинец является нейтральным растворителем, его атомы не входят в решетку выращиваемого материала.Lead is preferable to use as a metal solvent, since the solubility of germanium in lead is minimal in comparison with other solvents commonly used for epitaxial layer growth from the liquid phase (Ga, ln, Sn, etc.). In addition, lead is a neutral solvent; its atoms are not included in the lattice of the grown material.

Подложка германия приводится в контакт с жидкой фазой при низкой температуре (до 400°С), что также способствует повышению устойчивости межфазной границы и подавлению тенденции к растворению. Разработанный метод быстрого охлаждения раствора-расплава позволяет получать тонкие (0,1÷0,5 мкм) эпитаксиальные слои GaAs на подложках германия, что является необходимым условием для реализации свойств широкозонного окна.The germanium substrate is brought into contact with the liquid phase at a low temperature (up to 400 ° C), which also helps to increase the stability of the interface and suppress the tendency to dissolution. The developed method of rapid cooling of the melt solution allows one to obtain thin (0.1–0.5 μm) GaAs epitaxial layers on germanium substrates, which is a necessary condition for realizing the properties of a wide-gap window.

Для обеспечения локальности диффузионного процесса диэлектрическую пленку можно выполнять из оксида кремния SiOz или нитрида кремния Si₃N₄.To ensure the locality of the diffusion process, the dielectric film can be made of silicon oxide SiOz or silicon nitride Si ₃ N ₄ .

В качестве газовой фазы при диффузии цинка можно использовать водород для предотвращения окисления поверхности подложек, а диффузию цинка проводить в квазизамкнутом контейнере в интервале температур 600-630°С. При этих температурах коэффициент D диффузии цинка становится достаточно высоким (D>10^-15 см³), что способствует интенсивному протеканию процесса. В качестве источника диффузии используют чистый цинк, который при температуре выше 350°С начинает активно испаряться и переходить в газовую фазу. Заявляемый вариант аппаратурной части процесса диффузии позволяет избежать недостатков, связанных с использованием запаянных ампул (откачка-отпайка ампул, опасность взрыва при нагревании и т.д.).Hydrogen can be used as the gas phase in the diffusion of zinc to prevent oxidation of the surface of the substrates, and the diffusion of zinc is carried out in a quasi-closed container in the temperature range 600-630 ° C. At these temperatures, the diffusion coefficient D of zinc becomes quite high (D> 10 ^-15 cm ³ ), which contributes to the intensive process. Pure zinc is used as a diffusion source, which at temperatures above 350 ° C begins to actively evaporate and transfer to the gas phase. The inventive version of the hardware of the diffusion process avoids the disadvantages associated with the use of sealed ampoules (pumping-unsoldering of ampoules, the danger of an explosion when heated, etc.).

Тыльный контакт можно создавать последовательным напылением слоя из сплава Au(Ge) и слоя Аu. Отжиг осажденного тыльного контакта в атмосфере водорода предпочтительно проводить при температуре 220-300°С.The back contact can be created by successive sputtering of a layer of an alloy of Au (Ge) and an Au layer. Annealing the deposited back contact in a hydrogen atmosphere is preferably carried out at a temperature of 220-300 ° C.

Лицевой контакт можно создавать последовательным нанесением Сr и Аu. Отжиг осажденного лицевого контакта в атмосфере водорода предпочтительно проводить при температуре 200-300°С.Face contact can be created by successive application of Cr and Au. Annealing the deposited face contact in a hydrogen atmosphere is preferably carried out at a temperature of 200-300 ° C.

В случае необходимости может быть проведена дополнительная металлизация лицевого контакта гальваническим осаждением через маску из фоторезиста, например, золота с целью увеличения толщины контакта и улучшения его омических свойств.If necessary, additional metallization of the face contact can be carried out by galvanic deposition through a mask of photoresist, for example, gold in order to increase the thickness of the contact and improve its ohmic properties.

На лицевую поверхность подложки можно наносить антиотражающее покрытие, например, из двух слоев: нижнего слоя из сернистого цинка ZnS и верхнего слоя из фтористого магния MgF₂ для минимизации оптических потерь падающего излучения.An antireflection coating can be applied to the front surface of the substrate, for example, from two layers: the lower layer of zinc sulfide ZnS and the upper layer of magnesium fluoride MgF ₂ to minimize the optical loss of incident radiation.

В заявляемом способе изготовления фотоэлектрического преобразователя на основе германия в качестве акцепторной примеси выбран цинк, а в качестве пассивирующей пленки GaAs. Легирование цинком имеет ряд преимуществ по сравнению с другими акцепторными примесями: цинк имеет относительно высокое давление паров и характеризуется высоким коэффициентом диффузии в германии. К тому же достоинством цинка является его доступность по цене, степени чистоты и безопасности проведения процесса. Слой GaAs выполняет следующие функции: 1) пассивирующей пленки, способствующей уменьшению скорости поверхностной рекомбинации; 2) широкозонного окна, что способствует увеличению эффективности фотоэлемента; 3) выполняет роль контактного слоя.In the inventive method of manufacturing a germanium-based photoelectric converter, zinc is selected as an acceptor impurity, and GaAs is used as a passivating film. Doping with zinc has several advantages over other acceptor impurities: zinc has a relatively high vapor pressure and is characterized by a high diffusion coefficient in germanium. In addition, the advantage of zinc is its affordability, purity and safety of the process. The GaAs layer performs the following functions: 1) a passivating film, which helps to reduce the surface recombination rate; 2) a wide-gap window, which increases the efficiency of the photocell; 3) acts as a contact layer.

Авторами впервые были получены качественные слои GaAs на подложках германия методом низкотемпературной ЖФЭ, что позволило повысить эффективность работы фотоэлементов на основе гетероструктуры GaAs/Ge в 1.5 раза по сравнению с Ge фотопреобразователями.For the first time, the authors obtained high-quality GaAs layers on germanium substrates using the low-temperature LPE method, which made it possible to increase the efficiency of photocells based on the GaAs / Ge heterostructure by 1.5 times in comparison with Ge photoconverters.

Заявляемый способ поясняется чертежом, гдеThe inventive method is illustrated in the drawing, where

на фиг.1 показан вид сверху на фотоэлектрический преобразователь, изготовленный заявляемым способом.figure 1 shows a top view of a photovoltaic converter made by the claimed method.

на фиг.2 приведен вид сбоку в разрезе по А-А, фотоэлектрического преобразователя, показанного на фиг.1;figure 2 shows a side view in section along aa, the photovoltaic converter shown in figure 1;

на фиг.3 дана последовательность операций заявляемого способа.figure 3 shows the sequence of operations of the proposed method.

Фотоэлектрический преобразователь (см. фиг.1, фиг.2) содержит полупроводниковую подложку 1 из германия n-типа проводимости, эпитаксиальный слой 2 GaAs, диффузионный слой 3 германия р-типа проводимости (р-n переход), диэлектрическую пленку 4, например, из нитрида кремния Si₃N₄, тыльный контакт 5, например, из Au(Ge)-Au, лицевой контакт 6, например, из Cr-Au. На лицевую поверхность подложки может быть нанесено антиотражающее покрытие 7, выполненное, например, из ZnS/MgF₂.The photoelectric converter (see FIG. 1, FIG. 2) comprises a semiconductor substrate 1 of n-type germanium, an GaAs epitaxial layer 2, a p-type germanium diffusion layer 3 (pn junction), and a dielectric film 4, for example silicon nitride Si ₃ N ₄ , rear contact 5, for example, from Au (Ge) -Au, front contact 6, for example, from Cr-Au. On the front surface of the substrate can be applied antireflection coating 7, made, for example, of ZnS / MgF ₂ .

Способ осуществляется следующим образом (см. фиг.3). Подготавливают германиевую подложку n-типа проводимости. Выращивают посредством техники жидкофазной эпитаксии при быстром охлаждении раствора-расплава (2-2,5°С/сек) слой GaAs толщиной 0,3-0,5 мкм, который является одновременно пассивирующим покрытием, играет роль широкозонного окна и контактного слоя. Процесс проводится в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода в графитовой кассете сдвигового типа. Для предотвращения подрастворения подложки используют низкие температуры роста (380-400°С), а в качестве металла-растворителя применяют свинец. Наносят на лицевую поверхность структуры GaAs/Ge диэлектрическую пленку, например, из оксида кремния или нитрида кремния, предотвращающую выход создаваемого р-n перехода на боковую поверхность подложки. Затем на диэлектрическую пленку наносят слой фоторезиста. Создают маску и осуществляют травление через маску диэлектрической пленки на светочувствительном участке подложки. Проводят локальную диффузию цинка Zn из газовой фазы в структуру GaAs/Ge в квазизамкнутом контейнере, предпочтительно в интервале температур 600-630°С. Источником диффузии является чистый цинк, который при температуре выше 350°С начинает активно испаряться и переходить в газовую фазу. Удаляют образовавшийся в результате диффузии р-слой на тыльной поверхности подложки, например, с помощью механической шлифовки или химического травления. Наносят вакуумным термическим испарением на тыльную поверхность подложки слои металла для создания тыльного электрического контакта. Отжигают его в атмосфере водорода при температуре, например, 220-300°С. Наносят на лицевую поверхность подложки маску из фоторезиста, соответствующую топологии лицевого контакта, через которую термическим вакуумным испарением создают лицевой электрический контакт из Cr/Au и удаляют фоторезист. Производят отжиг лицевого контакта в атмосфере водорода при температуре, например, 200-300°С. В случае недостаточной толщины созданных контактов возможно также дополнительно создание маски из фоторезиста посредством взрывной фотолитографии для гальванического осаждения золота и гальваническое осаждение золота с целью увеличения толщины контакта и улучшения его омических свойств. Заявляемым способом может быть одновременно изготовлено несколько фотоэлектрических преобразователей. В этом случае дополнительно проводят фотолитографию с целью проведения разделительного травления структуры. Осаждают двухслойного антиотражающего покрытия для минимизации оптических потерь фотоэлемента. Завершающей операцией является резка структуры на отдельные фотопреобразователи.The method is as follows (see figure 3). An n-type germanium substrate is prepared. By means of liquid-phase epitaxy technique, upon rapid cooling of the melt solution (2-2.5 ° C / sec), a GaAs layer 0.3-0.5 μm thick, which is both a passivating coating, plays the role of a wide-gap window and a contact layer. The process is carried out in a quartz flow reactor in an atmosphere of purified hydrogen in a shear graphite cassette. To prevent the dissolution of the substrate, low growth temperatures (380-400 ° C) are used, and lead is used as a metal solvent. A dielectric film, for example, of silicon oxide or silicon nitride, is applied to the front surface of the GaAs / Ge structure, which prevents the generated pn junction from reaching the side surface of the substrate. Then a layer of photoresist is applied to the dielectric film. A mask is created and etched through the mask of the dielectric film on the photosensitive portion of the substrate. Local diffusion of zinc Zn from the gas phase into the GaAs / Ge structure is carried out in a quasi-closed container, preferably in the temperature range 600-630 ° C. The source of diffusion is pure zinc, which at temperatures above 350 ° C begins to actively evaporate and pass into the gas phase. The p-layer formed as a result of diffusion is removed on the back surface of the substrate, for example, by mechanical grinding or chemical etching. Apply vacuum thermal evaporation to the back surface of the substrate layers of metal to create a back electrical contact. Anneal it in a hydrogen atmosphere at a temperature of, for example, 220-300 ° C. A photoresist mask is applied to the front surface of the substrate, corresponding to the topology of the face contact, through which thermal electric vaporization creates a face electrical contact from Cr / Au and the photoresist is removed. Annealing the face contact in a hydrogen atmosphere at a temperature of, for example, 200-300 ° C. In the case of insufficient thickness of the created contacts, it is also possible to additionally create a mask from a photoresist by means of explosive photolithography for galvanic deposition of gold and galvanic deposition of gold in order to increase the thickness of the contact and improve its ohmic properties. The inventive method can be simultaneously made several photovoltaic converters. In this case, photolithography is additionally carried out in order to conduct separation etching of the structure. A two-layer antireflection coating is deposited to minimize optical losses of the photocell. The final operation is cutting the structure into individual photoconverters.

Пример. Выращивали на монокристаллической подложке германия n-типа, легированной сурьмой, методом жидкофазной эпитаксии при быстром охлаждении раствора-расплава (~2°С/сек) пассивирующий слой GaAs толщиной 0,3-0,5 мкм. Процесс проводили в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода в графитовой кассете сдвигового типа. Для подавления тенденции к растворению подложка германия приводилась в контакт с жидкой фазой при низкой температуре 380°С, а в качестве металла-растворителя применяли свинец. Для обеспечения локальности диффузионного процесса сформировали защитную маску на поверхности структуры GaAs/Ge. Для этого методом плазмохимического осаждения при пониженном давлении (0,25 Торр) наносили диэлектрическую пленку, в которой при помощи техники фотолитографии вскрывали окна под светочувствительную поверхность подложки и производили их травление. Проводили газовую диффузию цинка в квазизамкнутом контейнере в атмосфере водорода в гетероструктуру GaAs/Ge при температуре 620°С в течение 2 часов для создания р-n перехода. Источником диффузии являлся чистый цинк, который при температуре выше 350°С начинал активно испаряться и переходить в газовую фазу. Затем удаляли тыльный р-n переход с помощью механической шлифовки, осаждали тыльный контакт методом термического вакуумного испарения и отжигали его в атмосфере водорода. Создавали маску из фоторезиста посредством фотолитографии для формирования лицевого контакта, осаждали его методом термического вакуумного испарения, удаляли фоторезист с помощью техники взрывной фотолитографии и отжигали лицевой контакт в атмосфере водорода. Создавали маску из фоторезиста посредством фотолитографии для гальванического осаждения золота на лицевую поверхность и проводили это осаждение. Одновременно проводилось гальваническое осаждение золота на тыльную поверхность. Проводили процесс фотолитографии с целью разделительного травления структуры и само травление. На светочувствительной поверхности структуры осаждали антиотражающее покрытие (ZnS/MgF₂).Example. A passive GaAs layer 0.3-0.5 μm thick was grown on an n-type single-crystal germanium substrate doped with antimony by liquid phase epitaxy with rapid cooling of the melt solution (~ 2 ° C / s). The process was carried out in a quartz flow reactor in an atmosphere of purified hydrogen in a shear-type graphite cartridge. To suppress the tendency toward dissolution, the germanium substrate was brought into contact with the liquid phase at a low temperature of 380 ° C, and lead was used as a metal solvent. To ensure the locality of the diffusion process, a protective mask was formed on the surface of the GaAs / Ge structure. For this, a dielectric film was applied by plasma-chemical deposition under reduced pressure (0.25 Torr), in which, using the photolithography technique, the windows were opened under the photosensitive surface of the substrate and etched. Zinc gas diffusion was carried out in a quasiclosed container in a hydrogen atmosphere into a GaAs / Ge heterostructure at a temperature of 620 ° C for 2 hours to create a pn junction. The source of diffusion was pure zinc, which at temperatures above 350 ° C began to actively evaporate and pass into the gas phase. Then the rear pn junction was removed by mechanical grinding, the back contact was deposited by thermal vacuum evaporation and annealed in a hydrogen atmosphere. A mask was created from photoresist by means of photolithography to form a face contact, precipitated by thermal vacuum evaporation, the photoresist was removed using explosive photolithography technique, and face contact was annealed in a hydrogen atmosphere. A photoresist mask was created by photolithography for the galvanic deposition of gold on the front surface and this deposition was carried out. At the same time, galvanic deposition of gold on the back surface was carried out. The process of photolithography was carried out with the aim of separation etching of the structure and the etching itself. An antireflection coating (ZnS / MgF ₂ ) was deposited on the photosensitive surface of the structure.

Claims

1. A method of manufacturing a photoconverter, comprising growing a n-type GaAs passivating layer on a germanium substrate by low-temperature liquid-phase epitaxy with rapid cooling of the melt solution, applying a dielectric film to the front surface of the substrate, creating chemical etching of the windows in the dielectric film corresponding to the topology of the pn junction local doping of zinc by diffusion from the gas phase in a quasiclosed container of the GaAs layer and the surface Ge layer; removal of pn ne on the back side of the substrate transition, deposition of the back contact by thermal vacuum evaporation and its annealing in a hydrogen atmosphere, deposition through the photoconductor mask of the face contact by thermal vacuum evaporation and its annealing, galvanic deposition of gold on the front and back surfaces of the substrate, separation etching of the structure on individual photocells and applying an antireflection coating.

2. The method according to claim 1, characterized in that the passivating GaAs layer is grown by liquid phase epitaxy with rapid (2-2.5 ° C / s) cooling of the melt solution.

3. The method according to claim 1, characterized in that lead is used as the metal solvent in the epitaxial growth of the passivating layer.

4. The method according to claim 1, characterized in that the epitaxy process is carried out at temperatures of 380-400 ° C.

5. The method according to claim 1, characterized in that the dielectric film is made of silicon oxide SiO ₂ or silicon nitride Si ₃ N ₄ .

6. The method according to claim 1, characterized in that the diffusion of zinc is carried out at a temperature of 600-630 ° C for 2-2.5 hours

7. The method according to claim 1, characterized in that the back contact is precipitated by sequential sputtering of a gold alloy with germanium Au (Ge) and gold Au.

8. The method according to claim 1, characterized in that the annealed precipitated back contact in a hydrogen atmosphere is carried out at a temperature of 220-300 ° C.

9. The method according to claim 1, characterized in that the face contact is precipitated by successive deposition of Cr chromium and Au gold.

10. The method according to claim 1, characterized in that the annealed precipitated face contact in a hydrogen atmosphere is carried out at a temperature of 200-300 ° C.

11. The method according to claim 1, characterized in that the additional metallization of the face contact is carried out by galvanic deposition through a mask of photoresist while galvanic deposition of gold on the back surface.

12. The method according to claim 1, characterized in that an antireflection coating is applied to the front surface of the substrate.

13. The method according to claim 9, characterized in that the antireflection coating is made of a layer of zinc sulfide ZnS coated with a layer of magnesium fluoride MgF ₂ .