[go: up one dir, main page]

RU2575972C1 - METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER - Google Patents

METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER Download PDF

Info

Publication number
RU2575972C1
RU2575972C1 RU2014146344/28A RU2014146344A RU2575972C1 RU 2575972 C1 RU2575972 C1 RU 2575972C1 RU 2014146344/28 A RU2014146344/28 A RU 2014146344/28A RU 2014146344 A RU2014146344 A RU 2014146344A RU 2575972 C1 RU2575972 C1 RU 2575972C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gasb
substrate
buffer layer
layer
junction
Prior art date
Application number
RU2014146344/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Андреев
Владимир Петрович Хвостиков
Светлана Валерьевна Сорокина
Ольга Анатольевна Хвостикова
Наталия Станиславовна Потапович
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Priority to RU2014146344/28A priority Critical patent/RU2575972C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2575972C1 publication Critical patent/RU2575972C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: in production of photoconverter according to the invention highly-alloyed contact layer n+-GaSb is grown on the back side of GaSb substrate with n-type of conductivity by method of epitaxy, with buffer layer n-GaSb being grown on the front side. Dielectric film is applied on the front surface of substrate. Windows in dielectric film are made by chemical etching. Surface layer of photoconverter GaSb structure is doped by diffusion of zinc from gas phase in quasi-closed container. P-n-passage is removed on the back side of substrate. Back and front contacts are precipitated and are burned. Structure is separated by etching into separate photoelements and antireflective coating is applied.
EFFECT: invention makes it possible to increase efficiency of GaSb-based photoconverters at high densities of incident radiation.
3 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к возобновляемой энергетике, а более конкретно к способам изготовления фотопреобразователей на основе соединений ΑIIIΒV.The invention relates to renewable energy, and more specifically to methods for the manufacture of photoconverters based on compounds ΑIIIΒV.

В зависимости от применения фотопреобразователя в системах с преобразованием концентраторного солнечного или лазерного излучения в процессе эпитаксии есть возможность вырастить необходимую гетероструктуру, например, с тыльным потенциальным барьером, широкозонным окном и контактным слоем. С другой стороны, диффузионные p-n-переходы обладают встроенным электрическим полем, образованным плавным распределением примеси в процессе легирования, что позволяет увеличить коэффициент собирания носителей.Depending on the use of the photoconverter in systems with the conversion of concentrator solar or laser radiation during epitaxy, it is possible to grow the necessary heterostructure, for example, with a back potential barrier, a wide-gap window and a contact layer. On the other hand, diffusion pn junctions have a built-in electric field formed by a smooth distribution of the impurity during the doping process, which makes it possible to increase the carrier collection coefficient.

Известен способ изготовления каскадного фотопреобразователя (патент US 5091018, МПК H01L 31/052, опубликован 25.02.1992), основанный на механической стыковке GaAs- и GaSb-фотоэлементов. Способ включает нанесение на лицевую поверхность подложки GaSb n-типа маски из изолирующего материала, диффузию цинка из газовой фазы, удаление слоя р-типа проводимости с тыльной поверхности подложки и нанесение на нее металлических контактов, осаждение фронтальных контактов на лицевую поверхность подложки, утончение p-n-перехода на светочувствительных участках травлением и нанесение антиотражающего покрытия.A known method of manufacturing a cascade photoconverter (patent US 5091018, IPC H01L 31/052, published 02.25.1992), based on the mechanical docking of GaAs and GaSb photocells. The method includes applying an n-type mask from an insulating material to the front surface of the GaSb substrate, diffusing zinc from the gas phase, removing the p-type conductivity layer from the back surface of the substrate and applying metal contacts to it, depositing front contacts on the front surface of the substrate, thinning pn- transition to light-sensitive areas by etching and applying an antireflection coating.

К недостаткам известного способа следует отнести снижение получаемого кпд при высоких уровнях засветки, т.к. структура фотоэлемента на основе GaSb оптимизирована для использования в условиях небольшой и средней (~100) кратности концентрирования солнечного излучения. К тому же при финишном утончении p-n-перехода на светочувствительных участках не исключается возможность бокового травления подконтактных областей фотоэлектрического преобразователя.The disadvantages of this method include the reduction of the obtained efficiency at high levels of exposure, because The structure of the GaSb-based solar cell is optimized for use under conditions of small and medium (~ 100) multiplicity of concentration of solar radiation. Moreover, with the final thinning of the pn junction in photosensitive areas, the possibility of lateral etching of the contact areas of the photoelectric converter is not ruled out.

Известен способ изготовления фотопреобразователя на основе n-GaSb (см. патент CN 103474501 A, МПК H01L 25/04; H01L 31/0216, опубликован 25.12.2013), включающий нанесение на подложку n-GaSb диэлектрической маски диоксида кремния для локальной диффузии Zn, проведение диффузии в GaSb из ZnGa сплава в атмосфере аргона при давлении 5-10 Па около 3 часов при температуре 450-500°C, удаление тыльного p-n-перехода, нанесение тыльного и лицевого контактов, разделительное травление структуры на чипы и нанесение антиотражающего покрытия из нитрида кремния.A known method of manufacturing a photoconverter based on n-GaSb (see patent CN 103474501 A, IPC H01L 25/04; H01L 31/0216, published December 25, 2013), comprising applying a dielectric mask of silicon dioxide to the substrate for local diffusion of Zn, n-GaSb, diffusion in GaSb from a ZnGa alloy in an argon atmosphere at a pressure of 5-10 Pa for about 3 hours at a temperature of 450-500 ° C, removal of the pn junction back, deposition of the back and face contacts, separation etching of the structure on the chips and deposition of an antireflection coating of nitride silicon.

К недостаткам известного способа изготовления фотоэлектрического преобразователя можно отнести длительность процесса легирования, а также использование неоптимального антиотражающего покрытия из нитрида кремния.The disadvantages of the known method of manufacturing a photovoltaic converter include the duration of the alloying process, as well as the use of non-optimal antireflection coatings of silicon nitride.

Известен способ изготовления фотопреобразователя на основе GaSb (см. патент RU 2437186, H01L 31/18, В82В 3/00, опубликован 20.12.2011), совпадающий с заявляемым техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Способ включает нанесение на периферийную область подложки из n-GaSb диэлектрической маски, формирование на участках фронтальной поверхности подложки, не защищенных диэлектрической маской, высоколегированного слоя р-типа проводимости диффузией цинка из газовой фазы при температуре 450-490ºC, удаление с тыльной стороны подложки образовавшегося в результате диффузии слоя p-GaSb и формирование тыльного контакта. Затем проводят очистку фронтальной поверхности подложки методом ионно-лучевого травления на глубину 5-30 нм и формирование на ней маски фоторезиста, формирование омического контакта, удаление маски фоторезиста, разделительное травление структуры на отдельные фотоэлементы и нанесение антиотражающего покрытия.A known method of manufacturing a GaSb-based photoconverter (see patent RU 2437186, H01L 31/18, B82B 3/00, published December 20, 2011), coinciding with the claimed technical solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype. The method includes applying a dielectric mask to the peripheral region of the substrate from an n-GaSb, forming a highly doped p-type conductivity layer on the frontal surface of the substrate, not protected by a dielectric mask, by diffusion of zinc from the gas phase at a temperature of 450-490ºC, removing from the back side of the substrate formed in as a result of diffusion of the p-GaSb layer and the formation of the back contact. Then, the front surface of the substrate is cleaned by ion-beam etching to a depth of 5-30 nm and the formation of a photoresist mask on it, the formation of an ohmic contact, the removal of the photoresist mask, separation etching of the structure on individual photocells and the application of antireflection coating.

Недостатком данного способа изготовления фотопреобразователя является недостаточно высокая эффективность преобразования излучения при высоких плотностях падающего излучения.The disadvantage of this method of manufacturing a photoconverter is the insufficiently high conversion efficiency of radiation at high incident radiation densities.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка такого способа изготовления фотопреобразователя на основе GaSb, который бы обеспечивал получение фотопреобразователей, имеющих более высокую эффективность преобразования солнечного, инфракрасного и лазерного излучения при его большой плотности в диапазоне фоточувствительности 0,5-1,8 мкм.The present invention was the development of such a method of manufacturing a GaSb-based photoconverter, which would provide photoconverters having a higher conversion efficiency of solar, infrared and laser radiation at its high density in the photosensitivity range of 0.5-1.8 μm.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления фотопреобразователя на основе GaSb включает эпитаксиальное выращивание на подложке GaSb n-типа проводимости тыльного высоколегированного контактного слоя n+-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те 1018-1019 ат/см3 и буферного слоя n-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те (1-6)∙1017 ат/см3 со стороны лицевой поверхности подложки n-GaSb; нанесение на лицевую поверхность буферного слоя n-GaSb диэлектрической маски, 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.The problem is solved in that the method of manufacturing a GaSb-based photoconverter includes epitaxial growth on an n-type GaSb substrate of a back highly doped n + -GaSb contact layer with a concentration of dopant impurity Te 1018-1019 at / cm 3 and an n-GaSb buffer layer with a concentration of dopant impurities Te (1-6) ∙ 1017 at / cm 3 from the front surface of the n-GaSb substrate; drawing on the front surface of the buffer layer of n-GaSb dielectric mask corresponding to the topology of the pn junction; doping the buffer layer of n-GaSb 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.

Новым в настоящем способе является эпитаксиальное выращивание на тыльной стороне GaSb подложки n-типа проводимости высоколегированного контактного слоя n+-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те 1018-1019 ат/см3 и буферного слоя n-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те (1-6)∙1017 ат/см3 и осуществление газовой диффузии цинка в выращенный на лицевой стороне подложки GaSb эпитаксиальный буферный слой, что позволяет получать фотоэлементы с улучшенными рабочими характеристиками в диапазоне фоточувствительности 0,5-1,8 мкм.New in the present method is the epitaxial growth on the back of GaSb of an n-type substrate of a highly doped n + -GaSb contact layer with a dopant concentration of Te 1018-1019 at / cm 3 and an n-GaSb buffer layer with a dopant concentration of Te (1-6) ∙ 1017 at / cm 3 and the implementation of gas diffusion of zinc into the epitaxial buffer layer grown on the front side of the GaSb substrate, which makes it possible to obtain photocells with improved performance in the photosensitivity range of 0.5-1.8 μm.

Эпитаксиальное выращивание тыльного высоколегированного контактного слоя n+-GaSb можно проводить при начальной температуре 500ºC и конечной температуре 400ºC.Epitaxial growth of the back highly doped n + -GaSb contact layer can be carried out at an initial temperature of 500ºC and a final temperature of 400ºC.

Эпитаксиальное выращивание буферного слоя n-GaSb можно проводить при начальной температуре 550ºC и конечной температуре 450ºC.Epitaxial growth of the n-GaSb buffer layer can be carried out at an initial temperature of 550ºC and a final temperature of 450ºC.

Настоящий способ поясняется чертежами, гдеThe present method is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 показан вид сверху на фотоэлектрический преобразователь, изготовленный настоящим способом;in FIG. 1 shows a top view of a photovoltaic converter manufactured by the present method;

на фиг. 2 приведен вид сбоку в разрезе по А-А фотоэлектрического преобразователя, показанного на фиг. 1.in FIG. 2 is a side sectional view along AA of the photoelectric converter shown in FIG. one.

Фотоэлектрический преобразователь (см. фиг. 1, фиг. 2) содержит полупроводниковую подложку 1 из GaSb n-типа проводимости; тыльный контактный слой 2 n+-GaSb; эпитаксиальный буферный слой 3 n-GaSb; диффузионный слой 4 р-типа проводимости (p-n-переход) p-GaSb; диэлектрическую маску 5, например, из нитрида кремния Si3N4; тыльный омический контакт 6, например, из Au(Ge)-Au; фронтальный омический контакт 7, например, из Cr-Au. На лицевую поверхность подложки нанесено антиотражающее покрытие 8, выполненное, например, из ZnS/MgF2.The photoelectric converter (see Fig. 1, Fig. 2) contains a semiconductor substrate 1 of n-type GaSb; back contact layer 2 n + -GaSb; epitaxial buffer layer 3 n-GaSb; diffusion layer 4 p-type conductivity (pn junction) p-GaSb; a dielectric mask 5, for example, of silicon nitride Si 3 N 4 ; rear ohmic contact 6, for example, from Au (Ge) -Au; front ohmic contact 7, for example, from Cr-Au. An antireflection coating 8 is made on the front surface of the substrate, for example, made of ZnS / MgF 2 .

Настоящий способ изготовления фотопреобразователя на основе GaSb включает эпитаксиальное выращивание на подложке 1 из GaSb n-типа проводимости, например, при начальной температуре 500ºC и конечной температуре 400ºC тыльного высоколегированного контактного слоя 2 n+-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те 1018-1019 ат/см3, снижающего сопротивление растекания и контактное сопротивление фотопреобразователя, и эпитаксиальное выращивание при температуре 550-450ºC на лицевой поверхности подложки буферного слоя 3 n-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те (1-6)∙1017 ат/см3, имеющего более бездефектную структуру по сравнению с подложкой 1. Эпитаксиальное выращивание может быть осуществлено методом жидкофазной эпитаксии в графитовой кассете, например, поршневого типа в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода при скорости охлаждения расплава Vохл=0,3-2,0º/мин. Такие скорости охлаждения раствора-расплава позволяют контролировать толщину и состав растущего слоя, а также выращивать слои с наименьшим количеством дефектов. При скорости охлаждения расплава меньше 0,3º/мин значительно увеличивается время эпитаксиального выращивания слоя и снижается концентрация легирующей примеси. При скорости охлаждения расплава больше 2,0º/мин увеличивается вероятность образования дефектов в процессе роста. При концентрации легирующей примеси Те в контактном слое 2 n+-GaSb меньше 1018 ат/см3 увеличивается сопротивление растекания и контактное сопротивление при создании омического контакта 6. В качестве легирующей примеси при выращивании n-GaSb и n+-GaSb эпитаксиальных слоев 2, 3 выбрали теллур, поскольку он является мелким акцептором. При концентрации легирующей примеси Те в контактном слое 2 больше 1019 ат/см3 увеличивается вероятность образования дефектов в процессе роста и снижается подвижность носителей тока. При концентрации легирующей примеси Те в буферном слое 3 n-GaSb меньше 1017 ат/см3 увеличивается вероятность образования p-GaSb, поскольку нелегированные кристаллы GaSb имеют электропроводность р-типа. При концентрации легирующей примеси Те в буферном слое 3 n-GaSb больше 6∙1017 ат/см3 увеличиваются токи утечки, что приводит к снижению напряжения холостого хода. В качестве металла-растворителя при эпитаксиальном выращивании из жидкой фазы GaSb используют галлий. Выращивание эпитаксиальных слоев 2, 3 может быть осуществлено также методом молекулярно-пучковой эпитаксии, или методом газофазной эпитаксии, или иным методом эпитаксиального выращивания. Далее наносят со стороны лицевой поверхности подложки 1 диэлектрическую маску 5, соответствующую топологии p-n-перехода, например, из оксида кремния SiO2 или нитрида кремния Si3N4. Легируют через диэлектрическую маску 5 буферный слой 3 n-GaSb диффузией цинка из газовой фазы в квазизамкнутом контейнере с образованием р-n-перехода. В качестве газовой фазы при диффузионном легировании можно использовать водород для предотвращения окисления подложки. Источником диффузии может быть чистый цинк, который при температуре выше 350ºC начинает активно испаряться и переходить в газовую фазу. Диффузию цинка можно проводить в квазизамкнутом контейнере в интервале температур 450-550ºC. При использовании низкотемпературной диффузии при использовании в качестве легирующей примеси Zn снижается вероятность появления структурных дефектов в буферном слое 3 GaSb. При этом при локальном легировании через диэлектрическую маску 5 p-n-переход не выходит на боковую поверхность структуры (см. фиг. 2). Затем удаляют на тыльной стороне подложки 1 p-n-переход, формируют тыльный и фронтальный омические контакты 6, 7 с последующим их отжигом. Тыльный омический контакт 6 можно создавать последовательным напылением слоя из сплава Au(Ge) и слоя Au. Отжиг осажденного тыльного контакта 6 в атмосфере водорода предпочтительно проводить при температуре 220-250ºC. Фронтальный омический контакт 7 можно создавать последовательным нанесением Cr и Au. Отжиг осажденного фронтального омического контакта 7 в атмосфере водорода предпочтительно проводить при температуре 200-220ºC. Может быть проведена дополнительная металлизация фронтального омического контакта 7 гальваническим осаждением через маску из фоторезиста при одновременном гальваническом осаждении золота на тыльную поверхность. Далее проводят разделительное травление структуры на отдельные фотоэлементы и наносят антиотражающее покрытие 8, например, из слоя сульфида цинка ZnS, покрытого слоем дифторида магния MgF2.The present method of manufacturing a GaSb-based photoconverter includes epitaxial growth on a substrate 1 of n-type GaSb, for example, at an initial temperature of 500ºC and a final temperature of 400ºC of a back highly doped contact layer 2 n + -GaSb with a concentration of dopant of Te 1018-1019 at / cm 3 that reduces the spreading resistance and contact resistance of the photoconverter, and epitaxial growth at a temperature of 550-450ºC on the front surface of the substrate of the buffer layer 3 n-GaSb with a concentration of dopant Te (1-6) ∙ 1017 at / cm 3 , which has a more defect-free structure compared to substrate 1. Epitaxial growth can be carried out by liquid-phase epitaxy in a graphite cartridge, for example, a piston type in a quartz flow reactor in an atmosphere of purified hydrogen at a melt cooling rate Vcohl = 0.3-2.0º / min. Such cooling rates of the solution-melt allow you to control the thickness and composition of the growing layer, as well as grow layers with the least number of defects. When the cooling rate of the melt is less than 0.3º / min, the time of epitaxial growth of the layer is significantly increased and the concentration of the dopant is reduced. When the cooling rate of the melt is more than 2.0º / min, the probability of formation of defects during growth increases. When the concentration of the doping impurity Te in the contact layer 2 of n + -GaSb is less than 1018 at / cm 3 , the spreading resistance and contact resistance increase when the ohmic contact 6 is created. As the doping impurity during the growth of n-GaSb and n + -GaSb epitaxial layers 2, 3, tellurium was chosen because it is a shallow acceptor. When the concentration of the doping impurity Te in the contact layer 2 is greater than 1019 at / cm 3 , the probability of formation of defects during growth increases and the mobility of current carriers decreases. When the concentration of the doping impurity Te in the buffer layer 3 of n-GaSb is less than 1017 at / cm 3 , the probability of p-GaSb formation increases, since undoped GaSb crystals have p-type conductivity. When the concentration of the doping impurity Te in the buffer layer 3 of n-GaSb is more than 6 ∙ 1017 at / cm 3 , the leakage currents increase, which leads to a decrease in the open circuit voltage. Gallium is used as the solvent metal in epitaxial growth from the GaSb liquid phase. The growth of epitaxial layers 2, 3 can also be carried out by the method of molecular beam epitaxy, or by the method of gas-phase epitaxy, or by another method of epitaxial growth. Then, a dielectric mask 5 corresponding to the topology of the pn junction, for example, of silicon oxide SiO 2 or silicon nitride Si 3 N 4, is applied on the side of the front surface of the substrate 1. The buffer layer 3 of n-GaSb is doped through a dielectric mask 5 by diffusion of zinc from the gas phase in a quasiclosed container with the formation of a pn junction. Hydrogen can be used as the gas phase during diffusion doping to prevent oxidation of the substrate. The source of diffusion can be pure zinc, which at temperatures above 350ºC begins to actively evaporate and pass into the gas phase. Diffusion of zinc can be carried out in a quasi-closed container in the temperature range 450-550ºC. When using low-temperature diffusion when using Zn as a dopant, the probability of the appearance of structural defects in the GaSb buffer layer 3 is reduced. Moreover, with local doping through the dielectric mask 5, the pn junction does not reach the side surface of the structure (see Fig. 2). Then the pn junction 1 is removed on the back side of the substrate, the back and front ohmic contacts 6, 7 are formed, followed by their annealing. The rear ohmic contact 6 can be created by sequential sputtering of a layer of an alloy of Au (Ge) and an Au layer. Annealing of the deposited back contact 6 in a hydrogen atmosphere is preferably carried out at a temperature of 220-250ºC. Front ohmic contact 7 can be created by successive deposition of Cr and Au. Annealing the deposited frontal ohmic contact 7 in a hydrogen atmosphere is preferably carried out at a temperature of 200-220ºC. An additional metallization of the front ohmic contact 7 can be carried out by galvanic deposition through a photoresist mask while galvanic deposition of gold on the back surface. Next, a separate etching of the structure is carried out on individual photocells and an antireflection coating 8 is applied, for example, from a layer of zinc sulfide ZnS coated with a layer of magnesium difluoride MgF 2 .

Пример 1. Изготавливали фотопреобразователь на основе GaSb. Выращивали на монокристаллической подложке антимонида галлия n-типа проводимости методом жидкофазной эпитаксии тыльный контактный слой n+-GaSb толщиной 10 мкм при начальной температуре 450°C и конечной температуре 400ºC, на лицевой поверхности подложки выращивали буферный слой n-GaSb толщиной 20 мкм при начальной температуре 550ºC. Скорость охлаждения составляла 1,5º/мин. Процесс проводили в кварцевом проточном реакторе в атмосфере очищенного водорода в графитовой кассете поршневого типа. Для обеспечения локальности диффузионного процесса сформировали защитную маску на поверхности структуры GaSb. Для этого методом плазмохимического осаждения наносили диэлектрическую пленку Si3N4, 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 при температуре 450-470ºC в течение 40 минут для создания р-n-перехода. Затем удаляли тыльный p-n-переход с помощью механической шлифовки, осаждали тыльный омический контакт методом термического вакуумного испарения и отжигали его в атмосфере водорода. Создавали маску из фоторезиста посредством фотолитографии для формирования фронтального омического контакта, осаждали его методом термического вакуумного испарения, удаляли фоторезист с помощью техники взрывной фотолитографии и отжигали фронтальный омический контакт в атмосфере водорода. Создавали маску из фоторезиста посредством фотолитографии для гальванического осаждения золота на фронтальную поверхность и проводили это осаждение. Одновременно проводилось гальваническое осаждение золота на тыльную поверхность. Проводили процесс фотолитографии с целью разделительного травления структуры на чипы и самотравление. На светочувствительной поверхности структуры осаждали антиотражающее покрытие (ZnS/MgF2).Example 1. A GaSb-based photoconverter was made. N-type conductivity gallium antimonide was grown on a single-crystal substrate by liquid-phase epitaxy using an n + -GaSb back contact layer with a thickness of 10 μm at an initial temperature of 450 ° C and a final temperature of 400ºC, an n-GaSb buffer layer of 20 μm thick at an initial temperature of 550 ° C was grown on the front surface . The cooling rate was 1.5º / min. The process was carried out in a quartz flow reactor in an atmosphere of purified hydrogen in a piston-type graphite cartridge. To ensure the locality of the diffusion process, a protective mask was formed on the surface of the GaSb structure. For this, a Si 3 N 4 dielectric film was deposited by plasma-chemical deposition, 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 quasi-closed container in a hydrogen atmosphere at a temperature of 450-470ºC for 40 minutes to create a pn junction. Then, the rear pn junction was removed by mechanical grinding, the rear ohmic contact was deposited by thermal vacuum evaporation, and it was annealed in a hydrogen atmosphere. A mask was created from photoresist by means of photolithography to form a frontal ohmic contact, precipitated by thermal vacuum evaporation, the photoresist was removed using explosive photolithography technique, and the frontal ohmic 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. A photolithography process was carried out with the aim of separation etching of the structure into chips and self-etching. An antireflection coating (ZnS / MgF 2 ) was deposited on the photosensitive surface of the structure.

Использование в настоящем способе преимуществ эпитаксиального и диффузионного методов изготовления приборных структур позволяет получать фотопреобразователи с улучшенными значениями рабочих характеристик.The use of the advantages of epitaxial and diffusion methods for the manufacture of instrument structures in the present method makes it possible to obtain photoconverters with improved performance values.

Claims (3)

1. Способ изготовления фотопреобразователя на основе GaSb, включающий эпитаксиальное выращивание при скорости охлаждения расплава Vохл=0,3-2,0°/мин на подложке из GaSb n-типа проводимости тыльного высоколегированного контактного слоя n+-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те 1018-1019 ат/см3 и буферного слоя n-GaSb с концентрацией легирующей примеси Те (1-6)·1017 ат/см3 со стороны лицевой поверхности подложки n-GaSb; нанесение на лицевую поверхность буферного слоя n-GaSb диэлектрической маски, 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 с последующим их отжигом; разделительное травление структуры на отдельные фотоэлементы и нанесение антиотражающего покрытия.1. A method of manufacturing a GaSb-based photoconverter, comprising epitaxial growth at a melt cooling rate of Voxl = 0.3-2.0 ° / min on an n-type GaSb substrate of the conductivity of the high back doped n + -GaSb contact layer with a concentration of dopant Te 1018- 1019 at / cm 3 and a buffer layer of n-GaSb with a dopant concentration of Te (1-6) · 1017 at / cm 3 from the front surface of the n-GaSb substrate; drawing on the front surface of the buffer layer of n-GaSb dielectric mask corresponding to the topology of the pn junction; doping the buffer layer of n-GaSb 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 back and front ohmic contacts with their subsequent annealing; Separating etching of the structure into individual photocells and applying an antireflection coating. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эпитаксиальное выращивание тыльного высоколегированного контактного слоя n+-GaSb проводят при начальной температуре 500°С и конечной температуре 400°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the epitaxial growth of the back high-alloyed contact layer n + -GaSb is carried out at an initial temperature of 500 ° C and a final temperature of 400 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эпитаксиальное выращивание буферного слоя n-GaSb проводят при начальной температуре 550°С и конечной температуре 450°С. 3. The method according to p. 1, characterized in that the epitaxial growth of the buffer layer of n-GaSb is carried out at an initial temperature of 550 ° C and a final temperature of 450 ° C.
RU2014146344/28A 2014-11-18 2014-11-18 METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER RU2575972C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146344/28A RU2575972C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146344/28A RU2575972C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2575972C1 true RU2575972C1 (en) 2016-02-27

Family

ID=55435566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014146344/28A RU2575972C1 (en) 2014-11-18 2014-11-18 METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2575972C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623832C1 (en) * 2016-04-27 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук (НТЦ микроэлектроники РАН) Method of obtaining antimonide gallium with a large specific electrical resistance
RU2657349C2 (en) * 2016-10-04 2018-06-13 Викторс Николаевич Гавриловс Method of increasing efficiency of converting energy of absorbed flux of electromagnetic waves of sunlight into electric energy with the help of created "dark current" and volume ultrasonic grating in silicon monocrystal as the result of excitation of periodic high-frequency ultrasonic shear waves in it

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5217539A (en) * 1991-09-05 1993-06-08 The Boeing Company III-V solar cells and doping processes
RU2354008C1 (en) * 2007-12-07 2009-04-27 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Method for preparation of photoelectric transducer
RU2437186C1 (en) * 2010-07-08 2011-12-20 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Method of making solar photoelectric converter
CN103474501A (en) * 2013-09-13 2013-12-25 中国科学技术大学 Selective emitter gallium antimonide infrared battery and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5217539A (en) * 1991-09-05 1993-06-08 The Boeing Company III-V solar cells and doping processes
RU2354008C1 (en) * 2007-12-07 2009-04-27 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Method for preparation of photoelectric transducer
RU2437186C1 (en) * 2010-07-08 2011-12-20 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Method of making solar photoelectric converter
CN103474501A (en) * 2013-09-13 2013-12-25 中国科学技术大学 Selective emitter gallium antimonide infrared battery and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623832C1 (en) * 2016-04-27 2017-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур Российской академии наук (НТЦ микроэлектроники РАН) Method of obtaining antimonide gallium with a large specific electrical resistance
RU2657349C2 (en) * 2016-10-04 2018-06-13 Викторс Николаевич Гавриловс Method of increasing efficiency of converting energy of absorbed flux of electromagnetic waves of sunlight into electric energy with the help of created "dark current" and volume ultrasonic grating in silicon monocrystal as the result of excitation of periodic high-frequency ultrasonic shear waves in it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8258050B2 (en) Method of making light trapping crystalline structures
JP2637922B2 (en) Method for manufacturing thin film photovoltaic device
WO2010151478A1 (en) Method of making a semiconductor optical detector structure
US4227941A (en) Shallow-homojunction solar cells
RU2547004C1 (en) FABRICATION OF GaAs-BASED PHOTO INVERTER
CN106784122A (en) Photodetector and preparation method based on graphene/boron-doped silicon quantum dot/silicon
US20120329197A1 (en) Method of bonding and formation of back surface field (bsf) for multi-junction iii-v solar cells
CN109037374B (en) Based on NiO/Ga2O3Ultraviolet photodiode and preparation method thereof
FR2522444A1 (en) SOLAR CELL WITH TWO COLORS AND THREE TERMINALS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
US4248675A (en) Method of forming electrical contact and antireflection layer on solar cells
CN104157720A (en) Graphene silicon-based avalanche photodetector with mixed structure and manufacturing method
RU2354009C1 (en) Method for manufacture of photoelectric transducers based on multilayer structure
RU2575972C1 (en) METHOD FOR PRODUCTION OF GaSb-BASED PHOTOCONVERTER
JP2005064246A (en) Photoelectric conversion element and manufacturing method thereof, and solar cell
JP2000196134A (en) Visible-blind UV detector
KR101667180B1 (en) Solar cell based on chalcogenide using new conceptional structure and manufacturing method thereof
RU2437186C1 (en) Method of making solar photoelectric converter
CN103022216A (en) BeMgZnO-based homogenous p-n structure ultraviolet detector and preparation method thereof
CN107230734A (en) A kind of BeMgZnO base ultraviolet detectors of back-to-back Schottky junction structure and preparation method thereof
RU2676221C1 (en) Method of making pulse photodetector
CN115714146A (en) Zinc super-doped silicon, preparation method thereof and application thereof in preparing infrared detector
CN112117346B (en) Micron line array, avalanche ultraviolet detector and avalanche ultraviolet detector system
RU2607734C1 (en) Method of making gaas-based photocell
CN114695430A (en) Bipolar response bicolor detector, and preparation method and application thereof
CN208014712U (en) A kind of AlGaP base ultraviolet detectors

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing