RU2645438C1 - Method of making photoconverter with built-in diode - Google Patents
Method of making photoconverter with built-in diode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645438C1 RU2645438C1 RU2016141004A RU2016141004A RU2645438C1 RU 2645438 C1 RU2645438 C1 RU 2645438C1 RU 2016141004 A RU2016141004 A RU 2016141004A RU 2016141004 A RU2016141004 A RU 2016141004A RU 2645438 C1 RU2645438 C1 RU 2645438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diode
- photoconverter
- etching
- built
- mesa
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
-
- 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
Description
Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к способам изготовления фотопреобразователей на трехкаскадных эпитаксиальных структурах GaIn/Ga(In)As/Ge, выращенных на германиевой подложке.The invention relates to solar energy, in particular to methods for the manufacture of photoconverters on three-stage epitaxial GaIn / Ga (In) As / Ge structures grown on a germanium substrate.
Известен способ изготовления чипов наногетероструктуры, выращенной на германиевой подложке (пат. РФ №2485628, опубл. 20.06.2013 г.), в котором наносят металлизацию омических контактов последовательно на фронтальную и тыльную поверхности наногетероструктуры; отжигают контакты; осуществляют утолщение омических контактов путем электрохимического осаждения через маску фоторезиста последовательно слоев золота, никеля и вновь золота; удаляют часть фронтального контактного слоя наногетероструктуры методом химического травления и наносят антиотражающее покрытие на фронтальную поверхность наногетероструктуры; создают маску фоторезиста; выполняют травление структуры через маску фоторезиста со стороны фронтальной поверхности на глубину 10÷30 мкм наногетероструктуры и германиевой подложки в едином процессе в травителе, содержащем бромистый водород, перекись водорода и воду; разделяют структуру на отдельные элементы-чипы; осуществляют пассивацию боковой поверхности чипов нанесением слоя диэлектрика.A known method of manufacturing chips of a nanoheterostructure grown on a germanium substrate (US Pat. RF No. 2485628, publ. 06/20/2013), in which plating ohmic contacts sequentially on the front and back surfaces of the nanoheterostructure; anneal the contacts; carry out thickening of ohmic contacts by electrochemical deposition of successive layers of gold, nickel and again gold through a photoresist mask; remove part of the front contact layer of the nanoheterostructure by chemical etching and apply an antireflection coating to the front surface of the nanoheterostructure; create a photoresist mask; etching the structure through a photoresist mask from the front surface to a depth of 10-30 μm of a nanoheterostructure and a germanium substrate in a single process in an etchant containing hydrogen bromide, hydrogen peroxide and water; divide the structure into separate chip elements; carry out passivation of the side surface of the chips by applying a layer of dielectric.
Недостаток способа заключается в том, что данный способ применим только для изготовления фотопреобразователя с тыльной металлизацией на основе золота. В случае использования тыльной металлизации на основе серебра при химическом разделении эпитаксиальной структуры на чипы происходит растравливание тыльных контактов.The disadvantage of this method is that this method is applicable only for the manufacture of a photoconverter with rear metallization based on gold. In the case of using silver-based back metallization, the rear contacts are etched by chemical separation of the epitaxial structure into chips.
Признаки, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, следующие: формирование лицевых и тыльного контактов фотопреобразователя на эпитаксиальных структурах, выращенных на германиевой подложке; отжиг контактов; вскрытие оптического окна травлением; напыление просветляющего покрытия; вытравливание мезы; разделение эпитаксиальной структуры на чипы.Signs common with the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode, the following: the formation of the front and back contacts of the photoconverter on epitaxial structures grown on a germanium substrate; contact annealing; opening the optical window by etching; antireflection coating; Mesa etching separation of the epitaxial structure into chips.
Известен способ получения чипов солнечных элементов (пат. РФ №2419918, опубл. 27.05.2011 г.) на основе многослойной полупроводниковой структуры GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенной на германиевой подложке, в котором напыляют основы омических контактов на фронтальную и тыльную поверхности структуры; вжигают основы омических контактов; утолщают основы омических контактов путем электрохимического осаждения через маску фоторезиста последовательно слоев серебра и золота общей толщиной 5÷9 мкм; создают маску фоторезиста на фронтальной поверхности полупроводниковой структуры; защищают тыльную сторону полупроводниковой структуры химически стойким лаком и проводят разделительное химическое травление полупроводниковой структуры на глубину 10÷15 мкм; осуществляют пассивацию боковой поверхности чипов нанесением слоя нитрида кремния; проводят локальное химическое травление контактного слоя полупроводниковой структуры в местах, свободных от омического контакта для открытия светочувствительной поверхности солнечного фотоэлемента; осуществляют напыление антиотражающего покрытия на светочувствительную область структуры через окна в маске, изготовленной из магнитного материала и закрепленной на фронтальной поверхности полупроводниковой структуры с помощью магнита, расположенного на тыльной стороне полупроводниковой структуры.A known method of producing chips of solar cells (US Pat. RF No. 2419918, publ. 05.27.2011) based on the GaInP / Ga (In) As / Ge multilayer semiconductor structure grown on a germanium substrate in which ohmic contacts are sprayed onto the front and back surface of the structure; burn the basics of ohmic contacts; thicken the basics of ohmic contacts by electrochemical deposition through a photoresist mask of successively layers of silver and gold with a total thickness of 5 ÷ 9 microns; create a photoresist mask on the front surface of the semiconductor structure; protect the back side of the semiconductor structure with chemically resistant varnish and conduct chemical separation etching of the semiconductor structure to a depth of 10 ÷ 15 μm; passivation of the side surface of the chips by applying a layer of silicon nitride; conduct local chemical etching of the contact layer of the semiconductor structure in places free from ohmic contact to open the photosensitive surface of the solar cell; carry out the deposition of an antireflection coating on the photosensitive region of the structure through windows in a mask made of magnetic material and mounted on the front surface of the semiconductor structure using a magnet located on the back side of the semiconductor structure.
Недостаток способа заключается в:The disadvantage of this method is:
а) низкой производительности операций утолщения основы омических контактов электрохимическим осаждением серебра и золота, выполняемых поочередно для каждой пластины;a) low productivity operations of thickening the basis of ohmic contacts by electrochemical deposition of silver and gold, performed alternately for each plate;
б) большой трудоемкости операций защиты тыльной стороны полупроводниковой структуры химически стойким лаком с его последующим удалением, что в условиях массового производства фотопреобразователей с габаритными размерами 40×80 мм и более неприемлемо.b) the high complexity of operations to protect the back of the semiconductor structure with a chemically resistant varnish with its subsequent removal, which is unacceptable in the conditions of mass production of photoconverters with overall dimensions of 40 × 80 mm.
Признаки, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, следующие: формирование лицевых и тыльного контактов на основе серебра на эпитаксиальной структуре GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенной на германиевой подложке; отжиг контактов; вытравливание мезы; разделение эпитаксиальной структуры на чипы; вскрытие оптического окна травлением; напыление просветляющего покрытия.The features common with the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode are as follows: the formation of front and back contacts based on silver on the GaInP / Ga (In) As / Ge epitaxial structure grown on a germanium substrate; contact annealing; Mesa etching separation of the epitaxial structure into chips; opening the optical window by etching; spray coating.
Известен способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом (пат РФ №2515420, опубл. 10.05.2014 г.), принятый за прототип, в котором создают на германиевой подложке с выращенными эпитаксиальными слоями трехкаскадной структуры GaInP/Ga(In)As/Ge фоторезистивную маску с рисунком лицевых контактов фотопреобразователя и диода; вытравливают диодную площадку; формируют напылением и взрывом лицевые контакты Cr/Ag/Au-Ge/Ag/Au; создают фоторезистивную маску с окнами под мезаизоляцию фотопреобразователя и встроенного диода; вытравливают мезу; удаляют фоторезист; напыляют слои металлизации Gr/Au/Ag/Au; отжигают контакты; вскрывают оптическое окно травлением; напыляют просветляющее покрытие; выполняют дисковую резку эпитаксиальной структуры на чипы; выравнивают чипы посредством охлаждения в парах азота.A known method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode (US Pat. No. 2515420, publ. 05/10/2014), adopted as a prototype, in which a photoresistive mask with a GaInP / Ga (In) As / Ge structure is created on a germanium substrate with grown epitaxial layers the pattern of the front contacts of the photoconverter and the diode; etch the diode pad; form by spraying and blasting the front contacts Cr / Ag / Au-Ge / Ag / Au; create a photoresistive mask with windows for the meso isolation of the photoconverter and the built-in diode; etch the mesa; remove the photoresist; spray metallization layers Gr / Au / Ag / Au; anneal the contacts; open the optical window by etching; Spray antireflection coating; perform disk cutting of the epitaxial structure into chips; align chips by cooling in nitrogen vapor.
Недостаток способа-прототипа заключается в том, что при дисковой резке эпитаксиальной структуры на чипы по лицевой стороне интенсивный водный поток раскрошенных частиц ударяет по торцевой поверхности фотоактивных эпитаксиальных слоев, выходящих в меза-канавку, что может приводить к их повреждению, ухудшению электроизоляции фотопреобразователя и встроенного диода, снижению величины коэффициента заполнения (см. фиг. 1).The disadvantage of the prototype method is that during disk cutting of the epitaxial structure into chips on the front side, an intense water stream of crushed particles hits the end surface of the photoactive epitaxial layers emerging into the mesa groove, which can lead to damage, poor electrical insulation of the photoconverter and the built-in diode, reducing the magnitude of the duty cycle (see Fig. 1).
Кроме того, после сварки внешних выводов с лицевыми контактами фотопреобразователя и диода, наклейки защитного стекла на лицевую сторону чипа возможно прижатие внешних выводов к поверхности германиевой подложки в области мезаканавки, что приводит к шунтированию и ухудшению параметров фотоэлемента.In addition, after welding the external terminals with the front contacts of the photoconverter and the diode, the protective glass sticker on the front side of the chip, it is possible to press the external terminals to the surface of the germanium substrate in the region of the mesa groove, which leads to shunting and worsening of the photocell parameters.
Признаки прототипа, общие с предлагаемым способом изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, следующие: создание 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 мезаизоляцию 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.The features of the prototype, common with the proposed method of manufacturing a photoconverter with an integrated diode, are as follows: creation of a photoresistive mask with a pattern of front contacts of the photoconverter and diode on a germanium substrate with grown epitaxial layers of a three-stage GaInP / Ga (In) As / Ge structure; etching of the diode pad; the formation of spraying and explosion of facial contacts Cr / Ag / Au-Ge / Ag / Au; creation of a photoresistive mask with windows for meso isolation of the photoconverter and built-in diode; Mesa etching photoresist removal; spraying of the layers of the rear metallization Cr / Au / Ag / Au; contact annealing; opening the optical window by etching; antireflection coating; performing disk cutting of the epitaxial structure into chips; chip alignment by cooling in nitrogen vapor.
Технический результат, достигаемый предлагаемым способрм изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, заключается в улучшении электроизоляции фотопреобразователя и диода; повышении параметров и надежности фотоэлемента.The technical result achieved by the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode is to improve the electrical insulation of the photoconverter and the diode; increasing the parameters and reliability of the photocell.
Отличительные признаки предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, обуславливающие соответствие его критерию «новизна», следующие: после напыления и взрыва лицевых контактов создают фоторезистивную маску под мезаизоляцию, в окнах которой защищаются области эпитаксиальной структуры, расположенной напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя со встроенным диодом; после вытравливания мезы и удаления фоторезиста создают фоторезистивную маску, защищающую участки для резки на тыльной стороне германиевой подложки; после напыления тыльной металлизации удаляют фоторезист; после отжига контактов выравнивают металлизированную подложку охлаждением в парах азота; выполняют дисковую резку по тыльной стороне подложки, а после вскрытия оптического окна напыляют просветляющее покрытие на чипы.Distinctive features of the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode, which determine its criterion of "novelty", are as follows: after spraying and exploding the face contacts, a photoresist mask is created for mesa insulation, in the windows of which are protected areas of the epitaxial structure located opposite the contact pads along the perimeter of the photoconverter with a built-in diode ; after etching the mesa and removing the photoresist, a photoresist mask is created that protects the cutting sites on the back of the germanium substrate; after spraying the rear metallization, the photoresist is removed; after annealing the contacts, the metallized substrate is aligned by cooling in nitrogen vapor; perform disk cutting on the back of the substrate, and after opening the optical window, an antireflection coating is sprayed onto the chips.
Для подтверждения критерия «изобретательский уровень» был проведен анализ известных и отличительных признаков предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом, в результате которого не обнаружено технических решений, содержащих совокупность известных и отличительных признаков предлагаемого способа, дающих вышеуказанный технический результат. Поэтому, по мнению автора, предлагаемый способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом соответствует критерию «изобретательский уровень».To confirm the criterion of "inventive step", an analysis of the known and distinctive features of the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode was carried out, as a result of which no technical solutions containing a combination of known and distinctive features of the proposed method, giving the above technical result, were found. Therefore, according to the author, the proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode meets the criterion of "inventive step".
Конкретный пример реализации предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом иллюстрирован фотографиями на фиг. 1÷6.A specific example of the implementation of the proposed method for manufacturing a photoconverter with an integrated diode is illustrated by photographs in FIG. 1 ÷ 6.
На фиг. 1 представлен вид вольтамперной характеристики фотопреобразователя с микрошунтированием по мезе, возникшим при резке на чипы по лицевой стороне эпитаксиальной структуры; на фиг. 2(а, б, в) представлен вид мезаизолированных областей эпитаксиальной структуры, расположенных напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя со встроенным диодом: на фиг. 2(а) - после вытравливания мезы и снятия фоторезиста, на фиг. 2(б, в) - после резки эпитаксиальной структуры на чипы. На фиг. 3 представлен вид чипа фотопреобразователя со встроенным диодом; на фиг. 4 представлен вид устройства для напыления просветляющего покрытия на чип; на фиг. 5 представлен вид вольтамперной характеристики изготовленного фотопреобразователя со встроенным диодом; на фиг. 6(а, б) представлен вид мезаизолированных областей эпитаксиальной структуры, расположенных напротив площадок с приваренными внешними выводами фотоэлемента.In FIG. 1 shows a view of the current-voltage characteristic of a photoconverter with micro-shunting along the mesa that arose when cutting onto chips along the front side of an epitaxial structure; in FIG. 2 (a, b, c) shows a view of the mesizolated regions of the epitaxial structure located opposite the contact pads around the perimeter of the photoconverter with an integrated diode: in FIG. 2 (a) after etching the mesa and removing the photoresist, in FIG. 2 (b, c) - after cutting the epitaxial structure into chips. In FIG. 3 is a view of a photoconverter chip with a built-in diode; in FIG. 4 shows a view of a device for spraying an antireflection coating on a chip; in FIG. 5 is a view of the current-voltage characteristic of a manufactured photoconverter with a built-in diode; in FIG. 6 (a, b), a view of the mesizolated regions of the epitaxial structure located opposite to the areas with welded external terminals of the photocell is presented.
Для реализации предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом используют трехкаскадные эпитаксиальные структуры GaInP/Ga(In)As/Ge, выращенные на германиевой подложке диаметром ∅100 мм, толщиной ~150 мкм, на которых создают фоторезистивную маску с рисунком лицевых контактов фотопреобразователя и диода. Вытравливают диодные площадки капельным смачиванием.To implement the proposed method for manufacturing a photoconverter with a built-in diode, three-cascade GaInP / Ga (In) As / Ge epitaxial structures grown on a germanium substrate with a diameter of ∅100 mm and a thickness of ~ 150 μm are used, on which a photoresistive mask is created with a pattern of face contacts of the photoconverter and diode. Etched diode pad drip wetting.
Формируют электронно-лучевым напылением и последующим взрывом в деметилформамиде лицевые контакты Gr/Ag/Au-Ge/Ag/Au с толщинами слоев 7 нм/7 нм/50 нм/5 мкм/30 нм соответственно. Создают фоторезистивную маску под мезаизоляцию, в окнах которой защищаются области эпитаксиальной структуры, расположенные напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя со встроенным диодом. Вытравливают мезу глубиной ~7 мкм поэтапно в растворах согласно таблице 1. Величина растрава под фоторезистивную маску составляет ~30 мкм.Gr / Ag / Au-Ge / Ag / Au face contacts with layer thicknesses of 7 nm / 7 nm / 50 nm / 5 μm / 30 nm, respectively, are formed by electron beam sputtering and subsequent explosion in demethylformamide. A photoresistive mask is created for mesa isolation, in the windows of which are protected areas of the epitaxial structure located opposite the contact pads around the perimeter of the photoconverter with a built-in diode. The mesa is etched with a depth of ~ 7 μm in stages in solutions according to Table 1. The size of the raster under the photoresist mask is ~ 30 μm.
Удаляют фоторезист. Мезаизолированные области эпитаксиальной структуры, расположенные напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя и диода (см. фиг. 2(а)), служат в последующем в качестве изоляционной топоры внешних выводов и в фотопреобразовании не участвуют. Создают фоторезистивную маску, защищающую участки для резки на тыльной стороне германиевой подложки, используя фоторезист Aznlof 2070. Напыляют слои тыльной металлизации Ge/Au/Ag/Au с толщинами 7 нм/50 нм/5 мкм/30 нм соответственно; удаляют фоторезист. Отжигают контакты при Т=335°С, t=10 сек.Remove the photoresist. Mesa-isolated regions of the epitaxial structure located opposite the contact pads around the perimeter of the photoconverter and diode (see Fig. 2 (a)) subsequently serve as insulation axes of the external terminals and do not participate in the photoconversion. A photoresist mask is created to protect the cutting sites on the back of the germanium substrate using an Aznlof 2070 photoresist. Ge / Au / Ag / Au back metallization layers are sprayed with thicknesses of 7 nm / 50 nm / 5 μm / 30 nm, respectively; remove the photoresist. Contacts are annealed at Т = 335 ° С, t = 10 sec.
Выравнивают металлизированную подложку охлаждением в парах азота. Выравнивание необходимо для последующего планарного расположения чипов при напылении просветляющего покрытия. Выполняют дисковую резку на чипы с габаритными размерами 40×80 мм по тыльной стороне подложки, при этом линия раскалывания проходит по мезаканавке и через мезаизолированные области эпитаксиальной структуры, расположенные напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя со встроенным диодом (см. фиг. 2(б, в) и фиг. 3). Вскрывают оптическое окно стравливанием n+GaAs контактного слоя по маске лицевых контактов фотопреобразователя. Напыляют на чипы просветляющее покрытие ТiO/Al2/О3 электронно-лучевым методом с плазменным ассистированием при температуре 140°С, при этом контактные площадки фотопреобразователя и диода защищают металлической немагнитной маской (см. фиг. 4), Выравнивают чипы посредством охлаждения в парах азота. Изготовленные фотопреобразователи имеют среднюю величину коэффициента полезного действия КПД более 29% (см. фиг. 5). Предложенный способ применим для изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом на трехкаскадных структурах GaInP/Ga(In)As/Ge с утонением германиевой подложки (до ~100 мкм). Далее выполняют сварку контактных площадок фотопреобразователя и диода с внешними выводами.The metallized substrate is leveled by cooling in nitrogen vapor. Alignment is necessary for the subsequent planar arrangement of the chips when spraying an antireflection coating. Disc cutting is performed on chips with overall dimensions of 40 × 80 mm on the back side of the substrate, with the cleavage line passing along the mesoscopic groove and through the mesizolated regions of the epitaxial structure located opposite the contact pads along the perimeter of the photoconverter with an integrated diode (see Fig. 2 (b, c) and Fig. 3). An optical window is opened by etching the n + GaAs contact layer along the mask of the front contacts of the photoconverter. The TiO / Al 2 / O 3 antireflection coating is sprayed onto the chips by electron beam method with plasma assisting at a temperature of 140 ° C, while the contact areas of the photoconverter and the diode are protected with a metal non-magnetic mask (see Fig. 4). The chips are aligned by cooling in pairs nitrogen. The manufactured photoconverters have an average efficiency coefficient of more than 29% (see Fig. 5). The proposed method is applicable for the manufacture of a photoconverter with a built-in diode on three-stage GaInP / Ga (In) As / Ge structures with thinning of the germanium substrate (up to ~ 100 μm). Next, the contact pads of the photoconverter and the diode are welded with external leads.
Мезаизолированные области эпитаксиальной структуры, расположенные напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя и диода, обеспечивают пространственную электроизоляцию внешних выводов фотоэлемента от германиевой подложки (см. фиг. 6(а, б)). В случае касания внешних выводов поверхности эпитаксиальных областей (островков) шунтирования не возникает, при этом нет необходимости в нанесении изолирующего слоя диэлектрика.Mesa-isolated regions of the epitaxial structure located opposite the contact pads around the perimeter of the photoconverter and diode provide spatial electrical isolation of the external terminals of the photocell from the germanium substrate (see Fig. 6 (a, b)). In the case of touching the external terminals of the surface of the epitaxial regions (islands), no shunting occurs, and there is no need to apply an insulating layer of a dielectric.
Предложенный способ изготовления фотопреобразователя со встроенным диодом обеспечивает улучшение электроизоляции фотопреобразователя и диода, так как предотвращается возможность повреждения и загрязнения тонкой структуры фотоактивных эпитаксиальных слоев, выходящих на поверхность меза-канавки, за счет дисковой резки по тылу подложки, в результате повышаются параметры фотоэлемента.The proposed method of manufacturing a photoconverter with a built-in diode provides improved electrical insulation of the photoconverter and the diode, since the possibility of damage and contamination of the fine structure of the photoactive epitaxial layers emerging on the surface of the mesa groove is prevented due to disk cutting along the rear of the substrate, as a result of which the photocell parameters increase.
Резкой по тылу подложки облегчается процесс разделения эпитаксиальной структуры, так как нет необходимости в многократных перегибах слоя тыльной металлизации, что снижает вероятность трещинообразования в чипах с габаритными размерами 40×80 мм и более.The cutting along the rear of the substrate facilitates the process of separation of the epitaxial structure, since there is no need for multiple kinks of the back metallization layer, which reduces the likelihood of cracking in chips with overall dimensions of 40 × 80 mm or more.
Разделение эпитаксиальной структуры на чипы, согласно предложенному способу, позволяет при напылении просветляющего покрытия использовать немагнитную металлическую маску, фиксируемую на контактных площадках по периметру фотопреобразователя и диода с помощью специального устройства, что способствует увеличению выхода годных фотопреобразователей, так как магнитные маски не обеспечивают надежного прижатия к поверхности контактных площадок в условиях вибраций при вращении карусели с пластинами в установке напыления. Линия раскалывания пластины на чипы, согласно предложенному способу, проходит через мезаизолированные островки эпитаксиальных слоев, расположенные напротив контактных площадок по периметру фотопреобразователя и диода, что предотвращает шунтирование из-за касания внешних выводов поверхности германиевой подложки и повышает надежность фотоэлемента при эксплуатации.Separation of the epitaxial structure into chips, according to the proposed method, allows the use of a non-magnetic metal mask fixed on contact pads along the perimeter of the photoconverter and diode with the help of a special device when spraying the antireflection coating, which helps to increase the yield of suitable photoconverters, since the magnetic masks do not provide reliable pressure against the surface of the contact pads under vibration during rotation of the carousel with plates in the spraying unit. The line for splitting a wafer into chips, according to the proposed method, passes through mesizolated islands of epitaxial layers located opposite the contact pads along the perimeter of the photoconverter and diode, which prevents shunting due to contact of the external terminals of the surface of the germanium substrate and increases the reliability of the photocell during operation.
Островковая конфигурация эпитаксиальных слоев, пространственно изолирующих внешние выводы от германиевой подложки, снижает вероятность возникновения поверхностных утечек от возможных механических повреждений торцевой поверхности отдельного мезаизолированного островка.The island configuration of the epitaxial layers that spatially isolate the external leads from the germanium substrate reduces the likelihood of surface leaks from possible mechanical damage to the end surface of an individual mesolated island.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016141004A RU2645438C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Method of making photoconverter with built-in diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016141004A RU2645438C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Method of making photoconverter with built-in diode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2645438C1 true RU2645438C1 (en) | 2018-02-21 |
Family
ID=61258913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016141004A RU2645438C1 (en) | 2016-10-18 | 2016-10-18 | Method of making photoconverter with built-in diode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645438C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703820C1 (en) * | 2019-03-04 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Method of making a photoconverter on a germanium substrate with a rear contact output on the front side of the semiconductor structure |
| RU2730050C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" | Photoconverter manufacturing method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300558B1 (en) * | 1999-04-27 | 2001-10-09 | Japan Energy Corporation | Lattice matched solar cell and method for manufacturing the same |
| RU2357326C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Method of making photoconverter contacts |
| US7696429B2 (en) * | 2004-05-12 | 2010-04-13 | Azur Space Solar Power Gmbh | Solar cell with integrated protective diode |
| RU2515420C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Method of making photoconverter with integrated diode |
| RU2559166C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Method of phototransformer production |
| RU2577826C1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Method of etching of contact platform of built photoconverter diode |
-
2016
- 2016-10-18 RU RU2016141004A patent/RU2645438C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6300558B1 (en) * | 1999-04-27 | 2001-10-09 | Japan Energy Corporation | Lattice matched solar cell and method for manufacturing the same |
| US7696429B2 (en) * | 2004-05-12 | 2010-04-13 | Azur Space Solar Power Gmbh | Solar cell with integrated protective diode |
| RU2357326C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Method of making photoconverter contacts |
| RU2515420C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Сатурн" | Method of making photoconverter with integrated diode |
| RU2559166C1 (en) * | 2014-05-08 | 2015-08-10 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Method of phototransformer production |
| RU2577826C1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Сатурн" | Method of etching of contact platform of built photoconverter diode |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2703820C1 (en) * | 2019-03-04 | 2019-10-22 | Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") | Method of making a photoconverter on a germanium substrate with a rear contact output on the front side of the semiconductor structure |
| RU2730050C1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-08-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" | Photoconverter manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107369746B (en) | Micro-size resonant cavity LED chip with substrate stripped by chemical corrosion and preparation method thereof | |
| CN101188265B (en) | Semiconductor light emitting element and manufacturing method thereof | |
| TWI234298B (en) | Semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same | |
| CN103578978B (en) | A kind of high pressure fast recovery diode manufacture method based on Bonded on Silicon Substrates material | |
| US10840419B2 (en) | Nitride semiconductor light-emitting device and manufacture method therefore | |
| KR20220138057A (en) | Metallization of solar cells | |
| CN101901858A (en) | Vertical Structure Semiconductor Devices | |
| RU2672760C1 (en) | Method of manufacturing photoconverter with built-in diode on germanic substrate | |
| CN105140354B (en) | A kind of preparation method of GaN base light emitting chip | |
| RU2528277C1 (en) | METHOD OF MAKING MULTI-STAGE SOLAR CELLS BASED ON Galnp/Galnas/Ge SEMICONDUCTOR STRUCTURE | |
| CN105449521A (en) | Manufacturing method of semi-insulating surface plasma waveguide Terahertz quantum cascaded laser device | |
| WO2007060837A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| CN105742417A (en) | Perpendicular LED chip structure and preparation method therefor | |
| RU2645438C1 (en) | Method of making photoconverter with built-in diode | |
| CN108122749A (en) | A kind of SiC base GaN_HEMT back process based on graphical slide glass | |
| RU2292610C1 (en) | Method for making a photo-transformer | |
| CN108878604A (en) | A kind of production method of light emitting diode chip with vertical | |
| CN107528214B (en) | Preparation method of terahertz quantum cascade laser with bimetal waveguide structure and laser | |
| RU2685015C2 (en) | Method of manufacturing a photoconverter with a integrated diode on a thin substrate | |
| CN102623589B (en) | Manufacturing method of semiconductor light-emitting device with vertical structure | |
| TW201618318A (en) | Vertical column structure photovoltaic device and manufacturing method thereof | |
| CN116759498B (en) | Red light micro LED chip and manufacturing method thereof | |
| CN109037413B (en) | Metal-doped ITO transparent conductive film ultraviolet LED chip and preparation method thereof | |
| CN113903762B (en) | Deep ultraviolet array interconnection micro-LED and preparation method thereof | |
| CN207217575U (en) | A micro-sized resonant cavity LED chip with chemical etching and peeling off the substrate |