RU2151449C1

RU2151449C1 - Method for producing photoelectric transducers with porous silicon film

Info

Publication number: RU2151449C1
Application number: RU99100920/28A
Authority: RU
Inventors: В.В. Заддэ; Д.С. Стребков; ков В.И. Пол; В.И. Поляков; И.П. Старшинов
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-06-20

Abstract

FIELD: optoelectronic devices. SUBSTANCE: upon diffusion doping of silicon surface photosensitive areas of surface are covered, prior to depositing contacts, with porous silicon film that functions as shielding mask during deposition of contacts. Additional growth of transducer efficiency is provided due to the fact that when p-n junction is formed, phosphor-doped layer on porous silicon areas is made thinner than on contact areas. EFFECT: facilitated manufacture, improved efficiency of device. 2 cl

Description

Изобретение относится к изготовлению оптоэлектронных приборов, а именно кремниевых фотопреобразователей (ФП). The invention relates to the manufacture of optoelectronic devices, namely silicon photoconverters (FP).

Известен способ изготовления ФП, включающий изготовление диодной структуры, нанесения металлических контактов методом химического никелирования поверхности кремния и просветляющего покрытия (Васильев А.М., Ландсман А.П. Полупроводниковые фотопреобразователи.- М.: Советское pадио, 1971). Недостатком этого способа является невысокая эффективность ФП. A known method of manufacturing an FP, including the manufacture of a diode structure, the deposition of metal contacts by chemical nickel plating of the silicon surface and antireflective coating (Vasiliev A.M., Landsman A.P. Semiconductor photoconverters.- M .: Soviet Radio, 1971). The disadvantage of this method is the low efficiency of AF.

Известен способ изготовления ФП, включающий нанесение просветляющего покрытия в виде пленки окиси кремния, пленки окислов металлов (тантала, ниобия, титана) или пленки нитрида кремния (Колтун M.M. Солнечные элементы.- М. : Наука, 1987). Недостатками известных способов являются высокая трудоемкость изготовления просветляющей пленки, связанная с проведением вакуумного напыления, термообработки, избирательным нанесением просветления и недостаточная эффективность ФП. A known method of manufacturing FP, including the application of an antireflection coating in the form of a film of silicon oxide, a film of metal oxides (tantalum, niobium, titanium) or a film of silicon nitride (Koltun M.M. Solar cells.- M.: Nauka, 1987). The disadvantages of the known methods are the high complexity of the manufacture of antireflection film associated with vacuum deposition, heat treatment, selective application of enlightenment and the lack of efficiency of the AF.

В качестве прототипа известен способ изготовления кремниевых ФП, включающий создание диодной структуры, нанесение металлических контактов в форме контактного рисунка, нанесение поверх контактов кислотостойкой защитной маски, создание пленки пористого кремния в промежутках между контактными участками и удаление защитной маски (доклад L. Schirone, G. Sotgiu, M. Montecchi, A. Parisini: "Porous Silicon in High Efficiency Large Solar Cells", 14^th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Barcelona, Spain, 1997). По этому способу пленка пористого кремния создается путем очень простой операции - погружения на несколько секунд заготовки ФП в кислотный раствор.As a prototype, a method is known for manufacturing silicon phase transitions, including creating a diode structure, applying metal contacts in the form of a contact pattern, applying an acid-resistant protective mask on top of the contacts, creating a porous silicon film between the contact areas and removing the protective mask (report by L. Schirone, G. Sotgiu, M. Montecchi, A. Parisini: "Porous Silicon in High Efficiency Large Solar Cells", 14 ^{th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Barcelona} , Spain, 1997). According to this method, a film of porous silicon is created by a very simple operation - immersion of the FP preform in an acid solution for several seconds.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость изготовления, связанная с центровкой защитной маски с ранее созданным контактным рисунком, невозможность создания пористой пленки вплотную к металлическому контакту на всей фоточувствительной поверхности. Малейшее повреждение защитной маски и оголение металла контакта ведет к получению некачественной пористой пленки и низкой эффективности ФП. The disadvantage of this method is the great complexity of manufacturing associated with the alignment of the protective mask with the previously created contact pattern, the inability to create a porous film close to the metal contact on the entire photosensitive surface. The slightest damage to the protective mask and exposure of the contact metal leads to a poor-quality porous film and low AF efficiency.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости изготовления и повышение эффективности ФП. The objective of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and increase the efficiency of AF.

Поставленная задача достигается тем, что после диффузионного легирования поверхности кремния фосфором на фоточувствительных участках поверхности пленку пористого кремния создают перед нанесением контактов, и пористый кремний выполняет функции защитной маски. Дополнительное повышение эффективности ФП достигается тем, что при диффузионном легировании поверхности кремния толщину легированного фосфором слоя (глубину p-n-перехода) на участках образования пористого кремния делают меньше, чем на контактных участках. The task is achieved by the fact that after diffusion doping of the silicon surface with phosphorus on photosensitive parts of the surface, a porous silicon film is created before contact is made, and porous silicon acts as a protective mask. An additional increase in the efficiency of phase transitions is achieved by the fact that with diffusion doping of the silicon surface, the thickness of the phosphorus-doped layer (pn junction depth) in the areas of porous silicon formation is less than in the contact areas.

Снижение трудоемкости изготовления обеспечивается тем, что предлагаемый способ не требует точной центровки при нанесении защитной маски и уменьшает количество технологических операций. Пленка пористого кремния благодаря своим диэлектрическим свойствам выполняет функции защитной маски при избирательном химическом осаждении контактов. Свободная от металлов поверхность кремния позволяет с высокой воспроизводимостью получать пленку пористого кремния с заданными свойствами (однородную по толщине с низкой скоростью поверхностной рекомбинации), что позволяет повысить эффективность ФП. Другим преимуществом данного способа является то, что увеличение толщины легированного фосфором слоя (глубины p-n-перехода) под контактами (по крайней мере до 1 мкм) ведет к снижению рекомбинационных потерь и повышению эффективности ФП. Reducing the complexity of manufacturing is ensured by the fact that the proposed method does not require accurate alignment when applying a protective mask and reduces the number of technological operations. Due to its dielectric properties, a porous silicon film acts as a protective mask during selective chemical deposition of contacts. Silicon-free metal surface allows high reproducibility to obtain a porous silicon film with desired properties (uniform in thickness with a low surface recombination rate), which improves the efficiency of phase transitions. Another advantage of this method is that an increase in the thickness of the phosphorus-doped layer (pn junction depth) under the contacts (at least up to 1 μm) leads to a decrease in recombination losses and an increase in the efficiency of the phase transition.

Примеры конкретного исполнения могут быть следующими. Examples of specific performance may be as follows.

1. Диффузионное легирование лицевой стороны фосфором и тыльной стороны бором пластин кремния проводят за одну стадию на глубину 0,5-1 мкм, затем на лицевую и тыльную стороны методом трафаретной печати наносят кислотостойкий полимер (маску) в форме будущего контактного рисунка (на тыльной стороне в виде сплошного слоя), маску сушат при температуре около 100^oC, погружением в раствор плавиковой кислоты с небольшой добавкой азотной кислоты создают в течение не более 1 мин на лицевой стороне ФП пленку пористого кремния синего цвета толщиной от 0,1 до 0,15 мкм, защитную маску удаляют с помощью горячей воды и на участки кремния, свободные от пористого кремния осаждают химическим методом последовательно контактные слои из никеля, меди и серебра. В результате изготовленные ФП имеют КПД в среднем около 14%.1. Diffusion doping of the front side with phosphorus and the back side with boron of silicon wafers is carried out in one step to a depth of 0.5-1 microns, then an acid-resistant polymer (mask) is applied to the front and back sides by screen printing in the form of a future contact pattern (on the back side in the form of a continuous layer), a mask is dried at a temperature of about 100 ^o C, by immersion in hydrofluoric acid solution with a small addition of nitric acid to provide for not more than 1 minute on the front side of the porous silicon film AF blue thickness of 0.1 d 0.15 micron, the protective mask is removed with hot water and a silicon-free areas of the porous silicon is deposited by chemical sequentially contact layers of nickel, copper and silver. As a result, fabricated FPs have an average efficiency of about 14%.

2. Более высокий КПД до 15% имеют ФП, у которых в отличие от примера 1 за счет проведения двойной диффузии толщина легированного фосфором слоя (глубина p-n-перехода) в местах будущего контакта на лицевой стороне увеличена до 1 мкм. 2. Higher efficiencies up to 15% have AFs, in which, in contrast to Example 1, due to double diffusion, the thickness of the layer doped with phosphorus (p-n junction depth) in the areas of future contact on the front side is increased to 1 μm.

Claims

1. A method of manufacturing silicon photoconverters with a porous silicon film, including doping with phosphorus the front side of the silicon wafers, the selective deposition of metal contacts on the contact areas of silicon and the creation of an antireflection film of porous silicon between the contact areas, characterized in that after doping the surface of the silicon wafers, an acid-resistant coating is applied to it a protective mask in the form of a contact pattern by immersion in an acid solution on the mask-free areas of the silicon surface ayut porous silicon film, and after removing the mask on lots of silicon occupied by it is carried out the selective deposition of metal contacts.

2. The method according to claim 1, characterized in that the thickness of the layer doped with phosphorus at the sites of formation of porous silicon is made less than at the contact sites.