Способ изготовления преобразователя солнечной энергии с высоким КПД Российский патент 2019 года по МПК H01L31/20 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления преобразователя солнечной энергии с высоким КПД.

Известен способ изготовления преобразователя энергии [Заявка 1154572 Япония, МКИ H01L 31/04] содержащий подложку, активный слой из органического полупроводника, контакты к нему и защитный слой. Для повышения фототока и КПД на поверхность органического полупроводника наносят оптически активный слой из соединения трифениламина, включающего атомы галогена, группы азота, циана и замещенные группы алкила, алкоксиарила, фенокси или аминогрупп. В таких приборах при различных температурных режимах и в различных средах повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры изделий.

Известен способ изготовления преобразователя солнечной энергии [Патент 4926229 США, МКИ H01L 45/00] с p-i-n структурой, где р- или n- слои из немонокристаллического материала, содержащего (1-4) ат. % Zn, Se, Н и легирующие примеси и i- слоем, содержащий немонокристаллический Si:H, F. Многопереходные солнечные элементы с p-i-n структурой содержат по крайней мере один р- и n- слой, выполненный из пленки ZnSe:H:M, где М-легирующая примесь, р- или n- типа; содержание Н составляет (1-4) ат. %. Легирующая примесь р- типа может быть Li.

Недостатками этого способа являются:

- низкие значения КПД;

- высокая плотность дефектов;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: повышение КПД, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается формированием i- слоя в p-i-n структуре в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH₄ 20 см³/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH₄ 50 см³/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH₄ 80 см³/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i- слоя бором до 0,05* 10^-4% при соотношении (B2H6/SiH₄) 10^-4% в газовой смеси.

Технология способа состоит в следующем: пленки Si:H осаждались разложением SiH₄ в установке ВЧ плазменного осаждения. Для создания i-слоя в близи границы раздела p/i слоев осаждение i- слоя проводилось в три этапа: первый этап - со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH₄ 20 см³/с и давлении 27 Па; второй этап - со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH₄ 50 см³/с и давлении 45 Па, третий этап - со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH₄ 80 см³/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i- слоя бором до 0,05*10^-4% при соотношении (B2H6/SiH₄) 10^-4% в газовой смеси.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 24,9%.

Технический результат: повышение КПД, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Предложенный способ формирования i- слоя в p-i-n структуре в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH₄ 20 см³/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH₄ 50 см³/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH₄ 80 см³/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i- слоя бором до 0,05*10^-4% при соотношении B2H6/SiH₄ 10^-4% в газовой смеси, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления преобразователя солнечной энергии. Способ изготовления полупроводникового прибора со структурой с р, i, n слоями, включающий процессы легирования, при этом формирование i-слоя в p-i-n структуре осуществляют в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH₄ 20 см³/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH₄ 50 см³/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH₄ 80 см³/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i-слоя бором до 0,05×10^-4% при соотношении (B₂H₆/SiH₄) 10^-4% в газовой смеси. Изобретение обеспечивает повышение КПД, технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора со структурой с р, i, n слоями, включающий процессы легирования, отличающийся тем, что i-слой в p-i-n структуре формируют в три этапа: первый этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,3 нм/с, при ВЧ мощности 8 Вт, со скоростью потока SiH₄ 20 см³/с и давлении 27 Па; второй этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 0,6 нм/с, при ВЧ мощности 15 Вт, со скоростью потока SiH₄ 50 см³/с и давлении 45 Па, третий этап - осаждением пленок Si:H со скоростью 1,0 нм/с, при ВЧ мощности 28 Вт, со скоростью потока SiH₄ 80 см³/с и давлении 65 Па, с последующим легированием i-слоя бором до 0,05×10^-4% при соотношении B₂H₆/SiH₄ 10^-4% в газовой смеси.