WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

фузии позволило регулировать количество серы на единице площади пластины в широких пределах, что обеспечивало полное отсутствие эрозии на поверхности крем- 2.2.4. Заключение по п. 2.2. Проведенные иссления. Высокое качество поверхности сохранялось и при дования показали, что полимерные диффузанты сущемаксимальном количестве диффузанта ( 1017 см-2), ственно расширяют набор легирующих примесей и их при этом концентрация серы в диффузионном слое была комбинаций по сравнению с известными пленочными близка к предельной растворимости. Пленка полимера, диффузантами и другими методами диффузии благодаря содержащего органическое соединение серы, наносилась многообразию мономерных и полимерных элементона высоковольтные диодные структуры либо на пласти- органических соединений. Эти особенности позволили ны кремния n-типа (0 = 20-200 Ом · см) и p-типа впервые реализовать диффузию примесей, создающих (0 = 10-700 Ом·см). При диффузии S предварительная глубокие уровни, из ограниченного источника, а также термодеструкция полимерной пленки не проводилась из- совместную диффузию этих примесей с мелкими приза крайне высокой летучести SO2. Диффузия проводи- месями. В результате оказалось возможным управление лась на воздухе при температурах 1000-1200C, время временем жизни ННЗ в активной области кремниевых процесса варьировалось от 15 мин до нескольких ча- приборов от 10 нс до 10 мкс.

сов. После удаления поверхностного слоя на пластинах Полимерные диффузанты позволяют ввести в Si пракконтролировалась концентрация электрически активной тически все требуемые примеси, точно и плавно регусеры. лировать поверхностную концентрацию примеси (Ns) в В результате проведенных исследований было устано- пределах нескольких порядков, получая при этом высовлено, что диффузия серы в p-Si приводит к изменению кую однородность величины Ns. Причем в ряде случаев типа проводимости материала, а в n-Si снижает величину (как, например, при диффузии серы) этот метод является удельного сопротивления. Разброс величины по пло- единственным способом избежать эрозии поверхности.

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 264 Е.Г. Гук, А.В. Каманин, Н.М. Шмидт, В.Б. Шуман, Т.А. Юрре Разброс значений Ns на пластинах диаметром 60 мм одов с временем срабатывания 10-11 с для защиты от составляет ±5% — при низких и ±3% — при высоких кратковременных перенапряжений. В работах [56,57] иззначениях Ns в диффузионном слое при любых режимах учались свойства кремниевых ограничительных диодов, диффузии. Полученные результаты не уступают резуль- полученных с использованием полимерных источников татам, получаемым традиционными методами: диффу- диффузии. Измерения показали, что у части диодов зией в токе газа, диффузией из источников на основе отсутствуют микроплазмы даже при площади диодов более 1 см2, а у остальных — напряжения пробоя первой ТЭОС, ионной имплантацией, — однако достигаются микроплазмы очень близки к напряжению пробоя на более простым, удобным и дешевым методом.

В технологии полупроводниковых соединений AIIIBV основной площади p-n-перехода. Такой пробой можно считать квазиоднородным. Характеристикой однородноприменение полимерных диффузантов позволяет провости пробоя диода служила величина дифференциального дить процесс в открытой системе, без специальных мер сопротивления на линейном участке обратной ветви по поддержанию давления паров летучей компоненты импульсной вольт-амперной характеристики диодов. Как V группы, в отличие от ампульной диффузии и диффузии показали эксперименты и расчет, основным фактором, в токе газа-носителя. Кроме того, в отличие от других определяющим величину дифференциального сопротипленочных твердотельных источников удается избежать вления при длительности импульса более или порядка возникновения избыточных механических напряжений в 10-5 с, является разогрев области лавинного умножеприповерхностной области полупроводника и обеспения протекающим током. Более однородному пробою чить полную активацию легирующей примеси.

соответствует более однородное по площади диода выЭти возможности и особенности предопределили эфделение тепла и, следовательно, меньшее дифференцифективность использования метода в научных исследоальное сопротивление. Благодаря однородности диффуваниях, а также его применение в технологии полупрозионного слоя получены диодные структуры площадью водниковых приборов.

1-5см2, при пробое которых лавинный ток протекает практически по всей площади p-n-перехода уже при плотности обратного тока 10 А/см2 (при дальнейшем 3. Применение полимерных росте тока дифференциальное сопротивление остается диффузантов в технологии постоянным).

полупроводниковых приборов 3.2. Солнечные элементы Упомянутые выше результаты позволили использовать полимерные диффузанты в технологии мощных Обычно мелкие p-n-переходы в кремнии формируют кремниевых полупроводниковых приборов: высоковольтлибо диффузией из газовой фазы, либо ионной импланных диодов и тиристоров, модуляторных тиристоров, тацией. Однако в работе [58] показано, что полимерные сравнимых по быстродействию с мощными водородныдиффузанты позволяют получать мелкие диффузионные ми тиратронами. Следует отметить, что однородность слои (0.3–1 мкм) с малым разбросом поверхностной диффузионных слоев имеет решающее значение для концентрации на пластинах большой площади. С исполучения модуляторных тиристоров. Повышение этой пользованием бор- и фосфорсодержащих диффузантов однородности за счет использования полимерных дифиз промышленного монокристаллического кремния пофузантов позволило получить модуляторные тиристоры лучены солнечные элементы, предназначенные для рас мощностью в импульсе 106 Вт и временем фронта боты с концентраторами солнечной энергии. Они имеимпульса 15–30 нс [51–55]. Использование полимерных ли характеристики, близкие к тем, которые получены диффузантов обеспечило промышленный выпуск модуляметодом диффузии из газовой фазы [59] или ионного торных тиристоров типа КУ-102 и КУ-108 в объединении внедрения [60]. Высокое значение коэффициента запол”Светлана”.

нения вольт-амперных характеристик (0.82–0.83) свидеПолимерные диффузанты были использованы в техтельствовало о малом сопротивлении растекания фроннологии получения солнечных элементов разного типа тального эмиттерного слоя и о возможности оптимизии силовых приборов на кремнии, а также для создаровать слоевое сопротивление применительно к выбранния подконтактных слоев в светодиодных структурах ной контактной сетке. Разброс характеристик солнечных AlGaAs/GaAs и p-n-переходов в фотоприемных струкэлементов (ток короткого замыкания 33–35 мА/см2 для турах на основе InGaAs/InP для волоконно-оптических внеатмосферного (космического) солнечного облучения, линий связи.

напряжение холостого хода 590 мВ), полученных из одной пластины диаметром 60 мм, не превышал ±2% при размере элемента 4.6 4.6мм2.

3.1. Ограничительные диоды Одним из перспективных материалов для изготовлеОдно из применений полимерных композиций, обеспе- ния солнечных элементов является профилированный чивающих максимальную поверхностную концентрацию поликристаллический кремний (ПК). Основной его небора, — это создание мощных быстродействующих ди- достаток — низкое время жизни неосновных носителей Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Диффузия легирующих примесей из полимерных диффузантов и применение этого метода... заряда (ННЗ) и, как следствие, низкая эффективность геттерирования, позволяющего повысить величину n в солнечных элементов. Особенностью ПК является до- несколько раз. Эффективность геттерирования зависит статочно высокая плотность дислокаций, которая к тому от количества дислокаций в ПК. Из рис. 8 следует, что больший геттерирующий эффект достигается в же может изменяться в широких пределах от зерна к области с низкими и средними значениями плотности зерну. Этот параметр оказывает сильное влияние на дислокаций. При плотности дислокаций 102-103 см-электрофизические характеристики ПК и, в том числе, на на отдельных меза-структурах величина n достигала время жизни ННЗ. В работе [61] изучен процесс высоко20 мкс. При плотности дислокаций больше 107 см-2 знатемпературного геттерирования профилированного ПК, чение n остается малым, менее 1 мкс. В результате полученного методом Степанова и предназначенного для высокотемпературного геттерирования избыточные токи изготовления солнечных элементов большой площади.

утечки в n+-p-переходах, вызванные металлическими Эффективность геттерирования исследована в зависипреципитатами в области объемного заряда, снижаются мости от плотности дислокаций в исходном материале.

до 10-7 А/см2, диффузионные токи — до 10-11 А/см2, а В пределах протяженности зерна плотность дислокаций коэффициент идеальности вольт-амперной характеристиколебалась около некоторых постоянных величин, разки приближается к единице.

личных для разных зерен (от 102 до 108 см-2). На зернах поликристалла с определенной плотностью дислокаций формировались диодные меза-структуры. 3.3. Многопереходные кремниевые концентраторные солнечные элементы Эффективность геттерирования оценивалась по значению времени жизни электронов n при высоком уровне Солнечные элементы, предназначенные для преобраинжекции, измеренному методом, описанным в рабозования концентрированного солнечного излучения, разте [62]. Данные по плотности дислокаций и велирабатываются уже много лет [63,64]. Важнейшая проблечинам n усреднялись по большому количеству образма, возникающая при большой концентрации солнечного цов. В качестве геттера был использован фосфорсоизлучения, — получение последовательного сопротидержащий полимерный источник. Высокотемпературное вления концентраторного солнечного элемента (КСЭ) геттерирование проводилось в течение двух часов при не выше Rs = 10-2-10-3 Ом · см2. При разработке 1200C, при этом поверхностная концентрация фосфора традиционных структур с p-n-переходами, плоскость в диффузионном слое составляла 1021 см-3. Последукоторых перпендикулярна падающему световому потоку, ющий низкотемпературный отжиг (700C) проводился неизбежно возникают взаимно противоречивые требовас целью усилить экстракцию металлических примесей.

ния к слоевому сопротивлению эмиттера, спектральной После удаления n+-слоя на пластинах формировался чувствительности, затенению, создаваемому контактной мелкий n+-p-переход при 850C с поверхностной консеткой, и т. д. Поэтому при таком конструктивном исполцентрацией порядка 1020 см-3. Была продемонстринении КСЭ получить малые величины Rs не удается и кпд рована высокая эффективность высокотемпературного таких элементов растет с увеличением интенсивности освещения примерно до 60–80 солнц, а затем падает.

Помимо традиционных структур с ”горизонтальными” p-n-переходами были также получены структуры многопереходных КСЭ с вертикальными p-n-переходами [63], которые гораздо лучше отвечают требованиям, предъявляемым к КСЭ.

Для изготовления КСЭ были использованы пластины кремния p-типа (марки КДБ-12) диаметром 40–60 мм, толщиной 300 мкм, на которых путем последовательной диффузии бора и фосфора из полимерных источников [2] была изготовлена p+-p-n+-структура. Толщина диффузионных слоев составляла 1 мкм. После диффузии фосфора проводился 15-часовой отжиг пластин при 720C для геттерирования примесей с глубокими уровнями.

Эта технология обеспечивает время жизни электронов (измеряемое методом Лэкса) в пределах 45–55 мкс, т. е.

диффузионная длина электронов превышала толщину Рис. 8. Зависимость времени жизни неосновных носителей базы [65,66].

заряда (n) от плотности дислокаций (Ndis) в пластинах полиСпектральная зависимость коэффициента отражения кристаллического кремния: 1 — подвергнутых высокотемпе(R) одного из образцов представлена на рис. 9 криратурному геттерированию фосфорсодержащим полимерным вой 3. Двухслойное просветляющее покрытие дает по диффузантом и последующему низкотемпературному отжигу, сравнению с однослойным покрытием более широкую 2 — контрольных, подвергнутых только низкотемпературному отжигу. спектральную область малых значений коэффициента Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 266 Е.Г. Гук, А.В. Каманин, Н.М. Шмидт, В.Б. Шуман, Т.А. Юрре бинации. Таким образом, эффективный коэффициент собирания носителей практически не зависит от длины волны в широком диапазоне длин волн (340–1080 нм).

Ток короткого замыкания (Isc), рассчитанный на фотоактивную поверхность одной структуры, имел величины в интервале 27.5-30 мА/см2 (AM0, 25C). Характеристика одного из образцов при концентрации солнечного излучения K = 22 приведена на рис. 10. Напряжение холостого хода (Uoc) на этом КСЭ достигало 2350 мВ, Isc = 8 мА, а коэффициент заполнения (FF) составил 0.8.

Высокая величина FF свидетельствует о малом последоРис. 9. Спектральные характеристики концентраторных солвательном сопротивлении ( 10-2 Ом/ ) в расчете на нечных элементов: 1 — эффективный внутренний коэффициент одну структуру, достигнутом благодаря сплошной металсобирания (Q/(1 - R)), 2 — внешний коэффициент собирания лизации сильно легированных p+- и n+-слоев. Коэффи(Q), 3 — коэффициент отражения от лицевой поверхности (R).

циент полезного действия преобразования излучения () при мощности облучения в 22 солнца составляет более 11% (AM1.5).

Таким образом, разработанная технология впервые отражения — в интервале = 710-1010 нм значение позволила получить на основе промышленного кремния R не превышает 5%. Спектральная зависимость коэффиконцентраторные солнечные элементы с вертикальными циента собирания носителей (Q) для того же образца поp-n-переходами, имеющие вполне удовлетворительные казана на рис. 9 кривой 2, а эффективного коэффициента характеристики. Высокая чувствительность в УФ области собирания — Q/(1-R) — кривой 1. Как видно из привепозволяет использовать эти структуры в качестве датчиденных данных, сформированные многопереходные КСЭ ков в этой области спектра.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.