КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Применение твердофазного прямого сращивания
После всего сказанного, очевидно, что метод твердофазного прямого сращивания открыл принципиально новые возможности конструирования и изготовления полупроводниковых структур на кремнии, далеко выходящие за рамки технологии изготовления приборов с диэлектрической изоляцией элементов. Наиболее широко ТПС используется для изготовления кремниевых приборов на изолирующей подложке (SOI технология). В этом случае реализуются самые разнообразные варианты формирования интерфейсов: от соединения окисленной и неокисленной кремниевой пластин с дальнейшим формированием на последней прибора с нужной топологией до использования в качестве второй подложки кремниевой пластины, на поверхности которой уже сформированы необходимые полупроводниковые слои или переходы, например, транзисторные меза-структуры с р-п переходами перпендикулярными или параллельными интерфейсу (рис.10). При этом во всех случаях электрофизические параметры сформированных приборов соответствуют ростовому монокристаллическому кремнию. В настоящее время на основе технологии прямого сращивания кремния в ряде стран уже освоен промышленный выпуск структур SOI для изготовления сверхбольших интегральных схем и МОП-приборов. Применение технологии прямого сращивания для создания р-п переходов в биполярных силовых приборах основано на сращивании неокисленных пластин кремния с разным типом проводимости. В этом случае процесс сращивания может быть успешно использован вместо глубокой диффузии или эпитаксиального наращивания толстых слоев.
Таблица 1.
В ФТИ РАН был разработан метод использования твердофазного прямого сращивания кремния для формирования структур солнечных элементов с вертикальными p-n переходами. На рис.12 изображена структура кремниевых
солнечных элементов с вертикальными p-n переходами, состоящая из 2-х последовательно соединенных p-n переходов. Эта структура получена методом твердофазного прямого сращивания двух монокристаллических кремниевых подложек, на которых предварительно с помощью диффузии сформированы n+ и p+ слои. Солнечные элементы с вертикальными p-n переходами требуют хорошей пассивации фронтальной и тыльной поверхностей. Поскольку долгое время решение задачи пассивации поверхности наталкивалось на неразрешимые трудности, кпд кремниевых солнечных элементов с вертикальными p-n переходами не превышал 8% и планарная конструкция стала основной. Вместе с тем, кремниевые солнечные элементы с вертикальными p-n переходами имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с планарной конструкцией:
1) отсутствуют взаимно противоречивые требования к слоевому сопротивлению эмиттера, спектральной чувствительности, площади контактной сетки и т.д.
2) поскольку на фронтальной и тыльной поверхности таких солнечных элементов нет металлизации, они прозрачны в длинноволновой области спектра за краем основной полосы поглощения. Поэтому их равновесная рабочая температура должна быть ниже, чем у планарного аналога. 3) Они являются двусторонними и могут служить составной частью каскадных солнечных элементов. 4) солнечные элементы с вертикальными p-n переходами генерируют, в отличие от планарных, высокое напряжение (за счет последовательного соединения элементов) и малый ток при той же мощности. Это приводит к повышению эффективности батареи, собранной из таких элементов, за счет снижения потерь, возникающих при создании сильноточных элементов. На рис.13 приведена нагрузочная и спектральная характеристики солнечного элемента с вертикальными p-n переходами. КПД такого элемента составляет 12-14%. Солнечные элементы с вертикальными p-n переходами, полученные без использования фотолитографии и текстурирования поверхности, позволяют получить спектральные характеристики, не зависящие от длины волны в широком спектральном диапазоне.
На рис.14 представлены прямые ВАХ силовых высоковольтных диодов, полученных методом прямого сращивания. Диоды изготавливались путем сращивания промышленных полированных пластин n-кремния с rN=200 Ом×см и р-кремния c rP=0.005 Ом×см. Затем с помощью диффузии создавались приконтактные p+ и n+ слои (см. рис.15). Для сравнения на рис. 14 приведены ВАХ диодов, полученных диффузионным способом. Полная идентичность ВАХ свидетельствует об отсутствии потенциального барьера на p-n переходе.
При изготовлении силовых приборов преимущества нового метода заключаются в быстроте и небольших затратах энергии при формировании глубоких р-п переходов, а также высоком кристаллическом совершенстве слоев, формирующих p-n переходы, и свободе выбора их толщины и степени легирования. ТПС открывает также возможности формирования резких переходов; возможности создания тонкобазовых многослойных структур на подложках, обеспечивающих их механическую прочность. Следует подчеркнуть, однако, что пока размеры pn-, npn-, и npnp-чипов обычно невелики. Наилучшие результаты известны для p-n-переходов площадью ~ 1см2. Они имеют коэффициент идеальности вольтамперной характеристики 1,2-2,0 в диапазоне плотностей тока 5∙10-7 – 5∙10-1 А/см2, что не хуже, чем для известных диффузионных аналогов.
Дата добавления: 2014-10-15; Просмотров: 897; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |