[發明專利]一種選擇性發射極銻化鎵紅外電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201310419829.0
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103474501A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 湯亮亮;葉宏
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L31/0693
• 分類號: H01L31/0693;H01L31/18;H01L25/04;H01L31/0216;H01L31/042;H01L31/052
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

1.一種選擇性發射極銻化鎵紅外電池的制備方法，包括銻化鎵晶片清洗、晶片正面周邊制備二氧化硅擴散保護層、采用鋅擴散法制備PN結、去除背面與周邊P型層、制備電極、表面鈍化、制備減反射層；其特征在于：采用鋅-鎵合金作為擴散源進行密封式鋅擴散在N型銻化鎵晶片中形成僅具有單擴散前沿的鋅濃度曲線，具體包括如下步驟：

第一步、將含碲Te濃度為2～7×10¹⁷cm^-3，<100>晶向的N型銻化鎵晶片先后依次置入二甲苯、丙酮和乙醇中進行清洗，然后用質量比濃度為5～20%的稀鹽酸去除晶片表面的氧化物，最后在去離子水中清洗后用氮氣吹干；

第二步、在晶片上采用等離子體化學氣相沉積法沉積一層0.11μm厚的二氧化硅層，然后采用光刻工藝定義出晶片中心的擴散區域，并將此中心區域的二氧化硅層用腐蝕液浸泡去除，得到可用來進行鋅擴散的銻化鎵晶片，即擴散預備銻化鎵晶片；該用來浸泡去除二氧化硅的腐蝕液為常規配方，即按氫氟酸3ml：氟化銨6g：去離子水10ml進行配比；

第三步、將第二步中制備得到的擴散預備銻化鎵晶片以及擴散源鋅-鎵合金放入擴散爐內的石英管中，抽真空至5～10Pa，通入流量為1～3L/min的氬氣至石英管內壓力恢復至一個大氣壓;然后關閉氬氣閥門繼續抽真空至5～10Pa，關閉連接真空泵的閥門保持石英管內的真空狀態，以5～10℃/min的升溫速率升至450～500℃，保持上述溫度1～3h，使鋅蒸汽擴散進入晶片內部;當擴散爐內維持恒定高溫的過程結束后，打開擴散爐頂蓋，采用擴散爐中內置的風扇進行快速冷卻至室溫以結束擴散過程，之后取出擴散后的銻化鎵晶片，即為內部僅具有單擴散前沿鋅曲線的N型銻化鎵晶片；

第四步、采用旋涂技術將第三步中得到的僅具有單擴散前沿鋅曲線的N型銻化鎵晶片正面用光刻膠保護起來，浸入配比為酒石酸3.5g：雙氧水4mL：氫氟酸1mL：去離子水400mL的用來去除晶片周邊與背面的P型層的腐蝕液中1～3min，然后用丙酮溶液浸泡去除光刻膠；然后以此為基底采用磁控濺射的方法制備成電池的電極：首先依次在此基底的背面沉積Ti50nm/Pt50nm/Ag250nm作為背面電極，并在1～10×10^-4Pa的真空度條件下加熱至280℃，保持10min；然后在此基底的正面用光刻工藝定義出需要沉積電極的區域，即裸露出需要制備電極的區域而將產生光電效應的區域用光刻膠覆蓋，然后在此基底的正面依次沉積Pt50nm/Ag250nm作為正面電極，最后采用剝離-浮脫技術將電池正面產生光電效應區域的薄膜層去除，制備出電池的上下電極；

第五步、將制備好上下電極后的銻化鎵電池放入硫化銨溶液中浸泡5～10min，進行表面鈍化；

第六步、采用等離子體化學氣相沉積法在電池正面沉積一層0.15μm的氮化硅層作為減反射膜，即得到選擇性發射極銻化鎵紅外電池。

2.如權利要求1所述選擇性發射極銻化鎵紅外電池的制備方法，特征在于所述鋅-鎵合金擴散源的制備方法為：將含重量比為3%純度為99.9999%的鋅與含重量比為97%、純度為99.9999%的鎵同時置入石英管中，抽真空至5～10Pa并密封后，放入加熱爐中加熱至600℃并保持24h，以使兩種元素充分混合，冷卻后即為所需的鋅-鎵擴散源。

3.一種采用權利要求1所述方法制備的選擇性發射極銻化鎵紅外電池，包括：具有表面鋅擴散層的已形成PN結的銻化鎵晶片，該晶片的下方采用Ti/Pt/Ag作為背面電極，晶片的上方采用Pt/Ag作為正電極，并在該正電極上方沉積有二氧化硅減反射層；其特征在于：該電池的鋅擴散層內部95%區域以上為濃度低于10²⁰cm^-3Atoms/cm^-3的單擴散前沿鋅濃度曲線，并且上述形貌曲線為鋅擴散后直接形成。