一種光電池及其製造方法
2023-05-31 02:44:31
一種光電池及其製造方法
【專利摘要】本申請提供一種光電池的製造方法，包括a.提供n型基體；b.在所述n型基體上形成p環區以及圍繞所述p環區的n環區，所述p環區與所述n環區間隔；c.在被所述p環區圍繞的區域內形成與所述p環區貼合的光敏區；d.利用矽烷與氨氣通過化學氣相沉積工藝在光敏區的表面沉積SixNy抗反射層，其中，所述矽烷與所述氨氣的流量比為1.43～1.75。本發明還提供了一種由上述方法製造的光電池。採用本發明所提供的方法製造的光電池，其暗電流的平均值從mA降低到nA級別，暗電流噪音也隨之減小。特別是在藍紫光下，其光電轉化效率由現有的40％提升到70％。同時抗反射層可以被HF酸安全的清洗，不易受到腐蝕，也不易脫落。
【專利說明】一種光電池及其製造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光電池領域，特別涉及具有類氮化矽抗反射膜的光電池及其製造方 法。
【背景技術】
[0002] 根據製作材料的不同，目前的光電池主要有硒光電池、矽光電池、砷化鎵光電池、 鍺光電池等。在上述電池中，矽光電池性能穩定、換能效率高、光譜範圍寬、頻率特性好，即 可用於探測又可用作能源。其隨著節能產業的飛速發展，得到廣泛的應用。
[0003] 目前，為了得到較好的光電轉化率及特徵光譜探測能力，矽光電池根據採光區域 的不同分別採用熱生長的SiOjP CVD沉澱的Si02，其原因是5102抗反射膜的折射率和熱 生長的均勻性較好。但是，Si02抗反射膜經常含有金屬雜質，導致暗電流過大、噪音過大等 問題，人們開始對其它抗反射膜進行深入研宄以解決3102抗反射膜所存在的問題。其次， 常規工藝採用熱生長的二氧化矽作為抗反射膜，其製作簡單，但受清洗工藝中的HF影響較 大，二氧化矽抗反射膜的厚度及表面狀態無法得到有效控制，而HF漂洗步驟無法替代或省 略（腐蝕自然氧化層），否則會造成串聯電阻大，影響正嚮導通特性。
【發明內容】
[0004] 鑑於現有技術中存在的問題，本發明提供一種光電池的製造方法包括a.提供n型 基體；b.在所述n型基體上形成p環區以及圍繞所述p環區的n環區，所述p環區與所述n 環區間隔；c.在被所述p環區圍繞的區域內形成與所述p環區貼合的光敏區；d.利用矽烷 與氨氣通過化學氣相沉積工藝在光敏區的表面沉積SixNy抗反射層，其中，所述矽烷與所述 氨氣的流量比為1.43?1.75。
[0005] 在本發明的一些實施方式中，在步驟d中，在溫度390?410°C、射頻功率370? 400W下所述娃燒的流量為55?llOsccm，所述氨氣的流量為33?66sccm。
[0006] 在本發明的一些實施方式中，在步驟d中，溫度為400°C、射頻功率為380W。
[0007] 在本發明的一些實施方式中，在步驟d中，所述化學氣相沉積工藝為PECVD工藝， 沉積時間為6?11秒。其所提供的SixNy抗反射層不會在經過HF清洗時受到腐蝕，採用 PECVD工藝沉積能夠使其與光敏區結合的更為緊密，不易脫落。
[0008] 在本發明的一些實施方式中，在步驟b中，所述n環區以離子注入的方式在注入能 量為60?80Kev，注入劑量為5E14?5E15下形成，所述n環區的深度為3um。所述p環區 以離子注入的方式在注入能量為40?60Kev，注入劑量為5E14?5E15下形成，所述p環區 的深度為2. 4um〇
[0009] 在本發明的一些實施方式中，在步驟c中，所述光敏區以離子注入的方式在注入 能量為40?60Kev，注入劑量為1E13?1E14下形成，所述光敏區的深度為0. 4?l.Oum之 間。
[0010] 本發明還提供了一種光電池，包括：n型基體；位於所述n型基體上的p環區以及 圍繞所述P環區形成的n環區，所述p環區與所述n環區間隔；位於所述p環區內的與所述 P環區貼合的光敏區；位於所述光敏區表面的折射率為1. 820?1. 984%的SixNy抗反射層。
[0011] 在本發明的一些實施方式中，所述光電池在390nm?492nm的波長範圍內，其光電 轉化效率為60 %?70%。
[0012] 在本發明的一些實施方式中，所述SixNy抗反射層的厚度為50. 1?50. 8nm
[0013] 採用本發明所提供的方法製造的光電池，其暗電流的平均值從mA降低到nA級別， 暗電流噪音也隨之減小。特別是在藍紫光下，其光電轉化效率由現有的40%提升到70%。 同時抗反射層可以被HF酸安全的清洗，不易受到腐蝕，也不易脫落。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明一實施方式光電池的結構示意圖；
[0015] 圖2為本發明一實施方式光電池的俯視示意圖；
[0016] 圖3為本發明中測量抗反射膜厚度方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 如圖1和圖2所示，本發明一實施方式提供的光電池，包括n型基體、形成於n型 基體上的n環區、p環區和p+光敏區。P環區圍繞P+光敏區設置，並與其相貼合。n環區 以間隔的方式環繞地形成於P環區的外側。P+區的上部覆設類氮化矽SixNy抗反射層。n 環區和P環區的上部設置金屬層，並從金屬層引出引線。其餘未設置金屬層或抗反射層的 部分覆設有氧化層。
[0018] 本實施方式中的光電池可以按照下述步驟製造：
[0019] 提供n型基體；
[0020] 在n型基體上，以離子注入的形式形成環形的p環區，p環區的注入能量為 40-60Kev，注入劑量為5E14-5E15,在1100-1150°C下擴散2-3小時。n環區的深度約為 2. 4um〇
[0021] 在n型基體上位於p環區外側的位置，環繞p環區形成n環區，p環區與n環區相 間隔，n環區的注入能量為60-80Kev，注入劑量為5E14-5E15,在1100-1150°C下擴散2-3小 時，P環區的深度約為3um〇
[0022] 在p環區圍繞區域內的n型基體上注入p+光敏區，p+光敏區與p環區的四周貼 合，P+光敏區的注入能量為40-60Kev，注入劑量為1E13-1E14,在1100-1150°C下擴散2-3 小時。P+光敏區的深度在〇? 4-1. Oum之間。
[0023] 在p+光敏區的表面沉積類氮化矽SixNy抗反射層。其採用PECVD工藝，在溫度 400°C、射頻功率380W下以矽烷與氨氣反應生成氮矽化合物，沉積於p+光敏區表面。矽烷 的流量為30-110sccm，氨氣的流量為30-60sccm，沉積時間為6?11秒。在四組實驗中，分 別採用了如下表所述的氣體配比和沉積時間：
[0024]
【權利要求】
1. 一種光電池的製造方法，包括： a. 提供n型基體； b. 在所述n型基體上形成p環區以及圍繞所述p環區的n環區，所述p環區與所述n 環區間隔； c. 在被所述p環區圍繞的區域內形成與所述p環區貼合的光敏區； d. 利用矽烷與氨氣通過化學氣相沉積工藝在光敏區的表面沉積SixNy抗反射層，其中， 所述矽烷與所述氨氣的流量比為1. 43?1. 75。
2. 根據權利要求1所述的光電池的製造方法，其中，在步驟d中，在溫度390?410°C、 射頻功率370?400W下所述矽烷的流量為55?1 lOsccm，所述氨氣的流量為33?66sccm。
3. 根據權利要求2所述的光電池的製造方法，其中，在步驟d中，溫度為400°C、射頻功 率為380W。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的光電池，其中，在步驟d中，所述化學氣相沉積 工藝為PECVD工藝，沉積時間為6?11秒。
5. 根據權利要求1所述的光電池的製造方法，在步驟b中，所述n環區以離子注入的方 式在注入能量為60?80Kev，注入劑量為5E14?5E15下形成，所述n環區的深度為3um。 所述P環區以離子注入的方式在注入能量為40?60Kev，注入劑量為5E14?5E15下形成， 所述P環區的深度為2.4um〇
6. 根據權利要求1所述的光電池的製造方法，在步驟c中，所述光敏區以離子注入的方 式在注入能量為40?60Kev，注入劑量為1E13?1E14下形成，所述光敏區的深度為0. 4? 1. Oum之間。
7. -種利用權利要求1-6中任一項所述的方法製造的光電池，包括： n型基體； 位於所述n型基體上的p環區以及圍繞所述p環區形成的n環區，所述p環區與所述 n環區間隔； 位於所述P環區內的與所述P環區貼合的光敏區； 位於所述光敏區表面的折射率為1. 820?1. 984%的SixNy抗反射層。
8. 根據權利要求7所述的光電池，所述光電池在390nm?492nm的波長範圍內，其光電 轉化效率為60 %?70%。
9. 根據權利要求7所述的光電池，其中，所述SixNy抗反射層的厚度為50. 1?50. 8nm。
【文檔編號】H01L31/18GK104505434SQ201410784785
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】吳會利, 鄭瑩, 陳桂梅, 趙子健 申請人:中國電子科技集團公司第四十七研究所