Фотопреобразователи на основе кремния с использованием прозрачных проводящих оксидов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

'Л ' ХЕРСОНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

цл ПРАВАХ РУКОПИСИ

Иечипоронко Юрий Леонидович

«готопреобразователи на основе кремния с испогь зованием прозрачных проводящих оксидов

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

Автореферат диссертации на соискание учонол степени кандидата технических наук

Запорожье - 1994

Диссертацией является рукопись.

Рабо-та выполнена на Запорожском титано - магниевом комбинат и в Запорожском индустриальном институте.

Научные руководители - доктор технических наук, профессор,

Д.И.Левинзон;

кандидат физико - математических наук, доцонт Н.Н.Ткаченко

Официальные оппоненты: доктор физико - матоматичоских наук

профессор Н.Л.Дмитрук, Институт полупроводников Академии наук Украины;

кандидат технических наук, доцонт Л.Н.Галкин, Запорожский государственный университет

Ведущая организация: производственное объединение

"Преобразователь", г. Запорожье

¡по р и у л/

Защита состоится "ис " 1994 г. в часов н

заседании специализированного совета Д 19.01.02 по присуждении

ученых степеней при Херсонском индустриальном институте по

адресу: 325009, г.Херсон, Бериславское шоссе, 24, ХИИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

/

Автореферат разослан " " 1994 г.

Справки по телефону 0552-51-64-63

Ученый секретарь специализированного совета д.х.м., профессор

А.А. Новиков

: Характеристика работы

г

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Энерготичоскио потробиости человечества растут высокими тоннами. Традиционные источники получения энергии невозобновимы и будут исчерпаны в обозримом будущем. Кроме того, современные технологии получения энергии в большинство случаев но исключают загрязнения окружающей среди. Солнечная энерготика представляет разумную альтернативу использованию тепловых, химических и ядерных источников тока. По своим энергетическим ресурсам солнечное излучонио ополно способно удовлетворить растущие потребности человечества.

Основной причиной ограниченного использования фотопреобразователей [ФШ являотся их высокая стоимость, определяемая, главным образом, ценол и показателями качества испсцльзуемого кремния, который г» настоящоо оромя остается основным полупроводниковым материалом, применяемым для этих цолоя.

Вторая причина связана с трудностями получения ФП с высоким коэффициентом полезного доястпия, хотя ФП и продстаплястся на первый взгляд достаточно простым устройством. Согодня определенно ясно, что разработка и изготооление высокоэффективных и экономичных фотопрообразователоя тробует использования достижении многих областей науки и техники.

В настоящее время проводится больиоо количество исследования, направленных на повышение эффективности и снижения стоимости ФП. Основные направления исследования связаны с поиском новых материалов и технология, обеспечивающих достижение указанных целея. Однако несмотря на то, что имеется большое количество публикация, посвященных проблемам производства ФП, практические рекомендации по их изготовление, повышению эффективности, экономичности и, главное, разработке реальных технология далеко не отработаны и не завершены.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является исследование, разработка и внедрение в промышленность экономически выгодной, воспроизводимой и простоя технологии производства высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей для солнечных батарей и энергетических панелей на основе различных промышленных видов кремния и кромниовых композиция.

для достижения поставленной доли необходимо было решить следующие ЗАДАЧИ:

разработать и обосновать модель структуры фотопреобразователя на основе кремния, удовлетворяющую требованиям высокого качества и экономичности;

провести теоретические и экспериментальные исследования различных способов формирования фотопрообразователей с оптимальными покаоатолями качества и технологичности;

реализовать полученные разработки в условиях опытного и сорийного производства и оцонить их экономическую эффективность;

разработать комплокт технологических документов на изготовление высокоэффективных и экономически выгодных фотопрообразователея и солнечных батарей на их основе для различных областей применения.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАОРТЫ

1. Впервые разработана и обоснована физическая нодоль готоропороходного фотопрообразооатоля, отличительной особенностью которого является сочетание активной ростопоп поворхности кремния и слоя широкозонного прозрачного проводящего оксида, обеспечивающее его достаточно высокие показатели качества, определяемые высокими характеристиками поворхности в функциональной области перехода.

2. ИсслодоЬаны электрофизические характеристики широкого спектра промышлоино производимых видов кремния и

кремниевых композиций, сдолано заключенно о предпочтительности

+

использования структур п-п - типа, полученных методом эпитаксиального наращивания, с гетеропереходом ITO/S1.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

1. Разработана экономически эффективная промышленная технология изготовления фотопреобразователей, предусматривающая возможность использования кремния "солнечного" качества и вторичных продуктов полупроводникового производства.

2. Установлена возможность изготовления ФП с приемлемыми параметрами из объемных поликристаллов, выращенных методом Чохральского из отходов моно- и поликристаллов кремния.

3. Результаты работы внедрены в КБ "Фотон" Днепропетровского

"государственного университета, частично на Запорожском титано -магниевом комбинате и производственном объединении "Гамма" (Запорожье): технология изготовления ФП передана НПО "Гран -Полот" (Чолябинск, Россия).

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Модель ФГ1 на осноио кремния с готоропороходом типа ITO/n-Si, вклочашцая в себя эпитаксиальния слоп кремния п - типа электропроводности, выращенный на подложко из кремния относительно низкого качества, слои широкозонного полупроводника, состоящего из смеси проводящих оксидов индия и олова, лицевого и тыльного контактов.

2. Способ изготовления экономичных ФП на основе композиция типа ITO/n-Si, обеспечивавший при условиях освещенности, равных AMI, на монокристалличоских ФП к.п.д. г) 12 *, плотность тока короткого замыкания lac 25 мл/кв.см, напряжении холостого хода Uoa 470 мВ, коэффициент заполнения вольт - ампернол характеристики (ВАХ) ГГ 0.67; на поликристалличоских ФП rj - 10 X, isc - 19 мА/кв.см, Uoa - 510 нЕ, ГГ - 0.55.

3. Результаты исследовании оптических и электрофизических параметров прозрачных проводящих оксидов In-,03, SnO,,, их смесей (ITO), а также ФП типа ITO/Si и выявленные при этом закономерности влияния тохнологичоских параметров па показатели качостпа и функционирования ФП.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались: на Всесоюзном научно - техническом совещании "Пути совершенствооания технологии полупроводниковых и диэлектрических материалов элоктроннол техники", октябрь 19Я8 г., г.Одосса;

на конференции "Материалы и компоненты электронной техники" г.Запорожье, апрель 1990 г.;

на научном соминаро кафедры фивичоскоп электроники Черновицкого государственного униворситота, май 1991 г.;

на конференции по электронным материалам РАН, Сибирское отделение, Новосибирск, 9-14 августа 1992 г;

на научном соминаро кафедры физической элоктроннки Хорсонского индустриального института, апрель 1993 г;

на заседаниях регионального научного семинара- по физике, материаловедению и тохничоским применениям полупроводников -пориодичоски;

на заседаниях и научных семинарах кафодри компонентов и маториалоо электронной техники ЗИП - пориодичоски.

ПУШ1ИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, подготовлен научно - технический отчет, получено апторскоо свидетельство.

СТГУКТУПА К ООШ1 ДИССЕРТАЦИИДипоорт.-щия состоит ип висдоиия, чотырох глад, выводов и рекомендации, списка использованных источников 61 наименований и содержит 102 страниц машинописного текста, 3Ь рисунков и 5 таблиц.

В приложении содориится тохнологичоския ригламоит изготовления ФП и технико - экономическое обоснование производства экономичоски эффективных фотопреобразоватолеи.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАВОТИ

Во введении обоснована актуальность томы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, указаны оо научная новизна и практическая ценность, а также указаны основныо лоложония, выносимые на защиту.

Первая глава носит обздрнип характор и содержит анализ информационных источиикои о'маторпалах и тохнологичоских процоссах изготовления ФП.

Приведен обзор экспериментальных и теоретических результатов разработок технологии изготовления ФП с применониом ППО, гетеропереходов Бп0о- 1п203/п-31. Рассмотрены методы и аппаратура изготовления ППО, применяемые легирующие добавки к ППО, их оптические и электрофизические характеристики в зависимости от использованной аппаратуры и состава. Приводон обзор работ о роли и особенностях использования туннольно - тонкого диэлектрика в ФП со структурой БпО,,- Хг^О^/ЭЮ /гнБ! .

Обосновано преимутоство примоионпя тонких пленок, в том число плонок прозрачных проводящих оксидов (ППО) Бп02, 1п203> 1ТО в технологии ФП как одного из значительных резервов их

удешевления. Рассмотроны основные электрические параметры ФП различной структуры.

Дан обзор типов ФП и основных эломонтоп технологии их изготовления.

На основании анализа известных источников выяснены проблемы в области исследования и сформулированы задачи диссертационной работы. Сдолан вывод о том, что одной из особонностои технологии изготовлония рассмотренных тппоп ФП, является то, что их активные области располагаются в приповерхностном слое, содоржащом нарушония, возникшие при его механической обработке. Представляют интерес для исследования фотопреобразопатэли со структурой типа ITO/Si, в которых активная область является гетеропереходом, образуемым при контакте слоя ITO со слоем кремния, полученным эпитаксиальним способом, имеющим лучшие характеристики поверхности. Показано, что практически полностью отсутствует в отечественной научно - технической практике опыт изготовлония ФП с ППО на осново технологии, использующих многослойные и поликрнсталлические структуры. Этот пробел и призвана заполнить выполненная работа.

Во второй главо представлены данные о техническом обеспочении экспериментов и методиках выполнения иаморонил.

Дано краткой описание конструкции и технических характеристик основного технологического оборудования и оснастки, использрванных для изготовления ФП. Для изготовления эпитаксиальных слоев кремния применяли установки эпитаксиального наращивания УНЭС-2Ш-А с вертикальным графитовым нагревателем в металлическом реакторе. Слои поликристаллического кремния изготавливали на установке "Днепр". Для осаждения слоев кремния применялся метод водородного восстановления тотрахлорсилала SiCl^ и трихлорсилана SiHClj. Эпитаксиалышо слои легировались треххлористым фосфором PCl-j. Диффузию бора и фосфора проводили на установках СДО 125/3-12. Осаждонио слоев металлов осуществляли вакуумным напылониом на установке УВН-71 Р-3. Описана лабораторная установка получения слоев ППО мотодом пульверизации с последующим пиролизом. Описана установка измерения и сортировки фотопрообразоватолоп по их к.п.д. Даны показатели качества основных материалов, которые применялись для изготовлония ФП.

Изложены экспериментальные методики изготовления ФП. Приведены аппаратурно - технологические схемы их изготовления. ФП типа 1ТО/п-31/п+Б1 получали на основа кромпиопыевих однослойных эпитаксиальных структур, которые подвергались травлению в плавиковой кислоте, затем на лицевую поверхность структуры осаждали методом пульворизации с последующим пиролизом слоя 1ТО. Далоо наносили вакуумным напылониом сплошной тылышя и лицевоя гроОопчатип токосъонпий контакт. Сформироппннио па пластине ФП скраябироиали и сортировали по электрофизическим параметрам. -М1

типа 1ТО/р -Б1/п~С1/п получали также на оспопо крпмниепыевых

+

однослойных эпитаксиальных структур. Р -слоя бил создан на поверхности эпитаксиального слоя методом диффузии бора.

В заключонии главы даны методики исследования оптических и электрофизических параметров ППО и ФП. Приподпно краткое тохничоскоо опислпио устанонок имморппим илоитрофимичоских параметров кромниоаых структур и ФП - удельного и .поверхностного электрического сопротивления (УЭС), толщины слоев, концентрационного профиля распределения примеси в слоях кремния, времени жизни неосновных носителей заряда, спектральных, вольт -амперных, вольт - фарадных характеристик ФП, установки измерения коэффициента отражения оптических покрытия. Кратко описаны рапработанныо и иоготоплонныо экспоримпитлльпли установка измерения времони жизни неосновных носитолоя заряда в слоях кремния, отличающаяся от аналогов способностью измерения особо малого значения проиони жизни (г ~ Ю-'® с), лабораторная установка измерения вольт - фарадных характеристик ФП, приставка к монохроматору МУМ, позволяющая определять оптические параметры ФП. Приведены методики экспериментальных исследования параметров слоев кремния, слоев ППО, фотопрообразопатолея.

В третьей главе приведены результаты разработки технологии изготовления прозрачных проводящих оксидов и обобщены результаты исследования их характеристик.

Разработан температурный режим, условия напылония указанных слоев ППО методом пульверизации с последующим пиролизом на поверхность кремниевых пластин диаметром 60'- 76 мм. Скорость осаждония плонок составляла 20 - 50 Я. При выбранных рожимах метод позволяет получить плонки, обладающие хорошея адгезией к кремнию, высокой механической прочностью, длительной стабильностью в

нормальных условиях и при повышенно» температура, не содержащие пор и сквозных отверстия. Пленки имеют шероховатую поверхность. Характер рельефа поверхности определяется условиями распыления раствора и температурой подложки. D зависимости от условий осаждония микроструктура пленок изменялась от аморфной до поликристаллическоя.

Изложены результаты исследования оптических и электрофизических характеристик ППО Sп00, Ir^O-j, смесел Sn02'. In2°3 1 IT0'* Sn02: In2°3: F+' имесщ11:< различную толщину и содержание компонентов. Выполнен теоретический расчет спектральной зависимости коэффициента отражения слоя ITO различной толщины. > Представлены результаты изморония этого парамотра на роальных образцах ФП, имеющих различную толщину и состав. Определен коэффициент пропускания, тип электропроводности, поверхностное сопротивление, время жизни н.н.з. а такжо напряженно холостого хода (при наносонии ППО на эпитаксиальныя слои кромния) указанных ппо.

ППО, имеющий состав 95 X IrijO^, 5 X SnO,, и толщину порядка 600 - 700 % является оптимальным для создания гетероперехода с кремнием электронного типа электропроводности. Для уменьшения поверхностного сопротивления ППО в качестве дотирующей добавки в распыляемый раствор вводили 1 - 3 7. NH^F или другого вещества, содержащего ион фтора. Явлонио просвотлония иаиболоо сильно в спектральном диапазоне 0.5 - 0.S мкм.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что изменяя толщину и состав слоя ITO можно эффективно управлять спектральной характеристикой ФП. Отжиг, проводимый после осаждония слоя ITO, изменяет их электропроводность, но микроструктура и внесший вид пленок практически не изменяются.

С помощью ИК - спектрометрии опродолон характер изменения коэффициента пропускания слоя ITO. В диапазоне длин волн от 2.5 до 5.0 мкм коэффициент пропускания слоя ITO толщиной "700 Я, нанесенного на кварцевую пластину, монотонно уменьшается от 90 до 85 S ,

Измерения, выполненные методом Ван-дер-Пау позволили

Рис.1. Фотопреобразователь типа 1Т0/п31/п+31. 1 - гребенчатый лицевой контакт; 2 - срой 1Т0; 3 - слой эпитаксиального кремния п-типа; 4 - подложка п типа; 5 - сплошной тыльный контакт

L, mkm

-1 ........2 —3 -4 -—5 --6

Рис.2. Значения коэффициента отражения RIX) слоя ITO различной толщины: 1 - 620 А; 2 - 660 А; 3 - 695 А; 4 - 1200 5 - RIX) полированной поверхности кремния; б - RIX) поверхности • кремния со слоем SiO толщиной 700 А

установить, что концентрация приноси в слоо ITO для разных

15 -3

образцов находится в инторпале 1.7 - 2.5 »10 см При этом удольное электрическое сопротивление слоя ITO на этих образцах составляло 4.1 - 4.7 Ом.см. Удольноо элоктричоскоо сопротивлонио этих -те образцов, изморонноо с помощью чотырохзондового метода, оказалось достаточно близким, оно составило 6.0 - 6.5 Ом.см. Подвижность неосновных носителей заряда в слоо ITO составляла QÖ0 - 930 см"/В«с.

С цолью изучения влияния слоя 310^, вырастающего в нормальных условиях на поверхности кремния, на параметры ФП, кромниоиыо эпитаксиальние структуры поело снятия слоя SiO^ в плавиковой кислоте подвергались вццоржко различной длительности в контролируоноп атмосфори. Получонныо ропультаты позволяют сдолать гшпод, что рл-дими отмыпки структур пород н.лнылонноп слоя ITO играют важную роль. Увеличению вылежки поели снятии с/юн "1их снижает величину Isc.

t На основании результатов экспериментальных исследования и справочных данных построена энергетическая зонная диаграмма гетероперехода 3п02" Ir^O-j/ SiOx/ rt-Si.

Четвертая глава посвящона исследованию влияния различных видов исходного кромния на показатели качостиа и технологичности фотопреобразоватолоп. в этой главо анализируются характеристики ФП, изготовленных на основе моно- и поликристаллического кремния и на основе кремниевых композиций.

Изложонц результаты исследования оптических и электрофизических параметров экспериментальных образцов ФП различного типа. Представлены результаты определения оптических и электрофизических параметров кремниевых структур и ФП - удельного и поверхностного электрического сопротивлония (УЭС), толщины слоев, концентрационного профиля распределения примеси в слоях кромния, времени жизни неосновных носителей заряда, спектральных, вольт амперных, вольт - фарадных характеристик ФП.

Исследовано влияние параметров эпитаксиального слоя на электрические параметры ФП, влияние термоотжига, введения лицевого р+ - слоя, сформированного мотодом диффузии.

Установлено, что структурные дефекты эпитаксиального слоя в

виде ямок, бугров, пирамид, рисок, царапин, дефектов упаковки, дислокаций, нопараллельность толщины эпитаксиального слоя на электрофизические свойства ФП существенно не влияют.

На основании анализа экспериментальных данных сдолан вывод о том, что с увеличением толщины и удельного электичоского сопротивления эпитаксиального слоя к.п.д. ФП типа ITO/nSt/n Si увеличивается. При этом наблпдаотся рост Uoa и Inc. В уволичониии Хзс с ростом толщины эпитаксиального слоя главную роль, очевидно, играот увеличение толщины переходного слоя можду п* подложкой и эпитаксиальным слоем. Переходной слой создает тянущео поло, увеличивая коэффициент собирания носитолой. Кроме'того, больсая величина удельного электрического сопротивления эпитаксиального слоя способствует расширению области тянущего поля в сторону лицового контакта.

С цолью увеличения толщины переходного слоя и улучшения параметров ФП проводился тормоотжиг эпитаксиальных структур при томпературе 1000 °С в течение 60 мин. в атмосфере водорода. В результате тормоотжига напряженно холостого хода ФП возрастает на 3-U.

Проведен сравнительный анализ электрофизических характеристик ФП со структурой ITO/nSi/n+Si и 1ТО/p+Si/nSi/n+Sl. Оба типа ФП были получоны на основе кромниовых эпитаксиальных структур. Р*-слой создавался мотодом диффузии бора в эпитаксиальныя слои.

Установлено, что в том случао, когда в структуру ITO/nSi/n+Si +

вводится р слой и в качестве активного р-п-перохода используется переход p+Si/nSi, а слоя ITO используется но для создания гетероперехода, а в качестве просветляющего покрытия, увеличение напряжения холостого хода ФП составляет 3 - 9 X, увеличение к.п.д. ФП незначительно. Поэтому из экономических соображений предпочительнее применять структуру ITO/nSi/n 31.

В качестве базовой была выбрана технология изготовления ФП на основе монокристаллического кремния с гетеропереходом, который создавался с помощью ППО. В качество ППО применялся слой 1ТО. ФП с ППО имеют высокую эффективность при наличии.изотипного перехода в базовом материале. Поэтому в качестве подложки применяли кремниевую однослойную эпитаксиальную структуру 1КОЭС) п-п -типа.

На разработанной и изготовленной лабораторной измерительной установке измерено время жизни носителей в эпитаксиальных слоях

нрбнния. Обнаружен факт зависимости вромони жизни н.н.з. г в зависимости от расстояния от центра структуры. По моро удаления от центра структуры среднее значение г убывает. На основе нсследованих образцов диаметром 76 мм изготовлены ФП типа 1ТО/п31/п+Б! размором 8 * 12 мм. Величина 1зс у крайних ФП о среднем ноньшо, чем у центральных, а иоз не зависит от того, из какого моста вырезан ФП.

Исслодоваиа возможность использования и качество основы фотопрообразоватоля эпитаксиалъных структур имеющих размытый концентрационный профиль, високоомную переходную область или слои

с дырочным типом электропроводности. Изготовлены ФП на основе +

структур п - п типа, имоющих эпитаксиальный слои толщиной до 100 мкм.

Для оцонки качества готоропорохода и определения его параметров, влияющих на характеристики ФП, анализировался характер изменения емкости готоропорохода С в зависимости от измонопия напряжения смещения и. Характеристика в интервале - 30 мВ < и < 30 мВ представляет собой наклонную прямую, что свидетельствует о том, что переход является розким. Емкость .обедненного слоя перехода для

о

ФП, имеющих площадь от 1.0 до 2.5 см", находилась в интервале от 3 до 9 нФ. Концентрация легирующей примэси, измеренная мотодом ЕФХ, близка к данным, получонным холловскими измерениями, и равна для различных образцов от 1.2 до 8.5. ю'4 см Высота потонциального 'барьера геторопорохода 1ТО/п-31, экспериментально определенная на исследованных образцах, находилась в интервале 0.58 - 0.73 мВ.

Характеристики экспериментально изготовленных ФП типа 1Т0/п31/п-»^ на основе эпитаксиальных слоев даны а сравнении с диффузионными и текстурированными ФП.

Изготовлоны и исслодованы ФП в качостпо подложек которых использовались кремний поликристалличоскии, получонный мотодом литья расплава по технологии, разработанной на Запорожском титано - магниевом комбинате, на Светловодском заводе чистых металлов и кремний поликристаллическия, полученный методом Чохральского из отходов производство монокристаллического кремния.

Размер зерен поликристалла ЗТМК заметно различался по объену слитка. В поверхностном слое по образующей и торцам слитка расролагались более крупныо зерна столбчатой формы, ориентированные от поверхности вглубь слитка. Вольший размер

яо

1ТО/П.П+----п+р

I, ткт

-ИО/п+р----ги-рр+

гпБ

Рис.3 Спектральные характеристики (в условных единицах) ФП различной структуры с просветляющими покрытиями 1ТО, гпЗ и образцового фотодиода НО

$с, тА/ст2

15

N

- . Ч ....... N N

"V

\ ч

_^_1

90 100

ИЗО

250

300

340

400

цео

500

•-• ГГО/п-а топо

Уоз, т\

ио/п-а

ро1у- 81

П+РР+

топо 9

3

Рис.4. Вольт - амперные характеристики фотопреобразователея

столбчатых зерен от 7 до 15 мм, меньший - от 0.5 до 5 мм. Остальная часть слитка представляла конгломерат неориентированных зорен размером порядка 0.5 мм. Размер зорен поликристалла ЗЧМ однороден по всему объему, но составлял моноо 0.5 мм. Зориа поликристаллического слитка, полученного методом Чохральского, располагались неупорядоченно по псему объему и имели различный размер. До 505 площади пластины, изготовленной из такого слитка, занимали зерна неправильной формы с наибольшим размером до 10 мм, остальную площадь пластины занимали зерна меньшего размера.

При изготовлении ФП слои n-типа элоктропроводности создавали методом эпитаксии. Слои ITO наносили пульиоризациой. Приводоны параметры слоев и полученных структур. Исследованы оптические и электрофизические параметры ФП, полученных из вышеуказанных поликристаллов. Представлены результаты определения их спектральных, вольт - амперных, вольт - фарадных характеристик в сравнении с характеристиками монокристалличоскнх ФП.

Опробованы различные материалы просветляющих и защитных

i

покрытия для ФП разных типов. Исследование показало увеличение оптимально« электрической мощности на образцах, на которые наносили слой ЛПО и хремнияорганичесхия лак КО-921. Прирост оптимальной электрической мощности поело нанесения слоя кремнилорганического лака объясняется ого просвотляющпм действием, а также уменьшением токов утечок через торцы ФП.

Исследовано влияние облучения монокристалличоского кремния у-квантами на его прочностные и электрофизические характеристики. Проанализировано влияние облучения у-квантами различной экспозиционной дозой на электрофизические характеристики моно- и поликристаллических ФП с применением ПЛО. У поликристаллических ФП напряжение холостого хода и ток короткого замыкания после облучения в среднем изменились малозаметно но зависимо от УЭС и типа электропроводности исходного кремния. У монокристаллических ФП Uos уменьшился незначительно, 1зс уменьшился на 7 - 35S. Облучение приводит к изменению спектральной чувствительности в основном в длинноволновой области споктра. Поликристаллическио ФП более стопки к воздействию у-квантов.

Обработке гамма - квантами подвергались также бездислокационные монокристаллы кремния диаметром 25 - 76 мм с УЭС 5-40 кОм.сн (р-типа электропроводности) и 0.3 - 60 Ом.см

(n-типа), в том числа предназначенные для изготовления фотопреобразователей.

Для монокристаллов, выращенных в вакууме, обнаружено умоньшонио величины УЭС с ростом экспозиционной дозы облучения, в то вромя как для образцов, полученных в аргоне, с ростом экспозиционной дозы облучония УЭС возрастает.

Наряду с изменением величины УЭС образцов исходного кремния при облучении гамма - квантами происходит.и пзменонио неоднородности его распределения в объеме образцов. Для основной массы образцов, выращенных в вакууме, наблюдается уменьшение неоднородности распределения УЭС, причом у более SOS образцов она не превышает 15S. Для образцов выращенных в аргоне такхо наблюдается уменьшение неоднородности, однако для большей части образцов имело место ее увеличение.

Изменение УЭС можно объяснить введенном в монокристалл при облучении гамма - квантами сложных центров как донорного так и акцепторного характера, компенсирующих основную логирувпую лримось.

Исходя из измерении УЭС была оценена зависимость числа вводимых электрически активных центров от дозы облучения.

Облучение у-КЕантами проводилась с цель» исследования искусственного внесения таких нарушении кристаллической решетки, которые могли хотя бы частично компенсировать нарушения, вводимые механической и термической обработкой монокристаллов кремния. Обнаружено, что в результате облучения удалось улучшить прочностные характеристики пластин. При механической обработке слитков сумма брака (по бою, сколам, трещинам) уменьшена в среднем на 2.7 % по сравнению с серийными монокристаллическими слитками, не подвергшимися облучению, механические испытания, выполненные методом осесимметричного изгиба, позволили установить, что пластины, изготовленные из слитков, прошедших облучение гамма -квантами, выдерживают большее напряжение разрушения, чем изготовленные из необлученных.

Микроскопический анализ выявил на полированных пластинах, облученных гамма - кзантами, фон из очень мелких ямок, отвечающий поверхностным микродефектам. В то'же время контроль совершенства кристаллической решетки облученных эпитаксиалькых структур на наличие линий скольжения, плотности дислокация и дефектов

•упаковки, показал, что существенных отличил от сорияних структур нот. Аналогичные результате получены при контроле

монокристалличоских областей кремниевых структур с диэлектрической изоляцией и микросхем, сделанных на их осново.

Сделан вывод, что облучение слитков гамма - квантами улучшает моханическио свойства кронниових пластин и при этом не ухудиаот электро - физичоскио свойства структур и приборов, получаемых на их основе.

Пиполионы тохнико - экономические расчет», подтворждающио эффективность производства фотопрообразопатолои с использованном

гаю.

В заключении сформулированы ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Разработана и обоснована модель фотопрообразователя на осново геторопорохода ITO/Si в котором в качоство базовой области используется слой кремния, созданный метолом эпитаксиального выращивания, а подложкой служит экономичный кроннил низкого качоства.

2. Исследованы оптические и электрофизические характеристики ППО, имевших различную толщину и содержание компонентов.

3. Исследовано влияние свойств эпитаксиальных слоев на электрофизические характеристики ФП с гетеропереходом ITO/Si.

4. Исслодовано влияние электрофизических характеристик ооьомних поликристаллов кремния на элоктрофизичискио характеристики ФП, изготовленных на их основе.

•> 5. Разработана экономически эффективная технология

производства ФИ на осново использования вторичных продуктов производства кремниевых пластин и композиций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО 3 СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Левинзон Д.И., Нечипоренко Ю.Л., Ткаченко H.H. Исследование свойств пленок ITO для фотопрообразоватолоп на осново поликристаллического кремния/ Пути совершенствования технологии полупроводниковых и диэлектрических материалов электронной техники: Тез. докл. Всес. науч.-техн. совещ., Одесса, 1986.-С.83

2. Дук H.A., Нечипоренко Ю.Л., Полунин А.И. Фотопреобразователи на осново кромниовых структур// Компоненты и материалы электронной техники:Сб. науч. тр./Запорожский .

индустриальный институт -К.: УМК во, -1969. -с.67-72

3. Головко О.П., Нечипоренко Ю.Л., Трубицын ¡O.B. О влиянии гамма - облучения на механичоскио свойства кромниовых пластин и структур// Компоненты и материалы электронной техники: Toa. докл. обл. науч. конф./Отв. ред. Д.И.Левинзон.- Запорожье: 1990.-С.49-50

4. Вервыка А.В., Онищук В.Н., Нечипоренко Ю.Л. Солнечные эломонты на основе кромниовых эпитаксиальных структур// Компоненты и маториалы электронной тохпики: Too. докл. обл. науч. конф.- Запорожье: 1990 -С.39-41

5. Вервыка А.В., Нечипоренко Ю.Л., Ткаченко Н.Н. Фотопреобразователи на основе кремниевых структур// Компоненты и материалы электронной техники: Тез. докл. обл. науч. конф./Отв. ред. Д.И. Левинзон.- Запорожье: 1990. -С.54-56

6. Время жизни неосновных носителей заряда в эпитаксиальных кремниевых слоях для фотопрсобразоватслой/ Гориславец В.Г., Нечипоренко Ю.Л., Левинзон Д.И., Ткаченко Н.Н.// Фотоэлоктроника: Межвед. науч.сб./Одес.гос.ун-т.-Одесса,

1992, N 5.-С. 133-137

7. Study of silicon зо1аг celia charactoriatics with haterojunction on the basis of tranaparont conductivo oxido3 Lovinson -D.I., Nochiporonko J.L. , Ónyahuk V.H. , Sajonko O.V., Tkachcnko N.N., Vorvika A.V.. Исследование характеристик кремниевых фотопрообразозателел с геторопореходом на основе прозрачных проводящих окислов. Международная конференция

по электронным материалам. Тез. докл./ - Ин-т неорганической химии, ин-т физики полупроводников.-Новосибирск, 1992.-С.243

S. Левинзон Д.П., Нечипоренко КЗ. Л. , Ткаченко Н.Н. Исследование характеристик кремниевых фотоэлементов с гетеропереходом на основе прозрачных проводящих оксидов// Датчики:" Сб. науч. тр./ Севастополь -К.: УМК ВО, -1993. -С.35-86

9. Радиац1ина ст!як1сть пол1кристал1чних фотоперетворювач1в

з пл!вками прозорих проводящих оксид!в/Верзика А.В., Лев1нзон Д. I., Ночипоронко Ю.Л., Ткаченко М.М..-IV М1жнародна конферонц!я з ф1зики та технолог!1 тонких пл1вок. Тоз. конф., 1вано-«ранк1вськ,

1993.-С.69 <

10. Технология изготовления кремниевых ФП : отчет о НИР/ Запорожский индустриальный институт; Руководитель работы Вервыка А.В.-06-91; N ГР 01040037881; Инв.И 0205002287. -Запорожье, 1991.-

"60 с.г-Исполн. Нечипоренко Ю. Л. -Виблиогр. 25 назв.

11. Способ обработки монокристаллов кремния: A.c. 1603860 СССР: МКИ3 С05Д 27/00. / Т.В.Критская, К.Н.Ноямарк,

Ю. Л.Ночипоронко, Ю.В.Трубицын, И.Ф.Чорвонип, В.Е.Кустов, В.И.Шаховцоа, В.Л.Шиндич, В.И.Видуха, В.И.Думбров, М.Э.Фалькович, Л.К.Альтман.- N 2069116/23-26; Заявл. 01.06.90 Опубл. 23.05.91, Бел. N 10.-2 е., УДК 66.066.7

12. Кр&мнип, облученный малыми дозами конптоновских гамма -квантов: измононио электрофизических и моханичоских свойств/ Трубицын Ю.В., Ноймарк К.Н., Анцснас В.И., Ночипоронко Ю.Л. //

В кн. "Проблемы создания полупроводниковых приоороо, интегральных схим и р.итоилчктронпои Аппаратуры па их осиоио, стойких к воздействии внешних факторов. Тоз. докл. V межотраслевого соминара, 9-14 сентября 1991, Москва, 1991. Часть 1, с.43 - 44

199-J г. Заказ 2291 тираж 70 экз.

Формат 60x8-1 1/16.

Ореотиая почать.

Бумага писчая.

ОСьом 1 печ. л.

Отпечатано па.РомаПоре'ЗТМК г.Запорожье, 330000