Способ создания контактного рисунка из никеля на пластинах кремния


 


Владельцы патента RU 2411612:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) (RU)

Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов из кремния, в частности к изготовлению фотопреобразователей. Способ создания контактного рисунка из никеля на пластинах кремния включает создание диэлектрической пленки с окнами, химическое осаждение никеля в окна кремниевых пластин и образование прослойки силицида никеля, которое производят из газовой фазы при термическом разложении паров тетракарбонила никеля в интервале температур 200-300°С, при давлении в системе (1-10)·10-1 мм рт.ст. и скорости подачи паров тетракарбонила никеля 0,5÷2 мл/мин на 1 дм2 покрываемой поверхности, затем химическим травлением удаляют слой никеля до слоя силицида никеля и химическим осаждением наносят никель на прослойку силицида никеля в окна диэлектрической пленки. Изобретение обеспечивает возможность создания прочного контакта электропроводящего слоя на основе никеля с низким омическим сопротивлением независимо от типа проводимости и степени легирования поверхности кремния. 1 табл.

 

Изобретение относится к области изготовления полупроводниковых приборов из кремния, в частности к изготовлению фотопреобразователей.

Процесс изготовления большинства полупроводниковых приборов из кремния сопровождается формированием определенной конфигурации электрических контактов. При создании контактного рисунка наиболее широкое распространение получило сочетание метода вакуумного нанесения сплошного металлического слоя с фотолитографией химически стойкой маски и вытравливанием контактного рисунка (Е.З.Мозель, Ф.П.Пресс. «Планарная технология кремниевых приборов», Москва, Энергия, 1974 г.).

Недостатками известного способа нанесения контактного рисунка на кремний являются необходимость использования высокого вакуума и большая трудоемкость процесса фотолитографии.

Известен способ создания контакта с кремнием из пленки никеля путем химического осаждения из растворов, содержащих соль никеля и восстановитель типа NaH2PO2, взамен вакуумного напыления (Международная заявка WO 2004/004928, МПК B05D 3/10, 2004 г.).

Недостатком этого способа является необходимость проведения предварительной активации поверхности кремния путем осаждения золота. Кроме расхода драгоценного металла, присутствие золота на поверхности кремния сопровождается диффузией золота в объем кремния уже при температуре выше 200°С, что вызывает снижение времени жизни неосновных носителей тока в кремнии и ухудшение рабочих характеристик полупроводниковых приборов. Кроме того, химически осажденный никель содержит от 5 до 10% примеси фосфора или бора, что создает проблемы получения низкоомных контактов для кремния с р-проводимостью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению и взятым за прототип является известный способ создания контактного рисунка из никеля на кремниевых фотопреобразователях путем формирования на поверхности пластин кремния пленки нитрида кремния толщиной около 0,1 мкм, создания с помощью лазерного луча окон в этой пленке, избирательного химического осаждения из раствора никеля в окна и нагревания до температуры 250-450°С, сопровождающегося образованием между никелем и кремнием прослойки силицида никеля (Ni2Si или NiSi) («Front-side metallization of silicon solar cells by nickel plating and light induced silver plating», By M.Alemán, N.Bay, D.Barucha, S.W.Glunz and R.Preu, Galvanotechnik, 2, 2009, p.412-417).

Недостатками данного способа создания контактного рисунка на кремниевых фотопреобразователях являются пригодность этого способа лишь для кремний сильно легированного фосфором (больше 1018 см-3) и низкая адгезия никеля с поверхностью кремния, сильно легированного бором или алюминием, что препятствует созданию контакта на основе никеля на обе области диодных структур кремниевых фотопреобразователей, в частности, при изготовлении контактного рисунка фотопреобразователей с двусторонней рабочей поверхностью.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение прочного контакта электропроводящего слоя на основе никеля с низким омическим сопротивлением независимо от типа проводимости и степени легирования поверхности кремния.

Указанная задача решается тем, что предложен способ создания на поверхности кремниевых пластин прочного электропроводящего слоя силицида никеля, не содержащего вредных примесей фосфора и бора.

Технический результат достигается тем, что в известном способе нанесения контактного рисунка из никеля на пластины кремния, включающем создание на поверхности кремния диэлектрической пленки с окнами, осаждение никеля в окна, образование прослойки силицида никеля, согласно изобретению осаждение никеля и образование прослойки силицида никеля производят в газовой фазе при термическом разложении паров тетракарбонила никеля в интервале температур 200-300°С, при давлении в системе (1-10)·10-1 мм рт.ст. на 1 дм2 покрываемой поверхности, затем химическим травлением удаляют слой никеля до слоя силицида никеля и химическим осаждением наносят никель на прослойку силицида никеля в окна диэлектрической пленки.

Следует отметить, что газофазный метод термического осаждения никеля из тетракарбонила никеля позволяет получать никелевую пленку без примесей фосфора и бора, которые являются электрически активными примесями в кремнии и мешают созданию низкоомного контакта соответственно с р- и n-типом проводимости кремния. Кроме того, осаждаемый никель отличается высокой химической активностью, способствуя низкотемпературному образованию прослойки силицида никеля.

Сущность изобретения поясняется следующим примером изготовления контактного рисунка для двусторонних фотопреобразователей.

Пример

Используются пластины кремния с диодной структурой п+-р-p+ или р+-п-п+, созданные методом диффузионного легирования одной стороны пластин фосфором, а другой бором до концентрации около 1020 см-3. Обе стороны пластин покрываются просветляющей пленкой нитрида кремния толщиной около 80 нм, например, методом плазмохимического осаждения из смеси моносилана и аммиака. Вместо нитрида кремния можно применять пленки SiO2, Ta2O5, Al2O3, ZnO, SnO2, In2O3. С помощью импульсного пикосекундного сканирующего лазера в пленке нитрида кремния или других указанных диэлектрических пленках на обеих сторонах пластин создаются окна чистого кремния, соответствующие форме требуемого контактного рисунка.

Далее пластины помещают в вакуумную камеру и систему откачивают до остаточного давления ~1·10-1 мм рт.ст. После этого пластины нагревают до температуры 200°С и в камеру подают пары тетракарбонила никеля (ТКН) со скоростью 2 мл/мин на 1 дм2 поверхности кремниевых пластин в течение 1 мин. Затем скорость подачи паров ТКН уменьшают до 6,5 мл/мин и процесс ведут при температуре 300°С в течение 1 мин. После прекращения подачи паров ТКН пластины выдерживают при температуре 400°С еще 5 минут. В процессе осаждения никеля на нагретую поверхность пластин в окнах чистого кремния происходит образование прослойки силицида никеля толщиной более 10 нм.

При температуре выше 200°С образуется соединение Ni2Si, а при температуре выше 400°С соединение NiSi. На участках поверхности кремния, закрытых пленкой нитрида кремния, никель не вступает в химическую реакцию с нитридом кремния. Затем не прореагировавший с кремнием никель удаляют кислотным травлением без повреждения пленки нитрида кремния. В окнах нитрида кремния на обеих сторонах пластин кремния остается пленка силицида никеля толщиной не менее 10 нм, и на нее избирательно осаждают пленку никеля толщиной около 0,2 мкм из раствора известным методом химического осаждения. При необходимости на пленку никеля можно дополнительно нанести гальванически слой меди толщиной несколько микрон.

Другие примеры нанесения никелевых пленок с применением газофазного метода представлены в таблице.

Как следует из таблицы, отклонение от заявленных технологических параметров осаждения никеля на кремниевые пластины в случаях снижения температуры нагрева пластин (пример 3) или снижения скорости подачи паров тетракарбонила никеля (пример 5) приводит к снижению скорости их осаждения и к получению тонких пленок, неравномерных по толщине. В случаях повышения температуры нагрева пластин (пример 2), повышения скорости подачи паров тетракарбонила никеля (пример 4) или превышения рабочего давления (пример 6) образуются никелевые пленки темно-серого цвета или матовые с включениями углерода.

Формирование пленки силицида никеля способствует получению механически прочного и низкоомного контакта на финишной стадии химического осаждения никеля на участки кремния, покрытые силицидом никеля. Таким образом, решается задача нанесения недорогих контактов на обе стороны двусторонних фотопреобразователей из кремния.

Способ создания контактного рисунка из никеля на пластины кремния, включающий создание диэлектрической пленки с окнами, осаждение никеля в окна и образование прослойки силицида никеля, отличающийся тем, что осаждение никеля и образование прослойки силицида никеля производят в газовой фазе при термическом разложении паров тетракарбонила никеля в интервале температур 200-300°С, при давлении в системе (1÷10)·10-1 мм рт.ст. и скорости подачи паров тетракарбонила никеля 0,5÷2 мл/мин на 1 дм2 покрываемой поверхности, затем химическим травлением удаляют слой никеля до слоя силицида никеля и химическим осаждением наносят никель на прослойку силицида никеля в окна диэлектрической пленки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу формирования штабелей легируемых с одной стороны полупроводниковых пластин, в частности солнечных полупроводниковых пластин, для загрузки технологической лодочки партиями полупроводниковых пластин, в которой предопределенное четное число полупроводниковых пластин рядами устанавливают в установочные шлицы подлежащего расположению точно в горизонтальной плоскости транспортировочного держателя с обращенным кверху отверстием для штабелирования.

Изобретение относится к области конструкции и технологии изготовления оптоэлектронных приборов, а именно фотоэлектрических преобразователей (ФП). .
Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в качестве кремниевого фотоэлемента для преобразования энергии излучения в электрическую энергию.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к способу создания солнечных элементов, и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую.

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к способу создания фотоэлектрических преобразователей, и может быть использовано в электронной промышленности для преобразования световой энергии в электрическую.

Изобретение относится к области создания полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, в частности к изготовлению фотоэлектрических преобразователей на основе полупроводников А3B5, и может использоваться для создания узкозонных фотопреобразователей на основе германия, которые являются частью каскадных солнечных элементов и термофотопреобразователей (ТФЭП), применяемых в системах автономного электроснабжения.

Изобретение относится к полупроводниковой микро- и наноэлектронике и может быть использовано в производстве интегральных схем, при формировании электродов в транзисторах и обкладок конденсаторов, при формировании контактов и проводящих областей на поверхности кремния, в качестве проводящих, термостабильных и барьерных слоев в системах металлизации.

Изобретение относится к технологии изготовления световых устройств, имеющих структуры с квантовыми ямами, и к процессам перемешивания квантовых ям, используемым для регулируемого изменения запрещенной зоны в квантовой яме в предварительно определенных областях структуры.

Изобретение относится к технологии нанесения с помощью плазмы полимерных покрытий (тонких пленок) на поверхность предметов различного назначения, изготовленных из различных материалов, и может быть использовано в микроэлектронике для нанесения резистных, пассивирующих и диэлектрических слоев, в медицинской промышленности для нанесения антикоррозионных защитных покрытий на хирургические инструменты и медицинское оборудование, с той же целью в производстве химической посуды, в текстильной промышленности для придания волокнам или готовым тканям гидрофобных свойств путем нанесения на их поверхность тонкого слоя полимера и в других областях.

Изобретение относится к электронной технике, к технологии селективного осаждения вольфрама, и может быть использовано в производстве сверхбольших интегральных схем.

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и наноэлектроники, а именно к технологии формирования упорядоченных наноструктур на поверхности твердого тела, и может быть использовано для создания проводников, длина которых на несколько порядков превышает его диаметр (нанопроволоки)
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора. Изобретение обеспечивает снижение значений плотности дефектов, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде. 1 табл.
Наверх