[发明专利]一种降低碲镉汞光伏器件离子注入损伤影响的方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外半导体器件制造工艺技术，具体是指一种降低碲镉汞(HgCdTe)光伏器件离子注入损伤影响的方法，它用于平面型碲镉汞光伏器件的离子注入工艺中。

背景技术

HgCdTe红外探测器有光导型和光伏型二类，目前以光伏型器件的应用为主要方向。光伏型器件的核心是PN结，PN结的形成方法包括扩散和离子注入，其中离子注入由于具有工艺简单可控性强以及常温注入等优点而得到广泛的应用。离子注入过程是通过在P(或N)型材料表面进行选择性区域注入，使注入区域发生反型而形成N(或P)型区，从而形成平面型N-on-P(或P-on-N)PN结结构。高能离子注入会对材料晶格结构产生损伤，这些损伤会充当产生复合中心，增加器件表面漏电和暗电流，降低PN结的性能。在平面型HgCdTe光伏器件的制备中，尽管离子注入之前已经在HgCdTe表面沉积一层ZnS介质层作为离子注入阻挡层，以此来降低注入过程对HgCdTe晶格的损伤，但是由于HgCdTe材料属于窄禁带半导体，其Te-Hg键的结合能很小，微弱能量的注入离子就会使晶格原子发生位移而形成损伤，增大表面的产生-复合中心密度。因此需要在注入后对晶格进行修复，通常采用的方法是高温退火，但是由于HgCdTe晶体的特殊性，对退火条件的要求十分苛刻，降低了退火方法应用的适应性和重复性。氢作为元素周期表中体积最小的元素，由于具有单位电荷而极易与其它元素相结合，因此可以被用于半导体器件的表面钝化处理以改善器件性能。目前国内外的研究中，已经有氢离子用于碲镉汞光伏器件表面钝化的报道，但这些报道中都是将整个器件的表面置于含有氢离子的氛围中。由于氢离子的产生通常采用电场/磁场条件下的放电过程产生，氢离子在产生后会在电场的加速下而获得一定的能量(通常是几十到几百eV)。前面提到，P型碲镉汞极易因为损伤而转型为N型，因此获得一定能量的氢离子极易造成P型碲镉汞表面的微弱反型，这样不但不能改善器件性能，反而会增大器件表面漏电而降低器件性能，这样在处理过程中必须严格控制氢离子的能量和处理时间而降低了处理的重复性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低碲镉汞光伏器件离子注入损伤影响的方法，解决N-on-P型碲镉汞平面光伏器件制备中利用氢离子进行表面处理钝化时易引起P型区微弱反型的技术问题。

本发明一种降低碲镉汞光伏器件离子注入损伤影响的方法如附图1所示，首先采用常规的清洗腐蚀工艺对P型碲镉汞衬底101进行处理，然后P型碲镉汞101上表面生长一层100nm厚的ZnS 102，作为离子注入过程的阻挡层，然后利用光刻胶103定义出离子注入区大小104，其余区域利用光刻胶103进行保护，之后进行B⁺离子注入，注入B⁺离子在P型HgCdTe材料上形成N型反型区105，从而形成PN结。然后利用氢离子对N型反型区105进行表面钝化处理，钝化处理时，首先用光刻层106对器件的P区进行光刻保护，由于在离子注入过程中只有发生反型的N型导电层受到了注入离子的损伤，因此通过光刻胶106对P型区进行保护，只将受到离子注入影响的N型区域暴露于氢离子中进行处理，避免P型区受到氢离子的影响，从而防止了P型区出现反型的情况。最后光刻出电极孔，生长In/Au电极107，电极层厚度为10/300nm，至此器件制备工艺完成。