Патент на изобретение №2349002

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых фотопреобразователей (ФП), и может быть использовано в производстве возобновляемых источников энергии. Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления полупроводникого фотопреобразователя, обеспечивающего повышение эффективности матричных фотопреобразователей. Сущность изобретения заключается в том, что после металлизации полупроводниковые структуры собирают в неплотную стопку, заполняют промежутки в стопке паяльным флюсом, погружают стопку в расплавленный припой и под осевым давлением удаляют избыточный слой припоя. Изобретение обеспечивает повышение КПД фотопреобразователей за счет использования операций, обеспечивающих повышение однородности металлической прослойки соединения полупроводниковых пластин в стопке.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых фотопреобразователей (ФП).

Область применения – возобновляемые источники энергии.

Известен полупроводниковый матричный ФП, представляющий собой блок скоммутированных микрофотопреобразователей с р-n-переходами, размещенными параллельно падающему излучению, и способ изготовления такого ФП (патент США №3948682 и 3793713), включающий соединение металлизированных полупроводниковых структур в форме пластин с помощью припоя или металлической фольги в стопку, разрезание стопки поперек структур на матрицы и обработку поверхности матриц.

Недостатком способа является образование локальных пустот в местах соединения отдельных структур, что приводит к повреждению р-n-переходов на этапе химической обработки поверхности матриц (необходимой для удаления механически нарушенного резкой слоя и пассивации поверхности) и снижению эффективности ФП.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления ФП с р-n-переходами, при котором соединение пластин кремния с р-n-переходом производится путем сращивания полупроводниковых структур в монолитный столбик под давлением 0,5-15 атм при 800-1300°С (патент РФ №2127009). Недостатком способа является использование высокой температуры сращивания, отрицательно влияющей на свойства полупроводниковых структур и эффективность ФП.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления полупроводникого фотопреобразователя, обеспечивающего повышение эффективности матричных фотопреобразователей.

Технический результат изобретения заключается в повышении КПД ФП за счет использования операций, обеспечивающих повышение однородности металлической прослойки соединения полупроводниковых пластин в стопке.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления полупроводникового фотопреобразователя, включающем создание в пластинах диодной структуры с р-n-переходом, металлизацию пластин, сборку и соединение пластин в столбик, резку столбика на структуры и присоединение токоотводящих контактов, после металлизации пластины собирают в неплотную стопку, заполняют промежутки в стопке паяльным флюсом, погружают стопку в расплавленный припой и, создав осевое давление, из стопки удаляют избыточный слой припоя.

Сущность данного изобретения заключается в том, что после металлизации полупроводниковые структуры собирают в неплотную стопку, заполняют промежутки в стопке паяльным флюсом, погружают стопку в расплавленный припой и под осевым давлением удаляют избыточный слой припоя.

Примером осуществления данного способа изготовления полупроводникового ФП может служить набор следующих технологических операций.

По первому варианту исходные пластины в форме дисков с p⁺-n-n⁺-структурой, полученной термической диффузией примеси бора и фосфора, покрывают с двух сторон пленкой никеля толщиной свыше 0,1 мкм, наносят пастообразный флюс, собирают пластины одинакового размера в стопку с помощью оправки из титана, погружают стопку в расплавленный припой, прикладывают давление по оси стопки, вынимают стопку из припоя и промывают от флюса.

По второму варианту исходные пластины в форме квадратов с n⁺-p-p⁺-структурой, полученной термической диффузией примеси фосфора и бора, покрывают с двух сторон пленкой никеля толщиной свыше 0,1 мкм, собирают пластины в неплотную стопку с помощью оправки из титана, погружают стопку с оправкой сначала в жидкий паяльный флюс, а затем в расплавленный низкоплавкий припой типа ПОС-60, прикладывают давление по оси стопки, используя оправку из титана, вынимают стопку из припоя и промывают от флюса.

Оба варианта способа обеспечивают получение монолитной металлической прослойки между пластинами в стопке, не имеющей пустот. Толщина прослойки припоя одинакова по всей площади пластин в стопке, составляя от 1 до 5 мкм и зависит от величины сжимающего давления. Флюс активирует поверхность никеля на всей поверхности пластин, создает зазор между пластинами, который после погружения в расплав заполняется припоем. Остатки флюса, образующиеся газы и шлак, как более легкие фракции всплывают на поверхность припоя, оставляя в промежутке пластин чистый припой, хорошо смачивающий поверхность никеля, обеспечивающий высокую механическую прочность соединения пластин в стопке и однородность химических свойств поверхности ФП, получаемых после резки стопки.

Полученные таким образом ФП из кремния выдерживают процесс химического травления в кислотах и щелочах без локального подтравливания металлических контактных прослоек. Соответствующая химическая обработка ФП позволяет создавать бездефектную поверхность с низкой скоростью поверхностной рекомбинации и тем самым увеличить КПД и выход годных ФП.

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового фотопреобразователя, включающий создание в пластинах диодной структуры с р-n-переходом, металлизацию пластин, сборку и соединение пластин в столбик, резку столбика на структуры и присоединение токоотводящих контактов, отличающийся тем, что после металлизации пластины собирают в неплотную стопку, заполняют промежутки в стопке паяльным флюсом, погружают стопку в расплавленный припой и, создав осевое давление, из стопки удаляют избыточный слой припоя.