RU2479888C1 - Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts - Google Patents

Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts Download PDF

Info

Publication number
RU2479888C1
RU2479888C1 RU2011148715/28A RU2011148715A RU2479888C1 RU 2479888 C1 RU2479888 C1 RU 2479888C1 RU 2011148715/28 A RU2011148715/28 A RU 2011148715/28A RU 2011148715 A RU2011148715 A RU 2011148715A RU 2479888 C1 RU2479888 C1 RU 2479888C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon single
crystal substrate
metallization
single crystal
working side
Prior art date
Application number
RU2011148715/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Андреевич Басовский
Андрей Александрович Жуков
Павел Игоревич Дидык
Любовь Владимировна Анурова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") filed Critical Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы")
Priority to RU2011148715/28A priority Critical patent/RU2479888C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479888C1 publication Critical patent/RU2479888C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method to manufacture a shunting diode for solar batteries of spacecrafts includes generation of a planar diode structure on a silicon single-crystal substrate, generation of metallisation of the working side of the silicon single-crystal substrate, coating of the produced structure with a fully sensitive layer, drying and radiation with a UV-beam, thinning of the non-working side of the silicon single-crystal substrate with liquid etching, removal of the radiated photoresist in a developer, generation of metallisation of the non-working side of the silicon single-crystal substrate, burning of the produced structure, separation of the silicon single-crystal substrate into crystals, connection of electroconductive busbars to metallisation of the working and non-working sides of the crystal. Generation of metallisation on the working side of the silicon single-crystal substrate is carried out in two stages: an ohmic contact is generated to a p+ area on the basis of aluminium, and then metallisation is carried out with magnetron sputtering of aluminium, nickel and silver, and on the non-working side of the silicon single-crystal substrate - with serial magnetron sputtering of a valve metal, nickel and silver.
EFFECT: improved reproducibility of a process for manufacturing of a shunting diode for solar batteries of spacecrafts.
4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области изготовления дискретных полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении шунтирующих диодов для солнечных батарей космических аппаратов.The invention relates to the field of manufacturing discrete semiconductor devices and can be used in the manufacture of shunt diodes for solar panels of spacecraft.

Для обеспечения надежной работы солнечных батарей космических аппаратов применяется диодная защита, которая обеспечивается блокирующими и шунтирующими (байпасными) диодами. Солнечная батарея состоит из отдельных генераторов, включающих цепочки фотопреобразователей, внутри генераторов встречно-параллельно с фотопреобразователями устанавливают шунтирующие диоды.To ensure reliable operation of spacecraft solar panels, diode protection is used, which is provided by blocking and shunt (bypass) diodes. The solar battery consists of separate generators, including chains of photoconverters, shunt diodes are installed in parallel with the photoconverters inside the generators.

В последние годы на смену кремниевым пришли более эффективные фотопреобразователи, включающие несколько каскадов гетеропереходов, на основе соединений А3В5, которые выращены на германиевой подложке [см. Р.R.Sharps, M.A.Stan, D.J.Aiken, В.Clevenger, J.S.Hill and N.S.Fatemi. High efficiency, multi-junction cells with monolithic bypass diodes, NASA/CP. 2005-213431. Page 108-115]. Каждый такой фотопреобразователь защищается диодом, расположенным с преобразователем в одной плоскости, причем диод имеет такую же толщину, как и фотопреобразователь. Обычно в фотопреобразователе выполнены по углам срезы, в которых размещается диод треугольной формы [см. патенты US 6353176, US 6034322 и заявку на патент US 2008/0000523].In recent years, silicon has been replaced by more efficient photoconverters, including several cascades of heterojunctions, based on compounds A 3 B 5 , which are grown on a germanium substrate [see P. R. Sharps, MAStan, DJAiken, B. Clevenger, JSHill and NSFatemi. High efficiency, multi-junction cells with monolithic bypass diodes, NASA / CP. 2005-213431. Page 108-115]. Each such photoconverter is protected by a diode located with the converter in the same plane, the diode having the same thickness as the photoconverter. Typically, in the photoconverter sections are made at the corners, in which a triangular diode is placed [see US patents 6353176, US 6034322 and patent application US 2008/0000523].

Из уровня техники известен способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов, включающий создание на рабочей стороне в эпитаксиальном слое кремниевой монокристаллической подложки диэлектрической изоляции, формирование р-n-перехода загонкой с последующей разгонкой, формирование металлизации рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки, утонение кремниевой монокристаллической подложки с обратной нерабочей стороны, металлизацию нерабочей стороны и присоединение электропроводящих шин, утонение кремниевой монокристаллической подложки с обратной нерабочей стороны проводят после формирования на рабочей стороне кремниевой монокристаллической подложки облученного УФ-лучом фоточувствительного слоя последовательно абразивной обработкой и плазмохимическим травлением нерабочей стороны, после чего фоточувствительный слой удаляют в проявителе, при этом плазмохимическое травление проводят на глубину не менее 10 мкм при температуре не более 120°С, а толщину фоточувствительного слоя выбирают в зависимости от толщины металлизации на рабочей стороне [см. патент РФ 2411607].The prior art method of manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft, including the creation on the working side in the epitaxial layer of a silicon single crystal substrate of dielectric insulation, the formation of a pn junction with a header followed by acceleration, the formation of metallization of the working side of a silicon single crystal substrate, thinning of a silicon single crystal substrates on the non-working side, metallization of the non-working side and the connection of electrically conductive tires, the silicon monocrystalline substrate is worn on the non-working side after the formation of the photosensitive layer irradiated with the UV ray on the working side of the silicon monocrystalline substrate by sequentially abrasive treatment and plasma-chemical etching of the non-working side, after which the photosensitive layer is removed in the developer, and plasma-chemical etching is carried out to a depth of at least 10 microns at a temperature of not more than 120 ° C, and the thickness of the photosensitive layer is selected depending on the thickness of the metallization tion on the working side [see. RF patent 2411607].

К недостаткам известного способа изготовления относится низкая воспроизводимость процесса изготовления из-за высокой вероятности отслаивания (потери адгезии) металлизации, при формировании металлизации на нерабочей стороне и при резке на кристаллы на кремниевых монокристаллических подложках образуются трещины, а при присоединении электропроводящих шин сваркой точка сварки вырывается вместе с кремнием, и, как следствие, низкий выход годных кристаллов после испытаний на термоциклирование.The disadvantages of the known manufacturing method include the low reproducibility of the manufacturing process due to the high likelihood of peeling (loss of adhesion) of metallization, when metallization forms on the non-working side and when cutting onto crystals on silicon single-crystal substrates, cracks form, and when the conductive busbars are joined by welding, the welding point breaks out together with silicon, and, as a result, a low yield of suitable crystals after thermal cycling tests.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту техническим решением (прототипом) является способ изготовления шунтирующих диодов для каскадных фотопреобразователей на основе соединений А3В5, включающий формирование структуры планарного диода, проведение всех термических операций, металлизации рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки, операции фотолитографии, утонение нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки жидкостным травлением, металлизацию нерабочей стороны и присоединение электропроводящих шин [см. А.А.Басовский, Л.В.Анурова и др. Шунтирующие диоды для каскадных фотопреобразователей на основе соединений А3В5. Труды Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий», под ред. Ю.М.Урличича, А.А.Романова, Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2009, с.376, с.357-363].The technical solution closest in technical essence and the effect achieved (prototype) is a method for manufacturing shunt diodes for cascade photoconverters based on A 3 B 5 compounds, including the formation of a planar diode structure, all thermal operations, metallization of the working side of a silicon single crystal substrate, photolithography operations, thinning of the non-working side of the silicon single-crystal substrate by liquid etching, metallization of the non-working side and joining conductive tires [see A.A. Basovsky, L.V. Anurova and others. Shunt diodes for cascade photoconverters based on compounds A 3 B 5 . Proceedings of the All-Russian Scientific and Technical Conference "Actual Problems of Rocket and Space Instrument Making and Information Technologies", ed. Yu.M. Urlichicha, A. A. Romanova, Moscow, FIZMATLIT, 2009, p. 376, p. 357-363].

К недостаткам известного способа изготовления относится низкая воспроизводимость процесса изготовления из-за высокой вероятности отслаивания (потери адгезии) металлизации, при формировании металлизации нерабочей стороны и при резке на кристаллы на кремниевых монокристаллических подложках образуются трещины, а при присоединении электропроводящих шин сваркой точка сварки вырывается вместе с кремнием, и, как следствие, низкий выход годных кристаллов после испытаний на термоциклирование (термоудары).The disadvantages of the known manufacturing method include the low reproducibility of the manufacturing process due to the high likelihood of peeling (loss of adhesion) of metallization, cracks form during the formation of metallization of the non-working side and when cutting onto crystals on silicon single-crystal substrates, and when the electrically conductive busbars are joined by welding, the welding point breaks out together with silicon, and, as a result, a low yield of suitable crystals after thermal cycling tests (thermal shock).

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение воспроизводимости процесса изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов.The technical result of the claimed invention is to increase the reproducibility of the manufacturing process of a shunt diode for solar panels of spacecraft.

Отличительными признаками предложенного способа изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов являются следующие: формирование металлизации рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки осуществляют в два этапа: формируют омический контакт из алюминия к р+ области, затем проводят металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра, а металлизацию нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки осуществляют последовательным магнетронным напылением вентильного металла, никеля и серебра. Омический контакт к p+ области формируют магнетронным напылением алюминия при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С с последующей фотолитографией и вжиганием алюминия. Металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра проводят при температуре кремниевой монокристаллической подложки 170÷190°С с предварительной ионной бомбардировкой. Металлизацию нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки проводят при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С.Distinctive features of the proposed method for manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft are the following: the metallization of the working side of the silicon single-crystal substrate is carried out in two stages: they form an ohmic contact from aluminum to the p + region, then metallize by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver, and metallization the non-working side of the silicon single-crystal substrate is carried out by sequential magnetron sputtering of a valve meta la, nickel and silver. An ohmic contact to the p + region is formed by magnetron sputtering of aluminum at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 110 ÷ 130 ° C, followed by photolithography and aluminum burning. Metallization by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver is carried out at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 170 ÷ 190 ° C with preliminary ion bombardment. The metallization of the non-working side of the silicon single-crystal substrate is carried out at a temperature of the silicon single-crystal substrate 110 ÷ 130 ° C.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где показано следующее.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where the following is shown.

На фиг.1 схематично (в виде поперечного сечения) представлена последовательность операций, иллюстрирующая предлагаемый способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов. На фиг.2 представлен алгоритм технологии изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов. На фиг.3 представлены рассчитанные по экспериментально измеренным деформациям величины внутренних механических напряжений в различных слоях металлов, сформированных при различной температуре кремниевой монокристаллической подложки. На фиг.3 на графиках в скобках указан оптимальный рабочий диапазон температур кремниевой монокристаллической подложки при напылении. На фиг.3а представлены величины внутренних механических напряжений в алюминии, сформированном на рабочей стороне при различной температуре кремниевой монокристаллической подложки. На фиг.3б представлены величины внутренних механических напряжений в алюминии, никеле и серебре, сформированных на рабочей стороне при различной температуре кремниевой монокристаллической подложки. На фиг.3в представлены величины внутренних механических напряжений в вентильном металле, никеле и серебре, сформированных на нерабочей стороне при различной температуре кремниевой монокристаллической подложки.Figure 1 schematically (in the form of a cross section) presents a sequence of operations illustrating the proposed method of manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft. Figure 2 presents the algorithm for manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft. Figure 3 presents the values of internal mechanical stresses calculated from experimentally measured strains in various metal layers formed at different temperatures of a silicon single-crystal substrate. Figure 3 on the graphs in brackets indicates the optimal operating temperature range of the silicon single-crystal substrate during sputtering. On figa presents the magnitude of the internal mechanical stresses in aluminum formed on the working side at different temperatures of the silicon single crystal substrate. On figb presents the values of internal mechanical stresses in aluminum, nickel and silver, formed on the working side at different temperatures of the silicon single crystal substrate. On figv presents the magnitude of the internal mechanical stresses in the valve metal, Nickel and silver, formed on the non-working side at different temperatures of the silicon single crystal substrate.

На фиг.1 обозначены: эпитаксиальный слой (1) на кремниевой монокристаллической подложке (2) (фиг.1а); диэлектрическая изоляция (3), р+ область (4) (фиг.1б); омический контакт из алюминия к р+ области на рабочей стороне кремниевой монокристаллической подложки (5), металлизация магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра (6) (фиг.1в); металлизация нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки последовательным магнетронным напылением вентильного металла, никеля и серебра (7) (фиг.1г);Figure 1 marked: epitaxial layer (1) on a silicon single crystal substrate (2) (figa); dielectric insulation (3), p + region (4) (fig.1b); ohmic contact from aluminum to the p + region on the working side of the silicon single-crystal substrate (5), metallization by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver (6) (Fig. 1c); metallization of the non-working side of a silicon single-crystal substrate by sequential magnetron sputtering of valve metal, nickel and silver (7) (Fig. 1d);

электропроводящая шина рабочей стороны (8), электропроводящая шина нерабочей стороны (9), кристалл диода после резки (10) (фиг.1д).electrically conductive bus of the working side (8), electrically conductive bus of the non-working side (9), diode crystal after cutting (10) (Fig. 1d).

Предложенный способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов (аналогично фиг.1) состоит из следующей последовательности технологических операций: проводят формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке (2) (фиг.1а), проводят все термические операции, формируют металлизацию рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки в два этапа: формируют омический контакт из алюминия (5) к р+ области (4) с последующей фотолитографией и вжиганием алюминия, затем формируют металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра с предварительной ионной бомбардировкой (фиг.1в), проводят фотолитографию, утонение нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки жидкостным травлением, металлизацию нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки последовательным магнетронным напылением вентильного металла, никеля и серебра (7) (фиг.1г), разделение кремниевой монокристаллической подложки на кристаллы, присоединение электропроводящих шин (8, 9) (фиг.1д) к металлизации рабочей и нерабочей сторон кристалла, испытание диодов на термоциклирование и определение усилий на отрыв, проведение выходного контроля диодов.The proposed method for manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft (similarly to FIG. 1) consists of the following sequence of technological operations: a planar diode structure is formed on a silicon single-crystal substrate (2) (FIG. 1a), all thermal operations are carried out, and the working side is metallized silicon single-crystal substrate in two stages: form an ohmic contact from aluminum (5) to the p + region (4), followed by photolithography and aluminum firing, then form metallization by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver with preliminary ion bombardment (Fig. fig.1d), the separation of the silicon single-crystal substrate into crystals, the connection of electrically conductive tires (8, 9) (fig.1d) to the metallization of the working and nera sides of the crystal, testing diodes for thermal cycling and determining the separation forces, conducting output control of diodes.

Предложенный способ был использован при реализации групповой технологии шунтирующих диодов солнечных батарей космических аппаратов. В качестве исходной подложки использовали монокристаллическую легированную мышьяком низкоомную кремниевую подложку с высокоомным эпитаксиальным слоем диаметром 76 мм и толщиной 400 мкм. Поверхность эпитаксиального слоя покрывали слоем диоксида кремния, в котором методом фотолитографии формировали отверстия - «окна». После этого методами диффузии формировали р-n-переход. Затем формировали металлизацию рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки в два этапа: формировали омический контакт из алюминия к p+ области, а затем проводили металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра, а металлизацию нерабочей стороны осуществляли последовательным магнетронным напылением вентильного металла, никеля и серебра (см. фиг.2, поз.11). Омический контакт к p+ области формировали магнетронным напылением алюминия при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С с последующей фотолитографией и вжиганием алюминия (см. фиг.3а, в скобках указан оптимальный рабочий диапазон температур кремниевой монокристаллической подложек при напылении). Металлизацию алюминием, никелем и серебром проводили при температуре кремниевой монокристаллической подложки 170÷190°С после ионной бомбардировки. Затем полученную структуру покрывали полностью фоточувствительным слоем, сушили и облучали УФ-лучом, кремниевую монокристаллическую подложку механически утоняли с нерабочей стороны абразивной обработкой и плазмохимическим травлением. После этого облученный фоторезист удаляли в проявителе и производили металлизацию нерабочей стороны при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С (см. фиг.3в) с последующим отжигом полученной структуры. Затем кремниевую монокристаллическую подложку разделяли на кристаллы одним из стандартных промышленных способов (фиг.2, поз.12), после чего присоединяли электропроводящие шины (фиг.2, поз.13), далее производили испытание диодов на термоциклирование и определение усилий на отрыв (фиг.2, поз.14), проводили выходной контроль диодов (фиг.2, поз.15).The proposed method was used to implement the group technology of shunting diodes of solar panels in spacecraft. A single-crystal arsenic-doped low-resistance silicon substrate with a high-resistance epitaxial layer with a diameter of 76 mm and a thickness of 400 μm was used as the initial substrate. The surface of the epitaxial layer was covered with a layer of silicon dioxide, in which holes were formed by photolithography — windows. After that, a pn junction was formed by diffusion methods. Then, metallization of the working side of the silicon single-crystal substrate was formed in two stages: an ohmic contact was formed from aluminum to the p + region, and then metallization was performed by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver, and the non-working side was metallized by sequential magnetron sputtering of valve metal, nickel and silver (see Fig. 2, item 11). An ohmic contact to the p + regions was formed by magnetron sputtering of aluminum at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 110 ÷ 130 ° C, followed by photolithography and annealing of aluminum (see Fig. 3a, the optimum operating temperature range of silicon single-crystal substrates during sputtering is indicated in parentheses). Metallization with aluminum, nickel, and silver was carried out at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 170-190 ° C after ion bombardment. Then, the obtained structure was completely covered with a photosensitive layer, dried and irradiated with UV-ray, the silicon single-crystal substrate was mechanically thinned from the outside by abrasive treatment and plasma-chemical etching. After that, the irradiated photoresist was removed in the developer and the non-working side was metallized at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 110 ÷ 130 ° C (see Fig. 3c), followed by annealing of the obtained structure. Then the silicon single-crystal substrate was separated into crystals by one of the standard industrial methods (Fig. 2, pos. 12), after which the electroconductive buses were connected (Fig. 2, pos. 13), then the diodes were tested for thermal cycling and the separation forces were determined (Fig. .2, pos. 14), the output control of the diodes was performed (Fig. 2, pos. 15).

Температуру кремниевой монокристаллической подложки выбирали исходя из минимальных напряжений в получаемой структуре (см. фиг.3б). Внутренние напряжения определяли следующим образом: формировали одноконсольные микробалки методом магнетронного напыления металлических пленок V-Ni, Al-Ni и Al на монокристаллической кремниевой подложке с фотолитографией и плазмохимическим травлением кремниевой монокристаллической подложки. Полученные образцы одноконсольных микробалок исследовали с помощью оптического микроскопа Axio Imager фирмы Carl Zeiss при увеличении в 6000х. Проводили измерения размеров балочной конструкции, направление, угол и геометрию деформации микробалок. Форма деформации определялась по отклонению микробалок в различных точках ее длины от поверхности. Геометрию изгиба деформированных микробалок оценивали по сколу при угле просмотра 60°, после чего с помощью математической обработки по формуле Стоуни вычисляли величины напряжения балок. Кривизну балки находили, измеряя отклонение хвостовика одноконсольной микробалки. Указанные режимы выбирали исходя из соображений воспроизводимости технологического процесса, которая обеспечивается, если при формировании металлизации на нерабочей стороне и при резке на кристаллы на кремниевых монокристаллических подложках не образуются трещины, а при присоединении электропроводящих шин сваркой точка сварки не вырывается вместе с кремнием (см. таблицу).The temperature of the silicon single-crystal substrate was chosen based on the minimum stresses in the resulting structure (see figb). Internal stresses were determined as follows: single-cantilever microbalks were formed by magnetron sputtering of V-Ni, Al-Ni, and Al metal films on a single-crystal silicon substrate with photolithography and plasma-chemical etching of a silicon single-crystal substrate. The obtained samples of single-console microbeams were examined using an Axio Imager Carl Zeiss optical microscope at a magnification of 6000 x . We measured the dimensions of the beam structure, direction, angle, and deformation geometry of microbeams. The shape of the deformation was determined by the deviation of the microbeams at various points of its length from the surface. The geometry of the bending of deformed microbeams was evaluated by cleavage at a viewing angle of 60 °, after which the beam stresses were calculated using mathematical processing using the Stoney formula. The beam curvature was found by measuring the deviation of the shank of a single-cantilever microbalk. The indicated modes were chosen based on considerations of reproducibility of the technological process, which is ensured if cracks do not form during the metallization formation on the non-working side and when cutting onto crystals on silicon single-crystal substrates, and when the busbars are connected by welding, the welding point does not break out with silicon (see table )

Температура подложки при напылении, °СThe temperature of the substrate during spraying, ° C Выход годных диодов на операции контроля сварного соединения по критерию усилия на отрыв, %The yield of suitable diodes for the operation of the control of the welded joint by the criterion of the pull-out force,% После металлизации алюминием, никелем и серебром на рабочей стороне подложкиAfter metallization with aluminum, nickel and silver on the working side of the substrate После металлизации ванадием, никелем и серебром на нерабочей стороне подложкиAfter metallization with vanadium, nickel and silver on the non-working side of the substrate 2525 4040 7070 7070 -- 7575 9090 -- 8585 120120 6565 9595 150150 8585 8585 180180 9595 7070 220220 8080 -- 250250 6060 --

По предложенному способу изготавливали бескорпусные шунтирующие диоды треугольной формы (в плане) с обратным напряжением 100 В и прямым током 2 А для каскадных фотопреобразователей на основе соединений А3В5.According to the proposed method, frameless shunt diodes of a triangular shape (in plan) with a reverse voltage of 100 V and a direct current of 2 A were made for cascade photoconverters based on A 3 B 5 compounds.

До использования настоящего технического решения процент выхода годных кристаллов на этапе сборки составлял не более 20%, так как в 80% происходило разрушение структуры в зоне приварки (межслойное разрушение по основным материалам) при контроле прочности сварного соединения. Усилие отрыва металлизации от кристалла составляло 0-50 г/мм2, а после использования настоящего технического решения составило более 150 г/мм2, в результате чего процент выхода годных кристаллов на этапе сборки повысился до 90%. Процент выхода годных диодов на этапе термоциклирования (10 термоударов от -196°С до +100°С) составлял не более 40% из годных диодов после сборки, а в оставшихся 60% происходило разрушение структуры в зоне приварки (межслойное разрушение по основным материалам при воздействии повышенных и пониженных температур) при контроле прочности сварного соединения. Усилие отрыва металлизации от кристалла составляло 0-50 г/мм2, а после использования настоящего технического решения составило более 150 г/мм2, в результате чего процент выхода годных диодов на этапе термоциклирования повысился до 85%.Prior to using this technical solution, the percentage of yield of suitable crystals at the assembly stage was no more than 20%, since in 80% the structure was destroyed in the welding zone (interlayer destruction by basic materials) while controlling the strength of the welded joint. The force of separation of metallization from the crystal was 0-50 g / mm 2 , and after using this technical solution it was more than 150 g / mm 2 , as a result of which the percentage of suitable crystals at the assembly stage increased to 90%. The percent yield of suitable diodes at the stage of thermal cycling (10 thermal shocks from -196 ° С to + 100 ° С) was no more than 40% of suitable diodes after assembly, and in the remaining 60%, the structure was destroyed in the welding zone (interlayer destruction of the main materials at exposure to elevated and low temperatures) when controlling the strength of a welded joint. The force of separation of metallization from the crystal was 0-50 g / mm 2 , and after using this technical solution it was more than 150 g / mm 2 , as a result of which the percentage of suitable diodes at the stage of thermal cycling increased to 85%.

Предложенный способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов обеспечивает воспроизводимость технологического процесса (в частности, по параметру выхода годных диодов после термоциклирования) и позволяет получать шунтирующие диоды, сформированные в едином технологическом цикле на одной подложке с идентичными характеристиками.The proposed method for manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft provides reproducibility of the technological process (in particular, according to the output parameter of suitable diodes after thermal cycling) and allows to obtain shunt diodes formed in a single technological cycle on the same substrate with identical characteristics.

Claims (4)

1. Способ изготовления шунтирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов, включающий формирование структуры планарного диода на кремниевой монокристаллической подложке, формирование металлизации рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки, покрытие полученной структуры полностью фоточувствительным слоем, сушка и облучение УФ-лучом, утонение нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки жидкостным травлением, удаление облученного фоторезиста в проявителе, формирование металлизации нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки, отжиг полученной структуры, разделение кремниевой монокристаллической подложки на кристаллы, присоединение электропроводящих шин к металлизации рабочей и нерабочей сторон кристалла, отличающийся тем, что формирование металлизации рабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки осуществляют в два этапа: формируют омический контакт из алюминия к р+ - области, а затем осуществляют металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра, а металлизацию нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки выполняют последовательным магнетронным напылением вентильного металла, никеля и серебра.1. A method of manufacturing a shunt diode for solar panels of spacecraft, including the formation of a planar diode structure on a silicon single crystal substrate, the metallization of the working side of a silicon single crystal substrate, coating the resulting structure with a fully photosensitive layer, drying and UV irradiation, thinning of the non-working side of a silicon single crystal substrate liquid etching, removal of the irradiated photoresist in the developer, metallization formation inoperative side of the silicon single crystal substrate, annealing the resultant structure, the separation of the silicon single crystal substrate to crystals, joining conductive busbars to metallization working and non-working sides of the die, characterized in that the formation of the metallization process side of the silicon single crystal substrate is performed in two steps: forming an ohmic contact of aluminum to p + - areas and then a metallization is performed by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver, and metallization broken Storo s silicon single crystal substrate is performed sequentially by magnetron spraying valve metal, nickel, and silver. 2. Способ п.1, отличающийся тем, что омический контакт к р+ - области формируют магнетронным напылением алюминия при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С с последующими фотолитографией и вжиганием алюминия.2. The method of claim 1, characterized in that the ohmic contact to the p + - region is formed by magnetron sputtering of aluminum at a temperature of a silicon single-crystal substrate of 110 ÷ 130 ° C, followed by photolithography and annealing of aluminum. 3. Способ п.2, отличающийся тем, что металлизацию магнетронным напылением алюминия, никеля и серебра проводят при температуре кремниевой монокристаллической подложки 170÷190°С с предварительной ионной бомбардировкой.3. The method according to claim 2, characterized in that the metallization by magnetron sputtering of aluminum, nickel and silver is carried out at a temperature of a silicon single crystal substrate of 170 ÷ 190 ° C with preliminary ion bombardment. 4. Способ п.3, отличающийся тем, что металлизацию нерабочей стороны кремниевой монокристаллической подложки проводят при температуре кремниевой монокристаллической подложки 110÷130°С. 4. The method according to claim 3, characterized in that the metallization of the non-working side of the silicon single crystal substrate is carried out at a temperature of the silicon single crystal substrate 110 ÷ 130 ° C.
RU2011148715/28A 2011-11-29 2011-11-29 Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts RU2479888C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148715/28A RU2479888C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011148715/28A RU2479888C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479888C1 true RU2479888C1 (en) 2013-04-20

Family

ID=49152810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011148715/28A RU2479888C1 (en) 2011-11-29 2011-11-29 Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479888C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656126C1 (en) * 2017-06-05 2018-05-31 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of manufacturing open frame diode for solar cells of space vehicles

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10056214A1 (en) * 1999-05-11 2002-05-29 Rwe Solar Gmbh Solar cell has region of photoelectrically active layer separated and front layer of separated region electrically connected to exposed region of substrate to form second protective diode
US6600100B2 (en) * 1998-05-28 2003-07-29 Emcore Corporation Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode
SU1436793A1 (en) * 1985-12-02 2004-08-10 Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников тока SOLAR BATTERY WITH SHUNTABLE DIODES
RU2358356C2 (en) * 2004-05-12 2009-06-10 Азур Спэйс Солар Пауэр Гмбх Solar cell with built-in protective diode
RU2411607C1 (en) * 2009-11-26 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of making shunt diode for spacecraft solar batteries

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1436793A1 (en) * 1985-12-02 2004-08-10 Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников тока SOLAR BATTERY WITH SHUNTABLE DIODES
US6600100B2 (en) * 1998-05-28 2003-07-29 Emcore Corporation Solar cell having an integral monolithically grown bypass diode
DE10056214A1 (en) * 1999-05-11 2002-05-29 Rwe Solar Gmbh Solar cell has region of photoelectrically active layer separated and front layer of separated region electrically connected to exposed region of substrate to form second protective diode
RU2358356C2 (en) * 2004-05-12 2009-06-10 Азур Спэйс Солар Пауэр Гмбх Solar cell with built-in protective diode
RU2411607C1 (en) * 2009-11-26 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of making shunt diode for spacecraft solar batteries

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Басовский А.А. и др. Шунтирующие диоды для каскадных фотопреобразователей на основе соединений А3В5. Труды Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий" под ред. Ю.М.Урличича, А.А.Романова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009, с.376, с.357-363). *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2656126C1 (en) * 2017-06-05 2018-05-31 Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") Method of manufacturing open frame diode for solar cells of space vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10930804B2 (en) Metallization of solar cells using metal foils
US10615296B2 (en) Foil-based metallization of solar cells
US11817512B2 (en) Laser beam shaping for foil-based metallization of solar cells
JP6633709B2 (en) Manufacturing method and structure of solar cell
KR102453503B1 (en) Metallization of solar cells
TW200301969A (en) Photovoltaic cell and method of manufacture of photovoltaic cells
WO2002061851A1 (en) Solar cell and method for producing the same
KR20090025257A (en) Method and structure for fabricating solar cells using a thick layer transfer process
US20150207023A1 (en) A method for fabricating pixelated silicon device cells
US11682737B2 (en) Laser assisted metallization process for solar cell fabrication
RU2479888C1 (en) Method to manufacture shunting diode for solar batteries of spacecrafts
RU2525633C1 (en) Solar battery for small-size spacecrafts and method of its manufacturing
WO2013051323A1 (en) Solar cell element and method for manufacturing same
TW201701495A (en) Depth control for scribing semiconductor devices
RU2411607C1 (en) Method of making shunt diode for spacecraft solar batteries
KR102214451B1 (en) Method of forming local back surface field of solar cell using pulsed laser and solar cell including local back surface field formed thereby
US11881406B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device and semiconductor wafer
RU2815653C1 (en) Method of forming solar battery cell
US9831377B2 (en) Die-cutting approaches for foil-based metallization of solar cells
CN117642841A (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor component
US20130168684A1 (en) Back contact to film silicon on metal for photovoltaic cells