RU2710390C1

RU2710390C1 - Photoconverter with increased photoactive area

Info

Publication number: RU2710390C1
Application number: RU2019116970A
Authority: RU
Inventors: Анастасия Александровна Наумова; Александр Фёдорович Милованов; Андрей Александрович Лебедев; Наргиза Тухтамышевна Вагапова
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2019-12-26

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to semiconductor devices. Photoelectric converter with a larger photoactive area includes a semiconductor plate, on the front side of which there are comb-shaped strip contacts, contact pads, and on rear side – solid contact. Photoelectric converter with a larger photoactive area is in form of an equilateral polygon with an even number of sides. At that ratio of bevels that connect adjacent polygon sides and are located at 45° to each adjacent connected side is 1:8.5–1:9.5. Along the perimeter of the photoconverter there is a contact bus, to which contact strip strips are adjacent, by connecting opposite sides of the contact bus in one direction. Ratio of width of contact bus to width of strip of contact comb makes 1:20–1:30, and ratio of distances between strips of contact rails to their width makes 1:65–1:75.EFFECT: invention provides the possibility of connection in a different position to each circuit of each photoconverter with reduction of the number of operations of manufacturing a photoconverter with increased photoactive area.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов и может быть использовано при производстве фотопреобразователей с увеличенной фотоактивной площадью.The invention relates to the field of semiconductor devices and can be used in the manufacture of photoconverters with increased photoactive area.

Известен фотопреобразователь, включающий полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеется полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне сплошной контакт (см. напр. «Обзор современных фотоэлектрических преобразователей космического назначения на основе соединений AIIIBV», Слыщенко Е.В., Наумова А.А., Лебедев А.А. и др., Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, №2. С. 308-324).A known photoconverter, including a semiconductor wafer, on the front side of which there are comb-shaped strip contacts, contact pads, and a solid contact on the back (see, for example, “Overview of modern space-based photoelectric converters based on AIIIBV compounds”, EV Slyschenko, Naumova A.A., Lebedev A.A. et al., Siberian Journal of Science and Technology. 2018.V. 19, No. 2. P. 308-324).

Недостатком известного фотопреобразователя является его строгое ориентирование в одном положении на плоскости в солнечной батарее за счет его выполнения в виде многоугольника с разной длиной сторон, что исключает возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью, увеличивая количество сборочных процессов, усложняя при этом процесс изготовления солнечной батареи.A disadvantage of the known photoconverter is its strict orientation in one position on a plane in the solar battery due to its implementation in the form of a polygon with different side lengths, which eliminates the possibility of connecting in different positions relative to each other in the circuit of each photoconverter with an increased photoactive area, increasing the number of assembly processes while complicating the process of manufacturing a solar battery.

В основе изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью для создания фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью с возможностью соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя со снижением количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.The basis of the invention is the task of improving the design of a photoconverter with an increased photoactive area to create a photoconverter with an increased photoactive area with the ability to connect in different positions relative to each other in the circuit of each photoconverter with a decrease in the number of operations of manufacturing a photoconverter with an increased photoactive area.

Поставленная задача решается тем, что в фотопреобразователе с увеличенной фотоактивной площадью, включающем полупроводниковую пластину, на лицевой стороне которой имеются полосковые контакты гребенчатой формы, контактные площадки, а на тыльной стороне сплошной контакт, фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон, при этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5, причем по периметру фотопреобразователя расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении, а отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, при этом соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75.The problem is solved in that in a photoconverter with an increased photoactive area, including a semiconductor wafer, on the front side of which there are comb-shaped strip contacts, contact pads, and on the back there is a solid contact, a photoconverter with an increased photoactive area is made in the form of an equilateral polygon with an even number sides, while the ratio of bevels that connect adjacent sides of equal length and are located at an angle of 45 ° to the latter, to the length of the number of contacts is 1: 8.5-1: 9.5, and a contact bus is located along the perimeter of the photoconverter, to which the contact comb strips are adjacent, connecting the opposite sides of the contact bus in one direction, and the ratio of the contact bus width to the contact comb strip width is 1:20 -1: 30, while the ratio of the distances between the strips of the contact comb to their width is 1: 65-1: 75.

Поскольку фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью выполнен в виде равностороннего многоугольника с четным количеством сторон, при этом отношение скосов, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5, причем по периметру фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью расположена контактная шина, к которой примыкают полосы контактной гребенки, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины в одном направлении, а отношение ширины контактной шины к ширине полосы контактной гребенки составляет 1:20-1:30, при этом соотношение расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине составляет 1:65-1:75, и могут быть выполнены контактные площадки более чем на одной стороне многоугольника, обеспечивается возможность соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.Since the photoconverter with the increased photoactive area is made in the form of an equilateral polygon with an even number of sides, the ratio of bevels that connect adjacent sides of equal length and are located at an angle of 45 ° to the latter to the side length is 1: 8.5-1: 9.5, moreover along the perimeter of the photoconverter with an increased photoactive area there is a contact bus to which the contact comb strips are adjacent, connecting the opposite sides of the contact bus in one direction, the ratio of the width of the contact bar to the width of the strip of the contact comb is 1: 20-1: 30, while the ratio of the distances between the strips of the contact comb to their width is 1: 65-1: 75, and contact pads on more than one side of the polygon can be made , it is possible to connect in a different position relative to each other in the circuit of each photoconverter with an increased photoactive area.

На графическом материале показан общий вид сверху фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью.The graphic material shows a general top view of a photoconverter with an increased photoactive area.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью включает многоугольник 1 со скосами 2, контактную шину 3, контактные гребенки 4 и контактные площадки 5.A photoconverter with an increased photoactive area includes a polygon 1 with bevels 2, a contact bus 3, contact combs 4 and contact pads 5.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью изготавливается следующим образом:A photoconverter with an increased photoactive area is made as follows:

Проводится подготовка эпитаксиальных пластин к процессам фотолитографии в виде защиты лицевой поверхности и стравливания паразитного p-n-перехода на тыльной стороне эпитаксиальной пластины. Следующим этапом является нанесение фоторезиста на лицевую сторону, проводится термообработка, засветка фоторезиста через фотошаблон, который выполняется со следующими отношениями ширины полосы контактной гребенки 1:20-1:30 и соотношениями расстояний между полосками контактной гребенки к их ширине 1:65-1:75. Затем проводят процесс проявления фоторезиста.The preparation of epitaxial plates for photolithography processes in the form of protection of the front surface and etching of the parasitic p-n junction on the back of the epitaxial plate is being carried out. The next step is to apply the photoresist on the front side, heat treatment is carried out, the photoresist is exposed through the photomask, which is performed with the following ratios of the width of the strip of the contact comb 1: 20-1: 30 and the ratio of the distances between the strips of the contact comb to their width 1: 65-1: 75 . Then carry out the process of manifestation of the photoresist.

Выполняется напыление металлических покрытий на лицевую сторону и удаление фоторезиста. Далее проводится нанесение металлических покрытий на тыльную сторону пластины.The metal coatings are sprayed on the front side and the photoresist is removed. Next, metal coatings are applied to the back of the plate.

Осуществляется резка в размер в виде равностороннего многоугольника 1 с четным количеством сторон, при этом отношение скосов 2, которые соединяют между собой смежные стороны равной длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны составляет 1:8.5-1:9.5 и напыление антиотражающего покрытия на лицевую поверхность фотопреобразователя с улучшенными габаритными параметрами.The size is cut in the form of an equilateral polygon 1 with an even number of sides, while the ratio of the bevels 2, which connect adjacent sides of equal length and are located at an angle of 45 ° to the last, is 1: 8.5-1: 9.5 to the side length and spraying antireflection coating on the front surface of the photoconverter with improved overall parameters.

Изготовление фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью в виде равностороннего многоугольника 1 заставило выполнить скосы 2, сторон многоугольника 1, ширину контактной шины 3, ширину полосы контактной гребенки 4, расстояния между ними в указанных соотношениях для обеспечения сохранения необходимых технических характеристик фотопреобразователя.The manufacture of a photoconverter with an increased photoactive area in the form of an equilateral polygon 1 made bevels 2, sides of the polygon 1, the width of the contact bus 3, the width of the strip of the contact comb 4, the distances between them in the indicated ratios to ensure the preservation of the necessary technical characteristics of the photoconverter.

Выполнение фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью с контактными площадками 5, расположенными более чем на одной стороне многоугольника 1 обеспечивает дополнительную возможность изменения положения каждого фотопреобразователя друг относительно друга.The implementation of the photoconverter with an increased photoactive area with pads 5 located on more than one side of the polygon 1 provides an additional opportunity to change the position of each photoconverter relative to each other.

Контактные площадки 5 с двух сторон позволяют соединять каждый фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью в различном положении друг относительно друга в цепь.Contact pads 5 on both sides allow each photoconverter to be connected with an increased photoactive area in a different position relative to each other in a circuit.

Предложенная конфигурация многоугольника 1 с указанными отношением скосов 2, которые соединяют между собой смежные стороны длины и расположены под углом 45° к последним, к длине стороны многоугольника 1 1:8.5-1:9.5, отношения ширины контактной шины 3, к которой примыкают полосы контактной гребенки 4, соединяя между собой противолежащие стороны контактной шины 3 в одном направлении, к ширине полосы контактной гребенки 4 1:20-1:30 и соотношения расстояний между полосками контактной гребенки 4 к их ширине 1:65-1:75 позволяет не ухудшить электрические характеристики фотопреобразователя в целом.The proposed configuration of the polygon 1 with the indicated ratio of the bevels 2, which connect the adjacent sides of the length and are located at an angle of 45 ° to the last, to the length of the side of the polygon 1 1: 8.5-1: 9.5, the ratio of the width of the contact bus 3, which are adjacent to the strip contact comb 4, connecting the opposite sides of the contact bus 3 in the same direction, to the width of the strip of the contact comb 4 1: 20-1: 30 and the ratio of the distances between the strips of the contact comb 4 to their width 1: 65-1: 75 allows you to not worsen the electrical character Inverters of the photoconverter as a whole.

Фотопреобразователь с увеличенной фотоактивной площадью может быть выполнен, например, с габаритными параметрами: ширина контактной шины 3 составляет 450 мкм, ширина полоски контактной гребенки 4 20 мкм, расстояние между ними 750 мкм.A photoconverter with an increased photoactive area can be performed, for example, with overall parameters: the width of the contact bus 3 is 450 μm, the width of the strip of the contact comb 4 is 20 μm, the distance between them is 750 μm.

Подобное выполнение фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью, кроме возможности соединения в различном положении друг относительно друга в цепь каждого фотопреобразователя, также обеспечивает и увеличение фотоактивной площади, по сравнению с известными.A similar embodiment of the photoconverter with an increased photoactive area, in addition to the possibility of connecting in a different position relative to each other in the circuit of each photoconverter, also provides an increase in the photoactive area, in comparison with the known ones.

Кроме этого подобная конструкция, кроме снижения количества операций изготовления фотопреобразователя с увеличенной фотоактивной площадью и операций сборки солнечной батареи, а следовательно, трудоемкости обеспечивает уменьшение массы солнечной батареи и ее себестоимости, поскольку предложенная конструкция позволяет уменьшить количество фотопреобразователей за счет увеличения фотоактивной площади.In addition, such a design, in addition to reducing the number of operations for manufacturing a photoconverter with an increased photoactive area and assembly operations of a solar battery, and hence the complexity, provides a reduction in the mass of the solar battery and its cost, since the proposed design allows to reduce the number of photoconverters by increasing the photoactive area.

Claims

1. A photoconverter with an increased photoactive area, including a semiconductor wafer, on the front side of which there is a comb-shaped strip contact, contact pads, and on the back there is a solid contact, characterized in that the photoconverter is made in the form of an equilateral polygon with an even number of sides, adjacent sides which are interconnected by bevels of equal length, while the ratio of bevels located at an angle of 45 ° to the length of the side is 1: 8.5-1: 9.5, moreover, along the perimeter the contact bus is adjacent to one another, connecting the opposite sides of the contact bus in one direction, and the ratio of the width of the contact bus to the width of the strip of the contact comb is 1: 20-1: 30, while the ratio of the distances between the strips of the contact comb to their width is 1: 65-1: 75.

2. A photoconverter with an increased photoactive area according to claim 1, characterized in that the contact pads are made on more than one side.