Способ изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения

Авторы патента:

H01L21/31 - с целью образования диэлектрических слоев на полупроводниках, например для маскирования или с использованием фотолитографической технологии (для получения электродных слоев H01L 21/28, герметизирующих слоев H01L 21/56); последующая обработка этих слоев; выбор материалов для этих слоев

Владельцы патента RU 2687875:

Публичное акционерное общество "Сатурн" (ПАО "Сатурн") (RU)

Способ изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения относится к электротехнике, в частности, к технологии изготовления солнечных элементов, а именно: к технологии изготовления радиационно-стойкого защитного стекла для фотопреобразователей. Технический результат заключается в повышении выхода годных фотоэлементов на операциях сборки и монтажа, сокращении объема ремонтных работ за счет увеличения прочности края стеклянной пластины. В способе изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, включающем создание слоя поверхностного сжатия на стеклянной пластине, кислотное травление поверхности на глубину, равную или большую глубины сжатого стекла и защиту травленной поверхности стекла химической закалкой, стеклянные пластины вырезают из стеклянных заготовок, которые предварительно располагают вертикально и покрывают защитным слоем путем погружения в расплав воска, формируя при этом за пределами защитного покрытия участок поверхности с геометрической конфигурацией фотопреобразователя, причем с меньшими на 2+10мм габаритными размерами, далее покрывают сплошным защитным слоем воска одну из сторон стеклянных заготовок 30-60 мкм в водном растворе плавиковой и серной кислот, после чего удаляют восковое покрытие и вырезают стеклянные пластины с утолщенным краем. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к технологии изготовления солнечных элементов, а именно к технологии изготовления радиационно-стойкого защитного стекла для фотопреобразователей.

Известен способ изготовления защитного стекла фотопреобразователя космического назначения (см. статью «Технология получения тонких защитных покрытий солнечных батарей для космической техники», жур. «Успехи в химии и химической технологии», том XXV, 201, вып.5(121), стр. 93-96), принятый в качестве аналога. В данном аналоге для изготовления защитных стеклянных пластин, предназначенных для фотопреобразователей космического назначения, используют радиационно-стойкое стекло марки К-208. Разработанная технология лентопротяжки из расплава позволяет получить стеклянные пластины необходимой толщины в диапазоне 8СН-500мкм. Метод управляемого лазерного термораскалывания дает возможность разрезать вытянутое стекло на формы с минимальным повреждением края, что необходимо для обеспечения механической прочности тонкой пластины. Методом низкотемпературного ионного обмена механическая прочность вырезанной стеклянной пластины увеличивается на 20-40%.

Недостаток данного способа заключается в том, что лазерное термоскалывание не эффективно для резки стеклянных пластин толщиной менее 170мкм, так как при этом возникает большой процент отхода из-за невоспроизводимости процесса развития трещины от начального дефекта.

Признаки аналога, общие с предлагаемым способом изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, следующие: применение радиационно-стойкого стекла К-208, упрочнение стеклянных пластин методом низкотемпературного ионного обмена.

Известен способ упрочнения стекла (см. авторское свидетельство РФ № 542740, опубл. 15.0.1977г.),принятый в качестве аналога, в котором с целью повышения нижнего предела прочности осуществляют: 1)-травление стекла в 5-20% растворе плавиковой кислоты до удаления слоя толщиной 30-80мкм; 2)-упрочнение стекла ионным обменом путем обработки в расплавах солей щелочных металлов; 3)-удаление слоя, в котором произошла релаксация напряжений; 4)-упрочнение стекла путем ионного обмена.

Для достижения предельных величин сжимающих напряжений третью и четвертую операции повторяют от двух до десяти раз. В конкретном примере способа -аналога стекло подвергают травлению в 10% растворе плавиковой кислоты до удаления слоя толщиной 55-60мкм, после чего упрочняют ионным обменом в нитрате калия KNO₃ при 450°С в течение 2ч. Затем стекло вновь травят в растворе плавиковой кислоты до удаления слоя толщиной 0,8-4 мкм и упрочняют ионным обменом в течение 0,5ч.

Недостаток данного способа-аналога заключается в том, что применительно к тонким 90-120мкм защитным стеклам фотопреобразователей космического назначения необходимая прочность края стеклянной пластины не обеспечивается из-за механических воздействий на операциях сборки фотоэлемента.

Признаки аналога, общие с предлагаемым способом изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, заключаются в упрочнении стекла путем травления с последующим ионным обменом.

Известен способ упрочнения стекла и закаленное изделие, полученное этим способом (см. патент РФ № 2127711, опубл. 20.03.1999г.), принятый за прототип, в котором выполняется упрочнение стеклянного изделия путем предварительного сжатия поверхностного слоя изделия термической или химической закалкой, кислотного травления поверхности на глубину, равную или большую глубины сжатого слоя стекла, защита травленной поверхности стекла химической закалкой.

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что на тонких ~90мкм стеклянных пластинах создание глубоких слоев 40-60мкм с высоким уровнем сжатия для последующего стравливания поверхностных дефектов невозможно из-за ограничения по толщине. В результате не обеспечивается необходимая прочность стеклянной пластины на операциях сборки фотоэлемента.

Признаки прототипа, общие с предлагаемым способом изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, следующие: создание на стеклянных пластинах слоя поверхностного сжатия, кислотное травление поверхности на глубину, равную или большую глубины сжатого слоя стекла; защита травленной поверхности стекла химической закалкой.

Технический результат, достигаемый в предложенном способе изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, заключается в повышении выхода годных фотоэлементов на операциях сборки и монтажа, сокращении объема ремонтных работ за счет увеличения прочности края стеклянной пластины.

Достигается вышеуказанный технический результат тем, что в способе изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, включающем создание слоя поверхностного сжатия на стеклянной пластине, кислотное травление поверхности на глубину, равную или большую глубины сжатого стекла и защиту травленной поверхности стекла химической закалкой, стеклянные пластины вырезают из стеклянных заготовок, которые предварительно располагают вертикально и покрывают защитным слоем путем погружения в расплав воска, формируя при этом за пределами защитного покрытия участок поверхности с геометрической конфигурацией фотопреобразователя с меньшими на 2-10мм габаритными размерами. Кроме того, покрывают сплошным защитным слоем воска одну из сторон стеклянных заготовок. Затем выполняют травление стеклянной заготовки на 30-60мкм в водном растворе плавиковой и серной кислот, а далее удаляют восковое защитное покрытие и вырезают стеклянные пластины с утолщенным краем.

Отличительные признаки предлагаемого способа изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, обуславливающие его соответствие критерию «новизна», следующие: стеклянные пластины вырезают из стеклянных заготовок, которые предварительно располагают вертикально и покрывают защитным слоем путем погружения в расплав воска, формируя при этом за пределами защитного покрытия участок поверхности с геометрической конфигурацией фотопреобразователя, причем с меньшими на 2-10мм габаритными размерами; покрывают сплошным защитным слоем воска одну из сторон стеклянных заготовок; выполняют травление стеклянных заготовок на 30-60мкм в водном растворе плавиковой и серной кислот; удаляют восковое покрытие; вырезают стеклянные пластины с утолщенным краем.

Конкретный пример изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем иллюстрирован на фиг. 1,2,3 и таблицей 1. На фиг.1 представлен вид стеклянной заготовки, покрытой воском и фотопреобразователя; на фиг.2 представлены спектры пропускания стеклянной заготовки а)-до и б)- после стравливания слоя толщиной 50мкм; на фиг.3 представлен профиль клина травления стеклянной заготовки с утолщенным краем. В таблице 1 представлены результаты испытаний на механическую прочность стеклянных пластин методом центрально-симметричного изгиба.

Для конкретного примера изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения применяют радиационно-стойкое стекло марки К-208. Формируют вытяжкой из расплава стеклянную ленту, разделяют стеклянную ленту на заготовки, выравнивают заготовки термическим отжигом. Толщина стеклянных заготовок составляет 170-180мкм. Располагают стеклянные заготовки вертикально в кассете. Наносят защитное покрытие посредством погружения в расплав воска определенной части поверхности стеклянных заготовок с последующим извлечением из расплава, поворотом кассеты вдоль плоскости заготовок на угол 90° или 45° и вновь выполнением погружения.

Для контроля уровня погружения используют эталонный образец в виде плоской фигуры с контуром фотопреобразователя, вырезанной из листа ковара и закрепленной на внешней стенке кассеты со стеклянными заготовками. Погружение стеклянных заготовок в расплав воска выполняют до касания поверхности расплава одной из сторон эталонного образца. При этом после 6-ти погружений по контуру эталонного образца за пределами защитного покрытия стеклянных заготовок остается участок поверхности с геометрической конфигурацией фотопреобразователя, но с меньшими на ~6мм габаритными размерами (см. фиг.1). Далее защищают сплошным слоем воска одну из сторон стеклянных заготовок. Выполняют травление открытого участка стеклянных заготовок в растворе плавиковой и серной кислот НF+Н₂SO₄+Н₂O= 1-0,05-5 на глубину ~50мкм в течение 1ч30мин, при этом пропускная способность травленного стекла не ухудшается (см. фиг.2). В процессе травления кассету с заготовками периодически переворачивают в растворе для получения однородного клина травления с пологим углом наклона (см.фиг.3).

Применение воскового покрытия в качестве защиты поверхности стекла при травлении в растворе плавиковой кислоты обусловлено химической инертностью и адгезионными свойствами воска.

Формирование непокрытого защитным слоем участка поверхности стеклянных заготовок с габаритными размерами, отличающимися, чем у фотопреобразователя на величины менее 2мм и глубиной травления менее 30мкм, нецелесообразно, так как не обеспечивается существенное увеличение прочности утолщенного края изготавливаемых стеклянных пластин. Габаритные размеры непокрытого защитным слоем участка поверхности стеклянных заготовок, отличающиеся, чем у фотопреобразователя на величины более 10мм и глубиной травления более 60мкм, не оптимальны из-за избыточного веса стеклянных пластин.

Снимают восковое покрытие в горячей воде. При остывании воск застывает в виде пленки на поверхности воды и используется дальнейшем многократно.

Далее из стеклянных заготовок вырезают алмазным резцом пластины с утолщенным краем, имеющие геометрическую конфигурацию фотопреобразователя с превышением его габаритных размеров на ~0,2мм. Затем создают на стеклянных пластинах методом ионного обмена слой поверхностного сжатия в расплаве калийной селитры KNO₃ при температуре 450°С в течение 30мин. При этом в результате замещения ионов № на ионы К, больших размеров и сжатия поверхностного слоя стекла происходит сдавливание микротрещин по резанному краю стеклянных пластин.

Затем выполняют двухстороннее травление стеклянных пластин в растворе НF+Н₂SО₄+Н₂О в течение 30мин, при этом происходит удаление сжатого слоя стекла и поверхностных микротрещин на глубину ~15мкм.

Осуществляют финишное упрочнение стеклянных пластин химической закалкой (ионным обменом) в KNO₃ за время t=30мин.

Изготовленные стеклянные пластины номинальной толщиной 90мкм с необходимым уровнем радиационной защиты фотопреобразователя космического назначения имеют утолщенный периферийный участок шириной ~3мм, что обеспечивает их существенно более высокую механическую прочность на последующих операциях сборки фотоэлементов при незначительном увеличении веса на ~3%. Возрастание средней величины разрушающей нагрузки стеклянных пластин составило 1,9 раза (см. таблицу!).

Таблица 1. Результаты испытаний на механическую прочность стеклянных пластин методом центрально-симметричного изгиба (расстояние между опорами 22мм)

Образцы стеклянных	Средняя толщина	Вес пластины, г	Разрушающая
пластин по базовому	пластины, мкм		нагрузка, г
варианту
1	93	0,73	372
2	98	0,78	332
3	97	0,78	378
4	98	0,77	441
5	94	0,75	370
6	95	0,76	375
7	94	0,75	368
Средние величины	96	0,76	377

Образцы стеклянных пластин с утолщенным краем	Средняя толщина пластин, мкм	Вес пластины, г	Разрушающая нагрузка, г
в центральной части	на периферийном участке
1	92	143	0,82	642
2	91	140	0,8	605
3	89	139	0,81	820
4	94	140	0,84	720
5	90	139	0,79	780
6	89	138	0,8	750
7	96	142	0,83	730
Средние величины	92	140	0,81	721

Предложенный способ изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем позволяет эффективно применять лазерное термораскалывание.

Способ изготовления стеклянных пластин с утолщенным краем для фотопреобразователей космического назначения, включающий создание слоя поверхностного сжатия на стеклянной пластине, кислотное травление поверхности на глубину, равную или большую глубины сжатого стекла и защиту травленной поверхности стекла химической закалкой, отличающийся тем, что стеклянные пластины вырезают из стеклянных заготовок, которые предварительно располагают вертикально и покрывают защитным слоем путем погружения в расплав воска формируя при этом за пределами защитного покрытия участок поверхности с геометрической конфигурацией фотопреобразователя, причем с меньшими на 2÷10 мм габаритными размерами, далее покрывают сплошным защитным слоем воска одну из сторон стеклянных заготовок, а затем выполняют травление стеклянных заготовок на 30÷60 мкм в водном растворе плавиковой и серной кислот, после чего удаляют восковое покрытие и вырезают стеклянные пластины с утолщенным краем.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с пониженной дефектностью.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2680989

Способ создания наноразмерных диэлектрических плёнок на поверхности inp с использованием оксида и фосфата марганца // 2680668

Использование: для формирования наноразмерных диэлектрических пленок. Сущность изобретения заключается в том, что способ создания наноразмерных диэлектрических пленок на поверхности InP включает предварительную обработку полированных пластин InP травителем H2SO4:H2O2H2O=2:1:1 в течение 10-12 мин, многократное промывание в бидистиллированной воде, высушивание на воздухе, формирование на поверхности пластин InP слоя MnO2 толщиной 25-30 нм методом магнетронного распыления мишени, термооксидирование образцов при температуре 450-550°С в течение 40-70 мин в потоке кислорода в присутствии фосфата марганца Mn3(PO4)2.

Композиция для покрытия, способ ее получения и применение // 2680427

Настоящее изобретение относится к композиции для покрытия, получаемой из по меньшей мере одного иттрийсодержащего предшественника, выбранного из группы, включающей оксоалкоксиды иттрия, растворителя A и растворителя B, который отличается от растворителя A, при этом соотношение давления пара растворителя A при 20°C к давлению пара растворителя B при 20°C составляет .

Способ формирования диэлектрического слоя на поверхности кристалла inas // 2678944

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, содержащих пассивную структуру диэлектрик - полупроводник, в том числе диодов и транзисторов, а также приемников излучения, чувствительных в спектральном диапазоне (1÷3,5) мкм, таких как фотодиоды и фототранзисторы на кристаллах InAs n-типа проводимости.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2677500

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затвора полевого транзистора с пониженными токами утечек.

Способ создания наноразмерных диэлектрических пленок на поверхности gaas с использованием магнетронно сформированного слоя диоксида марганца // 2677266

Использование: для формирования диэлектрических пленок нанометровой толщины на поверхности полупроводников AIIIBV. Сущность изобретения заключается в том, что способ создания наноразмерных диэлектрических пленок на поверхности GaAs с использованием магнетронно сформированного слоя диоксида марганца включает предварительную обработку пластин GaAs концентрированной плавиковой кислотой, промывание их дистиллированной водой, высушивание на воздухе, формирование слоя МnO2 толщиной 30±1 нм, последующее термооксидирование при температуре от 450 до 550°С в течение 60 мин при скорости потока кислорода 30 л/ч, согласно изобретению, формирование слоя МnО2 производят методом магнетронного распыления мишени в аргоновой атмосфере рAr ~ 10-3 Торр.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2674413

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления подзатворного диэлектрика с пониженной плотностью дефектов.

Способ получения газочувствительного элемента на основе многослойной структуры пористого кремния на изоляторе и snox // 2674406

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано в процессе получения материалов с высокой газовой чувствительностью и малыми размерами для изготовления газовых сенсоров.

Способ формирования фоторезистивной пленки из раствора на поверхности подложки с применением растворителей с высокой температурой кипения // 2688495

Использование: для формирования фоторезистивных пленок. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования фоторезистивной пленки толщиной от 0,8 до 20 мкм из раствора на поверхности подложки включает нанесение фоторезистивного материала из раствора методом аэрозольного итеррационного распыления в потоке газа, обеспечивают сушку формируемой пленки фоторезиста за счет увеличенной скорости испарения растворителя, на подложку в виде отдельных микрокапель, не образующих сплошного слоя в отдельной итерации, при этом подложка может содержать элементы с перепадом высоты, превышающим толщину фоторезистивной пленки, при этом для приготовления раствора фоторезистивного материала используют растворитель, имеющий температуру кипения в диапазоне от 180 до 215°С, представляющий собой один из растворителей или их смесь - циклогексанметанол, 2-циклогексилэтанол - в объемном отношении от не менее 2:1 до 5:1 к основным компонентам материала сформированной фоторезистивной пленки. Технический результат: обеспечение возможности снижения перераспределения основных компонентов фоторезистивного материала. 2 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688863

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления защитной изолирующей пленки с низкой дефектностью. Изобретение обеспечивает снижение значений тока утечки, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Способ изготовления полупроводникового прибора включает формирование на кремниевой подложке арсенид силикатного стекла со скоростью осаждения 5 нм/мин, окислением при подаче в реактор 1% силана SiH4 в потоке аргона 380 см3/мин, 1% AsH3 в потоке аргона 40 см3/мин и расходе кислорода O2 80 см3/мин при температуре 500°С с последующей термообработкой при температуре 1100°С в течение 5 часов в среде аргона.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688863

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688864

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с пониженными токами утечек. Предложен способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя подзатворного оксида при температуре 1200°С в течение 14 мин в потоке осушенного кислорода в присутствии трихлорэтилена с последующим отжигом в течение 10 мин в потоке азота, что позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность. Технический результат - снижение тока утечки, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688864

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688881

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного слоя оксида кремния с низкой плотностью дефектов. Слой затворного оксида кремния формируют с применением пиролиза силана в присутствии двуокиси углерода в соотношении (1:100) в потоке водорода 24 л/мин, со скоростью роста 3-5 нм/с, при температуре 1100°С, с последующим отжигом в течение 3 мин в потоке азота при температуре 570°С. Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2688881