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扩散工艺培训-初次


扩散工艺培训

1、扩散的目的

1.1.在硅片表面产生具体掺杂原子的数量(浓度) 1.2.在硅片表面下的特定位置处形成PN结 1.3.在硅片表面层形成特定的掺杂原子(浓度)分布

2

2.PN结的制造

PN结是太阳能电池的心脏。需要强调指出,PN结是不能简单 地用两块不同

类型(p型和n型)的半导体接触在一起就能形成 的。要制造一个PN结,必须使一块完整的半导体晶体的一部 分是P型区域,另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P 型和N型半导体的接触。

3.太阳电池磷扩散方法
3.1.三氯氧磷(POCl3)液态源扩散

3.2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散
3.3.丝网印刷磷浆料后链式扩散

本公司目前采用的是第一种方法。

POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高,得到PN结均匀、平整 和扩散层表面良好等优点,这对于制作具有大面积结的太阳能 电池是非常重要的。
潮湿空气中发烟,有毒性。

POCl3无色透明液体,具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色,在

4. 扩散原理

POCl3在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5 ),其反应式如下: 5POCl3 = 3PCl5 + P2O5 有O2存在的情况下,PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气(Cl2)其反应式如 下: 4PCl5 + 5O2 = 2P2O5 + 10Cl2 生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,其反应 式如下:

2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P

5. 扩散装置示意图

扩散炉管

1. 2. 3.

大量的杂质气体进入密闭空间(扩散炉) 杂质气体在扩散炉内扩散(气相扩散) 因为进入的杂质气体为N型杂质原子,硅材料内部为P型杂质原子,因为浓度的关系,发 生扩散过程

4.
5. 6.

因为扩散到晶圆内部的N型杂质原子数量高于第一层中P型原子数量,形成N型导电层
发生从第一层向第二层的扩散 同样,第二层中的N型杂质的数量高于P型,使第二层转变为N型

7.

向深处继续扩散

扩散工艺步骤
操作步骤 进炉 恒温 磷扩散 恒温推进 出炉 冷却

运行时间(min)

气体

N2 /O2

N2/ O2

N2 /O2/小N2

N2/ O2

N2/O2

N2/ O2

流量 slm

三、方块电阻的测量

在太阳电池扩散工艺中,扩散层薄层电阻(方块电阻)是反映扩散层质量是否符合设计要 求的重要工艺指标之一。

考虑一块长为l、宽为a、厚为t的薄层如右图。如果该薄层材料的电阻率为ρ,则该整个薄 层的电阻为

R??

l ? l ? ( )( ) t ?a t a

I

V
S 1
?当l=a(即为一个方块)时,R= ρ/t。可见, (ρ/t)代表一个方块的电阻,故称为方块电 阻,特记为R□= ρ/t (Ω/□)

S 2 3

S 4

t

四、扩散工艺控制点

1、方块电阻:大小

不均匀度

2、少子寿命:扩散后少子寿命

五、影响扩散工艺控制点的因素
管内气体中杂质源的浓度与分布

扩散温度

扩散时间


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