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2.扩散原理与设备结构


扩散的原理及设备

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? ? ? ?

PN结的构造 POCl3 简介 POCl3磷扩散原理 扩散炉的设备结构

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PN结 PN结——太阳电池的心脏 太阳电池的心脏
? 扩散的目的:形成PN结

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POCl3 简介
POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质 源。 ? 无色透明液体,具有刺激性气味。如果 纯度不高则呈红黄色。 ? 比重为1.67,熔点2℃,沸点107℃,在 潮湿空气中发烟。 ? POCl3很容易发生水解,POCl3极易挥发。

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POCl3磷扩散原理
? 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:

5POCl

3

? ? ? → 3PCl

> 600 ° C

5

+PO
2

5

6

? 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 ↓

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? 由上面反应式可以看出,POCl3热分解时, 如果没有外来的氧(O2)参与其分解是 不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并 且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状 态。但在有外来O2存在的情况下,PCl5 会进一步分解成P2O5并放出氯气(Cl2) P Cl 其反应式如下:

4PCl + 5O ???→2P O +10Cl ↑ ?
5 2 2 5 2

过量O 2

8

生成的P2O5又进一步与硅作用,生成SiO2和 磷原子,由此可见,在磷扩散时,为了促 使POCl3充分的分解和避免PCl5对硅片表面 的腐蚀作用,必须在通氮气的同时通入一 定流量的氧气 。

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设备的结构
控制 区

推舟净 化区

电阻 加热 区

气源 区

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电源开关 :

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冷却水系统:
压力计 进水管 出水管

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扩散炉炉口:

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恒温箱控制器:

恒温箱操作 界面

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过滤 瓶 冷却 瓶

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氮气阀

氧 气 阀

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源 瓶

恒 温 箱

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