硼磷扩散原理以及过程
太阳能电池片硼源扩散综述
收稿日期:2018-12-27太阳能电池片硼源扩散综述吴志明，张威，张宝锋，赵志然(中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410000)摘要:对国内近十年来硼扩散技术的进展进行了介绍,引用不同科研人员的研究成果说明以下结论:采用旋涂SiO 2纳米浆料作为硼源,能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性,粒径越小,均匀性越好;改善管内进气方式,增大硼源进气口距离太阳能电池片的距离,能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性;在BBr 3液态源高温扩散过程中引入二氯乙烯,能够提高硼扩散的片内均匀性和片间均匀性。
关键词:太阳能电池片;硼源;均匀性;扩散中图分类号:TN305.4文献标识码:A文章编号:1004-4507(2019)01-0008-04A Review of Boron Source Diffusion in Solar CellWU Zhiming ，ZHANG Wei ，ZHANG Baofeng ，ZHAO Zhirang (The 48th Research Institute of CETC ，Changsha 410000，China)Abstract:Advances in the past decade in boron diffusion technology are introduced ，and showing the following conclusions at which are arrived by citing the research achievements of different scientific researchers:A spin-on SiO 2nanoslurry used as a boron source ，it can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance;the smaller the particle size is ，the better the uniformity will be.Improving the intake mode of the gas in the pipe and increasing the distance between the boron source inlet and the solar cell can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance;C 2H 2CL 2is added in diffusion process at high temperature by the BBr 3liquid source ，it can improve within-the-wafer uniformity and wafer-to-wafer uniformity of boron diffusion.Key words:Solar cells ；Boron source ；Uniformity ；Diffusion扩散是太阳能电池生产中的关键工艺之一，它可以通过对时间、温度及气氛的调节实现对扩散深度、扩散浓度及其分布的控制，使得太阳能电池片扩散区域的方块电阻大小及均匀性达到工业使用要求。
硼磷扩散原理以及过程
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
硼扩散实验——精选推荐
两步法掺硼杂质（硼扩散）实验一、实验目的和要求：扩散工艺实验是通过平面工艺制造出有晶体管特性的硅平面NPN 晶体管等器件中的氧化、扩散、光刻这三个平面工艺中最基本工艺之一。
硼扩散工艺实验的目的是通过具体的硼扩散工艺操作熟悉硼扩散工艺步骤、了解扩散设备的使用以及进一步掌握和巩固两步法硼扩散工艺的原理和相关知识。
同时了解相关测试和分析手段，以及对工艺环境和成品率进行分析和评价。
二、实验原理：1、杂质浓度分布情况:硼扩散通常分为硼的预沉积（预扩散）和硼的再分布（再扩散）两步进行。
这就是硅平面工艺中所说的两步扩散工艺。
(1) 预沉积：采取恒定表面浓度的扩散方式，在硅片表面沉积上一层杂质原子。
由于扩散温度较低，且扩散时间较短，因此在预沉积过程中，杂质原子在硅片表面的扩散深度较浅。
其杂质分布遵循余误差函数分布。
根据这种扩散的特点可以写出它的初始条件和边界条件为：初始条件： (,0)0N x = (x 扩散结深)边界条件： (0,)N s N t = 和 (,t)0N ∞= (t 扩散时间；为Si 片表面的杂质浓度为恒定值)根据扩散方程 22N N D t x∂∂=∂∂ 和上述条件可解出预淀积杂质分布(,)N x t 表达式:220(,)(1)exp()s N x t N d πλλ=-- (λ为结深的微元) (1)简写为(,)s N x t N erfc = (D 为扩散系数) (2) 式中：erfc 为余误差函数；表面杂质浓度s N 和D 扩散系数主要取决于不同杂质元素和扩散温（0exp()a E D D kT -=,0D 和a E 为实验值）。
注:N s 是半导体内表面处的杂质浓度,它并不等于半导体周围气氛中的杂质浓度。
当气氛中得分压强较低时，在半导体内表面处的杂质溶解度将与其周围气氛中杂质的压强成正比。
当杂质分压强较高时，则与周围气氛中杂质的分压强无关，数值上等于扩散温度下杂质在半导体中的固溶度。
(2) 再分布:是把由预沉积过程在硅片表面淀积了一定杂质的硅片，放入较高温度的扩散炉内加热，使杂质向硅片内部扩散，扩散过程中没有外来杂质的补充，是一种限定源扩散。
硼磷扩散
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
硼磷扩散原理和示意图
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
光伏硼扩散工艺原理
光伏硼扩散工艺原理
光伏硼扩散工艺是一种将硼元素扩散到硅晶片中的过程，用于制作光伏电池的p型区域。
以下是光伏硼扩散工艺的原理：
1. 原料准备：准备所需的硼源材料，一般为硼化合物如硼酸或硼酸铵。
2. 清洗晶片：将硅晶片进行清洗，以去除表面的污染和杂质，确保扩散过程的顺利进行。
3. 涂敷硼源材料：将硼源材料溶液涂敷在硅晶片表面，形成一层薄膜。
硼源材料通常是一种粘性液体，可以通过旋涂的方式均匀涂敷在晶片表面。
4. 热处理：将涂有硼源材料的硅晶片放入炉中进行热处理。
在高温条件下，硼源材料会扩散到硅晶片中，与硅发生反应形成p型区域。
5. 退火处理：完成硼扩散后，对晶片进行退火处理，以消除应力和缺陷，并提高光伏电池的性能。
通过光伏硼扩散工艺，可以在硅晶片中形成p型区域，用于形成PN结构的光伏电池。
这种结构能够吸收光能，并将其转化为电能。
光伏硼扩散工艺的原理是利用硼元素的掺杂，改变硅晶片的导电性质，形成正电荷的p型区域，为光伏电池的正负极提供电荷传输和分离的功能。
硼扩散机理及工艺应用技术研究
硼扩散机理及工艺应用技术研究硼扩散机理及工艺应用技术研究报告1. 研究背景•硼扩散机理的研究在半导体行业中具有重要的意义。
•工艺应用技术的研究能够提高硼扩散工艺的效率和稳定性。
2. 硼扩散机理的理论基础•硼扩散是指通过热处理使得硼原子从高浓度的区域向低浓度的区域扩散。
•扩散过程中硼原子通过晶格空位或替代晶格中的其他原子进行扩散。
硼扩散的动力学模型•硼扩散可以通过Fick定律进行描述，其中扩散通量与浓度梯度成正比。
•硼扩散的速率还受到温度、时间和硼浓度的影响。
硼扩散的影响因素•晶体表面状态对硼扩散的影响较大。
•杂质的存在可能导致硼扩散机理发生改变。
3. 硼扩散工艺应用技术研究•硼扩散工艺的研究旨在提高掺杂均匀性和扩散速率。
控制掺杂均匀性的方法•通过改变扩散源的形状和结构可以提高掺杂均匀性。
•优化扩散参数可以控制掺杂均匀性的分布。
提高扩散速率的方法•使用特殊的扩散源可以提高扩散速率。
•增加热处理温度和时间可以加快扩散速率。
4. 工艺应用技术的实验研究•进行实验以验证理论模型和工艺应用技术的效果。
硼扩散实验设计•设计实验方案，包括扩散源的选择、扩散温度和时间的控制等。
实验结果分析•分析实验数据，验证理论模型的正确性。
•评估工艺应用技术在实验中的效果。
5. 结论与展望•硼扩散机理的研究对于半导体行业具有重要意义。
•工艺应用技术的研究能够提高硼扩散工艺的效率和稳定性。
•进一步的研究可以探索更高效的硼扩散工艺应用技术。
以上是对于”硼扩散机理及工艺应用技术研究”的相关研究报告，希望能对您的研究有所帮助。
半导体制造工艺之扩散原理概述
半导体制造工艺之扩散原理概述引言半导体器件是现代电子化工程的重要组成部分，而半导体制造工艺中的扩散过程是其中的核心步骤之一。
扩散是指将外部杂质或原子通过加热和蒸发的方式引入半导体晶体内部，从而改变其导电性能的过程。
本文将概述半导体制造工艺中的扩散原理，包括扩散的定义、分类、扩散过程的主要步骤以及应用。
扩散的定义和分类扩散在半导体制造加工中是用于改变材料电学特性和形成器件结构的重要工艺。
它通过在半导体材料中掺杂外部杂质或原子，改变其禁带宽度、导电性能和晶格结构，从而实现对器件特性的控制。
根据掺杂的原子种类和结构变化，扩散可以分为以下几类：1.硼扩散（Boron diffusion）：将硼原子引入到半导体材料中，可以增加材料的p型掺杂浓度。
2.磷扩散（Phosphorus diffusion）：将磷原子引入到半导体材料中，可以增加材料的n型掺杂浓度。
3.氮扩散（Nitrogen diffusion）：将氮原子引入到半导体材料中，可以改变半导体材料的特性，如降低材料的电阻率和增加材料的硬度。
4.氢扩散（Hydrogen diffusion）：将氢原子引入到半导体材料中，可以提高材料的电阻率。
5.金属扩散（Metal diffusion）：在半导体材料中引入金属原子，可以改变材料的特性，如增强导电性能或改变器件结构。
扩散过程的主要步骤扩散过程是一个涉及多个步骤的复杂过程，主要包括以下几个步骤：清洗在扩散之前，半导体晶体需要进行清洗，以去除表面的污染物和杂质，保证扩散过程的准确性和稳定性。
清洗步骤可以使用化学清洗方法或物理清洗方法，如溶剂洗涤、超声波清洗等。
预处理预处理步骤是为了提高扩散效果和降低生产成本而进行的一系列处理。
包括表面氧化、蚀刻、离子注入等工艺，以提高扩散层的质量和一致性。
掺杂掺杂是扩散过程中的核心步骤，通过向半导体晶体中注入外部杂质，改变材料的导电性能。
掺杂过程中需要控制掺杂浓度和深度，以满足器件设计要求。
3、磷扩散工艺
• 用舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅臂浆上， 保证平稳，缓缓推入扩散炉。
回温、扩散
• 打开O2，等待石英管升温至设定温度。 • 打开小N2，以设定流量通小N2（携源）进行扩散
关源、退舟、卸片
• 扩散结束后，关闭小N2和O2，将石英舟缓缓退 至炉口，降温以后，用舟叉从臂桨上取下石英 舟。并立即放上新的石英舟，进行下一轮扩散。
压缩 空气 O2 N2 N2
太阳电池对扩散的要求
• 对扩散的要求是获得适合于太阳电池p-n结需要的 结深和扩散层方块电阻。浅结死层小，电池短波响 应好，而浅结引起串联电阻增加，只有提高栅电极 的密度，才能有效提高电池的填充因子，这样，增 加了工艺难度；结深太深，死层比较明显，如果扩 散浓度太大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压 和短路电流均下降，实际电池制作中，考虑到各个 因素，太阳电池的结深一般控制在0.3～0.5m，方 块电阻均20～70/□ 。
• 如没有待扩散的硅片，将臂浆推入扩散炉，尽 量缩短臂桨暴露在空气中的时间。
• 等待硅片冷却后，将硅片从石英舟上卸下并放 置在硅片盒中，放入传递窗传至下道工序。
扩散层薄层电阻及其测量
• 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。
• 方块电阻也是标志进入半导体中的杂质总量的一个 重要参数。
• 磷扩散的系统应保持清洁干燥，如果石英管内有水汽 存在，就会使管内P2O5水解生成偏磷酸（HPO3）， 使管道内出现白色沉积物和粘滞液体，石英舟容易粘 在管道上，不易拉出。因此对扩散气体脱水是十分重 要的。
• 所有的石英器具都必须轻拿轻放。
• 源瓶更换的标准操作过程：依次关闭进气阀门、出气 阀门，拔出连接管道，更换源瓶，连接管道，打开出 气阀门、再打开进气阀门。
POCl3磷扩散原理
密度
POCL3的密度为1.82g/cm³，表明其质量较大，有助于其在硅片表 面形成均匀的磷膜。
溶解性
POCL3可溶于有机溶剂，如丙酮、甲醇等，这为其在制备过程中 与其它化学试剂混合提供了便利。
效果。
05
磷扩散的影响因素
温度对磷扩散的影响
温度越高，磷扩散速率越 快
随着温度的升高，分子运动速度加快，扩散 过程中的碰撞频率增加，从而加速了磷原子 的扩散。
温度对扩散系数的影响
扩散系数是描述物质扩散能力的物理量，温 度越高，扩散系数越大，扩散速率越快。
POCL3浓度对磷扩散的影响
POCL3浓度越高，磷扩散速率越快
POCL3的磷供给能力
磷含量
01
POCL3含有丰富的磷元素，可以提供硅片制备过程中所需的磷
源，有助于形成磷硅玻璃和磷膜。
扩散系数
02
POCL3在硅片中的扩散系数较小，表明其扩散速度较慢，需要
较长时间才能形成均匀的磷膜。
溶解度
03
POCL3在硅熔体中的溶解度较低，表明其在硅熔体中的溶解能
力较弱，需要控制温度和浓度以获得较好的磷扩散效果。
在集成电路制造中，磷扩散技术的应 用提高了器件的性能和可靠性，降低 了生产成本，促进了集成电路的发展 。
磷扩散工艺的优化方向
优化磷扩散工艺可以提高磷掺杂的均 匀性和重复性，降低生产成本和提高 器件性能。
优化方向包括改进反应气体流量、温 度和时间等工艺参数，以及探索新型 的磷扩散技术，如等离子体增强磷扩 散等。
高浓度的POCL3溶液中，磷原子的浓度较高，扩散过程中磷原子之间的相互碰撞 频率增加，从而加速了磷原子的扩散。
光伏 前道 硼扩散 后道
光伏前道硼扩散后道
在光伏电池的制造过程中，“前道”和“后道”是指电池片生产的不同阶段。
硼扩散是光伏电池制造过程中的一个关键步骤，它通常位于“前道”工艺中。
以下是光伏电池制造过程中前道和后道的简要概述，以及硼扩散的作用：
1. 前道工艺：
硅片准备：包括清洗、切割和抛光等步骤，以获得干净、平整的硅片。
掺杂：在硅片表面掺杂硼（B）或磷（P）等元素，形成P型或N 型硅片。
硼扩散就是在这个阶段进行的，它通过高温使硼原子深入硅片内部，形成均匀的P型层。
去损伤层：在掺杂后，通常需要去除硅片表面的损伤层，以保证电池的性能。
2. 硼扩散：
硼扩散是在高温下将硼原子从硅片表面扩散到硅片内部的过程，以形成P型半导体。
这个过程对于形成光伏电池的PN结至关重要。
硼扩散的均匀性和深度控制是关键，它们直接影响电池的性能和效率。
3. 后道工艺：
PECVD/PEC：在硅片表面沉积一层抗反射层，以减少光的反射和提高光的吸收率。
丝网印刷：在硅片上印刷电极，形成电路。
烧结：通过高温烧结使电极材料与硅片表面结合，同时完成电池片的固化。
质量检测：对电池片进行性能测试，包括电流-电压特性、光谱响应等。
在整个光伏电池的制造过程中，前道和后道工艺的每个步骤都非常重要，它们共同决定了电池片的最终性能。
硼扩散作为前道工艺的关键步骤，对于确保电池片的导电性和光电转换效率具有重要作用。
因此，对硼扩散工艺的优化和控制是提高光伏电池质量的关键。
硼扩散优点
硼扩散优点硼，作为一种非金属元素，在材料科学中扮演着重要的角色。
特别是硼扩散技术，已经成为改善和优化材料性能的关键手段之一。
硼扩散不仅能显著提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，还能微调材料的电学和热学性能。
本文将详细探讨硼扩散的优点及其在材料科学中的广泛应用。
一、硼扩散的基本原理在讨论硼扩散的优点之前，有必要简要介绍硼扩散的基本原理。
硼扩散是一种将硼原子引入目标材料（通常是金属或半导体）的过程，通过高温下的扩散作用，硼原子能够渗透到材料的晶格中，从而改变材料的物理和化学性质。
二、硼扩散的优点1.提高材料硬度硼扩散能够显著提高材料的硬度。
硼原子在材料晶格中的固溶强化作用，能够有效阻碍位错的运动，从而提高材料的硬度。
这对于需要承受高机械应力的应用场合尤为重要，如切削工具、轴承和齿轮等。
2.增强耐磨性和耐腐蚀性硼扩散还能增强材料的耐磨性和耐腐蚀性。
硼化物层在材料表面形成后，能够有效抵抗外界环境的侵蚀，减少材料的磨损和腐蚀。
这对于延长材料的使用寿命和提高设备的可靠性具有重要意义。
3.微调电学性能硼扩散在半导体材料领域具有独特的优势。
通过精确控制硼的扩散浓度和深度，可以微调半导体材料的电学性能，如载流子浓度、迁移率和电阻率等。
这对于制造高性能的半导体器件和集成电路至关重要。
4.优化热学性能硼扩散还能优化材料的热学性能。
硼原子的引入可以改变材料的热导率和热膨胀系数，从而提高材料的热稳定性和抗热震性能。
这对于高温环境下的应用，如航空航天和汽车发动机部件，具有重要的实用价值。
三、硼扩散在材料科学中的应用1.钢铁工业在钢铁工业中，硼扩散技术被广泛应用于提高钢材的性能。
通过硼化处理，可以在钢材表面形成一层坚硬且耐磨的硼化物层，从而提高钢材的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
这种硼化钢材被广泛应用于制造切削工具、模具和耐磨部件等。
2.半导体工业在半导体工业中，硼扩散是实现半导体材料掺杂的关键技术之一。
通过精确控制硼的扩散条件，可以在硅、锗等半导体材料中引入适量的硼原子，从而调整材料的电学性能。
topcon硼扩散工艺原理
topcon硼扩散工艺原理一、引言硼扩散工艺是一种常用的半导体工艺，用于在硅晶片表面形成硼掺杂层。
这种工艺可以调控晶体的电导率和电阻率，从而实现对半导体器件性能的控制和优化。
本文将介绍topcon硼扩散工艺的原理。
二、硼扩散工艺的基本原理硼扩散工艺是通过在硅晶片表面形成高浓度硼掺杂层，以改变硅晶片的电性能。
硼扩散工艺是一种常见的掺杂工艺，它通过在硅晶片表面形成硼掺杂层，实现对硅晶片电性能的调控。
硼是一种五价元素，其在硅晶片中的掺杂可以引入额外的电子空穴，从而改变硅晶片的导电性能。
三、topcon硼扩散工艺的原理topcon硼扩散工艺是一种改进的硼扩散工艺，它通过在硅晶片表面形成一层薄膜，然后在薄膜上进行硼扩散。
这种工艺的特点是可以在硅晶片表面形成均匀的硼掺杂层，并且可以控制硼掺杂的深度和浓度。
topcon硼扩散工艺主要包括以下几个步骤：1. 涂覆薄膜：首先在硅晶片表面涂覆一层薄膜，通常使用二氧化硅作为薄膜材料。
这层薄膜的作用是阻止硼原子从硅晶片表面扩散到内部。
2. 硼扩散：将硼原子通过扩散源加热到一定温度，使其扩散到薄膜上。
在扩散过程中，硼原子会穿过薄膜并扩散到硅晶片中。
3. 深度控制：通过控制扩散源的温度和时间，可以控制硼扩散的深度。
温度越高，扩散越快，深度也越大。
时间越长，扩散越深。
4. 浓度控制：通过控制扩散源中硼原子的浓度，可以控制硼掺杂的浓度。
浓度越高，硼掺杂的浓度也越高。
5. 清洗和退火：在硼扩散完成后，需要进行清洗和退火处理，以去除表面的杂质和缺陷，并修复晶体结构。
四、topcon硼扩散工艺的优势相比传统的硼扩散工艺，topcon硼扩散工艺具有以下优势：1. 均匀性：topcon硼扩散工艺可以在硅晶片表面形成均匀的硼掺杂层，提高器件的稳定性和可靠性。
2. 控制性：通过调控扩散源的温度、时间和浓度，可以精确控制硼扩散的深度和浓度，实现对器件性能的精确调节。
3. 一致性：topcon硼扩散工艺可以在不同硅晶片上实现一致的硼扩散效果，保证器件的一致性和可复制性。
硼扩散工艺原理
硼扩散工艺原理
嘿，咱就说说这硼扩散工艺原理呗。
有一回啊，我去一个工厂参观，正好看到他们在进行硼扩散工艺。
我就好奇得不行，这到底是咋回事呢？
我凑过去看，只见工人们把一些硅片放在一个大炉子里面。
我心里就想，这炉子是干啥的呢？后来听工人师傅说，这个炉子是用来加热硅片的，让硼能够扩散到硅片里面去。
师傅还说，硼扩散的原理呢，就像是给硅片加了点调料。
硼就像盐一样，慢慢地渗透到硅片里面，让硅片的性能变得更好。
我就想象着硼原子一个一个地钻进硅片里面的样子，还挺好玩的。
然后师傅又给我介绍了一些具体的步骤。
首先得把硅片清洗干净，不能有一点脏东西，不然硼就扩散不均匀了。
我看着工人们小心翼翼地清洗着硅片，就像在洗宝贝一样。
接着就是把硼源涂在硅片上。
这个硼源有点像胶水，黏糊糊的。
工人们用一个小刷子，轻轻地把硼源涂在硅片上，涂得可均匀了。
涂好硼源后，就把硅片放进炉子里面加热。
这个炉子的温度可高了，能有好几百度呢。
我看着炉子上的温度表，心里直打鼓，这硅片不会被烧坏了吧？师傅说不用担心，他们有经验，知道怎么控制温度和时间。
加热一段时间后，硼就扩散到硅片里面了。
然后把硅片拿出来，进行一些检测，看看扩散的效果好不好。
如果不好，就得重新调整工艺参数，再做一遍。
从那以后啊，我对硼扩散工艺原理有了点了解。
这工艺虽然看起来挺复杂的，但是做出来的硅片可厉害呢。
磷扩散原理
磷扩散原理
磷扩散是一种重要的固体材料表面处理技术，它能够在金属材料表面形成一层磷化物层，从而提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
磷扩散原理是指在高温下，磷原子在金属表面扩散并与金属原子结合形成磷化物层的过程。
本文将对磷扩散原理进行详细介绍。
磷扩散的原理主要包括扩散过程和化合过程两个方面。
首先是扩散过程，磷原子首先需要在金属表面进行扩散。
在高温下，金属表面的晶格结构会变得松散，磷原子便可以比较容易地进入金属晶格之中。
一旦磷原子进入金属晶格，它们就会开始在晶格中自由移动，直到达到平衡浓度。
在扩散过程中，温度是一个非常关键的因素，通常情况下，较高的温度可以加快磷原子的扩散速度，从而缩短扩散时间。
其次是化合过程，当磷原子扩散到金属晶格中后，它们会与金属原子结合形成磷化物层。
这个过程实际上是一个化学反应过程，磷原子与金属原子之间会发生化学键的形成，从而形成磷化物。
这种磷化物层通常具有很高的硬度和耐腐蚀性，能够有效地提高金属材料的性能。
磷扩散原理的实际应用非常广泛，特别是在金属加工和制造领域。
通过磷扩散技术，可以显著提高金属材料的表面硬度和耐磨性，延长材料的使用寿命。
同时，磷化物层还可以提高金属材料的耐腐蚀性能，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。
总之，磷扩散原理是一种重要的固体材料表面处理技术，它通过磷原子在金属表面的扩散和化合过程，形成磷化物层，从而提高金属材料的性能。
通过对磷扩散原理的深入研究和应用，可以进一步拓展其在金属加工和制造领域的应用范围，为材料表面处理技术的发展做出更大的贡献。
硼扩散 磷扩散 差别
硼扩散磷扩散差别
硼扩散和磷扩散是半导体制造过程中的两种重要技术。
它们都可以用
来向半导体材料中引入杂质，从而改变材料的导电性能。
然而，硼扩
散和磷扩散在实现方式、扩散速度、扩散深度和效果等方面存在差别。
首先，硼扩散和磷扩散的实现方式不同。
硼扩散通常是在高温下进行
的外延扩散过程，它需要将半导体材料放入硼酸盐中进行扩散，然后
在高温下烧结硼酸盐，形成硼化层。
而磷扩散则需要将磷化氢气体转
化为磷酸盐，并将其喷洒到半导体材料表面，然后将其加热，使磷化
氢分子向表面扩散并融入半导体材料中。
其次，在扩散速度方面，硼扩散和磷扩散也存在差别。
硼扩散速度较慢，需要耗费更长时间来完成。
而磷扩散速度较快，可以在短时间内
完成。
这也使得磷扩散更加适合制造复杂的电子元件。
另外，在扩散深度和效果方面，硼扩散和磷扩散也存在差别。
硼扩散
更适合浅层扩散，可以获得更浅的杂质分布。
而磷扩散可以获得更深
的杂质扩散，因此适用于制造较深的通孔和导体。
总之，硼扩散和磷扩散技术在半导体制造中都有着重要的应用。
它们的差别在于实现方式、扩散速度、扩散深度和效果等方面。
了解硼扩散和磷扩散的差别可以帮助半导体制造商更好地选择适合自己需求的技术，并帮助他们制造出更高性能的电子元件。
fred 扩散工艺
fred 扩散工艺
"Fred扩散工艺"指的是一种扩散技术，主要用于制造半导体器件中的p-n结。
扩散是一种将杂质离子（如硼、磷等）引入到半导体晶体中的过程，以改变材料的导电性能。
Fred扩散工艺是一种常见的扩散工艺，它使用特定的设备和工艺条件来实现杂质离子的扩散。
该工艺通常涉及以下步骤：
1. 准备半导体晶体：选择适合的晶体衬底材料，如硅片。
进行清洗和退火处理，以去除杂质和缺陷。
2. 制作掩模层：使用光刻工艺在晶体表面涂覆并曝光光刻胶，形成掩膜图案。
该图案将决定扩散的区域。
3. 扩散源准备：在掩膜图案外围的区域上涂覆杂质源溶液或将固态杂质源放置在晶体表面。
通常使用杂质源和硼酸或磷酸溶液。
4. 扩散过程：通过加热晶体，杂质离子从源溶液或固态源中扩散入晶体结构中。
扩散时间和温度会影响扩散过程的深度和速度。
5. 扩散结束和清洗：当达到所需的扩散深度后，将晶体从加热设备中取出，并进行清洗和去除掩模层。
通过Fred扩散工艺，可以在晶体表面形成p-n结，从而实现控制导电性的目的，这在制造半导体器件中非常关键。
硼扩散 磷扩散 差别
硼扩散磷扩散差别
硼扩散和磷扩散是两种常见的半导体材料掺杂技术，它们的差别在于掺杂的元素不同以及掺杂的效果不同。
硼扩散是将硼元素掺入半导体材料中，主要用于制造p型半导体材料。
硼元素的掺入会引起半导体中空穴浓度的增加，从而形成p型材料。
硼扩散的掺入深度比较浅，一般只有几百纳米，因此适用于制造高频器件和功率器件等。
磷扩散是将磷元素掺入半导体材料中，主要用于制造n型半导体材料。
磷元素的掺入会引起半导体中电子浓度的增加，从而形成n型材料。
磷扩散的掺入深度比较深，一般达到几微米甚至更深，因此适用于制造隧道二极管、太阳能电池等。
除了掺杂效果不同，硼扩散和磷扩散的掺杂过程也略有差别。
硼扩散主要通过高温热处理实现，而磷扩散则需要在高温下进行化学反应，通常使用磷酸进行扩散。
总之，硼扩散和磷扩散都是重要的半导体材料掺杂技术，它们在掺杂的元素、掺杂的效果和掺杂过程等方面存在差别。
选择不同的掺杂技术可以满足不同的半导体器件制造需求。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、硼扩散工艺原理（液态源）
目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）
B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C
2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B
硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：
硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理
5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O5
2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P
4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl2
4PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2
磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置
磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl
发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
一、磷沉积工艺条件：
炉温：1050℃
气体流量：小N2为20～80ml/分小O2为20～40ml/分大N2为500ml/分
源温：0℃
二、磷再分布工艺条件：
炉温：950℃～1000℃O2流量：500ml/分水温：95℃
三、高温短时间磷扩散：
1、磷预沉积：
炉温：1200℃扩散源：POCl3 大N2流量300ml/分
小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分
扩散时间：4～5分钟（通源）+3分钟（关源）
2、磷再分布（三次氧化）
炉温：900℃O2流量：500ml/分
氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2）
四、HCl抛光：
当炉温1180℃时，HCl/N2=1.1%，N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。
五、磷合金工艺文件：合金温度：500℃～570℃，合金时间：10～20分钟。
（例如：在550℃下通源5分钟，通N210分钟）
六、箱法锑扩散：（双极型半导体集成电路）
配源：Sb2O3：SiO2=1：4
1、硅片清洗
2、配源
3、源脱水：将配好的源平铺在石英箱底上，盖上石英盖（不得盖得很紧，留点缝口，这样可减少合金点）放在炉口预热5分钟，推入恒温区脱水20分钟（炉温：1220℃
气体流量：1000ml/分+普N2300ml/分）4、装置
5、扩散：炉温为1200℃，气体流量同上，炉温稳定后，把装好的石英箱放在炉口预热5分钟，再推入恒温区扩散2.5小时，到时通干O25分钟，再把石英箱拉至炉口冷却，当温度降到室温时，取出硅片。
七、固态氮化硼扩散：
炉温：1050℃O2流量：300ml/分
氮化硼源制备
固态氮化硼制备
1、氮化硼活化与试片：
炉温：950℃通O2气30分钟
2、基区硼预沉积：
炉温：960℃N2流量：500ml/分沉积时间：30分钟
3、基区硼再分布：
炉温：1140℃水浴温度：95℃O2：500ml/分
再分布时间：7分钟（干O2）+30分钟（湿O2）+20分钟（干O2）
八、固—固扩散：
<p>九、磷扩散：
1、烧结：
小功率晶体管：银浆烧结工艺
烧结石英管一般通N2保护,或抽真空10-2～10-3托。
装好片的底座，放在钼舟上推入石英管，先在炉口预烧数分钟，去除银浆中气泡，然后推入恒温区，温度为350℃～400℃，时间约20分钟，然后慢慢降温取出。
2、金锡合金烧结：
通H2或抽真空10-3托，烧结温度为：420℃～450℃，恒温20分钟，拉至炉口自然冷却，金—硅低于其熔点370℃，烧结温度冷却反应高于此。
3、焊接引线：
铝丝退火一般在H2或真空中进行，而金丝在高纯N2或真空中退火，退火温度为400℃～450℃，恒温15～20分钟，自然冷却。
4、封装：
晶体封装：玻璃管壳封装、金属管壳封装和塑料封装。
金属壳密封用电焊法和冷焊法（电焊法用点焊机焊）
5、集成电路封装：分为金属封装、塑料封装、陶瓷玻璃封装（烘箱中）、陶瓷金属封装。
6、氮化硅薄膜制备：
化学气相淀积（CVD法）、辉光放电法、反应溅射法。