光伏电池制备工艺-项目三-扩散[优选内容]
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太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
目前多采用的是第一种方法。
行业借鉴#
1
二、扩散
❖ 扩散的目的：1、在p型晶体硅上进行n型扩散，形成p-n结， 它是半导体器件工作的“心脏” 。 2、通过扩散磷工艺，形成外吸杂。 需要强调指出，p-n结是不能简单地用两块不同类型
稳定且达到设定值后，再隔着玻璃看源瓶是否漏源（注意
未稳定前不能直接看源瓶是否漏源，以免流量增大时可能
导致的喷源，造成人员伤害）。
❖ 10）实际流量和设定值一致后，把流量设定为扩散时 的流量，再隔着玻璃看源瓶是否漏源。
❖
11）如果实际流量和设定值一致，把小氮设为零，在
PLC控制面板上关小氮进气电磁阀，关小氮出气电磁阀。
行业借鉴#
7
任务二 扩散工艺操作流程
一、工艺、质量要求
❖ 1 扩散后硅片表面呈咖啡色，颜色均匀；
❖ 2 表面清洁，无染色，无明显斑迹；
❖ 3 单晶薄层电阻在50～60Ω/□之间；
❖ 多晶薄层电阻在55～65Ω/□之间，单片方块电阻控制在正 负5Ω/□以内；
❖ 4 P-N结深为0.2～0.4µm
方块电阻，简称方阻，指一个
正方形的薄膜导电材料边到边之
间的电阻。其值与薄膜的电阻率、
厚度有关
行业借鉴#
8
二、原材料和器件
❖ 1、主要原材料
原材料 三氯氧磷（POCl3）
氧气（O2） 氮气（N2） 减薄制绒的硅片
要求 6N 5N 5N 符合清洗工艺技术要求
行业借鉴#
9
2、主要仪器设备及工具
❖ 扩散炉、 ❖ 超净台、 ❖ 石英真空吸笔、 ❖ 石英舟、 ❖ 舟叉 ❖ 石英舟托 ❖ 四探针测试仪
❖ 6）然后在PLC控制面板上把小氮进气的电磁阀打开， 设定小氮流量（500）。
❖
7）把源瓶进气阀慢慢的拧开，不用眼睛看，手可以感
觉到冒泡引起的震动（注意换源时重点保护的是眼睛），慢
慢拧到全开。
❖
8）把电源柜门关上。
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14
❖
9）看PLC上实际流量是否达到设定值，如果一致，
再设定小氮流量，增大到扩散时小氮流量值的一半，流量
5POCl 600C3PCl P O
3
5
25
❖ 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）其反应式如下：
4PCl 5O 过量O2 2P O 10Cl
5
2
25
2
❖ 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
4POCl3 5O2 2P2O5 6Cl2
行业借鉴#
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：
2P O 5Si 5SiO 4P
25
2
❖
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 。
❖ POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅 反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅 玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。
POCl3 性质
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。 ❖ 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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5
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：
13
❖ 3）把进气、出气阀拧紧，源瓶小心放回包装箱，搬到 扩散间准备装源。
❖ 4）把源瓶放入恒温槽（一般20℃左右），水位离源瓶 顶部1CM左右水位，确定装源瓶时不能带入纸屑等杂物（包
括贴在源瓶上的标签），以防把恒温槽循环泵的进出水口堵 塞，把进气管和出气管接好。
❖ 5）先在PLC控制面板上把小氮出气的电磁阀打开，把 源瓶出气阀慢慢的拧开，目的释放瓶内压力。
内部两根管子的长度（玻璃长管子为进气口如下图1，接口处粗管为出
气管，细管为进气管如图2，确定进气口和出气口然后将源瓶接好（注
意：搬运源瓶时，要非常小心，以防打碎源瓶，如有源从源瓶中流出，
Baidu Nhomakorabea
将非常危险，在这种情况下马上要求所有车间人员紧急撤离到室外，待
室外制定通风排毒计划后可以带防毒面具实施计划）。
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10
三、扩散工艺
❖ 1 准备工作 ❖ 2 安装源瓶 ❖ 3 开机 ❖ 4 石英管进源 ❖ 5 装片 ❖ 6 扩散
7 取舟 8 取片 9 测试方阻 10 扩散炉保温和关机
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11
1、准备工作
（1）石英器件、悬臂浆的清洗
❖ ① 戴上橡胶手套和口罩。
❖ ② 对未使用过的石英器件，首先要用丙酮棉球把石英器件 擦拭一遍，再用酒精棉球把石英器件擦拭一遍。
❖
12）把大氮电磁阀打开，大氮设为25000。
❖
13）检查恒温槽中纯水量是否达到恒温槽容积的2/3。
行业借鉴#
15
3 开机
打开扩散炉设备电源，启动扩散控制程序，缓慢升 温。在手动操作下，检查设备正常情况下是否正常运转， 设备正常时悬臂浆处于原点，正在等待装满的石英舟正常 运行状态。
（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一 个p-n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。
N P
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2
工作间
行业借鉴#
扩散间
3 3
扩散气氛场结构示意图
行业借鉴#
4
常用扩散的液态源——三氯氧磷（POCl3）
❖ ⑦ 打开排液阀门，把水排掉，氮气吹干，戴上橡胶手套， 取出石英器件，然后将石英器件拿到扩散间。
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12
（2）更换源瓶（一般60-70批次换源）
❖ 1）换源前，作业员将工控机里是工艺次数记入《换源记录表》，并
清零
❖
2）操作员带上橡胶手套和口罩、头罩（安全眼镜），另有一人监
督。
❖
3）在扩散间内，打开源瓶的包装箱，小心的取出源瓶。注意源瓶
❖ ③ 把石英器件放入配有氢氟酸溶液（1：25的氢氟酸和纯 水）的清洗槽中（二次清洗工序），打开进气阀，让溶液轻 度鼓泡，持续10分钟。
❖ ④ 关闭进气阀，把槽中的溶液抽到另一个槽中。
❖
⑤ 打开纯水阀，让纯水完全淹没石英器件，再关闭纯
水阀，打开进气阀，让它轻度的鼓泡；持续5分钟。
❖ ⑥ 关闭进气阀，排水，放水，充气，多次循环清洗后，用 电阻率仪测量清洗后水的电阻率，直到清洗后水的电阻率大 于2MΩ.CM。
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
目前多采用的是第一种方法。
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二、扩散
❖ 扩散的目的：1、在p型晶体硅上进行n型扩散，形成p-n结， 它是半导体器件工作的“心脏” 。 2、通过扩散磷工艺，形成外吸杂。 需要强调指出，p-n结是不能简单地用两块不同类型
稳定且达到设定值后，再隔着玻璃看源瓶是否漏源（注意
未稳定前不能直接看源瓶是否漏源，以免流量增大时可能
导致的喷源，造成人员伤害）。
❖ 10）实际流量和设定值一致后，把流量设定为扩散时 的流量，再隔着玻璃看源瓶是否漏源。
❖
11）如果实际流量和设定值一致，把小氮设为零，在
PLC控制面板上关小氮进气电磁阀，关小氮出气电磁阀。
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任务二 扩散工艺操作流程
一、工艺、质量要求
❖ 1 扩散后硅片表面呈咖啡色，颜色均匀；
❖ 2 表面清洁，无染色，无明显斑迹；
❖ 3 单晶薄层电阻在50～60Ω/□之间；
❖ 多晶薄层电阻在55～65Ω/□之间，单片方块电阻控制在正 负5Ω/□以内；
❖ 4 P-N结深为0.2～0.4µm
方块电阻，简称方阻，指一个
正方形的薄膜导电材料边到边之
间的电阻。其值与薄膜的电阻率、
厚度有关
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二、原材料和器件
❖ 1、主要原材料
原材料 三氯氧磷（POCl3）
氧气（O2） 氮气（N2） 减薄制绒的硅片
要求 6N 5N 5N 符合清洗工艺技术要求
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9
2、主要仪器设备及工具
❖ 扩散炉、 ❖ 超净台、 ❖ 石英真空吸笔、 ❖ 石英舟、 ❖ 舟叉 ❖ 石英舟托 ❖ 四探针测试仪
❖ 6）然后在PLC控制面板上把小氮进气的电磁阀打开， 设定小氮流量（500）。
❖
7）把源瓶进气阀慢慢的拧开，不用眼睛看，手可以感
觉到冒泡引起的震动（注意换源时重点保护的是眼睛），慢
慢拧到全开。
❖
8）把电源柜门关上。
行业借鉴#
14
❖
9）看PLC上实际流量是否达到设定值，如果一致，
再设定小氮流量，增大到扩散时小氮流量值的一半，流量
5POCl 600C3PCl P O
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❖ 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）其反应式如下：
4PCl 5O 过量O2 2P O 10Cl
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2
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❖ 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
4POCl3 5O2 2P2O5 6Cl2
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❖
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：
2P O 5Si 5SiO 4P
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2
❖
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 。
❖ POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅 反应生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层磷-硅 玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散 。
POCl3 性质
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。 ❖ 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。
行业借鉴#
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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：
13
❖ 3）把进气、出气阀拧紧，源瓶小心放回包装箱，搬到 扩散间准备装源。
❖ 4）把源瓶放入恒温槽（一般20℃左右），水位离源瓶 顶部1CM左右水位，确定装源瓶时不能带入纸屑等杂物（包
括贴在源瓶上的标签），以防把恒温槽循环泵的进出水口堵 塞，把进气管和出气管接好。
❖ 5）先在PLC控制面板上把小氮出气的电磁阀打开，把 源瓶出气阀慢慢的拧开，目的释放瓶内压力。
内部两根管子的长度（玻璃长管子为进气口如下图1，接口处粗管为出
气管，细管为进气管如图2，确定进气口和出气口然后将源瓶接好（注
意：搬运源瓶时，要非常小心，以防打碎源瓶，如有源从源瓶中流出，
Baidu Nhomakorabea
将非常危险，在这种情况下马上要求所有车间人员紧急撤离到室外，待
室外制定通风排毒计划后可以带防毒面具实施计划）。
行业借鉴#
行业借鉴#
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三、扩散工艺
❖ 1 准备工作 ❖ 2 安装源瓶 ❖ 3 开机 ❖ 4 石英管进源 ❖ 5 装片 ❖ 6 扩散
7 取舟 8 取片 9 测试方阻 10 扩散炉保温和关机
行业借鉴#
11
1、准备工作
（1）石英器件、悬臂浆的清洗
❖ ① 戴上橡胶手套和口罩。
❖ ② 对未使用过的石英器件，首先要用丙酮棉球把石英器件 擦拭一遍，再用酒精棉球把石英器件擦拭一遍。
❖
12）把大氮电磁阀打开，大氮设为25000。
❖
13）检查恒温槽中纯水量是否达到恒温槽容积的2/3。
行业借鉴#
15
3 开机
打开扩散炉设备电源，启动扩散控制程序，缓慢升 温。在手动操作下，检查设备正常情况下是否正常运转， 设备正常时悬臂浆处于原点，正在等待装满的石英舟正常 运行状态。
（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一 个p-n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。
N P
行业借鉴#
2
工作间
行业借鉴#
扩散间
3 3
扩散气氛场结构示意图
行业借鉴#
4
常用扩散的液态源——三氯氧磷（POCl3）
❖ ⑦ 打开排液阀门，把水排掉，氮气吹干，戴上橡胶手套， 取出石英器件，然后将石英器件拿到扩散间。
行业借鉴#
12
（2）更换源瓶（一般60-70批次换源）
❖ 1）换源前，作业员将工控机里是工艺次数记入《换源记录表》，并
清零
❖
2）操作员带上橡胶手套和口罩、头罩（安全眼镜），另有一人监
督。
❖
3）在扩散间内，打开源瓶的包装箱，小心的取出源瓶。注意源瓶
❖ ③ 把石英器件放入配有氢氟酸溶液（1：25的氢氟酸和纯 水）的清洗槽中（二次清洗工序），打开进气阀，让溶液轻 度鼓泡，持续10分钟。
❖ ④ 关闭进气阀，把槽中的溶液抽到另一个槽中。
❖
⑤ 打开纯水阀，让纯水完全淹没石英器件，再关闭纯
水阀，打开进气阀，让它轻度的鼓泡；持续5分钟。
❖ ⑥ 关闭进气阀，排水，放水，充气，多次循环清洗后，用 电阻率仪测量清洗后水的电阻率，直到清洗后水的电阻率大 于2MΩ.CM。