扩散炉体工作原理
扩散炉体工作原理
扩散炉是一种用于在半导体工艺中进行扩散过程的设备。它通过控制温度和浓度梯度，使材料中的杂质扩散到所需深度，从而改变材料的电学性质。
扩散炉的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 温度控制：首先，扩散炉通过加热器将炉体内的温度提高到所需的操作温度。扩散过程通常需要高温，因为高温有利于杂质在晶格中的扩散。
2. 杂质供应：在扩散炉的某个位置，通常是在炉底的特定区域，添加杂质源。杂质源可以是液体、气体或固体态的物质，根据材料的不同选取不同的杂质源。杂质源中的杂质会在高温下挥发或溶解，并通过炉体内的气流传递到待处理的材料表面。
3. 扩散过程：一旦杂质被供应到待处理材料的表面，扩散过程将开始。在高温下，杂质原子会从高浓度（杂质源）向低浓度（待处理材料）的区域扩散。扩散的速度取决于杂质和材料的性质，以及温度和时间等因素。
4. 控制参数：在整个扩散过程中，控制温度是非常重要的。温度的控制可以通过炉体内的加热器和传感器来实现。此外，炉体内的气氛也需要控制，以保持适当的氧化还原性。这些参数的控制是为了确保扩散过程的准确性和一致性。
通过控制温度、时间和杂质浓度等参数，扩散炉可以实现不同
类型的扩散过程，如掺杂-扩散（Doping-Diffusion）、氧化、
化学气相沉积等。扩散炉在半导体器件制造中起着重要的作用，可用于制备各种器件，如晶体管、太阳能电池和传感器等。
集成电路制造技术-原理与技术试题库
填空题（30分=1分*30）(只是答案) 半导体级硅 、 GSG 、 电子级硅 。CZ 法 、 区熔法、 硅锭 、wafer 、硅 、锗、单晶生长、整型、切片、磨片倒角、刻蚀、（抛光）、清洗、检查和包装。 100 、110 和111 。融化了的半导体级硅液体、有正确晶向的、被掺杂成p 型或n 型、 实现均匀掺杂的同时并且复制仔晶的结构，得到合适的硅锭直径并且限制杂质引入到硅中 、拉伸速率 、晶体旋转速率 。 去掉两端、径向研磨、硅片定位边和定位槽。 制备工业硅、生长硅单晶、 提纯） 。卧式炉 、立式炉 、快速热处理炉 。干氧氧化、湿氧氧化、水汽氧化。工艺腔、硅片传输系统、气体分配系统、尾气系统、温控系统。 局部氧化LOCOS 、浅槽隔离STI 。 掺杂阻挡、表面钝化、场氧化层和金属层间介质。热生长 、淀积 、薄膜 。石英工艺腔、加热器、石英舟。 APCVD 常压化学气相淀积、LPCVD 低压化学气相淀积、PECVD 等离子体增强化学气相淀积。晶核形成、聚焦成束 、汇聚成膜。同质外延、异质外延。膜应力、电短路、诱生电荷。导电率、高黏附性、淀积 、平坦化、可靠性、抗腐蚀性、应力等。CMP 设备 、电机电流终点检测、光学终点检测。平滑、部分平坦化、局部平坦化、全局平坦化。 磨料、压力。使硅片表面和石英掩膜版对准并聚焦，包括图形）；（通过对光刻胶曝光，把高分辨率的投影掩膜版上图形复制到硅片上）；（在单位时间内生产出足够多的符合产品质量规格的硅片）。化学作用、物理作用、化学作用与物理作用混合。介质、金属 。在涂胶的硅片上正确地复制 掩膜图形。 被刻蚀图形的侧壁形状、各向同性、各向异性。气相、液相、 固相扩散。间隙式扩散机制、替代式扩散机制、激活杂质后。一种物质在另一种物质中的运动、一种材料的浓度必须高于另一种材料的浓度 ）和（ 系统内必须有足够的能量使高浓度的材料进入或通过另一种材料。 热扩散 、离子注入。预淀积 、推进、激活。时间、温度 。扩散区、光刻区 、刻蚀区、注入区、薄膜区、抛光区。硅片制造备 ）、（ 硅片制造 ）、硅片测试和拣选、（ 装配和封装 、终测。 微芯片。第一层层间介质氧化物淀积、氧化物磨抛、第十层掩模、第一层层间介质刻蚀。 钛淀积阻挡层、氮化钛淀积、钨淀积 、磨抛钨。 1． 常用的半导体材料为何选择硅？（6分） （1）硅的丰裕度。硅是地球上第二丰富的元素，占地壳成分的25%；经合理加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度而消耗更低的成本； （2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。硅1412℃>锗937℃ （3）更宽的工作温度。用硅制造的半导体件可以用于比锗更宽的温度范围，增加了半导体的应用范围和可靠性； （4）氧化硅的自然生成。氧化硅是一种高质量、稳定的电绝缘材料，而且能充当优质的化学阻挡层以保护硅不受外部沾污；氧化硅具有与硅类似的机械特性，允许高温工艺而不会产生过度的硅片翘曲； 2． 晶圆的英文是什么？简述晶圆制备的九个工艺步骤。（6分） Wafer 。 （1） 单晶硅生长: 晶体生长是把半导体级硅的多晶硅块转换成一块大的单晶硅。生长后的单晶硅被称为硅锭。可用CZ 法或区熔法。 （2） 整型。去掉两端，径向研磨，硅片定位边或定位槽。 （3） 切片。对200mm 及以上硅片而言，一般使用内圆切割 机；对300mm 硅片来讲都使用线锯。 （4） 磨片和倒角。切片完成后，传统上要进行双面的机械磨片以去除切片时留下的损伤，达到硅片两面高度的平行及平坦。硅片边缘抛光修整，又叫倒角，可使硅片边缘获得平滑的半径周线。 （5） 刻蚀。在刻蚀工艺中，通常要腐蚀掉硅片表面约20微米的硅以保证所有的损伤都被去掉。 （6） 抛光。也叫化学机械平坦化（CMP ），它的目标是高平整度的光滑表面。抛光分为单面抛光和双面抛光。 （7） 清洗。半导体硅片必须被清洗使得在发给芯片制造厂之前达到超净的洁净状态。 （8） 硅片评估。 （9） 包装。 3． 硅锭直径从20世纪50年代初期的不到25mm 增加到现在的300mm 甚至更大，其原因是什么？（6分） （1） 更大直径硅片有更大的表面积做芯片，能够减少硅片的浪费。 （2） 每个硅片上有更多的芯片，每块芯片的加工和处理时间减少，导致设备生产效率变高。 （3） 在硅片边缘的芯片减少了，转化为更高的生产成品率。 （4） 在同一工艺过程中有更多芯片，所以在一块芯片一块芯片的处理过程中，设备的重复利用率提高了。 氧化 4.立式炉出现的主要原因，其主要控制系统分为哪五个部分？（6分） (1) 立式炉更易于自动化、可改善操作者的安全以及减少颗粒污染。与卧式炉相比可更好地控制温度和均匀性。 (2) 工艺腔，硅片传输系统，气体分配系统，尾气系统，温控系统。 5.试写出光刻工艺的基本步骤。（6分） （1）气相成底膜；（2）旋转涂胶；（3）软烘 ；（4）对准和曝光；（ 5）曝光后烘焙(PEB)； （6） 显影； （7）坚膜烘焙； （8）显影检查。 4． 已知曝光的波长 为365nm ，光学系统的数值孔径NA 为0.60，则该光学系统的焦深DOF 为多少？（6分） 5． 简述扩散工艺的概念。（6分） 扩散是物质的一个基本属性，描述了一种物质在另一种物质中运动的情况。扩散的发生需要两个必要的条件：（1）一种材料的浓度必须高于另一种材料的浓度；（2）系统内必须有足够的能量使高浓度的材料进入或通过另一种材料。 气相扩散：空气清新剂喷雾罐 液相扩散：一滴墨水滴入一杯清水 固相扩散：晶圆暴露接触一定浓度的杂质原子（半导体掺杂工艺的一种） 6． 名词解释：离子注入。（6分） 离子注入是一种向硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。它是一个物理过程，即不发生化学反应。离子注入在现代硅片制造过程中有广泛应用，其中最主要的用途是掺杂半导体材料。 四、综合题：（30分=15分*2，20题）2题/章 1． 对下图所示的工艺进行描述，并写出工艺的主要步骤。（15分） 描述：图示工艺：选择性氧化的浅槽隔离（STI ）技术。（用于亚0.25微米工艺） STI 技术中的主要绝缘材料是淀积氧化物。选择性氧化利用掩膜来完成，通常是氮化硅，只要氮化硅膜足够厚，覆盖了氮化硅的硅表面就不会氧化。掩膜经过淀积、图形化、刻蚀后形成槽。 在掩膜图形曝露的区域，热氧化150~200埃厚的氧化物后，才能进行沟槽填充。这种热生长的氧化物使硅表面钝化，并且可以使浅槽填充的淀积氧化物和硅相互隔离，它还能作为有效的阻挡层，避免器件中的侧墙漏电流产生。 步骤：1氮化硅淀积 2氮化硅掩蔽与刻蚀 3侧墙氧化与沟槽填充 4氧化硅的平坦化(CMP) 5氮化硅去除。 浅槽隔离(STI)的剖面 2． 识别下图所示工艺，写出每个步骤名称并进行描述，对其特有现象进行描述。（15分） 答：一 ）此为选择性氧化的局部氧化LOCOS （0.25微米以 上的工艺 ） 二 ）步骤名称及描述： 1 氮化硅淀积。 2 氮化硅掩蔽与刻蚀 3 硅的局部氧化 LOCOS 场氧化层的剖面 4 氮化硅去除 用淀积氮化物膜作为氧化阻挡层，因为淀积在硅上的氮化物 不能被氧化，所以刻蚀后的区域可用来选择性氧化生长。热 氧化后，氮化物和任何掩膜下的氧化物都将被除去，露出赤 裸的硅表面，为形成器件作准备。 三）特有现象描述：当氧扩散穿越已生长的氧化物时，它是 在各个方向上扩散的（各向同性）。 一些氧原子纵向扩散进入硅，另一些氧原子横向扩散。这意 味着在氮化物掩膜下有着轻微的侧面氧化生长。由于氧化层 比消耗的硅更厚，所以在氮化物掩膜下的氧化生长将抬高氮 化物的边缘，我们称为“鸟嘴效应” 金属化 3． 按照下图，解释化学机械平坦化工艺。（15分） CMP 是一种表面全局平坦化的技术，它通过硅片和一个抛光 头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间 有磨料，并同时施加压力。CMP 设备——抛光机 光刻 4． 识别下图所示工艺，写出每个步骤名称并进行描述。 （15分） 答：1 气相成底膜：清洗、脱水，脱水烘焙后立即用HMDS 进行成膜处理，起到粘附促进剂的作用。 2 采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料。 3 软烘：其目的是除去光刻胶中的溶剂。 4 对准和曝光：掩模板与涂了胶的硅片上的正确位置对准。然后将掩模板和硅片曝光。 5 曝光后烘焙：深紫外（DUV ）光刻胶在100-110℃的热板上进行曝光后烘焙。 6 显影：是在硅片表面光刻胶中产生图形的关键步骤。 7 坚模烘焙：要求会发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性。 8 显影后检查：目的是找出光刻胶有质量问题的硅片，描述光刻胶工艺性能以满足规范要求。 刻蚀 5． 等离子体干法刻蚀系统的主要部件有哪性？试举出三种主要类型，并对圆筒式等离子体刻蚀机作出介绍。（15分） 答：一个等离子体干法刻蚀系统的基本部件包括：（1）发生刻蚀反应的反应腔；（2）产生等离子体的射频电源；（3）气体流量控制系统；（4）去除刻蚀生成物和气体的真空系统。 圆桶式反应器是圆柱形的，在0.1~1托压力下具有几乎完全相同的化学各向同性刻蚀。硅片垂直、小间距地装在一个石英舟上。射频功率加在圆柱两边的电极上。通常有一个打孔的金属圆柱形刻蚀隧道，它把等离子体限制在刻蚀隧道和腔壁之间的外部区域。硅片与电场平行放置使物理刻蚀最小。等离子体中的刻蚀基扩散到刻蚀隧道内，而等离子体中的带能离子和电子没有进入这一区域。 这种刻蚀是具有各向同性和高选择比的纯化学过程。因为在硅片表面没有物理的轰击，因而它具有最小的等离子体诱导损伤。圆桶式等离子体反应器主要用于硅片表面的去胶。氧是去胶的主要刻蚀机。 离子注入 6． 对下图中的设备进行介绍，并对其所属的工艺进行描述。（15分） 离子注入工艺在离子注入机内进行，它是半导体工艺中最复杂的设备之一。离子注入机包含离子源部分，它能从原材料中产生带正电荷的杂质离子。离子被吸出，然后用质量分析仪将它们分开以形成需要掺杂离子的束流。束流中的离子数量与希望引入硅片的杂质浓度有关。离子束在电场中加速，获得很高的速度（107cm/s 数量级），使离子有足够的动能注入到硅片的晶格结构中。束流扫描整个硅片，使硅片表面均匀掺杂。注入之后的退火过程将激活晶格结构中的杂质离子。所有注入工艺都是在高真空下进行的。 离子注入设备包含以下5 个部分： （1）离子源；（2）引出电极（吸极）和离子分析器；（3）加速管；（4）扫描系统；（5）工艺室 离子注入是一种向硅衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。它是一个物理过程，即不发生化学反应。离子注入在现代硅片制造过程中有广泛应用，其中最主要的用途是掺杂半导体材料。每一次掺杂对杂质的浓度和深度都有特定的要求。离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度，因而在几乎所有应用中都优于扩散。它已经成为满足亚0.25μm 特征尺寸和大直径硅片制作要求的标准工艺。热扩散的5个问题对先进的电路生成的限制：（1）横向扩散（2）超浅结（3）粗劣的掺杂控制（4）表面污染的阻碍（5）错位的产生。 亚0.25μm 工艺的注入过程有两个主要目标： （1）向硅片中引入均匀、可控制数量的特定杂质。 （2）把杂质放置在希望的深度。 7.离子注入工艺的主要优缺点。（15分） 答：优点：（1）精确控制杂质含量。 （2）很好的杂质均匀性。（扫描方法） （3）对杂质穿透深度有很好的控制。（控制能量） （4）产生单一离子束。（质量分离技术） （5）低温工艺。（中等温度小于125℃，允许使用不同的光刻掩膜，包括光刻胶） （6）注入的离子能穿过薄膜。 （7）无固溶度极限。 缺点：（1）高能杂质离子轰击硅原子将对晶体结构产生损伤。当高能离子进入晶体并与衬底原子碰撞时，能量发生转移，一些晶格上的硅原子被取代，这个反应被称为辐射损伤。大多数甚至所有的的晶体损伤都能用高温退火进行修复。 （2）注入设备的复杂性。然而这一缺点被离子注入机对剂 量和深度的控制能力及整体工艺的灵活性弥补 7． 依照下图，对硅片制造厂的六个分区分别做一个简 短的描述，要求写出分区的主要功能、主要设备以及显著特 点。（15分） （1） (1)扩散区。扩散区一般认为是进行高温工艺及薄膜淀积的 区域。 主要设备：高温扩散炉：1200℃，能完成氧化、扩散、淀积、 退火以及合金等多种工艺流程。湿法清洗设备 。 （2） (2)光刻。把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注 入的硅片上。 主要设备：涂胶/显影设备，步进光刻机。 （3） (3)刻蚀。用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需 要材料，在硅片上没有光刻胶保护的地方留下永久的图形。 主要设备：等离子体刻蚀机，等离子去胶机，湿法清洗设备 。 (4)离子注入。主要功能是掺杂。 主要设备：离子注入机、等离子去胶机、湿法清洗设备 。
太阳能电池扩散工艺-Tempress工艺指导书
Tempress扩散工艺操作规程
为更好地保证tempress扩散炉的生产正常进行，稳定生产工艺，提高扩散工序产品质量，进一步保证电池产品性能，特制定本作业指导书，以使操作人员的工艺操作有章可循，规范统一，同时，还为新员工的上岗培训提供教材参考。
一、工艺目的 二、使用范围 三、责任 四、设备及工具 五、材料与工艺气体 六、工艺描述 1、工艺原理 2、工艺方案 七、工艺准备 1、工艺洁净准备 2、设备准备 八、工艺操作 1、手工装片 2、机械手装片 3、工艺循环 4.源瓶更换检查 九、注意事项 十、测试及检查 十一、扩散工序不和格硅片产生原因及相应预防措施附1、四探针测试仪操作规程 附2、WT-2000（少子寿命测试）操作规程
扩散工序工艺操作规程 一、工艺目的： 在制绒后合格的P型硅片表面扩散一定量的磷（P）原子，从而在硅片表面形成结深为 0.3-0.5µm的P－N结。 二、适用范围： 适用于电池车间Tempress扩散炉。 三、责任 本工艺作业指导书由工艺工程师负责制订、修改、解释。 四、设备及工具： Tenpress扩散炉、四探针测试仪、石英舟、防热手套、橡胶手套、口罩、少子寿命测试仪、R2D机械手。 五、材料与工艺气体： 制绒后的多晶硅片，三氯氧磷，氮气（40psi），氧气（40psi），压缩空气（5kg/cm2），冷却水（0.4MPa），源温控制器温度20±0.2℃。( psi为磅/平方英寸)。 六、工艺描述： 1、工艺原理： 三氯氧磷 (POCL 3)在高温下（约860℃）与氧气（O 2 ）反应生成五氧化二磷（P 2 O 5 ），五 氧化二磷（P2O5）进一步与硅 (Si)反应生成二氧化硅（SiO2）和磷。磷原子(P)在高温下逐步向硅片内部扩散，在硅片表层形成一定的浓度梯度，最终形成一定结深的P-N结。 其反应方程为： 4POCL3 +3O2 =2P2O5 +6CL2 2P2O5+5Si= 5SiO2+4P 2、工艺方案： （1）、进舟：将硅片用桨送进扩散炉炉管内
电池片工艺流程
电池片工艺流程 一、电池片工艺流程: 制绒(INTEX)---扩散(DIFF)----后清洗(刻边/去PSG)-----镀减反射膜(PECVD)------丝网、烧结(PRINTER)-----测试、分选(TESTER+SORTER)------包装(PACKING) 二、各工序工艺介绍: (一)前清洗 1.RENA前清洗工序的目的: (1) 去除硅片表面的机械损伤层(来自硅棒切割的物理损伤) (2) 清除表面油污(利用HF)和金属杂质(利用HCl) (3)形成起伏不平的绒面，利用陷光原理，增加对太阳光的吸收，在某种程度上增加了PN结面积，提高短路电流(Isc)，最终提高电池光电转换效率。 2、前清洗工艺步骤: 制绒?碱洗?酸洗?吹干 Etch bath:刻蚀槽，用于制绒。所用溶液为HF+HNO3 ，作用: (1).去除硅片表面的机械损伤层; (2).形成无规则绒面。 Alkaline Rinse:碱洗槽。所用溶液为KOH，作用: (1). 对形成的多孔硅表面进行清洗; (2).中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。 Acidic Rinse:酸洗槽。所用溶液为HCl+HF，作用: (1).中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液; (2).HF可去除硅片表面氧化层(SiO2)，形成疏水表面，便于吹干; (3).HCl中的Cl-有携带金属离子的能力，可以用于去除硅片 1/13页 表面金属离子。 3. 酸制绒工艺涉及的反应方程式: HNO3+Si=SiO2+NOx?+H2O SiO2+ 4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2[SiF6] Si+2KOH+H2O ?K2SiO3 +2H2 4. 前清洗工序工艺要求 (1) 片子表面5S控制 不容许用手摸片子的表片，要勤换手套，避免扩散后出现脏片。 (2)称重 a.每批片子的腐蚀深度都要检测，不允许编造数据，搞混批次等。 b.要求每批测量4片。 c.放测量片时，把握均衡原则。如第一批放在1.3.5.7道，下一批则放在2.4.6.8道，便于检测设备稳定性以及溶液的均匀性。 (3)刻蚀槽液面的注意事项: 正常情况下液面均处于绿色，如果一旦在流片过程中颜色改变，立即通知工艺人员。 (4)产线上没有充足的片源时，工艺要求: a.停机1小时以上，要将刻蚀槽的药液排到tank，减少药液的挥发。 b.停机15分钟以上要用水枪冲洗碱槽喷淋及风刀，以防酸碱形成的结晶盐堵塞喷淋口及风刀。 c.停机1h以上，要跑假片，至少一批(400片)且要在生产前半小时用水枪冲洗风刀处
LPCVD设备的高精度串级温度控制系统
LPCVD设备的高精度串级温度控制系统 宋玲，廖炼斌，张勇，罗卫国 （中国电子科技集团公司第四十八研究所，湖南长沙410111） 1 引言 低压化学气相淀积（Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD）设备主要用于集成电路圆片制造中生长多层布线层间绝缘膜（SiO2膜）、电容器介质膜（Si3N4膜）和栅电极材料（Poly－Si膜）的制备，是微电子、光电子行业芯片制造过程中薄膜制备不可缺少的关键工艺设备之一。随着LPCVD技术的不断发展，现已广泛应用于微电子机械系统（MEMS）、微光机电系统（MOEMS）、太阳能电池等行业的研究和生产。 影响LPCVD工艺的参数较多，温度是其关键参数之一。随着圆片尺寸的增大以及对膜厚均匀性的要求越来越高，特别是新器件新工艺的发展，对控温精度要求越来越高，许多工艺要求温度均匀性在760mm范围≤±0.5℃，稳定度24h内≤±0.5℃，传统的炉膛侧壁单点控温系统已无法满足要求，本文主要介绍了一种用于LPCVD设备中的高精度温度控制系统，该系统对加热部件和负载同时进行监控，形成串级控制，炉温过冲小，稳定快，控制精度高，此系统也可用于其他半导体设备（如退火炉、氧化/扩散炉等）的高精度温度控制。 2 设备原理及构成 LPCVD的基本原理是将一种或数种物质的气体，在低气压条件下，以热能的方式激活，发生热分解或化学反应，在衬底表面淀积所需的固体薄膜。设备由电阻加热炉、石英反应管、净化推舟机构、真空和压力控制、流量和温度控制、安全联锁保护、计算机控制等部分构成，其设备系统框图见图1。 3 温度控制系统的分析与设计 3.1 控制对象特性 温度为恒值控制系统[1]。LPCVD设备采用电阻加热炉，对温度的影响主要来自以下几个方面： （1）电网电压的波动会引起加热电流的波动，影响炉膛的温度。实践测出，电网电压改变10V，炉膛温
PECVD的工作原理
PECVD的工作原理 2009-03-13 21:11 PECVD PECVD--等离子体化学气相沉积法 是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种CVD称为等离子体增强化学气相沉积(PECVD). 实验机理： 辉光放电等离子体中：电子密度高(109~1012/cm3) 电子气温度比普通气体分子温度高出10-100倍 虽环境温度(100-300℃)，但反应气体在辉光放电等离子体中能受激分解，离解和离化，从而大大提高了参与反应物的活性。 因此，这些具有高反应活性的中性物质很容易被吸附到较低温度的基本表面上，发生非平衡的化学反应沉积生成薄膜。 优点：基本温度低；沉积速率快；
成膜质量好，针孔少，不易龟裂。 缺点：1.设备投资大、成本高，对气体的纯度要求高； 2.涂层过程中产生的剧烈噪音、强光辐射、有害气体、金属蒸汽粉尘等对人体有害； 3.对小孔孔径内表面难以涂层等。 例子：在PECVD工艺中由于等离子体中高速运动的电子撞击到中性的反应气体分子，就会使中性反应气体分子变成碎片或处于激活的状态容易发生反应。衬底温度通常保持在350℃左右就可以得到良好的SiOx或SiNx薄膜，可以作为集成电路最后的钝化保护层，提高集成电路的可靠性。 几种PECVD装置 图（a）是一种最简单的电感耦合产生等离子体的PECVD装置，可以在实验室中使用。 图b）它是一种平行板结构装置。衬底放在具有温控装置的下面平板上，压强通常保持在133Pa左右，射频电压加在上下平行板之间，
毕业设计(论文)晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究
晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究 摘要 近年来，太阳能电池的技术已经取得了很大的进展，很可能成为未来主要电力来源之一，因此研究太阳能电池尤其其光电转化效率有极其重要的意义。扩散制作p-n结是晶体硅太阳电池的核心，是电池质量好坏的关键之一。本文所研究的主要问题是低成本晶体硅太阳电池在工业化生产中的扩散制作p-n结工艺。 太阳电池制作中的工艺优化也是非常重要的。对于扩散工序而言，确保高效电池的高产能面临的最大问题在于如何保障扩散的均匀性，优化扩散的均匀性主要采取温区补偿技术。论文针对影响扩散均匀性的因素多且关联复杂等特点，重点对难于控制的气氛场因素进行系统实验研究，在气体流量、均流设计、炉内温度等方面提出了较好的优化实验方法，通过将实验方法应用于工业生产，扩散均匀性得到了非常好的控制。 从扩散均匀性对太阳电池电性能的影响角度，本论文通过实验分析了电池表面不同扩散均匀性对填充因子FF、并联电阻Rsh、串联电阻Rs、开路电压Uoc和转换效率Eff的影响。验证了通过改善扩散工艺提高太阳能电池的转换效率具有广阔的发展前景。 关键词：晶体硅太阳能电池，扩散工艺，均匀性，转换效率
The Diffudion Technology of Crystalline Silicon Solar Cell ABSTRACT Solar cell technology has made great progress, it might be called the main power source of the future, the study of solar cells in particular, the photoelectric conversion efficiency is extremely important.Diffusion mading p-n junction is the core of crystalline silicon solar cells, and is one of the key to the good and bad quality of the battery. The main problem of this paper is the low-cost industrial production of crystalline silicon solar c ells in the production of p-n junction in the diffusion process. Optimization of solar cell production process is also very important. For the diffusion process, the biggest problem to ensure high efficient battery capacity is how to protect the spread of uniformity, optimization of the uniformity of spread mainly take the temperature compensation technology.In this paper,experiment methods are adopted for optimizing diffusion uniform by analyzing diffusion air-flowing environment．the air-flowing environment，which is comprised of quartz boat,quartz block,SiC paddle etc,is controlled difficultly．good experimental method of optimization is proposed in gas flow, current design, the furnace temperature and other aspects , by experimental methods appling to industrial production, the proliferation of uniformity has been very good control. From the proliferation of uniformity on the electrical properties of solar angle, this paper experimentally analyzed the proliferation of different cell surface uniformity in the fill factor FF, shunt resistance Rsh, series resistance Rs, the open circuit voltage Uoc and conversion efficiency of Eff . Proved that by improving the diffusion process to improve the conversion efficiency of solar cells has broad prospects for development. KEY WORDS: crystalline silicon solar cells,diffusion technology, uniformity, efficiency
高温氧化扩散炉的工作原理
高温氧化扩散炉的工作原理 高温氧化扩散炉是一种用于制备半导体器件的设备，其工作原理如下： 1. 炉腔加热：高温氧化扩散炉的炉腔通常由石英或石英包覆的金属材料构成，可容纳待处理的半导体器件或衬底。炉腔内壁周围有加热元件，如电阻丝或电热管，用于加热炉腔至所需的高温。 2. 氧化源和气体流量控制：高温氧化扩散炉通过进气口引入氧化源，通常是氧气（O2）或氮氧化物（如氮氧化物NO、二氧化氮NO2），将氧化源送入炉腔内。同时，还会引入稀释气体，如氢气（H2），用于调节氧化源的浓度和扩散速度。气体流量由流量控制器控制，以确保稳定的进气条件。 3. 氧化反应：一旦稳定的氧化源和稀释气体流入炉腔，其与待处理的半导体器件或衬底发生反应。在高温下，氧化源中的氧化物分子会与半导体材料表面上的元素发生反应，形成一个薄的氧化层。这个氧化层具有不同的厚度，可以控制或改变半导体器件的电学性质。 4. 温度控制和压力控制：高温氧化扩散炉通过加热元件和传感器实时监测和调节炉腔内的温度，以确保反应条件的稳定性和一致性。此外，炉腔的压力也需要控制，通常通过排出炉腔内的废气并使用真空泵来维持恒定的压力。 5. 冷却和后续处理：完成氧化反应后，半导体器件或衬底需要
冷却至室温。冷却过程可以通过减少加热元件的能量输入或使用辅助冷却装置来实现。一旦冷却完成，半导体器件可以进行后续的加工步骤，如清洗、薄膜沉积或电极定义等。 总体而言，高温氧化扩散炉通过加热炉腔、控制进气流量和温度，以及监测和调节压力，实现对半导体材料的氧化及扩散过程的控制。这一过程对于半导体器件的性能和性质具有重要影响，因此高温氧化扩散炉在半导体工业中扮演着重要的角色。
太阳能电池片扩散工艺
扩散工艺培训 一、扩散目的 在P 型衬底上扩散N 型杂质形成PN 结。达到合适的掺杂浓度ρ/方块电阻R □。即获得适合太阳能电池PN 结需要的结深和扩散层方块电阻。 R □的定义：一个均匀导体的立方体电阻 ,长L ，宽W ，厚d R= ρ L / d W =(ρ/d) (L/W)此薄层的电阻与（L / W ）成正比，比例系数为（ ρ /d ）。这个比例系数叫做方块电阻，用R □表示： R □ = ρ / d R = R □（L / W ） 二、太阳电池磷扩散方法 1、三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散（本公司现在采用的方法） 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 三、磷扩散的基本原理 三氯氧磷（POCl 3）在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl 5）和五氧化二磷（P 2O 5），其反应式如下： 生成的五氧化二磷（P 2O 5）在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO 2）和 由上面反应式可以看出，三氯氧磷（POCl 3）热分解时，如果没有外来的氧（O 2）参与其分解是不充分的，生成的五氯化磷（PCl 5）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O 2 存在的情况下，五氯化磷（PCl 5）会进一步分解成五氧化二磷（P 2O 5）并放出氯气（Cl 2）其反应式如下： 生成的五氧化二磷 （P 2O 5）又进一步与硅作用，生成二氧化硅(SiO 2)和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使五氯化磷（PCl 5）充分的分解和避免五氯化磷（PCl 5）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 。在有氧气的存在时，三氯氧磷（POCl 3）热分解的反应式为： 三氯氧磷（POCl 3）分解产生的五氧化二磷（P 2O 5）淀积在硅片表面，五氧化二磷（P 2O 5）与硅反应生成二氧化硅（SiO 2）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。三氯氧磷（POCl 3）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
光伏扩散炉真空系统工作原理
光伏扩散炉真空系统工作原理 光伏扩散炉是太阳能光伏电池制造过程中的一种关键设备，其真空系统起着重要作用。本文将详细介绍光伏扩散炉真空系统的工作原理。 光伏扩散炉真空系统的主要功能是在光伏电池的制造过程中，提供一个低压、低氧环境，以确保光伏电池材料的纯净度和质量。真空系统的工作原理主要包括气体抽取、气体处理和压力控制三个步骤。真空系统通过抽取气体来降低扩散炉内的压力。在扩散炉内部，有一个真空泵负责抽取气体，将空气和其他杂质从炉腔中排出，使炉内的压力降低到所需范围。这样可以有效减少氧气和其他杂质的存在，提高光伏电池材料的纯度。 气体处理是真空系统中的关键环节。在气体抽取后，需要对抽取的气体进行处理，去除其中的杂质。这一过程需要通过气体处理设备，如分子筛、冷凝器等进行。分子筛能够吸附气体中的水分、氧气等杂质，而冷凝器则能够将气体中的挥发性成分冷凝，使其凝结成液体状。通过这些处理手段，可以净化气体，确保在扩散炉内部提供纯净的工作环境。 压力控制是真空系统中的关键环节。在气体处理后，需要对真空系统的压力进行控制，以确保在光伏电池制造的过程中保持恰当的真空度。通常，真空系统会配备压力控制器和传感器，用于监测和调
节炉内的压力。通过控制阀门或泵的工作状态，可以实现对真空度的精确控制。 需要注意的是，光伏扩散炉真空系统工作原理的稳定性对于光伏电池的制造至关重要。在工作过程中，需要保持恰当的操作和维护，以确保真空系统的正常运行。定期检查和更换真空泵、分子筛等设备，以及定期清洗炉内的杂质，对于保证光伏电池质量具有重要意义。 总结起来，光伏扩散炉真空系统工作原理主要包括气体抽取、气体处理和压力控制三个步骤。通过这些步骤，可以确保光伏电池制造过程中提供一个低压、低氧的环境，从而保证光伏电池材料的纯净度和质量。真空系统的稳定性对于光伏电池制造至关重要，需要定期检查和维护，以确保其正常运行。通过不断优化真空系统的工作原理，可以提高光伏电池的制造效率和质量，推动太阳能行业的发展。
软着陆洁净闭管扩散炉研制
软着陆洁净闭管扩散炉研制 刘良玉;彭志坚 【摘要】介绍了一种用于晶体硅光伏电池片工艺的软着陆洁净闭管扩散炉,着重介绍了设备结构组成及性能,并给出了工艺结果说明设备性能达到国内领先水平.【期刊名称】《电子工业专用设备》 【年(卷),期】2010(039)002 【总页数】4页(P39-42) 【关键词】软着陆;闭管扩散;扩散炉 【作者】刘良玉;彭志坚 【作者单位】中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙,410111;中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙,410111 【正文语种】中文 【中图分类】TN305 随着全球能源危机一浪高过一浪，不断飙升的价格红线已使各国难以承受，能源安全与经济安全、经济安全与国家安全再一次引起了世人的关注，用新型能源来替代常规能源，是解决问题的关键，也是全球能源问题的根本出路。太阳能作为“取之不尽、用之不竭”的绿色能源受到世界各国研究人员的关注，纷纷推出各种政策鼓励和支持光伏产业的发展，近5年来光伏产业综合增长速度超过40%/年[1]。 扩散炉是晶体硅光伏电池生产工艺中的关键工艺设备，用来在p型硅衬底表面进
行n型掺杂制备pn结。pn结是晶体硅光伏电池将光能转化成电能的核心，因此 扩散炉性能的优劣直接决定着晶体硅光伏电池的光电转化效率。随新着近年来光伏产业的迅猛发展，扩散炉也大跨步地前进，不断地推出新工艺、新方法。软着陆洁净扩散是近年来发展起来的一项技术，实现了节源洁净扩散(源耗降低了1/3)，尾 气定向收集、炉门高温密封、推舟免清洗维护等一系列传统扩散炉无法实现的功能，在技术上取得了质的飞跃。国内首台大口径软着陆洁净闭管扩散炉(见图1)的问世 并成功应用于大生产线上进行生产运行，证明国产软着陆扩散炉在技术已经取得了重大突破。设备各项技术性能处于国际先进、国内领先水平。 图1 软着陆洁净闭管扩散炉 1 设备主要技术指标 软着陆扩散炉主要技术指标如下： (1)炉膛有效内径：φ350mm(适用于8英寸方片) (2)温度控制范围：400～1 100℃ (3)恒温区长度及精度：≤±0.5℃/1080 mm(801～1 100℃) ≤±1.5℃/1 080 mm(400～800℃) (4)单点温度稳定性：≤±1℃/4 h(880℃时) (5)送片方式： 采用SiC桨悬臂软着陆自动送片机构，水平舟速20～1 000 mm/min连续可调；垂直速度：5 mm/min～10 mm/min,定位精度:≤±2 mm，SiC桨最大载片质 量:13 kg (6)工艺过程由工控计算机全自动控制，直接在触摸屏上操作。 2 工艺原理 太阳电池制造工艺中，磷扩散一般有三种方法，一是三氯氧磷(POCl3)液态源扩散，二是喷涂磷酸水溶液后链式扩散，三是丝网印刷磷浆料后链式扩散。目前应用最广
集成电路工艺认识实习报告
集成电路工艺认识实习报告 1.专题一MEMS〔微机电系统〕工艺认识 1.1 重庆大学微系统研究中心概况 重庆微光机电工程技术研究中心依托于重庆大学，主要合作单位有中国电子科技集团公司第二十四研究所等。中心主要从事MEMS设计、研发及加工关键技 术研究、产业化转化和人才培养。 中心建立了面向西南地区的“MEMS器件及系统设计开发联合开放实验室，拥有国际先进的MEMS和CMOS电路设计及模拟软件，MEMS传感器及微型分析仪 器的组装和测试设备。 主要研究成果 真空微电子压力传感器、集成真空微电子触觉传感器、射频微机械无源元件、硅微低电压生化分析系统、折衍混合集成微小型光谱分析仪器、全集成硅微二维加速度传感器、集成硅微机械光压力传感器、硅微加速度阵列传感器、硅微力平衡电容式加速度传感器、反射式混合集成微型光谱分析系统、微型振动式发电机系统、真空微电子加速度传感器 微系统中心主要设备简介 1.3.1. 反响离子刻蚀机 双面光刻机 1.3.3. 键合机 1.3.4. 探针台
1.3.5. 等离子去胶机 1.3.6. 旋转冲洗甩干机 1.3.7. 氧化／扩散炉 1.3.8. 低压化学气相淀积系统 1.3.9. 台阶仪 1.3.10. 光学三维形貌测试仪 1.3.11. 膜厚测试仪 1.3.1 2. 感应耦合等离子体〔ICP〕刻蚀机
1.3.13. 箱式真空镀膜机 1.3.14. 槽式兆声清洗机 1.3.15.射频等离子体系统 1.4MEMS的主要特点 体积小，重量轻，材料省，能耗低；完整的MEMS一般是由微动力源、微致动器、微传感器组成，智能化程度高，集成度高；MEMS整体惯性小，固有频率高，响应快，易于信号实时处理；由于采用光刻、LIGA等新工艺，易于批量生产，本钱低；MEMS可以到达人手难于到达的小空间和人类不能进入的高温，放射等恶劣环境，靠MEMS的自律能力和对微机械群的遥控，可以完成宏观机械难于完成的任务。 MEMS器件的应用 工业自动控制领域 应用MEMS器件对“温度、压力、流量〞三大参数的检测与控制，目前普遍采用有微压力、微流量和微测温器件 生物医学领域 微型血压计、神经系统检测、细胞组织探针和生物医学检测，并证实MEMS器件具有再生某些神经细胞组织的功能。 光电领域 Agere公司推出业界首款三维MEMS系统。该系统由微镜像开关、驱动器芯片等系列器件构成，集光、电、微机械和微封装于一体 MEMS器件应用于数字光处理器件〔DLP〕。
光伏产品的九种生产技术
光伏产品的九种生产技术 光伏产品的九种生产技术 一、硅片检测硅片是太阳能电池片的载体硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数；微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹；另外还有两个检测模组其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片并且能够将不合格品放到固定位置从而提高检测精度和效率。 二、表面制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射增加了光的吸收提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常
用热的碱性溶液可用的碱有氢氧化钠氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅腐蚀温度70-85℃。为了获得均匀的绒面还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂以加快硅的腐蚀。制备绒面前硅片须先进行初步表面腐蚀用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm在腐蚀绒面后进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存以防沾污应尽快扩散制结。 三、扩散制结太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器通过三氯氧磷和硅片进行反应得到磷原子。经过一定时间磷原子从四周进入硅片的表面层并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散形成了N型半导体和P型半导体的交界面也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成才使电子和空穴在流动后不再回到原处这样就形成了电流用导线将电流引出就是直流电。
半导体工艺主要设备大全
清洗机超音波清洗机是现代工厂工业零件表面清洗的新技术,目前已广泛应用于半导体硅 片的清洗。超声波清洗机“声音也可以清洗污垢”——超声波清洗机又名超声波清洗器， 以其洁净的清洗效果给清洗界带来了一股强劲的清洗风暴。超声波清洗机（超声波清洗器）利用空化效应，短时间内将传统清洗方式难以洗到的狭缝、空隙、盲孔彻底清洗干净，超 声波清洗机对清洗器件的养护，提高寿命起到了重要作用。CSQ系列超声波清洗机采用内置式加热系统、温控系统，有效提高了清洗效率；设置时间控制装置，清洗方便；具有 频率自动跟踪功能，清洗效果稳定；多种机型、结构设计，适应不同清洗要求。CSQ 系列超声波清洗机适用于珠宝首饰、眼镜、钟表零部件、汽车零部件，医疗设备、精密偶件、化纤行业（喷丝板过滤芯）等的清洗；对除油、除锈、除研磨膏、除焊渣、除蜡，涂 装前、电镀前的清洗有传统清洗方式难以达到的效果。恒威公司生产CSQ系列超声波 清洗机具有以下特点：不锈钢加强结构，耐酸耐碱；特种胶工艺连接，运行安全；使用IGBT模块，性能稳定；专业电源设计，性价比高。反渗透纯水机去离子水生产设备之一，通过反渗透原理来实现净水。 纯水机清洗半导体硅片用的去离子水生产设备，去离子水有毒，不可食用。 净化设备主要产品：水处理设备、灌装设备、空气净化设备、净化工程、反渗透、超滤、 电渗析设备、EDI装置、离子交换设备、机械过滤器、精密过滤器、UV紫外线杀菌器、臭氧发生器、装配式洁净室、空气吹淋室、传递窗、工作台、高校送风口、空气自净室、 亚高、高效过滤器等及各种配件。 风淋室：运用国外先进技术和进口电器控制系统,组装成的一种使用新型的自动吹淋室.它 广泛用于微电子医院\制药\生化制品\食品卫生\精细化工\精密机械和航空航天等生产和科研单位,用于吹除进入洁净室的人体和携带物品的表面附着的尘埃,同时风淋室也起气的作用,防止未净化的空气进入洁净区域,是进行人体净化和防止室外空气污染洁净的有效设备. 抛光机整个系统是由一个旋转的硅片夹持器、承载抛光垫的工作台和抛光浆料供给装置三 大部分组成。化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上，而由亚微 米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动，并产生化学反应，工件 表面形成的化学反应物由磨粒的机械作用去除，即在化学成膜和机械去膜的交替过程中实 现超精密表面加工，人们称这种CMP为游离磨料CMP。 电解抛光电化学抛光是利用金属电化学阳极溶解原理进行修磨抛光。将电化学预抛光和机 械精抛光有机的结合在一起，发挥了电化学和机构两类抛光特长。它不受材料硬度和韧性 的限制，可抛光各种复杂形状的工件。其方法与电解磨削类似。导电抛光工具使用金钢石 导电锉或石墨油石，接到电源的阴极，被抛光的工件（如模具）接到电源的阳极。 光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组 成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得 这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去 可溶性部分，得到所需图像（见图光致抗蚀剂成像制版过程）。光刻胶广泛用于印刷电路 和集成电路的制造以及印刷制版等过程。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反 应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻 胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以 分为三种类型。①光聚合型，采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步 引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。②光分解型，采用含有叠氮醌