太阳能电池片扩散工艺

清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗结束 后，先关TCA，再关O2。 三氯乙烷（C2H3Cl3）高温氧化分解，产生 的氯分子与重金属原子化合后被气体带走， 达到清洗石英管道的目的。其反应式为： C2H3Cl3 + O2 = Cl2 + H2O + CO2 +…… 当炉温升至预定温度（1050℃）后直接运行 TCA工艺，直至TCA+饱和工艺结束。
POCl3 简介
PClO3极易水解，在潮湿的空气中，因水解产生酸雾， 水解生的HCl 溶于源中会使源变成淡黄色，此时须换 源。 工艺生成物HPO3是一种白色粘滞性液体，对硅片有 腐蚀作用，并会使石英舟粘在管道上不易拉出。
磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和 回温 装片
关源，退舟
卸片
送片
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方块电阻测量
四探针法原理
检验原理ⅱ
I V
R=F×V/I 四探针可以排成不同的几何形状，最常见的是排成一条直线。 探针间距远大于结深时，几何修正因子为4.5325。
关于四探针
用途：测量半导体材料的电阻率。 原理：使用四根处于同一水平面上的探针压 在所测材料上，1,4探针通电流。2,3探针间 产生一定的电压。
扩散方块电阻控制在47-52Ω/□之间。同一炉扩散方块 电阻不均匀度≤20%，同一硅片扩散方块电阻不均匀度 ≤10%。 表面无明显因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。
清洗
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清洗
化学品：C2H3CL3(三氯乙烷) 特性： 无色液体，不溶于水 危害性：遇明火、高热能燃烧，并产生剧毒的氯 化氢烟雾 。急性中毒主要损害中枢神经系统。对 皮肤有轻度脱脂和刺激作 用。
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饱和
每班生产前，需对石英管进行饱和。 炉温升至设定温度时，以设定流量通小N2（携 源）和O2，使石英管饱和，20分钟后，关闭小 N2和O2。 初次扩散前或停产一段时间以后恢复生产时， 需使石英管在950℃通源饱和1小时以上。
五氧化(二)磷 1.物质的理化常数: 国标编号 81063 CAS号 1314-56-3 中文名称 五氧化(二)磷 英文名称 Phosphorus pentoxide；Phosphoric anhydride 别 名 磷酸酐 分子式 P2O5 外观与性状 白色粉末，不纯品为黄色粉末， 易吸潮 分子量 141.94 蒸汽压 0.13kPa(384℃) 熔 点 563℃ 溶解性 不溶于丙酮、氨水，溶于硫酸 密 度 相对密度(水=1)2.39；相对密度(空气=1)4.9 稳定性 稳定 危险特性：接触有机物有引起燃烧危险。受热或遇水分解放热， 放出有毒的腐蚀性烟气。具有强腐蚀性。 燃烧(分解)产物：氧化磷。
工艺参数
TCA清洗
O2(L/min 温度（℃） 时间 小 ) （min） N2(L/min ) 240-480 0.5 10-25 参数设置 1050 预饱和
温度（℃） 时间 （min） 小 N2(L/min) 大 N2(L/min)
参数设 置
900950
60
1-2
O2(L/m in) 18-25 1-2.5
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关源，退舟
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，进行下轮 扩散。 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。
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卸片
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。
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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）其反应式如下：
生成的P2O5又进一步与硅作用，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 。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 优点： 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电池是非常重要的。
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。升温下与 水接触会反应释放出腐蚀有毒易燃气体。
吹氮
出炉
10
10
840~900
840~900
25~30
25~30
0
0
0
0
20
20
扩散装置示意图
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： 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：
工艺参数
扩散参数
时间（min） 温度（℃） 大N2（L/min）小N2（L/min）O2（L/min）源温（℃） 进炉 稳定 通源 6 9 20~30 840~900 840~900 840~900 25~30 25~30 25~30 0 0 1.6~2.0 0 0 1.8~2.2 20 20 20
1.1 扩散的概念
扩散（diffusion）：物质分子从高浓度区域向低浓度 区域转移，直到均匀分布的现象。 扩散的用途：金属表面处理，半导体器件生产等。
2.2 扩散工艺的目的
在P（N）型衬底上扩散N（P）型杂质形成PN结。达
到合适的掺杂浓度ρ。
扩散的工艺原理
制造PN结原理：实质上就是想办法使受主杂质(P型)， 在半导体晶体内的一个区域中占优势，而使施主杂 质(N型)在半导体内的另外一个区域中占优势，这样 就在一块完整的半导体晶体中实现了P型和N型半导 体的接触，而此时半导体晶体内部就形成PN结。 利用磷原子(N型) 向晶硅片(P型)内部扩散的方法， 改变晶硅片表面层的导电类型，从而形成PN结。这 就是用POCl3液态源扩散法制造P-N结的基本原理。
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装片
戴好防护口罩和干净的塑料手套，将清洗甩干 的硅片从传递窗口取出，放在洁净台上。 用吸笔依次将硅片从硅片盒中取出，插入石英 舟。
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送片
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。
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回温
打开O2，等待石英管升温至设定温度。
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扩散
打开小N2，以设定流量通小N2（携源）进行扩散