扩撒工艺培训资料2011.4.8.ppt

索日光电科技有限公司 扩散工艺2011 4 8 什么是扩散 扩散是一种材料通过另一种材料的运动 是一种自然的化学过程是掺杂的一种工艺方法 扩散的条件是什么 一种材料的浓度必须高于另一种材料的浓度系统内部有足够高的能量可以使高浓度的材料进入或通过另一种材料常见的扩散现象气相扩散 充压喷雾罐 空气清新剂之类 液相扩散 墨水与水混合固相扩散 金链子与皮肤 什么是结 富含电子的区域 N型区 与富含空穴的区域 P型区 的分界处结的具体位置在哪里 电子浓度和空穴浓度相同的地方 结的扩散形成 杂质气流 扩散炉管 P型杂质原子 N型杂质原子 大量的杂质气体进入密闭空间 扩散炉 杂质气体在扩散炉内扩散 气相扩散 因为进入的杂质气体为N型杂质原子 硅材料内部为P型杂质原子 因为浓度的关系 发生扩散过程因为扩散到晶圆内部的N型杂质原子数量高于第一层中P型原子数量 形成N型导电层发生从第一层向第二层的扩散同样 第二层中的N型杂质的数量高于P型 使第二层转变为N型向深处继续扩散 NP结与PN结 NP结 掺杂区中N型原子浓度高PN结 掺杂区中P型原子浓度高 扩散的工艺目的 在硅片表面产生具体掺杂原子的数量 浓度 在硅片表面下的特定位置处形成PN 或NP 结在硅片表面层形成特定的掺杂原子 浓度 分布 扩散工艺步骤 淀积 deposition 推进氧化 drive in oxidation 淀积工艺的影响因素 特定杂质的扩散率 diffusivity 杂质在晶圆材质的最大固溶度 maximumsolidsolubility 扩散源的选择 液态源 如溴化硼BBr3 三氯氧磷POCl3 气态源 如三氢化砷AsH3 乙硼烷B2H6 固态源 如硼块 含硼和氮的化合物 推进氧化的目的 杂质在硅片深处的再分布氧化硅表面 推进氧化的影响 若杂质是N型 会发生所谓的堆积效应 增加了硅表层的杂质数量 若杂质是P型 会发生相反的效应 降低了硅表层的杂质数量 太阳电池工艺中的扩散浙江索日光电科技有限公司 扩散的目的 形成PN结 扩散 结深 对扩散的要求是获得适合于太阳电池pn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 5 m 扩散装置示意图 影响扩散的因素 管内气体中杂质源的浓度扩散温度扩散时间 太阳电池磷扩散方法 三氯氧磷 POCl3 液态源扩散喷涂磷酸水溶液后链式扩散丝网印刷磷浆料后链式扩散 POCl3的特性 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 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 由上一页的反应式可以看出 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 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扩散过程中通氧气的原因 POCl3含氧扩散原理 在有氧气的存在时 POCl3热分解的反应式为 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 磷扩散工艺过程 清洗 饱和 装片 送片 回温 扩散 关源 退舟 方块电阻测量 卸片 清洗 初次扩散前 扩散炉石英管首先连接TCA装置 当炉温升至设定温度 以设定流量通TCA60分钟清洗石英管 清洗开始时 先开O2 再开TCA 清洗结束后 先关TCA 再关O2 清洗结束后 将石英管连接扩散源瓶 待扩散 饱和 每班生产前 须对石英管进行饱和 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 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 用石英吸笔或夹子依次将硅片从硅片盒中取出 插入石英舟 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 回温 打开O2 等待石英管升温至设定温度 扩散 打开小N2 以设定流量通小N2 携源 进行扩散 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 进行下一轮扩散 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暴露在空气中的时间 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 扩散工序工艺卫生要求浙江索日光电科技有限公司 扩散间工艺卫生 为保证扩散间1万级洁净度标准和稳定电池片的效率 以下各条款各部门人员应严格遵守 1 非扩散间工作人员不得进入扩散间 如有需要进入扩散间的人员 工艺 设备 设施 电池线巡检 必须换鞋套 戴口罩 经30s风淋后才可进入 扩散间两侧的门除存取源瓶时 平时不得打开 扩散间工艺卫生 2 扩散间工作人员必须严格按照规定穿戴洁净服 帽 所有扣子 包括粘拉毛 和拉链必须扣好拉严 除眼部皮肤外 其他皮肤不得裸露于空气中 头发应完全掩盖在帽子下 女生的刘海和辫子应全部遮掩在帽子下 3 清洗间和扩散间的传递窗严禁同时打开 传递窗由清洗间人员定时擦洗 每班每四小时擦洗一次 4 装片台不得堆放过多的清洗甩干后的硅片 装好舟的硅片应及时进行扩散工艺或放于通风柜中 避免长时间暴漏于空气中 扩散间工艺卫生 5 操作过程中 严令禁止赤手接触硅片 吸笔 花篮 石英舟 舟叉及其他任何作业工具 6 装片人员与卸片人员应分开工作 避免交叉污染硅片 卸片后如要装片应更换乳胶手套 7 禁止在扩散间追逐打闹 尽量减少起身走动次数 以减少扬起地面灰尘的几率 扩散间工艺卫生 8 注意洁净服的卫生 避免洁净服沾污油污和粉尘 建议每周将洁净服 帽和鞋清洗一次 方块电阻测试要求浙江索日光电科技有限公司 1 着装规范 操作提示 戴好头套 工作帽 口罩 汗布手套 乳胶手套 左手戴上一次性手套 右手臂戴上净化护袖 2 操作准备 操作提示 打开电源开关 初次测量时 要先预热15min 3 检查指示灯 操作提示 检查各类指示灯是否正确 确保温度正常 无强光直射 无高频干扰 4 调整电流 操作提示 确定 R I EXCH 1各个指示灯亮 把电流档位从0 1MA调至10MA 用手轻轻