材料设备概论

1、晶体硅的清洗与制绒重点：晶体硅清洗制绒过程对药液浓度的控制清洗制绒分为：表面化学清洗和表面的腐蚀难点：对清洗制绒过程温度控制内容：1多晶硅绒面技术主要有机械刻槽：要求硅片厚度在以上，因为训槽的深度一般在的量级上，所以硅片厚度要求很高，而又会增加技术成本。等离子刻蚀（）：制备出的硅片表面陷光，效果非常好，但需要相对复杂的工序和昂贵的加工系统。各向同性酸腐蚀：比较容易的整合到当前太阳电池工序，制作成本最低，适合大规模生产。2晶体硅表面减反射原理能量损失的类型：光学损失，电学损失光学损失主要方式 硅表面的反射损失，反射率可达以上 上电极的遮光损失，金属栅线要遮掉的入射光 进入硅片能量大于禁带宽度的光

2、子在电池背面的投射3清洗表面的目的取出硅片表面的机械损伤层（来自硅棒切割的物理损伤）清除表面油污及金属离子杂质对表面凹凸面进行处理，增加光在太阳电池片表面折射次数，有利于电池片对光的吸收，已达到电池片对太阳能价值的最大利用率4多晶硅的酸腐蚀（制绒）（）酸对硅的腐蚀速度与晶粒取向无关，所以酸腐蚀又称为各向性酸腐蚀目的：减少光的反射次数，提高短路电流（）最终提高原理：多晶硅太阳电池采用酸腐蚀多晶硅片的方法，获得各向同性的表面结构，（通过对加不同配方的酸腐蚀液与硅片在一定温度条件下进行反应，实际反应非常复杂，酸腐蚀液是由两种酸与水以适当比例混合而成）。腐蚀机训：作氧化剂，在表面形成层 反应方程式：

3、酸作为络合剂，去除层 总方程式：酸碱比较，酸表面反射率明显下降在，波长范围内反射率由下降到，碱只能下降到。影响绒面的因素 的混合溶液浓度（1:3） 制绒槽内及的累积量 制绒腐蚀的温度：，最大偏差 腐蚀的时间长短 工业化学分为：一般溶剂，化学溶剂，电子极，半导体极因为化学品污染主要是的金属离子，通常必须限制在0.01级或更低，十亿分之一。5碱洗槽清洗（）目的：去除表面多孔硅（在腐蚀过程中会产生多孔硅层，尽管其具有低的反射率，但其高电阻和高表面复合率，不适合太阳电池生产，用稀去除） 中和前道残留在硅片表面的腐蚀液反应方程式6酸洗槽清洗（）目的：中和前道残留在硅片表面的碱液 利用去除硅片表面氧化物形

4、成疏水面，便于吹干 中的有携带金属离子能力，可用于去除表面金属离子，具有酸和络合剂双重作用，能与金属离子形成可溶于水的络合物（），金属离子对硅片转换效率也会产生影响。扩散制作结重点：要说明在扩散工艺中需要重点关注的化学品（），并说明相关的注意事项难点：对扩散过程中炉管内温度，抽风等工艺配方参数的控制内容：1的性质 无色透明液体，具有刺激性气体，在纯度不高则呈红黄色，其比重为1.67，熔点，沸点，在潮湿空气中发烟，很容易发生水解，极易挥发，高温下蒸气压很高2扩散是物质分子运动或原子运动引起的一种自然现象3扩散的目的：在P型衬底硅片表面高温扩散主族元素磷，形成N型硅，制作结，的 制作是生产太阳电池

5、的核心工艺步骤4制结的方法热扩散法 离子注入法 外延法 激光法及高频电注入法5热扩散法分为 涂布源扩散 液态源扩散 固态源扩散等 5.1热扩散制的方法 利用加热的方法使V族（P）杂质掺入P型硅或族（B）杂质掺入N型硅，如图5-1-1 对扩散工艺的要求是获得适合太阳电池结需要的结深（）和扩散层方块电阻，浅结死层小，电池短波相应好，而浅结引起的串联电阻增加，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，如扩散浓度太大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压与短路电流均下降，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，方阻。6液态源扩散原理利用

6、小携带并通入适量的氧气与硅片在左右炉温的石英管里进行反应，将磷原子扩散到硅片中，形成完整的结。液态源扩散方法具有生产效率高，得到结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对制作具有大面积的太阳电池非常重要。6.1反应机制在高温下（）分解生成和生成的在扩散温度下与硅反应，生成和原子由以上方程可以看出热分解时，如果没有外来的氧参与分解是不充分的，生成的是不易分解的，并对硅片有腐蚀作用，破坏硅片表面状态，但有了外来的存在的情况下，会进一步分解成并放出氯气。生成的有进一步与硅作用，生成和原子，由此可见，在磷扩散时，为了促进充分分解和避免与对硅片表面的腐蚀作用，必须在通的同时通入一定流量的氯气，在有氧气的存

7、在时，热分解的反应式为分解产生淀积在硅片表面，与硅片反应生成和原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后原子再向硅中进行扩散。6.2液态源扩散装置扩散工艺过程清洗饱和装片送片回温扩散关源退舟卸片测量 清洗： 初次扩散前，扩散炉石英管首先连接装置，当炉温开至设定温度，已设定流量通60分钟清洗石英管， 清洗开始时，先开再开；清洗结束后，先关在关，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，必须对石英管进行饱和， 炉温开至设定温度时，以设定流量通小（携带源）和，使石英管饱和20分钟后，关闭小和， 初次扩散前，或停产一段时间后恢复生产时，需使石英管在通源1小时以上。 回温：打开，等待石

8、英管开温至设定温度。 扩散：打开小，以设定流量通小进行扩散。扩散工艺条件清洗饱和炉温1050900时间 3030小0.32 102.5大18磷扩散STP 103ESTP 125E炉温875882源温2020操作状态进炉回温磷扩散出炉STP 103E320403STP 125E325403流量大大,大,小大STP 103E181818 2.5 1.825STP 125E181818 2.5 1.8257扩散层薄层电阻及其测量薄层电阻（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，方阻是标志扩散到半导体中的杂质总量的一个参数7.1方块电阻的定义指表面为正方形的半导体薄层，在电流方向

9、（电流方向平行于正方形的某边）所呈现的电阻 如上图薄层材料的电阻率为，则该整个薄层的电阻为 当（即为一个方块时），可见代表一个方块的电阻，故为方块电阻，特记为：。7.2扩散层薄层电阻的测试测试方法 常用探针法，外边两探针通电流，中间两探针测电压，（C为修正因子，值大小与样品型状和大小有关，还与样品是单层扩散还是双层扩散等因素有关）。越小，表明扩入硅片的净杂质越多，反之，扩入的就越小，薄层电阻的大小与薄层的平均电阻成正比，与薄层的厚度成反比，与薄正方形的吧边长无关。检验标准。扩散方块电阻控制在之间，同炉扩散不均匀度，同硅片扩散不均匀度，表面无明显因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。8影响扩散的因素

10、管内气体中杂质源的浓度扩散温度扩散时间刻蚀去除重点：讲述N型区域对太阳电池的影响，及去除N型区域的原理和刻蚀槽抽风的控制。难点：着重介绍该工艺参数的控制，和刻蚀线的平整度。内容：1刻蚀：利用化学或物理的方法，有选择性地从半导体材料表面去除不需要材料的过程。2刻蚀的目的：就是进行湿法刻蚀和去除。3湿法刻蚀原理利用和的混合液体对扩散后硅片下表面和边缘进行腐蚀，去除边缘的N型硅，使硅片的上下面相互绝缘。反应方程式：4刻蚀中容易产生的问题及检测方法刻蚀不足：边缘漏电，下降，严重可导致失效。 检测方法：测绝缘电阻。过刻：正面金属栅线与P型硅接触造成短路。 检测方法：称重及目测控制:当硅片从设备流出来。需

11、检查硅片表面状态，绒面无明显斑迹，无药液残留，腐蚀深度控制在范围内，刻蚀宽度不超过同时需要保证刻蚀边缘电阻大于。5碱槽作用：利用喷淋中和并冲掉硅片背面（和刻蚀溶液接触的一面）和边缘沾附的酸，由于碱吸收空气中的，生成碳酸钾析出，造成结晶堵碱，温度低和长时间不用时，需用DI水冲洗。反应方程式：6去除磷硅玻璃的目的 在硅片表面形成一层含P元素的，称为PSGPSG的存在使得硅片在空气中表面容易受潮，导致电流的降低和功率的衰减。死层的存在大大增加了发射区电子的复合，会导致少子寿命的降低，进而降低了和。PSG的存在使PEVCVD后产生色差 反应方程式： 去除PSG的检测方法：当硅片从槽出来，观察表面是否脱

12、水，如脱水表明PSG已去除干净，如表面沾有水珠，表明未被去除干净，可在槽适当补些。刻蚀设备构造工艺步骤：边缘刻蚀碱洗酸洗吹干Etch bathRinse1Alkaline RinseRinse2HF bathRinse 3Drger 2各槽作用：Etch bath:刻蚀槽，用于边缘刻蚀，所用溶液为作用：边缘刻蚀，除去边缘PN结，使电流朝向一个方向流动。注意：扩散面须向上放，的作用主要是增大液体浮力，使硅片很好的浮于反应液上。Alkalinr Rinse:碱洗槽,所用溶液为。作用：中和前道刻蚀后残留在硅片表面的酸液。HF bath:HF酸槽，所用溶液为HF。作用：中和前道碱洗后残留在硅片表面的碱液去。等离子体增强化学气相沉积重点：讲述镀膜原理，及