光伏电池-TOPCON电池LPCVD工艺流程解析

一、LPCVD工艺原理LP的工艺原理与目的：原理：用加热的方式，在低压条件下使气态化合物在硅片表面反应并沉积成固体薄膜目的：在硅片背面沉积一层超薄氧化层提供良好的界面钝化，同时提供不同载流子隧穿势垒，氧化层上沉积一层非晶硅增加电子的迁移速率同时抑制空穴的迁移速率（形成能带弯曲和异质结接触），另外非晶硅与金属接触，起到电子传输桥梁的作用。氧化层沉积原理：高温通氧气，氧气和硅反应生产氧化硅，

反应方程式：O2+Si=SiOx非晶硅沉积原理：高温通硅烷，硅烷热分解成硅和氢气，反应方程式：SiH4（气）=Si（固）+H2

2.1、氧化层的形成机理：在反应过程中，硅表面未饱和硅原子与氧原子结合生成二氧化硅薄膜，之后由于已生成的SiO2薄膜会阻止氧原子和硅表面，氧原子会以扩散的方式继续通过氧化层，到达SiO2/Si界面，继续与内部原子发生反应。通过控制反应时间和剂量，可以实现膜层厚度控制。所以SiO2膜层在一定程度上能有效降低硅表面的悬挂键密度，从而很好的通过控制界面缺陷和固定电荷，实现表面态密度的降低，同时SiO2/Si界面的复合速率也能有效降低，从而起到钝化作用。2.2、氧化层的影响因素：由于实际的硅片表面外面无其他原子存在，表面的硅原子有未饱和的悬挂键，会形成很多表面形态，引入表面能级，即表面复合。SiO2钝化方法即硅片表面的氧化的氧化钝化法，通过通入氧气在高温条件下硅片表面形成一层SiO2膜层。SiOx生长的影响因素时间

温度

流量

压力3.1、Poly层形成过程：多晶Si薄膜淀积本质：一种复相物理-化学过程生产过程：参加反应的气体被输送到淀积区；反应物分子由主气流扩散到达衬底表面；反应物分子吸附在衬底表面上；吸附物分子间或吸附分子与气体分子间发生化学反应，生产si原子和化学反应副产物，si原子沿衬底表面迁移并结合进入晶体点阵内；反应副产物分子从衬底表面解吸；副产物分子由衬底表面外扩散到主气流中然后排除沉积区。3.2、Poly层的影响因素：薄膜生长速率主要取决于表面化学反应进行的快慢，即表面反应控制，生长速率随绝对温度的增加呈指数的增加。较高的温度下，衬底表面上的化学反应进行较快，转移到表面上的反应剂由气相转移到生长表面的快慢，即质量转移控制，此时薄膜的生产速率与温度的关系不明显。温度低于660℃，薄膜生长速率随温度线性增长；超过660℃，薄膜生长速率基本保持恒定。在一定的混合气体总压强下，沉积速率与SiH4的浓度成正比SiH4的浓度一定时，沉积速率与压强成正比压强较低时，生长速率很慢，沉积的薄膜非晶态成分较高。磷扩一、磷扩的工艺原理1.1

扩散的定义扩散是一种由热运动所引起的杂质原子和基体原子的输运过程，将掺杂杂质沉积到硅片表面，由于热运动，原子从一个位置运动到另一个位置，基体原子与杂质原子不断地相互混合，从而改变基片表面层杂质掺杂。1.2、磷扩的过程：扩散的杂质源是由N2通过源瓶将POCL3带入低压扩散炉中的；在高温（>600℃）下，POCl3分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：1.2、磷扩的过程：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：综合上述反应可得，在有足够氧气的情况下，POCl3的热分解反应式为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。1.3

低压扩散的优势在低压扩散过程中，炉管内为低压环境，气体分子在炉管中的分布更加均匀，磷源可以充分分布在扩散炉管的每个区域，获得更好的均匀性1.2、磷扩的目的：因为在钝化接触结构制备中，越是平整的表面越容易得到良好的界面钝化效果，但会与金属的接触变差，所以需要高浓度的掺杂层以得到更低的金属接触电阻；磷扩散中需要有少量的磷原子进入硅基体中，掺杂的多晶硅层与硅基体形成n+/n高低场，让少数载流子无法运动到表面，形成场钝化层。1.3、掺杂浓度对钝化的影响：1.3.1复合在半导体中主要有三种复合机理：辐射复合：电子与空穴复合后直接释放光子，这个过程称为电子空穴对的辐射复合；陷阱辅助复合：在半导体的表面，由于晶格突然打断具有高浓度缺陷，体现在界面一系列陷阱，电子和空穴会通过这些陷阱复合；俄歇复合：在半导体中，电子与空穴复合时，把能量或者动量，通过碰撞转移给另一个电子或者另一个空穴，造成该电子或者空穴跃迁的复合过程叫俄歇复合。Auger复合是电子与空穴直接复合、而同时将能量交给另一个自由载流子的过程。俄歇复合只有在自由载流子浓度较大的情况下才具有较快的复合速率，因此在掺杂较重的硅材料中尤为明显；1.3、掺杂浓度对钝化的影响：1.3.2钝化钝化的目的就是尽量减少表面陷阱所引起的少子复合，通常做法有：在半导体表面制作一层薄膜，依靠薄膜中的各种原子与半导体表面悬挂键结合，将这些陷阱能级饱和；调制表面势场，使载流子原理表面，从而降低表面陷阱对载流子寿命的影响注：悬挂键是化学键。一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键称为悬挂键。1.3、掺杂浓度对钝化的影响：1.3.3掺杂浓度对钝化效果的影响多晶硅层较高\较低的掺杂浓度都会影响到钝