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扩散工艺 江苏林洋新能源有限公司,1 概述 2 扩散基本原理 3 扩散基本工艺 4 扩散后硅片检验 5 安全注意事项,目 录,1.1 太阳能电池片生产工艺流程,分选测试,PECVD,一次清洗,二次清洗,烧结,印刷电极,等离子刻蚀,检验入库,扩散,概述,,,,,,,,,1.2 扩散工艺的目的,概述,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/方块电阻R□,P型衬底,,1.3 PN结的制造,概述,制造一个PN结并不是把两块不同类型（p型和n型） 的半导体接触在一起就能形成的 必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区 域，另一部分是N型区域 也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触 2.1POCl3简介,扩散基本原理,太阳电池磷扩散方法 １．三氯氧磷（POCl3）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,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2.2 磷扩散的基本原理 i,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：,扩散基本原理,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：,2.2 磷扩散的基本原理 ii,扩散基本原理,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 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 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2.3 影响扩散的因素,扩散基本原理,管内气体中杂质源的浓度扩散温度扩散时间,3.1 扩散流程,扩散基本工艺,通源,进炉,清洗,装片,通氧气,稳定,升温,吹氮,饱和,,,,,,,,出炉,,卸片,,检验,,3.2 清洗和饱和,扩散基本工艺,清洗 初次扩散前，扩散炉石英舟首先连接TCA装置，当炉温升至设定温度，以设定 流量通TCA清洗石英管清洗结束后，将石英管连接扩散源瓶，待扩散。

[ 清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗结束后，先关TCA，再关O2] 饱和 如果不连续生产,则每天正式生产前，须对石英管进行饱和,即正式的扩散工艺, 把石英舟放入石英管,进行一次扩散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，设定时间结束后，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，需对石英管及石英舟进行饱和],3.3 升温和装片,扩散基本工艺,升温 打开大N2,调节气体流量到指定数值,然后开始使炉子升温,升到指定温度.装片整个扩散全过程中(从升温到出炉)一直通大氮. 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依次将硅片从白片盒中吸出插入石英舟双面扩散一个槽插入一片；单面扩散一个槽插入背靠背两片(RENA制绒的注意亮暗面)3.4 进炉、稳定和通氧,扩散基本工艺,进炉 用舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅浆上，保证平稳，由步进电机缓缓推入扩散炉 稳定 稳定炉管,使炉管内达到充分饱和也相当于在升温 通氧气 稳定好后,打开氧气，其流量调节为工艺指定数值3.5 通源、吹氮至出炉,扩散基本工艺,通源（POCl3） 通氧指定时间后(保持通氧到扩散结束),打开小氮，小氮是携带扩散源的气体,调节其流量为工艺设定数值。

注意:小氮的气体压力不能超过3.5KG,我们控制在2KG以下. 吹氮 通源指定时间后,关闭氧气和小氮,只通大氮也叫驱入 出炉 冷却后检验 检验合格后卸片，不合格返工,4.1 扩散后检验,扩散后硅片检验,外观检验： 1.色泽 表面颜色均匀，无偏磷酸滴落 2.物理 对崩边缺口等机械缺陷的控制 3.弯曲度 方块电阻检验： 每炉中从炉口至炉尾均匀取6片扩散后的硅片，用四探针测试仪测量方块电阻，记录下测量数据.单晶扩散方块电阻控制在40-50Ω/□之间,多晶扩散方块电阻控制在50-60Ω/□之间具体详见扩散文件,4.2 检验原理 i,方块电阻 一个均匀导体的立方体电阻 ,长L，宽W，厚d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 / dR = R□（L / W） L= W时R= R□，这时R□表示一个正方形薄层的电阻，与正方形边长大小无关 单位Ω/□，方块电阻也称为薄层电阻Rs,R= ρ L / d W =(ρ/d) (L/W),扩散后硅片检验,4.2 检验原理 ii,为何将方块电阻作为检验标准 在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻是反映扩散层 质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一。

方块电阻只能提供杂质分布的综合信息对应于一对确定数值的结深和薄层电阻，扩散层的杂质分布是确定的Rs=[q∫μ(C) ×Ce(z)] dz ],-1,Ce（z）为载流子浓度， μ(C)为与杂质浓度有关的载流子迁移率扩散后硅片检验,4.2 检验原理 iii,四探针法原理,扩散后硅片检验,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4.5325V,,,,,I,5.1 危险气体,安全注意事项,1.三氯氧磷（POCl3） 本品遇水蒸汽分解成磷酸和氯化氢，可致磷中毒，对皮肤、粘膜有 刺激作用 2.三氯乙烷（C2H3Cl3） 主要浸入途径是吸入、食入、经皮肤吸收，急性中毒主要损害中枢 神经系统 。