泰阳培训教材

电阻率
ne
σ：材料电导率 n：载流子浓度，单位为cm-3 e：电子的电荷，单位为C（库仑） μ：载流子的迁移率，单位为cm2/V·s


1

ρ：材料电阻率，单位为Ω·cm
P型半导体
当半导体中掺有受主杂质硼（B）、铝（Al）、镓 （Ga）、铟（In）时，主要靠受主提供空穴导电， 这种依靠空穴导电的半导体叫做P型半导体。
› 扩散系统内的杂质蒸汽压低，在一定扩散条件下使进入硅体内 的杂质含量减少。主要原因有：杂质源变质；源使用时间过长， 使源中含杂质量减低；系统漏气；石英管内源蒸汽饱和不充分； 携带源的气流过小；液态源扩散时氧气流量过小，使源分解不 充分等。
解决办法：
› 控制好气体流量，磷源浓度不要过高； 要经常清洗处理扩散石英管道。
方块电阻偏大及解决办法
造成扩散的方块电阻偏大的原因：
› 扩散窗口有氧化层，阻止了杂质向硅内扩散。这是由携带源的 氮气中含有较多的水分和氧；杂质源中含水分量较多；光刻不 彻底，未将扩散窗口氧化层去除干净等因素造成。
扩散杂质源：用扩散法制作PN结时所用的掺杂材料，称为扩 散杂质源。必须具有下述特点是受主杂质或施主杂质、具有较 低的扩散温度、具有适中的扩散速度、具有很高的纯度、不能 和半导体发生化学反应。
闭管扩散：将半导体晶片和杂质源放在真空密闭的石英管中所 进行的扩散，称为闭管扩散。反之叫开管扩散。
液态源扩散：采用室温下为液态的杂质源进行的扩散工艺称之 为液态源扩散。液态源扩散的工艺过程同开管携带气体扩散相 似。如POCl3为源的磷扩散和以BBr3为源的硼扩散。
细菌
0-10/ml
TOC（ppm） 1 DOC（ppm） 8
15-17
16-18
100 200-500
30 <200
0.2-0.5 0.2
100/100ml 100/100 ml
1
0.5-1
1-8
0.3-8
17-18
10-15 50-100
0.2 50/100ml
0.3-1 0.3-8
17-18
5-10 <50
› 破坏点是在扩散过程中，由于腐蚀不当、硅表面有缺陷、表 面有沾污、硅片没有烘干、室内湿度太大、源变质等原因， 而在硅片表面造成局部损伤。
解决的办法：
› 如果合金点很小，用95%-98%的浓硫酸煮30分钟左右，可得 到一定程度的消除；
› 在液态源磷扩散时，多通入一些氧气，对减少表面缺陷有明 显效果；
1.4.太阳能电池的简介
按基本材料分类
晶体硅太阳电池 薄膜硅太阳电池
化合物太阳电池
单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池 晶硅微薄膜太阳电池 纳米晶硅薄膜太阳电池 硒光电池 硒化镉太阳电池 硒铟铜太阳电池 碲化镉太阳电池 砷化镓太阳电池
有机半导体太阳电池、染料敏化太阳电池
太阳能电池的分类
电池分类
4.3.2.生产线的一些资料
4.3.2.1.基本概念
扩散工艺：在高温下，使杂质由半导体晶片表面向内部扩 散，以改变晶片内部的杂质分布和表面层的导电类型，这 一工艺统称扩散工艺。
杂质在半导体中的扩散机理 ：杂质原子在半导体中的扩散机 理比较复杂，但主要可分为替位式扩散和间隙式扩散两种。
恒定表面源扩散：恒定表面源扩散是指在扩散过程中晶片表面 的杂质浓度始终不变。随时间改变的只有结深和进入硅衬底的 杂质总量。
子沾污。
扩散层表面的合金点、破坏点及解决方法
合金点：扩散后观察到扩散窗口内有一层白雾状的东西，或有小 突起。在显微镜下观察，前者是一些黑色小圆点，称为合金点； 还可能是一些黄亮色、透明的小突起，称为破坏点；有时也统称 为合金点。
产生原因：
› 合金点是过多的杂质原子堆积在一起与硅合金，往往是由杂 质和氧化硅组成的玻璃体；
≥0.5 ≤1
≥0.5 ≤10
温度 （℃） 最最 高低
27 18
27 18
相对湿度 （%） 最最 高低
60 40
60 40
正压值 （帕）
逐级相 差 ≥66.6 61 同上
同上
噪声 （A声 级分贝 ）
≤70
≤70
适用范围 （以集成电路工艺为 例）
超大规模、大规模集 成电路的光刻制版 光刻、制版
100级 ≥0.5 ≤100 27 18 60 40 同上 ≤70 扩散、氧化
方块电阻：方块电阻是标志扩散到半导体中的杂质总量的一个 重要参数。
考虑一块长为l、宽为a、厚为t的薄层（金属或半导体薄层）。如果该薄层 材料的电阻率为ρ，则整个薄层的电阻为
R l ( )( l )()
ta t a
当l=a（即为一个方块）时
R ( )()
t
ρ/t代表一个方块的电阻，故称方块电阻，特记为
适用的工序 光刻 制版中精缩、显影 芯片工艺中的氧化、扩散、金属化、清洗 中测、划片 组装、压焊 封装以后的各工序
洁净区工作人员注意事项
合适的生产环境可以提高产品的性能水平，成品率，可靠性质 量和生产效率。
进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。 进入洁净区前先在风淋室风淋30秒，然后才能入内。 每周洗工作服，洗澡、理发、剪指甲，不用化妆品。 与工作无关的纸张、书报等杂物不得带入。 严禁在净化区做会造成粉末的活，工作中少走动。 进入净化区的设备、试剂、气瓶等所有物品都要经严格清洁处
4.2.2.清洗基本知识
硅片表面污染
有机物沾污：包括切、磨、抛工艺中的润滑油脂；石蜡、 松香等粘合剂；手指分泌的油脂及光刻胶、有机溶剂的残 留物等。
金属离子、氧化物及其他无机物质：包括腐蚀液中重金属 杂质离子的残留；各种磨料中的氧化物或金属离子；使用 的容器、镊子、水中金属离子的沾污；各种气体、人体汗 液等引入的杂质离子。
› 清洗硅片的用具、化学试剂、纯水； › 操作者身上的汗液、呼出的气体、人体皮肤屑等； › 在氧化炉、扩散炉中炉管和耐火砖等材料中含有大量的
钠离子，在高温下穿过石英管，造成氧化层钠离子沾污。
解决办法
› 加强工艺操作、人体卫生、环境卫生； › 使用高纯化学试剂、高纯水和超净设备； › 采用HCl氧化工艺，减少氧化过程中由氧化炉引入的钠离
按结构分类 按用途分类
同质结太阳电池 异质结太阳电池 肖特基结太阳电池 复合结太阳电池 液结太阳电池
空间太阳电池 地面太阳电池 光伏传感器
按使用状态分类
平板太阳电池 聚光太阳电池 分光太阳电池
其它
薄膜太阳电池 片状太阳电池
二、半导体车间的基本知识
2.1.技术人员应该注意的问题
职责
对设计文件进行工艺审查并对审查质量负责； 按设计文件的要求和有关标准编写工艺文件，并对
› 采用固-固扩散或二氧化硅乳胶源扩散，可得到较理想的表面 状态；
› 加强硅片表面清洁处理，并充分烘干，防止杂质沾污。
扩散层表面白雾现象及解决方法
产生原因：
› 用固-固扩散及液态源磷扩散时，硅片表面有时出现 白雾现象，在磷扩散时，磷杂质浓度过高以及石英 管中偏磷酸产生大量的烟雾喷射在硅片表面，在快 速冷却过程中就产生了白雾。有白雾的硅片，与光 刻胶的粘附性差，光刻腐蚀时易脱胶或钻蚀。
理后才可进入。
每天上班先清扫、擦洗设备，下班前清理好工作现场。
三.丝网印刷电池简介：
3.1.丝网印刷电池结构
丝网印刷工艺是将金属浆料通 过网板印制在电池表面，在～ 750℃下烧制几分钟制成电极， 这种方法易操作、效率较高、 成本低。然而，它需要在硅表 面进行非常重的掺杂（≥1021 cm-3）和非常厚的n+发射极 （≥0.4μm），重掺杂易在硅 片表面形成了一个死层，很大 程度上减小了电池的蓝光响应。 另外，丝网印刷工艺很难在工 业水平上得到宽度小于150μm 的栅线，其所引起的遮光损失 （～10％）限制了电池的效率。
其他可溶性杂质。
水质
– 纯水质量对半导体芯片的性能、质量、成品率有极大的影 响。
超纯水水质指标的变化
项 目
年 代
1973年 1976年
1979年 1981年 1983年
电阻率（MΩ *cm） 13-15 25℃
总电介质（ppb） 100
微粒（0.3μ m以 上）
粒径（μ m）
5001000
0.45-0.5
1000级 ≥0.5 ≤100 27 18 60 40 同上 0
10000级 ≥0.5 <1000 27 18 60 40 同上 0
≤70 ≤70
封装、压焊 腐蚀、筛选
按器件产品种类和要求所采用的洁净标准
洁净室级别 100级 100-1000级 10000级 10000-100000级 100000级 100000级以下

R□＝
(
t
/□)
注意，R□的单位是欧姆（Ω），符号“□”只不过是为了强调是一个方块的 电阻而已。方块电阻主要与薄层厚度和材料电阻率有关。
4.3.2.2.扩散过程中出现的能问题及解决 方法
钠离子沾污及解决办法
污染：氧化层中的钠离子沾污是造成器件漏电流 增大、击穿特性变化、器件性能不稳定。
少子寿命的测试：少子寿命的测量方法有表面 光电压法（SPV）、微波光电导衰减法（μPCD）、高频光电导衰减法（PCD）、直流光 电导衰减法、准稳态光电导衰减法、微波反射 光电导衰减法等，通过这些原理制备的仪器称 为少子寿命测试仪。
4.1.2.化学纯度
化学纯度是指材料的本底纯度。碳、氧及其它杂 质含量，一般用二次离子质谱(SIMS)测试。
少子寿命及其测量方法
少子：当半导体掺杂后，其导电必定是以一种载流 子为主（电子或空穴）。载流子注入后，产生非平 衡载流子与导电类型相反的载流子叫少子，实际上 往往是非平衡少数载流子起着重要的作用。