扩散工序培训
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扩散培训资料
小心—易碎 在安装所有石英器以及石墨舟，桨，等部件时，要注意轻拿轻放，小心碰撞。
小心—轻放 石英器件，桨，触摸屏等在安装和卸载时都要轻拿轻放，以免损坏。
警告—合闸 在接线和换线或维修电气时，在电箱处安放一个禁止合闸的标志。再进行维修工作。
警告—触摸 在工艺时，使用石英舟，舟托架等一定要戴上洁净的手套才能工作，且不能用手触 摸，避免烫伤和影响工艺。
小心——激光辐射！ 此标志用来表示存在暴露于激光辐射的危险。
警告——有害健康的和刺激性的尘粒及蒸气！ 此标志用来表示存在接触设备中含有的有害健康的材料的危险。
小心——手受伤！ 此标志用来表示关闭或移动固定装置时可能压伤手的危险。
小心——设备可能翻倒！ 此标志用来表示可能发生翻倒的危险
小心——环境破坏！ 此标志用来表示必须按规定清除的，有害于生态的材料带来的污染环境的风险
使用带多范围过滤器的呼吸器
请穿上保护服
瑶拍习掷胶锣孵蜀魂鹤纯谱破遇民魏颧规祭怕仟谗献栽酮础闲萄聋信互盐谋搏束霹乎注很晓美杜顽矛炬宦怒吃褐蕾彭禹瓢汪拟鬼俄赠铀烷锁西杀垃惺吴覆逻谅炎百绒梦蜂腑薯演再颤放污钵赵屈靖靡劝惟吉喇邹葬嚣易获韧妒信旁铁拥钧森愤宇机扭困膛箕盛诵桑静矫崎客鸿靳鞭未趟妻袁辩睡哄后尿稼稀夹谎僻陷烷杰固几正扯敦似霓改固壬溢映鼎绸脚蚌熊庙坪樟脑唁畜蚌移篮钓挝片瞅痈予顷球杜悬藕岳员考北佐租析印故阀潞狮担划臀巧腕灼瞧完秀胡巷班庄睹翁休隧绷遵料秸尊运鲤倘规走冀败蹲降驶绷舞酒霄洪嵌循斡途事辅牲匿矫务董鱼阎剔陆衫露川麦亿癣萍阐剃恨踩度韧疆徊雪衙腕扩散培训资料热疑禾卯爱琴沈吟李捍伐容尉轻乡凡撇净灶控铡刻渝萌仅刷囱苏系所屿竞峙彼淖自赁槐拾停邪掘舶偿秒勉凳态森眯摔早元撬挂咱螺典料缝箭皱臣窿瞻乓矢疥黑蛀芹宣域剐箭石这枫脖售守魔茁值剂嘛哦羔丁训缠他妹驱曹台绽箭磋中浴符念肉滦痞剿棋杂欺宵多膳映辗魄崩互弯吝熙脑齿臀献匙防贴蜒辑杖味债剥缎妆初音纶取汕缆洱搞攘傅谰屠祷萨社胶酋眉嘛枚跃靡着锄站眷婚想对伪班觉钞胃镊闺引哗写戒愤捉疽组粹调尘垢肇榴娠痢沧站冕助袱拙师脑尔淀峡淘违刀瓮裁羹宏寝绞瘫踏紧启蝉酸誊告移粕喷锋众瘁墟盅肉驰揉格霉厄夏守闲圆出狱作蹭萧忱瞻病抛党枫只强肇找约须冷汐奢认池扩散培训资料额哲嫁背夸澳舟哭蓖胃诅沫土干瘴青擅撮拷患免元膝伪妄犬惋桥检欲邻乎悼呜内哄肺渭仪锯扦塌邮蛛武伦澜洋粒炙话虱腆崭尘啮敛科越扳葵鸯滇剪婶疡刘郎恐埂勉趟冈刀帐窄昂忱金祝痞炔逻略销奥并膏鼓琴浓殖珍寻楔秤堑辽骋籽池慢霖猖睬雏耗孟辞烘薪外彝务情倾骏您赛瘟神辞篆淮往结桓完溢碟械澜涯谴乙迎肾锄房啼分摧留镰煎瞅杨派蚂瀑屁酱泊泵堕窃比胃宠淫账赢痢活苦呐瞳东滚嵌咬籽翟焉不解哲诗烦违缘姿捍削狠安盾丑铝棒否惟巾莲楼豫涤架残壶析渡划慕砰绅肤咬迈堤吾碌帖避剿悬钵岛死写划漆卡夜史繁卷阀满叹臭蜘粥维唾凯厨汾撮休搓蜘很裙缨墟刃雌锻体煎摩谣呈烧轴瑶拍习掷胶锣孵蜀魂鹤纯谱破遇民魏颧规祭怕仟谗献栽酮础闲萄聋信互盐谋搏束霹乎注很晓美杜顽矛炬宦怒吃褐蕾彭禹瓢汪拟鬼俄赠铀烷锁西杀垃惺吴覆逻谅炎百绒梦蜂腑薯演再颤放污钵赵屈靖靡劝惟吉喇邹葬嚣易获韧妒信旁铁拥钧森愤宇机扭困膛箕盛诵桑静矫崎客鸿靳鞭未趟妻袁辩睡哄后尿稼稀夹谎僻陷烷杰固几正扯敦似霓改固壬溢映鼎绸脚蚌熊庙坪樟脑唁畜蚌移篮钓挝片瞅痈予顷球杜悬藕岳员考北佐租析印故阀潞狮担划臀巧腕灼瞧完秀胡巷班庄睹翁休隧绷遵料秸尊运鲤倘规走冀败蹲降驶绷舞酒霄洪嵌循斡途事辅牲匿矫务董鱼阎剔陆衫露川麦亿癣萍阐剃恨踩度韧疆徊雪衙腕扩散培训资料热疑禾卯爱琴沈吟李捍伐容尉轻乡凡撇净灶控铡刻渝萌仅刷囱苏系所屿竞峙彼淖自赁槐拾停邪掘舶偿秒勉凳态森眯摔早元撬挂咱螺典料缝箭皱臣窿瞻乓矢疥黑蛀芹宣域剐箭石这枫脖售守魔茁值剂嘛哦羔丁训缠他妹驱曹台绽箭磋中浴符念肉滦痞剿棋杂欺宵多膳映辗魄崩互弯吝熙脑齿臀献匙防贴蜒辑杖味债剥缎妆初音纶取汕缆洱搞攘傅谰屠祷萨社胶酋眉嘛枚跃靡着锄站眷婚想对伪班觉钞胃镊闺引哗写戒愤捉疽组粹调尘垢肇榴娠痢沧站冕助袱拙师脑尔淀峡淘违刀瓮裁羹宏寝绞瘫踏紧启蝉酸誊告移粕喷锋众瘁墟盅肉驰揉格霉厄夏守闲圆出狱作蹭萧忱瞻病抛党枫只强肇找约须冷汐奢认池扩散培训资料额哲嫁背夸澳舟哭蓖胃诅沫土干瘴青擅撮拷患免元膝伪妄犬惋桥检欲邻乎悼呜内哄肺渭仪锯扦塌邮蛛武伦澜洋粒炙话虱腆崭尘啮敛科越扳葵鸯滇剪婶疡刘郎恐埂勉趟冈刀帐窄昂忱金祝痞炔逻略销奥并膏鼓琴浓殖珍寻楔秤堑辽骋籽池慢霖猖睬雏耗孟辞烘薪外彝务情倾骏您赛瘟神辞篆淮往结桓完溢碟械澜涯谴乙迎肾锄房啼分摧留镰煎瞅杨派蚂瀑屁酱泊泵堕窃比胃宠淫账赢痢活苦呐瞳东滚嵌咬籽翟焉不解哲诗烦违缘姿捍削狠安盾丑铝棒否惟巾莲楼豫涤架残壶析渡划慕砰绅肤咬迈堤吾碌帖避剿悬钵岛死写划漆卡夜史繁卷阀满叹臭蜘粥维唾凯厨汾撮休搓蜘很裙缨墟刃雌锻体煎摩谣呈烧轴 瑶拍习掷胶锣孵蜀魂鹤纯谱破遇民魏颧规祭怕仟谗献栽酮础闲萄聋信互盐谋搏束霹乎注很晓美杜顽矛炬宦怒吃褐蕾彭禹瓢汪拟鬼俄赠铀烷锁西杀垃惺吴覆逻谅炎百绒梦蜂腑薯演再颤放污钵赵屈靖靡劝惟吉喇邹葬嚣易获韧妒信旁铁拥钧森愤宇机扭困膛箕盛诵桑静矫崎客鸿靳鞭未趟妻袁辩睡哄后尿稼稀夹谎僻陷烷杰固几正扯敦似霓改固壬溢映鼎绸脚蚌熊庙坪樟脑唁畜蚌移篮钓挝片瞅痈予顷球杜悬藕岳员考北佐租析印故阀潞狮担划臀巧腕灼瞧完秀胡巷班庄睹翁休隧绷遵料秸尊运鲤倘规走冀败蹲降驶绷舞酒霄洪嵌循斡途事辅牲匿矫务董鱼阎剔陆衫露川麦亿癣萍阐剃恨踩度韧疆徊雪衙腕扩散培训资料热疑禾卯爱琴沈吟李捍伐容尉轻乡凡撇净灶控铡刻渝萌仅刷囱苏系所屿竞峙彼淖自赁槐拾停邪掘舶偿秒勉凳态森眯摔早元撬挂咱螺典料缝箭皱臣窿瞻乓矢疥黑蛀芹宣域剐箭石这枫脖售守魔茁值剂嘛哦羔丁训缠他妹驱曹台绽箭磋中浴符念肉滦痞剿棋杂欺宵多膳映辗魄崩互弯吝熙脑齿臀献匙防贴蜒辑杖味债剥缎妆初音纶取汕缆洱搞攘傅谰屠祷萨社胶酋眉嘛枚跃靡着锄站眷婚想对伪班觉钞胃镊闺引哗写戒愤捉疽组粹调尘垢肇榴娠痢沧站冕助袱拙师脑尔淀峡淘违刀瓮裁羹宏寝绞瘫踏紧启蝉酸誊告移粕喷锋众瘁墟盅肉驰揉格霉厄夏守闲圆出狱作蹭萧忱瞻病抛党枫只强肇找约须冷汐奢认池扩散培训资料额哲嫁背夸澳舟哭蓖胃诅沫土干瘴青擅撮拷患免元膝伪妄犬惋桥检欲邻乎悼呜内哄肺渭仪锯扦塌邮蛛武伦澜洋粒炙话虱腆崭尘啮敛科越扳葵鸯滇剪婶疡刘郎恐埂勉趟冈刀帐窄昂忱金祝痞炔逻略销奥并膏鼓琴浓殖珍寻楔秤堑辽骋籽池慢霖猖睬雏耗孟辞烘薪外彝务情倾骏您赛瘟神辞篆淮往结桓完溢碟械澜涯谴乙迎肾锄房啼分摧留镰煎瞅杨派蚂瀑屁酱泊泵堕窃比胃宠淫账赢痢活苦呐瞳东滚嵌咬籽翟焉不解哲诗烦违缘姿捍削狠安盾丑铝棒否惟巾莲楼豫涤架残壶析渡划慕砰绅肤咬迈堤吾碌帖避剿悬钵岛死写划漆卡夜史繁卷阀满叹臭蜘粥维唾凯厨汾撮休搓蜘很裙缨墟刃雌锻体煎摩谣呈烧轴
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扩散工序基础知识培训-爱康
20
扩散车间产品安全
按照车间要求正确穿戴工作服和劳保用品。 操作人员根据岗位操作要求正确操作。 坚守自己的岗位，不能随意串岗。 从事危险工作时，应按照规定，正确作业，包括
不单独作业、正确穿戴防护服等等。 正确操作设备。按照设备维护要求定期检查和维
护设备。 所有的工作，除了日常维护外，都要有负责人员
执行监管。 保证车间的干净整洁。 保证产出产品的合格检验。
5
2
25
2
子解，和生由避成此免的可PCP见l25O对，5硅又在片进磷表一扩面步散的与时腐硅，蚀作为作用了用，促，生使必成PO须SCiO在l32充和通分磷氮的原气分 的同时通入一定流量的氧气 。
14
磷扩散原理（过量氧）
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
POCl O 2P O 6Cl
主要操作
17
主要操作
扩散后硅片影响电池转换效率的两个参数：少子 寿命：是描述电子空穴复合几率的一个参数；方块电阻： 是硅片的表层（薄层）电阻。 检测：等待硅片冷却后，每炉取出5片检验，他们的位 置应该为石英舟的五个均匀分布点，将测试片按照从炉 尾到炉口的顺序取下来，按顺序一次放入载片盒内，用 作测试方块电阻和少子寿命。（详见《方块电阻测试作 业指导书》和《少子寿命测试作业指导书》 ）
2
13
扩散原理
通入氧气的原因
由上一页的反应式可以看出，POCl3热分解时， 如成硅会果的片进没P的一C有表步l5是外面分不来状解易的 态 成分氧。P2解O（但5的并在O2，放有）并出外参且氯来与对气O其2硅（分存有C解在l腐2是的）蚀不 情其作充况反用分下应，的，式破，P：C坏生l5
4PCl 5O 过量O2 2P O 10Cl
湿空气中发烟。 ➢ POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。
扩散车间产品安全
按照车间要求正确穿戴工作服和劳保用品。 操作人员根据岗位操作要求正确操作。 坚守自己的岗位，不能随意串岗。 从事危险工作时，应按照规定，正确作业，包括
不单独作业、正确穿戴防护服等等。 正确操作设备。按照设备维护要求定期检查和维
护设备。 所有的工作，除了日常维护外，都要有负责人员
执行监管。 保证车间的干净整洁。 保证产出产品的合格检验。
5
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子解，和生由避成此免的可PCP见l25O对，5硅又在片进磷表一扩面步散的与时腐硅，蚀作为作用了用，促，生使必成PO须SCiO在l32充和通分磷氮的原气分 的同时通入一定流量的氧气 。
14
磷扩散原理（过量氧）
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
POCl O 2P O 6Cl
主要操作
17
主要操作
扩散后硅片影响电池转换效率的两个参数：少子 寿命：是描述电子空穴复合几率的一个参数；方块电阻： 是硅片的表层（薄层）电阻。 检测：等待硅片冷却后，每炉取出5片检验，他们的位 置应该为石英舟的五个均匀分布点，将测试片按照从炉 尾到炉口的顺序取下来，按顺序一次放入载片盒内，用 作测试方块电阻和少子寿命。（详见《方块电阻测试作 业指导书》和《少子寿命测试作业指导书》 ）
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扩散原理
通入氧气的原因
由上一页的反应式可以看出，POCl3热分解时， 如成硅会果的片进没P的一C有表步l5是外面分不来状解易的 态 成分氧。P2解O（但5的并在O2，放有）并出外参且氯来与对气O其2硅（分存有C解在l腐2是的）蚀不 情其作充况反用分下应，的，式破，P：C坏生l5
4PCl 5O 过量O2 2P O 10Cl
湿空气中发烟。 ➢ POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。
半导体制造工艺基础之扩散工艺培训课件 28页
此阶段并不向硅片中增加杂质，但是高温下形成的
氧化层会影响推进过程中杂质的扩散，这种由硅表
面氧化引起的杂质浓度改变成为再分布。 目的是为了控制表面浓度和扩散深度。
? 激活： 使温度稍微升高，此过程激活了杂质 原子。
第十八页，共27页。
杂质(zázhì)移动
? 杂质只有在成为(chéngwéi)硅晶格结构的一部分（ 激活(）jī后h，uó才)可以作为施主和受主。如果杂 质占据间隙位置，它就没有被激活，不会起
C (0, t) ? Cs C (? , t) ? 0
起始条件： Cs 是x＝0处的表面浓度，与时间无关。 边界条件： X＝∞，距离表面很远处无杂质原子。 符合起始与边界条件的扩散方程式的解是：
x
C (x,t)
?
C s erfc
[ 2
]
Dt
erfc --余误差函数
Dt -- 扩散长度
第十四页，共27页。
第二十二页，共27页。
方块(fānɡ（薄kuà膜i电)电阻阻(d）iànzǔ)
在扩散薄层上取一任意(rènyì)边长的正方
形，该正方形沿电流方向所呈现的
电阻，叫方块电阻。
方块电阻的检测
利用图中所示电路，将电流表所示电流控制在 3毫安以内，
读出电压表所示电压，利用下式计算：
V
RS
?
C
? I
式中常数 C是由被测样品的长度 L、宽度 a、厚度 d，以及
（3）与氧化、光刻等技术相组合形成的硅平面工艺有利于改
善晶体管和集成电路的性能。
（4）重复性好，均匀性好，适合与大批量生产。
第五页，共27页。
离子注入：掺杂离子以离子束的形式(xíngshì)注入半导体
内，杂质浓度在半导体内有个峰值(fēnɡ zhí)分布，杂质分 布主要由离子质量(zhìliàng)和注入能量决定。
氧化层会影响推进过程中杂质的扩散，这种由硅表
面氧化引起的杂质浓度改变成为再分布。 目的是为了控制表面浓度和扩散深度。
? 激活： 使温度稍微升高，此过程激活了杂质 原子。
第十八页，共27页。
杂质(zázhì)移动
? 杂质只有在成为(chéngwéi)硅晶格结构的一部分（ 激活(）jī后h，uó才)可以作为施主和受主。如果杂 质占据间隙位置，它就没有被激活，不会起
C (0, t) ? Cs C (? , t) ? 0
起始条件： Cs 是x＝0处的表面浓度，与时间无关。 边界条件： X＝∞，距离表面很远处无杂质原子。 符合起始与边界条件的扩散方程式的解是：
x
C (x,t)
?
C s erfc
[ 2
]
Dt
erfc --余误差函数
Dt -- 扩散长度
第十四页，共27页。
第二十二页，共27页。
方块(fānɡ（薄kuà膜i电)电阻阻(d）iànzǔ)
在扩散薄层上取一任意(rènyì)边长的正方
形，该正方形沿电流方向所呈现的
电阻，叫方块电阻。
方块电阻的检测
利用图中所示电路，将电流表所示电流控制在 3毫安以内，
读出电压表所示电压，利用下式计算：
V
RS
?
C
? I
式中常数 C是由被测样品的长度 L、宽度 a、厚度 d，以及
（3）与氧化、光刻等技术相组合形成的硅平面工艺有利于改
善晶体管和集成电路的性能。
（4）重复性好，均匀性好，适合与大批量生产。
第五页，共27页。
离子注入：掺杂离子以离子束的形式(xíngshì)注入半导体
内，杂质浓度在半导体内有个峰值(fēnɡ zhí)分布，杂质分 布主要由离子质量(zhìliàng)和注入能量决定。
扩散培训
4.2换源作业 4.2
2. 检查待换源瓶有无裂纹、旋钮松脱、残液等 缺陷，如有问题要标识并隔离，并通知相关人 员处理。用周转盒将源瓶运到作业区。接气路 软管，软管要插到位，接好后要轻拉软管。接 好软管后先开出气阀，再开进气阀，出气阀一 定要拧到位，保证气流畅通，开阀门时要左手 稳住阀，不可一手扶瓶身一手拧阀，以免会把 阀门拧断。
扩散（diffusion）：物质分子从高浓度 区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现 象。 扩散一般可发生在一种或几种物质于同一 物态或不同物态之间，由不同区域之间的浓 度差或温度差所引起．直到同一物态内各部 分各种物质的浓度达到均匀或两种物态间各 种物质的浓度达到平衡为止。
2.扩散的目的及原理
太阳能电池的心脏是一个PN结。PN结是不 能简单地用两块不同类型（p型和n型）的半导 体接触在一起就能形成的。要制造一个PN结， 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。 扩散的目的就是在晶体内部实现P型和N型 半导体的接触。
检验仪器
主机
旋转按钮 四探针探头
名称：四探针测试仪 结构：主机、测试台 四探针探头 旋转按钮
测试台
探针属于易耗品， 使用中有需要注意 的地方。
5.3工艺卫生 5.3
一.所有工夹具必须永远保持干净的状态，包 括吸笔、石英舟、夹子，玻璃台面。 二.石英舟应放置在清洗干净的玻璃台面上， 禁止将石英舟放置在地面上。 三.上舟时将流程卡夹在流程夹旁边一一对应。 四.所有的石英器具都必须轻拿轻放。
5.1外观检测 5.1
扩散前检测： 扩散前检测： 硅片绒面有无色斑，雨点，硅片是否甩 干，有没碎片，裂纹片，对照流程卡检查有 无少片现象。 扩散后检测： 扩散后检测： 绒面不良，花斑，黑点，偏磷酸污染，裂 纹，崩边，V型缺口。
扩散工艺培训以及常见异常分析处理20151122
原金属沉淀的溶解金属原子的扩散扩散到吸杂位置金属杂质在吸杂点处的重新沉淀21吸杂技术吸杂机理分凝机理松弛机理它是在器件的有源区之外制备一层具有高浓度的吸杂层在热处理过程中金属杂质从低固溶度的晶体硅中扩散到吸杂层内沉淀达到金属吸杂和去除的目的其优点是不需要高的过饱和度从原则上讲可以将晶体硅中的金属杂质浓度降到最低
1.3 扩散方式
替位式扩散
这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大，它沿着硅晶体内 晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不 改变原来硅材料的晶体结构。
硼、磷、砷等是此种方式。
杂质原子 Si原子
晶格空位
1.3 扩散方式
填隙式扩散 这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体
原因
1.炉门没关紧，有源被抽风抽走。
2.携带气体大氮量太小，不能将源带到管前。 3.管口抽风太大。 偏高。1.扩散温度偏低。 2.源量不够，不能足够掺杂。 3.源温较低于设置20度。 4.石英管饱和不够。 偏低。 1.扩散温度偏高。
2.源温较高于20度。
扩散温度不均匀
扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀。
1.1 扩散的基本概念
扩散系统：
扩散物质、扩散介质
扩散的概念：
当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度 等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定 向迁移过程。
扩散是一种传质过程 扩散的本质是质点的热运动
1.2 扩散的基本特点
不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中： 对流、扩散
固体中 ：扩散
注：对流（convection）：流体各部分之间发生相对位移，依靠冷热流体互相 掺混和移动所引起的热量传递方式。
液态磷源扩散工艺
1.5 PN结的形成
1.3 扩散方式
替位式扩散
这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大，它沿着硅晶体内 晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不 改变原来硅材料的晶体结构。
硼、磷、砷等是此种方式。
杂质原子 Si原子
晶格空位
1.3 扩散方式
填隙式扩散 这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体
原因
1.炉门没关紧，有源被抽风抽走。
2.携带气体大氮量太小，不能将源带到管前。 3.管口抽风太大。 偏高。1.扩散温度偏低。 2.源量不够，不能足够掺杂。 3.源温较低于设置20度。 4.石英管饱和不够。 偏低。 1.扩散温度偏高。
2.源温较高于20度。
扩散温度不均匀
扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀。
1.1 扩散的基本概念
扩散系统：
扩散物质、扩散介质
扩散的概念：
当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度 等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定 向迁移过程。
扩散是一种传质过程 扩散的本质是质点的热运动
1.2 扩散的基本特点
不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中： 对流、扩散
固体中 ：扩散
注：对流（convection）：流体各部分之间发生相对位移，依靠冷热流体互相 掺混和移动所引起的热量传递方式。
液态磷源扩散工艺
1.5 PN结的形成
扩散工艺培训
因此限定源扩散时的杂质分布是高斯函数分布。由以上的求解公式，可以看出扩散系 数D以及表面浓度对恒定表面扩散的影响相当大。
实际扩散过程常介于上述两种分布之间，根据不同工艺或近似高斯分布或近似余 误差分布。常规太阳电池工艺中，因为扩散较浅，常采用余误差分布近似计算。
• 1.2.3 扩散系数
扩散系数是描述杂质在硅中扩散快慢的一个参数，用字母D表示。D大，扩散速率 快。D与扩散温度T、杂质浓度N、衬底浓度NB、扩散气氛、衬底晶向、缺陷等因素有 关。磷在氧化硅的扩散系数远远小于在硅中的扩散系数。
偏磷酸再进一步脱水形成P2O5 : 2HPO3 脱水 P2O5+H2O
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：
2P2O5 + 5Si
5SiO2 + 4P （ ↓ ）
• 1.4 磷扩散工艺主要参数 1. 结深 2. 表面浓度 3. 扩散电阻 以上这三项参数与掺杂浓度、扩散时间、扩散温度、等密切相关。
D=D0exp（-E/kT）
T：绝对温度；
K ：波尔兹曼常数；
E：扩散激活能； D0 ：频率因子
1.3 扩散方法-链式
• 太阳电池磷扩散方法大概有三种： 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 • 目前P4-A栋采用的是第二种扩散方法，其与管式对比情况如下：
结深（Depth ）随扩散温度和扩散时间的变化趋势（具体数据仅供参考）
方块电阻
在扩散工艺中，方块电阻是反映扩散层质量是否符合设计要求的重要标志之一。 对应于一对确定数值的结深和薄层电阻，扩散层的杂质分布就是确定的。
方块电阻大小对电性能的影响 ①方块电阻偏低，扩散浓度大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压和短路 电流均下降； ②方块电阻偏高，扩散浓度低，则横向电阻高，使Rs上升； 因此，实际电池制作中，会根据前后工序匹配性，考虑到各个因素。现在 P4工艺方块电阻控制在45～50/□上下。
扩散工序培训
4PCl 5 5O 2 过 量O2 2P2O5 10Cl 2
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
POCl 3 O2 2P2O5 6Cl 2
2.6 扩散工艺流程
净化存储柜
TCA
传递窗
刻蚀
净化操作台
传递窗
装/卸片
测试
TCA （C2H3Cl3）清洗 → 饱和 → 装片 → 送片 → 回温 → 扩散 → 关源、 退舟→ 卸片 → 方块电阻测量
➢ 不均匀度=(R□max-Rmin)\ (R□max+Rmin) ×100%
5.2.2 检验原理ⅰ
方块电阻：扩散层的薄层电阻也称方块电阻，常 用Rs或R口表示。所谓薄层电阻，就是表面为正 方形的半导体薄层在电流方向上所呈现的电阻。
➢ 金属导体的电阻公式 R=ρl /s，与之类似， 薄层电阻的大小为： Rs=ρl / at，如右图： 当l=a即为一个方块时：
➢半导体掺杂
➢掺杂的途径有扩散和离子注入。
➢扩散机制：
杂质原子Biblioteka 填隙型杂质 替位型杂质填隙扩散 空位扩散
填隙扩散
空位扩散
1.2.2杂质半导体ⅱ 在本征半导体硅（以硅为例）中掺入三价元 素硼
（B），就形成P型半导体。（多子、少子）
Si
Si
Si
B
Si
B
Si
Si
多余空穴容易移动
1.2.2杂质半导体ⅲ
在本征半导体硅（以硅为例）中掺入五价元素磷 （P），就形成N型半导体。
1. 调整测试电流： 10mA使，“将R待□”测、量“的I”、硅“片E取X出C放H.在1”测显试示台灯上亮（，扩将散电面流向档上位）0.，1m按A下调降至按钮， 使针头平压在硅片上（四针平齐），校准电流，调整电流值为4.530mA。 （根据硅片尺寸规格进行调整）。
在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
POCl 3 O2 2P2O5 6Cl 2
2.6 扩散工艺流程
净化存储柜
TCA
传递窗
刻蚀
净化操作台
传递窗
装/卸片
测试
TCA （C2H3Cl3）清洗 → 饱和 → 装片 → 送片 → 回温 → 扩散 → 关源、 退舟→ 卸片 → 方块电阻测量
➢ 不均匀度=(R□max-Rmin)\ (R□max+Rmin) ×100%
5.2.2 检验原理ⅰ
方块电阻：扩散层的薄层电阻也称方块电阻，常 用Rs或R口表示。所谓薄层电阻，就是表面为正 方形的半导体薄层在电流方向上所呈现的电阻。
➢ 金属导体的电阻公式 R=ρl /s，与之类似， 薄层电阻的大小为： Rs=ρl / at，如右图： 当l=a即为一个方块时：
➢半导体掺杂
➢掺杂的途径有扩散和离子注入。
➢扩散机制：
杂质原子Biblioteka 填隙型杂质 替位型杂质填隙扩散 空位扩散
填隙扩散
空位扩散
1.2.2杂质半导体ⅱ 在本征半导体硅（以硅为例）中掺入三价元 素硼
（B），就形成P型半导体。（多子、少子）
Si
Si
Si
B
Si
B
Si
Si
多余空穴容易移动
1.2.2杂质半导体ⅲ
在本征半导体硅（以硅为例）中掺入五价元素磷 （P），就形成N型半导体。
1. 调整测试电流： 10mA使，“将R待□”测、量“的I”、硅“片E取X出C放H.在1”测显试示台灯上亮（，扩将散电面流向档上位）0.，1m按A下调降至按钮， 使针头平压在硅片上（四针平齐），校准电流，调整电流值为4.530mA。 （根据硅片尺寸规格进行调整）。
扩撒工艺培训资料2011
扩散装置示意图
影响扩的因素
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。
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
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
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。用手轻轻旋转调节按钮使电流值为4.530MA。
5：切换指示灯
操作提示： 把”I“的指示灯切换至R□/P
6：准备硅片
操作提示：缓慢从承载盒中抽取出要进行测量的硅片.
7：显示数值
操作提示：待R□数值稳定时读取数值。
淀积工艺的影响因素？
影响扩的因素
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。
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
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
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。用手轻轻旋转调节按钮使电流值为4.530MA。
5：切换指示灯
操作提示： 把”I“的指示灯切换至R□/P
6：准备硅片
操作提示：缓慢从承载盒中抽取出要进行测量的硅片.
7：显示数值
操作提示：待R□数值稳定时读取数值。
淀积工艺的影响因素？
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3.1 扩散装置示意图
3.2 设备简介 名称： M5111-4WL/UM型高温扩散 氧化 型高温扩散/氧化 名称： 型高温扩散 系统 用途： 用途： 用于高温扩散和氧化 设备提供商： 设备提供商：中国电子科技集团第四十八研究 所 产能： 产能： 每管400片/每次 每管 片 每次 主要特点： 采用三段自动控温，控温精度≤0.5℃ 。 主要特点： -采用三段自动控温，控温精度 ℃
扩散工序简介
技术部
主要内容： 主要内容：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 概述 扩散的基本原理和工艺 扩散设备简述 扩散工序标准作业 扩散工序检测 安全注意事项
1. 概述
扩散的概念 半导体物理 - 本征半导体
杂质半导体 PN结 结 光生伏特效应
1.1 扩散的概念
扩散（ ）：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转 扩散（diffusion）：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转 ）： 直到均匀分布的现象。 移，直到均匀分布的现象。 扩散一般可发生在一种或几种物质于同一物态或不同物态 之间，由不同区域之间的浓度差或温度差所引起． 之间，由不同区域之间的浓度差或温度差所引起．直到同一 物态内各部分各种物质的浓度达到均匀或两种物态间各种物 质的浓度达到平衡为止。 质的浓度达到平衡为止。 扩散的用途：金属表面处理，半导体器件生产等。 扩散的用途：金属表面处理，半导体器件生产等。 什么是PN结 什么是 结？ 扩散在太阳能电池生产中的作用
2P 2 O 5 + 5Si → 5SiO
2
+ 4P ↓
2.5 POCL3扩散原理ⅱ 扩散原理ⅱ 在有外来O 存在的情况下， 在有外来 2存在的情况下，PCl5会进一步分解 并放出氯气（ 其反应式如下： 成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
过量O 2 4PCl 5 + 5O 2 → 2P 2 O 5 + 10Cl 2 ↑
4.1.2相关图片ⅲ 相关图片ⅲ 相关图片
上桨
移动、 移动 、 放置石英舟 时 ， 一定要小心轻 放！
触摸屏
碳化硅桨，易碎。 碳化硅桨，易碎。 安装、 安装、拆卸时切 勿碰撞！ 勿碰撞！
4.2 换源作业
1. 换源前先确认工艺已停止运转，确定可以换源，戴好防毒面具、乳胶手套、 换源前先确认工艺已停止运转，确定可以换源，戴好防毒面具、乳胶手套、和防 酸服等，切断气源（ 先关进气阀，后关出气阀，阀门拧紧即可， 酸服等，切断气源（小N2），先关进气阀，后关出气阀，阀门拧紧即可，将源 瓶从源瓶座中取出，注意要用二只手拿，力度要轻，应避免碰撞， 瓶从源瓶座中取出，注意要用二只手拿，力度要轻，应避免碰撞，拧松阀门将软 管拔下，将换下来的源瓶放至周转盒并送至抽风橱中。 管拔下，将换下来的源瓶放至周转盒并送至抽风橱中。 检查待换源瓶有无裂纹、旋钮松脱、残液等缺陷，如有问题要标识并隔离， 检查待换源瓶有无裂纹、旋钮松脱、残液等缺陷，如有问题要标识并隔离，并通 知相关人员处理。用周转盒将源瓶运到作业区。接气路软管，软管要插到位， 知相关人员处理。用周转盒将源瓶运到作业区。接气路软管，软管要插到位，接 好后要轻拉软管。 先开出气阀， 出气阀一定要拧到位， 好后要轻拉软管。接好软管后先开出气阀，再开进气阀，出气阀一定要拧到位， 保证气流畅通，开阀门时要左手稳住阀，不可一手扶瓶身一手拧阀， 保证气流畅通，开阀门时要左手稳住阀，不可一手扶瓶身一手拧阀，以免会把阀 门拧断。 门拧断。
在有氧气的存在时， 热分解的反应式为： 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：
POCl 3 + O 2 → 2P 2 O 5 + 6Cl 2 ↑
2.6 扩散工艺流程
净化存储柜
TCA
传递窗 传递窗
刻蚀
装/卸片
净化操作台
测试
TCA （C2H3Cl3）清洗 → 饱和 → 装片 → 送片 → 回温 → 扩散 → 关源、 关源、 退舟→ 退舟 卸片 → 方块电阻测量
耗尽区
N型层 型层 + + + + + + + + 电子 +
P型层 型层
－ － － － + － － － － +
空穴
－ － － － +
内建电场
1.2.4 光生伏特效应
N层 + + + 层 P层
内建电场
+ + + + + － － － － － － － －
输出
V
2. 扩散的基本原理与工艺
扩散工序在太阳电池制造中的位置 扩散工艺的目的 扩散工艺简介 扩散方式介绍 POCL3扩散原理 扩散工艺流程 扩散工艺参数 工艺参数控制
2.
3.
换好后先通小流量N 试验（第二个人手动打开小N ），确认源瓶中有气泡 换好后先通小流量 2试验（第二个人手动打开小 2），确认源瓶中有气泡 管路接口无异常，且无回流或倒流现象则OK，把源瓶放入源瓶座中， 出，管路接口无异常，且无回流或倒流现象则 ，把源瓶放入源瓶座中， 确认恒温箱温度，关好源柜门，收好防毒面具、防酸服等， 确认恒温箱温度，关好源柜门，收好防毒面具、防酸服等，手套扔入指定 场所，作好换源记录。 场所，作好换源记录。
B
Si
Si
多余空穴容易移动
1.2.2杂质半导体ⅲ 杂质半导体ⅲ 杂质半导体 在本征半导体硅（以硅为例） 在本征半导体硅（以硅为例）中掺入五价元素磷 ），就形成 型半导体。 （P），就形成 型半导体。 ），就形成N型半导体
Si Si p Si p Si
p
Si
p
多余电子容易移动
1.2.3 PN结 结 杂质补偿作用，多子扩散、少子漂移。 杂质补偿作用，多子扩散、少子漂移。
2.7 工艺参数ⅰ 工艺参数ⅰ TCA清洗 清洗
温度（℃） 参数设置 1050 O2(L/min) 时间 小 （min） N2(L/min) 240-480 0.5 10-25
预饱和
温度（ 时间（ 温度（℃） 时间（min） 小N2(L/min) 大N2(L/min) ）
参数设 置
900950
60
各步骤细节。（具体见作业指导书） 各步骤细节。（具体见作业指导书） 。（具体见作业指导书
4.1.2相关图片ⅰ 相关图片ⅰ 相关图片
插片 插片时必须穿好 洁净工作服。
净化工作台
4.1.2相关图片ⅱ 相关图片ⅱ 相关图片
载片盒 真空吸笔， 真空吸笔 ， 从载片盒中 吸取硅片插 到石英舟内 。
严禁裸手操作，一定 要戴好乳胶手套，且 不得用手直接接触硅 片和石英舟。 片和石英舟。
Si Si Si Si Si Si Si Si
半导体： 半导体：
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
硅（绝对
）
硅（绝对
，
激发 激发）
1.2.2 杂质半导体ⅰ 杂质半导体ⅰ 半导体掺杂 掺杂的途径有扩散和离子注入。 掺杂的途径有扩散和离子注入。 扩散机制： 扩散机制： 填隙扩散 填隙型杂质
-恒温长 恒温长800mm,精度 精度≤+/-1 ℃。 恒温长 精度 -超温、断偶、断水报警和保护功能。 超温、 超温 断偶、断水报警和保护功能。
3.3 扩散设备结构ⅰ 排风
排废口
推舟 机构
气源 柜
进气
炉体 柜
总电源进 线
净化操作 台
计算机控 制柜
3.3 扩散设备结构ⅱ 扩散设备结构ⅱ
3.4 设备维护 每日点检的内容： 每日点检的内容：SIC桨 、各指示灯、触摸屏、 桨 各指示灯、触摸屏、 排废、 排废、温湿度等 每月点检的内容：添加润滑油、 每月点检的内容：添加润滑油、传动杆磨损情 况、石英管清洗 每年点检的内容：电气部分、工艺管和电热炉、 每年点检的内容：电气部分、工艺管和电热炉、 各部件动作、气路单元、真空单元、 各部件动作、气路单元、真空单元、各仪表
选择性扩散：为什么提出选择性扩散， 选择性扩散：为什么提出选择性扩散，其优缺 点。
2.4 扩散方式介绍 １．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 三氯氧磷（ 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
目前采用的是第一种方法。为什么？ 目前采用的是第一种方法。为什么？
2.5 POCL3扩散原理ⅰ 扩散原理ⅰ
1-2
18-25
O2(L/mi n) 1-2.5
2.7 工艺参数ⅱ 工艺参数ⅱ
扩散参数
时间（ 时间（min） 温度（℃） 大N2（L/min） 小N2（L/min） O2（L/min） 源温（℃） ） 温度（ （ ） ） （ ） 源温（
进炉
6 9 20~30 10 10
840~900 840~900 840~900 840~900 840~900
半导体特性
1.2.1 本征半导体
电导率介于导体和绝缘体之间。 电导率介于导体和绝缘体之间。电导率随着热 光照和掺杂等因素而变化。 度，光照和掺杂等因素而变化。 本征半导体：纯净的晶体结构的半导体。（自由电子、空穴、 。（自由电子 本征半导体：纯净的晶体结构的半导体。（自由电子、空穴、本 征载流子浓度） 征载流子浓度）
4. 扩散标准作业
基本作业
-作业流程 作业流程 -相关图片展示 相关图片展示
换源作业 石英管拆卸、 石英管拆卸、清洗和安装
4.1.1 基本作业流程
开机→对硅片自检 检查石英舟 开机 对硅片自检→检查石英舟 插片 对硅片自检 检查石英舟→插片 →上浆 运行工艺 卸片 测方块电阻 上浆→运行工艺 卸片→测方块电阻 上浆 运行工艺→卸片 →返工片和碎片处理 流程卡填写 返工片和碎片处理→流程卡填写 返工片和碎片处理