硼磷扩散原理以及过程
太阳能电池片硼源扩散综述
收稿日期:2018-12-27太阳能电池片硼源扩散综述吴志明，张威，张宝锋，赵志然(中国电子科技集团公司第四十八研究所,湖南长沙410000)摘要:对国内近十年来硼扩散技术的进展进行了介绍,引用不同科研人员的研究成果说明以下结论:采用旋涂SiO 2纳米浆料作为硼源,能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性,粒径越小,均匀性越好;改善管内进气方式,增大硼源进气口距离太阳能电池片的距离,能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性;在BBr 3液态源高温扩散过程中引入二氯乙烯,能够提高硼扩散的片内均匀性和片间均匀性。
关键词:太阳能电池片;硼源;均匀性;扩散中图分类号:TN305.4文献标识码:A文章编号:1004-4507(2019)01-0008-04A Review of Boron Source Diffusion in Solar CellWU Zhiming ，ZHANG Wei ，ZHANG Baofeng ，ZHAO Zhirang (The 48th Research Institute of CETC ，Changsha 410000，China)Abstract:Advances in the past decade in boron diffusion technology are introduced ，and showing the following conclusions at which are arrived by citing the research achievements of different scientific researchers:A spin-on SiO 2nanoslurry used as a boron source ，it can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance;the smaller the particle size is ，the better the uniformity will be.Improving the intake mode of the gas in the pipe and increasing the distance between the boron source inlet and the solar cell can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance;C 2H 2CL 2is added in diffusion process at high temperature by the BBr 3liquid source ，it can improve within-the-wafer uniformity and wafer-to-wafer uniformity of boron diffusion.Key words:Solar cells ；Boron source ；Uniformity ；Diffusion扩散是太阳能电池生产中的关键工艺之一，它可以通过对时间、温度及气氛的调节实现对扩散深度、扩散浓度及其分布的控制，使得太阳能电池片扩散区域的方块电阻大小及均匀性达到工业使用要求。
硼磷扩散原理以及过程
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
硼扩散实验——精选推荐
两步法掺硼杂质（硼扩散）实验一、实验目的和要求：扩散工艺实验是通过平面工艺制造出有晶体管特性的硅平面NPN 晶体管等器件中的氧化、扩散、光刻这三个平面工艺中最基本工艺之一。
硼扩散工艺实验的目的是通过具体的硼扩散工艺操作熟悉硼扩散工艺步骤、了解扩散设备的使用以及进一步掌握和巩固两步法硼扩散工艺的原理和相关知识。
同时了解相关测试和分析手段，以及对工艺环境和成品率进行分析和评价。
二、实验原理：1、杂质浓度分布情况:硼扩散通常分为硼的预沉积（预扩散）和硼的再分布（再扩散）两步进行。
这就是硅平面工艺中所说的两步扩散工艺。
(1) 预沉积：采取恒定表面浓度的扩散方式，在硅片表面沉积上一层杂质原子。
由于扩散温度较低，且扩散时间较短，因此在预沉积过程中，杂质原子在硅片表面的扩散深度较浅。
其杂质分布遵循余误差函数分布。
根据这种扩散的特点可以写出它的初始条件和边界条件为：初始条件： (,0)0N x = (x 扩散结深)边界条件： (0,)N s N t = 和 (,t)0N ∞= (t 扩散时间；为Si 片表面的杂质浓度为恒定值)根据扩散方程 22N N D t x∂∂=∂∂ 和上述条件可解出预淀积杂质分布(,)N x t 表达式:220(,)(1)exp()s N x t N d πλλ=-- (λ为结深的微元) (1)简写为(,)s N x t N erfc = (D 为扩散系数) (2) 式中：erfc 为余误差函数；表面杂质浓度s N 和D 扩散系数主要取决于不同杂质元素和扩散温（0exp()a E D D kT -=,0D 和a E 为实验值）。
注:N s 是半导体内表面处的杂质浓度,它并不等于半导体周围气氛中的杂质浓度。
当气氛中得分压强较低时，在半导体内表面处的杂质溶解度将与其周围气氛中杂质的压强成正比。
当杂质分压强较高时，则与周围气氛中杂质的分压强无关，数值上等于扩散温度下杂质在半导体中的固溶度。
(2) 再分布:是把由预沉积过程在硅片表面淀积了一定杂质的硅片，放入较高温度的扩散炉内加热，使杂质向硅片内部扩散，扩散过程中没有外来杂质的补充，是一种限定源扩散。
硼磷扩散
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
硼磷扩散原理和示意图
一、硼扩散工艺原理（液态源）目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O52P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl24PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
光伏硼扩散工艺原理
光伏硼扩散工艺原理
光伏硼扩散工艺是一种将硼元素扩散到硅晶片中的过程，用于制作光伏电池的p型区域。
以下是光伏硼扩散工艺的原理：
1. 原料准备：准备所需的硼源材料，一般为硼化合物如硼酸或硼酸铵。
2. 清洗晶片：将硅晶片进行清洗，以去除表面的污染和杂质，确保扩散过程的顺利进行。
3. 涂敷硼源材料：将硼源材料溶液涂敷在硅晶片表面，形成一层薄膜。
硼源材料通常是一种粘性液体，可以通过旋涂的方式均匀涂敷在晶片表面。
4. 热处理：将涂有硼源材料的硅晶片放入炉中进行热处理。
在高温条件下，硼源材料会扩散到硅晶片中，与硅发生反应形成p型区域。
5. 退火处理：完成硼扩散后，对晶片进行退火处理，以消除应力和缺陷，并提高光伏电池的性能。
通过光伏硼扩散工艺，可以在硅晶片中形成p型区域，用于形成PN结构的光伏电池。
这种结构能够吸收光能，并将其转化为电能。
光伏硼扩散工艺的原理是利用硼元素的掺杂，改变硅晶片的导电性质，形成正电荷的p型区域，为光伏电池的正负极提供电荷传输和分离的功能。
硼扩散机理及工艺应用技术研究
硼扩散机理及工艺应用技术研究硼扩散机理及工艺应用技术研究报告1. 研究背景•硼扩散机理的研究在半导体行业中具有重要的意义。
•工艺应用技术的研究能够提高硼扩散工艺的效率和稳定性。
2. 硼扩散机理的理论基础•硼扩散是指通过热处理使得硼原子从高浓度的区域向低浓度的区域扩散。
•扩散过程中硼原子通过晶格空位或替代晶格中的其他原子进行扩散。
硼扩散的动力学模型•硼扩散可以通过Fick定律进行描述，其中扩散通量与浓度梯度成正比。
•硼扩散的速率还受到温度、时间和硼浓度的影响。
硼扩散的影响因素•晶体表面状态对硼扩散的影响较大。
•杂质的存在可能导致硼扩散机理发生改变。
3. 硼扩散工艺应用技术研究•硼扩散工艺的研究旨在提高掺杂均匀性和扩散速率。
控制掺杂均匀性的方法•通过改变扩散源的形状和结构可以提高掺杂均匀性。
•优化扩散参数可以控制掺杂均匀性的分布。
提高扩散速率的方法•使用特殊的扩散源可以提高扩散速率。
•增加热处理温度和时间可以加快扩散速率。
4. 工艺应用技术的实验研究•进行实验以验证理论模型和工艺应用技术的效果。
硼扩散实验设计•设计实验方案，包括扩散源的选择、扩散温度和时间的控制等。
实验结果分析•分析实验数据，验证理论模型的正确性。
•评估工艺应用技术在实验中的效果。
5. 结论与展望•硼扩散机理的研究对于半导体行业具有重要意义。
•工艺应用技术的研究能够提高硼扩散工艺的效率和稳定性。
•进一步的研究可以探索更高效的硼扩散工艺应用技术。
以上是对于”硼扩散机理及工艺应用技术研究”的相关研究报告，希望能对您的研究有所帮助。
半导体制造工艺之扩散原理概述
半导体制造工艺之扩散原理概述引言半导体器件是现代电子化工程的重要组成部分，而半导体制造工艺中的扩散过程是其中的核心步骤之一。
扩散是指将外部杂质或原子通过加热和蒸发的方式引入半导体晶体内部，从而改变其导电性能的过程。
本文将概述半导体制造工艺中的扩散原理，包括扩散的定义、分类、扩散过程的主要步骤以及应用。
扩散的定义和分类扩散在半导体制造加工中是用于改变材料电学特性和形成器件结构的重要工艺。
它通过在半导体材料中掺杂外部杂质或原子，改变其禁带宽度、导电性能和晶格结构，从而实现对器件特性的控制。
根据掺杂的原子种类和结构变化，扩散可以分为以下几类：1.硼扩散（Boron diffusion）：将硼原子引入到半导体材料中，可以增加材料的p型掺杂浓度。
2.磷扩散（Phosphorus diffusion）：将磷原子引入到半导体材料中，可以增加材料的n型掺杂浓度。
3.氮扩散（Nitrogen diffusion）：将氮原子引入到半导体材料中，可以改变半导体材料的特性，如降低材料的电阻率和增加材料的硬度。
4.氢扩散（Hydrogen diffusion）：将氢原子引入到半导体材料中，可以提高材料的电阻率。
5.金属扩散（Metal diffusion）：在半导体材料中引入金属原子，可以改变材料的特性，如增强导电性能或改变器件结构。
扩散过程的主要步骤扩散过程是一个涉及多个步骤的复杂过程，主要包括以下几个步骤：清洗在扩散之前，半导体晶体需要进行清洗，以去除表面的污染物和杂质，保证扩散过程的准确性和稳定性。
清洗步骤可以使用化学清洗方法或物理清洗方法，如溶剂洗涤、超声波清洗等。
预处理预处理步骤是为了提高扩散效果和降低生产成本而进行的一系列处理。
包括表面氧化、蚀刻、离子注入等工艺，以提高扩散层的质量和一致性。
掺杂掺杂是扩散过程中的核心步骤，通过向半导体晶体中注入外部杂质，改变材料的导电性能。
掺杂过程中需要控制掺杂浓度和深度，以满足器件设计要求。
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一、硼扩散工艺原理（液态源）
目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH）
B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C
2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B
硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：
硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理
5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O5
2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P
4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl2
4PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2
磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置
磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。
若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。
接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。
因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl
发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
一、磷沉积工艺条件：
炉温：1050℃
气体流量：小N2为20～80ml/分小O2为20～40ml/分大N2为500ml/分
源温：0℃
二、磷再分布工艺条件：
炉温：950℃～1000℃O2流量：500ml/分水温：95℃
三、高温短时间磷扩散：
1、磷预沉积：
炉温：1200℃扩散源：POCl3 大N2流量300ml/分
小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分
扩散时间：4～5分钟（通源）+3分钟（关源）
2、磷再分布（三次氧化）
炉温：900℃O2流量：500ml/分
氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2）
四、HCl抛光：
当炉温1180℃时，HCl/N2=1.1%，N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。
五、磷合金工艺文件：合金温度：500℃～570℃，合金时间：10～20分钟。
（例如：在550℃下通源5分钟，通N210分钟）
六、箱法锑扩散：（双极型半导体集成电路）
配源：Sb2O3：SiO2=1：4
1、硅片清洗
2、配源
3、源脱水：将配好的源平铺在石英箱底上，盖上石英盖（不得盖得很紧，留点缝口，这样可减少合金点）放在炉口预热5分钟，推入恒温区脱水20分钟（炉温：1220℃
气体流量：1000ml/分+普N2300ml/分）4、装置
5、扩散：炉温为1200℃，气体流量同上，炉温稳定后，把装好的石英箱放在炉口预热5分钟，再推入恒温区扩散2.5小时，到时通干O25分钟，再把石英箱拉至炉口冷却，当温度降到室温时，取出硅片。
七、固态氮化硼扩散：
炉温：1050℃O2流量：300ml/分
氮化硼源制备
固态氮化硼制备
1、氮化硼活化与试片：
炉温：950℃通O2气30分钟
2、基区硼预沉积：
炉温：960℃N2流量：500ml/分沉积时间：30分钟
3、基区硼再分布：
炉温：1140℃水浴温度：95℃O2：500ml/分
再分布时间：7分钟（干O2）+30分钟（湿O2）+20分钟（干O2）
八、固—固扩散：
<p>九、磷扩散：
1、烧结：
小功率晶体管：银浆烧结工艺
烧结石英管一般通N2保护,或抽真空10-2～10-3托。
装好片的底座，放在钼舟上推入石英管，先在炉口预烧数分钟，去除银浆中气泡，然后推入恒温区，温度为350℃～400℃，时间约20分钟，然后慢慢降温取出。
2、金锡合金烧结：
通H2或抽真空10-3托，烧结温度为：420℃～450℃，恒温20分钟，拉至炉口自然冷却，金—硅低于其熔点370℃，烧结温度冷却反应高于此。
3、焊接引线：
铝丝退火一般在H2或真空中进行，而金丝在高纯N2或真空中退火，退火温度为400℃～450℃，恒温15～20分钟，自然冷却。
4、封装：
晶体封装：玻璃管壳封装、金属管壳封装和塑料封装。
金属壳密封用电焊法和冷焊法（电焊法用点焊机焊）
5、集成电路封装：分为金属封装、塑料封装、陶瓷玻璃封装（烘箱中）、陶瓷金属封装。
6、氮化硅薄膜制备：
化学气相淀积（CVD法）、辉光放电法、反应溅射法。