扩散工艺及控制要点
扩散工艺介绍
扩散工艺知识介绍
1: 扩散工序简要介绍 2: 扩散工艺控制
扩散工序简要介绍
1: 2: 3: 4: 5: 扩散炉系统 热氧化 掺杂 扩散 其它
扩散炉系统
其它
氮气(HCL)退火和烘焙:工艺的稳定和重复 合金:工艺条件的严格控制
其它
退火 激活杂质 消除晶格损伤 钝化表面保护膜 合金 形成金属与硅的欧姆接触 烘焙
氧化层质量控制
氧化条件的选择: 厚度 质量要求 效率 条件管理 厚度均匀性 表面斑点 氧化膜针孔 反型层(低掺杂P型硅) 热氧化层错
掺杂质量控制
掺杂和扩散是联系在一起的 掺杂薄层的严格控制:条件的选择 气流的稳 定控制是难点 条件管理是关键 掺杂量的表征:表面方块电阻的局限性
扩散质量控制
扩散条件的选择: 满足设计要求 工艺重复性 稳定性(理论结合工艺试验) 条件管理 扩散速度:表面杂质浓度 杂质扩散系数 气氛 硅体内缺陷密度 扩散参数控制 表面质量控制 :合金点 白雾 硅片翘曲 表面 划伤 表面沾污
扩散质量控制
漏电流控制(器件特性异常):沾污 氧化层缺 陷 (表面沟道效应) 硅体内缺陷(管道效应) 表面杂质浓度偏低(复合电流) 氧化扩散与扩散氧化:杂质分凝效应 扩散参数偏差控制:温度分布 气流和排片方 式 进出舟速度和片间距 HFE 控制:综合考虑
Байду номын сангаас杂
其它杂质源 在硅表面淀积一薄的杂质层 优缺点：设备简单，操作方便，工艺简 单．精确掺杂控制能力低而且表面浓度不适 宜做大范围的调整，有污染．
扩散工艺及控制要点
扩散工艺及控制要点1.由于硅太阳能电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。
这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。
2.在高温扩散炉里，汽相的POCL3（phosphorus oxychloride）或PB r3(phosphorus tribromide)首先在表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）;然后，其中的磷在高温作用下往硅片里扩散。
3.扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的磷的总量，对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50欧姆。
4.发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的关键的工艺步骤。
扩散太浓，会导致短路电流降低（特别是短波长光谱效应很差，当扩散过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。
5.导致少数载流子寿命低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片的清洁程度甚至是在热扩散过程中硅片的应力等。
6.扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高温度、处于最高温度的时间、升降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。
当然，大量的研究表明，对于具有600mv左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。
7.发射结扩散的质量对太阳能电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因子上：（1）光生载流子在扩散形成的N-型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于N-型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与N-型发射区的电接触，为了避免形成SCHOTTKY势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求N-型发射区的搀杂浓度要高。
扩散工艺的原理
扩散工艺的原理
扩散工艺是一种常用的半导体制造工艺，主要用于将掺杂材料在晶体中进行分布均匀的过程。
其原理基于掺杂材料的高浓度区域向低浓度区域的自由扩散。
具体的步骤如下：
1. 洁净晶体表面：在进行扩散之前，必须先清洁晶体表面，以去除表面氧化物和杂质，保证扩散过程的纯净度。
2. 衬底预处理：扩散液有时会侵蚀衬底材料，因此，需要先用保护层对衬底进行处理，以避免受到损伤。
3. 掺杂液制备：根据需要进行掺杂的材料种类和浓度要求，制备合适的掺杂液。
掺杂液中主要含有掺杂材料的离子。
4. 扩散过程：将待扩散的晶体与掺杂液接触，经过一定的时间和温度，掺杂材料的离子会在表面开始向内部扩散。
扩散速度取决于温度、时间和材料的特性。
5. 控制参数：在扩散过程中，需要严格控制温度、时间和气氛，以确保掺杂材料扩散的均匀性和准确性。
6. 后处理：扩散完成后，需要进行后续的清洗和退火处理，以去除残留的杂质和优化晶体结构。
总结起来，扩散工艺的原理是利用掺杂材料的高浓度区域向低浓度区域的自由扩散。
通过精确控制参数，可以实现对晶体的特定区域进行掺杂，从而改变材料性质和特性。
扩散工艺介绍
作业步骤
1. 开始正常生产 2. 开始选定的作业项目 3. 结束选定的作业项目 4. 结束所有项目 5. 删除项目信息 6. 重新发送项目到系统
作业步骤介绍----正常生产
1，激活石英舟，验证舟的ID，类型，状态和承载位置
作业步骤介绍----正常生产
l 2，选择炉管,
潜在错误源
机械方面 破碎的硅片 舟未放对位置或方向、位置偏离 有物体妨碍器件移动 传感器方向偏离（在出现冲突后） 工艺方面 气体流量超出范围（MFC或供应出现故障） 温度超出范围 材料突然改变 软件方面 有人做了某些改动，但其他人员不知道谁改的，改 了什么地方
l 故障处理
如何对一个错误做出反应
l POCL3
安全---磷化物
防护措施
避免直接接触！
存放在有强制通风系统保护的气柜。 防护手套、防护服。 面罩或者眼罩与呼吸器联合使用。
l POCL3
安全---磷化物
临时处理措施
一旦起火，不能使用水或含水剂去灭火，可以使用干粉、 二氧化碳灭火器或者沙子。 如果不慎吸入：新鲜空气，休息，半直立放置，如有必要 ，可进行人工呼吸。 除去受到污染的衣物、用大量的清水冲洗皮肤、脸、眼等 部位或者进行冲淋。 呼叫医生。
Thank you！
指令集使函数更简单。
l 硅片载卸操作
硅片操作的防范措施
避免硅片划伤、沾污、破碎的方法
保持工作区空旷、无障碍物； 每个工作区仅保留一位操作人员； 坚持使用真空镊子、吸笔； 稳重操作 避免片盒和片架、舟的震动； 如有可能，尽量使用柔软表面的盒子； 避免由摩擦造成的划伤（硅片之间或硅片与其他表面之间）； 不要急；
1. 2. 3. 4. 5. 6.
扩散的工艺流程
扩散的工艺流程
《扩散的工艺流程》
扩散是一种重要的化工工艺，用于在固体材料之间或在固体和液体之间进行物质交换。
扩散工艺在许多领域都有广泛的应用，包括制造半导体、热处理金属、药物传递等。
扩散的工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 初步准备：在进行扩散之前，首先需要准备好需要进行扩散的材料和介质。
这包括清洗和处理表面，以确保材料表面的纯净度和平整度。
2. 热处理：扩散通常需要高温条件下进行，因此热处理是一个关键的步骤。
材料被置于高温炉中进行加热，以促进扩散的进行。
3. 扩散介质选择：选择合适的介质对于扩散的进行是非常重要的。
一般来说，气体、液体和固体都可以作为扩散介质。
4. 扩散过程：一旦准备好材料和介质，扩散过程就可以进行了。
材料置于介质中，并在一定的时间和温度条件下进行扩散操作。
5. 控制扩散速率：在扩散过程中，需要对扩散速率进行控制。
这可以通过调节温度、压力和介质浓度来实现。
6. 结果分析：一旦扩散完成，需要对扩散结果进行分析。
这包
括检测扩散的深度和速率，以及材料的性能变化情况。
扩散工艺流程需要严格控制各个环节，以确保最终的扩散效果符合预期。
同时，还需要对扩散过程中的安全性进行充分考虑，以确保操作过程稳定可靠。
通过严谨的工艺流程，扩散工艺可以为各种领域提供高质量的材料和产品。
扩散工艺规范
扩散工艺规范篇一：扩散设备工艺处理规范(学习)1．目的规范扩散工艺人员处理问题的标准和方法，确保工艺控制的统一管理。
2．适用范围适用于扩散工艺人员。
3．职责本工艺规范由电池事业部工艺人员制定修改并执行。
4. 方块电阻监控4.1单晶及多晶方块电阻—-返工控制范围定义此控制范围仅作为产品是否返工的标准。
4.2单晶及多晶方块电阻—-工艺控制范围定义工艺人员以此控制范围为依据，对各生产线方块电阻进行调控。
5.扩散工序各种返工处理要求5.1扩散方块电阻偏大、偏小、片内不均匀的返工工艺人员应对方块电阻偏大、偏小、片内不均匀的炉管进行原因分析，问题处理以后,应第一时间通知扩散当班工序长，恢复相应炉管的使用。
5.1.1单晶方块电阻偏大、偏小、片内不均匀（1）单晶方块电阻的单片平均值＞48Ω/sq或者单点＞50Ω/sq），将偏大的硅片挑出，经二次清洗后，再按照返工工艺程序进行加扩。
对于片内偏差＞10Ω/sq的，工艺人员应结合制绒工序对重量的要求，考虑是否返工，返工步骤：扩散后硅片经二次清洗后，在按照正常工艺从一次清洗开始。
（2）单晶方块电阻的单片平均值＜42Ω/sq或者单点＜40Ω/sq），工艺人员确认以后，将材料放行，按照正常工艺生产。
如果方块电阻明显偏小（单片平均值＜35Ω/sq），工艺人员应结合制绒工序对重量的要求，考虑是否返工。
返工步骤：扩散后硅片经二次清洗后，在按照正常工艺从一次清洗开始。
5.1.2多晶方块电阻偏大、偏小、片内不均匀（1）多晶方块电阻的单片平均值＞57Ω/sq或者单点＞60Ω/sq），将偏大的硅片，再按照返工工艺程序进行加扩。
倘若存在以下状况，硅片应从一次清洗开始返工：（a）生产未按照文件操作，已经卸片（b）硅片受到其它污染（c）片内偏差＞12Ω/sq 。
（2）多晶方块电阻的单片平均值＜51Ω/sq或者单点＜48Ω/sq），返工步骤：扩散后硅片应从一次清洗开始返工。
5.2扩散返工工艺规定5.2.1此返工工艺仅限扩散方块电阻偏大的内部返工处理。
铜扩散焊标准
铜扩散焊标准一、铜扩散焊的定义和原理铜扩散焊是一种通过加热使铜材料之间紧密结合的工艺方法。
在高温下，铜原子在相互接触的表面之间发生相互扩散，形成牢固的冶金结合。
扩散焊具有较低的焊接温度、良好的接头强度和可靠性，广泛应用于电子、电力、化工等领域。
二、扩散焊工艺流程及关键环节1.材料准备：选择合适的铜材料，并进行必要的切割、研磨等处理，确保工件表面质量。
2.清洗处理：去除工件表面的杂质、油污等，以利于焊接过程中的原子扩散。
常用的清洗方法包括机械清洗、化学清洗和超声波清洗。
3.界面准备：对工件表面进行粗糙化处理，增加接触面积，提高焊接质量。
常用的方法包括机械研磨、化学腐蚀等。
4.装夹定位：将工件精确地固定在焊接夹具中，确保工件之间接触紧密、稳定。
5.加热与加压：在高温、高压条件下进行焊接，促进原子扩散。
控制加热温度和时间、加压方式及压力大小是关键控制要点。
6.冷却与后处理：焊接完成后，需进行缓慢冷却，并进行必要的后处理，如去除焊缝表面的氧化物等。
三、焊材选择与预处理1.根据实际需求选择合适的铜材料，如紫铜、黄铜等。
2.对焊材进行必要的预处理，如切割、研磨、清洗等，确保其表面质量。
3.在焊接前对焊材进行质量检查，确保无缺陷、无杂质。
四、扩散焊设备与参数设置1.选择具备恒温控制、压力调节等功能的扩散焊设备。
2.根据工件尺寸、焊接要求等因素合理设置加热温度、加热时间、加压方式及压力大小等参数。
3.定期对设备进行维护保养，确保其正常运行。
五、焊缝质量检测与评估方法1.通过外观检查初步评估焊缝质量。
2.进行拉伸试验、弯曲试验等力学性能测试，检测焊缝的强度和可靠性。
3.进行微观组织分析、元素扩散分析等检测手段，深入研究焊缝的质量和可靠性。
4.根据相关标准或规范进行质量评估，确保产品符合要求。
六、常见问题分析及解决措施1.焊缝不牢固：可能是由于加热温度不足或加压不充分导致，需调整加热温度和加压方式。
2.焊缝中出现气孔：可能是由于清洗处理不彻底或装夹定位不当造成，需加强清洗处理并重新装夹定位。
扩散工艺知识..
扩散⼯艺知识..第三章扩散⼯艺在前⾯“材料⼯艺”⼀章，我们就曾经讲过⼀种叫“三重扩散”的⼯艺，那是对衬底⽽⾔相同导电类型杂质扩散。
这样的同质⾼浓度扩散，在晶体管制造中还常⽤来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。
除了改变杂质浓度，扩散的另⼀个也是更主要的⼀个作⽤，是在硅平⾯⼯艺中⽤来改变导电类型，制造PN 结。
第⼀节扩散原理扩散是⼀种普通的⾃然现象，有浓度梯度就有扩散。
扩散运动是微观粒⼦原⼦或分⼦热运动的统计结果。
在⼀定温度下杂质原⼦具有⼀定的能量，能够克服某种阻⼒进⼊半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。
⼀．扩散定义在⾼温条件下，利⽤物质从⾼浓度向低浓度运动的特性，将杂质原⼦以⼀定的可控性掺⼊到半导体中，改变半导体基⽚或已扩散过的区域的导电类型或表⾯杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散⼯艺。
⼆．扩散机构杂质向半导体扩散主要以两种形式进⾏：1．替位式扩散⼀定温度下构成晶体的原⼦围绕着⾃⼰的平衡位置不停地运动。
其中总有⼀些原⼦振动得较厉害，有⾜够的能量克服周围原⼦对它的束缚，跑到其它地⽅，⽽在原处留下⼀个“空位”。
这时如有杂质原⼦进来，就会沿着这些空位进⾏扩散，这叫替位式扩散。
硼（B ）、磷（P ）、砷（As ）等属此种扩散。
2．间隙式扩散构成晶体的原⼦间往往存在着很⼤间隙，有些杂质原⼦进⼊晶体后，就从这个原⼦间隙进⼊到另⼀个原⼦间隙，逐次跳跃前进。
这种扩散称间隙式扩散。
⾦、铜、银等属此种扩散。
三．扩散⽅程扩散运动总是从浓度⾼处向浓度低处移动。
运动的快慢与温度、浓度梯度等有关。
其运动规律可⽤扩散⽅程表⽰，具体数学表达式为： N D tN 2?=?? （3-1）在⼀维情况下，即为： 22xN D t N ??=?? （3-2）式中：D 为扩散系数，是描述杂质扩散运动快慢的⼀种物理量；N 为杂质浓度；t 为扩散时间；x 为扩散到硅中的距离。
四．扩散系数杂质原⼦扩散的速度同扩散杂质的种类和扩散温度有关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
扩散工艺及控制要点
1.由于硅太阳能电池实际生产中均采用P型硅片，因此需要形成N型层才能得到PN结，
这通常是通过在高温条件下利用磷源扩散来实现的。
这种扩散工艺包括两个过程：首先是硅片表面含磷薄膜层的沉积，然后是在含磷薄膜中的磷在高温条件下往P型硅里的扩散。
2.在高温扩散炉里，汽相的POCL3（phosphorus oxychloride）或PB r3(phosphorus tribromide)
首先在表面形成P2O5（phosphorus pentoxide）;然后，其中的磷在高温作用下往硅片里扩散。
3.扩散过程结束后，通常利用“四探针法”对其方块电阻进行测量以确定扩散到硅片里的
磷的总量，对于丝网印刷太阳电池来说，方块电阻一般控制在40-50欧姆。
4.发射结扩散通常被认为是太阳电池制作的关键的工艺步骤。
扩散太浓，会导致短路电流
降低（特别是短波长光谱效应很差，当扩散过深时，该效应还会加剧）；扩散不足，会导致横向传输电阻过大，同样还会引起金属化时硅材料与丝网印刷电结之间的欧姆接触效果。
5.导致少数载流子寿命低的原因还包括扩散源的纯度、扩散炉的清洁程度、进炉之前硅片
的清洁程度甚至是在热扩散过程中硅片的应力等。
6.扩散结的质量同样依赖于扩散工艺参数，如扩散的最高温度、处于最高温度的时间、升
降温的快慢（直接影响硅片上的温度梯度所导致的应力和缺陷）。
当然，大量的研究表明，对于具有600mv左右开路电压的丝网印刷太阳电池，这种应力不会造成负面影响，实际上有利于多晶情况时的吸杂过程。
7.发射结扩散的质量对太阳能电池电学性能的影响反映在串联电阻从而在填充因子上：
（1）光生载流子在扩散形成的N-型发射区是多数载流子，在这些电子被金属电极收集之前需要经过横向传输，传输过程中的损失依赖于N-型发射区的横向电阻；（2）正面丝网印刷金属电极与N-型发射区的电接触，为了避免形成SCHOTTKY势垒或其它接触电阻效应而得到良好的欧姆接触，要求N-型发射区的搀杂浓度要高。
8.扩散结的深度同样也很关键，因为烧结后的金属电极要满足一定的机械强度，如果结太
浅，烧结后金属会接近甚至到达结的位置，会导致结的短路。
9.太阳光谱中，不同波长的光有不通的穿透深度，也就是说不同波长的光在硅材料里的不
同深度被吸收。
波长越短的光在硅材料里的不同深度被吸收。
波长越短的光，越在靠近表面的区域被吸收。
在N-型区空穴是少数载流子，在P-型区电子是少数载流子，每个光子在吸收处产生一对电子空穴对，由于P-N结的内建场的作用，N-型区的空穴个P-型区的电子分别扩散到PN结附近然后被分离到另一侧成为多数载流子。
10.因光子被吸收后所产生的电子和空穴（光生载流子）需要扩散一定的距离才能到达PN
结附近，在这一扩散过程中，有些载流子载流子可能会因为复合而消失从而导致短路电流的降低。
通常，利用少数载流子寿命来对此复合损失加以描述。
由于硅材料对短波长的光（紫外光和蓝光）的吸收主要发生载表面附加区域，因此，考虑扩散结的要求时（扩散深度和结深），仅需要对短波长的光加以特别关注。
11.要求一定的扩散浓度以确保因载流子横向传输所经过的电阻造成的损失较小。
由于搀杂
浓度会极大地降低少数载流子的寿命，而结太深又会增加少数载流子在扩散到PN结地过程中的复合损失。
当横向薄层电阻低于100欧姆时，太阳电池表面会不可避免地存在以个区域，在该区域中由于光被吸收所产生地载流子会因为寿命太短而在扩散到PN结
之前就被复合，从而对电池效率没有贡献，该特殊区域被成为“死层”。
12.而实际上，丝网印刷太阳电池地横向薄层电阻通常在40-50欧姆，“死层”效应更严重。
不仅紫外光，即使太阳光谱中最高密度的绿光的贡献也会受到影响。
对于绿光，有大约10%的强度会在“死层”被吸收而失去贡献。
相比而言，波长较长的红光和红外光因主要在体内被吸收，所产生的光生载流子被收集的几率几乎不受扩散结的影响。
13.需要指出的时，即使将薄层电阻升高到100欧姆，由于浓扩散导致的“死层”效应减少，
但表面的复合仍然很严重，需要进行表面钝化。
因此，要制备高效太阳电池，需要同时满足淡搀杂和表面钝化两个条件。
14.太阳电池的开路电压和短路电流与器件内部的复合息息相关。
复合越小，开路电压越高。
同时，复合情况也影响着饱和暗电流。
由于“死层”里的复合速率非常高，在表面和“死层”里所产生的光生载流子对短路电流和复合电流均没有贡献。
15.由于丝网印刷太阳电池的表面扩散浓度较高，“死层”效应较严重，硅片本身的质量和
背表面复合对开路电压的影响更严重。