磷扩散
电池片背部磷扩散
电池片背部磷扩散【原创版】目录1.电池片背部磷扩散的概述2.电池片背部磷扩散的作用3.电池片背部磷扩散的工艺流程4.电池片背部磷扩散的优缺点5.我国在电池片背部磷扩散技术方面的发展正文一、电池片背部磷扩散的概述电池片背部磷扩散是一种在太阳能电池片生产过程中的关键技术，主要作用是在电池片的背面进行磷元素的扩散，形成 p 型区域，从而实现光电转换。
磷扩散是太阳能电池制造过程中的重要环节，对电池片的性能有着至关重要的影响。
二、电池片背部磷扩散的作用1.形成 p 型区域：电池片背部磷扩散的主要目的是在电池片背面形成 p 型区域，与正面的 n 型区域形成 p-n 结，为电子和空穴的分离和传输创造条件。
2.提高光电转换效率：通过背部磷扩散，可以优化电池片的内部结构，提高光电转换效率，从而提高太阳能电池的整体性能。
3.降低电池片的生产成本：电池片背部磷扩散是一种较为成熟的技术，相较于其他生产工艺，具有较低的生产成本，有助于降低电池片的生产成本，提高市场竞争力。
三、电池片背部磷扩散的工艺流程电池片背部磷扩散的工艺流程主要包括以下几个步骤：1.清洗：对电池片进行清洗，去除表面的油污和杂质，为磷扩散创造良好的条件。
2.制备磷源：采用磷酸或磷酸酯等作为磷源，进行磷扩散。
3.扩散：将磷源加入到电池片背面，通过高温烧结，使磷元素向硅片内部扩散。
4.退火：在扩散过程中，通过控制温度和时间，使磷元素在硅片内部形成均匀的 p 型区域。
5.后处理：扩散完成后，对电池片进行后处理，如清洗、刻蚀等，以去除表面残留物，提高电池片的性能。
四、电池片背部磷扩散的优缺点优点：1.工艺成熟，易于实现；2.生产成本较低；3.可以提高电池片的光电转换效率。
缺点：1.扩散过程对温度和时间的控制较为严格，工艺参数的调整需要经验积累；2.磷扩散可能导致电池片的不均匀性，影响电池片的性能。
五、我国在电池片背部磷扩散技术方面的发展我国在电池片背部磷扩散技术方面取得了显著的成果。
硼扩散 磷扩散 差别
硼扩散磷扩散差别
硼扩散和磷扩散是半导体制造过程中的两种重要技术。
它们都可以用
来向半导体材料中引入杂质，从而改变材料的导电性能。
然而，硼扩
散和磷扩散在实现方式、扩散速度、扩散深度和效果等方面存在差别。
首先，硼扩散和磷扩散的实现方式不同。
硼扩散通常是在高温下进行
的外延扩散过程，它需要将半导体材料放入硼酸盐中进行扩散，然后
在高温下烧结硼酸盐，形成硼化层。
而磷扩散则需要将磷化氢气体转
化为磷酸盐，并将其喷洒到半导体材料表面，然后将其加热，使磷化
氢分子向表面扩散并融入半导体材料中。
其次，在扩散速度方面，硼扩散和磷扩散也存在差别。
硼扩散速度较慢，需要耗费更长时间来完成。
而磷扩散速度较快，可以在短时间内
完成。
这也使得磷扩散更加适合制造复杂的电子元件。
另外，在扩散深度和效果方面，硼扩散和磷扩散也存在差别。
硼扩散
更适合浅层扩散，可以获得更浅的杂质分布。
而磷扩散可以获得更深
的杂质扩散，因此适用于制造较深的通孔和导体。
总之，硼扩散和磷扩散技术在半导体制造中都有着重要的应用。
它们的差别在于实现方式、扩散速度、扩散深度和效果等方面。
了解硼扩散和磷扩散的差别可以帮助半导体制造商更好地选择适合自己需求的技术，并帮助他们制造出更高性能的电子元件。
磷扩散原理
磷扩散原理
磷扩散是一种重要的固体材料表面处理技术，它能够在金属材料表面形成一层磷化物层，从而提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
磷扩散原理是指在高温下，磷原子在金属表面扩散并与金属原子结合形成磷化物层的过程。
本文将对磷扩散原理进行详细介绍。
磷扩散的原理主要包括扩散过程和化合过程两个方面。
首先是扩散过程，磷原子首先需要在金属表面进行扩散。
在高温下，金属表面的晶格结构会变得松散，磷原子便可以比较容易地进入金属晶格之中。
一旦磷原子进入金属晶格，它们就会开始在晶格中自由移动，直到达到平衡浓度。
在扩散过程中，温度是一个非常关键的因素，通常情况下，较高的温度可以加快磷原子的扩散速度，从而缩短扩散时间。
其次是化合过程，当磷原子扩散到金属晶格中后，它们会与金属原子结合形成磷化物层。
这个过程实际上是一个化学反应过程，磷原子与金属原子之间会发生化学键的形成，从而形成磷化物。
这种磷化物层通常具有很高的硬度和耐腐蚀性，能够有效地提高金属材料的性能。
磷扩散原理的实际应用非常广泛，特别是在金属加工和制造领域。
通过磷扩散技术，可以显著提高金属材料的表面硬度和耐磨性，延长材料的使用寿命。
同时，磷化物层还可以提高金属材料的耐腐蚀性能，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。
总之，磷扩散原理是一种重要的固体材料表面处理技术，它通过磷原子在金属表面的扩散和化合过程，形成磷化物层，从而提高金属材料的性能。
通过对磷扩散原理的深入研究和应用，可以进一步拓展其在金属加工和制造领域的应用范围，为材料表面处理技术的发展做出更大的贡献。
磷扩散注意事项
磷扩散注意事项磷扩散是一种常见的表面处理方法，用于改善金属材料的耐蚀性和耐磨性。
然而，磷扩散过程中存在一些注意事项，需要操作人员严格遵守，以确保工艺的稳定和产品质量的可靠性。
首先，操作人员在进行磷扩散前，必须清洁金属表面。
因为金属表面的油污、氧化物和其他杂质都会影响磷扩散的效果和均匀性。
常用的清洁方法包括酸洗、熔盐浸渍等。
清洁过程要注意控制时间和温度，避免过渡清洁导致表面粗糙度增加或者金属损失过大。
其次，在磷扩散过程中，操作人员需要严格控制扩散温度和时间。
温度过高或时间过长会导致磷层过厚，造成材料变脆、变形甚至损坏。
而温度过低或时间过短则无法形成均匀的磷化层。
因此，根据具体金属材料的性质和要求，选择适当的磷化温度和时间是至关重要的。
第三，磷扩散过程中必须注意通风排气。
扩散过程中产生的磷化气体可能对人体和环境产生危害。
因此，必须确保操作场所有良好的通风设备和排气系统，及时排出有害气体，减少对操作人员的影响。
此外，磷扩散过程中还需要控制扩散介质的成分和浓度。
一般使用含磷化合物作为磷化介质，如红磷、磷酸盐等。
操作人员要仔细选择扩散介质，确保其纯度和稳定性，以避免磷化层的质量问题。
另外，磷扩散过程中还需要严格控制磷化介质的浓度。
过高的浓度会导致磷化层不均匀或者过厚，而过低的浓度则会影响磷的扩散效果。
因此，在扩散过程中要定期监测磷化介质的浓度，并及时进行调整。
最后，磷扩散后的材料需要进行后处理。
一般来说，扩散后的材料表面会出现一些残余磷化物和其他沉淀物。
这些残余物质需要通过清洗和除去的方法进行处理。
清洗时要选择适当的溶剂和清洗剂，以确保彻底去除残余物质，避免对产品质量的影响。
综上所述，磷扩散是一项技术要求较高的表面处理方法，操作人员在进行磷扩散过程中必须严格遵守以上注意事项。
只有确保操作规范和过程稳定，才能获得高质量的磷化层，并保证产品的性能和可靠性。
电池片背部磷扩散
电池片背部磷扩散电池片是太阳能光伏系统的核心组件之一，用于将太阳能转化为电能。
为了提高太阳能电池的效率和性能，研究人员一直在努力寻找新的材料和工艺来改进电池片的制造过程。
其中，磷扩散技术是一种常用的工艺方法，可以在电池片背部形成磷掺杂层，从而提高电池片的性能。
磷扩散是一种通过在材料表面引入磷元素来改变材料性质的过程。
在太阳能电池片的制造中，磷扩散主要用于背面电场形成和电池片的电性能优化。
下面将详细介绍电池片背部磷扩散的工艺过程和其对电池性能的影响。
1. 磷扩散的工艺过程电池片背部磷扩散的工艺过程主要包括以下几个步骤：1.1 清洗：首先，需要对电池片进行表面清洗，以去除表面的污垢和杂质。
这可以通过浸泡在酸性或碱性溶液中、超声波清洗或机械刷洗等方法来实现。
1.2 磷源制备：接下来，需要准备磷源。
常用的磷源包括磷酸、磷酸盐或磷化氢等。
磷酸和磷酸盐在高温下可以分解释放出磷，而磷化氢则需要特殊的设备和条件来生成。
1.3 扩散：在背部扩散过程中，将磷源涂覆在电池片的背面，然后将其暴露在高温环境中。
高温会促进磷元素的扩散，使其渗透到电池片的表面和内部。
1.4 烧结：扩散完成后，需要进行烧结以稳定磷的分布并形成均匀的磷掺杂层。
烧结温度和时间的选择对于磷扩散层的性能和稳定性至关重要。
2. 磷扩散对电池性能的影响电池片背部磷扩散可以对太阳能电池的性能和效率产生多方面的影响。
2.1 背面电场形成：磷扩散可以在电池片背面形成掺杂层，增加背面的载流子浓度，从而形成背面电场。
这种电场可以减小电池片的反射损失、提高光吸收效率，并增强电池片的光电转换效率。
2.2 电池片效率：磷扩散可以提高电池片的效率。
通过形成磷掺杂层，可以增加电池片的导电性能和光电转换效率，从而提高电池片的整体效率。
2.3 电池片稳定性：磷扩散可以增强电池片的稳定性。
磷掺杂层可以提高电池片的抗腐蚀性能和抗氧化性能，从而延长电池片的使用寿命。
2.4 热稳定抱歉，我在之前的回答中意外地截断了。
磷扩散
磷扩散的原理
• 5POCl3 3PCl5 + P2O5 • 2P2O5 + 5Si 5SiO2 + 4P • 4PCl5 +5O2 2P2O5 +10Cl2 • 4 POCl3 + 3O2 2P2O5 + 6Cl2 • 2P2O5 + 5Si 5SiO2 + 4P
磷扩散
太阳能电池的心脏
磷扩散
磷扩散的目的 磷扩散的原理 扩散的设备 扩散的流程 磷扩散的工艺卫生及注意事项
磷扩散的目的
• 我们知道，太阳能电池的心脏是一个PN结。 我们知道，太阳能电池的心脏是一个PN结。
我们需要强调指出，PN结是不能简单地用 我们需要强调指出，PN结是不能简单地用 两块不同类型（p型和n 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 在一起就能形成的。要制造一个PN结，必 PN结，必 须使一块完整的半导体晶体的一部分是P 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 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 内部实现P型和N型半导体的接触。我们制 造PN结 PN结
＞600
POCl3
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中文名称：三氯氧磷 英文名称：phosphorus oxychloride 别名：氧氯化磷；氯化磷酰；磷酰氯；三氯氧化磷 CAS No.：10025-87-3 分子式：POCl3 分子量：153.33 153.33 危险标记：20（酸性腐蚀品） 包装类别：O52 包装方法：闭口厚钢桶，采用2～3毫米厚的钢板焊接制成，桶身套有 两道滚箍。螺纹口、盖、垫圈等封口件配套完好，每桶净重不超过 300 公斤；玻璃瓶或塑料桶（罐）外全开口钢桶；玻璃瓶或塑料桶 （罐）外普通木箱或半花格木箱；磨砂口玻璃瓶或螺纹口玻璃瓶外普 通木箱；安瓿瓶外普通木箱。
磷扩散
扩散间洁净度、温度、 扩散间洁净度、温度、湿度
洁净度： 洁净度：万级净化间，净化插片台(净化度：100级)、净化保护柜（净化度:100级） 温度： ± ℃ 温度：23±2℃ 湿度： 湿度：<50%
扩散工段生产操作规程
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1.开机操作 开机操作 1.1开机前检查确认内容： 1.1.1 检查电源。打开电控柜电源开关。确定整机上电正常，电源指示灯亮。 1.1.2 检查气源。确定氧气、压缩空气、氮气的压力为 0.4-0.6MPa。 1.1.3 检查排气系统。检查各风口排风应有风吸出。 1.1.4 检查水源。确定冷却水进出水阀应在打开状态。 1.1.5 检查源瓶。确认源瓶上的进气出气阀门已打开，各接口连接正常。 1.1.6 检查BV100恒温水槽。确定温度正常。如需开关机，按开关机按钮3秒以上。 1.1.7 检查急停按扭。确定按扭正常。 1.2其它检查内容： 1.2.1 检查净化台。应干净，无废液，无其它物品。 1.2.2 检查接液槽。各面应干净，无废液。 1.2.3 检查气源柜。各面应干净，无废液。 1.2.4 检查BV100水槽。水面正常，水中无杂物。 1.3开启监控系统： 1.3.1 启动计算机。按下电控柜面板上的“上电”按钮 。 1.3.2 启动扩散炉监控系统。双击屏幕上“扩散炉监控系统” 图标，输入密码登陆监 控系统软件。 1.3.3 启动加热。按加热按钮前先将温度设定为0才可操作。 1.3.4 当加热按钮按下后加热指示灯亮时，开机完成。
扩散炉开关机作业
• • • • • • • • 在开机前，先去废气室查看水电气是否准备就绪。 水—冷却水；查看是否有冷却水（将进水开关关闭，听是否有水流的声音） 电—配电柜是否送电(门上有电压显示，如显示380V电压，说明已送电)， 总闸及控制各扩散炉分闸是否合上。 气—大氮、小氮、氧气及压缩空气。在扩散炉最上方有四路进气管，从右 至左分别是压缩空气、氧气、小氮和大氮，查看其控制阀是否打开（一般 情况下是常开，遇特殊情况时才关闭）。查看调压阀是否在正确压力. 在查看水电气准备就绪以后，来到扩散炉控制面板前，先把抽风开关打开， 然后把控制电脑电源打开，等电脑启动完毕后，打开程序，登陆，给各炉 管上电，在程序的手动操作界面，给各炉管通大氮。 在手动操作界面，炉外SV设定目标温度（与将要运行程序的第一步温度相 同），设定完毕后，点确定，看数值是否能够输入，如果不能输入，退出 程序，再进一次，重复上述动作。 在确认上述情况都无误以后，在自动运行界面，选择将要运行的程序，最 后将加热开关打开，开始加热。 关机：在关机前确保程序没有运行任何工艺，然后退出程序，关闭计算机 电源，到废气室查看保护氮阀门是否打开。
硼扩散 磷扩散 差别
硼扩散磷扩散差别
硼扩散和磷扩散是两种常见的半导体材料掺杂技术，它们的差别在于掺杂的元素不同以及掺杂的效果不同。
硼扩散是将硼元素掺入半导体材料中，主要用于制造p型半导体材料。
硼元素的掺入会引起半导体中空穴浓度的增加，从而形成p型材料。
硼扩散的掺入深度比较浅，一般只有几百纳米，因此适用于制造高频器件和功率器件等。
磷扩散是将磷元素掺入半导体材料中，主要用于制造n型半导体材料。
磷元素的掺入会引起半导体中电子浓度的增加，从而形成n型材料。
磷扩散的掺入深度比较深，一般达到几微米甚至更深，因此适用于制造隧道二极管、太阳能电池等。
除了掺杂效果不同，硼扩散和磷扩散的掺杂过程也略有差别。
硼扩散主要通过高温热处理实现，而磷扩散则需要在高温下进行化学反应，通常使用磷酸进行扩散。
总之，硼扩散和磷扩散都是重要的半导体材料掺杂技术，它们在掺杂的元素、掺杂的效果和掺杂过程等方面存在差别。
选择不同的掺杂技术可以满足不同的半导体器件制造需求。
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扩散装置示意图
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PN结的形成过程
PN结的形成
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影响扩散的因素
管内气体中杂质源的浓度 扩散温度 扩散时间
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影响扩散的因素
管内气体中杂质源浓度的大小决定着硅 片N型区域磷浓度的大小。但是沉积在硅 片表面的杂质源达到一定程度时，将对N 型区域的磷浓度改变影响不大。
扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较 大。
所有的石英器具都必须轻拿轻放。 源瓶更换的标准操作过程
依次关闭进气阀门、出气阀门，拔出连 接管道，更换源瓶，连接管道，打开出 气阀门、进气阀门。
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检验标准
扩散方块电阻控制在47-52Ω/□之间。同 一炉扩散方块电阻不均匀度≤20%，同一 硅片扩散方块电阻不均匀度≤10%。
表面无明显因偏磷酸滴落或其他原因引 起的污染。
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：
PO O C 2 lO P 6C l
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2
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
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磷扩散注意事项（一）——工艺卫生
所有工夹具必须永远保持干净的状态，包括吸 笔、石英舟、石英舟叉子、碳化硅臂桨。
吸笔应放在干净的玻璃烧杯内，不得直接与人 体或其它未经清洗的表面接触。
石英舟和石英舟叉子应放置在清洗干净的玻璃 表面上。
碳化硅臂桨暴露在空气中的时间应做到越短越 好。
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磷扩散注意事项（二）——安全操作
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饱和
每班生产前，须对石英管进行饱和。
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，20分 钟后，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，需使石英管在950℃通源饱和1小 时以上。
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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。
磷扩散
太阳电池制造的核心工序
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PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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PN结的制造
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 。
池是非常重要的。
磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和 装片
回温
关源，退舟 卸片
送片
方块电阻测量
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清洗
初次扩散前，扩散炉石英管首先连接 TCA装置，当炉温升至设定温度，以设 定流量通TCA60分钟清洗石英管。
清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗 结束后，先关TCA，再关O2。
清洗结束后，将石英管连接扩散源瓶， 待扩散。
N型区域磷浓度和扩散结深共同决定着方 块电阻的大小。
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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
本公司目前采用的是第一种方法。
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POCl3 简介
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
目前生产中，测量扩散层 薄层电阻广泛采用四探针 法。测量装置示意图如图 所示。图中直线陈列四根 金属探针（一般用钨丝腐 蚀而成）排列在彼此相距 为S一直线上，并且要求 探针同时与样品表面接触 良好，外面一对探针用来 通电流、当有电流注入时， 样品内部各点将产生电位， 里面一Байду номын сангаас探针用来测量2、 3点间的电位差。
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。
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POCl3磷扩散原理
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：
5P O 6 0 C C 03lP P C Ol
如没有待扩散的硅片，将臂浆推入扩散 炉，尽量缩短臂桨暴露在空气中的时间。
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卸片
等待硅片冷却后，将硅片从石英舟上卸 下并放置在硅片盒中，放入传递窗。
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扩散层薄层电阻及其测量
在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电 阻（方块电阻）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。
方块电阻是标志扩散到半导体中的杂质 总量的一个重要参数。
用吸笔依次将硅片从硅片盒中取出，插 入石英舟。
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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。
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回温
打开O2，等待石英管升温至设定温度。
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扩散
打开小N2，以设定流量通小N2（携源） 进行扩散
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关源，退舟
扩散结束后，关闭小N2和O2，将石英舟 缓缓退至炉口，降温以后，用舟叉从臂 桨上取下石英舟。并立即放上新的石英 舟，进行下一轮扩散。
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3
5
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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：
2O P 5S 5iS i4O P
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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：
4P 5 CO l过 2 量 2O O P 10 Cl
5
2
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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
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方块电阻的定义
考虑一块长为l、宽 为a、厚为t的薄层如 右图。如果该薄层材 料的电阻率为ρ，则 该整个薄层的电阻为
R l ()(l)
ta t a
当l=a（即为一个方块） 时，R= ρ/t。可见，（ρ/t）
代表一个方块的电阻，故称 为方块电阻，特记为R□= ρ/t (Ω/□)
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扩散层薄层电阻的测试