对磷扩散的认识

对磷扩散的认识第一页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性硅太阳电池生产中常用的几种元素:硅（Si）、磷（P）、硼（B）元素的原子结构模型如下：第三层4个电子第二层8个电子第一层2个电子Si+14P+15B最外层5个电子最外层3个电子siPB第二页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性硅晶体内的共价键硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。第三页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性

硼（B）是三族元素，原子的最外层有三个价电子，硼原子最外层只有三个电子参加共价键，在另一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位，邻近价键上的价电子跑来填补这个空位，就在这个邻近价键上形成了一个新的空位，我们称这个空位叫“空穴”。这种依靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。P型半导体中空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。这种接受自由电子的杂质称为受主杂质。如下图:第四页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性空键接受电子空穴P型半导体（受主掺杂）--接受自由电子第五页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性磷（P）是五族元素，原子的最外层有五个价电子，磷原子最外层五个电子中只有四个参加共价键，另一个不在价键上，成为自由电子，失去电子的磷原子是一个带正电的正离子，正离子处于晶格位置上，不能自由运动，它不是载流子。因此，掺入磷的半导体起导电作用的，主要是磷所提供的自由电子，这种依靠电子导电的半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。N型半导体上自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。这种提供自由电子的杂质称为施主杂质。如下图：第六页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识—半导体特性多余电子N型半导体（施主掺杂）--提供自由电子第七页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识--什么叫扩散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。也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。第八页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识--什么叫扩散制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质（P型），在半导体晶体内的一个区域中占优势，而使施主杂质（N型）在半导体内的另外一个区域中占优势，这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型和N型半导体的接触。第九页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识--什么叫扩散制作太阳电池的硅片是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼元素，使之成为P型的硅片。如果我们把这种硅片放在一个石英容器内，同时对此石英容器内加热到一定温度，并将含磷的气体通入这个石英容器内，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽。第十页，共二十二页，2022年，8月28日对磷扩散的认识--什么叫扩散在硅片周围包围着许许多多的磷的分子，因此磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在有磷渗透的一面就形成了N型，在没有渗透的一面是原始P型的，这样就达到了在硅片内部形成了所要的PN结。----这就是所说的扩散。第十一页，共二十二页，2022年，8月28日PN结——太阳电池的心脏扩散的目的：形成PN结第十二页，共二十二页，2022年，8月28日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目前采用的是第一种方法。

第十三页，共二十二页，2022年，8月28日扩散装置示意图总体结构分为四大部分：控制部分推舟净化部分电阻加热炉部分气源部分第十四页，共二十二页，2022年，8月28日第十五页，共二十二页，2022年，8月28日第十六页，共二十二页，2022年，8月28日排风气源柜炉体柜计算机控制柜推舟机构排废口净化操作台总电源进线进气第十七页，共二十二页，2022年，8月28日扩散装置示意图第十八页，共二十二页，2022年，8月28日扩散炉气路系统压缩空气O2N2N2第十九页，共二十二页，2022年，8月28日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第二十页，共二十二页，2022年，8月28日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。升温下与水接触会反应释放出腐蚀有毒易燃气体。第二十一页，共二十二