太阳能扩散工艺基础原理

技术部扩散工艺基础原理2/5/20232/5/20232Part1：电池与PN结的工作原理Part2：扩散工序简介Part3：清洗及扩散原理Part4：异常处理及调节2/5/2023Part1：电池与PN结的工作原理

太阳能电池的工作原理太阳能电池等效电路PN结的形成PN结的特性及等效电路2/5/2023太阳能电池工作原理太阳能电池结构太阳能电池一般是由PN结、上表面栅状电极、背面金属电极构成，并且要求表面和背面电极与硅片之间形成良好的欧姆接触。为了提高太阳电池的效率，在电池的背面作了背场，在电池正面作了减反射膜。太阳电池的基本结构如图所示。2/5/2023产生光生电动势（或光生积累电荷），应该满足以下两个条件：半导体材料对一定波长的入射光有足够大的光吸收系数α，即要求入射光子的能量hν大于或等于半导体材料的带隙Eg，使该入射光子能被半导体吸收而激发出光生非平衡的电子空穴对。具有光伏结构，即有一个内建电场所对应的势垒区。势垒区的重要作用是分离了两种不同电荷的光生非平衡载流子，在p区内积累了非平衡空穴，而在n区内积累起非平衡电子。产生了一个与平衡pn结内建电场相反的光生电场，于是在p区和n区间建立了光生电动势（或称光生电压）。太阳能电池工作原理2/5/20236光生伏特效应当用适当波长的光照射非均匀半导体(p-n结等)时，由于内建电场的作用（不加外电场），半导体内部产生电动势（光生电压）；如将p-n结短路，则会出现电流（光生电流）。这种由内建电场引起的光电效应，称为光生伏特效应。光生电压、电流的产生由于pn结势垒区内存在较强的内建电场（自n区指向p区），结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区的电子穿过p-n结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势升高，n端电势降低，于是在p-n结两端形成了光生电动势，相当于在p-n结两端加正向电压V，使势垒降低为qVD-qV，产生正向电流。太阳能电池工作原理2/5/20237如图所示,当处于开路的情况下,当光生电流和正向电流相等的时候,则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间,P-N结两端将建立起稳定的电势差Voc(P区为正,N区为负)。如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流,只要光生电流不停止,就会有源源不断的电流通过电路,P-N结起到了一个电源的作用.这就是太阳能电池的工作原理。太阳能电池基本原理太阳能电池工作原理8ISCRSRSHRLOADCellCell电池片等效电路图实际上，pn结太阳能电池存在着Rs和Rsh的影响。其中，Rs是由材料体电阻、薄层电阻、电极接触电阻及电极本身传导电流的电阻所构成的总串联电阻。Rsh是在pn结形成的不完全的部分所导致的漏电流，称为旁路电阻或漏电电阻。这样构成的等效电路如右图所示。理想等效电路图理想PN结太阳能电池可以用一恒定电流源Iph（光生电流）及一理想二极管的并联来表示。其等效电路如图所示。太阳能电池等效电路2/5/2023PN结的形成半导体导电原理—产生和复合由于热或光激发而成对地产生电子空穴对，这种过程称为“产生”。空穴是共价键上的空位，自由电子在运动中与空穴相遇时，自由电子就可能回到价键的空位上来，而同时消失了一对电子和空穴，这就是“复合”。热平衡：在一定温度下，又没有光照射等外界影响时，产生和复合的载流子数相等，半导体中将在产生和复合的基础上形成热平衡。此时，电子和空穴的浓度保持稳定不变，但是产生和复合仍在持续的发生。2/5/2023PN结的形成半导体导电原理—杂质半导体多余电子施主能级导带电离能价带N型半导体空键接受电子空穴导带电离能价带受主能级P型半导体2/5/202311PN结的形成半导体导电原理—杂质补偿补偿的定义：一块半导体中并非仅仅只存在一种类型的杂质，常常同时含有施主和受主杂质，此时，施主杂质所提供的电子会通过“复合”而与受主杂质所提供的电子相抵消，使总的载流子数目减少，这种现象就成为“补偿”。在太阳能PN结产生过程中，实际上就是依据补偿作用，通过掺杂而获得我们所需要的导电类型来组成所要生产的器件。2/5/202312PN结的形成PN结的形成当P型半导体和N型半导体接触后，由于交界两侧半导体类型不同，存在电子和空穴的浓度差。这样P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。由于扩散运动，在P区和N区的接触面就产生正负离子层。N区失掉电子产生正离子，P区得到电子产生负离子。通常称这个正、负离子层为PN结。在PN结的P区一侧带负电，N区一侧带正电。PN结便产生了内电场，内电场的方向是从N区指向P区。内电场对扩散运动起到阻碍作用，电子和空穴的扩散运动随着内电场的加强而逐步减弱，直至达到平衡，在界面处形成稳定的空间电荷区。如下图：2/5/202313PN结的正向导通性:若外加电压使电流从P区流到N区，PN结呈低阻性，所以电流大（如右图）：外加的正向电压方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。若外加电压继续上升，则自建电场被减弱和抵消，所以正向电流随着外加正向电压的增加而逐渐上升。PN结的特性14PN结的反向截止性:外加的反向电压方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。

在一定的温度条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。

PN结的特性势垒电容CB

：势垒电容是由空间电荷区的离子薄层形成的。当外加电压使PN结上压强发生变化时，离子薄层的厚度也相应地随之改变，这相当PN结中存储的电荷量也随之变化，犹如电容的充放电。扩散电容CD：扩散电容是由多子扩散后，在PN结的另一侧面积累而形成的。因PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子，与外电源提供的空穴相复合，形成正向电流。刚扩散过来的电子就堆积在P区内紧靠PN结的附近，形成一定的多子浓度梯度分布曲线。反之，由P区扩散到N区的空穴，在N区内也形成类似的浓度梯度分布曲线。

当外加正向电压不同时，扩散电流即外电路电流的大小也就不同。所以PN结两侧堆积的多子的浓度梯度分布也不同，这就相当于电容的充放电过程。势垒电容和扩散电容均是非线性电容。电容效应PN结的特性PN结的等效电路2/5/2023Part2：扩散工序简介

工序流程清洗及扩散工艺各工序设备及操作规范

其它辅助工作洁净度的控制2/5/2023工序流程制绒接片

装舟超纯清洗卸舟测电阻高温扩散烘干装夹传刻蚀注：蓝色区域为SI工艺过程；除去蓝色区域为正常的扩散车间工艺流程。2/5/202320一般工艺的生产流程：制绒接片超纯清洗吸篮烘干装舟进炉扩散出炉方阻测试卸舟装夹传刻蚀工序流程清洗工艺H2O2+HCLDIW(溢流）DIW(溢流+慢提拉）HF21自动清洗工艺流程：手工清洗工艺流程：清洗及扩散工艺扩散工艺—单晶22清洗及扩散工艺扩散工艺—多晶23清洗及扩散工艺各工序设备及操作规范制绒接片—人工2/5/2023各工序设备及操作规范清洗—手工清洗穿戴换酸穿戴2/5/2023各工序设备及操作规范清洗—自动主界面手动操作2/5/2023各工序设备及操作规范清洗—自动12342/5/2023各工序设备及操作规范烘干—烘干箱烘干—甩干机2/5/2023各工序设备及操作规范装舟—人工2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—结构模型排风气源柜炉体柜电控柜

推舟机构排废口净化操作台总电源进线进气2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—气路模型2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—扩散装置示意图2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—48所2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—8471扩散炉2/5/2023各工序设备及操作规范扩散炉—8472扩散炉2/5/2023各工序设备及操作规范开管炉与闭管炉的区别开管热损耗大;掺杂源消耗量大;反应过程中副产物偏磷酸生成量大、且无法有效控制其排放方向,损伤设备;工艺尾气如Cl2、HCl

等如果处理不当,会危害操作者身体健康、污染环境;扩散质量易受外界环境变化的影响。闭管闭管扩散技术可以节省扩散掺杂源、工艺气体用量,并降低热损耗;工艺过程几乎不受外界环境变化的影响;扩散的均匀性也有显著的提高;消除了开管扩散技术中由于尾气处理不当而存在的对操作者身体健康和环境的潜在威胁。2/5/2023闭管原理是通过高温下炉门密封装置、尾气收集装置、超长恒温区加热炉体设计制造以及温度的测量与控制技术,在确保高产能、扩散均匀性优的前提下减少液态源POCl3以及其它工艺气体的用量,从而降低偏磷酸(HPO3)与Cl2生成量以及对这些有毒害副产物进行定向回收、集中处理。各工序设备及操作规范各工序设备及操作规范扩散炉—司炉操作2/5/2023各工序设备及操作规范卸舟—人工2/5/2023各工序设备及操作规范卸舟—电阻测试2/5/2023其它辅助工作清洗石英管石英管清洗酸液配比：HF酸1瓶（每瓶4L），HCL酸1瓶（每瓶4L），加水至石英管放入酸槽后的半径高度。清洗步骤：水洗10min+酸洗15min+水洗10min；清洗完毕后用氮气枪将石英器件吹干，对于石英管可以先用无尘布将外壁表面的水擦干，然后再用氮气枪将内壁吹干。清洗注意事项：石英管清洗时要保证滚轴的转动，当管内有碎屑时需要用水枪将碎屑冲出；保温桶清洗前要用塞子将上面的小孔塞住，以避免水将保温棉浸湿，且由于保温桶一直飘浮在水面上，清洗时要不停的用提钩翻转，保证清洗充分。清洗不净的处理：当炉管的石英器件受到污染时，按照正常的清洗流程可能清洗不净；因此对于受污染的石英器件，可以通过加大酸的浓度和加长清洗时间来加强清洗效果。对于无法清洗干净的石英器件，需要报废并更换新件。2/5/2023其它辅助工作清洗石英管2/5/2023石英管的饱和是指让石英管充分吸收扩散杂质。炉温升至设定温度时，以设定流量通小N2（携P源）和O2，使石英管饱和，饱和完成后关闭小N2和O2。

当工艺运行一段时间后，炉管内壁和挡片以及石英舟上会粘附一定量的磷原子而成为一个扩散源，所以新的石英件使用之前以及工艺中断较长时间的情况下，为保证扩散结果的一致性，必须事先做饱和方可运行工艺。石英管饱和2/5/2023其它辅助工作清洗石英管复机流程：石英管清洗复机流程：注:新石英管饱和时间为24小时。

2/5/2023其它辅助工作复机流程

2/5/2023其它辅助工作复机流程停机不停电复机时，复机饱和时间如下表：设备故障复机流程：当产品出现异常时，工艺工程师有权叫停异常机台，查找异常原因。若为设备问题，请设备工程师查找原因并确认机台可恢复性。确认无异常后，由工艺工程师确认机台是否能投入生产并对机台做相应调整。若不能确保机台正常，可在测试片位置放正常片，其余位置为陪片，实验机台是否能正常使用。若正常方可正常使用，若不正常查找原因并作相应处理。

2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—目的保证扩散温度均在可控范围内；调节电阻的均匀性时有一定的参照；为出现电阻异常时提供分析依据；间接统计设备的稳定性；2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—对扩散的影响扩散温度对PN结深影响较大，结深与印刷的烧结温度是有一定的比例关系的，若是扩散温度不正常，可能造成印刷烧穿现象；最少也能造成扩散与印刷的工艺不匹配使效率降低。杂质扩散进入硅中后，与硅形成固溶体。在一定的温度下，杂质在硅中有一个最大的溶解度，其对应的杂质浓度，称该温度下杂质在硅中的固溶度。固溶度在一定程度上决定了硅片的表面浓度。炉管温度会影响杂质在硅中的固溶度，从而影响掺杂电阻。

2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—时机选择清洗石英管后；炉管降温至600℃以下时；温度报警，设备维修温控以后（若只是数据线虚接则不需拉恒温区）；更换温控仪后；更换板卡，工控机主机后；其他任何原因造成温度波动大于10℃时，在恢复生产前均需要测试恒温区。2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—时机选择源流量超出上下限时；（换源后，单向阀坏等除外）电阻逐渐朝一种趋势（一直变大，一直变小）变化时；（能明确的解释出原因的情况除外，如换源后，单向阀坏等）调整温度（炉口，炉尾设定值）6℃后电阻仍然没有明显变化的；、拉好恒温区以后因电阻问题调正温度（炉口，炉尾设定值）超过10℃时；切换工艺时切换工艺前所运行的工艺温度调节大于6℃时；切换工艺时清洗石英管后未拉将要做工艺的恒温区的。（拉过恒温区，但没有明确记录的也要重新拉恒温区）。切换工艺前有做过上述的设备维修的。2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—48所5.8.1.1热偶位置确定：（以下以使用七星炉管自带5点控温热偶为例）炉口：使用5#插头，外露54cm（测温小管外露边缘到热偶金属头与玻璃管连接处的距离）；炉中：使用4#插头，外漏82cm（测温小管外露边缘到热偶金属头与玻璃管连接处的距离）；炉尾：使用3#插头，外漏82cm（测温小管外露边缘到热偶金属头与玻璃管连接处的距离）。2/5/2023其它辅助工作拉恒温区—七星1.自动拉恒温区时，F1界面Autojust项显示‘Y’；恒温区拉好后，显示‘N’。2.拉恒温区时要求热偶插头接触良好。2/5/2023洁净度的控制电子工业洁净度等级试行规定2/5/2023洁净度的控制污染源的控制—人员即使一个经过风淋的洁净室操作员，当他坐着时，每分钟也可释放10万到100万个颗粒，当人员移动时，这个数字还会大幅增加。这些颗粒都是来自脱落的头发和坏死的皮肤。其他的颗粒源还有象化妆品、染发剂和暴露的衣服等。2/5/2023洁净度的控制污染源的控制—空气空气：普通空气中含有许多污染物，主要是可在空气中传播的颗粒（一般是微粒或浮尘），颗粒的相对尺寸如下图所示（单位是：微米）。这些微小颗粒的主要问题是在空气中长时间漂浮。而洁净工作室的洁净度就是由空气中的微粒大小和微粒含量决定的。标准按两种方法设定：一是颗粒的大小二是颗粒的密度。咱们公司扩散车间的净化等级为

3000级，定义为：静态下，直径超过0.5um的颗粒每立方英尺不超过300个，直径超过0.3um的颗粒每立方英尺不超过3000个。2/5/2023洁净度的控制污染源的控制—工业用水工艺用水DI：在电池生产的整个过程中，要经过多次的化学刻蚀与清洗，每步刻蚀与清洗后都要经过清水冲洗。所以所有工艺用水必须经过处理，达到非常严格洁净度的要求。普通城市用的水中包含大量洁净室不能接受的污染物，主要有：溶解的矿物颗粒菌溶解氧二氧化碳有机物普通水中的矿物来自盐分，盐分在水中分解为离子。例如食盐会分解为钠离子和氯离子。每个离子都是污染物。2/5/2023洁净度的控制污染源的控制—作业要求洁净区要限制人数，而且洁净区工作人员应注意以下事项：

进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。

每天洗工作服，洗澡、理发、剪指甲，尽量不用化妆品。

与工作无关的纸张、书报等杂物不得带入。

严禁在净化区做会造成粉末的活，工作外少走动。

进入净化区的设备、试剂、气瓶等所有物品都要经严格清洁处理后才可进入。

每天上班先清扫、擦洗设备，下班前清理好工作现场。（当然我们有专门的清洁工来打扫卫生）

定期检测洁净度，超标要采取各种措施，将洁净度达标。当我们夹硅片时，应该尽量不要将胳膊在硅片上方挥动。2/5/2023Part3：清洗及扩散原理

清洗原理扩散机制扩散工艺流程扩散原理

扩散层质量参数扩散的影响因素2/5/2023清洗原理杂质的分类有机物沾污：包括切、磨、抛工艺中的润滑油脂；石蜡、松香等粘合剂；手指分泌的油脂及光刻胶、有机溶剂的残留物等。金属离子、氧化物及其他无机物质：包括腐蚀液中重金属杂质离子的残留；各种磨料中的氧化物或金属离子；使用的容器、镊子、水中金属离子的沾污；各种气体、人体汗液等引入的杂质离子。其他可溶性杂质。清洗的思路清洗硅片的一般工艺程序为:去分子→去离子→去原子→去离子水冲洗另外,为去除硅片表面的氧化层,常要增加一个稀氢氟酸浸泡步骤，因为氧化层是沾污陷阱也会引入外延缺陷2/5/2023清洗原理清洗液的要求清洗硅片的清洗溶液必须具备以下两种功能:(1)去除硅片表面的污染物。溶液应具有高氧化能力，可将金属氧化后溶解于清洗液中，同时可将有机物氧化为CO2和H2O；

(2)防止被除去的污染物再向硅片表面吸附。这就要求硅片表面和颗粒之间的Z电势具有相同的极性，使二者存在相斥的作用。1.对硅腐蚀速率适中2.高氧化势（原电池）3.能与金属离子形成络4.能溶解金属沾污5.不增加表面微粗糙度6.对环境的影响小7.去除自然氧化层2/5/2023清洗原理清洗液的介绍（1）HCl的作用：中和残留在硅片表面残余碱液；去除在硅片切割时表面引入的金属杂质。

注：盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与Fe3+、Pt2+、Au3+、Ag+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子形成可溶于水的络合物（2）HF的作用：去除硅片表面二氧化硅层；与硅片表面硅悬挂键形成Si-H钝化键。（3）DIWater：一个作用是冲洗硅片表面已经脱附的杂质，另外一个作用是冲洗掉硅片表面的残余洗液，防止对接下来的洗液产生负面影响。2/5/2023清洗原理现行工艺介绍HCL/H2O2/H2O循环DIWaterDHF去除表面微粒及金属杂质去除化学作用产生的氧化层循环DIWater2/5/2023扩散，是一种高温制程。是将掺杂气体导入放有硅片的高温炉中,将杂质扩散到硅片内以改变半导体基片或已扩散区域的导电类型或表面杂质浓度的一种方法。在以硅为底材的半导体制程中,主要有两种不同形态的Dopant:P-type,N-type。

扩散机制扩散的定义扩散技术目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和PN结。扩散机构分为替位式扩散机构和填隙式扩散机构。空位扩散填隙扩散替位填隙扩散直接交换环形交换磷扩散可通过空位扩散、替位填隙扩散两种机制实现扩散机制扩散机制空位扩散空位扩散条件结构条件——扩散原子周围存在点阵空位能量条件——扩散原子具有超越能垒的自由能量p型电池片存在空穴，掺杂pocl3多出电子可跳跃至空穴中，实现空位扩散。对于直接易位和环易机构多发生在无点缺陷机制中，因此对于p型电池片的扩散不可能出现这两种机制。扩散机制替位填隙式扩散结合替位和填隙两种扩散机制，当填隙式杂质原子遇到硅晶格空位时，可以被空位俘获而成为替位式杂质原子。替位式扩散机构：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。填隙式扩散机构：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后，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式。扩散机制替位填隙式扩散结合替位和填隙两种扩散机制，当填隙式杂质原子遇到硅晶格空位时，可以被空位俘获而成为替位式杂质原子。替位式扩散机构：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原子晶格空位扩散机制替位填隙式扩散结合替位和填隙两种扩散机制，当填隙式杂质原子遇到硅晶格空位时，可以被空位俘获而成为替位式杂质原子。填隙式扩散机构：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后，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式Si原子杂质原子PSG除去硅磷气体反应淀积O2硅氧化POCl3O2PSGPSG杂质再分布扩散工艺过程：加载>>升温氧化>>预沉积>>再分布>>卸载扩散前氧化可减少‘死层’的影响；杂质再分布的同时可以起到吸杂的作用，利用PSG对钠、钾等离子的吸附和固定作用除去这些有害离子。该步时间不能过短，否则POCl3得不到充分分解、淀积，影响反应效果。扩散工艺流程2/5/2023热氧化会使硅片表面位置发生变化，一般生长1um的SiO2，要消耗掉0.46um的Si。但不同热氧化方式生长的SiO2密度不同，消耗的Si会略有差异。46%Si-SiO2界面原始硅表面SiO2表面54%氧化扩散工艺流程硅片晶向：氧化速率(110)>(111)>(100)衬底掺杂杂质浓度：杂质会增强氧化速率；压力影响：压力增大，氧化速率增大；温度：温度升高，氧化速率增大；氧化方式：方式不一样，速率也会有差异；原有氧化层厚度：氧化所需要的氧需要穿透先前生长的氧化层才能到达硅表面与硅反应形成SiO2。氧化扩散工艺流程整个扩散过程中，硅片表面浓度NS保持不变，因此恒定表面浓度扩散分布符合余误差分布。这类扩散的特点是:在整个扩散过程中,硅片表面始终暴露在具有恒定而均匀的杂质源的气氛中。在一定的扩散温度下，杂质原子从气相扩散到固相的硅片里而形成一定的杂质分布。这种分布曲线的特点是：硅片表面杂质浓度始终不变,它与时间无关,只与扩散的杂质和扩散的温度有关。硅片内部的杂质浓度则随时间增加而增加，随距离增加而减少。余误差分布扩散工艺流程气体反应淀积—恒定表面源扩散扩散工艺流程杂质再分布—恒定表面源扩散（限定源扩散）高斯分布杂质源限定在硅片表面薄的一层，限定源扩散时的杂质分布是高斯函数分布。扩散系数以及表面浓度对恒定表面扩散的影响相当大。这类扩散的特点是：在整个扩散过程中，硅片内的杂质总量保持不变，没有外来杂质补充，只依靠扩散前在硅片表面上已淀积的那一薄层内有限数量的杂质原子，向硅片体内扩散。随着扩散时间的增长，表面杂质浓度不断下降，并不断地向内部推进扩散，这时表面杂质深度都发生了变化。

POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源无色透明发烟液体，有辛辣气味。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极易挥发，遇水猛烈分解,产生大量的热和浓烟,甚至爆炸。对很多金属尤其是在潮湿空气存在下有腐蚀性。剧毒，有腐蚀性。本品遇水蒸气分解成磷酸与氯化氢，含磷可致磷中毒。对皮肤、粘膜有刺激腐蚀作用。储存的管理：储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。库温不超过25℃，相对湿度不超过75％。包装必须密封，切勿受潮。应与还原剂、活性金属粉末、醇类等分开存放，切忌混储。POCl3扩散原理2/5/2023POCl3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，这对于制作具有大的结面积的太阳电池是非常重要的。5POCl3===3PCl5+P2O5

2P2O5+5Si===5SiO2+4P大于600C在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：4POCl3+3O2===2P2O5+6Cl2注：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。扩散原理2/5/2023结深是指在硅片中掺入不同导电类型的杂质时，在距离硅片表面xj的地方，掺入的杂质浓度与硅片的本体杂质浓度相等，即在这一位置形成了pn结。xj称为结深。表面浓度就是扩散完成后在硅片表面的扩散层中的杂质含量

扩散层质量参数结深与表面浓度PN结位置76扩散层质量参数方块电阻由掺杂浓度和结深决定，即由掺杂杂质总量决定。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，里面一对探针用来测量2、3点间的电位差。方块电阻测试原理均匀性好的分层扩散层质量参数小N2的流量小N2流量的大小决定了扩散源浓度的大小，也就决定了硅片N区磷掺杂浓度的大小。增加小N2的流量可提高N区表面的掺杂浓度，改善金属栅线与硅的接触。源温

POCl3是挥发性较强的物质，常温下为液态，源温的变化会影响源气的挥发量，使掺杂杂质的总量发生变化,因此必须保证源温相对稳定扩散温度工艺温度会影响杂质在硅中的固溶度，从而影响掺杂电阻；时间一定的情况下，温度会影响结深。扩散的影响因素扩散时间扩散温度对PN结深影响较大。多晶硅的再分布时间加长。

N型区域磷浓度和扩散结深共同决定着方块电阻的大小。排风排风不畅，会使掺杂气体不能及时排出，集中在炉管之内，使掺杂电阻大小、均匀性变化。

排风大小主要由动力部门控制，通常远离主排废口的排风风速要小于主排废口的风速；同一台扩散炉下方炉管的风速要小于上放炉管的风速扩散的影响因素n+/p硅太阳能电池的发射极n+是由磷扩形成的高浓度浅结区域，在此区中，由于电不活泼磷原子处于晶格间隙位置，会引起晶格缺陷，且由于磷、硅原子半径不匹配，高浓度的磷还会造成晶格失配。因此在硅电池表层中，少数载流子的寿命极低，表层吸收短波光子所产生的光生载流子对电池的光电流输出贡献甚微，此层称为“死层”。死层的定义利用氧化层的保护作用，透过氧化层进行扩散，可以减少高浓度浅结扩散中造成的晶格损伤（晶格缺陷和失配），从而减少‘死层’的影响。提高短路电流、开路电压。扩散的影响因素用于杂质选择扩散的掩蔽膜

常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。作为掩蔽膜时，一定要保证足够厚的厚度，杂质在二氧化硅中的扩散或穿透深度必须要小于二氧化硅的厚度，并有一定的余量，以防止可能出现的工艺波动影响掩蔽效果。氧化膜厚度对扩散的影响扩散的影响因素Part4：异常处理及调节

异常种类烧焦片、滴源片电阻异常片2/5/2023

扩散前清洗不净主因

制绒异常;

清洗机台脏污;

酸液配比问题;

换酸周期影响;

人员操作影响。

异常产品处理：氧化。异常种类

清洗干净

清洗不净85

烧焦/黑点

主因:

硅酸盐残留;

炉管污染;

喷源;

烘干或甩干不到位;

清洗有残留;

硅片本身原因等.异常种类86

滴源片主因：交叉出炉时，在上方的炉子残余的磷源，滴在下面的硅片上异常种类烧焦片产生原因烧焦片产生的原因很多，根本原因为进炉前或进炉后硅片表面被污染导致污染物在表面发生反应造成烧焦异常。烧焦片类型主要有：齿痕烧焦；一点烧焦；麻点烧焦；边缘烧焦；泛蓝烧焦；其他类型烧焦。烧焦片滴源周边烧焦小亮斑齿痕烧焦背面白色粉末烧焦背面白色粉末烧焦烧焦片麻点烧焦宏观、微观照片及原因分析麻点宏观麻点烧焦在硅片上烧焦的位置不固定，且在舟上不一定连续出现，产生该种烧焦的原因一般为片源较脏，导致清洗不净。微观200倍微观400倍微观600倍正常绒面烧焦片四周烧焦宏观、微观照片及原因分析四周烧焦（发黄）宏观微观200倍微观400倍微观600倍四周烧焦，一般会导致四周颜色发黄。在多晶烧焦片中这种类型的烧焦片出现的较多。怀疑为清洗不净所致。正常绒面烧焦片背面四周边缘烧焦宏观、微观照片及原因分析背面四周边缘烧焦（发黄）宏观微观200倍微观400倍微观600倍背面四周边缘烧焦，大部分为清洗后未烘干所致。正常绒面烧焦片边缘一点烧焦宏观、微观照片及原因分析边缘一点烧焦宏观微观200倍微观400倍微观600倍正常绒面边缘一点烧焦，一般为篮齿位置一点烧焦。怀疑为清洗不净或篮齿位置未烘干所致。烧焦片一块泛蓝烧焦宏观、微观照片及原因分析一块泛蓝烧焦宏观照片微观200倍微观400倍微观600倍正常绒面一块泛蓝烧焦烧焦，大部分为清洗不净或硅片本身被杂质污染所致。齿痕烧焦宏观、微观照片及原因分析齿痕烧焦宏观照片微观200倍微观400倍微观600倍正常绒面齿痕烧焦烧焦，舟是否清洗干净并督促生产清洗，同时关注烘干操作。烧焦片其它部分烧焦类型及原因分析履带、滚轮印烧焦，统计异常片数量、时间段和制绒机台，并通知制绒工艺注意制绒机台。叠片烧焦，由于有碎片粘在片子上或者制绒后叠片进炉扩散，督促生产装舟时注意检查。查看硅片来源有无异常，车间洁净度是否达标烧焦片评审：1.小于1mm的麻点烧焦片不会对外观产生任何影响。小于2mm的麻点烧焦片会产生浅白色小点。烧焦片效率要比baseline效率要略低。挑片容易产生花斑。处理流程：多晶156轻微烧焦片下传标准2.正面小于1mm的麻点烧焦片直接下传。3.正面小于2mm的麻点烧焦片如果小于等于3个，直接下传。4.背面烧焦片面积小于5X5mm，直接下传5.烧焦片不符合下传标准的，需转处理片。烧焦片评审及处理流程烧焦片

电阻异常异常定义：a.一点或多于一点阻值超出SPEC范围;b.单片单点超出CL范围,但单点在SPEC范围内。

异常主因:a.量测问题;b.工艺运行异常;c.片源问题;d.换磷源影响;e.机台部件影响(如buffer,石英门,隔热板,石英舟等);f.温区漂移;g.机台硬体异常(如单向阀,流量计等);h.人员疏忽片源：（什么时候换片源，换片源后电阻/方差有无变化）；换源：（换源前源剩余多少；换源后电阻的变化）；恒温区：（温度波