扩散工艺培训一、扩散目的在P型衬底上扩散N型杂质形成PN结。达到合适的掺杂浓度ρ/方块电阻R□。即获得适合太阳能电池PN结需要的结深和扩散层方块电阻。R□的定义：一个均匀导体的立方体电阻,长L，宽W，厚dR=ρL/dW=(ρ/d)(L/W)此薄层的电阻与（L/W）成正比，比例系数为（ρ/d）。这个比例系数叫做方块电阻，用R□表示：R□=ρ/dR=R□（L/W）L=W时R=R□，这时R□表示一个正方形薄层的电阻，与正方形边长大小无关。单位Ω/□，方块电阻也称为薄层电阻Rs在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层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。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。也就是晶体内部形成P型和N型半导体接触。目前绝大部分的电池片的基本成分是硅，在拉棒铸锭时均匀的掺入了B(硼)，B原子最外层有三个电子，掺B的硅含有大量空穴，所以太阳能电池基片中的多数载流子是空穴，少数载流子是电子，P型半导体.在扩散时扩入大量的P(磷)，是P原子最外层有五个电子，掺入大量P的基片由P型半导体变为N型导电体，多数载流子为电子,少数载流子为空穴。在P型区域和N型区域的交接区域，多数载流子相互吸引，漂移中和，最终在交接区域形成一个空间电荷区，内建电场区。在内建电场区电场方向是由N区指向P区。当入射光照射到电池片时，能量大于硅禁带宽度的光子穿过减反射膜进入硅中，在N区、耗尽区、P区激发出光生电子空穴对。光生电子空穴对在耗尽区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被进入N区，光生空穴则被推进P区。光生电子空穴对在N区产生以后,光生空穴便向PN结边界扩散，一旦到达PN结边界，便立即受到内建电场作用，被电场力牵引做漂移运动,越过耗尽区进入P区，光生电子(多子)则被留在N区。P区中的光生电子(少子)同样的先因为扩散，后因为漂移而进入N区，光生空穴(多子)则留在P区.在PN结的两侧形成了正负电荷的积累，产生了光生电压,这就是“光生伏特效应”。二、太阳电池磷扩散方法1、三氯氧磷（POCl3）液态源扩散（本公司现在采用的方法）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三、磷扩散的基本原理三氯氧磷（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：?600?C5POCl????3PCl?PO3525生成的五氧化二磷（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：2PO?5Si?5SiO?4P?252由上面反应式可以看出，三氯氧磷（POCl3）热分解时，如果没有外来的氧2）（O参与其分解是不充分的，生成的五氯化磷（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，五氯化磷（PCl5）会进一步分解成五氧化二磷（P2O5）并放出氯气（Cl2）其反应式如下：24PCl?5O????2PO?10Cl??52252过量O生成的五氧化二磷2O5）（P又进一步与硅作用，生成二氧化硅(SiO2)和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使五氯化磷（PCl5）充分的分解和避免五氯化磷（PCl5）对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。在有氧气的存在时，三氯氧磷（POCl3）热分解的反应式为：POCl?O?2PO?6Cl?32252三氯氧磷（POCl3）分解产生的五氧化二磷（P2O5）淀积在硅片表面，五氧化二磷（P2O5）与硅反应生成二氧化硅（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。三氯氧磷（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池是非常重要的。五氧化二磷（P2O5）与空气中的水会发生反应，生成偏磷酸。偏磷酸对呼吸道有刺激性。眼接触可致灼伤，造成永久性损害。皮肤接触可致严重灼伤。四、扩散工艺基本程序1、清洗饱和：初次扩散前扩散炉石英舟首先进行TCA清洗。清洗结束后对石英管进行饱和，即运行正常扩散工艺。（初次扩散前或停产后恢复生产及石英舟清洗后，必须对石英管及石英舟进行饱和。）2、升温装片：打开大氮,调节气体流量到指定数，使炉管升温。装片时须戴好口罩和干净的棉布及乳胶手套，用石英吸笔依次将硅片从白片盒中吸出插入石英舟。双面扩散一个槽插入一片，单面扩散一个槽插入背靠背两片。3、进炉稳定：用石英舟叉将装满硅片的石英舟放在碳化硅桨上，保证平稳，用步进电机缓缓推入炉管。稳定炉管，使炉管内温度达到工艺设定值，管内气体趋于稳定。稳定时通入