扩散工序基础知识培训-爱康课件

扩散工序基础知识培训扩散工序基础知识培训编编 写写 人：周才军人：周才军1目的及意义目的及意义培训的目的培训的目的l了解扩散原理l介绍扩散车间操作流程l熟悉人员、生产、设备安全的要求和危险预防措施培训的意义培训的意义 简单介绍扩散车间的生产流程，强调生产安全问题2内容提纲内容提纲1扩散原理2扩散车间的基本生产流程3人员、生产、设备的安全培训3单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池4多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池5太阳能电池工艺基本流程6PN结的形成 太阳能电池的心脏是一个PN结。制作太阳能电池的硅片是P型的，也就是说在制造硅片时，已经掺进了一定量的硼硼（B）元素，使之成为P型型的硅片。硅晶体的特点是原子之间靠共价键连接在一起，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”。硅片掺进硼后，由于硼原子的最外层有3个价电子，必有一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位，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型半导体型半导体。7PN结的形成 同样，磷（P）原子的最外层有五个价电子，只有四个参加共价键，另一个不在价键上，成为自由电子，掺入磷的半导体起导电作用的，主要是磷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。如果我们把这种P型硅片放在一个石英炉管内，加热到一定温度，并引入含磷的化合物在硅片表面分解出磷，覆盖在硅片的表面，并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，在硅片内部形成了所要的PN结。这就是所说的扩散。扩散的目的是制作PN结结。8扩散方式扩散方式扩散原理扩散原理扩散方法扩散方法 1.三氯氧磷（三氯氧磷（POClPOCl3 3）液态源扩散）液态源扩散 2.涂布源扩散 3.固态氮化硼源扩散目前业内批量生产采用第一种方式。三氯氧磷纯度等级：6N。9三氯氧磷（POCl3）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。10 扩散工艺运行过程中，用到的气体有N2和和O2，纯纯度为度为99.999%。1.小小N2：小流量氮气，纯度：小流量氮气，纯度99.999%；携带磷源进入；携带磷源进入炉管。炉管。2.大大N2：大流量氮气，纯度：大流量氮气，纯度99.999%；净化炉管，为；净化炉管，为扩散创造净化环境。扩散创造净化环境。3.O2：纯度：纯度99.999%；参与化学反应，形成；参与化学反应，形成PSG层。层。12磷扩散原理磷扩散原理1、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：2、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，其反应方程式：扩散原理扩散原理13通入氧气的原因通入氧气的原因 由上一页的反应式可以看出，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：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，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气。14磷扩散原理（过量氧）磷扩散原理（过量氧）在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为：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。15扩散车间操作流程扩散车间操作流程扩散原理扩散原理不合格合格开机准备器件清洁物料准备开机上料自动生产下料关机清洗扩散后清洗返工流程检验16插片。戴好手套，手套的戴法为：内层汗布手套外层PVC手套。调节插片台风量，然后用石英吸笔吸取硅片的扩散相反面插入石英舟的槽中，扩散面朝向炉尾，每槽一片插入石英舟（做单面扩散时每槽插两片）。主要操作主要操作17主要操作主要操作 扩散后硅片影响电池转换效率的两个参数：少子寿命：是描述电子空穴复合几率的一个参数；方块电阻：是硅片的表层（薄层）电阻。p检测：等待硅片冷却后，每炉取出5片检验，他们的位置应该为石英舟的五个均匀分布点，将测试片按照从炉尾到炉口的顺序取下来，按顺序一次放入载片盒内，用作测试方块电阻和少子寿命。（详见方块电阻测试作业指导书和少子寿命测试作业指导书）18返工片处理方法返工片处理方法p下片：用吸笔或镊子依次将硅片从石英舟中取出放置在洁净的传递盒中（注意轻拿轻放，避免摩擦碰撞，防止P-N结损坏），放入传递窗，卸片时注意片子正反面，一律规定正面朝上并且不得发生磨擦（规定扩散面为正面）。扩散车间不合格片返工方式：1.二次扩散。生产中方块电阻偏高的，可以做二次扩散二次扩散。生产中方块电阻偏高的，可以做二次扩散工艺。工艺。2.2.反面扩散。后清洗传过来的硅片，在反面做生产工艺。反面扩散。后清洗传过来的硅片，在反面做生产工艺。3.3.重新制绒。对于外观不合格和电阻偏低的硅片，需要重新制绒。对于外观不合格和电阻偏低的硅片，需要返回制绒车间重新制绒。返回制绒车间重新制绒。19扩散制结的卫生注意事项扩散制结的卫生注意事项 由于我们车间是分子级（一万级）的扩散，所以对车间洁净等级和工具的卫生情况要求很高，总结如下：1.所有操作工具必须永远保持洁净的状态，包括吸笔、镊子、石英舟、碳化硅悬臂桨。2.吸笔镊子应放在洁净的玻璃烧杯内，不得直接与人体或其它未经清洗的表面接触。3.石英舟应放置在石英舟托上或氮气柜内。4.碳化硅悬臂桨暴露在空气中的时间应越短越好。20扩散车间产品安全扩散车间产品安全生产安全的要求和危险预防的措施生产安全的要求和危险预防的措施n按照车间要求正确穿戴工作服和劳保用品。n操作人员根据岗位操作要求正确操作。n坚守自己的岗位，不能随意串岗。n从事危险工作时，应按照规定，正确作业，包括不单独作业、正确穿戴防护服等等。n正确操作设备。按照设备维护要求定期检查和维护设备。n所有的工作，除了日常维护外，都要有负责人员执行监管。n保证车间的干净整洁。n保证产出产品的合格检验。21产品监控产品监控1 1、扩散后方块电阻、扩散后方块电阻 检测仪器：四探针测试仪（除了测试方块电阻，四探针测试仪（除了测试方块电阻，还可测试硅片电阻率）还可测试硅片电阻率）方块电阻值一般在40-60/sq范围内,每片测量五个点。批次间扩散方块电阻不均匀度10%，片内扩散方块电阻不均匀度5%，不同设备所生产的硅片均匀性有所差异。2 2、扩散后外观检测、扩散后外观检测(目测部分目测部分)1）表面手印和沾污（不能下传）2）蓝斑片（一般可下传但效率低点）3）黑斑片（一般可下传但效率低点）生产安全的要求和危险预防的措施生产安全的要求和危险预防的措施22扩散车间设备安全扩散车间设备安全设备安全的要求和危险预防的措施设备安全的要求和危险预防的措施总体结构分为四大部分 n 控制部分(动力柜)n 推舟净化部分n 电阻加热炉部分n 气源部分23Main Power Cabinet 24设备安全的要求和危险预防的措施设备安全的要求和危险预防的措施TempressTempress扩散炉操作界面扩散炉操作界面主菜单界面按4，进入tube control25TempressTempress扩散炉操作界面扩散炉操作界面设备安全的要求和危险预防的措施设备安全的要求和危险预防的措施返回tube control界面，按2开始运行程序按6，选择工艺菜单26TempressTempress扩散炉操作界面扩散炉操作界面备注：除了上述方法，还可以在自动装载系统操作界面上对扩散炉进行备注：除了上述方法，还可以在自动装载系统操作界面上对扩散炉进行操作，当打开自动模式时，操作人员只需要在装载台上取放石英舟，其操作，当打开自动模式时，操作人员只需要在装载台上取放石英舟，其他事情全部由电脑自动控制。他事情全部由电脑自动控制。在tube control界面，按3可以终止运行的程序274848所扩散炉操作界面所扩散炉操作界面主界面284848所扩散炉操作界面所扩散炉操作界面 点击主菜单左上角的“工艺运行”按钮，出现下图界面，选中正确的工艺文件，点击“运行”按钮，工艺就会自动运行。294848所扩散炉操作界面所扩散炉操作界面工艺运行后，界面自动跳进监控状态，在此界面可以终止程序或者跳步。30安全标志安全标志热：热表面。触摸此表面会烧伤皮肤。电击：指出这里有这样的危险，在此物处于带电情况下你有可能遭受电击。辐射：指出，如果如果当绝缘体和夹钳被移开，这里的加热设备仍然在带电状态，这里可能有伤害到你眼睛的危险存在。设备安全的要求和危险预防的措施设备安全的要求和危险预防的措施3132