扩撒工艺培训资料2011.4.8

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,扩散工艺,2011-4-8,1,什么是扩散？,扩散是一种材料通过另一种材料的运动，是一种自然的化学过程,是掺杂的一种工艺方法,2,扩散的条件是什么？,一种材料的浓度必须高于另一种材料的浓度,系统内部有足够高 的能量可以使高浓度的材料进入或通过另一种材料,常见的扩散现象,气相扩散：充压喷雾罐（空气清新剂之类）,液相扩散：墨水与水混合,固相扩散：金链子与皮肤,3,什么是结？,富含电子的区域（,N,型区）与富含空穴的区域（,P,型区）的分界处,结的具体位置在哪里？,电子浓度和空穴浓度相同的地方,4,结的扩散形成,杂质气流,扩散炉管,+：P型杂质原子,：N型杂质原子,大量的杂质气体进入密闭空间（扩散炉）,杂质气体在扩散炉内扩散（气相扩散）,因为进入的杂质气体为,N,型杂质原子，硅材料内部为,P,型杂质原子，因为浓度的关系，发生扩散过程,因为扩散到晶圆内部的,N,型杂质原子数量高于第一层中,P,型原子数量，形成,N,型导电层,发生从第一层向第二层的扩散,同样，第二层中的,N,型杂质的数量高于,P,型，使第二层转变为,N,型,向深处继续扩散,5,NP结与PN结？,NP结：掺杂区中N型原子浓度高,PN结：掺杂区中P型原子浓度高,6,扩散的工艺目的？,在硅片表面产生具体掺杂原子的数量（浓度）,在硅片表面下的特定位置处形成,PN,（或,NP,）结,在硅片表面层形成特定的掺杂原子（浓度）分布,7,扩散工艺步骤,淀积（,deposition,）,推进氧化（,drive-in-oxidation,）,8,淀积工艺的影响因素？,特定杂质的扩散率（,diffusivity,）,杂质在晶圆材质的最大固溶度（,maximum solid solubility,）,9,扩散源的选择？,液态源,(,如溴化硼,BBr3,，三氯氧磷,POCl3),气态源,(,如三氢化砷,AsH3,，乙硼烷,B2H6),固态源,(,如硼块（含硼和氮的化合物）,),10,推进氧化的目的？,杂质在硅片深处的再分布,氧化硅表面,11,推进氧化的影响,若杂质是,N,型，会发生所谓的堆积效应，增加了硅表层的杂质数量。,若杂质是,P,型，会发生相反的效应，降低了硅表层的杂质数量。,12,太阳电池工艺中的扩散,浙江索日光电科技有限公司,13,扩散的目的：形成,PN,结,14,扩散-结深,对扩散的要求是获得适合于太阳电池pn结需要的结深和扩散层方块电阻，浅结死层小，电池短波响应好，而浅结引起串联电阻增加，只有提高栅电极的密度，才能有效提高电池的填充因子，这样，增加了工艺难度，结深太深，死层比较明显，如果扩散浓度太大，则引起重掺杂效应，使电池开路电压和短路电流均下降，实际电池制作中，考虑到各个因素，太阳电池的结深一般控制在0.30.5,m。,15,扩散装置示意图,16,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,17,太阳电池磷扩散方法,三氯氧磷（,POCl,3,）,液态源扩散,喷涂磷酸水溶液后链式扩散,丝网印刷磷浆料后链式扩散,18,POCl,3,的特性,POCl,3,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。,POCl,3,很容易发生水解，POCl,3,极易挥发。,19,POCl,3,磷扩散原理,POCl,3,在高温下,（,600,）,分解生成五氯化磷,（,PCl,5,）,和五氧化二磷,（,P,2,O,5,）,，其反应式如下：,生成的,P,2,O,5,在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（,SiO,2,）和磷原子，其反应式如下：,20,由上一页的反应式可以看出，,POCl,3,热分解时，如果没有外来的氧（,O,2,）参与其分解是不充分的，生成的,PCl,5,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,O,2,存在的情况下，,PCl,5,会进一步分解成,P,2,O,5,并放出氯气（,Cl,2,）其反应式如下：,生成的,P,2,O,5,又进一步与硅作用，生成,SiO,2,和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使,POCl,3,充分的分解和避免,PCl,5,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 。,POCl3扩散过程中通氧气的原因？,21,POCl3含氧扩散原理？,在有氧气的存在时，,POCl,3,热分解的反应式为：,POCl,3,分解产生的,P,2,O,5,淀积在硅片表面，,P,2,O,5,与硅反应生成,SiO,2,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 。,22,磷扩散工艺过程？,清洗,饱和,装片,送片,回温,扩散,关源，退舟,方块电阻测量,卸片,23,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,O,2,，再开,TCA,；清洗结束后，先关,TCA,，再关,O,2,。,清洗结束后，将石英管连接扩散源瓶，待扩散。,24,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,N,2,（携源）和,O,2,，使石英管饱和，,20,分钟后，关闭小,N,2,和,O,2,。,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。,25,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。,用石英吸笔或夹子依次将硅片从硅片盒中取出，插入石英舟。,26,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。,27,回温,打开,O,2,，等待石英管升温至设定温度。,28,扩散,打开小,N,2,，以设定流量通小,N,2,（携源）进行扩散,29,关源，退舟,扩散结束后，关闭小,N,2,和,O,2,，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。,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暴露在空气中的时间。,30,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。,31,扩散工序工艺卫生,要求,浙江索日光电科技有限公司,32,扩散间工艺卫生,为保证扩散间1万级洁净度标准和稳定电池片的效率，以下各条款各部门人员应严格遵守。,1、非扩散间工作人员不得进入扩散间，如有需要进入扩散间的人员（工艺、设备、设施、电池线巡检）必须换鞋套、戴口罩，经30s风淋后才可进入；扩散间两侧的门除存取源瓶时，平时不得打开。,33,扩散间工艺卫生,2、扩散间工作人员必须严格按照规定穿戴洁净服、帽，所有扣子（包括粘拉毛）和拉链必须扣好拉严。除眼部皮肤外，其他皮肤不得裸露于空气中。头发应完全掩盖在帽子下，女生的刘海和辫子应全部遮掩在帽子下。,3、清洗间和扩散间的传递窗严禁同时打开，传递窗由清洗间人员定时擦洗，每班每四小时擦洗一次。,4、装片台不得堆放过多的清洗甩干后的硅片，装好舟的硅片应及时进行扩散工艺或放于通风柜中，避免长时间暴漏于空气中。,34,扩散间工艺卫生,5、操作过程中，严令禁止赤手接触硅片、吸笔、花篮、石英舟、舟叉及其他任何作业工具。,6、装片人员与卸片人员应分开工作，避免交叉污染硅片。卸片后如要装片应更换乳胶手套。,7、禁止在扩散间追逐打闹，尽量减少起身走动次数，以减少扬起地面灰尘的几率。,35,扩散间工艺卫生,8、注意洁净服的卫生，避免洁净服沾污油污和粉尘。建议每周将洁净服、帽和鞋清洗一次。,36,方块电阻测试要求,浙江索日光电科技有限公司,37,1：着装规范,操作提示：戴好头套、工作帽、口罩、汗布手套、乳胶手套，左手戴上一次性手套，右手臂戴上净化护袖,38,2：操作准备,操作提示：打开电源开关，初次测量时，要先预热15min,39,3：检查指示灯,操作提示：检查各类指示灯是否正确，确保温度正常，无强光直射，无高频干扰,40,4：调整电流,操作提示：确定“R”“I”“EXCH.1各个指示灯亮。把电流档位从0.1MA调至10MA。用手轻轻旋转调节按钮使电流值为4.530MA。,41,5：切换指示灯,操作提示： 把”I“的指示灯切换至R/P,42,6：准备硅片,操作提示：缓慢从承载盒中抽取出要进行测量的硅片.,43,7：显示数值,操作提示：待R数值稳定时读取数值。,44,8：记录数据,操作提示：扩散面向上,把硅片放到测试台上,片子轻轻靠住定位块,确保了测试点正好是硅片的 中心点.,45,