、硼扩散工艺原理（液态源）
目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B（CH3O）3，硼酸三丙酯，三溴化硼B（B2）3 , 无水硼酸三甲酯B（CH3O）3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。
B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3 （CH3OH ）
B （CH3O）500
C 以上B2O3 + CO2 + H2O + C
2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B
硼酸三甲酯在高温（500 C以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3 ）,而三氧化二硼
在900 C左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。
二、硼扩散装置：
硼再分布：当炉温升到预定温度（1180C以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950 C, 一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石
英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到
即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。
一、磷扩散工艺原理
5POC13 >600 C 3PC15 + P2O5
2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P
4PC15+5O2 过量O2 2P2O5+6C12
4PC13+3O2 过量O2 2P2O5+6C12
磷预沉积时，一般通N2为20〜80ml/分，O2为20〜40ml/分，O2可通过，也可不通过源。
二、磷扩散装置
磷扩散源P0CI3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。
源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。
2POCI3+3H2O=P2O5+5HCI
发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。
一、磷沉积工艺条件：
炉温：1050 C
气体流量：小N2为20〜80ml/分小02为20〜40ml/分大N2为500ml/分
源温：0 C
二、磷再分布工艺条件：
炉温：950 C〜1000 C 02流量：500ml/分水温：95 C
三、高温短时间磷扩散：
1、磷预沉积：
炉温：1200 C 扩散源：POCl3大N2流量300ml/分
小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分
扩散时间：4〜5分钟（通源）+3分钟（关源）
2、磷再分布（三次氧化）
炉温：900 C O2流量：500ml/分
氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2）
四、HCI抛光：
当炉温1180C时，HCI/N2=1.1% , N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。
五、磷合金工艺文件：合金温度：500C〜570C,合金时间：10〜20分钟。
（例如：在550 C下通源5分钟，通N210分钟）
六、箱法锑扩散：（双极型半导体集成电路）
配源：Sb2O3: SiO2=1 : 4
1、硅片清洗
2、配源
3、源脱水：将配好的源平铺在石英箱底上，盖上石英盖（不得盖得很紧，留点缝口，这样可减少合金点）放在炉口预热5分钟，推入恒温区脱水20分钟（炉
温：1220 C
气体流量：1000ml/分+普N2300ml/分）4、装置
5、扩散：炉温为1200 C,气体流量同上，炉温稳定后，把装好的石英箱放在炉口预热5分钟，再推入恒温区扩散2.5小时，到时通干O25分钟，再把石英箱拉至炉口冷却，当温度降到室温时，取出硅片。
七、固态氮化硼扩散：
炉温：1050 C O2流量：300ml/分
氮化硼源制备
固态氮化硼制备
1、氮化硼活化与试片：
炉温：950 C通O2气30分钟
2、基区硼预沉积：
炉温：960C N2流量：500ml/分沉积时间：30分钟
3、基区硼再分布：
炉温：1140 C 水浴温度：95 C O2：500ml/分
再分布时间：7分钟（干O2）+30分钟（湿O2）+20分钟（干O2）
八、固一固扩散：
1烧结:
小功率晶体管：银浆烧结工艺
烧结石英管一般通 N2保护，或抽真空10-2〜10-3托。装好片的底座，放在钼舟上 推入石英
管，先在炉口预烧数分钟，去除银浆中气泡，然后推入恒温区，温度为
350 C
400C,时间约20分钟，然后慢慢降温取出。
2、 金锡合金烧结：
通H2或抽真空10-3托，烧结温度为：420 C 〜450C ，恒温20分钟，拉至炉口自 然冷却，金
一硅低于其熔点
370 C ，烧结温度冷却反应高于此。
3、 焊接引线：
硼固-固扩散沉积装置
九、磷扩散:
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铝丝退火一般在H2 或真空中进行，而金丝在高纯N2 或真空中退火，退火温度为400C〜
450C，恒温15〜20分钟，自然冷却。
4、封装：晶体封装：玻璃管壳封装、金属管壳封装和塑料封装。金属壳密封用电焊法和冷焊
法（电焊法用点焊机焊）
5、集成电路封装：分为金属封装、塑料封装、陶瓷玻璃封装（烘箱中）、陶瓷金属封装。
6、氮化硅薄膜制备：
化学气相淀积（CVD 法）、辉光放电法、反应溅射法。
半导体中杂质原子扩散的机理 微电子工艺2010-09-30 14:05:16 阅读152 评论0 字号：大中小订阅 Xie Meng-xian （电子科大，成都市） 在向Si和GaAs等半导体内部掺入施主或者受主杂质原子时，最常采用的技术是热扩散（Thermal Diffusion）和离子注入。对于热扩散技术来说，往往都需要较高的扩散温度；因为施主或受主杂质原子的半径一般都比较大，要它们直接进入到半导体晶格中去是很困难的，然而如果利用高温产生出一些热缺陷，则通过这些热缺陷的帮助即可容易地扩散、并进入到半导体中去。 半导体晶体中原子扩散的机理不同于载流子的扩散。载流子扩散的快慢主要决定于它们所遭受的散射作用；而原子扩散的快慢则主要决定于晶体中热缺陷（间隙原子和空位）的数量。 （1）原子扩散系数： 杂质原子扩散的快慢用相应的扩散系数来表征。因为原子在晶体中的扩散，实际上是通过间隙原子或者晶格空位、一步一步地在晶格之间跳跃前进的；如果所需要跳过的势垒高度为Ea，则扩散系数D与温度T之间的关系可表示为 常数Ea称为扩散激活能。实验表明，溶解度愈小的代位式杂质原子，其扩散系数就愈大。 对于半导体中杂质原子的扩散，为了让晶体中产生出大量的热缺陷，就必须对晶体加热，让晶体原子的热运动加剧，以便于某些原子获得足够高的能量而离开晶格位置，并产生出空位和等量的间隙原子。因此，原子的扩散系数随着温度的升高而指数式增大。对于Si晶体，要在其中形成大量的热缺陷，所需要的温度大致为1000oC左右，这也就是热扩散的温度。 （2）扩散机理： 施主或者受主杂质原子通过热扩散而进入到半导体中之后，必须要处于替代晶格的位置才能起到提供载流子的作用——即具有电活性。从机理上来说，代位杂质原子扩散的具体方式主要有三种： ①利用晶格空位的扩散： 在杂质原子的代位式扩散机理中，可以有两种重要的扩散方式，即(a)直接交换方式和(b)空位交换方式；在这两种代位扩散方式中，杂质原子利用空位的交换方式是最容易进行的（所需要的激活能较低），因此可以认为杂质原子的扩散等效于晶格空位的扩散。 虽然杂质原子以代位方式扩散的速度较慢，需要的扩散温度较高（800oC~1200oC），但是这种扩散可以精确地控制扩散深度（p-n结的结深）和掺杂浓度，只要精确地控制扩散温度即可（往往要求温度控制精度达到±1oC）。Si中硼、磷等杂质的扩散就属于代位式扩散。 ②利用自间隙原子的扩散：
一、硼扩散工艺原理（液态源） 目前，液态源硼扩散常用：硼酸三甲酯B(CH3O)3，硼酸三丙酯，三溴化硼B(B2)3，无水硼酸三甲酯B(CH3O)3，为无色透明液体，在室温下挥发形成，具有较高真气压，硼酸三甲酯遇水易分解，升成硼酸和甲醇。 B（CH3O）+ 3H2O=H3BO3 + 3（CH3OH） B（CH3O）500℃以上B2O3 + CO2 + H2O + C 2B2O3 + 3Si = 3SiO2 + 4B 硼酸三甲酯在高温（500℃以上）能够分解出三氧化二硼（B2O3），而三氧化二硼在900℃左右又能与硅片起反应，生成硼原子，并沉积在硅片表面，这就是预沉积过程；沉积后在基区窗口表面上生成具有色彩的硼硅玻璃。 二、硼扩散装置： 硼再分布：当炉温升到预定温度（1180℃以后）通干O2 20分钟，排除管道内空气，同时加热水浴瓶，是水浴温度达到设定温度值950℃，一切就绪后，即可将正片和陪片一起装入石英舟推入炉子恒温区，先通5分钟干氧，在改通30分钟湿氧，最后通5分钟干氧，时间到即可把硅片拉出石英管，倒在铜块上淬火，防止慢降温时，金从硅体中析出。 一、磷扩散工艺原理 5POCl3 >600℃3PCl5 + P2O5 2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P 4PCl5+5O2 过量O2 2P2O5+6Cl2 4PCl3+3O2 过量O2 2P2O5+6Cl2 磷预沉积时，一般通N2为20～80ml/分，O2为20～40ml/分，O2可通过，也可不通过源。 二、磷扩散装置
磷扩散源POCl3是无色透明有窒息性气味的毒性液体，要求扩散系统密封性好，源瓶进出口两端最好用聚四氟乙烯或聚氯乙烯管道连接。若用其他塑料管或乳胶管连接易被腐蚀，就需要经常更换。接口处最好用封口胶，由系统流出气体应通过排风管排到室外，不要泄漏在室内。 源瓶要严加密封，切勿让湿气进入源瓶。因为三氯氧磷吸水汽而变质，做扩散温度上不去。 2POCl3+3H2O=P2O5+5HCl 发现三氟氧磷出现淡黄色就不能使用。 一、磷沉积工艺条件： 炉温：1050℃ 气体流量：小N2为20～80ml/分小O2为20～40ml/分大N2为500ml/分 源温：0℃ 二、磷再分布工艺条件： 炉温：950℃～1000℃O2流量：500ml/分水温：95℃ 三、高温短时间磷扩散： 1、磷预沉积： 炉温：1200℃扩散源：POCl3 大N2流量300ml/分 小N2流量：70ml/分O2流量：85ml/分 扩散时间：4～5分钟（通源）+3分钟（关源） 2、磷再分布（三次氧化） 炉温：900℃O2流量：500ml/分 氧化时间：15分（湿O2）+10分（干O2） 四、HCl抛光： 当炉温1180℃时，HCl/N2=1.1%，N2流量为400ml/分情况下，抛光30分钟。 五、磷合金工艺文件：合金温度：500℃～570℃，合金时间：10～20分钟。
2.2.2扩散制结 制结过程是在一块基体材料上生成导电类型不同的扩散层，它和制结前的表面处理均是电池制造过程中的关键工序。制结方法有热扩散，离子注入，外延，激光及高频电注入法等。本节主要介绍热扩散法。 扩散是物质分子或原子运动引起的一种自然现象，热扩散制p—n结法为用加热方法使V族杂质掺入P型或Ⅲ族杂质掺入n 型硅。硅太阳电池中最常用的V族杂质元素为磷，Ⅲ族杂质元素为硼。 硅太阳电池所用的主要热扩散方法有涂布源扩散，液态源扩散，固态源扩散等。 2.2.2.2液态源扩散 液态源扩散有三氯氧磷液态源扩散和硼的液态源扩散，它是通过气体携带法将杂质带入扩散炉内实现扩散。其原理如图3.6：图3.6 三氯氧磷扩散装置示意图 对于p型10cm硅片，三氯氧磷扩散过程举例如下： （1）将扩散炉预先升温至扩散温度（850～900C?）。先通入大流量的氮气（500～1000ml/min），驱除管道内气体。如果是新处理的石英管，还应接着通源，即通小流量氮气，（40～100ml/min）和氧气（30～90ml/min），使石英壁吸收饱和。（2）取出经过表面准备的硅片，装入石英舟，推入恒温区，在大流量氮气（500～1000ml/min）保护下预热5分钟。 （3）调小流量，氮气40～100ml/min、氧气流量30～90ml/min。通源时间10～15min。 （4）失源，继续通大流量的氮气５min，以赶走残存在管道内的源蒸气。 （5）把石英舟拉至炉口降温５分钟，取出扩散好的硅片，硼液态源扩散时，其扩散装置与三氯氧磷扩散装置相同，但不通氧气。 2.2.2.3固态氮化硼源扩散 固态氮化硼扩散通常采用片状氮化硼作源，在氮气保护下进行扩散。片状氮化硼可用高纯氮化硼棒切割成和硅片大小一样的薄片，也可用粉状氮化硼冲压成片。扩散前，氮化硼片预先在扩散温度下通氧３０分钟使氮化硼表面的三氧化二硼与硅发生反应，形成硼硅玻璃沉积下在硅表面，硼向硅内部扩散。扩散温度为９５０～１００0Ｃ?，扩散时间１５～３０分钟，氮气流量２０００ｍｌ／ｍｉｎ以下，氮气流量较低，可使扩散更为均匀。
扩散基本知识 一、半导体基本知识 太阳电池是用半导体材料硅做成的。容易导电的是导体，不易导电的是绝缘体，即不像导体那样容易导电又不像绝缘体那样不容易导电的物体叫半导体，譬如：锗、硅、砷化缘等。 世界上的物体都是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物体分成2大类，晶体和非晶体。晶体通常都有特殊的外形，它内部的原子按照一定的规律整齐地排列着；非晶体内部原子排列乱七八糟，没有规则；大多数半导体都是晶体。半导体材料硅是原子共价晶体，在晶体中，相邻原子之间是以共用电子结合起来的。硅是第四族元素，硅原子的电子层结构为2、8、4，它的最外层的四个电子是价电子。因此每个硅原子又分别与相邻的四个原子形成四个共价键，每个共价键都是相邻的两个原子分别提供一个价电子所组成的。 如果硅晶体纯度很高，不含别的杂质元素，而且晶体结构很完美，没有缺陷，这种半导体叫本征半导体，而且是单晶体。而多晶体是由许多小晶粒聚合起来组成的，每一晶体又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但在一块晶体中，各个晶粒的取向（方向）彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列，所以总的来看，原子的排列是杂乱无章的，这样的晶体，我们叫它多晶体。 半导体有很特别的性质：导电能力在不同的情况下会有非常大的差别。光照、温度变化、适当掺杂都会使半导体的导电能力显著增强，尤其利用掺杂的方法可以制造出五花八门的半导体器件。但掺杂是有选择的，只有加入一定种类和数量的杂质才能符合我们的要求。 我们重点看一下硼和磷这两种杂质元素。硼是第三族主族元素，硼原子的电子层结构为2、3，由于硼原子的最外电子层只有三个电子，比硅原子缺少一个最外层电子，因此当硼原子的三个最外层价电子与周围最邻近的三个硅原子的价电子结合成共价键时，在与第四个最邻近的硅原子方向留下一个空位。这个空位叫空穴，它可以接受从邻近硅原子上跳来的电子，形成电子的流动，参与导电。硼原子在硅晶体中起着接受电子的作用，所以叫硼原子为受主型杂质。掺有受主型杂质的半导体，其导电率主要是由空穴决定的，这种半导体又叫空穴型或P型半导体。 磷是周期表中第五族元素，磷原子的电子层结构为2、8、5，它的最外层的五个电子是价电子。由于磷原子比硅原子多一个最外层电子，因此当磷原子的四个价电子与周围最邻近的四个硅原子的价电子形成共价键后，还剩余一个价电子。这个价电子很容易成为晶体中的自由电子参与导电。磷原子在硅晶体中起施放电子的作用，所以叫磷原子为施主型杂质。掺有施主型杂质的半导体，其导电率主要是由电子决定的，这种半导体又叫电子型半导体或n型半导体。
-X 第三章扩散工艺 在前面“材料工艺”一章，我们就曾经讲过一种叫“三重扩散”的工艺，那是对衬底而言相同导电类型杂质扩散。这样的同质高浓度扩散，在晶体管制造中还常用来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。除了改变杂质浓度，扩散的另一个也是更主要的一个作用，是在硅平面工艺中用来改变导电类型，制造PN结。 第一节扩散原理 扩散是一种普通的自然现象，有浓度梯度就有扩散。扩散运动是微观粒子原子或分子热运动的统计结果。在一定温度下杂质原子具有一定的能量，能够克服某种阻力进入半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。 一. 扩散定义 在高温条件下，利用物质从高浓度向低浓度运动的特性，将杂质原子以一定的可控性掺入到半导体中，改变半导体基片或已扩散过的区域的导电类型或表面杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散工艺。 二. 扩散机构 杂质向半导体扩散主要以两种形式进行： 1.替位式扩散 一定温度下构成晶体的原子围绕着自己的平衡位置不停地运动。其中总有一 些原子振动得较厉害，有足够的能量克服周围原子对它的束缚，跑到其它地方，而在原处留下一个“空位”。这时如有杂质原子进来，就会沿着这些空位进行扩散，这叫替位式扩散。硼（B）、磷（P）、砷（As）等属此种扩散。 2.间隙式扩散 构成晶体的原子间往往存在着很大间隙，有些杂质原子进入晶体后，就从这个原子间隙进入到另一个原子间隙，逐次跳跃前进。这种扩散称间隙式扩散。金、铜、银等属此种扩散。 三. 扩散方程 扩散运动总是从浓度高处向浓度低处移动。运动的快慢与温度、浓度梯度等有关。其运动规律可用扩散方程表示，具体数学表达式为： —=D 2N （3-1）在一维情况下，即为： (3-2) 式中：D为扩散系数，是描述杂质扩散运动快慢的一种物理量；N为杂质浓度；t 为扩散时间；x为扩散到硅中的距离。 四. 扩散系数杂质原子 扩散的速度同扩散杂质的种类和扩散温度有关。为了定量描述杂质 扩散速度，引入扩散系数D这个物理量，D越大扩散越快。其表达式为：
太阳能电池片硼源扩散综述 吴志明;张威;张宝锋;赵志然 【摘要】对国内近十年来硼扩散技术的进展进行了介绍, 引用不同科研人员的研究成果说明以下结论:采用旋涂SiO2纳米浆料作为硼源, 能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性, 粒径越小, 均匀性越好;改善管内进气方式, 增大硼源进气口距离太阳能电池片的距离, 能够改善太阳能电池片扩散区域方块电阻的均匀性;在BBr3液态源高温扩散过程中引入二氯乙烯, 能够提高硼扩散的片内均匀性和片间均匀性.%Advances in the past decade in boron diffusion technology are introduced, and showing the following conclusions at which are arrived by citing the research achievements of different scientific researchers: A spin-on SiO2 nanoslurry used as a boron source, it can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance; the smaller the particle size is, the better the uniformity will be. Improving the intake mode of the gas in the pipe and increasing the distance between the boron source inlet and the solar cell can improve the uniformity of the solar cell diffusion area square resistance; C2H2CL2 is added in diffusion process at high temperature by the BBr3 liquid source, it can improve within-the-wafer uniformity and wafer-to-wafer uniformity of boron diffusion. 【期刊名称】《电子工业专用设备》 【年(卷),期】2019(048)001 【总页数】4页(P8-10,62)
电池片扩散原理 一、引言 电池片是太阳能光伏发电系统中的核心组件，其转化太阳能为电能的效率直接影响着太阳能发电系统的性能和经济性。而电池片的扩散过程是影响其性能的重要环节之一。本文将着重介绍电池片扩散原理及其对电池片性能的影响。 二、电池片扩散原理 电池片扩散是指通过在单晶硅或多晶硅片上进行高温热处理，使掺杂物在硅片中自由扩散，并形成p-n结构的过程。其中，p型掺杂物和n型掺杂物的扩散过程是分开进行的。 1. p型掺杂物扩散 在p型掺杂物的扩散过程中，通常使用的掺杂物是硼(B)。首先，将硅片表面涂覆一层硼化物(B2H6)源液，然后在高温(约800℃)下进行热处理。在这个过程中，硼化物中的硼原子会渗透到硅片中，取代部分硅原子的位置，形成p型掺杂层。这样，p型掺杂层和未掺杂的硅片之间就形成了p-n结构。 2. n型掺杂物扩散 在n型掺杂物的扩散过程中，常用的掺杂物是磷(P)。类似于p型掺杂，首先在硅片表面涂覆一层磷化物(PH3)源液，然后在高温下进行热处理。在这个过程中，磷化物中的磷原子会渗透到硅片中，形成
n型掺杂层。与p型掺杂类似，n型掺杂层和未掺杂的硅片之间也形成了p-n结构。 三、电池片性能影响 电池片的扩散过程直接影响着其性能和效率。 1. 光吸收能力 电池片的p-n结构在光照下会产生光生电子和空穴对，从而形成电流。扩散过程中形成的p-n结构可以提高光子在电池片中的吸收率，提高光生电荷对的产生率，进而提高电池片的光电转换效率。 2. 导电性能 扩散过程中形成的p-n结构不仅影响光吸收能力，还对电池片的导电性能有着重要影响。p型掺杂层和n型掺杂层之间的p-n结构形成了一个电势差，使电流能够顺利传导。同时，掺杂物的浓度和扩散深度也会影响电池片的电导率，进而影响电池片的输出功率。 3. 电池片效率 电池片的扩散过程还影响着其效率。扩散过程中，掺杂物的扩散深度和浓度决定了p-n结构的形成情况，进而影响着电池片的效率。过浓或过深的掺杂会导致电池片吸收光子的能力降低，从而降低光电转换效率。 四、结论
硼扩散机理及工艺应用技术研究 硼扩散是一种常见的半导体工艺，主要用于制备具有特定电学性质的半导体材料。本文将从硼扩散的机理和工艺应用技术两个方面进行探讨。 一、硼扩散的机理 硼扩散是指在固相扩散的条件下，将硼原子引入到半导体材料中，从而改变其电学性质。硼扩散的机理主要有以下几个方面。 1.1 硼原子的扩散 硼原子在半导体材料中的扩散主要是通过晶格间隙和晶格缺陷进行的。在高温下，硼原子通过晶格间隙不断地向材料内部扩散，直到达到平衡浓度。晶格缺陷包括点缺陷和线缺陷，它们提供了硼原子扩散的通道。 1.2 扩散速率的影响因素 硼扩散速率受到多种因素的影响，主要包括温度、扩散源浓度、材料类型和晶格缺陷等。高温可以提高硼原子的活动性，加快扩散速率；扩散源浓度越高，硼原子的扩散速率越快；不同的半导体材料对硼扩散的响应也不同，硅是最常用的半导体材料之一；晶格缺陷会导致硼原子的扩散路径发生变化，从而影响扩散速率。 二、硼扩散的工艺应用技术 硼扩散作为一种常见的半导体工艺，在微电子制造中有着广泛的应
用。以下是几种常见的硼扩散工艺应用技术。 2.1 硼扩散形成P型区域 硼扩散可以通过控制扩散时间和温度，将硼原子引入到N型硅材料中，形成P型区域。这种P型区域可以用于制造PN结、晶体管和其他各种半导体器件。 2.2 硼扩散制备浅结 硼扩散可以用于制备浅结，即在半导体材料表面形成极浅的P型区域。这种浅结可以用于制造场效应晶体管（MOSFET）和其他低功耗器件。 2.3 硼扩散掺杂技术 硼扩散可以与其他掺杂技术相结合，实现对半导体材料的精确掺杂。例如，通过在硼扩散过程中掺入磷或砷等元素，可以实现N型或P 型的半导体材料掺杂。 2.4 硼扩散的控制技术 硼扩散的控制是硼扩散工艺中非常重要的一环。通过控制扩散时间、温度和硼源浓度等参数，可以实现对硼扩散过程的精确控制，从而得到所需的电学性质。 总结： 硼扩散作为一种常见的半导体工艺，具有重要的研究价值和应用前
Diver-in 扩散第七步知识介绍 杂质原子穿越硅结构的热扩散方式和载流子扩散的方式非常相似。由于较重的杂质原子和晶体结构结合的更牢固，所以为了获得适当的扩散率需要800℃到1250℃的高温。一旦杂质进入预期的节深度，wafer就要冷却下来，杂质原子也被固定到晶体结构中。用这种方法形成的掺杂区域叫做diffusion。 通常制作一个diffusion包括两个步骤：首先是沉积（或预沉积），然后是drive（或drive-in）。沉积指加热wafer，让它和外部的杂质原子源接触。其中的一些从源扩散到硅wafer的表面形成一浅层重掺杂区。然后移开外部杂质源，wafer被加热到一个更高的温度并保持一段时间。在沉积过程中引入的杂质向下运动，形成更深的但浓度降低的diffusion。如果要制作掺杂非常重的结，就不需要从wafer旁移开杂质源，沉积和接下来的drive就能合并成一个步骤。 在硅工艺中有4种广泛使用的杂质：硼，磷，砷和锑。（选这些杂质的原因是他们很容易离子化和溶于硅形成重掺杂diffusion。参见F.A. Trumbore, “Solid Solubilities of Impurity Elements in Germanium and Silicon,”Bell Syst. Tech. J., Vol. 39, #1, 1960, pp. 205-233.）只有硼是acceptor；其他三个都是donors。硼和磷扩散起来相对来说更快，
砷和锑扩散起来就慢了很多。砷和锑用在要求非常慢速的扩散场合-----比如，要制作非常浅的结的时候。即使硼和磷在温度低于800℃也不扩散，必须使用特别的高温扩散炉。 典型磷扩散设备长的fused silica管子穿过电炉，电炉能在管子的中部产生一个非常稳定的加热区。Wafer装上wafer boat后，通过控制插入速率的机构慢慢的被推进炉子。氮气加入有液体氯氧化磷（POCl3，通常叫做pockle）的瓶子。一小部分POCl3蒸发了，并由气流带到wafer。由POCl3分解出的磷原子扩散到氧化层，形成掺杂氧化物，它起到了沉积源的作用。当足够长时间沉积大量的杂质在硅上后，wafer撤出炉子并去除掺杂的氧化物（称为deglazing的过程）。Wafer然后装入到另一个炉子，他们被加热来驱使磷向下扩散形成需要的diffusion。如果要制作高浓度的磷diffusion，drive前的deglazing 就不需要了。只要对杂质源做适当的变化，这个设备就能用来扩散4种杂质中的任何一种。 已经有很多其他沉积源被发明出来了。气态的杂质比如乙硼烷（代替硼）或磷化氢（代替磷）可以直接注入到运送气流。放在硅wafer 之间的薄氮化硼圆片能作为硼的固体沉积源。在高温氧化环境中，从这些圆片中释放出的三氧化硼会接触到周围的wafer。其他不同的
bpsg 硼磷比例-回复 问题。首先，让我们来了解一下什么是[bpsg 硼磷比例]。 [bpsg 硼磷比例]是指在制备氧化硅薄膜过程中所使用的硼磷玻璃（BPSG）的化学配比。BPSG是一种常见的氧化物掺杂材料，可以通过热处理将其转化为氧化硅薄膜。 在制备氧化硅薄膜的过程中，BPSG扮演着重要的角色。它可以提高薄膜的阻抗，并改善薄膜的热应力和杂质扩散等性能。因此，正确选择并控制[bpsg 硼磷比例]对于获得理想的氧化硅薄膜至关重要。 那么，如何选择合适的[bpsg 硼磷比例]呢？ 首先，选择[bpsg 硼磷比例]需要考虑薄膜的特定用途和所需性能。不同的[bpsg 硼磷比例]会导致不同的膜质特性。例如，高硼磷比例的BPSG 薄膜具有较高的热应力和阻抗，适用于对热稳定性要求较高的应用；而高磷含量的BPSG薄膜可以提高膜层的杂质扩散抑制效果，适用于需要控制杂质扩散的应用。 其次，根据具体的制备工艺和设备条件来选择[bpsg 硼磷比例]。不同的制备工艺和设备条件对于BPSG薄膜的制备有着不同的要求，而这也会影响到选择合适的[bpsg 硼磷比例]。例如，某些工艺可能要求较高的砷掺
杂浓度，而其他工艺则可能要求较低的砷掺杂浓度。因此，在制备氧化硅薄膜的过程中，需要根据实际情况来选择合适的[bpsg 硼磷比例]。 最后，在选择[bpsg 硼磷比例]时还需要考虑到薄膜的制备成本和效率。一些[bpsg 硼磷比例]可能会带来更高的制备成本或较低的制备效率，而这些因素也需要在选择中加以考虑。 总之，选择合适的[bpsg 硼磷比例]需要综合考虑薄膜的特定用途和所需性能、制备工艺和设备条件、制备成本和效率等因素。只有在这些因素综合考虑的基础上，才能够选择到最佳的[bpsg 硼磷比例]，从而获得高质量的氧化硅薄膜。
硼扩散工艺对多晶黑硅效率的影响分析作者：赵彩霞郭丽张波杨飞飞赵科巍 来源：《山西能源学院学报》2021年第01期
【摘要】本文针对硼扩散下多晶黑硅的表面复合速率高光电转换效率低的问题，在多晶黑硅太阳电池片上采用了多步变温扩散工艺增加前氧化工艺方法，研究了多步硼扩散工艺下进行的方阻梯度变化情况。结果表明：多晶黑硅在背面硼扩散方阻280Ω左右的条件下，电性能最佳，方阻过高或过低均不利于电池片光电转换。 【关键词】多晶黑硅;硼扩散;多步扩;方阻;转换效率 【中图分类号】 TD32 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2021）01-0100-03 1引言 目前在晶硅太阳能产业链中，由于硅片的切割技术已由原本的砂线切割改为金刚线切割，单晶硅硅基电池以其技术路线成熟效率高的特点已逐渐在市场占有率上高于多晶硅。加上经过制绒后的单晶硅片反射率通常在11%左右，而砂浆切割的多晶硅片反射率为18%左右，因此多晶电池片更不具有竞争优势。但由于黑硅有着优越的陷光作用，于是将黑硅多晶金属催化化学腐蚀法制绒工艺（Metal-catalyzed chemical etching，简称MCCE）应用到金刚线切割多晶硅片后，反射率可以降低至12%左右，并大幅降低多晶电池片的光学损失，提高多晶电池的转换
效率，从而逐步缩小多晶电池与单晶电池的效率差异。另外，多晶电池片本身加工成本较低，在缩小电池片转换效率之后，给多晶黑硅电池带来了转机。在晶硅电池中影响光电转换效率的主要因素一是载流子表面复合速率;二是硅铝背接触的接触电阻。但传统铝背场以吸杂与钝化来增加少子寿命来提高光电转换效率也不满足目前的高效电池要求，如何进一步降低表面复合速率提高光电转换效率的研究显得更加重要。因此本文采用了优化硼扩散工艺的方法来实现此目的。 2实验材料与实验步骤 实验中所需要的原辅材为产线正常生产中使用材料，多晶硅片为掺硼N型硅片，外观尺寸为156.75mm×156.75mm，硅片厚度為180±20μm，硅片电阻率为1-3Ω·cm，在现有的普通多晶和PERC单晶电池片生产线上，利用现有工艺设备条件进行高效多晶电池片黑硅实验，高效多晶电池片工艺流程为： 硅片检测-黑硅绒面工艺-背面硼扩散-刻蚀清洗-背面Si3N4-边缘清洗-正面P扩散-PSG清洗-正面PECVD-背面激光开孔-电极浆料印刷-烧结测试-效率分选。 3实验结果分析 本文在使用N型硅片进行测试时，需要首先经过KOH与添加剂制绒工艺。目的是去除硅片表面的机械损伤和金属杂质及油污，再经过HF与HCl清洗后方可继续进行扩散工艺使用在普通的常压硼扩散条件下，所需的硼源为BBr3由于其分子量较大，使得N2携带源瓶的硼源后在炉体内分布不均匀，导致硼扩散后的方阻均匀性比磷扩散差，如图1所示。 硼扩散工艺通常的方阻要求较高，因为方阻高可以减少发射结的“死层”，同时PN结越靠近表面，电池表面表面输出电流越大。然而通常情况下，硼扩散后的硅片方阻离散性较大如图1。因此需要对原工艺实验优化，优化步骤如下： （1）对硼扩散工艺结构进行优化，具体如下表1。 效率情况如表2 表1和表2是硼扩散结构从原先的单步扩散改为多步扩散，方法首先增加前氧化，并将扩散与推进温度由恒温改为变温。这样做的目的是在硼源进入炉体前，可在硅片表面形成SiO2层，使得硼源在接触硅片表面时，可以快速反应。同时变温扩散和推进可以更好地在硅片表面沉积B，从而使得硅片表面积累大量B形成高浓度B从而有利于扩散的进行。进一步改善单片电池的片内方阻的均匀性。
Perc电池扩散原理 1. 引言 Perc（Passivated Emitter Rear Contact）电池是一种高效的太阳能电池。与传统的PN结太阳能电池相比，Perc电池在光电转换效率、发电能力和稳定性方面都有显著提升。Perc电池的核心技术是通过改变背面结构，减少了光线的反射和损失，提高了光吸收效率，从而增加了太阳能电池的输出功率。 本文将详细解释Perc电池扩散原理相关的基本原理，包括Perc结构、光吸收与扩散、载流子分离和收集等方面。 2. Perc结构 Perc电池的核心特点是在背面引入了一层Passivation层，用于减少表面缺陷和载流子表面复合。Passivation层通常由无定形硅（a-Si:H）或者多晶硅（poly-Si）制成。该层可以有效地防止载流子表面复合，并且具有较低的反射率。 除了Passivation层外，Perc电池还具有前导区域（Emitter）和背导区域（Back Surface Field）。 前导区域是PN结的正极，通过掺杂磷或者硼等杂质将硅片的一侧形成N型或P型区域。前导区域用于吸收光能，并产生电子-空穴对。 背导区域是PN结的负极，通过掺杂磷或者硼等杂质将硅片的背面形成N型或P型区域。背导区域可以提供附加的场效应，帮助电子尽快到达正极。 3. 光吸收与扩散 Perc电池通过优化表面反射和光吸收来提高光电转换效率。在传统PN结太阳能电池中，部分光线会被反射回空气中，无法被利用。而Perc电池通过Passivation 层的引入，可以减少反射率，在更大程度上吸收光线。 当太阳光照射到Perc电池表面时，一部分光线会穿过Passivation层进入硅片内部。这些光线被吸收，并激发硅中的电子-空穴对。 激发后的电子-空穴对会在PN结内部分离，由于PN结内建立了一个内部电场，使得电子向前导区域移动，空穴向背导区域移动。这个过程称为扩散。 在扩散过程中，电子和空穴会经历多次的碰撞和散射，最终到达正极和负极。 4. 载流子分离和收集 扩散过程中，电子和空穴的分离非常重要。Perc电池通过优化PN结的结构来实现高效的载流子分离和收集。
硼磷硅氮磷实验报告 硼磷硅氮磷实验报告 一、引言 硼磷硅氮磷是一种新型的化合物，具有广泛的应用前景。本实验旨在通过合成和表征硼磷硅氮磷，探索其物化性质和潜在应用。 二、实验方法 1. 合成硼磷硅氮磷 在实验室条件下，按照一定的配比将硼、磷、硅和氮源混合，通过高温反应合成硼磷硅氮磷。反应条件为XXX，反应时间为XXX。 2. 表征硼磷硅氮磷 使用多种表征手段对合成的硼磷硅氮磷进行分析，包括X射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）、扫描电子显微镜（SEM）等。 三、实验结果与讨论 1. 合成硼磷硅氮磷 通过高温反应合成的硼磷硅氮磷呈现出XXX的形态。其晶体结构为XXX，晶胞参数为XXX。在不同的反应条件下，合成的硼磷硅氮磷形态和结构可能会有所差异。 2. 物化性质 通过XRD分析，可以确定合成的硼磷硅氮磷晶体的晶格常数和晶体结构。红外光谱结果显示，硼磷硅氮磷中存在着XXX的官能团。SEM观察结果表明，合成的硼磷硅氮磷呈现出XXX的形貌。 3. 应用前景
硼磷硅氮磷具有优异的性能，可以应用于XXX领域。例如，在光电子器件中，硼磷硅氮磷的带隙调控性能可以实现XXX。此外，硼磷硅氮磷还可以用于XXX 等领域。 四、结论 通过本实验，成功合成了硼磷硅氮磷，并对其进行了详细的表征。实验结果表明，硼磷硅氮磷具有一定的物化性质和潜在应用前景。未来的研究可以进一步探索硼磷硅氮磷的性质和应用，以发掘其更多的潜力。 五、致谢 感谢实验室的老师和同学们对本次实验的支持和帮助。 六、参考文献 [1] XXX [2] XXX （注：以上内容仅为示例，具体实验报告应根据实际实验情况进行撰写。）
n型IBC太阳电池磷扩散双面掺杂方阻 匹配研究 摘要：叉指背接触 (IBC) 太阳电池选用n型衬底材料，前后表面均覆 盖一层热氧化膜，以降低表面复合。利用离子掺杂技术，在电池背面分别进行磷、硼局部扩散，形成有指状交叉排列的P区、N区，以及位于其上方的P+区、n+区 重扩形成的P+和N+区可有效消除高聚光条件下的电压饱和效应。研究了对硼磷 扩散在控制离子注入剂量时下调整扩散温度及时间得出最优方块电阻匹配范围对 电池电性能的影响，实验表明在磷扩散注入剂量 6.6× 1014 ~6.8× 1014 ions/cm2、方阻250-280Ω/sq时可获得良好的电池性能。 关键词 : 叉指背接触 (IBC) 太阳电池 ; 离子注入 ; 方块电 阻 ; 光电转换效率 0 引言 IBC电池一般以n型硅作为基底，前表面是n＋的前场区FSF，背表面为叉指 状排列的p＋发射极Emitter和n＋背场BSF。前后表面均采用SiO2／SiNx叠层 膜作为钝化层。正面无金属接触，背面的正负电极接触区域也呈叉指状排列。 FSF的作用是利用场钝化效应降低表面少子浓度，从而降低表面复合速率，同时 还可以降低串联电阻，提升电子传输能力，可通过磷扩散或离子注入等技术形成；背面BSF主要是与n型硅形成高低结，诱导形成p－n结，增强载流子的分离能力，可通过磷扩散或离子注入形成；由于硼掺杂温度高, 磷掺杂温度低, 可将磷 掺杂工序放在硼掺杂后,所以 FSF和 BSF可进行双面磷扩散一步完成。虽然减 少了工艺步骤 , 但是一步扩散也导致了FSF和 BSF区域表面具有相近的杂质 分布。众所周知, 在IBC电池中 FSF主要用于钝化电池表面 , 降低表面少数载 流子的复合速率 , 需要较高的方块电阻以及低表面浓度浅结的杂质分布,才能
__________________________________________________ p-n结的形成原理和 应用- __________________________________________________
P-N结的形成原理与应用 程松普 摘要：p-n结被喻为“集成电路的心脏”“太阳电池的心脏”，应该也是一切半导体器件的心脏。 p-n 结的形成与固体掺杂是分不开的，其基本形成原理是在一块单晶半导体两侧，一侧掺有受主杂质形成P型半导体，另一侧掺有施主杂质形成N型半导体，P型半导体和 N型半导体的交界面附近的过渡区称为P-N 结。 1. p—n结的形成 1.1 p型半导体和n型半导体 以硅为列子，硅之所以是半导体，和它的最外层有4个电子有很大关系。真正纯净的晶体硅是不能用作半导体器件的，正所谓“水至清则无鱼”，必须对其进行掺杂，掺杂有很多方式，究其效果各异[1]。假设有一块长方体形状的硅晶体，左端掺端一些硼原子，右端掺一些磷原子，因为磷原子的最外层有5个电子，硼原子最外层有3个电子，硅原子最外层有4个电子，所以磷原子取代晶格中硅原子的位子时，会使得取代位多出一个电子，便形成了一种非常重要的载流子——自由的电子；硼原子取代晶格中硅原子的位子时，会使得取代位缺失一个电子，形成另一种载流子——我们称之为空穴[2]。图1.1为掺杂时的示意图。
1.1半导体掺杂示意图 水向低处流，硅砖中的两种载流子自由电子和空穴也不例外：由于掺杂的原因，硅晶体的右侧聚集了大量的带负电荷的自由电子（磷原子失去的，我们称磷为施主，左侧聚集了同样多的带正电荷的空穴，它们自然都要向密度低的地方扩散，这样的流动形成了扩散电流。但是有一点需要注意，虽然电子向左流动，但右端的电子密度无论如何也要比左端大，因此硅砖右端，也就是掺杂磷原子的部分，被标记为n区，也就是negative；左端空穴密集，也就是正电荷密集，自然成为p区也就是positive。这就是我们常说的p型半导体和n型半导体。
几种常用杂质的扩散浓度分布比较 微电子工艺2010-09-30 18:22:00 阅读157评论0 字号：大中小订阅 Xie Meng-xian （电子科大，成都市） 在半导体技术中，往往采用热扩散来进行掺杂。对于不同的半导体、不同的杂质，由于扩散的机理不同, 所以扩散浓度分布的形式也将有所不同。现在把常用的施主和受主杂质的扩散浓度分布简单地比较如下。 （1）硼在Si中的扩散浓度分布： Si中硼的扩散，在浓度小于10 20 cm-3时，基本上都是依靠中性空位的本征扩散；在浓度等于10 20 cm-3时只需要考虑带有单一正电荷空位的影响；而在浓度大于10 20 cm-3时，则有些硼原子将处于间隙位置，或者结成一团，这时扩散系数将急剧下降。图1即示岀了高浓度硼在Si中扩散的典型浓度分布。 （2）磷在Si中的扩散浓度分布： 作为Si中施主的磷杂质，扩散系数较大（大于As和Sb），因此在VLSI技术中，常常用作为阱区和隔离区的扩散杂质。 Si中高浓度磷的扩散浓度的典型分布如图2所示。这种扩散分布可以区分为三个区域：①在高浓度区（表 面附近），浓度基本恒定，这是由于扩散系数可表示为两个部分：一是中性磷原子与中性空位交换的扩散系数，二是带正电荷的磷离子与带两个负电荷的空位所组成的离子-空位对（带有负电荷）的扩散系数；② 在转折区，许多离子-空位对发生分解，即造成电子浓度急剧减小，就使得杂质浓度分布也相应地很快下降；③在低浓度区，扩散速度加快，这是由于离子-空位对的分解、产生岀了过剩的空位浓度，即使得未配对的 磷离子扩散加快。
（3）A s在Si中的扩散浓度分布： 作为Si中施主的As杂质，其扩散系数较小，则其扩散浓度的再分布也很小，因此常常用作为BJT的发射区扩散杂质和亚微米n-MOSFET源/漏区扩散杂质。 图3即为As扩散的典型浓度分布。因为在Si中高浓度As扩散时，电场增强的作用很明显（扩散系数将 增大一倍），从而导致As扩散的浓度分布变得非常陡峭。但是当掺As浓度超过10 20 cm-3时，As将形 成间隙式的结团、不能提供电子（即不能电激活），这就将导致高浓度As扩散分布的顶部变得较平坦。 葆度（旧1）
效率计算公式
其物理含义如下：IL：光生电流； Id：饱和暗电流； Rsh：并联电阻（电池边缘漏电和结区漏电会降低并联电阻值）； Rs：串联电阻（金属浆料电阻、烧结后的接触电阻、半导体材料电阻和横向电阻）； PN结：单二极管（理想因子n=1）或双二极管（另一个并联的二极管n=2）。 由此，我们可以得出电流的输出为：或 注：在表达式q/(nkT)中理想因子为n，可取1或者2。n=1反映体内或表面通过陷阱能级的复合；n=2描述载流子在电荷耗尽区（也就是结区）复合。 3 太阳电池的电特性测量： 测出的太阳电池的电特性为一曲线，相当于外接一个0~∞变化的电阻时太阳电池的电流电压输出曲线。具体如下图所示： 同时可根据该曲线计算出开路电压Voc、短路电流Isc、最佳工作点电压Vmp、最佳工作点电流Imp、最大功率点Pmax、填充因子FF和光电转换效率Eff及串联电阻Rs、并联电阻Rsh。 其中，Rs和Rsh采用近似计算。 计算Rsh时，忽略ID,并取Rs<
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