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d R= ρ L / d W =(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 ）二、太阳电池磷扩散方法1、三氯氧磷（POCl 3）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（POCl 3）在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl 5）和五氧化二磷（P 2O 5），其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO 2）和由上面反应式可以看出，三氯氧磷（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，生成的五氯化磷（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，五氯化磷（PCl 5）会进一步分解成五氧化二磷（P 2O 5）并放出氯气（Cl 2）其反应式如下：生成的五氧化二磷（P 2O 5）又进一步与硅作用，生成二氧化硅(SiO 2)和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使五氯化磷（PCl 5）充分的分解和避免五氯化磷（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 。
在有氧气的存在时，三氯氧磷（POCl 3）热分解的反应式为：三氯氧磷（POCl 3）分解产生的五氧化二磷（P 2O 5）淀积在硅片表面，五氧化二磷（P 2O 5）与硅反应生成二氧化硅（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。
三氯氧磷（POCl 3）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。
稳定时通入定量氧气，使硅片表面形成一层SiO2,使扩散速度更均匀。
前氧适用于多晶工艺。
4、通源驱入：待炉管温度均升到设定温度，通入小氮（携带磷源的少量氮气）及氧气，设定气体流量及通入时间。
通源是磷在硅片表面扩散的过程。
通源指定时间后，关闭小氮，通入大氮，进行驱入。
驱入是磷向硅片内部扩散，扩结深，同时降低表面浓度。
驱入时通入定量氧气，可与管内残留的磷源充分反应，并可与管内的五氯化磷（PCl5）反应，避免其腐蚀硅片表面5、出炉检验：驱入指定时间后，将碳化硅桨退出炉管，待石英舟冷却用石英舟叉抬下。
从炉口到炉尾的顺序均匀抽取六片硅片进行方阻测试。
检验合格后可卸片，不合格返工。
五、扩散后检验1、外观检验：观察硅片表面颜色是否均匀，有无偏磷酸滴落，及崩边缺角等。
2、方块电阻检验：用四探针测试仪测量方块电阻，记录下测量数据.单晶扩散方块电阻控制在40-50Ω/□之间,多晶扩散方块电阻控制在58-68Ω/□之间。
六、四探针检验原理四根探针的间距s 相等, 针尖在同一平面同一直线上。
当被测样品的几何尺寸比探针间距s 大许多倍时，R □=Rs实际上硅片有一定大小，因此采用修正因子C 表示。
C 根据被测硅片的尺寸和探针的间距而定，对于不同的长度l 、宽度 a 、厚度b 和探针间距s ，C 的参考值会有所不同。
通常四探针间距s 约为1mm, 那么a/s 远大于40，由下表可知，修正因子C=4.532七、影响R □大小的因素 1、温度的影响：温度的高低，将决定硅片表面的杂质浓度的高低和P-N 的结深 2、时间的影响：通源时间、驱入时间 3、小N 2的影响： 流量的多少 4、源瓶的温度：决定瓶内的蒸汽压，温度越高，挥发性能越大 5、氧气流量：影响到三氯氧磷的反应程度和PSG 的厚度，进而影响到磷的扩散 6、其它因素：设备密封性、硅片电阻率及表面洁净状况、源瓶内三氯氧磷的多少八、扩散改善方向扩散改善方向主要为方块电阻的均匀性。
方块电阻不均匀性包括片内不均匀I V C I V I V Rs •=•≈•=5324.42π在10%左右。
九、等离子刻蚀的目的腐蚀硅片表面的SiO2，以及一定厚度的Si，以达成截断硅片内部回路。
十、什么是等离子体随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液体和气体。
它们统称为物质的三态。
当气体的温度进一步升高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子。
这时物质将进入一种新的状态，即主要由电子和正离子（或是带正电的核）组成的状态。
这种状态的物质叫等离子体。
它可以称为物质的第四态。
十一、等离子刻蚀的原理等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反应物而被去除。
这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。
具体到我们公司来说，刻蚀就是去除扩散中在硅片表面形成的磷，以防止电池内部形成回路。
主要过程是，先将腔体内抽成真空，然后通过变压器将380V，50Hz的工业用电转化为高压电，再通过缠绕在腔体上的线圈，产生强磁场，将CF4电离，形成F-离子，腐蚀硅片表面的SiO2，以及一定厚度的Si，以达成截断硅片内部回路的目的。
十二、等离子刻蚀反应首先，母体分子CF 4在高能量的电子的碰撞作用下分解成多种中性基团或离子。
其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下到达SiO 2表面，并在表面上发生化学反应。
生产过程中，在中CF 4掺入O 2，这样有利于提高Si 和SiO 2的刻蚀速率。
十三、刻蚀后的检测在刻蚀完成后的硅片中，依次选取最上面第三片、中间一片、最下面倒数第三片，共三片用万用表进行测试；每片测试四个周边，每边测试两个点（图二）；测试时将刻蚀后硅片放在156*156的环氧树脂板中间位置，将两根测试针间距1cm ，与环氧板倾角80-90度靠紧硅片边缘，观察电阻测试结果。
它们的离子以及C F,CF,,CF ,CF CF 23e 4−→−若数据高于30KΩ，认为数据无效，需要对该点附近进行重测；对于4KΩ－30KΩ的可以认为该批刻透，可以正常流出；如果测试中发现有一点或一点以上位于2KΩ以下，则认为该批没有刻透，需要追加刻蚀时间。
二次清洗插片前，将万用表指针笔仅靠硅片的一面中间部分，观察万用表上读数，如果万用表计数小于500Ω表示此面是扩散面，如果万用表计数大于5000Ω则表示此面是非扩散面。
十四、扩散间设备介绍扩散系统的顶部是热交换器，中部是加热炉体，下部是功率调节部件。
系统分左右手操作结构型式。
整机由六个部分构成，即扩散系统主机、排毒箱、气源柜、净化工作台、送料装置、控制柜。
1、48所扩散炉（一二三五六七中心）2、centrotherm（五中心及八九中心）3、Tempress（八九中心）4、Seven star（八九中心）1250mm，CT炉管1000mm。
十五、扩散间洁净度要求洁净度：万级净化间，净化插片台(净化度：100级)、净化保护柜（净化度:100级）温度：23±2℃湿度：<50%十六、扩散工艺常见的化学用品1、三氯氧磷（POCL3）：三氯氧磷（POCL3）理化特性：无色透明液体，具有刺激性气味，强腐蚀性、毒性，不燃烧。
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，极易挥发。
三氯氧磷（POCL3）的危害：三氯氧磷（POCL3）遇水或水蒸气剧烈反应生成磷酸与氯化氢等有毒的腐蚀性烟雾，对皮肤、粘膜有刺激腐蚀作用。
三氯氧磷可引起急性中毒，在短期内吸入大量三氯氧磷蒸汽可引起上呼吸道刺激症状、咽喉炎、支气管炎，严重者可发生喉咙水中窒息、肺炎、肺水肿、心力衰竭，亦可发生贫血、肝脏损害、蛋白尿。
口服三氯氧磷可引起消化道灼伤，眼和皮肤接触引起灼伤，长期低浓度接触可引起口、眼及呼吸道刺激症状。
2、三氯乙烷（C2H3Cl3）：三氯乙烷（C2H3Cl3）理化特性：无色透明液体，具有刺激性气味，腐蚀性、毒性，可燃，不溶于水。
熔点-32.5℃，沸点74.1℃。
遇明火、高热能燃烧，并产生剧毒的光气和氯化氢烟雾。
主要用作溶剂、金属清洁剂。
与碱金属和碱土金属能发生强烈反应。
与活性金属粉末（如镁、铝等）能发生反应，引起分解。
三氯乙烷（C2H3Cl3）应储存于阴凉通风的库房避免光照，远离火种、热源。
三氯乙烷（C2H3Cl3）的危害：三氯乙烷（C2H3Cl3）燃烧产物有一氧化碳、二氧化碳及氯化氢光气。
三氯乙烷（C2H3Cl3）可引起急性中毒，中毒主要损害中枢神经系统。
轻者表现为头痛、眩晕、步态蹒跚、嗜睡等；重者可出现抽搐，甚至昏迷。
可引起心律不齐。
对皮肤有轻度脱脂和刺激作用。
