碳化硅晶片减薄工艺试验研究
梁津;赵岁花;高岳
【摘 要】研究了用减薄磨削的方式代替碳化硅晶片制片过程中的研磨工序,对线切割后的碳化硅晶片进行磨削试验;对比了减薄和研磨磨削的加工效率,分析了晶片表面粗糙度和晶片厚度变化量.
【期刊名称】《电子工业专用设备》
【年(卷),期】2018(047)001
【总页数】5页(P3-6,24)
【关键词】碳化硅;研磨;减薄;试验研究
【作 者】梁津;赵岁花;高岳
【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京 100176
【正文语种】中 文
【中图分类】TN305
随着半导体行业的飞速发展，半导体材料也在更新换代。第一代半导体材料以硅为主导，技术成熟，广泛应用于集成电路行业；第二代半导体材料以砷化镓和磷化铟为主导，主要应用于信息、光纤通信以及半导体激光器等领域[1]；碳化硅材料作为第三代半导体代表性材料，具有高禁带宽度，较高的击穿场强，高热导率等诸多优点，可应用于照明、显示等多个领域。表1对3代半导体材料的物理特性进行了对比。
SiC晶锭经过切割、研磨、抛光和CMP抛光几个工序后加工成碳化硅晶片[1，2]。其中的研磨工序是用高硬度的磨料对线切割后的碳化硅圆片表面进行研磨，从而去除上一道工序在圆片表面留下的切痕和损伤层。为了提高研磨效率，研磨又分成粗研和精研两道工序。粗研使用粒径较大的磨粒进行研磨，主要是用于去除切片工序给碳化硅圆片表面造成的切痕以及损伤层[3]。精研是用粒径较小的磨粒进行研磨，主要去除粗研留下的损伤层，以及保证研磨后晶片的面型精度，为下一步的抛光做准备。
表1 3代半导体材料物理特性对比参数禁带宽度/eV介电常数击穿场强/（106V·cm-1）热传导率/[W·（m·℃）-1]Si 1.1 11.8 0.6 130 GaAs 1.4 12.8 0.7
第!期"##!年$"月微细加工技术%&’()*+,(&’+-&).-/’0.)1)2345!6785，"##!
99收稿日期："##:;#$;"<99作者简介：向小龙（$），男，工程师，主要从事电子工业专用设备及工艺的研究；彭志虹（$），女，工程师，主要从事机械加工工艺技术研究工作。文章编号：$##?;="$?（"##!）#!;##!?;#"
应用于扩散工艺中的闭管扩散技术
向小龙，彭志虹，朱晓明，罗卫国，赵加宝，罗9亮
（中国电子科技集团公司第四十八研究所，长沙@$#$$$）
摘要：介绍了一种用于晶体硅太阳能电池A;B结制造的闭管扩散技术，它主要是针对目前使用的开管扩散技术的不足而提出的，实践证明，该技术不仅扩散均匀性优，而且节源、节能、环保，同时它
还可以运用于其它半导体材料的扩散掺杂工艺。
关9键9词：闭管扩散技术；扩散均匀性中图分类号：-.?#C5:999文献标识码：,
!"引言
目前在晶体硅太阳能电池核心工艺A;B结制造
过程中通常采用传统的开管、高温、掺杂源过量的扩
散技术，其扩散装置如图$所示。该技术的不足是：（$）热损耗大；（"）掺杂源消耗量大；（?）反应过程
中副产物偏磷酸生成量大、且无法有效控制其排放
方向，损伤设备；（@）工艺尾气如’D"、0’D等如果处理不当，会危害操作者身体健康、污染环境；（C）扩
散质量易受外界环境变化的影响。而闭管扩散技术正
是为弥补开管扩散的诸多不足而提出的。实践表明，
（$）闭管扩散技术可以节省扩散掺杂源、工艺气体用量，并降低热损耗；（"）工艺过程几乎不受外界环境变
化的影响；（?）单批次产量可提高$E?、扩散的均匀性也
有显著的提高；（@）消除了开管扩散技术中由于
图$9开管扩散原理示意图尾气处理不当而存在的对操作者身体健康和环境的
潜在威胁。目前国际上已有多家公司对闭管扩散设备与技术进行研究，并取得了一定的成功，例如德国
’7BFGHFI7GJ、法国K7JL8以及捷克K8MG公司。中国电子科技集团公司第四十八研究所是国内最早提出
第 33
卷 第 5
期
2020
年10
月Vol.33 No.5
Oct.2020大学物理实验
PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE
文章编号：1007-2934 (2020 )05-0071 -03
单晶硅太阳能电池伏安特性研究
安盼龙赵瑞娟睢 坚2
(1.
陕西铁路工程职业技术学院，
陕西渭南714000；2•
中北大学理学院，
山西太原030051)
摘 要：针对太阳能电池教学过程中存在原理不清、参数不明等问题,从光电转化原理出发，对单
晶硅电池的暗伏安特性、填充因子、光电转化效率进行系统分析。通过作图及计算标定了单晶硅太阳能
电池相关参数。为太阳能实验的教学提供相应理论和实验指导。
关键词：单晶硅;太阳能电池;伏安特性
中图分类号：O433；TP 212.1 文献标志码：A DOI： 10.14139/22-1228.2020.05.016
太阳是自然界用之不竭的巨大能源
，太阳能
作为新型能源的重要的组成部分，具有寿命长、效
率高、性能可靠、成本低、无污染的优点,已经成为
当代研究的重要课题。太阳与地球的平均距离约
为
1.5亿公里。在大气圈以外
，太阳辐射的功率
密度为
1.353 kW/m2。在正午海平面垂直入射
时
，太阳辐射的功率密度约为
1.0 kW/m2,通常被
作为测试太阳电池性能的标准光辐射强度。可以
看出
，太阳光辐射的能量非常巨大
,每年到达地球
的辐射能相当于
4.9X104亿吨标准煤的燃烧能。
未来太阳能发电成本上可与传统电源相竞争
，更
具光明前景
［1
，2］。
半导体太阳能电池是直接把太阳能转化为电
能的器件。根据所用材料的不同，太阳能电池可
分为硅、化合物、聚合物、有机太阳能电池等。其
中硅太阳能电池是目前发展最成熟的且在应用中
居主导地位。单晶硅太阳能电池转换效率最高,
技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为
24.7%,规模生产时的效率可达到
15%［3
,4］。
43 薄膜制备的步骤如下：
①由于制备pin型非晶硅薄膜太阳能电池a-Si:H薄膜所用的气体SiH
4、PH
3
和B
3H
6气体都具有危险性，因此在进行实验之前要先进行气体安全性检查；
②将保存在去离子水中的基片取出，用N
2气将其吹干，然后将基片放在基片
架上并作相应的固定处理；
③将装有基片的基片架通过送样室送入反应室，对送样室、反应室以及出样
室分别抽真空，并根据预先制定的沉积条件对基片架加热；
④为了保证基片温度达到预定的温度，需要保温3~5小时，然后打开控制电
调节气体压强、气体流量等参数，开始通入气体；
⑤气体供应按照“先通入普氮清洗，后通入氩气清洗，再通入工作气体”的
原则进行；
⑥通入反应气体时，打开射频电源，并调整射频功率至需要的数值，开始镀
膜；
⑦沉膜结束后，关闭SiH
4、PH
3 和B
3H
6气阀，并通入Ar气和N
2气清洗气
路，排尽系统中的反应气体，以确保安全；
⑧气路清洗完毕以后，将基片架送入出样室，并待其温度降到室温后，去除
真空取出室外。
4.4 p、n层材料的制备及工艺选择
p、n层的作用:p、n层作为电池内建电场产生的来源，对pin单结太阳能电池
的性能有着重要的影响。理论认为带尾态的复合对pin结构太阳电池的开压起着基
本的限制作用，电池的开压有i层的电子和空穴费米能级差来决定。我们可以通过
改变p型层结构和组成来提高电池的开压，并且影响i层光生载流子的收集，从而
直接影响电池的填充因子和转换效率。作为掺杂层，要求p、n层重掺杂与电极形
成良好的欧姆接触外，p在pin结构电池中，p是受光面，要求比较严格一些，不
仅要有比较高的电导率，还要有高的光透射率，一般膜厚只需要20nm左右，沉积
时间一般在几分钟到十几分钟左右。层材料还要有高的光学带隙，以增大内建电
势，减小串联电阻，允许更多的太阳光透过它进入i层有源层，为此，p层选用了
p型硼掺杂a-Si:H材料作为电池的窗口层。
44 4.4.1 衬底温度对p型硅薄膜材料带隙影响
