磷扩散教学资料.ppt

,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,*,*,*,磷扩散,PN,结的制造,制造一个,PN结并不是把两块不同类型（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。,必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。,也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触,。,2,扩散装置示意图,3,PN,结的形成过程,PN,结的形成,4,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,5,影响扩散的因素,管内气体中杂质源浓度的大小决定着硅片N型区域磷浓度的大小。但是沉积在硅片表面的杂质源达到一定程度时，将对N型区域的磷浓度改变影响不大。,扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较大。,N型区域磷浓度和扩散结深共同决定着方块电阻的大小。,6,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,本公司目前采用的是第一种方法。,7,POCl,3,简介,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。,8,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：,9,由上面反应式可以看出，,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。,10,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。,11,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。,12,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,13,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。,14,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。,15,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,吸笔,依次将硅片从硅片盒中取出，插入石英舟。,16,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。,17,回温,打开,O,2,，等待石英管升温至设定温度。,18,扩散,打开小,N,2,，以设定流量通小,N,2,（携源）进行扩散,19,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空气中的时间。,20,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。,21,扩散层薄层电阻及其测量,在太阳电池扩散工艺中，扩散层薄层电阻（方块电阻）是反映扩散层质量是否符合设计要求的重要工艺指标之一。,方块电阻是标志扩散到半导体中的杂质总量的一个重要参数。,22,方块电阻的定义,考虑一块长为,l,、宽为,a,、厚为t的薄层如右图。如果该薄层材料的电阻率为,，则该整个薄层的电阻为,当,l,=,a,（即为一个方块）时，,R,=,/,t,。可见，,（,/,t）,代表一个方块的电阻，故称为方块电阻，特记为,R,=,/,t,(,/,),23,扩散层薄层电阻的测试,目前生产中，测量扩散层薄层电阻广泛采用四探针法。测量装置示意图如图所示。图中直线陈列四根金属探针（一般用钨丝腐蚀而成）排列在彼此相距为,S,一直线上，并且要求探针同时与样品表面接触良好，外面一对探针用来通电流、当有电流注入时，样品内部各点将产生电位，里面一对探针用来测量,2、3,点间的电位差。,24,磷扩散注意事项（一）,工艺卫生,所有工夹具必须永远保持干净的状态，包括,吸笔,、石英舟、石英舟叉子、碳化硅臂桨。,吸笔,应放在干净的玻璃烧杯内，不得直接与人体或其它未经清洗的表面接触。,石英舟和石英舟叉子应放置在清洗干净的玻璃表面上。,碳化硅臂桨暴露在空气中的时间应做到越短越好。,25,磷扩散注意事项（二）,安全操作,所有的石英器具都必须轻拿轻放。,源瓶更换的标准操作过程,依次关闭进气阀门、出气阀门，拔出连接管道，更换源瓶，连接管道，打开出气阀门、进气阀门。,26,检验标准,扩散方块电阻控制在,47-52/,之间。同一炉扩散方块电阻不均匀度,20%，,同一硅片扩散方块电阻不均匀度,10%。,表面无明显因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。,27,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,