《扩散工艺培训》ppt课件

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1、扩散工艺工艺技术部高勇Summary电池工作原理扩散原理Tempress扩散炉异常情况2021/9/182SRPVSummary2021/9/183SRPV电池工作原理晶体硅太阳能电池的生产工序制绒扩散刻蚀去PSGPECVD印刷烧结分检入库发电原理示意图当用适当波长的光照射非均匀半导体(pn结等)时，由于内建电场的作用，半导体内部产生电动势（光生电压）；如将pn结短路，则会出现电流（光生电流）。这种由内建电场引起的光电效应，称为光生伏特效应。2021/9/184SRPV太阳能发电利用了光射入半导体时引起的光生伏特效应。当太阳光照射到电池片正表面时，光子会透过减反射膜，照射到

2、硅表面，导带电子吸收了光子能量后被激发，跃迁成为自由电子，留下一个带正电的空位形成空穴。电子和空穴在内建电场的作用下分别向PN结的两端运动，形成光电流，两种电荷聚集在PN结两端形成了电位差。此时在PN结两端加上负载，便会形成回路，有电流通过负载。扩散原理PN结的作用这就是太阳能电池的发电原理，PN结起电源的作用。2021/9/18SRPV5扩散原理在一块本征半导体的两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在电场的作用下，空穴是可以移动的，而电离杂质（离子）是固定不动的。N型半导体中有许多可动的负PN结的

3、形成电子和固定的正离子。当P型和N型半导体接触时，在界面附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。2021/9/18SRPV6扩散原理在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。因浓度差，多子的扩散运动，由杂质离子形成空间电荷区，空间电荷区形成内电场，内电场促使少子漂移内电场阻止多子扩散，最后多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。在P型半导体和N型半导体的结合面两侧，留下离子薄层，这个离子薄层形成的空间电荷区称为PN结。P

4、N结的内电场方向由N区指向P区。PN结的形成2021/9/18SRPV7扩散原理PN结的正向导通性当P-N结正向连接时，PN结正向电阻很小，通过PN结的正向电流很大，这是由于外加电场在PN结中所产生的电场方向相反，空间电荷区变窄。P区的空穴和N区的电子再这个外加的电场的作用下不断地流过PN结，使它的电阻大大降低,电流很容易通过。若外加电压继续上升，则自建电场被减弱和抵消，所以正向电流随着外加正向电压的增加而逐渐上升。PN结的特性2021/9/18SRPV8扩散原理PN结的反向截止性当P-N结反向连接时，P-N结呈现很大的电阻，通过P-N结中的电流很小。这是由于外加电池在P-

5、N结中所产生的电场方向用P-N结自建电场方向相同。电场变强，空间电荷区变厚，阻止电子和空穴流通，从而电流很难流过。这就是反方向连接的电流很小的原因。PN结的特性2021/9/18SRPV9扩散原理扩散关于扩散车间洁净度：硅片的扩散是一种半导体掺杂过程，各种形式的污染都将严重影响成品率和可靠性。生产中的污染，除了由于化学药剂不纯、气体纯化不良、去离子质量不佳引入之外，环境中的尘埃、杂质及有害气体、工作人员、设备、工具、日用杂品等引入的尘埃、毛发、皮屑、油脂、手汗、烟雾等都是重要污染来源。所以洁净技术是半导体芯片制造过程中的一项重要技术。SRPV的扩散间净化等级为10000级（

6、即每立方米0.5um以上直径微粒小于35w个)，与外通道及其他车间保持3pa正压。2021/9/18SRPV10扩散是一种高温制程，是常规硅太阳电池工艺中，形成PN结的主要方法。扩散是一种由热运动所引起的杂质原子和基体原子的输运过程，将掺杂杂质沉积到硅片表面，由于热运动，原子从一个位置运动到另一个位置，基体原子与杂质原子不断地相互混合，从而改变基片表面层杂质掺杂。在以硅为底材的半导体制程中,主要有两种不同形态的Dopant：P-type,N-type。扩散的目的在于控制PN结的性能，半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度。扩散原理扩散2021/9/18SRPV11扩散机制

7、扩散原理空位扩散填隙扩散替位填隙扩散直接交换环形交换acdeb磷在硅中的扩散机制分为空位式扩散和替位填隙式扩散。在高温情况下，硅原子在其平衡位置附近振动。当某一原子偶然地获得足够的能量而离开晶格位置，成为一个填隙原子，同时产生一个空位。当邻近的原子向空位迁移时，这种机理称为空位扩散。假如填隙原子从一处移向另一处而并不占据晶格位置，则称为填隙扩散。一个比主原子小的原子通常做填隙式运动。2021/9/18SRPV12扩散原理多晶扩散的一般步骤分为：升温>氧化>预沉积>再分布>氧化>吸杂（黑字步骤不可缺少）升温：将炉管内