太阳能电池车间工艺流程及品质控制(扩散)

强强

1.扩散工序的目的：形成PN结

2、扩散工艺步骤：

LOADING--HEAT UP---STABILIZE--
DEPOSITION ---DRIVE IN--COOL
DOWN ----UNLOADING

3. 扩散工艺涉及的反应方程式:

POCl3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。POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。

POCl3在高温下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5）

生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子

由上面反应可以看出，POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5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O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）

生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可见，在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解和避免PCl5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 。

POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面，P2O5与硅反应生成SiO2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。

POCl3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。

4. 扩散生产流程

取片（来料检查） ---插片---上舟---扩散---下舟---卸片---出片

5.扩散工序影响因素及常见工艺问题

管内气体中杂质源的浓度；扩散温度；扩散时间

故障表现	诊 断	措 施
扩散不到	1、炉门没关紧，有源被抽风抽走。	1、由设备人员将炉门定位，确保石英门和石英管口很好贴合
	2、携带气体大氮量太小，不能将源带到管前	2、增大携带气体大N2流量
	3、管口抽风太大	3、将石英门旁边管口抽风减小
扩散R□偏 高	1、扩散温度偏低	1、升高扩散温度
	2、源量不够，不能足够掺杂	2、加大源量
	3、源温较低于设置20℃	3、增加淀积温度
	4、石英管饱和不够	4、做TCA（4+1）n

扩散R□偏低	1、扩散温度偏高	1、减小扩散温度
	2、源温较高于20℃	2、减少扩散时间不减少淀积温度
扩散片与片之间 R□不均匀	1、扩散温度不均匀	1、重新拉扩散炉管恒温
扩散后单片上方块电阻不均匀	扩散气流不均匀，单片上源沉积不均匀	1、调整扩散气流量，加匀流板
		2、调整扩散片与片之间距离
扩散后硅片有色斑	1、甩干机扩散前硅片未甩干	1、调整甩干机设备及工艺条件
	2、扩散过程中偏磷酸滴落	2、长时间扩散后对石英管进行HF浸泡清洗

6扩散注意事项

（1）、必须保证扩散间的工艺卫生,所有工夹具必须永远保持干净的状态,(包括TEFLON夹子,石英舟，舟叉，炭化硅桨)扩散间洁净度小于一万级.

   （2）、任何用具不得直接与人体或者其他未经过清洗的表面接触，石英舟或石英舟叉应放置在清洗干净的玻璃表面上，sit桨暴露在空气中的时间应越短越好，所有作业必须在洁净窗中完成。

（3）、源瓶要严加密封，实施“双人双锁”制，即工艺，制造员工各一 把，换源时通知巡检，然后才可以更换。PoCl3会与水反应生成P2O5和HCl，所以发现PCl3出现淡黄色时就不可以再去使用了。磷扩散系统应保持干燥，如果石英管内有水气存在就会使P2O5水解偏磷酸，使管道内出现白色沉积物和在粘滞液体，另外偏磷酸会落到硅片上污染硅片 。

（4）、禁止每台扩散炉四进四出。

（5）、在正常运行工艺时,舟在前进，切记不可以开 《断点启动》。否则舟会停止,不再前行进入炉管，但磷扩散却会继续。

（6）、扩散间传递窗的里外两扇门不能同时打开，开门时不能用力过大，防止传递窗门破裂，绝不允许通过传递窗进行交谈