材料設(shè)備概論

1、晶體硅的清洗與制絨重點(diǎn)：晶體硅清洗制絨過程對藥液濃度的控制清洗制絨分為：表面化學(xué)清洗和表面的腐蝕難點(diǎn)：對清洗制絨過程溫度控制內(nèi)容：1多晶硅絨面技術(shù)主要有機(jī)械刻槽：要求硅片厚度在以上，因?yàn)橛?xùn)槽的深度一般在的量級上，所以硅片厚度要求很高，而又會(huì)增加技術(shù)成本。等離子刻蝕（）：制備出的硅片表面陷光，效果非常好，但需要相對復(fù)雜的工序和昂貴的加工系統(tǒng)。各向同性酸腐蝕：比較容易的整合到當(dāng)前太陽電池工序，制作成本最低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。2晶體硅表面減反射原理能量損失的類型：光學(xué)損失，電學(xué)損失光學(xué)損失主要方式 硅表面的反射損失，反射率可達(dá)以上 上電極的遮光損失，金屬柵線要遮掉的入射光 進(jìn)入硅片能量大于禁帶寬度的光

2、子在電池背面的投射3清洗表面的目的取出硅片表面的機(jī)械損傷層（來自硅棒切割的物理損傷）清除表面油污及金屬離子雜質(zhì)對表面凹凸面進(jìn)行處理，增加光在太陽電池片表面折射次數(shù)，有利于電池片對光的吸收，已達(dá)到電池片對太陽能價(jià)值的最大利用率4多晶硅的酸腐蝕（制絨）（）酸對硅的腐蝕速度與晶粒取向無關(guān)，所以酸腐蝕又稱為各向性酸腐蝕目的：減少光的反射次數(shù)，提高短路電流（）最終提高原理：多晶硅太陽電池采用酸腐蝕多晶硅片的方法，獲得各向同性的表面結(jié)構(gòu)，（通過對加不同配方的酸腐蝕液與硅片在一定溫度條件下進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)際反應(yīng)非常復(fù)雜，酸腐蝕液是由兩種酸與水以適當(dāng)比例混合而成）。腐蝕機(jī)訓(xùn)：作氧化劑，在表面形成層 反應(yīng)方程式：

3、酸作為絡(luò)合劑，去除層 總方程式：酸堿比較，酸表面反射率明顯下降在，波長范圍內(nèi)反射率由下降到，堿只能下降到。影響絨面的因素 的混合溶液濃度（1:3） 制絨槽內(nèi)及的累積量 制絨腐蝕的溫度：，最大偏差 腐蝕的時(shí)間長短 工業(yè)化學(xué)分為：一般溶劑，化學(xué)溶劑，電子極，半導(dǎo)體極因?yàn)榛瘜W(xué)品污染主要是的金屬離子，通常必須限制在0.01級或更低，十億分之一。5堿洗槽清洗（）目的：去除表面多孔硅（在腐蝕過程中會(huì)產(chǎn)生多孔硅層，盡管其具有低的反射率，但其高電阻和高表面復(fù)合率，不適合太陽電池生產(chǎn)，用稀去除） 中和前道殘留在硅片表面的腐蝕液反應(yīng)方程式6酸洗槽清洗（）目的：中和前道殘留在硅片表面的堿液 利用去除硅片表面氧化物形

4、成疏水面，便于吹干 中的有攜帶金屬離子能力，可用于去除表面金屬離子，具有酸和絡(luò)合劑雙重作用，能與金屬離子形成可溶于水的絡(luò)合物（），金屬離子對硅片轉(zhuǎn)換效率也會(huì)產(chǎn)生影響。擴(kuò)散制作結(jié)重點(diǎn)：要說明在擴(kuò)散工藝中需要重點(diǎn)關(guān)注的化學(xué)品（），并說明相關(guān)的注意事項(xiàng)難點(diǎn)：對擴(kuò)散過程中爐管內(nèi)溫度，抽風(fēng)等工藝配方參數(shù)的控制內(nèi)容：1的性質(zhì) 無色透明液體，具有刺激性氣體，在純度不高則呈紅黃色，其比重為1.67，熔點(diǎn)，沸點(diǎn)，在潮濕空氣中發(fā)煙，很容易發(fā)生水解，極易揮發(fā)，高溫下蒸氣壓很高2擴(kuò)散是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)或原子運(yùn)動(dòng)引起的一種自然現(xiàn)象3擴(kuò)散的目的：在P型襯底硅片表面高溫?cái)U(kuò)散主族元素磷，形成N型硅，制作結(jié)，的 制作是生產(chǎn)太陽電池

5、的核心工藝步驟4制結(jié)的方法熱擴(kuò)散法 離子注入法 外延法 激光法及高頻電注入法5熱擴(kuò)散法分為 涂布源擴(kuò)散 液態(tài)源擴(kuò)散 固態(tài)源擴(kuò)散等 5.1熱擴(kuò)散制的方法 利用加熱的方法使V族（P）雜質(zhì)摻入P型硅或族（B）雜質(zhì)摻入N型硅，如圖5-1-1 對擴(kuò)散工藝的要求是獲得適合太陽電池結(jié)需要的結(jié)深（）和擴(kuò)散層方塊電阻，淺結(jié)死層小，電池短波相應(yīng)好，而淺結(jié)引起的串聯(lián)電阻增加，只有提高柵電極的密度，才能有效提高電池的填充因子（），這樣增加了工藝難度，結(jié)深太深死層比較明顯，如擴(kuò)散濃度太大，則引起重?fù)诫s效應(yīng)，使電池開路電壓與短路電流均下降，實(shí)際電池制作中考慮到各個(gè)因素，太陽電池的結(jié)深一般控制在，方阻。6液態(tài)源擴(kuò)散原理利用

6、小攜帶并通入適量的氧氣與硅片在左右爐溫的石英管里進(jìn)行反應(yīng)，將磷原子擴(kuò)散到硅片中，形成完整的結(jié)。液態(tài)源擴(kuò)散方法具有生產(chǎn)效率高，得到結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層表面良好等優(yōu)點(diǎn)，這對制作具有大面積的太陽電池非常重要。6.1反應(yīng)機(jī)制在高溫下（）分解生成和生成的在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成和原子由以上方程可以看出熱分解時(shí)，如果沒有外來的氧參與分解是不充分的，生成的是不易分解的，并對硅片有腐蝕作用，破壞硅片表面狀態(tài)，但有了外來的存在的情況下，會(huì)進(jìn)一步分解成并放出氯氣。生成的有進(jìn)一步與硅作用，生成和原子，由此可見，在磷擴(kuò)散時(shí)，為了促進(jìn)充分分解和避免與對硅片表面的腐蝕作用，必須在通的同時(shí)通入一定流量的氯氣，在有氧氣的存

7、在時(shí)，熱分解的反應(yīng)式為分解產(chǎn)生淀積在硅片表面，與硅片反應(yīng)生成和原子，并在硅片表面形成一層磷硅玻璃，然后原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散。6.2液態(tài)源擴(kuò)散裝置擴(kuò)散工藝過程清洗飽和裝片送片回溫?cái)U(kuò)散關(guān)源退舟卸片測量 清洗： 初次擴(kuò)散前，擴(kuò)散爐石英管首先連接裝置，當(dāng)爐溫開至設(shè)定溫度，已設(shè)定流量通60分鐘清洗石英管， 清洗開始時(shí)，先開再開；清洗結(jié)束后，先關(guān)在關(guān)，清洗結(jié)束后，將石英管連接擴(kuò)散源瓶待擴(kuò)散。 飽和： 每班生產(chǎn)前，必須對石英管進(jìn)行飽和， 爐溫開至設(shè)定溫度時(shí)，以設(shè)定流量通?。〝y帶源）和，使石英管飽和20分鐘后，關(guān)閉小和， 初次擴(kuò)散前，或停產(chǎn)一段時(shí)間后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，需使石英管在通源1小時(shí)以上。 回溫：打開，等待石

8、英管開溫至設(shè)定溫度。 擴(kuò)散：打開小，以設(shè)定流量通小進(jìn)行擴(kuò)散。擴(kuò)散工藝條件清洗飽和爐溫1050900時(shí)間 3030小0.32 102.5大18磷擴(kuò)散STP 103ESTP 125E爐溫875882源溫2020操作狀態(tài)進(jìn)爐回溫磷擴(kuò)散出爐STP 103E320403STP 125E325403流量大大,大,小大STP 103E181818 2.5 1.825STP 125E181818 2.5 1.8257擴(kuò)散層薄層電阻及其測量薄層電阻（方塊電阻）是反映擴(kuò)散層質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)要求的重要工藝指標(biāo)之一，方阻是標(biāo)志擴(kuò)散到半導(dǎo)體中的雜質(zhì)總量的一個(gè)參數(shù)7.1方塊電阻的定義指表面為正方形的半導(dǎo)體薄層，在電流方向

9、（電流方向平行于正方形的某邊）所呈現(xiàn)的電阻 如上圖薄層材料的電阻率為，則該整個(gè)薄層的電阻為 當(dāng)（即為一個(gè)方塊時(shí)），可見代表一個(gè)方塊的電阻，故為方塊電阻，特記為：。7.2擴(kuò)散層薄層電阻的測試測試方法 常用探針法，外邊兩探針通電流，中間兩探針測電壓，（C為修正因子，值大小與樣品型狀和大小有關(guān)，還與樣品是單層擴(kuò)散還是雙層擴(kuò)散等因素有關(guān)）。越小，表明擴(kuò)入硅片的凈雜質(zhì)越多，反之，擴(kuò)入的就越小，薄層電阻的大小與薄層的平均電阻成正比，與薄層的厚度成反比，與薄正方形的吧邊長無關(guān)。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)散方塊電阻控制在之間，同爐擴(kuò)散不均勻度，同硅片擴(kuò)散不均勻度，表面無明顯因偏磷酸滴落或其他原因引起的污染。8影響擴(kuò)散的因素

10、管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散時(shí)間刻蝕去除重點(diǎn)：講述N型區(qū)域?qū)μ栯姵氐挠绊?，及去除N型區(qū)域的原理和刻蝕槽抽風(fēng)的控制。難點(diǎn)：著重介紹該工藝參數(shù)的控制，和刻蝕線的平整度。內(nèi)容：1刻蝕：利用化學(xué)或物理的方法，有選擇性地從半導(dǎo)體材料表面去除不需要材料的過程。2刻蝕的目的：就是進(jìn)行濕法刻蝕和去除。3濕法刻蝕原理利用和的混合液體對擴(kuò)散后硅片下表面和邊緣進(jìn)行腐蝕，去除邊緣的N型硅，使硅片的上下面相互絕緣。反應(yīng)方程式：4刻蝕中容易產(chǎn)生的問題及檢測方法刻蝕不足：邊緣漏電，下降，嚴(yán)重可導(dǎo)致失效。 檢測方法：測絕緣電阻。過刻：正面金屬柵線與P型硅接觸造成短路。 檢測方法：稱重及目測控制:當(dāng)硅片從設(shè)備流出來。需

11、檢查硅片表面狀態(tài)，絨面無明顯斑跡，無藥液殘留，腐蝕深度控制在范圍內(nèi)，刻蝕寬度不超過同時(shí)需要保證刻蝕邊緣電阻大于。5堿槽作用：利用噴淋中和并沖掉硅片背面（和刻蝕溶液接觸的一面）和邊緣沾附的酸，由于堿吸收空氣中的，生成碳酸鉀析出，造成結(jié)晶堵堿，溫度低和長時(shí)間不用時(shí)，需用DI水沖洗。反應(yīng)方程式：6去除磷硅玻璃的目的 在硅片表面形成一層含P元素的，稱為PSGPSG的存在使得硅片在空氣中表面容易受潮，導(dǎo)致電流的降低和功率的衰減。死層的存在大大增加了發(fā)射區(qū)電子的復(fù)合，會(huì)導(dǎo)致少子壽命的降低，進(jìn)而降低了和。PSG的存在使PEVCVD后產(chǎn)生色差 反應(yīng)方程式： 去除PSG的檢測方法：當(dāng)硅片從槽出來，觀察表面是否脫

12、水，如脫水表明PSG已去除干凈，如表面沾有水珠，表明未被去除干凈，可在槽適當(dāng)補(bǔ)些?？涛g設(shè)備構(gòu)造工藝步驟：邊緣刻蝕堿洗酸洗吹干Etch bathRinse1Alkaline RinseRinse2HF bathRinse 3Drger 2各槽作用：Etch bath:刻蝕槽，用于邊緣刻蝕，所用溶液為作用：邊緣刻蝕，除去邊緣PN結(jié)，使電流朝向一個(gè)方向流動(dòng)。注意：擴(kuò)散面須向上放，的作用主要是增大液體浮力，使硅片很好的浮于反應(yīng)液上。Alkalinr Rinse:堿洗槽,所用溶液為。作用：中和前道刻蝕后殘留在硅片表面的酸液。HF bath:HF酸槽，所用溶液為HF。作用：中和前道堿洗后殘留在硅片表面的堿液去。等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積重點(diǎn)：講述鍍膜原理，及