對磷擴散的認識

對磷擴散的認識第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性硅太陽電池生產中常用的幾種元素:硅（Si）、磷（P）、硼（B）元素的原子結構模型如下：第三層4個電子第二層8個電子第一層2個電子Si+14P+15B最外層5個電子最外層3個電子siPB第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性硅晶體內的共價鍵硅晶體的特點是原子之間靠共有電子對連接在一起。硅原子的4個價電子和它相鄰的4個原子組成4對共有電子對。這種共有電子對就稱為“共價鍵”。第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性

硼（B）是三族元素，原子的最外層有三個價電子，硼原子最外層只有三個電子參加共價鍵，在另一個價鍵上因缺少一個電子而形成一個空位，鄰近價鍵上的價電子跑來填補這個空位，就在這個鄰近價鍵上形成了一個新的空位，我們稱這個空位叫“空穴”。這種依靠空穴導電的半導體稱為空穴型半導體，簡稱P型半導體。P型半導體中空穴為多數(shù)載流子，自由電子為少數(shù)載流子。這種接受自由電子的雜質稱為受主雜質。如下圖:第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性空鍵接受電子空穴P型半導體（受主摻雜）--接受自由電子第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性磷（P）是五族元素，原子的最外層有五個價電子，磷原子最外層五個電子中只有四個參加共價鍵，另一個不在價鍵上，成為自由電子，失去電子的磷原子是一個帶正電的正離子，正離子處于晶格位置上，不能自由運動，它不是載流子。因此，摻入磷的半導體起導電作用的，主要是磷所提供的自由電子，這種依靠電子導電的半導體稱為電子型半導體，簡稱N型半導體。N型半導體上自由電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。這種提供自由電子的雜質稱為施主雜質。如下圖：第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識—半導體特性多余電子N型半導體（施主摻雜）--提供自由電子第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識--什么叫擴散太陽能電池的心臟是一個PN結。PN結是不能簡單地用兩塊不同類型（p型和n型）的半導體接觸在一起就能形成的。要制造一個PN結，必須使一塊完整的半導體晶體的一部分是P型區(qū)域，另一部分是N型區(qū)域。也就是在晶體內部實現(xiàn)P型和N型半導體的接觸。第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識--什么叫擴散制造PN結，實質上就是想辦法使受主雜質（P型），在半導體晶體內的一個區(qū)域中占優(yōu)勢，而使施主雜質（N型）在半導體內的另外一個區(qū)域中占優(yōu)勢，這樣就在一塊完整的半導體晶體中實現(xiàn)了P型和N型半導體的接觸。第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識--什么叫擴散制作太陽電池的硅片是P型的，也就是說在制造硅片時，已經摻進了一定量的硼元素，使之成為P型的硅片。如果我們把這種硅片放在一個石英容器內，同時對此石英容器內加熱到一定溫度，并將含磷的氣體通入這個石英容器內，這時施主雜質磷可從化合物中分解出來，在容器內充滿著含磷的蒸汽。第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴散的認識--什么叫擴散在硅片周圍包圍著許許多多的磷的分子，因此磷原子能從四周進入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內部滲透擴散。在有磷滲透的一面就形成了N型，在沒有滲透的一面是原始P型的，這樣就達到了在硅片內部形成了所要的PN結。----這就是所說的擴散。第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日PN結——太陽電池的心臟擴散的目的：形成PN結第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日太陽電池磷擴散方法１．三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散２．噴涂磷酸水溶液后鏈式擴散３．絲網印刷磷漿料后鏈式擴散目前采用的是第一種方法。

第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日擴散裝置示意圖總體結構分為四大部分：控制部分推舟凈化部分電阻加熱爐部分氣源部分第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日排風氣源柜爐體柜計算機控制柜推舟機構排廢口凈化操作臺總電源進線進氣第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日擴散裝置示意圖第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日擴散爐氣路系統(tǒng)壓縮空氣O2N2N2第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日影響擴散的因素管內氣體中雜質源的濃度擴散溫度擴散時間第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日POCl3

簡介POCl3是目前磷擴散用得較多的一種雜質源無色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高則呈紅黃色。比重為1.67，熔點2℃，沸點107℃，在潮濕空氣中發(fā)煙。POCl3很容易發(fā)生水解，POCl3極易揮發(fā)。升溫下與水接觸會反應釋放出腐蝕有毒易燃氣體。第二十一頁，共二十二