光伏技术 | 扩散工艺整体流程
学术
2025-02-02 22:12
河南
1. 常压扩散工艺
第一步进舟，第二步低温通氧和大氮，第三步低温通大氮，氧和小氮，第四步高温通大氮，氧和小氮，第五步高温通大氮，第六步低温通大氮，第七步出舟。扩散的第一步通一会氧气，也就是所说的预扩散，在硅片表面长一层很薄的氧化膜。这个氧化膜具有以下作用：① 减缓扩散；② 有效抑制结深；③ 作为一个阻挡面，使磷扩散时经过氧化膜更均匀的扩到硅片表面。第二步低温通氧和大氮＝＞此步骤为预扩散，主要是可以改善阻值均匀性。第三步低温通大氮，氧和小氮＝＞此步骤为 depsoition step ，因为低温，因此表面浓度会较低，如此可以降低 recombinat ion effect ；此外，低温容易达到制程设定温度，所以也可以让制程时间缩短。第四步高温通大氮，氧和小氮＝＞此步骤为 drive in step ，高温可以让表面易形成氧覆盖层，如此 dr ive in 效应会更好，也可让形成 depth N / P l ayer ，减少漏电流产生。a. 由于要保证微正压的管内氛围，需要在工艺过程中持续通入10~15 L/min的大氮气，浪费气体。b. 由于大量的基础氮气通入，导致通入的氧气和三氯氧磷相对含量很低，不能够精确控制反应物的量。c. 由于尾气管均连入一根排酸管道风压，不同管之间干扰很大，压力波动频繁，导致批次间工艺不稳定。d. 为了尽量保证不同管的压力参数，引入充气调压方式，使用闭环控制的充气系统充入尾气管，调节速度慢，而且又浪费10~15L/min的氮气，同时成本相应增加。e. 由于管内较大的气体量，极易产生湍流，导致分解的五氧化二磷难以均匀涂敷在电池片表面，进而导致方块电阻均匀性差，工艺效果不够理想。f. 由于不够理想的控制精度，此种闭管扩散炉的方块电阻区间为40~90 Ohm。g. 为节省成本，尾气管连入排酸管道风压的部分使用了手动PFA阀，但由于扩散掺杂工艺反应物为酸且滞留在手动阀附近，需要频繁调整手动阀大小来保证压差调节的精确性。a. 低压扩散工艺总体思路可概况为：低温低压沉积、高温低压推进、常压氧化。低压沉积和高温推进阶段都是在低压环境下完成的。① 关闭放有硅片的扩散炉炉门后，抽气使反应管内压力达到设定值进行高温氧化，在硅片表面生成一薄层SiO2。② 通入小氮和氧气，采用三步扩散法制备PN结，即：第一步低温预扩散，扩散温度维持在较低水平，反应速率慢，实现预扩散，在表面沉积磷源；第二步高温扩散，促进磷源的分解和向硅内的扩散，同时增加表面磷源浓度；第三步氧化，增加PN结深度和优化表面掺杂浓度。④ 低压扩散是在常压闭管扩散的基础上，增加真空控制系统、源压力控制系统等一系列强化功能，在真空环境下（绝对压力50~200 mbar）进行掺杂扩散，简单来说，低压扩散是在常规闭管扩散的基础上进行全面升级强化。⑤ 由于引入了真空反应系统，这会增大气体的分子自由程，而且大幅减少湍流的产生，从而得到大幅改善的扩散方阻均匀性。① 与硅生成一层氧化层，从固溶度角度出发 P 更容易溶入二氧化硅而不易溶入Si ，这就使得 P 的吸收比较容易并且均匀性也比较好。③ 其次氧气作为整个扩散的辅助气体，反应掉腐蚀硅片的 PCI5，使得扩散反应更加充分。④ 扩散前通氧，可以使扩散时掺杂的浓度梯度更均匀，减少死层。① 作为保护气体，维持炉管的惰性环境，同时将三氯氧磷吹扫进入炉管，均匀的分布在炉管中。③ 低温通大氮，降温过程，使得片子在出炉的时候不会因为热差大，而碎片増多。END
