硅片扩散工艺

第三章 扩散工艺

在前面“材料工艺”一章，我们就曾经讲过一种叫“三重扩散”的工艺，那是对衬底而言相同导电类型杂质扩散。这样的同质高浓度扩散，在晶体管制造中还常用来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。除了改变杂质浓度，扩散的另一个也是更主要的一个作用，是在硅平面工艺中用来改变导电类型，制造PN结。

第一节 扩散原理

扩散是一种普通的自然现象，有浓度梯度就有扩散。扩散运动是微观粒子原子或分子热运动的统计结果。在一定温度下杂质原子具有一定的能量，能够克服某种阻力进入半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。

一．扩散定义 在高温条件下，利用物质从高浓度向低浓度运动的特性，将杂质原子以一定的可控性掺入到半导体中，改变半导体基片或已扩散过的区域的导电类型或表面杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散工艺。

二．扩散机构

杂质向半导体扩散主要以两种形式进行： 1．替位式扩散

一定温度下构成晶体的原子围绕着自己的平衡位置不停地运动。其中总有一些原子振动得较厉害，有足够的能量克服周围原子对它的束缚，跑到其它地方，而在原处留下一个“空位”。这时如有杂质原子进来，就会沿着这些空位进行扩散，这叫替位式扩散。硼（B）、磷（P）、砷（As）等属此种扩散。

2．间隙式扩

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

设备工艺调试（扩散 ＰＥ）

扩散调试（针对喷淋、串级控制、压力补偿设备）

工艺调试前的准备工作

１ 压力补偿功能是否正常运行 压力平衡系统调试

压力平衡主要由压力传感器、压力控制器、流量计组成。 压力传感器调试

压力传感器有两个气体压力检测口

一个与大气相通<1>一个与反应管相通<2><1>直接空开、<2>通过PFA管与热偶管相连。 注意不要将两个接口接反，检验方法：可以用口对准其中一个吹气可以发现控制器检测值增大否则可能接反了。 2 流量计调试

同时按“ENT”和“?”进入参数设定模式。（3秒以上） C03 值选为1

流量计出气口要接到石英连接器上，即补气口（将原来排废管上的补气口堵上）。 3 压力控制器

常按“set”ATU设为1时自整定，在设备连接好时进行补气时，将该值设定成1进行自整定（类似温度控制PID整定）

OLH为限幅输出，一般设定为20%，（即在补气时流量计瞬时值不要超过10L/min） 如果压力控制器变化太快可以将延时设置成五（DF）

在STOP模式下边按SET边按R/S键4秒以上，进行工程技术模式： F00 MODE=128

F21 INP=35 PGDp=0 PGSH=1000 SLH=1000 F60 CMP

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

扩散炉工艺报告

一、太阳能电池板原理介绍：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。

二、硅太阳能电池工作原理与结构：

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

P型半导体中含有较多的空穴，而N型半导体中含有较多的电子，这样，当

顺大半导体发展有限公司太阳能用

硅单晶片生产技术

目 录

一、硅片生产工艺中使用的主要原辅材料 1、拉制单晶用的原辅材料，设备和部件： 2、供硅片生产用的原辅材料，设备和部件： 二、硅片生产工艺技术

1、硅单晶生产部

（1）、腐蚀清洗工序生产工艺技术 对处理后原材料质量要求 （2）、腐蚀清洗生产工艺流程

① 多晶硅块料，复拉料和头，尾料处理工艺流程 ② 边皮料酸碱清洗处理工艺流程 ③ 埚底料酸清洗处理工艺流程 ④ 废片的清洗处理工艺流程

（3）、硅单晶生长工艺技术 （4）、单晶生长中的必备条件和要求

① 单晶炉 ② 配料与掺杂

（5），单晶生长工艺参数选择 （6）、质量目标： （7）、硅单晶生长工艺流程

2、硅片生产部

（1）、硅片加工生产工艺技术

（2）、硅片加工工艺中的必备条件和要求

① 切割机

② 切割浆液 （3）、质量目标

（4）、硅片加工工艺技术流程

① 开方锭生产工艺流程

② 切片生产工艺流程

（5）、硅片尺寸和性能参数检测

前 言

江苏顺大半导体发展有限公司座落于美丽的高邮湖畔。公司始创生产太阳能电池用各种尺寸的单晶和多晶硅片。拥有国内先进的拉制单晶设备104

硅片生产工艺流程及注意要点

简介

硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。

工艺过程综述

硅片加工过程包括许多步骤。所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。

表1.1 硅片加工过程步骤

1. 切片 2. 激光标识 3. 倒角 4. 磨片 5. 腐蚀 6. 背损伤 7. 边缘镜面抛光 8. 预热清洗 9. 抵抗稳定——退火 10. 背封 11. 粘片 12. 抛光 13. 检查前清洗 14. 外观检查

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15. 金属清洗 16. 擦片 17. 激光检查 18. 包装/货运

切片（class 500k）

硅片加

硅片生产工艺流程及注意要点

简介

硅片的准备过程从硅单晶棒开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。硅片的加工从一相对较脏的环境开始，最终在10级净空房内完成。

工艺过程综述

硅片加工过程包括许多步骤。所有的步骤概括为三个主要种类：能修正物理性能如尺寸、形状、平整度、或一些体材料的性能；能减少不期望的表面损伤的数量；或能消除表面沾污和颗粒。硅片加工的主要的步骤如表1.1的典型流程所示。工艺步骤的顺序是很重要的，因为这些步骤的决定能使硅片受到尽可能少的损伤并且可以减少硅片的沾污。在以下的章节中，每一步骤都会得到详细介绍。

表1.1 硅片加工过程步骤

1. 切片 2. 激光标识 3. 倒角 4. 磨片 5. 腐蚀 6. 背损伤 7. 边缘镜面抛光 8. 预热清洗 9. 抵抗稳定——退火 10. 背封 11. 粘片 12. 抛光 13. 检查前清洗 14. 外观检查

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15. 金属清洗 16. 擦片 17. 激光检查 18. 包装/货运

切片（class 500k）

硅片加

光伏太阳能清洗工艺

光伏太阳能硅片清洗工艺的探索

杜虎明，牛进毅，王莉，马斌

(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)

摘

要：对两种不同清洗方法的工作原理、清洗效果和适用范围等特点进行了分析。不同的工艺

应采用不同的清洗方法才能获得最佳效果。介绍了硅片清洗机的清洗工艺和腐蚀工艺。指出了硅片清洗工艺的发展趋势。

关键词：硅片清洗；清洗工艺；表面清洗中图分类号：TN305.97

%%%%%%%文献标识码：B%%%%%%文章编号：1004-4507(2010)060037-03

StudyofMethodsforCleaningSiliconWafers

DUHuming,NIUJinyi,WANGLi,MABin

(CETCNo.2ResearchInstitute,Taiyuan030024,China)

Abstract:Thepaperintroducedtwomethodsforcleaningsiliconwafers,andtheirworkingprinciples、cleaningeffectandapplicationscope.Itispointedoutthatdifferentappropriatemethodsshouldbe

硅片生产流程及主要设备

作为一种取之不尽的清洁能源，太阳能的开发利用正引起 人类从未有过的极大关注。商业化太阳能电池采用的是无毒性的晶硅，单晶和多晶硅电池的特点是光电转换效率高、寿命长且稳定性好。硅片是晶体硅光伏电池加工成本中最昂贵的部分, 随着 半导体制造技术的不断成熟完善，硅片制造成本不断降低。硅片 切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分,太阳能电池所 用硅片的切割成本一直居高不下，要占到太阳能电池总制造成本 的30％以上。 所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统 能源的竞争力至关重要。 目前硅片的切割方法都是围绕如何减小切缝损失、降低切割厚度、增大切片尺寸及提高切割效率方面进行的。

1.工艺流程 ：硅锭（硅棒）--切块（切方）--倒角抛光--粘胶--切片--脱胶清洗--分选检验、包装

2．工艺简介

切块／切方:将硅锭或者硅棒切成适合切片的尺寸,一般硅锭切成25 块（主 流）。

倒角抛光：将晶柱的圆面棱角研磨成符合要求的尺寸，对表面进行抛光处理，从而获得高度平坦的晶片。

粘胶：用粘附剂把晶柱固定在由铝板和玻璃板组成的夹具上，自然硬化或用 恒温炉使其硬化。

切片：把晶柱切割成硅片，切割的深度要达到夹具上的玻璃板，

以便在之后 的程序中把硅片和玻璃板