對磷擴(kuò)散的認(rèn)識

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

硼（B）是三族元素，原子的最外層有三個(gè)價(jià)電子，硼原子最外層只有三個(gè)電子參加共價(jià)鍵，在另一個(gè)價(jià)鍵上因缺少一個(gè)電子而形成一個(gè)空位，鄰近價(jià)鍵上的價(jià)電子跑來填補(bǔ)這個(gè)空位，就在這個(gè)鄰近價(jià)鍵上形成了一個(gè)新的空位，我們稱這個(gè)空位叫“空穴”。這種依靠空穴導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為空穴型半導(dǎo)體，簡稱P型半導(dǎo)體。P型半導(dǎo)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(zhì)稱為受主雜質(zhì)。如下圖:第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴(kuò)散的認(rèn)識—半導(dǎo)體特性空鍵接受電子空穴P型半導(dǎo)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(kuò)散的認(rèn)識—半導(dǎo)體特性磷（P）是五族元素，原子的最外層有五個(gè)價(jià)電子，磷原子最外層五個(gè)電子中只有四個(gè)參加共價(jià)鍵，另一個(gè)不在價(jià)鍵上，成為自由電子，失去電子的磷原子是一個(gè)帶正電的正離子，正離子處于晶格位置上，不能自由運(yùn)動(dòng)，它不是載流子。因此，摻入磷的半導(dǎo)體起導(dǎo)電作用的，主要是磷所提供的自由電子，這種依靠電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為電子型半導(dǎo)體，簡稱N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)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(zhì)稱為施主雜質(zhì)。如下圖：第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴(kuò)散的認(rèn)識—半導(dǎo)體特性多余電子N型半導(dǎo)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(kuò)散的認(rèn)識--什么叫擴(kuò)散太陽能電池的心臟是一個(gè)PN結(jié)。PN結(jié)是不能簡單地用兩塊不同類型（p型和n型）的半導(dǎo)體接觸在一起就能形成的。要制造一個(gè)PN結(jié)，必須使一塊完整的半導(dǎo)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(nèi)部實(shí)現(xiàn)P型和N型半導(dǎo)體的接觸。第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴(kuò)散的認(rèn)識--什么叫擴(kuò)散制造PN結(jié)，實(shí)質(zhì)上就是想辦法使受主雜質(zhì)（P型），在半導(dǎo)體晶體內(nèi)的一個(gè)區(qū)域中占優(yōu)勢，而使施主雜質(zhì)（N型）在半導(dǎo)體內(nèi)的另外一個(gè)區(qū)域中占優(yōu)勢，這樣就在一塊完整的半導(dǎo)體晶體中實(shí)現(xiàn)了P型和N型半導(dǎo)體的接觸。第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日對磷擴(kuò)散的認(rèn)識--什么叫擴(kuò)散制作太陽電池的硅片是P型的，也就是說在制造硅片時(shí)，已經(jīng)摻進(jìn)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(gè)石英容器內(nèi)，同時(shí)對此石英容器內(nèi)加熱到一定溫度，并將含磷的氣體通入這個(gè)石英容器內(nèi)，這時(shí)施主雜質(zhì)磷可從化合物中分解出來，在容器內(nèi)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(kuò)散的認(rèn)識--什么叫擴(kuò)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(jìn)入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴(kuò)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(dá)到了在硅片內(nèi)部形成了所要的PN結(jié)。----這就是所說的擴(kuò)散。第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日PN結(jié)——太陽電池的心臟擴(kuò)散的目的：形成PN結(jié)第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日太陽電池磷擴(kuò)散方法１．三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴(kuò)散２．噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散３．絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)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(kuò)散裝置示意圖總體結(jié)構(gòu)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(fēng)氣源柜爐體柜計(jì)算機(jī)控制柜推舟機(jī)構(gòu)排廢口凈化操作臺總電源進(jìn)線進(jìn)氣第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日擴(kuò)散裝置示意圖第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日擴(kuò)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(kuò)散的因素管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源的濃度擴(kuò)散溫度擴(kuò)散時(shí)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(kuò)散用得較多的一種雜質(zhì)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(diǎn)2℃，沸點(diǎn)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(yīng)釋放出腐蝕有毒易燃?xì)怏w。第二十一頁，共二十二