硅片扩散的目的和原理
目的：
硅片扩散是半导体制造过程中的一项关键工艺，其目的是在硅片表面形成掺杂层，改变硅片的导电性能。通过控制扩散过程，可以在硅片上形成PN结，实现半导体器件的制造。
原理：
硅片扩散是通过在硅片表面引入外来杂质，改变硅片的导电性能。通常使用的外来杂质有磷、硼等，它们的掺入可以使硅片形成N型或P型区域。
硅片扩散的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 表面准备：在进行扩散之前，需要对硅片表面进行清洗和氧化处理。清洗可以去除表面的杂质和污染物，氧化可以形成一层保护膜，防止后续步骤中的杂质扩散过深。
2. 杂质源制备：选择合适的杂质源，通常是固体化合物，如磷酸盐或硼酸盐。通过热处理将其转化为气体或液体形式，以便控制杂质的扩散量。
3. 扩散过程：将硅片与杂质源接触，通过高温处理使杂质扩散到硅片内部。具体的扩散温度和时间会根据杂质和硅片的要求进行调整，以获得所需的掺杂浓度和深度。
4. 控制条件：扩散过程中需要控制多个参数，如温度、时间、气氛等。温度会影响扩散速率，时间会影响扩散深度，气氛会影响杂质的扩散方向。通过合理调节这些参数，可以精确控制扩散过程，实现所需的掺杂分布。
5. 后续处理：扩散过程完成后，还需要对硅片进行后续处理，如去除残留的杂质源、清洗表面、形成电极等，以便制备半导体器件。
硅片扩散的目的是改变硅片的导电性能，其原理是通过控制扩散过程，在硅片表面形成掺杂层。通过合理选择杂质源、控制扩散条件，可以实现对硅片的精确掺杂，从而制备出各种半导体器件。硅片扩散技术在现代电子工业中具有重要地位，为半导体器件的制造和发展提供了坚实的基础。
硅片扩散的目的和原理 目的： 硅片扩散是半导体制造过程中的一项关键工艺，其目的是在硅片表面形成掺杂层，改变硅片的导电性能。通过控制扩散过程，可以在硅片上形成PN结，实现半导体器件的制造。 原理： 硅片扩散是通过在硅片表面引入外来杂质，改变硅片的导电性能。通常使用的外来杂质有磷、硼等，它们的掺入可以使硅片形成N型或P型区域。 硅片扩散的原理可以简单概括为以下几个步骤： 1. 表面准备：在进行扩散之前，需要对硅片表面进行清洗和氧化处理。清洗可以去除表面的杂质和污染物，氧化可以形成一层保护膜，防止后续步骤中的杂质扩散过深。 2. 杂质源制备：选择合适的杂质源，通常是固体化合物，如磷酸盐或硼酸盐。通过热处理将其转化为气体或液体形式，以便控制杂质的扩散量。 3. 扩散过程：将硅片与杂质源接触，通过高温处理使杂质扩散到硅片内部。具体的扩散温度和时间会根据杂质和硅片的要求进行调整，以获得所需的掺杂浓度和深度。
4. 控制条件：扩散过程中需要控制多个参数，如温度、时间、气氛等。温度会影响扩散速率，时间会影响扩散深度，气氛会影响杂质的扩散方向。通过合理调节这些参数，可以精确控制扩散过程，实现所需的掺杂分布。 5. 后续处理：扩散过程完成后，还需要对硅片进行后续处理，如去除残留的杂质源、清洗表面、形成电极等，以便制备半导体器件。 硅片扩散的目的是改变硅片的导电性能，其原理是通过控制扩散过程，在硅片表面形成掺杂层。通过合理选择杂质源、控制扩散条件，可以实现对硅片的精确掺杂，从而制备出各种半导体器件。硅片扩散技术在现代电子工业中具有重要地位，为半导体器件的制造和发展提供了坚实的基础。
浅谈太阳能晶硅电池生产过程中的扩散工艺 太阳能晶硅电池主要是以单/多晶硅片为原材料，利用光伏效应将太阳能转化为电能。在电池片的生产过程中，扩散制PN结是最核心的工序。扩散工艺对电池的性能有着重要影响。文章从工厂生产的角度，结合工艺及设备使用情况，浅谈扩散工艺的技术特点。 标签：晶硅电池；扩散制结；工艺 1 扩散在传统电池生产中的工艺步骤 原材料硅片来料检验——清洗制绒——扩散制结——干法刻蚀洗磷（或湿法刻蚀）——PECVD镀膜——丝网印刷——烧结——测试分选——电池片成品包装。 2 扩散的原理及POCl3制PN结 物质分子因浓度梯度而进行分子转移是扩散的基本原理；在工厂的晶硅电池生产中，普遍采用热扩散法：即在P型半导体表面掺杂五价磷元素，形成PN结，具体是指以液态POCl3作为扩散源，在高温有氧条件下（>600℃）充分分解反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，利用磷原子（N型）向硅片（P型）内部扩散的方法，改变硅片表面层的导电类型，形成PN结（同时在硅片表面形成一层磷硅玻璃），达到合适的掺杂浓度；当有适当波长的光照射在该PN结上，由于光伏效应而在势垒区两边形成电势，在开路情况下稳定的电势差形成电流。 POCl3→PCL5+P2O5 PCL5+O2→P2O5+CL2↑ POCl3+O2→P2O5+CL2↑ P2O5+Si→SiO2+P↓ POCl3液态源扩散具有生产效率较高，制结均匀平整，扩散层表面良好等优点。 3 扩散设备和扩散的具体工艺过程 扩散方式有管式和链式之分；目前，国内工厂中普遍采用管式扩散炉（下同）制作电池片的PN结；其主要由控制部分、推舟净化部分、炉体部分、气源部分等组成。 在正常的生产过程中（无需运行饱和工艺），其具体工艺过程为：进舟——
实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块 2.1实验目的： 实验2.1.1：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 工作原理：是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。 转换原理： 在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成4个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。平时敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。 压阻效应: 当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。 实验2.1.2：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。 2.2实验设备和元件： 2.2.1 实验设备：实验台所属各分离单元和导线若干。 2.2.2 其他设备：2号扩散压阻式压力传感器实验模块，14号交直流，全桥，测量，差动放大实验模块，数显单元20V，直流稳压源+5V，+_12V电源。 2.3实验内容： 2.3.1扩散压阻式压力传感器 一般介绍： 单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变时（一般步于400微应变），其内部原子结构的电子能级状态会发生变化，从而导致其电阻率剧烈变化（G因子突变）。用此材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应称为压阻效应。利用压阻效应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散，沿单晶硅片上的特点晶向，制成应变电阻，构成惠斯凳电桥，利用硅材料的弹性力学特性，在同一切硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转
扩散工艺 扩散技术目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和PN 结。在集成电路发 展初期是半导体器件生产的主要技术之一。但随着离子注入的出现，扩散工艺在制备浅结、低浓度掺杂和控制精度等方面的巨大劣势日益突出，在制造技术中的使用已大大降低。 3．1 扩散机构 3．1．1 替位式扩散机构 这种杂质原子或离子大小与Si 原子大小差别不大，它沿着硅晶体内晶格空位跳跃前进扩散，杂 质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不改变原来硅材料的晶体结构。硼、磷、砷等是此种方式。 3．1．2 填隙式扩散机构 这种杂质原子大小与Si 原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体后，不占据晶格格点的正常位 置，而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式。 3．2 扩散方程 ?N / ?t = D*2N / ?x2 N=N （x ，t ）杂质的浓度分布函数，单位是cm -3 D ：扩散系数，单位是cm 2 /s 加入边界条件和初始条件，对上述方程进行求解，结果如下面两小节所诉。 3．2．1 恒定表面浓度扩散 整个扩散过程中，硅片表面浓度N S 保持不变 N （x ，t ）=N S erfc （x/（2*（Dt ）1/2）） 式中erfc 称作余误差函数，因此恒定表面浓度扩散分布符合余误差分布。 3．2．2．限定源扩散 杂质源限定在硅片表面薄的一层，杂质总量Q 是常数。
N（x，t）=（Q/（ Dt）1/2）*exp（-X2/4Dt） exp（-X2/4Dt）是高斯函数，因此限定源扩散时的杂质分布是高斯函数分布。 由以上的求解公式，可以看出扩散系数D以及表面浓度对恒定表面扩散的影响相当大 3．2．3 扩散系数 扩散系数是描述杂质在硅中扩散快慢的一个参数，用字母D表示。D大，扩散速率快。D与扩散温度T、杂质浓度N、衬底浓度N B、扩散气氛、衬底晶向、缺陷等因素有关。 D=D0exp（-E/kT） T：绝对温度； K：波尔兹曼常数； E：扩散激活能 D0：频率因子 3．2．4 杂质在硅中的固溶度 杂质扩散进入硅中后，与硅形成固溶体。在一定的温度下，杂质在硅中有一个最大的溶解度，其对应的杂质浓度，称该温度下杂质在硅中的固溶度。固溶度在一定程度上决定了硅片的表面浓度。 扩散工艺按照作用可以分为推阱、退火、磷掺杂，不同工艺的作业炉管在配置上稍有不同。3．3．1推阱 由于CMOS是由PMOS和NMOS组成，因此需要在一种衬底上制造出另一种型号的衬底,才可以在一种型号的硅片上同时制造出N管、P管，在选择注入后的推阱工艺就可以在硅片上制出P阱、N阱；由于推阱一般需要有一定的结深，而杂质在高温下的扩散速率较大，因此推阱工艺往往需要在较高的温度（1150C）下进行，以缩短工艺时间，提高硅片的产出率。 3．3．1．1推阱工艺主要参数 3．3．1．1．1结深 比较关键，必须保证正确的温度和时间； 3．3．1．1．2膜厚 主要为光刻对位提供方便,同时会改变园片表面的杂质浓度，过厚或过薄均会影响N管或P管的开启电压； 3．3．1．1．3表面浓度 注入能量和剂量一定后,表面浓度主要受制于推阱程序的工艺过程,如高温的温度、工艺的时间、氧化和推结的前后顺序； 3．3．1．2影响推阱的工艺参数 3．3．1．2．1 温度
简述硅电池片制作工艺，说明每步的目的，原理，控制因素及提高太阳能电池效率的途径？ 内容：制作工艺：p型硅片-清洗制绒-扩散制结（p-n结）-去周边层-去PSG（磷硅玻璃）-镀减反射膜-印刷电极-高温烧结-检测-分选-入库包装。 1. 目的： ① 清洗制绒：为了在硅片上获得绒面结构，利用陷光原理，增加 光透性，减少光的反射，提高I SC;增加光的吸收率，去除损伤 层，增加PN结面积（PN结厚，V OC增加，E g宽）。 ② 扩散制结（p-n结）:在P型硅表面，通过扩散P原子构成p-n 结。 ③ 去周边层：清除扩散制结形成的N型周边层。 ④ 去PSG（磷硅玻璃）：清除扩散制结过程表面的PSG层。 ⑤ 镀减反射膜：减少电池表面太阳光的反射。 ⑥ 印刷电极：形成良好的电极接触。 ⑦ 高温烧结：干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料 和硅片形成良好的欧姆接触。 2.原理： ①清洗制绒： ? 碱制绒原理：2NaoH+H2O+Si=Na2SiO3+2H2or 2KOH+H2O+Si=K2SiO3+2H2 ? 酸性制绒原理：Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O
SiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2[SiF6] ②扩散制结（p-n结）:若氧气充足：5POCl3= P2O5+3PCl5 在有氧气的存在时，POCl3热分解的反应式为： 4 POCl3+3O2=2P2O5+Cl3 P2O5+5Si=5SiO2+4P ③去周边层：等离子体刻蚀的基本原理：1在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团，其电离反应式一般为：A2→A+A+ +E(A2-电离气体A-化学性质很活泼的自由基A+ -为正离子E-电子 2自由基和被刻蚀材料之间的化学反应对材料产生腐蚀作用 3反应生成挥发性极强的气体脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。 ④减反射膜的基本原理：利用光在减反射膜上、下表面反射所产生的光程差，使得两束反射光干涉想消，从而减弱反射，增加透射。 ⑤印刷电极：利用丝网图形部分网孔透浆料，非图文部分网孔不透浆料的基本原理进行印刷。 ⑥高温烧结：银浆，银铝浆，铝浆印刷过的硅片，经过烘干使有机 溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密物黏附在硅片上，此 时金属电极材料层和硅片接触在一起，即烧结。
扩散基本知识 一、半导体基本知识 太阳电池是用半导体材料硅做成的。容易导电的是导体，不易导电的是绝缘体，即不像导体那样容易导电又不像绝缘体那样不容易导电的物体叫半导体，譬如：锗、硅、砷化缘等。 世界上的物体都是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物体分成2大类，晶体和非晶体。晶体通常都有特殊的外形，它内部的原子按照一定的规律整齐地排列着；非晶体内部原子排列乱七八糟，没有规则；大多数半导体都是晶体。半导体材料硅是原子共价晶体，在晶体中，相邻原子之间是以共用电子结合起来的。硅是第四族元素，硅原子的电子层结构为2、8、4，它的最外层的四个电子是价电子。因此每个硅原子又分别与相邻的四个原子形成四个共价键，每个共价键都是相邻的两个原子分别提供一个价电子所组成的。 如果硅晶体纯度很高，不含别的杂质元素，而且晶体结构很完美，没有缺陷，这种半导体叫本征半导体，而且是单晶体。而多晶体是由许多小晶粒聚合起来组成的，每一晶体又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但在一块晶体中，各个晶粒的取向（方向）彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列，所以总的来看，原子的排列是杂乱无章的，这样的晶体，我们叫它多晶体。 半导体有很特别的性质：导电能力在不同的情况下会有非常大的差别。光照、温度变化、适当掺杂都会使半导体的导电能力显著增强，尤其利用掺杂的方法可以制造出五花八门的半导体器件。但掺杂是有选择的，只有加入一定种类和数量的杂质才能符合我们的要求。 我们重点看一下硼和磷这两种杂质元素。硼是第三族主族元素，硼原子的电子层结构为2、3，由于硼原子的最外电子层只有三个电子，比硅原子缺少一个最外层电子，因此当硼原子的三个最外层价电子与周围最邻近的三个硅原子的价电子结合成共价键时，在与第四个最邻近的硅原子方向留下一个空位。这个空位叫空穴，它可以接受从邻近硅原子上跳来的电子，形成电子的流动，参与导电。硼原子在硅晶体中起着接受电子的作用，所以叫硼原子为受主型杂质。掺有受主型杂质的半导体，其导电率主要是由空穴决定的，这种半导体又叫空穴型或P型半导体。 磷是周期表中第五族元素，磷原子的电子层结构为2、8、5，它的最外层的五个电子是价电子。由于磷原子比硅原子多一个最外层电子，因此当磷原子的四个价电子与周围最邻近的四个硅原子的价电子形成共价键后，还剩余一个价电子。这个价电子很容易成为晶体中的自由电子参与导电。磷原子在硅晶体中起施放电子的作用，所以叫磷原子为施主型杂质。掺有施主型杂质的半导体，其导电率主要是由电子决定的，这种半导体又叫电子型半导体或n型半导体。
太阳能电池片扩散工艺 随着全球能源危机的出现，太阳能作为一种清洁、可再生能源备受关注。而太阳能电池片作为太阳能电池的核心部件，其性能和制造工艺的改进对于提高太阳能电池的效率至关重要。本文将重点介绍太阳能电池片扩散工艺。 太阳能电池片的扩散工艺是指将P型硅片与N型硅片接触，通过扩散工艺形成P-N结，使其具备正负电荷分离的能力，从而产生电流。太阳能电池片的扩散工艺主要包括三个步骤：清洗、扩散和合金。 首先是清洗步骤。在制造太阳能电池片之前，需要对硅片进行清洗，以去除表面的污染物和杂质。清洗过程主要包括化学清洗和机械清洗两个步骤。化学清洗使用一定浓度的酸和碱溶液，通过浸泡和刷洗的方式清除硅片表面的有机和无机杂质。机械清洗则是利用超声波或喷射高压水流的方式清除硅片表面的微小颗粒和残留物。 接下来是扩散步骤。在清洗后，需要在硅片表面形成P-N结。扩散工艺通过将掺有掺杂物的气体在高温下与硅片反应，将掺杂物扩散到硅片表面，形成P-N结。掺杂物的选择取决于所需的电荷类型，常见的掺杂物有磷和硼。扩散工艺的关键是控制扩散层的厚度和掺杂浓度，以确保太阳能电池片的性能。 最后是合金步骤。合金工艺是将金属电极与扩散层接触，通过高温
下的热处理使其相互融合，形成电池片的正负极。常用的合金材料有铝和银。合金工艺的目的是提高电池片的传导性和稳定性，确保电流的顺利传输。 除了上述三个主要步骤外，太阳能电池片的扩散工艺还需要进行辅助工艺，如光刻、腐蚀和退火等。光刻工艺是利用光敏胶膜进行图案化处理，形成电池片的电极和连接线。腐蚀工艺是通过腐蚀液将不需要的硅片部分腐蚀掉，以减小电池片的厚度。退火工艺是利用高温处理，消除电池片内部的应力和缺陷，提高其结晶度和电池效率。 总的来说，太阳能电池片的扩散工艺是太阳能电池制造的关键环节之一。通过清洗、扩散和合金等步骤，可以形成P-N结和金属电极，使太阳能电池片具备正负电荷分离的能力，从而转化太阳能为电能。随着科技的进步和工艺的改进，太阳能电池片的效率和稳定性将得到进一步提高，为清洁能源的开发和利用做出更大贡献。
硅片工艺流程 硅片工艺流程是制作集成电路的重要环节之一，下面将详细介绍硅片工艺的主要流程。 硅片工艺流程主要包含以下几个步骤：晶圆形成、掩膜制备、光刻、蚀刻、扩散、沉积、铝化等。 首先是晶圆的形成。晶圆是硅片的原材料，一般由单晶或多晶硅制成。首先将硅棒放入熔炉中，通过高温炉将硅棒熔化，然后将熔化的硅液拉成一条长而细的硅棒。接下来，将硅棒锯成薄片，即得到晶圆。 然后是掩膜制备。掩膜是用来定义电路图案的重要工具。首先将一层薄膜沉积在晶圆上，然后通过光刻技术，将掩膜上的图案导入到硅片上。这一步骤要求非常精确，以确保电路的正常功能。 接下来是光刻。光刻是掩膜图案转移到硅片的过程。将掩膜放在硅片上，然后使用紫外光照射硅片，在光的作用下，掩膜上的图案即被转移到硅片上。 然后是蚀刻。蚀刻是用来清除不需要的硅片部分，使得电路图案得以形成。蚀刻可以使用化学液体或等离子体来进行，将硅片暴露在特定的蚀刻介质中，不需要的部分即会被溶解掉，只留下需要的电路形状。 然后是扩散。扩散是将杂质掺入硅片中，改变硅片的电性能。
通过高温处理，将杂质导入到硅片中，使硅片的导电性能发生变化，从而形成不同的电子器件。 接下来是沉积。沉积是用来形成薄膜的过程，可以用于保护电路、改变电路性质等。常见的沉积方法有化学气相沉积和物理气相沉积等。 最后是铝化。铝化是用铝材料对硅片进行覆盖，用以形成电子器件之间的连接。将铝材料沉积在硅片上，然后进行蚀刻，将不需要的铝材料去掉，只留下连接所需要的部分。 总之，硅片工艺流程是一系列精密而复杂的步骤，每个步骤都需要精确控制，以确保硅片制造出的集成电路具有良好的性能和可靠性。同时，硅片工艺流程也在不断发展和创新，以满足不断增长的集成电路需求。
扩散硅片上下料流程 1. 简介 扩散硅片是半导体制造过程中的关键材料之一，用于制造晶体管和其他电子元件。扩散过程是将特定的杂质掺入硅片中，以改变其电学性质的过程。在扩散硅片的制造过程中，上下料流程是其中的一个重要环节，本文将详细描述扩散硅片的上下料流程的步骤和流程。 2. 扩散硅片上下料流程的步骤和流程 扩散硅片的上下料流程包括准备工作、上料、扩散过程、下料和清洁等步骤。下面将逐步介绍每个步骤的具体流程。 2.1 准备工作 在进行扩散硅片的上下料流程之前，需要进行一些准备工作，以确保操作的顺利进行。准备工作包括以下几个方面： 2.1.1 硅片准备 首先，需要准备待扩散的硅片。这些硅片通常是圆片状，直径为8英寸或12英寸。在准备硅片时，需要进行清洗和检查，确保表面没有污染和损伤。 2.1.2 扩散炉准备 接下来，需要准备扩散炉。扩散炉是进行扩散过程的设备，它可以在高温下将特定的杂质掺入硅片中。在准备扩散炉时，需要先进行炉内清洁，确保炉膛内没有杂质和污染物。 2.1.3 杂质源准备 扩散过程需要使用特定的杂质源，根据不同的扩散工艺，杂质源的种类和形式可能有所不同。在准备杂质源时，需要确保其纯度和质量，以保证扩散过程的稳定性和可靠性。 2.2 上料 上料是将待扩散的硅片放入扩散炉中的过程。上料的流程如下： 2.2.1 硅片装夹 首先，将待扩散的硅片放入装夹工装中。装夹工装是一种专门设计的夹具，用于固定硅片并将其放入扩散炉中。在装夹硅片时，需要注意避免硅片受到损伤和污染。
2.2.2 装夹工装装载 将装夹好的硅片放入装夹工装中，并确保硅片的稳定性和安全性。同时，需要注意避免装夹工装与硅片之间的接触和摩擦，以免引起硅片的损伤。 2.2.3 装载扩散炉 将装夹好硅片的装夹工装放入扩散炉中。在装载扩散炉时，需要注意避免与扩散炉内部结构和其他硅片的接触，以免引起硅片的损伤和污染。 2.2.4 装载记录 在装载硅片时，需要进行装载记录。记录包括硅片的数量、位置和其他相关信息，以便后续的追溯和管理。 2.3 扩散过程 扩散过程是将特定的杂质掺入硅片中的过程。扩散过程的流程如下： 2.3.1 加热升温 首先，将扩散炉加热到设定的温度。温度的设定根据不同的扩散工艺和杂质源的要求而定。在加热升温的过程中，需要控制升温速率和温度的均匀性，以确保扩散过程的稳定性和一致性。 2.3.2 杂质掺入 当扩散炉达到设定的温度后，开始将特定的杂质源引入扩散炉中。杂质源会在高温下分解，并将特定的杂质掺入硅片中。在杂质掺入的过程中，需要控制杂质源的流量和扩散时间，以确保扩散的均匀性和稳定性。 2.3.3 控温保温 在杂质掺入后，需要对扩散炉进行控温保温。保持一定的温度和时间，以确保杂质的扩散和分布。在控温保温的过程中，需要监控温度和时间，以及其他相关参数，以确保扩散过程的稳定性和可靠性。 2.4 下料 下料是将扩散完成的硅片从扩散炉中取出的过程。下料的流程如下： 2.4.1 冷却降温 在扩散过程完成后，需要将扩散炉冷却降温。冷却降温的过程需要控制降温速率和温度的均匀性，以避免硅片受到热应力和损伤。
《传感器与检测技术》半导体扩散硅压式阻式压力传感器实验报告 课程名称：传感器与检测技术实验类型：验证型 实验项目名称：半导体扩散硅压式阻式压力传感器实验 一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。 二、基本原理： 压阻式传感器的工作机理是半导体应变片的压阻效应，在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，是的它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。一般半导体一般采用N 型单晶硅为传感器的弹性元件，在它的上面直接蒸镀扩散出多个半导体电阻应变薄膜（扩散出P 型或N 型电阻条）组成电桥。在压力（压强）作用下弹性元件产生应力，半导体电阻应变薄膜的电阻率产生很大的变化，引起电阻的变化，经电桥转换成电压输出，则其输出电压的变化反映了所受到的压力的变化。 三、需用器件与单元：主、副电源、可调直流稳压电源、差动放大器、电压/频率表、压阻式传感器、压力表及加压配件。 四、实验步骤： 1、了解所需单元、部件、传感器的符号及在仪器上的位置。 2、按图5-2 将连接，注意接线正确，否则容易损坏元器件，差放接成同相反相均可。
3、按图5-3 接好传感器供压回路，传感器具有两个气咀，上面的是高压咀，下面的是低压咀，当高压咀接入正压力时（相对于低压咀）输出为正电压，反之为负。将引压胶管接到高压咀（或低压咀），将加压皮囊上单向调节阀的锁紧螺丝拧紧，使压力表示数指示为0Kpa. 4、开启主、副电源，可调直流稳压电源选择±4V 档，电压/频率表量程切换开关置 2V 档，调节差放调零旋钮，使电压/频率表示数为零，记下此时电压/频率表读数。轻按加压皮囊，注意不要用力太大，每隔 5Kpa 记录电压/频率表读数并填入下表 5-1：
晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究 摘要 近年来，太阳能电池的技术已经取得了很大的进展，很可能成为未来主要电力来源之一，因此研究太阳能电池尤其其光电转化效率有极其重要的意义。扩散制作p-n结是晶体硅太阳电池的核心，是电池质量好坏的关键之一。本文所研究的主要问题是低成本晶体硅太阳电池在工业化生产中的扩散制作p-n结工艺。 太阳电池制作中的工艺优化也是非常重要的。对于扩散工序而言，确保高效电池的高产能面临的最大问题在于如何保障扩散的均匀性，优化扩散的均匀性主要采取温区补偿技术。论文针对影响扩散均匀性的因素多且关联复杂等特点，重点对难于控制的气氛场因素进行系统实验研究，在气体流量、均流设计、炉内温度等方面提出了较好的优化实验方法，通过将实验方法应用于工业生产，扩散均匀性得到了非常好的控制。 从扩散均匀性对太阳电池电性能的影响角度，本论文通过实验分析了电池表面不同扩散均匀性对填充因子FF、并联电阻Rsh、串联电阻Rs、开路电压Uoc和转换效率Eff的影响。验证了通过改善扩散工艺提高太阳能电池的转换效率具有广阔的发展前景。 关键词：晶体硅太阳能电池，扩散工艺，均匀性，转换效率
The Diffudion Technology of Crystalline Silicon Solar Cell ABSTRACT Solar cell technology has made great progress, it might be called the main power source of the future, the study of solar cells in particular, the photoelectric conversion efficiency is extremely important.Diffusion mading p-n junction is the core of crystalline silicon solar cells, and is one of the key to the good and bad quality of the battery. The main problem of this paper is the low-cost industrial production of crystalline silicon solar c ells in the production of p-n junction in the diffusion process. Optimization of solar cell production process is also very important. For the diffusion process, the biggest problem to ensure high efficient battery capacity is how to protect the spread of uniformity, optimization of the uniformity of spread mainly take the temperature compensation technology.In this paper,experiment methods are adopted for optimizing diffusion uniform by analyzing diffusion air-flowing environment．the air-flowing environment，which is comprised of quartz boat,quartz block,SiC paddle etc,is controlled difficultly．good experimental method of optimization is proposed in gas flow, current design, the furnace temperature and other aspects , by experimental methods appling to industrial production, the proliferation of uniformity has been very good control. From the proliferation of uniformity on the electrical properties of solar angle, this paper experimentally analyzed the proliferation of different cell surface uniformity in the fill factor FF, shunt resistance Rsh, series resistance Rs, the open circuit voltage Uoc and conversion efficiency of Eff . Proved that by improving the diffusion process to improve the conversion efficiency of solar cells has broad prospects for development. KEY WORDS: crystalline silicon solar cells,diffusion technology, uniformity, efficiency
扩散硅压力变送器的基本原理 扩散硅压力变送器是一种常用的压力测量装置，它是通过将压力作用在扩散硅薄片上，然后测量由于压力变化而引起的电阻值的变化，从而实现对压力的测量。以下将详细介绍扩散硅压力变送器的工作原理。 1. 扩散硅的电阻特性 扩散硅是一种特殊的硅材料，在加工过程中可以控制硅的电阻值，使用扩散技术在硅中加入掺杂物，从而改变硅材料的导电性。通常情况下，扩散硅是利用硼硅玻璃基片和加热技术制成的。当扩散硅暴露在压力作用下时，它的形状和尺寸会发生变化，进而引起其电阻值的变化。扩散硅的电阻值随压力的变化呈现线性关系。 2. 扩散硅压力传感器结构 扩散硅压力变送器通常由扩散硅芯片、支撑结构和测量电路组成。 •扩散硅芯片：扩散硅芯片是整个压力传感器的核心部分，它是一个非常薄的硅片，扩散硅的表面被涂上导电薄膜以形成电阻。当压力作用在芯片上时， 芯片的形状会发生微小的变化，从而引起电阻值的变化。 •支撑结构：支撑结构用于支撑和保护扩散硅芯片。通常使用金属材料制成，它可以承受外部应力和压力，并将这些力传递给扩散硅芯片。 •测量电路：测量电路通过将电流通过扩散硅芯片，测量并记录电阻值的变化。 测量电路通常包括一个稳压源和一个差动放大器，稳压源为扩散硅提供恒定 的电流，差动放大器将电阻变化转换为电压信号，用于测量和显示压力值。 3. 工作原理 扩散硅压力变送器的工作原理基于以下过程： •压力传递：当外部压力作用在扩散硅压力变送器上时，压力将通过传感器的端口传递到扩散硅芯片上。 •电阻变化：扩散硅芯片的形状会因受到压力而发生微小的变化。这种变化会导致扩散硅芯片上电阻值的变化。 •电流流过：测量电流开始流过扩散硅芯片，其大小由稳压源控制。电流通过电阻时，会在芯片上产生压降。 •电压测量：差动放大器通过测量芯片上的电压信号，将电阻变化转换为电压信号。 •压力测量：测量电路将电压信号转换为对应的压力值，并输出给显示器或其他仪表。
扩散硅压力变送器的工作原理 引言 扩散硅压力变送器是一种常见的压力测量及控制仪器。它具有结构简单、精度高、响应速度快等优点，在工业自动化控制、环保检测等领域应用广泛。本文将为您介绍扩散硅压力变送器的工作原理。 工作原理 扩散硅压力变送器的核心是扩散硅片。扩散硅片是一个非常薄的硅晶片，在晶 片上面有一小腔请人称为“测量腔室”。当受到外界压力的作用，测量腔室的形态会 发生变化，从而改变扩散硅片上的应变状态。 扩散硅片上的电极会根据应变状态输出电信号。输出的电信号经过放大和滤波 等处理后，传递给显示仪表或PLC等设备，最终完成压力的测量和控制。 在扩散硅压力变送器中，一般采用全桥式电路来检测扩散硅片上的应变状态。 全桥式电路由四个电阻器连接组成，电阻器上接有扩散硅片中的电极，应变状态的变化会引起电阻器的阻值发生变化，从而改变电路的电信号输出。 扩散硅片与外界压力的联系是通过压力传感器完成的。压力传感器通常采用油 压传感器或死重压力表等。在压力传感器的作用下，扩散硅片可以更准确地测量外界的压力。 注意事项 在使用扩散硅压力变送器时，需注意以下几点： 1.扩散硅片是一种非常薄的硅晶片，易受损。在安装过程中应该十分小 心，避免对硅片造成损失。 2.扩散硅压力变送器的输出电信号是微弱的，安装时需注意线路的抗干 扰能力，以避免外界电磁干扰的影响。 3.在使用过程中，应保证扩散硅片与压力传感器之间的联接处密封可靠， 以避免压力传感器内的介质泄漏。 结语 扩散硅压力变送器是一种应用十分广泛的压力测量设备。在工业自动化控制、 环保检测等领域，扩散硅压力变送器表现出了其高精度、高可靠性的优势。本文介绍了扩散硅压力变送器的工作原理，以及使用时需要注意的一些问题。
扩散硅压力传感器原理 扩散硅压力传感器是一种常见的压力传感器，其原理基于硅片的应变 效应。下面将详细介绍扩散硅压力传感器的工作原理。 1. 原理概述 扩散硅压力传感器采用硅片作为敏感元件，通过测量硅片受到的应变 来确定被测介质的压力。当介质施加压力时，会使得硅片发生微小的 形变，这个形变会导致硅片电阻率发生变化。通过测量电阻率的变化，就可以得到被测介质的压力值。 2. 工作原理 扩散硅压力传感器由两个主要部分组成：敏感元件和信号处理电路。 （1）敏感元件 敏感元件是由单晶硅制成的薄膜结构。它通常由四个主要部分组成： 基底、桥臂、悬臂和薄膜电阻。 基底是整个结构的支撑部分，它可以固定在外壳上。桥臂和悬臂是连
接在基底上的两个弯曲部分，它们一起形成一个“H”形结构。薄膜电阻是在悬臂上制造的一个电阻器，用于测量敏感元件的电阻值。 当被测介质施加压力时，会使得硅片发生微小的形变。这种形变会导致敏感元件的桥臂和悬臂长度发生微小变化，从而改变敏感元件的电阻值。 （2）信号处理电路 信号处理电路是用于测量敏感元件的电阻值，并将其转换为压力值。它通常由放大器、滤波器、模数转换器和微处理器组成。 放大器用于放大敏感元件的微小信号，以便能够进行后续处理。滤波器用于去除噪声和干扰信号，确保测量结果准确可靠。模数转换器则将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字化处理。最后，微处理器将数字信号解码并计算出被测介质的压力值。 3. 应用领域 扩散硅压力传感器广泛应用于各种工业和科学领域中。例如，在汽车制造业中，它们被用来测量汽车轮胎内部的气压。在医学领域中，它们被用来测量人体内部的压力，如血液压力和眼压。此外，它们还被用于工业自动化、航空航天和环境监测等领域。
扩散工艺知识 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（A） 等属此种扩散。 2．间隙式扩散
构成晶体的原子间往往存在着很大间隙，有些杂质原子进入晶体后，就从这个原子间隙进入到另一个原子间隙，逐次跳跃前进。这种扩散称间隙式扩散。金、铜、银等属此种扩散。 三．扩散方程 扩散运动总是从浓度高处向浓度低处移动。运动的快慢与温度、浓度梯度等有关。其运动规律可用扩散方程表示，具体数学表达式为： 在一维情况下，即为： ND2N（3-1）tN2ND2（3-2） t某式中：D为扩散系数，是描述杂质扩散运动快慢的一种物理量； N为杂质浓度；t为扩散时间； 某为扩散到硅中的距离。 四．扩散系数 杂质原子扩散的速度同扩散杂质的种类和扩散温度有关。为了定量描述杂质扩散速度，引入扩散系数D这个物理量，D越大扩散越快。其表达式为： DD0eEKT（3-3） 这里：D0——当温度为无穷大时，D的表现值，通常为常数； K——玻尔兹曼常数，其值为8.023某10-5ev/oK；T——绝对温度，单位用“oK”表示； E——有关扩散过程的激活能，实际上就是杂质原子扩散时所必须
扩散工序总结 一：扩散核心内容： 扩散就是将酸洗好的硅片经过高温扩散，在硅片表面形成一层很薄的膜，使硅片产生电流，即使硅片形成PN结。 1：扩散用到的化学用品有两种：三氯氧磷（POCI3），三氯乙烷。 2：扩散的目的：使硅片形成PN结。 3：扩散三要素：扩散的时间；扩散的温度；杂质源的浓度（即：三氯氧磷的流量） 扩散的时间越长，方块电阻就越小；反之，就越大。 扩散的的温度越大，方块电阻就越小；反之，就越大。 扩散的流量越大，方块电阻就越小，反子，就越大。 4：扩散的三条化学方程式： ａ三氯氧磷在高温下（大于600℃），分解成五氧化二磷和五氯化磷。 POCL3―≧600℃→P2O5+PCL5 b五氧化二磷和硅反应生成二氧化硅和磷原子 P2O5+SI →SI2+P↓
c五氯化磷和充足的氧气反应生成五氧化二磷和氯气 PCL5+O2→P2O5+CL↑ 二：扩散的全部流程： 上一道工序（酸洗） ∣ 检验 不合格片―↓―合格片 插片 ↓ 上浆 ↓ 进舟 ↓ 扩散期间 ↓ 退舟
↓ 测片 ↓ 卸片 ∣ 返工片―↓―合格片 ∣ 下一道工序（二次清洗） 三：扩散常见的问题与原因： 1：方块电阻偏大 原因：换新片源； 扩散的温度偏小； 扩散时间太短； 三氯氧磷流量偏小； 2：方块电阻偏小
原因：换新片源； 扩散的温度偏大； 扩散时间太长； 三氯氧磷流量偏大 3：炉口电阻偏的大 原因：石英门没有关紧； 前限位开关已坏； 密封圈坏掉； 炉口温度偏低； 4：少子寿命低于规定范围 原因：片源问题； 一次清洗没有制绒好；四：插卸片员工须知： 1：插片必须做到：插片手法轻； 没有声音； 无碰撞；
铂扩散工艺在硅快恢复二极管生产中的应用 2012-09-01 08:36:28| 分类：技术资料论述| 标签：|字号大中小订阅 铂扩散工艺在硅快恢复二极管生产中 的应用 在硅快恢复二极管器件制造工艺中，铂扩散的作用与金扩散一样，起到在硅中添加复合中心的作用，其目的是减少硅PN结体内的少数载流子寿命，缩短贮存时间，提高开关速度。由于金在硅中存在凝聚效应。即金在硅中的原有溶解度随工艺扩散温度的降低而下降。因为金原子在硅中扩散很快，随着温度的降低，过量的金或者扩散出硅片表面，或者一小团一小团地凝结在硅片内部。凝聚成团的金原子其电性能不活泼，不能起复合中心的作用。实验发现，铂在硅中不存在凝聚效应。因此，铂扩散工艺广泛地应用于硅快恢复功率二极管器件制造中。实验证明，合理的铂扩散对提高硅二极管的恢复时间是十分有效的。此外，对于质量不太好的硅单晶片来说，铂扩散与金扩散一样也有改善PN结反向特性的作用。同样，铂扩散也给硅二极管的性能带来一定的不利影响，例如致使PN结中轻掺杂区电阻率增大，引起PN结的正向压降增大，加大了二极管的正向耗散功率等。 目前，铂扩散在硅快恢复、超快恢复和高效整流等功率二极管生产中被普遍采用。因此，铂扩散工艺是当前硅半导体功率器件生产中的一道重要工艺。 1、实验过程 采用n型直拉单晶硅片，原始硅片厚度270±5μm，直径76mm。试验所 用的硅片有三种，电阻率分别为：15Ω·cm，30Ω·cm，40Ω·cm。硅片经清洗后 先进行磷预淀积扩散。磷源采用美国Filmtronics公司P60纸质源，在每两片硅片中间放一张磷源纸，将硅片排列整齐并压紧在石英舟中。在洁净的石英管内，经过1220℃高温2小时左右，使磷原子扩散到硅片内；接着喷砂去除未附磷纸那一面的扩散层，同时减薄硅片去除约15?m；再在1250℃下进行26小时的硼扩散和磷再分布掺杂。磷源是在喷砂面涂覆一层溶有三氧化二硼和硝酸铝的混合溶剂，烘烤后再次排放在石英舟中并压紧进行硼扩散，形成P+NN+结构；接着在扩散片的磷面进行旋转涂敷铂源，铂源采用的是Pt920液态源。铂扩散试验 分成若干组进行，改变扩散温度和时间，以获得不同的Trr值（如：炉温860℃-980℃；时间：45-60分钟。对应的恢复时间Trr：200-35ns）需要指出的是，扩铂片应按不同硅片电阻率、正向压降VF和恢复时间Trr适当确定原始硅片的厚度。一般为：电阻率10-15Ω·cm、正向压降VF小于1V、恢复时间Trr小于50ns的原始硅片厚度选220±10?m；15-30Ω·cm、正向压降VF小于1.2V、恢 复时间Trr小于150ns的原始硅片厚度为250±10?m；30-45Ω·cm、正向压降 VF小于1.3V、恢复时间Trr小于200ns的原始硅片厚度为280±10?m；然后进行双面化学镀镍金形成欧姆接触等工序，最后将硅片切割成不同面积的正方形芯片进行测试。基本工艺流程如下：
电池片扩散原理 一、引言 电池片是太阳能光伏发电系统中的核心组件，其转化太阳能为电能的效率直接影响着太阳能发电系统的性能和经济性。而电池片的扩散过程是影响其性能的重要环节之一。本文将着重介绍电池片扩散原理及其对电池片性能的影响。 二、电池片扩散原理 电池片扩散是指通过在单晶硅或多晶硅片上进行高温热处理，使掺杂物在硅片中自由扩散，并形成p-n结构的过程。其中，p型掺杂物和n型掺杂物的扩散过程是分开进行的。 1. p型掺杂物扩散 在p型掺杂物的扩散过程中，通常使用的掺杂物是硼(B)。首先，将硅片表面涂覆一层硼化物(B2H6)源液，然后在高温(约800℃)下进行热处理。在这个过程中，硼化物中的硼原子会渗透到硅片中，取代部分硅原子的位置，形成p型掺杂层。这样，p型掺杂层和未掺杂的硅片之间就形成了p-n结构。 2. n型掺杂物扩散 在n型掺杂物的扩散过程中，常用的掺杂物是磷(P)。类似于p型掺杂，首先在硅片表面涂覆一层磷化物(PH3)源液，然后在高温下进行热处理。在这个过程中，磷化物中的磷原子会渗透到硅片中，形成
n型掺杂层。与p型掺杂类似，n型掺杂层和未掺杂的硅片之间也形成了p-n结构。 三、电池片性能影响 电池片的扩散过程直接影响着其性能和效率。 1. 光吸收能力 电池片的p-n结构在光照下会产生光生电子和空穴对，从而形成电流。扩散过程中形成的p-n结构可以提高光子在电池片中的吸收率，提高光生电荷对的产生率，进而提高电池片的光电转换效率。 2. 导电性能 扩散过程中形成的p-n结构不仅影响光吸收能力，还对电池片的导电性能有着重要影响。p型掺杂层和n型掺杂层之间的p-n结构形成了一个电势差，使电流能够顺利传导。同时，掺杂物的浓度和扩散深度也会影响电池片的电导率，进而影响电池片的输出功率。 3. 电池片效率 电池片的扩散过程还影响着其效率。扩散过程中，掺杂物的扩散深度和浓度决定了p-n结构的形成情况，进而影响着电池片的效率。过浓或过深的掺杂会导致电池片吸收光子的能力降低，从而降低光电转换效率。 四、结论