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1、1高温扩散高温扩散设备介绍设备介绍前段设备：裴文龙前段设备：裴文龙 2Chint Solar Confidential概述概述该设备主要用于156和125电池片制造中的扩散工艺；也可用于半导体器件制造中的扩散、氧化、退火及合金工艺，同时还适用于对其他材料的特殊温度处理。该设备由计算机控制，各部分软、硬件联锁；操作部分采用触摸屏技术，工艺参数的设置及运行均可在触摸屏上直接进行。3Chint Solar Confidential高温扩散设备的安装条件高温扩散设备的安装条件工作条件要求供电：三相五线制；单台(4管)总功率140KVA。供水：34“管供自来水，水压0.10.3MPa，冷却用；去离子水，
2、清洗 及工艺用。供气：N2、O2、压缩空气，进气压力0.30.6Mpa，工艺气体（POCL3)纯度99.99%。气源柜、废气室、净化台顶部均应接入排毒、排气管道。4Chint Solar Confidential高温扩散设备的工艺原理高温扩散设备的工艺原理扩散的目的：扩散的目的：形成PN结扩散采用的方法：扩散采用的方法：三氯氧磷（POCl3）液态源扩散POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。5Chint Solar Confidential高温扩散设备的工艺原理高温扩散设备的工艺原理扩散的工艺原理扩散的
3、工艺原理制造制造PN结原理：结原理：实质上就是想办法使受主杂质(P型)，在半导体晶体内的一个区域中占优势，而使施主杂质(N型)在半导体内的另外一个区域中占优势，这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型和N型半导体的接触，而此时半导体晶体内部就形成PN结。利用磷原子(N型)向晶硅片(P型)内部扩散的方法，改变晶硅片表面层的导电类型，从而形成PN结。这就是用POCl3液态源扩散法制造液态源扩散法制造P-N结的基本结的基本原理原理。影响扩散的因素：影响扩散的因素：浓度差别的存在是产生扩散运动的必要条件，环境温度的高低则是决定扩散运动快慢的重要因素，而扩散时间则是决定扩散的浓度和深度的影响因素。6Ch
4、int Solar Confidential高温扩散设备的工艺原理高温扩散设备的工艺原理POCl3磷扩散原理磷扩散原理POCl3在高温下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反应式如下：生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：由上面反应式可以看出，POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：生成的P2O5又进一步与硅作用，生成SiO2和磷原子，
5、并在硅片表面形成一层磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散。由此可见，在磷扩散时，为了促使在磷扩散时，为了促使POCl3充分的分解和避免充分的分解和避免PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流对硅片表面的腐蚀作用，必须在通氮气的同时通入一定流量的氧气量的氧气。7Chint Solar Confidential高温扩散设备的工艺流程高温扩散设备的工艺流程扩散闭管的工艺流程扩散闭管的工艺流程装片进舟装片进舟预淀积预淀积扩散步扩散步回温氧化回温氧化升温升温出舟卸片出舟卸片降温推阱降温推阱8Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介高温扩散设备的
6、总体结构高温扩散设备的总体结构分为四大部分：控制部分、推舟净化部分、电阻加热炉体部分、气源部分。9Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介闭管扩散炉整体图闭管扩散炉整体图10Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介控制部分：控制部分：位于控制柜的计算机控制系统分布在各个层面，而每个层面的控制系统都是相对的独立部分，每层控制对应层的推舟、炉温及气路部分，是扩散/氧化系统的控制中心。在每层相应的前面板上，左侧分布15寸触摸屏，右侧 分布状态指示灯、报警器、急停开关和控制开关。11Chint Solar Confiden
7、tial高温扩散设备简介高温扩散设备简介在控制柜每层相应的后面板上，放置有工控计算机、外置控制板卡二块（固态继电器载板）及两个RKC-CH402控温温控仪、一个F400控温温控仪、三个保护温控仪表，分别对应控制和保护炉体的左、中、右三段温度。温控仪表固态继电器载板12Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介计算机控制框图13Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介在控制柜的底层，安装有控制系统中的推舟控制装置、保护电路及电路转接控制板，前盖板上三相电源指示灯及照明、净化、抽风开关等。推舟控制电路前盖板14Chint
8、 Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介推舟净化部分：推舟净化部分：推舟净化柜的顶部装有照明灯；正面是水平层流的高效过滤器及推舟的丝杠、导轨副传动系统及SiC悬臂浆座，丝杠的右端安装有 驱动步进电机，导轨两端是限位开关。限位开关极限保护开关净化系统步进电机15Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介电阻加热炉体部分电阻加热炉体部分 电阻加热炉体部分也细分三部分，顶层部分配置水冷散热器及排热风扇，废弃室顶部设有抽风口，与外接负压抽风管道连接后，可将工艺过程残余气体带走。中间部分为加热炉体部分，配置炉管、控温热电偶、超温 保护热
9、电偶。炉柜的底层安装有加热炉 的功率部件（可控硅、散热器、接触器、变压器、可控硅过零 触发器等）及散热风机。热电偶16Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介气源部分气源部分 气源柜顶部设置有排毒口，用以排除在换源过程中泄露的有害气体。柜顶设置有三路工艺气体及一路CDA的进气接口，接口以下安装有减压阀、截止阀，用以对进气压力进行控制及调节。对应于气路，分别装有相应的电磁阀、气动阀、过滤器、单向阀、MFC及源瓶冷阱等。柜子底部装有MFC电源、控制开关、保险等电路转接板及设备总电源进线转接板。17Chint Solar Confidential高温扩散设备简
10、介高温扩散设备简介气源部分气源部分大N2小N2CDA上管气路（其他管相同）O218Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介气源进气图气源进气图（O2、小N2、大N2、CDA）减压阀19Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介气源气路气源气路气动阀小N2 MFCO2 MFC大N2 MFC电磁阀20Chint Solar Confidential高温扩散设备简介高温扩散设备简介闭管的炉体尾部气路闭管的炉体尾部气路尾气液收集瓶气源进气口热电偶管炉体尾气管尾气排放管道恒温槽21Chint Solar Confidentia
11、l高温扩散设备的操作界面高温扩散设备的操作界面触摸屏操作界面可对气源状况、推舟动作、阀门动作进行控制和观察。触摸屏界面还可显示温度状况、报警信息、流量曲线、工艺运行状况和工艺参数设定等。22Chint Solar Confidential高温扩散设备的注意事项高温扩散设备的注意事项扩散炉管运行时为高温状态，因此操作维护时要注意带防护用具。源气体中POCl3是有毒气体，在每次维护保养时须确定关闭气源。扩散设备中有很多石英制品，在维护保养时也要轻拿轻放。炉管在清洗时，可根据炉管的洁净程度配比相应的HF和HCL浓度和浸泡时间（较难清洗时可适当延长浸泡时间）。在炉管和SiC浆的安装时，要注意SiC浆的
12、位置保持在炉管正确位置，试走舟时均流板等要与炉管保持一段距离为佳。PClO3极易水解，在潮湿的空气中，因水解产生酸雾，水解生的HCl 溶于源中会使源变成淡黄色，此时须换源。工艺生成物HPO3是一种白色粘滞性液体，对硅片有腐蚀作用，并会使石英舟粘在管道上不易拉出。23Chint Solar Confidential高温扩散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障触摸屏显示大触摸屏显示大N2或小或小N2、干、干O2流量不准确流量不准确1、查看可能的报警信息，并按报警信息采取正确措施。2、确认外围气体供应正常。3、确认气体进气阀门正常开启，并且压力在正常范围。4、确认MFC的数据线连接完好，数据线路传输
13、正常。5、确认MFC本身是否工作正常，若有必要进行返修或更换。6、确认工控机的控制板卡是否工作正常，若有必要进行返修或更换。24Chint Solar Confidential高温扩散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障气路无流量显示气路无流量显示1、查看可能的报警，并按报警信息采取正确措施。2、确认气路外围进气供应正常。3、确认气路的减压阀和手动阀已打开。4、确认电路有+-15V电压电源信号。5、确认电路线路接线良好，固态继电器可正常工作。6、确认采用气动阀时，其压缩空气压力是否足够。7、检查计算机控制板卡及转接线，若有必要进行返修。25Chint Solar Confidential高温扩
14、散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障系统显示超温报警并自动切断加热电流系统显示超温报警并自动切断加热电流1、查看报警信息，并按报警信息采取正确措施。2、确认温度设定值不低于正常使用值。3、确认热电偶是否存在开路故障，若有必要进行更换。4、确认可控硅是否烧坏短路，若有必要进行更换。5、确认可控硅的触发器是否工作正常，若有必要进行更换。26Chint Solar Confidential高温扩散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障炉子不升温炉子不升温1、查看报警信息，并按报警信息采取正确措施。2、确认炉体加热按钮是否打开3、确认功率部件上保险（100A）是否烧坏，进行更换4、确认触发器上保险（0
15、.25A）是否烧坏，进行更换5、确认可控硅是否开路，进行更换6、确认炉体加热丝是否断，进行更换7、确认是否为可控硅触发器电源故障，检查触发器+15V电源27Chint Solar Confidential高温扩散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障扩散炉温显示失控扩散炉温显示失控1、查看可能的报警，并按报警信息采取正确措施。2、查看温控仪的参数，确认参数设置正确。3、查看炉温的控制电路，确认电路线路接线完好。4、查看热电偶和补偿导线，确认热电偶或补偿导线接线没有接反。5、查看热电偶和补偿导线，确认热电偶或补偿导线没有短路。6、查看线路中的可控硅，确认可控硅是否短路，若有必要进行更换。28Chi
16、nt Solar Confidential高温扩散设备的典型故障高温扩散设备的典型故障推舟部分舟不能正常进出舟推舟部分舟不能正常进出舟1、查看可能的报警，并按报警信息采取正确措施。2、确认面板上的急停开关处于拉出状态。3、确认限位开关是否离活动金属触块太远或是否损坏，若有必要调整其位置或进行更换。4、确认推舟电路的保险丝是否正常，若有必要进行更换。5、确认推舟电路线路接线完好。6、确认推舟电路的计算机控制板卡是否正常，若有必要进行返修或更换。29Chint Solar Confidential安全安全设备的安全使用设备的安全使用1、设备外壳一定要有良好的接地。2、出现故障时必须先切断电源再分步
17、检查，严禁在未弄清故障原因的情况下 带电检测。3、当系统出现报警时，必须在彻底排除故障后，方可重新开机。4、运行工艺过程中，炉口废气室及源柜的排气口，一定要与排风系统相通，保证抽气排毒畅通。5、对超温保护系统应作定期检查，看是否工作可靠。如果晚上设置自动保温，要求设置的最高报警温度小于1120，在进入自动保温前应先测试一下 超温保护系统是否灵敏可靠。6、扩散源部分出现故障时，应先关闭相应气路的手动阀，并暂停工艺运行；待确已排除故障后才能继续进行下面的扩散工艺。7、液态源外溢了，要立即清理干净，并暂停工艺运行，仔细检查源瓶是否有 破损。30Chint Solar Confidential安全安全
18、化学品的安全使用化学品的安全使用三氯氧磷的安全使用1必须在通风柜中灌装三氯氧磷。清洗源瓶前应先倒尽残液，防止发生爆炸。2用三氯氧磷做源的扩散炉，炉口要有通风罩，通源前要先开动排风电扇。3源的灌装必须在通风良好的操作柜中进行。4操作时必须戴好手套及防护面罩，工作完毕后，手套必须用水冲洗干净后才能脱掉5严禁将装有源的密封源瓶在常温下保存。酸碱的安全使用1在有酸、碱存放的地方要安装良好的通风排气设备。2为了避免酸、碱对人体皮肤和衣物的腐蚀和灼伤，操作者要穿戴好防护装置并在抽风排毒柜中进行。3搬运时要谨慎小心，防止瓶子倾倒或破裂。起封时，瓶口应朝向无人方向。4酸碱废液必须经过净化处理，严禁直接排入下水
19、道。31Chint Solar Confidential保养与维修保养与维修设备的工作环境应长期保持清洁、干躁，净化工作台、气源柜应经常擦抹，保持无污染。炉体柜的废气室及净化操作台上的工艺废液要随时擦除，以防止对人员及设备造成损害。应定期打开炉体柜的下架门板检查，防止废气室有残液浸滴到变压器、可控硅等器件上面，引起设备损坏。在相隔一天以上的工艺之间（或者白天工作，晚上不做工艺），可不必停炉而设置保温，炉子最佳保温温度为500600，这样可延长加热器的使用寿命。炉子恒温区调好后，一般不是频繁连续工艺，可六个月校准一次；连续工艺，要求三个月校准一次。设备长期不使用时，应该每隔一星期通电运行一次，防止器件受潮失效。更换已损坏的元器件时，应尽量采用规格、型号相同的器件。温控仪、质量流量控制器等关键件不得采用替代品。