تعارف

مونوکرسٹل لائن N-type TOPCon سولر سیلز فوٹو وولٹک صنعت میں سب سے زیادہ امید افزا اعلیٰ کارکردگی والی ٹیکنالوجیز میں سے ایک بن گئے ہیں۔ ان کی پیداوار میں احتیاط سے کنٹرول شدہ مراحل کا ایک طویل سلسلہ شامل ہے، جس میں ٹیکسچرنگ، بورن ڈفیوژن، لیزر SE، اینیلنگ، الکلائن پالشنگ، PE-poly، اینیلنگ، RCA کلیننگ، کوٹنگ، میٹلائزیشن اور حتمی جانچ اور چھانٹی شامل ہے۔ اس مضمون میں، ہم ہر اہم عمل کے مرحلے پر گامزن ہیں اور بتاتے ہیں کہ یہ کیوں اہم ہے۔

1. ٹیکسچرنگ (TEX)

ٹیکسچرنگ کا مقصد

ٹیکسچرنگ کا مقصد ویفر کی سطح پر موجود مکینیکل نقصان کی تہہ کو ہٹانا اور ایک پرامڈ شکل کی ٹیکسچرڈ سطح بنانا ہے جو روشنی کے جذب کو بڑھاتی ہے۔ سطح کی عکاسی کو کم کرکے، شارٹ سرکٹ کرنٹ (Isc) میں بہتری آتی ہے، جو بالآخر سیل کی فوٹو الیکٹرک تبدیلی کی کارکردگی کو بڑھاتی ہے۔

گیلے اینچنگ آج کل سب سے عام ٹیکسچرنگ عمل ہے۔ ویفر کی سطح پر موجود دھاتی آئن، نقصان کی تہیں اور دیگر آلودگی دوبارہ ملاپ کے مراکز کے طور پر کام کرتی ہیں۔ چونکہ الگ کیے گئے الیکٹران اور ہولز کو ویفر کی سطح پر سفر کرنا اور جمع ہونا ہوتا ہے، یہ دوبارہ ملاپ کے مراکز اقلیتی کیریئر کی زندگی کو کم کرتے ہیں، جس کی وجہ سے کیریئرز بیرونی کرنٹ کے طور پر خارج ہونے سے پہلے دوبارہ ملاپ کر لیتے ہیں۔ سطحی آکسائیڈ کی تہیں اور نامیاتی آلودگی بھی AlOx اور SiNx تہوں کے جمع ہونے اور پاسیویشن کے معیار کو متاثر کرتی ہیں، لہٰذا سطح کی مکمل صفائی ضروری ہے اور یہ براہ راست سیل کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔

رد عمل کا اصول

ٹیکسچرنگ کرسٹل لائن سلکان کی انیسوٹروپک اینچنگ خاصیت پر انحصار کرتی ہے، جہاں کم ارتکاز والی الکلی اور اضافی اشیاء مختلف کرسٹل سمتوں کو مختلف شرحوں پر اینچ کرتی ہیں۔ (110) اور (100) جہازوں پر اینچ کی شرح (111) جہاز سے کہیں زیادہ ہوتی ہے۔ ایک مخصوص اینچنگ وقت کے بعد، (111) جہازوں پر مشتمل چار "اہرام" ڈھانچے مونو کرسٹل لائن ویفر کی سطح پر رہ جاتے ہیں۔

کرسٹل جہازوں کے درمیان جوہری ترتیب مختلف ہوتی ہے، جس کی وجہ سے اینچ کی شرحیں مختلف ہوتی ہیں:

• (100) جہاز: نسبتاً ڈھیلی جوہری ترتیب جس میں زیادہ کیمیائی بندھن بے نقاب ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے اینچ کی شرح سب سے تیز ہوتی ہے۔

• (110) جہاز: جوہری کثافت (100) اور (111) کے درمیان ہوتی ہے، جس کی اینچ کی شرح (100) سے تیز لیکن قدرے کم ہوتی ہے۔

• (111) جہاز: سب سے زیادہ گنجان جوہری ترتیب، جس میں کیمیائی بندھنوں پر حملہ کرنا مشکل ہوتا ہے، جس کی وجہ سے اینچ کی شرح سب سے سست ہوتی ہے۔

ٹیکسچرنگ اضافی اشیاء کا کردار

اضافی اشیاء سلکان کی سطحی تناؤ کو کم کرتی ہیں، رد عمل کے دوران بننے والے ہائیڈروجن بلبلوں کے اخراج کو فروغ دیتی ہیں، اور اہراموں کو زیادہ یکساں بناتی ہیں۔ وہ ویفر کی سطح اور رد عمل کے محلول کے درمیان گیلا پن کو بہتر کرتی ہیں، NaOH محلول کی اینچنگ طاقت کو کمزور کرتی ہیں، نیوکلیشن پوائنٹس اور نیوکلیشن کثافت میں اضافہ کرتی ہیں، اور بڑی تعداد میں چھوٹے اہراموں کی تشکیل کو فروغ دیتی ہیں۔ عام طور پر، اضافی شے کی خصوصیات کا ٹیکسچرڈ اہرام کی سطح پر سب سے براہ راست اثر ہوتا ہے۔

عمل کا بہاؤ

ٹیکسچرنگ کی ترتیب میں عام طور پر شامل ہیں: NaOH اور H2O2 کے ساتھ پہلے سے صفائی (60°C پر الٹراسونک صفائی کی مدد سے، اس کے بعد خالص پانی سے دھلائی) تاکہ نامیاتی مادے، دھاتی نجاست اور آری کے نقصان کو دور کیا جا سکے؛ تقریباً 0.6% NaOH اور 0.4% اضافی شے کے ساتھ 82°C پر 420 سیکنڈ کے لیے الکلائن ٹیکسچرنگ تاکہ اہرام کی ساخت بن سکے؛ باقی نامیاتی مادے کو دور کرنے کے لیے بعد میں صفائی؛ باقی الکلی کو بے اثر کرنے اور آکسائیڈ کی تہہ کو ہٹانے کے لیے پتلا تیزاب (3.15% HCl + 7.1% HF) سے تیزابی صفائی؛ سطحی تناؤ کے ذریعے پانی کی فلم کو ہٹانے کے لیے سست نکالنے سے پہلے پانی کی کمی؛ اور آخر میں 90°C گرم ہوا سے خشک کرنا۔

2. بوران کا پھیلاؤ (B Diff)

مقصد

زیادہ درجہ حرارت پر، بوران کے ایٹم N-قسم کے ویفر کی سطح میں پھیل کر PN جنکشن بناتے ہیں۔ PN جنکشن کا اندرونی میدان فوٹو جنریٹڈ کیریئرز کو الگ کرتا ہے تاکہ بیرونی طور پر کرنٹ خارج ہو سکے۔ P-قسم کے ویفرز، جن میں سوراخوں کی زیادہ تعداد ہوتی ہے، جنکشن کی تشکیل کے لیے فاسفورس ڈوپنگ استعمال کرتے ہیں؛ N-قسم کے ویفرز، جن میں الیکٹران کی زیادہ تعداد ہوتی ہے، بوران ڈوپنگ استعمال کرتے ہیں۔

عمل کا اصول

بورون ٹرائی کلورائیڈ (BCl3) 800-900°C پر کوارٹز ٹیوب سے گزرتا ہے اور آکسیجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے B2O3 بناتا ہے، جو نائٹروجن کیریئر گیس کے ساتھ ویفر کی سطح پر جمع ہوتا ہے اور Si کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے بورون ایٹم پیدا کرتا ہے، جس سے بوروسیلیکیٹ گلاس (BSG) کی تہہ بنتی ہے۔ اس کے بعد بورون ایٹم ویفر میں پھیل کر PN جنکشن بناتے ہیں۔ BCl3 ایک بے رنگ دھواں دار مائع یا گیس ہے جس کی کثافت 1.35 kg/m3، پگھلنے کا نقطہ -107.3°C اور ابلنے کا نقطہ 12.5°C ہے۔ یہ غیر آتش گیر، پریشان کن اور تیز بو والا ہے، پانی میں گل کر ہائیڈروجن کلورائیڈ اور بورک ایسڈ بناتا ہے جس میں نمایاں حرارت خارج ہوتی ہے۔ درمیانی مصنوعہ B2O3، جس کا پگھلنے کا نقطہ 450°C اور ابلنے کا نقطہ 1860°C ہے، پورے عمل میں مائع رہتا ہے اور کوارٹز اجزاء کے لیے شدید سنکنار ہے۔

بورون کا پھیلاؤ فاسفورس کے پھیلاؤ سے زیادہ مشکل ہے، اس لیے TOPCon راستہ آلات پر زیادہ تقاضے عائد کرتا ہے، بشمول زیادہ یکسانیت، زیادہ پھیلاؤ درجہ حرارت (عام طور پر 1000°C سے اوپر) اور طویل پھیلاؤ کا وقت (فلم بننے میں اکثر 240 منٹ لگتے ہیں)، جو جنکشن بنانے کے مرحلے پر آلات اور پیداواری لاگت میں اضافہ کرتا ہے۔

عمل کا بہاؤ

پھیلاؤ دو طریقوں سے کیا جاتا ہے۔ پہلے سے جمع کرنے والا پھیلاؤ (BSG جمع کرنے کا مرحلہ) کم درجہ حرارت استعمال کرتا ہے اور ویفر کو سیر شدہ نجاست کے ماحول میں رکھتا ہے، اس لیے سطح کی نجاست کا ارتکاز مستقل رہتا ہے؛ اسے مستقل سطحی ماخذ کا پھیلاؤ کہا جاتا ہے۔ دوبارہ تقسیم کرنے والا پھیلاؤ بورون کو BSG سے ویفر میں زیادہ درجہ حرارت پر آکسیجن سے بھرپور ماحول میں دھکیلتا ہے بغیر بیرونی نجاست کے؛ یہاں سطح کا ارتکاز وقت کے ساتھ بدلتا ہے، جسے محدود سطحی ماخذ کا پھیلاؤ کہا جاتا ہے، جس میں گاوسی نجاست کی تقسیم ہوتی ہے۔

عام عمل کے مراحل یہ ہیں: ویکیوم پمپنگ کر کے کم دباؤ حاصل کرنا؛ پھیلاؤ کے درجہ حرارت (800-900°C) تک گرم کرنا؛ درجہ حرارت برقرار رکھتے ہوئے دباؤ مزید کم کرنا؛ کم دباؤ پر لیک کا پتہ لگانا؛ پہلے سے آکسیڈیشن کر کے 1nm SiO2 کی تہہ بنانا تاکہ اگلے پھیلاؤ کے مرحلے کو سست کیا جا سکے اور بورون کے پھیلاؤ کو یکساں بنایا جا سکے؛ بورون ماخذ متعارف کروا کر فعال پہلے سے جمع کرنے اور غیر فعال ڈرائیو ان کے لیے پھیلاؤ/جمع کرنا؛ 900°C سے اوپر مزید گرم کرنا تاکہ پھیلاؤ کی شرح اور گہرائی بڑھائی جا سکے؛ بعد میں آکسیڈیشن کر کے 100nm سے زیادہ SiO2 کی تہہ بنانا تاکہ بورون کے مواد کو کنٹرول کیا جا سکے، جنکشن کو گہرا کیا جا سکے، حفاظتی تہہ بنائی جا سکے اور سبسٹریٹ کی نجاست کو دور کیا جا سکے؛ محفوظ ٹیوب کھولنے کے درجہ حرارت تک ٹھنڈا کرنا؛ اور N2 کے ساتھ ویکیوم توڑ کر فضا کا دباؤ بحال کرنا۔

3. BSG کا خاتمہ اور الکلائن اینچنگ

BSG کا خاتمہ

بوران کے پھیلاؤ کے بعد، ویفر کے پچھلے حصے اور کناروں پر ایک موٹی BSG پرت (40-100nm آکسائیڈ) بنتی ہے۔ یہ بوروسیلیکیٹ گلاس پرت بعد کے عمل کو منفی طور پر متاثر کرتی ہے اور PN جنکشن لیکیج کا سبب بن سکتی ہے، لہٰذا ڈوپنگ کے بعد کیمیائی اینچنگ اور صفائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ الکلائن اینچنگ سے پہلے، ایک ان لائن سنگل سائیڈ HF عمل پچھلے حصے اور کناروں کے BSG کو ہٹاتا ہے، جبکہ سامنے کا BSG الکلائن اینچنگ کے دوران ماسک کے طور پر محفوظ رہتا ہے تاکہ سامنے کے ڈھانچے کی حفاظت ہو سکے۔

ویفر پہلے ان لائن HF صفائی کے آلات میں داخل ہوتا ہے، جہاں تقریباً 60% HF پچھلے BSG کو محلول میں تحلیل کر دیتا ہے جبکہ پانی کی ایک فلم سامنے کے BSG کی حفاظت کرتی ہے، اس کے بعد تقریباً 0.5 منٹ تک خالص پانی سے دھلائی کی جاتی ہے۔ ترتیب میں شامل ہیں: SiO2 کی ہائیڈروفیلیسیٹی کا استعمال کرتے ہوئے پانی کی فلم لگانا تاکہ سامنے کے BSG کی حفاظت ہو سکے؛ پچھلے حصے اور کناروں کے BSG کی HF اینچنگ؛ ممکنہ طور پر آلودہ پانی کی فلم کو تازہ کرنے کے لیے پانی کی گن کا مرحلہ؛ بقایا HF کو ہٹانے کے لیے پانی سے دھلائی؛ بقایا نجاستی آئنوں کو ہٹانے کے لیے تیزاب کی صفائی؛ اور سامنے کی پانی کی فلم کو خشک کرنا۔

الکلائن اینچنگ

الکلائن اینچنگ کا مقصد پچھلے حصے اور کناروں پر PN جنکشن کو ہٹانا ہے تاکہ لیکیج کو روکا جا سکے، اور پچھلے حصے کی ایک یکساں، صاف شکل بنانا ہے تاکہ پچھلے حصے کی پاسیویشن کی تیاری ہو سکے۔

دو اہم طریقے ہیں۔ ثانوی ٹیکسچرنگ پہلی ٹیکسچرنگ کے اصول میں مماثل ہے، لیکن اضافی مادہ کو BSG اور الکلی کے درمیان رد عمل کی شرح کو کم کرنا چاہیے۔ الکلائن پالشنگ میں زیادہ ارتکاز والی الکلی اور اضافی مادے استعمال ہوتے ہیں تاکہ الکلی-سلیکون رد عمل کو تیز کیا جا سکے، انیسوٹروپک اینچنگ کی خصوصیت کو کمزور کیا جا سکے اور ایک اعلیٰ عکاس پالش شدہ شکل بنائی جا سکے۔ الکلائن اینچنگ کا اضافی مادہ سامنے کے BSG کی حفاظت کرتا ہے، الکلی کے ساتھ اس کے رد عمل کی شرح کو کم کرتا ہے تاکہ زیادہ اینچنگ سے بچا جا سکے، BSG کو بعد کے مراحل کے لیے ماسک کے طور پر رکھتا ہے، سطح کے تناؤ کو کم کرتا ہے تاکہ ہائیڈروجن کے بلبلے خارج ہو سکیں، گیلا پن بہتر کرتا ہے اور نیوکلیشن کثافت بڑھاتا ہے۔

4. جمع اور کوٹنگ

اس مرحلے میں ٹنل آکسائیڈ (TOX)، پولی-Si پرت اور ماسک جمع کیا جاتا ہے۔ جمع کرنا بنیادی طور پر ویکیوم بخارات کے مرحلے میں ہوتا ہے اور اسے فزیکل ویپر ڈیپوزیشن (PVD)، کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (CVD) اور ایٹمک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ PVD کسی مادی ماخذ کو ایٹموں، مالیکیولز یا آئنوں میں بخارات بنا کر کم دباؤ میں سبسٹریٹ پر جمع کرتا ہے؛ CVD سبسٹریٹ پر کیمیائی رد عمل کے ذریعے جمع پیدا کرتا ہے؛ اور ALD مواد کو ایک ایک ایٹم پرت کے طور پر تہہ بہ تہہ جمع کرتا ہے۔

ٹنل آکسائیڈ پرت (TOX)

ٹنل آکسائیڈ پرت کوانٹم ٹنلنگ اثر پر مبنی ہے، جس میں ایک انتہائی پتلی آکسائیڈ (عام طور پر 1-2nm) بطور رکاوٹ استعمال ہوتی ہے۔ n-قسم سلکان سبسٹریٹ اور ڈوپڈ پولی-Si پرت کے درمیان، یہ کیریئر سلیکٹیو ٹرانسپورٹ کو قابل بناتی ہے: الیکٹران (اکثریتی کیریئر) آکسائیڈ کے ذریعے پولی-Si پرت میں ٹنل کرتے ہیں، جبکہ ہولز (اقلیتی کیریئر) کو زیادہ رکاوٹ کی اونچائی (تقریباً 4.5-4.8eV) کا سامنا کرنا پڑتا ہے اور وہ روک دیے جاتے ہیں۔ یہ بینڈ موڑنے اور فیلڈ ایفیکٹ پاسیویشن بھی پیدا کرتی ہے، جہاں ڈوپڈ پولی-Si اور سبسٹریٹ کے درمیان ورک فنکشن کا فرق انٹرفیس انرجی بینڈز کو موڑتا ہے اور ایک الیکٹروسٹیٹک فیلڈ بناتا ہے جو اکثریتی کیریئرز کو بڑھاتا ہے اور اقلیتی کیریئرز کو دور کرتا ہے، اس طرح انٹرفیس ری کمبینیشن کو مزید کم کرتا ہے۔

آکسائیڈ تھرمل آکسیڈیشن (LPCVD کے ساتھ مطابقت) یا PECVD، PEALD اور تھرمل آکسیڈیشن (PECVD کے ساتھ مطابقت) کے ذریعے تیار کی جا سکتی ہے۔ فلم کی کثافت کے لحاظ سے، PEALD بہترین پاسیویشن دیتا ہے لیکن زیادہ آلات کی لاگت پر، جبکہ تھرمل آکسیڈیشن اور PECVD بہتر معیشت پیش کرتے ہیں۔ ALD عام طور پر تقریباً 0.7nm، تھرمل آکسیڈیشن تقریباً 1.3nm دیتا ہے، اور ٹنلنگ میکانزم عام طور پر 1.6nm سے کم موٹائی پر حاصل ہوتا ہے۔ LPCVD زیادہ پختہ ہے، جس میں سادہ کنٹرول اور اعلی فلم کوالٹی جیسے فوائد ہیں، لیکن یہ اگلے کنارے پر ایک لپیٹنے والی ڈوپڈ پولی-Si پرت بناتا ہے جسے صاف کرنا ضروری ہے، اور فلم کی شرح سست ہے۔ PECVD پولی-Si ایک نئی ٹیکنالوجی ہے جس میں تیز جمع، ان-سیٹو ڈوپنگ اور کم لپیٹنا ہے، لیکن اس کی پختگی میں ابھی بہتری کی ضرورت ہے اور یہ دھول، زیادہ ہائیڈروجن مواد اور اعلی درجہ حرارت اینیلنگ کے دوران بلبلے کی تشکیل کا شکار ہو سکتی ہے۔

پولی-Si پرت

پولی کرسٹل لائن سلکان (Poly) لاتعداد چھوٹے سلکان دانوں سے بنا ہے، جس کے دانوں کے سائز عام طور پر دسیوں سے سینکڑوں نینو میٹر تک ہوتے ہیں اور ان کے درمیان دانوں کی حدود ہوتی ہیں۔ پولی-Si پرت عام طور پر فاسفورس سے ڈوپ کی جاتی ہے تاکہ اعلی ڈوپڈ n-قسم پولی-Si بن سکے، جس سے چالکتا بہتر ہوتی ہے، کیریئر سلیکٹیو ٹرانسپورٹ ممکن ہوتی ہے اور سبسٹریٹ کے ساتھ اچھا اوہمک رابطہ بنتا ہے۔

پولی-Si کی تیاری میں جمع کرنا اور ڈوپنگ دونوں شامل ہیں۔ جمع کرنے کے لیے عام طور پر LPCVD یا PECVD استعمال کیا جاتا ہے جس کی موٹائی تقریباً 100-150nm ہوتی ہے؛ بے ساختہ فلم اینیلنگ کے دوران کرسٹلینیٹی تبدیل کرتی ہے، مائیکرو کرسٹل لائن-بے ساختہ مخلوط مرحلے سے پولی کرسٹل لائن میں تبدیل ہوتی ہے اور پاسیویشن کو فعال کرتی ہے۔ ڈوپنگ کے لیے، LPCVD عام طور پر پہلے ایک انٹرنزک پولی-Si پرت جمع کرتا ہے اور پھر ڈفیوژن فرنس یا آئن امپلانٹیشن (ex-situ ڈوپنگ) کے ذریعے فاسفورس ڈوپنگ مکمل کرتا ہے، کیونکہ سست LPCVD جمع کے دوران ڈوپنگ اسے مزید سست کر دے گی۔ PECVD میں فلم کی کارکردگی زیادہ ہوتی ہے اور یہ کوٹنگ کے دوران (in-situ ڈوپنگ) فاسفورس ڈوپنگ مکمل کر سکتا ہے۔ LPCVD، پولی-Si کے لیے مرکزی ٹیکنالوجی، سائلین (SiH4) کو تھرمل طور پر گل کر سلکان ایٹم بناتی ہے جو فلم میں جمع ہوتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ موٹی پولی-Si زیادہ سنگین FCA (پیراسائٹک) نقصان اور زیادہ شارٹ سرکٹ کرنٹ نقصان کا سبب بنتی ہے، اور زیادہ فاسفورس ڈوپنگ FCA جذب اور کرنٹ نقصان کو بڑھاتی ہے۔

ماسک پرت

ماسک پرت عام طور پر پولی-Si جمع کرنے کے بعد اگائی جانے والی تقریباً 10nm موٹی SiO2 فلم ہوتی ہے تاکہ پچھلے ڈھانچے کی حفاظت کی جا سکے، بنیادی طور پر بعد کے گیلے عملوں کو پولی-Si پرت کو اچھنے سے روکتی ہے۔ اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ٹینک قسم کے گیلے آلات میں پچھلا ڈھانچہ خراب نہ ہو، پولی عمل کے بعد سائلین اور نائٹرس آکسائیڈ کا استعمال کرتے ہوئے پچھلی سطح پر SiOx ماسک (تقریباً 10nm) اگایا جاتا ہے (نوٹ: غیر ویکیوم ماحول میں سائلین اور آکسیجن دھماکے کا خطرہ رکھتے ہیں)۔

عمل کے مراحل یہ ہیں: ویکیوم پری ہیٹنگ تاکہ ویفر کو مطلوبہ درجہ حرارت پر لایا جا سکے؛ انٹرنزک سلکان سورس کی پری ڈیپوزیشن (صرف گیس، بغیر RF کے، تاکہ ٹیوب کو یکساں طور پر بھرا جا سکے اور دباؤ مستحکم ہو)؛ انٹرنزک سلکان سورس کی ڈیپوزیشن (RF آن، تاکہ ایک غیر ڈوپڈ فلم جمع کی جا سکے جو ڈوپڈ پولی سے فاسفورس کو روکتی اور بفر کرتی ہے)؛ ڈوپڈ سلکان سورس کی پری ڈیپوزیشن (صرف گیس)؛ ڈوپڈ سلکان سورس کی ڈیپوزیشن (RF آن، تاکہ فاسفورس ڈوپڈ پولی فلم جمع کی جا سکے)؛ PECVD SiOx کے ذریعے آکسائیڈ ماسک کی تشکیل؛ اور N2/Ar پیورجنگ تاکہ SiH4 اور N2O کو ٹیوب سے باہر دھکیلا جا سکے اور فرنس کا دروازہ کھولتے وقت دہن کو روکا جا سکے۔

5. اینیلنگ

اینلنگ کا مقصد PECVD کے ذریعے اگائی گئی بے ساختہ سلکان کو پولی کرسٹل لائن سلکان میں تبدیل کرنا، فاسفورس ایٹموں کو فعال کرنا اور جنکشن کی گہرائی کو بڑھانا، اور پن ہولز بنانا ہے۔ اس عمل میں BN2 (بوران نائٹرائڈ) متعارف کرایا جاتا ہے اور آہستہ آہستہ 890-920°C تک گرم کیا جاتا ہے، جہاں BN2 کو زیادہ درجہ حرارت پر داخل کیا جاتا ہے تاکہ پولی فلم میں فاسفورس ایٹموں کو فعال کیا جا سکے اور موثر ڈوپنگ تشکیل دی جا سکے۔

اینیلنگ اور TOX کے درمیان ایک تعلق ہے: ٹنل آکسائیڈ کو تبدیل کیے بغیر، اینیلنگ کا درجہ حرارت بڑھانے سے زیادہ پن ہولز اور ان ڈفیوژن پیدا ہوتے ہیں، جس سے رابطہ مزاحمت کم ہوتی ہے اور FF بہتر ہوتا ہے جبکہ پاسیویشن کی ضروریات پوری ہوتی ہیں؛ اسی اینیلنگ درجہ حرارت پر، موٹی ٹنل آکسائیڈ زیادہ پن ہولز اور ان ڈفیوژن اور زیادہ سیچوریشن کرنٹ پیدا کرتی ہے۔

6. PSG ہٹانا اور RCA صفائی

PEALD کے ذریعے n+-poly-Si فلم جمع کرنے کے دوران، ویفر کے سامنے ایک مقامی n+-poly پرت بنتی ہے، جو ایک پتلی Mask (SiOx) فلم سے ڈھکی ہوتی ہے۔ سنگل سائیڈ HF SiOx کو ہٹاتا ہے، پھر الکلائن غسل سامنے والے n+-poly-Si کو ہٹاتا ہے۔ ویفر خشک ہونے سے پہلے کیمیائی رد عمل کے لیے ترتیب وار اینچنگ ٹینک، الکلائن ٹینک اور صفائی کے ٹینک سے گزرتا ہے۔

RCA کا مقصد ریپ ایراؤنڈ پلیٹنگ کو ہٹانا اور کنارے کی اینچنگ کرنا ہے تاکہ کنارے کے رساو کو روکا جا سکے، اور سامنے اور پیچھے کے BSG اور ماسک کو ہٹا کر ویفر کو صاف کرنا اور اسے خشک کرنا ہے تاکہ سامنے اور پیچھے کی پاسیویشن فلموں کے لیے تیار کیا جا سکے۔ چونکہ پولی کرسٹل لائن سلکان ہے، ریپ ایراؤنڈ ہٹانے کے لیے زیادہ ارتکاز والی الکلی اور اضافی اشیاء کے ساتھ الکلائن پالشنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔

RCA additives غیر نامیاتی مادوں اور باقیات کو صاف کرتے ہیں تاکہ سطح کی گیلا پن بہتر ہو، رد عمل کے عمل انگیز کے طور پر کام کرتے ہیں تاکہ OH- کے سلکان کے ساتھ بندھن کو تیز کریں اور ریپ ایراؤنڈ اور کنارے کی اینچنگ کو تیز کریں، اور سلکان ڈائی آکسائیڈ کی الکلی اینچنگ کی شرح کو کم کرتے ہیں تاکہ سامنے والے BSG اور پیچھے والے ماسک کو زیادہ اینچنگ سے بچایا جا سکے۔

عمل کے مراحل یہ ہیں: ان لائن HF N2 اینیلنگ کے بعد سامنے اور کناروں پر بننے والے PSG کو ہٹاتا ہے جبکہ پیچھے والے PSG کو برقرار رکھتا ہے تاکہ پیچھے والے پولی کی حفاظت ہو؛ NaOH اور additive کے ساتھ الکلائن پالشنگ اضافی سامنے اور کنارے کے پولی کو ہٹاتی ہے؛ الکلائن واشنگ اضافی additives اور نجاست کو ہٹاتی ہے؛ ایسڈ صفائی باقی ماندہ الکلی کو بے اثر کرتی ہے اور دھاتی آئنوں کو ہٹاتی ہے؛ کمرے کے درجہ حرارت کے ڈی آئنائزڈ پانی میں روبوٹ کے ساتھ آہستہ نکالنا تاکہ پانی کے دھبے نہ پڑیں؛ اور 90°C پر خشک کرنا تاکہ ویفرز اور کیریئرز پر مائع باقی نہ رہے۔

7. ALD (جوہری پرت جمع کرنا)

جوہری تہہ جمع کرنے کا عمل سبسٹریٹ پر ایک ایک جوہری تہہ کوٹ کرتا ہے اور اس کی خود محدود کرنے والی نوعیت کی خصوصیت رکھتا ہے، جو ALD کی بنیاد ہے۔ وقت یا مقامی وقفوں کے ذریعے، سبسٹریٹ کو باری باری مختلف پیش خیموں کے سامنے لایا جاتا ہے۔ جب سبسٹریٹ پیش خیمہ A کے ماحول میں ہوتا ہے، تو A سطح پر کیمیائی طور پر جذب ہوتا ہے جب تک کہ سیر نہ ہو جائے، پھر رک جاتا ہے؛ جب پیش خیمہ B کے سامنے لایا جاتا ہے، تو B پہلے سے جذب شدہ A کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، ضمنی مصنوعات پیدا کرتا ہے جب تک کہ پہلا پیش خیمہ مکمل طور پر استعمال نہ ہو جائے اور رد عمل خود بخود رک جائے، مطلوبہ جوہری تہہ تشکیل دیتا ہے۔ ALD مطلوبہ فلم بنانے کے لیے اس رد عمل کو دہراتا ہے۔

ویفر کے پچھلے حصے پر، AlOx پاسیویشن پچھلی سطح کے ری کمبینیشن کی شرح کو کم کرتی ہے۔ ایلومینیم آکسائیڈ میں مقررہ منفی چارجز ہوتے ہیں جو ویفر کی سطح پر ایلومینیم آکسائیڈ اور سلکان آکسائیڈ کے درمیان انٹرفیس پر واقع ہوتے ہیں؛ یہ اعلی کثافت والا منفی چارج موثر فیلڈ پاسیویشن کو یقینی بناتا ہے۔ ایلومینیم آکسائیڈ بہترین کیمیائی پاسیویشن بھی فراہم کرتا ہے، کرسٹل لائن سلکان کی سطح پر لٹکنے والے بندھنوں کو سیر کرتا ہے اور انٹرفیس حالت کی کثافت کو کم کرتا ہے۔

عمل کے مراحل یہ ہیں: پہلے سے جمع کرنا (صرف گیس، کوئی RF نہیں، ٹیوب کو یکساں طور پر بھرنا اور دباؤ کو مستحکم کرنا، گیس کے ضیاع اور حفاظتی خطرات سے بچنے کے لیے مختصر رکھا جاتا ہے)؛ جمع کرنا (RF آن، TMA کے ساتھ پلازما بنتا ہے جو سطح کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے AlOx بناتا ہے، پھر غیر فعال گیس سے صفائی، 40 چکروں کے لیے دہرایا جاتا ہے)؛ اور Ar صفائی تاکہ TMA اور O2 کو ٹیوب سے باہر نکالا جا سکے تاکہ فرنس کا دروازہ کھولتے وقت TMA کے جلنے سے بچا جا سکے۔

8. سامنے اور پیچھے سلکان نائٹرائڈ (SiNx)

SiNx کوٹنگ کئی مقاصد پوری کرتی ہے۔ یہ سیل کی سطح کی حفاظت کرتی ہے، کیونکہ سلکان نائٹرائڈ میں بہت زیادہ طاقت ہوتی ہے جو 1200°C تک برداشت کر سکتی ہے، تقریباً تمام غیر نامیاتی تیزابوں اور 30% سے کم NaOH کے خلاف بہترین کیمیائی سنکنرن مزاحمت رکھتی ہے، اور ایک اعلی کارکردگی والا برقی انسولیٹر ہے۔ یہ اینٹی ریفلیکشن فراہم کرتی ہے، جس کا ہوا میں زیادہ سے زیادہ واحد پرت کا ریفریکٹیو انڈیکس 1.96 ہے؛ سلکان کے مواد کو بڑھانے سے سطح کی پاسیویشن مضبوط ہوتی ہے، اور ادب میں 2.3 کے ریفریکٹیو انڈیکس پر سطح کے ری کمبینیشن کی رفتار 20cm/s سے کم ہونے کی اطلاع ہے، جس میں 2.1 اور 2.3 کے درمیان بہترین بلک پاسیویشن ہے۔ یہ اپنی گھنی ساخت کے ذریعے آکسیڈیشن کو بھی روکتی ہے۔ TOPCon فرنٹ ایمیٹر پاسیویشن بنیادی طور پر ایلومینیم آکسائیڈ کے علاوہ SiNx:H فلم استعمال کرتی ہے، جبکہ پیچھے کی پاسیویشن بنیادی طور پر پولی-Si استعمال کرتی ہے۔

SiNx پاسیویشن میکانزم دو طریقوں سے کام کرتا ہے۔ کیمیکل پاسیویشن ڈینگلنگ بانڈز کو کم کرکے انٹرفیس ڈیفیکٹ کثافت کو کم کرتا ہے، یا تو سطح کی ایک تہہ اگا کر جو ایٹموں کو ڈینگلنگ بانڈز سیر کرنے کے لیے کافی وقت اور توانائی دیتی ہے، یا ہائیڈروجن سے بھرپور ڈائی الیکٹرک فلم جمع کر کے اور سنٹرنگ کے دوران ہائیڈروجن چھوڑ کر تاکہ یہ ڈینگلنگ بانڈز سے جڑ جائے۔ فیلڈ ایفیکٹ پاسیویشن سطح کے قریب ایک برقی میدان پیدا کرکے سطح تک پہنچنے والے اقلیتی کیریئرز کی تعداد کو کم کرتا ہے جو ایک ہی قطبیت کے کیریئرز کو پیچھے دھکیلتا ہے، یہ سطح پر زیادہ ڈوپنگ ارتکاز کو کم کرکے یا زیادہ فکسڈ چارج والی ڈائی الیکٹرک تہہ شامل کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔

SiNx عمل کے مراحل یہ ہیں: پری ڈیپوزیشن (صرف گیس، کوئی RF نہیں، ٹیوب بھرنا اور پریشر مستحکم کرنا)؛ ڈیپوزیشن 1-2-3 (RF آن، SiH4 اور NH3 متعارف کروا کر تین SiNx تہیں بنانا جن میں Si-N تناسب بتدریج کم ہوتا ہے، کیونکہ زیادہ Si-N تناسب زیادہ ریفریکٹیو انڈیکس دیتا ہے)؛ ڈیپوزیشن 4 (RF آن، SiH4، O2 اور NH3 سے SiONx تہہ بنانا)؛ ڈیپوزیشن 5 (RF آن، SiH4 اور O2 سے SiO2 تہہ بنانا)؛ اور N2 سے لائنوں اور ٹیوب کو صاف کرنا تاکہ ری ایکٹو گیس ہٹ جائے اور فرنس کا دروازہ کھولتے وقت SiH4 دھماکے سے بچا جا سکے۔

9. اسکرین پرنٹنگ (میٹلائزیشن)

ٹیکسچرنگ، ڈفیوژن اور کوٹنگ کے بعد PN جنکشن اور پاسیویشن مکمل ہونے پر، سیل روشنی میں کرنٹ پیدا کر سکتا ہے۔ اس کرنٹ کو نکالنے اور جمع کرنے کے لیے، سیل کی سطح پر آگے اور پیچھے کے الیکٹروڈ پرنٹ کیے جاتے ہیں، عام طور پر اسکرین پرنٹنگ، خشک کرنے اور سنٹرنگ کے ذریعے۔

اسکرین پرنٹنگ سسٹم پانچ عناصر پر مشتمل ہے: اسکوئیجی، سیاہی (پیسٹ)، اسکرین، سبسٹریٹ (ویفر) اور پرنٹنگ پلیٹ فارم۔ مناسب پیسٹ پرنٹنگ کارکردگی (واسکاسیٹی، شیئر تھننگ کی صلاحیت) بڑے پیمانے پر پرنٹنگ کے لیے شرط ہے، اور اسکرین میش کاؤنٹ، تار کا قطر اور ڈیزائن کردہ لائن کی چوڑائی بڑی حد تک پرنٹ شدہ شکل کا تعین کرتی ہے۔ آپریشن میں، پیسٹ پیٹرن والے میش کھلنے سے گزرتا ہے، اور ایک اسکوئیجی اسکرین پر حرکت کرتے ہوئے دباؤ ڈالتی ہے، پیسٹ کو پیٹرن کے کھلنے سے ویفر پر دباتی ہے۔ پیسٹ کی واسکاسیٹی اسے حد میں چپکائے رکھتی ہے، اور اسکوئیجی اسکرین اور سبسٹریٹ کے ساتھ لکیری رابطہ برقرار رکھتی ہے، رابطہ لائن اسکوئیجی کے ساتھ چلتی ہے تاکہ پرنٹ اسٹروک مکمل ہو سکے۔

پیسٹ کو بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے بہترین پرنٹ ایبلٹی، کم رابطہ مزاحمتی اور اعلی FF کے لیے ایمیٹر کے ساتھ اچھا اوہمک رابطہ، میٹلائزیشن سے متاثرہ Voc نقصان کو محدود کرنے کے لیے ایمیٹر کو کم سے کم نقصان، اور کرنٹ نقصان کو کم کرنے کے لیے کم سے کم بلک مزاحمت پیش کرنی چاہیے۔ عمل کے مراحل یہ ہیں: خشک کرنا تاکہ پیسٹ میں موجود نامیاتی مادے بخارات بن جائیں؛ پری سنٹرنگ تاکہ گلاس فریٹ پگھل جائے، چاندی کے ذرات حل ہو جائیں اور پاسیویشن پرت کھل جائے؛ سنٹرنگ تاکہ گلاس میں مزید دھات حل ہو اور آپس میں جڑ جائے؛ اور ٹھنڈا کرنا تاکہ گلاس میں حل شدہ دھات سطح پر جمع ہو کر دھات اور سیمی کنڈکٹر کے درمیان اوہمک رابطہ قائم کرے۔

نتیجہ

TOPCon مینوفیکچرنگ کا عمل ٹیکسچرنگ، ڈوپنگ، پاسیویشن، ڈیپوزیشن، اینیلنگ اور میٹلائزیشن کے مراحل کا ایک درست سلسلہ ہے، جس میں سے ہر مرحلہ کیریئر سلیکٹیویٹی کو زیادہ سے زیادہ کرنے اور ری کمبینیشن کو کم سے کم کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ اعلی تبادلوں کی کارکردگی حاصل کی جا سکے۔

ooitech کا نقطہ نظر: ooitech کا خیال ہے کہ TOPCon کی اعلی کارکردگی ٹنل آکسائیڈ اور پاسیویٹڈ کانٹیکٹ ٹیکنالوجی کے ہم آہنگی سے آتی ہے، جہاں ہر صفائی، ڈیپوزیشن اور اینیلنگ کا مرحلہ کیریئر سلیکٹیویٹی اور سطح پاسیویشن کی حدود کو آگے بڑھانے کے لیے مل کر کام کرتا ہے۔