一種磷擴散爐抽風管緩衝箱的製作方法

2023-05-31 16:44:11

專利名稱：一種磷擴散爐抽風管緩衝箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體分立器件和太陽能電池片的製造領域。
背景技術：
磷擴散是半導體分立器件、集成電路晶片和太陽能電池片製作PN結所必須的一道工藝，目前這道工藝所採用的技術是熱擴散技術。半導體分立器件主要用於製造二極體、三極體、功率器件、IGBT及晶閘管等，該系列產品在國內有上百億的銷售額，產能非常龐大。另一方面作為太陽能電池片的用途，矽片運用也非常廣泛，全球70%以上的太陽能電池片是使用矽片作為電池片的。2011年已經實現25GW的產能，多晶用量達到18萬噸是半導體用量的6倍，因此太陽能的產量比半導體產量更大。國內能夠生產太陽能電池矽片廠家約120多家，而能夠生產半導體分立器件擴散片的廠家也達到幾十家。用於磷擴散的擴散爐每個廠家基本有幾十臺到上百臺，市場需求量很大。目前市場上技術成熟的磷擴散技術主要有三種:1、採用液態三氯氧磷源擴散；2、採用噴塗磷酸水溶液後鏈式擴散；3、採用磷源紙夾層後鏈式擴散。這三種磷擴散的方法以液態磷源擴散的方法具有生產效率較高，得到PN結均勻、平整和擴散層表面良好等優點，因此運用範圍最廣，生產廠家普遍採用該方法進行大批量生產。磷擴散方法的結構圖如圖1所示，磷擴散的化學反應方程式如下:
^oOO0C
SPOCl3 '>3 PC U + P2O,
生成的P2O5在擴散溫度下 與矽反應，生成二氧化矽(SiO2)和磷原子，其反應式如下:2P205+5Si = 5Si02+4P1為了三氯氧磷能夠充分反應必須在石英管內通入氮氣的同時充入一定比例的氧氣，三氯氧磷才能與娃充分反應，在娃表面形成一層磷-娃玻璃，磷向娃內擴散。攜帶有三氯氧磷的氣體在通過高溫的擴散爐管後並不能完全與矽反應，相當一部分未反應的三氯氧磷氣體被排出爐管。而三氯氧磷具有以下的化學、物理性質:無色澄清液體。有刺激性氣味。強烈發煙。有吸溼性。遇水和i藍分解發熱。相對密度(d25) 1.645。溶點1.25°C。沸點105.8。。。中等毒，半數致死量(大鼠，經口)380mg/kg。有催淚性和腐蝕性。因此未反應的三氯氧磷不能任其擴散在空氣中，需要將這些殘留三氯氧磷抽走，否則對操作人員危害巨大。現有的擴散爐一般都在石英管出口處安裝了抽風口將三氯氧磷抽離。這些抽風裝置一般採用不鏽鋼或者鐵皮製作，但是三氯氧磷的腐蝕作用非常強，一般半年到一年時間就會將這些抽風管腐蝕透，三氯氧磷就會洩露出來對操作員產生很大的危害。在抽風管腐蝕過程中，擴散爐管排出的攜帶有三氯氧磷的氣體的高溫大大加劇了抽風管的腐蝕速度。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供一種磷擴散爐抽風管緩衝箱，降低擴散爐管排出的攜帶有三氯氧磷的氣體的溫度，延長抽風管的使用壽命、減少三氯氧磷有害氣體的空氣中擴散量，防止對人身產生傷害。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:一種磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:包括方形的緩衝箱體，所述緩衝箱體後側壁上設有爐管開口，磷擴散爐的爐管通過所述爐管開口伸入所述緩衝箱，爐管口部上設有爐帽，所述爐帽包括底部封閉的圓筒形石英材質帽體，所述帽體底部設有一向外凸出的開口延嘴，所述帽體底部內壁焊接有一石英卡環，所述開口延嘴設置在卡環底面與帽體底壁之間，所述緩衝箱體前側敞口並設有密封門，所述密封門右側與緩衝箱體鉸接，所述密封門左側與緩衝箱體之間設有鎖閉結構，所述密封門上設有導流結構，所述緩衝箱體右側壁上設有抽風管開口。作為優選 ，所述密封門上邊沿、下邊沿及右邊沿設有密封條進行密封。作為優選，所述導流結構為密封門左側邊沿的導流槽。作為優選，所述鎖閉結構包括導流槽中間安裝的掛鈎及緩衝箱體左側邊對應該掛鈎設置的掛扣。作為優選，所述緩衝箱為312不鏽鋼結構，所述緩衝箱內壁塗覆有特氟龍塗層。作為優選，所述帽體底部外壁焊接有一石英把手。作為優選，所述開口延嘴長度控制在3-5cm，開口延嘴內徑控制在0.5-lcm。作為優選，所述卡環厚度等於帽體底部壁厚。本發明在抽風管的進風口端連接一緩衝箱，緩衝箱密封門上設有導流結構引導空氣進入，因而，可以利用自然空氣冷卻擴散爐管中排除的尾氣，防止熔化抽風管的特氟龍塗層。從而降低了抽風系統的腐蝕速度，避免了氣化的三氯氧磷的洩露和中毒事故的發生。而爐帽套接在爐管開口上，爐帽採用石英材質，熱穩定性高，石英爐帽底部側面的開口延嘴正對抽風管進風口用於釋放磷擴散爐的爐管排出的三氯氧磷氣體，防止從緩衝箱體向外洩露三氯氧磷氣體，帽體底部內壁焊接有一石英卡環，卡環距底部剛好留有開口延嘴的寬度，爐管口部頂接在卡環上不至於堵住開口延嘴，在爐帽底部焊接石英的把手方便了操作，因而爐帽能夠引導三氯氧磷氣體，防止緩衝箱向空氣中擴散三氯氧磷有害氣體。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步描述:圖1為現有技術中磷擴散方法的結構示意圖；圖2為磷擴散爐的三氯氧磷排除裝置的總體結構示意圖；圖3為爐帽結構示意圖；圖4為爐帽底部示意圖；圖5為緩衝箱結構示意圖；圖6為密封水箱結構示意圖；圖7為冷卻罐結構示意圖。
具體實施例方式如圖2所示，為應用本發明緩衝箱2的磷擴散爐的三氯氧磷排除裝置的總體結構，其包括緩衝箱2、抽風管3與密封水箱4，同時還包括了一圖7所示的冷卻罐5。如圖3和圖4所示，為磷擴散爐爐管爐帽1，其包括底部封閉的圓筒形石英材質帽體10，所述帽體10底部設有一向外凸出的開口延嘴12，所述帽體底部內壁焊接有一石英卡環13，所述開口延嘴設置在卡環底面與帽體底壁之間。所述帽體底部外壁焊接有一石英把手11。所述開口延嘴12長度控制在3-5cm，開口延嘴內徑控制在0.5-lcm。所述卡環13厚度等於帽體10底部壁厚。爐帽I採 用石英材質，熱穩定性高，石英爐帽底部側面的開口延嘴12用於釋放磷擴散爐的爐管排出的三氯氧磷氣體，帽體底部內壁焊接有一石英卡環13，卡環距底部剛好留有開口延嘴的寬度，爐管口部頂接在卡環上不至於堵住開口延嘴12，在爐帽I底部焊接石英的把手方便了操作。如圖5所示，為磷擴散爐抽風管緩衝箱2，其包括方形的緩衝箱體20，所述緩衝箱體後側壁上設有爐管開口，磷擴散爐的爐管通過所述爐管開口伸入所述緩衝箱，爐帽I也位於緩衝箱2內並套在爐管口部上，所述緩衝箱體前側敞口並設有密封門21，所述密封門21右側與緩衝箱體20鉸接，所述密封門左側與緩衝箱體之間設有鎖閉結構，所述密封門上設有導流結構，所述緩衝箱體右側壁上設有抽風管開口。抽風管3的進風口就通過抽風管開口伸進了緩衝箱。所述密封門上邊沿、下邊沿及右邊沿設有密封條22進行密封。所述導流結構為密封門左側邊沿的導流槽24。所述鎖閉結構包括導流槽中間安裝的掛鈎23及緩衝箱體左側邊對應該掛鈎設置的掛扣，所述緩衝箱內壁塗覆有特氟龍塗層。緩衝箱2材質使用312不鏽鋼材質，緩衝箱2的大小根據爐管和擴散爐大小進行變更，抽風管3與操作緩衝區銜接處開始抽風管3內部採用特氟龍塗層，特氟龍噴塗厚度為
0.2-10mm，特氟龍塗層能夠最高耐260°C的高溫。密封門21的三面採用D型密封材料進行密封，密封門上的導流槽24處不加密封條22以利於空氣進入。如圖2中所示的磷擴散爐抽風管3，該抽風管為U形管，抽風管一端設置開口方向與抽風管左側管道垂直的進風口，抽風管另一端設有高於進風口的出風口，該出風口開口向上並連接抽風機，所述抽風機為混流風機。所述抽風管的左側管道頂壁上設有噴淋氨水的氨水噴嘴32，能夠實現在抽風管內霧狀噴淋。所述抽風管3包括橫截面為方形的管道本體30，所述管道本體內設有一豎直的中間隔板31將抽風管分隔成U形結構。所述抽風管底部開口並設有縮口結構33，所述中間隔板31底端到達縮口結構33處止，所述抽風管的縮口結構底端設有延伸板34，所述縮口結構外壁上設有倒鉤。U形抽風管3自與緩衝箱2結合部位開始，內部全部採用特氟龍進行噴塗，噴塗厚度為0.2-10mm，抽風管外部不進行特氟龍噴塗，抽風管底部開口收縮部分進行特氟龍噴塗，U形抽風管安裝於擴散爐的側面。如圖6所示的磷擴散爐抽風管密封水箱4，其包括上方敞口的方形密封箱體40，密封箱體上方敞口部位為向外側張開的張口結構41，所述張口結構內壁安裝一圈密封圈44，上方敞口上邊沿外側安裝有固定扣45，密封箱體底部側面設有進水口 42，密封箱體正對進水口的側面在進水口上方設有溢流排水口 43。所述密封水箱為不鏽鋼結構，密封水箱內壁設有特氟龍塗層。所述特氟龍塗層的噴塗厚度為0.2-10mm。其中，密封水箱4的密封箱體40上方的固定扣45與所述倒鉤扣合，所述密封圈44與所述縮口結構33外壁形成密封。所述抽風管3的縮口結構33底端的延伸板34伸入密封水箱4的液面以下，具體該延伸板34的長度為5cm左右。所述溢流排水口 43的高度低於U形抽風管3的中間隔板31底端，高於U形抽風管3的延伸板34底端。所述密封水箱4進水口通過管道與冷卻罐5連接，所述溢流排水口 43通過管道連接廢水處理系統。如圖7所示的冷卻罐5，包括罐體51，罐體51內盛裝有碳酸氫鈉冷卻溶液53，冷卻罐5內設有冷卻盤管52 ，所述冷卻罐底部設有排放閥54。該排放閥54用於排放碳酸氫鈉冷卻溶液53。密封水箱4的進水口 42通過橡膠軟管與冷卻罐5連接。本發明利用緩衝箱採集的自然風進行迅速冷卻擴散爐排除的含三氯氧磷的廢氣，同時利用導流密封門和帶定向排氣口得爐帽防止氣態三氯氧磷洩露和定向抽走，利用氨水噴灑中和氣態的三氯氧磷，利用流動的冷卻碳酸氫鈉溶液中和液態的三氯氧磷和無害化廢水處理，利用特氟龍的耐高溫和耐腐蝕性防止抽風管道的腐蝕，減少了三氯氧磷的洩露風險，降低操作員的傷害事故，大幅提升抽風管道的使用壽命，同時將三氯氧磷進行無害化處理，具有環保效果。
權利要求
1.種磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:包括方形的緩衝箱體，所述緩衝箱體後側壁上設有爐管開口，磷擴散爐的爐管通過所述爐管開口伸入所述緩衝箱，爐管口部上設有爐帽，所述爐帽包括底部封閉的圓筒形石英材質帽體，所述帽體底部設有一向外凸出的開口延嘴，所述帽體底部內壁焊接有一石英卡環，所述開口延嘴設置在卡環底面與帽體底壁之間，所述緩衝箱體前側敞口並設有密封門，所述密封門右側與緩衝箱體鉸接，所述密封門左側與緩衝箱體之間設有鎖閉結構，所述密封門上設有導流結構，所述緩衝箱體右側壁上設有抽風管開口。
2.據權利要求1所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述密封門上邊沿、下邊沿及右邊沿設有密封條進行密封。
3.據權利要求2所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述導流結構為密封門左側邊沿的導流槽。
4.據權利要求3所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述鎖閉結構包括導流槽中間安裝的掛鈎及緩衝箱體左側邊對應該掛鈎設置的掛扣。
5.據權利要求4所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述緩衝箱為312不鏽鋼結構，所述緩衝箱內壁塗覆有特氟龍塗層。
6.據權利要求1所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述帽體底部外壁焊接有一石英把手。
7.據權利要求6所述的磷擴 散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述開口延嘴長度控制在3_5cm,開口延嘴內徑控制在0.5-lcm。
8.據權利要求7所述的磷擴散爐抽風管緩衝箱，其特徵在於:所述卡環厚度等於帽體底部壁厚。
全文摘要
本發明公開了一種磷擴散爐抽風管緩衝箱，包括方形的緩衝箱體，緩衝箱體後側壁上設有爐管開口，磷擴散爐的爐管通過爐管開口伸入緩衝箱，爐管口部上設有爐帽，爐帽包括底部封閉的圓筒形石英材質帽體，帽體底部設有一向外凸出的開口延嘴，帽體底部內壁焊接有一石英卡環，開口延嘴設置在卡環底面與帽體底壁之間，緩衝箱體前側敞口並設有密封門，密封門左側與緩衝箱體之間設有鎖閉結構，密封門上設有導流結構，緩衝箱體右側壁上設有抽風管開口。本發明的緩衝箱密封門上設有導流結構引導空氣進入，因而，可以利用自然空氣冷卻擴散爐管中排除的尾氣，而爐帽能夠引導三氯氧磷氣體，防止緩衝箱向空氣中擴散三氯氧磷有害氣體。
文檔編號C30B31/16GK103088428SQ201310018230
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者陳功 申請人:陳功