[發(fā)明專利]一種磷擴(kuò)散爐的三氯氧磷排除方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310018278.7
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN103088429A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳功
• 申請（專利權(quán)）人: 陳功
• 主分類號(hào): C30B31/16
• 分類號(hào): C30B31/16;H01L21/223
• 代理公司: 杭州華鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 胡根良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體分立器件和太陽能電池片的制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

磷擴(kuò)散是半導(dǎo)體分立器件、集成電路芯片和太陽能電池片制作PN結(jié)所必須的一道工藝，目前這道工藝所采用的技術(shù)是熱擴(kuò)散技術(shù)。半導(dǎo)體分立器件主要用于制造二極管、三極管、功率器件、IGBT及晶閘管等，該系列產(chǎn)品在國內(nèi)有上百億的銷售額，產(chǎn)能非常龐大。另一方面作為太陽能電池片的用途，硅片運(yùn)用也非常廣泛，全球70%以上的太陽能電池片是使用硅片作為電池片的。2011年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)25GW的產(chǎn)能，多晶用量達(dá)到18萬噸是半導(dǎo)體用量的6倍，因此太陽能的產(chǎn)量比半導(dǎo)體產(chǎn)量更大。國內(nèi)能夠生產(chǎn)太陽能電池硅片廠家約120多家，而能夠生產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件擴(kuò)散片的廠家也達(dá)到幾十家。用于磷擴(kuò)散的擴(kuò)散爐每個(gè)廠家基本有幾十臺(tái)到上百臺(tái)，市場需求量很大。

目前市場上技術(shù)成熟的磷擴(kuò)散技術(shù)主要有三種：1、采用液態(tài)三氯氧磷源擴(kuò)散；2、采用噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散；3、采用磷源紙夾層后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散。這三種磷擴(kuò)散的方法以液態(tài)磷源擴(kuò)散的方法具有生產(chǎn)效率較高，得到PN結(jié)均勻、平整和擴(kuò)散層表面良好等優(yōu)點(diǎn)，因此運(yùn)用范圍最廣，生產(chǎn)廠家普遍采用該方法進(jìn)行大批量生產(chǎn)。磷擴(kuò)散方法的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，

磷擴(kuò)散的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

生成的P₂O₅在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅（SiO₂）和磷原子，其反應(yīng)式如下：

2P₂O₅+5Si＝5SiO₂+4P↓

為了三氯氧磷能夠充分反應(yīng)必須在石英管內(nèi)通入氮?dú)獾耐瑫r(shí)充入一定比例的氧氣，三氯氧磷才能與硅充分反應(yīng)，在硅表面形成一層磷——硅玻璃，磷向硅內(nèi)擴(kuò)散。

攜帶有三氯氧磷的氣體在通過高溫的擴(kuò)散爐管后并不能完全與硅反應(yīng)，相當(dāng)一部分未反應(yīng)的三氯氧磷氣體被排出爐管。而三氯氧磷具有以下的化學(xué)、物理性質(zhì)：無色澄清液體。有刺激性氣味。強(qiáng)烈發(fā)煙。有吸濕性。遇水和乙醇分解發(fā)熱。相對密度(d25)1.645。熔點(diǎn)1.25℃。沸點(diǎn)105.8℃。中等毒，半數(shù)致死量(大鼠，經(jīng)口)380mg/kg。有催淚性和腐蝕性。因此未反應(yīng)的三氯氧磷不能任其擴(kuò)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(xiàn)有的擴(kuò)散爐一般都在石英管出口處安裝了抽風(fēng)口將三氯氧磷抽離。這些抽風(fēng)裝置一般采用不銹鋼或者鐵皮制作，但是三氯氧磷的腐蝕作用非常強(qiáng)，一般半年到一年時(shí)間就會(huì)將這些抽風(fēng)管腐蝕透，三氯氧磷就會(huì)泄露出來對操作員產(chǎn)生很大的危害。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種磷擴(kuò)散爐的三氯氧磷排除方法，延長抽風(fēng)管的使用壽命、減少三氯氧磷有害氣體的空氣中擴(kuò)散量，防止對人身產(chǎn)生傷害。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種磷擴(kuò)散爐的三氯氧磷排除方法，其特征在于包括如下步驟：

首先，磷擴(kuò)散爐排出的三氯氧磷氣體進(jìn)入緩沖箱內(nèi)與進(jìn)入緩沖箱內(nèi)的自然風(fēng)混合冷卻，其中該緩沖箱包括方形的緩沖箱體，所述緩沖箱的內(nèi)壁涂覆有特氟龍涂層，所述緩沖箱體后側(cè)壁上設(shè)有爐管開口，磷擴(kuò)散爐的爐管通過所述爐管開口伸入所述緩沖箱，所述緩沖箱體前側(cè)敞口并設(shè)有密封門，所述密封門右側(cè)與緩沖箱體鉸接，所述密封門左側(cè)與緩沖箱體之間設(shè)有鎖閉結(jié)構(gòu)，所述密封門上設(shè)有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)引導(dǎo)自然風(fēng)進(jìn)入緩沖箱，所述緩沖箱體右側(cè)壁上設(shè)有抽風(fēng)管開口，爐管口部上設(shè)有爐帽，所述爐帽包括底部封閉的圓筒形石英材質(zhì)帽體，所述帽體底部設(shè)有一向外凸出的開口延嘴，所述帽體底部內(nèi)壁焊接有一石英卡環(huán)，所述開口延嘴設(shè)置在卡環(huán)底面與帽體底壁之間，爐管口部頂接在卡環(huán)上，開口延嘴正對緩沖箱體右側(cè)壁上的抽風(fēng)管開口；