專利名稱：一種磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體分立器件和太陽(yáng)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(yáng)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(guó)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(yáng)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(yáng)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(wàn)噸是半導(dǎo)體用量的6倍，因此太陽(yáng)能的產(chǎn)量比半導(dǎo)體產(chǎn)量更大。國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)太陽(yáng)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(chǎng)需求量很大。目前市場(chǎng)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:
5P0C13 >6Q0°C >3PC15+P2Os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:2P205+5Si = 5Si02+4P I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，三氯氧磷才能與娃充分反應(yīng)，在娃表面形成一層磷-娃玻璃，磷向娃內(nèi)擴(kuò)散。攜帶有三氯氧磷的氣體在通過(guò)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(wú)色澄清液體。有刺激性氣味。強(qiáng)烈發(fā)煙。有吸濕性。遇水和i藍(lán)分解發(fā)熱。相對(duì)密度(d25) 1.645。溶點(diǎn)1.25°C。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(duì)操作人員危害巨大?，F(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(lái)對(duì)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(wèn)題就是提供一種磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，延長(zhǎng)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(duì)人身產(chǎn)生傷害。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:包括抽風(fēng)管與密封水箱，該抽風(fēng)管為U形管，抽風(fēng)管一端設(shè)置開(kāi)口方向與抽風(fēng)管左側(cè)管道垂直的進(jìn)風(fēng)口，抽風(fēng)管另一端設(shè)有高于進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)口，該出風(fēng)口開(kāi)口向上并連接抽風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)管的管道內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層，所述抽風(fēng)管底部開(kāi)口并設(shè)有縮口結(jié)構(gòu)；該密封水箱包括上方敞口的方形密封箱體，密封箱體上方敞口部位為向外側(cè)張開(kāi)的張口結(jié)構(gòu)，密封箱體底部側(cè)面設(shè)有進(jìn)水口，密封箱體正對(duì)進(jìn)水口的側(cè)面在進(jìn)水口上方設(shè)有溢流排水口，所述縮口結(jié)構(gòu)插入所述張口結(jié)構(gòu)，縮口結(jié)構(gòu)與張口結(jié)構(gòu)密封并固定。優(yōu)選的，所述縮口結(jié)構(gòu)外壁上設(shè)有倒鉤，所述張口結(jié)構(gòu)內(nèi)壁安裝一圈密封圈，所述密封箱體上方敞口上邊沿外側(cè)安裝有固定扣，所述固定扣與所述倒鉤扣合，所述密封圈與所述縮口結(jié)構(gòu)外壁形成密封。優(yōu)選的，所述抽風(fēng)管的左側(cè)管道頂壁上設(shè)有噴淋氨水的氨水噴嘴。優(yōu)選的，所述抽風(fēng)管包括橫截面為方形的管道本體，所述管道本體內(nèi)設(shè)有一豎直的隔板將抽風(fēng)管分隔成U形結(jié)構(gòu)，所述中間隔板底端到達(dá)縮口結(jié)構(gòu)處止。優(yōu)選的，所述抽風(fēng)管的縮口結(jié)構(gòu)底端設(shè)有延伸板伸入密封水箱的液面以下。優(yōu)選的，所述縮口結(jié)構(gòu)外壁上噴涂有特氟龍涂層，所述抽風(fēng)機(jī)為混流風(fēng)機(jī)。優(yōu)選的，所述密封水箱為不銹鋼結(jié)構(gòu)，密封水箱內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層。優(yōu)選的，所述溢流排水口的高度低于U形抽風(fēng)管的中間隔板底端，高于U形抽風(fēng)管的延伸板底端。優(yōu)選的，所述密封水箱進(jìn)水口通過(guò)管道與冷卻罐連接，冷卻罐內(nèi)儲(chǔ)存有冷卻溶液，所述溢流排水口通過(guò)管道連接廢水處理系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述冷卻罐內(nèi)盛裝有碳酸氫鈉冷卻溶液，冷卻罐內(nèi)設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻罐底部設(shè)有排放閥。本發(fā)明在U形抽風(fēng)管的左側(cè)管道頂壁上設(shè)有噴淋氨水的氨水噴嘴，因而，可以利用霧狀稀釋氨水迅速冷卻擴(kuò)散爐管中排除的尾氣，防止熔化抽風(fēng)管的特氟龍涂層，同時(shí)使三氯氧磷在抽風(fēng)管內(nèi)迅速液化。而由于抽風(fēng)管底部開(kāi)口并連接一密封水箱，密封水箱的張口結(jié)構(gòu)與抽風(fēng)管底部開(kāi)口的縮口結(jié)構(gòu)密封并固定，避免三氯氧磷在抽風(fēng)管與密封水箱連接處泄露，同時(shí)在抽風(fēng)管內(nèi)迅速液化的三氯氧磷液體落進(jìn)了密封水箱，并在密封水箱內(nèi)進(jìn)行中和無(wú)害化處理，最后從密封水箱的溢流口排水口排出，進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。從而降低了抽風(fēng)系統(tǒng)的腐蝕速度，避免了氣化的三氯氧磷的泄露和中毒事故的發(fā)生，因而通過(guò)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠迅速對(duì)三氯氧磷進(jìn)行中和無(wú)害化處理，不增加廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中磷擴(kuò)散方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為磷擴(kuò)散爐的三氯氧磷排除裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為爐帽結(jié)構(gòu)示意圖4為爐帽底部示意圖；圖5為緩沖箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為密封水箱結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為冷卻罐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，為應(yīng)用本發(fā)明磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置的磷擴(kuò)散爐三氯氧磷排除裝置的總體結(jié)構(gòu)，其包括緩沖箱2、抽風(fēng)管3與密封水箱4，同時(shí)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(kuò)散爐爐管爐帽1，其包括底部封閉的圓筒形石英材質(zhì)帽體10，所述帽體10底部設(shè)有一向外凸出的開(kāi)口延嘴12，所述帽體底部?jī)?nèi)壁焊接有一石英卡環(huán)13，所述開(kāi)口延嘴設(shè)置在卡環(huán)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(kāi)口延嘴12長(zhǎng)度控制在3-5cm，開(kāi)口延嘴內(nèi)徑控制在0.5-lcm。所述卡環(huán)13厚度等于帽體10底部壁厚。爐帽I采用石英材質(zhì)，熱穩(wěn)定性高，石英爐帽底部側(cè)面的開(kāi)口延嘴12用于釋放磷擴(kuò)散爐的爐管排出的三氯氧磷氣體，帽體底部?jī)?nèi)壁焊接有一石英卡環(huán)13，卡環(huán)距底部剛好留有開(kāi)口延嘴的寬度，爐管口部頂接在卡環(huán)上不至于堵住開(kāi)口延嘴12，在爐帽I底部焊接石英把手11方便了操作。如圖5所示，為磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管緩沖箱2，其包括方形的緩沖箱體20，所述緩沖箱體20后側(cè)壁上設(shè)有爐管開(kāi)口，磷擴(kuò)散爐的爐管通過(guò)所述爐管開(kāi)口伸入所述緩沖箱2，爐帽I也位于緩沖箱2內(nèi)并套在爐管口部上，所述緩沖箱體20前側(cè)敞口并設(shè)有密封門21，所述密封門21右側(cè)與緩沖箱體20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)，所述緩沖箱體右側(cè)壁上設(shè)有抽風(fēng)管開(kāi)口。抽風(fēng)管3的進(jìn)風(fēng)口就通過(guò)抽風(fēng)管開(kāi)口伸進(jìn)了緩沖箱。所述密封門21上邊沿、下邊沿及右邊沿設(shè)有密封條22進(jìn)行密封。所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)為密封門左側(cè)邊沿的導(dǎo)流槽24。所述鎖閉結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)流槽中間安裝的掛鉤23及緩沖箱體左側(cè)邊對(duì)應(yīng)該掛鉤設(shè)置的掛扣，所述緩沖箱內(nèi)壁涂覆有特氟龍涂層。緩沖箱2材質(zhì)使用312不銹鋼材質(zhì)，緩沖箱2的大小根據(jù)爐管和擴(kuò)散爐大小進(jìn)行變更，抽風(fēng)管3與操作緩沖區(qū)銜接處開(kāi)始抽風(fēng)管3內(nèi)部采用特氟龍涂層，特氟龍噴涂厚度為
0.2-10mm，特氟龍涂層能夠最高耐260°C的高溫。密封門21的三面采用D型密封材料進(jìn)行密封，密封門上的導(dǎo)流槽24處不加密封條22以利于空氣進(jìn)入。如圖2中所示的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管3，該抽風(fēng)管3為U形管，抽風(fēng)管3 —端設(shè)置開(kāi)口方向與抽風(fēng)管左側(cè)管道垂直的進(jìn)風(fēng)口，抽風(fēng)管另一端設(shè)有高于進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)口，該出風(fēng)口開(kāi)口向上并連接抽風(fēng)機(jī)，所述抽風(fēng)機(jī)為混流風(fēng)機(jī)。所述抽風(fēng)管3的左側(cè)管道頂壁上設(shè)有噴淋氨水的氨水噴嘴32，能夠?qū)崿F(xiàn)在抽風(fēng)管內(nèi)霧狀噴淋。所述抽風(fēng)管3包括橫截面為方形的管道本體30，所述管道本體內(nèi)設(shè)有一豎直的中間隔板31將抽風(fēng)管分隔成U形結(jié)構(gòu)。所述抽風(fēng)管底部開(kāi)口并設(shè)有縮口結(jié)構(gòu)33，所述中間隔板31底端到達(dá)縮口結(jié)構(gòu)33處止，所述抽風(fēng)管的縮口結(jié)構(gòu)33底端設(shè)有延伸板34，所述縮口結(jié)構(gòu)33外壁上設(shè)有倒鉤。

U形抽風(fēng)管3自與緩沖箱2結(jié)合部位開(kāi)始，內(nèi)部全部采用特氟龍進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為0.2-10mm，抽風(fēng)管外部不進(jìn)行特氟龍噴涂，抽風(fēng)管底部開(kāi)口收縮部分進(jìn)行特氟龍噴涂，U形抽風(fēng)管安裝于擴(kuò)散爐的側(cè)面。如圖6所示的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)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(cè)張開(kāi)的張口結(jié)構(gòu)41，所述張口結(jié)構(gòu)41內(nèi)壁安裝一圈密封圈44，上方敞口上邊沿外側(cè)安裝有固定扣45，密封箱體底部側(cè)面設(shè)有進(jìn)水口 42，密封箱體正對(duì)進(jìn)水口的側(cè)面在進(jìn)水口上方設(shè)有溢流排水口 43。所述密封水箱4為不銹鋼結(jié)構(gòu)，密封水箱內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層。所述特氟龍涂層的噴涂厚度為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(jié)構(gòu)33外壁形成密封。 所述抽風(fēng)管3的縮口結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度為5cm左右。所述溢流排水口 43的高度低于U形抽風(fēng)管3的中間隔板31底端，高于U形抽風(fēng)管3的延伸板34底端。所述密封水箱4進(jìn)水口通過(guò)管道與冷卻罐5連接，所述溢流排水口 43通過(guò)管道連接廢水處理系統(tǒng)。如圖7所示的冷卻罐5，包括罐體51，罐體51內(nèi)盛裝有碳酸氫鈉冷卻溶液53，冷卻罐5內(nèi)設(shè)有冷卻盤管52，所述冷卻罐底部設(shè)有排放閥54。該排放閥54用于排放碳酸氫鈉冷卻溶液53。密封水箱4的進(jìn)水口 42通過(guò)橡膠軟管與冷卻罐5連接。本發(fā)明利用緩沖箱采集的自然風(fēng)進(jìn)行迅速冷卻擴(kuò)散爐排除的含三氯氧磷的廢氣，同時(shí)利用導(dǎo)流密封門和帶定向排氣口得爐帽防止氣態(tài)三氯氧磷泄露和定向抽走，利用氨水噴灑中和氣態(tài)的三氯氧磷，利用流動(dòng)的冷卻碳酸氫鈉溶液中和液態(tài)的三氯氧磷和無(wú)害化廢水處理，利用特氟龍的耐高溫和耐腐蝕性防止抽風(fēng)管道的腐蝕，減少了三氯氧磷的泄露風(fēng)險(xiǎn)，降低操作員的傷害事故，大幅提升抽風(fēng)管道的使用壽命，同時(shí)將三氯氧磷進(jìn)行無(wú)害化處理，具有環(huán)保效果。
權(quán)利要求
1.一種磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:包括抽風(fēng)管與密封水箱，該抽風(fēng)管為U形管，抽風(fēng)管一端設(shè)置開(kāi)口方向與抽風(fēng)管左側(cè)管道垂直的進(jìn)風(fēng)口，抽風(fēng)管另一端設(shè)有高于進(jìn)風(fēng)口的出風(fēng)口，該出風(fēng)口開(kāi)口向上并連接抽風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)管的管道內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層，所述抽風(fēng)管底部開(kāi)口并設(shè)有縮口結(jié)構(gòu)；該密封水箱包括上方敞口的方形密封箱體，密封箱體上方敞口部位為向外側(cè)張開(kāi)的張口結(jié)構(gòu)，密封箱體底部側(cè)面設(shè)有進(jìn)水口，密封箱體正對(duì)進(jìn)水口的側(cè)面在進(jìn)水口上方設(shè)有溢流排水口，所述縮口結(jié)構(gòu)插入所述張口結(jié)構(gòu)，縮口結(jié)構(gòu)與張口結(jié)構(gòu)密封并固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述縮口結(jié)構(gòu)外壁上設(shè)有倒鉤，所述張口結(jié)構(gòu)內(nèi)壁安裝一圈密封圈，所述密封箱體上方敞口上邊沿外側(cè)安裝有固定扣，所述固定扣與所述倒鉤扣合，所述密封圈與所述縮口結(jié)構(gòu)外壁形成密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述抽風(fēng)管的左側(cè)管道頂壁上設(shè)有噴淋氨水的氨水噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述抽風(fēng)管包括橫截面為方形的管道本體 ，所述管道本體內(nèi)設(shè)有一豎直的隔板將抽風(fēng)管分隔成U形結(jié)構(gòu)，所述中間隔板底端到達(dá)縮口結(jié)構(gòu)處止。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述抽風(fēng)管的縮口結(jié)構(gòu)底端設(shè)有延伸板伸入密封水箱的液面以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述縮口結(jié)構(gòu)外壁上噴涂有特氟龍涂層，所述抽風(fēng)機(jī)為混流風(fēng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述密封水箱為不銹鋼結(jié)構(gòu)，密封水箱內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述溢流排水口的高度低于U形抽風(fēng)管的中間隔板底端，高于U形抽風(fēng)管的延伸板底端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述密封水箱進(jìn)水口通過(guò)管道與冷卻罐連接，冷卻罐內(nèi)儲(chǔ)存有冷卻溶液，所述溢流排水口通過(guò)管道連接廢水處理系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，其特征在于:所述冷卻罐內(nèi)盛裝有碳酸氫鈉冷卻溶液，冷卻罐內(nèi)設(shè)有冷卻盤管，所述冷卻罐底部設(shè)有排放閥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磷擴(kuò)散爐抽風(fēng)管裝置，包括抽風(fēng)管與密封水箱，該抽風(fēng)管為U形管，抽風(fēng)管一端設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，抽風(fēng)管另一端設(shè)有出風(fēng)口并連接抽風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)管的管道內(nèi)壁設(shè)有特氟龍涂層，抽風(fēng)管底部開(kāi)口并設(shè)有縮口結(jié)構(gòu)；該密封水箱包括上方敞口的方形密封箱體，密封箱體上方敞口部位為向外側(cè)張開(kāi)的張口結(jié)構(gòu)，密封箱體底部側(cè)面設(shè)有進(jìn)水口，密封箱體正對(duì)進(jìn)水口的側(cè)面在進(jìn)水口上方設(shè)有溢流排水口，縮口結(jié)構(gòu)插入張口結(jié)構(gòu)密封并固定。本發(fā)明利用霧狀稀釋氨水迅速冷卻擴(kuò)散爐管中排除的尾氣，防止熔化抽風(fēng)管的特氟龍涂層，同時(shí)使三氯氧磷在抽風(fēng)管內(nèi)迅速液化，而在抽風(fēng)管內(nèi)迅速液化的三氯氧磷液體落進(jìn)了密封水箱，并在密封水箱內(nèi)進(jìn)行中和無(wú)害化處理。
文檔編號(hào)C30B31/16GK103103613SQ20131001742
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者陳功 申請(qǐng)人:陳功