專利名稱：一種用于制備pn結(jié)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于高溫?cái)U(kuò)散系統(tǒng)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置， 具體是指用于制備晶硅太陽(yáng)能電池PN結(jié)的高溫?cái)U(kuò)散系統(tǒng)中的自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)可再生能源，特別是對(duì)太陽(yáng)能 的開(kāi)發(fā)利用的需求越來(lái)越強(qiáng)。在過(guò)去的IO多年來(lái)世界太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量一直以 每年30%以上的高速增長(zhǎng)，超過(guò)半導(dǎo)體行業(yè)是世界上發(fā)展最快的行業(yè)之一。據(jù) 統(tǒng)計(jì)目前世界上共有136個(gè)國(guó)家投入普及應(yīng)用太陽(yáng)能電池的熱潮中，其中有95 個(gè)國(guó)家正在大規(guī)模地進(jìn)行太陽(yáng)能電池及相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。我國(guó)的可再生能源法 案也已于2005年2月28日正式通過(guò)，太陽(yáng)能是地球上能獲得的最重要的再生 清潔能源，而硅太陽(yáng)能電池是獲得太陽(yáng)能最重要的光電產(chǎn)品。目前，硅太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能電池生產(chǎn)的主流產(chǎn)品，晶體硅太陽(yáng)能電池的產(chǎn) 量占世界太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的90%以上。硅太陽(yáng)能電池的一個(gè)必不可少的關(guān)鍵 核心工藝是利用高溫?cái)U(kuò)散系統(tǒng)對(duì)P型或N型襯底進(jìn)行摻雜以形成硅電池必不可 少的關(guān)鍵單元一PN結(jié)。PN結(jié)是硅太陽(yáng)能電池的"心臟"，其質(zhì)量的好壞直接影 響到電池的光電轉(zhuǎn)換效率等電性能，高質(zhì)量的擴(kuò)散所制得的硅太陽(yáng)能電池其轉(zhuǎn) 換效率己達(dá)到17%以上。但傳統(tǒng)的高溫?cái)U(kuò)散系統(tǒng)都是采用開(kāi)管擴(kuò)散的方式待擴(kuò)散的硅片裝載于碳化 硅槳上再緩慢推入到石英管中，cJ)300mm的石英管尾部收縮，而首部?jī)H靠一石
英平板(石英爐門(mén))進(jìn)行簡(jiǎn)單封蓋。工藝氣體從尾部縮口處導(dǎo)入到石英管中， 經(jīng)過(guò)恒溫區(qū)與其內(nèi)的硅片進(jìn)行反應(yīng)后再?gòu)氖撞颗懦?，因此?dǎo)致工藝過(guò)程極易受 到外界環(huán)境變化的影響，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。目前世界上只有二家公司能夠?qū)U(kuò)散工藝后所產(chǎn)生的有毒害尾氣進(jìn)行有效的收集與處理。 一個(gè)是德國(guó)的Centrotherm公司,一個(gè)是法國(guó)的Semic公司。德國(guó) Centrotherm公司的裝置爐口采用石英磨砂方式進(jìn)行密封，其爐門(mén)預(yù)緊壓力的大 小靠調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥壓力大小來(lái)控制；法國(guó)的Semic公司的裝置采用減壓制程的方 式(石英管內(nèi)工作壓力略低于l個(gè)大氣壓)，爐門(mén)預(yù)緊壓力大小通過(guò)彈簧壓縮量 大小來(lái)自動(dòng)控制。這兩家公司的密閉爐門(mén)都實(shí)現(xiàn)了工藝反應(yīng)過(guò)程與外界隔離的 目的，使工藝過(guò)程完全處于一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境下進(jìn)行，確保了產(chǎn)品的高質(zhì)量， 但這兩家公司的產(chǎn)品都有不完美之處可靠性不是很好。法國(guó)的Semic公司由 于是減壓制程，配置了一防腐耐高溫的真空泵，因此必須定期對(duì)其進(jìn)行清洗與 維護(hù)，泵的故障率較高；德國(guó)的Centrotherm公司由于爐口采用的是石英磨砂的 方式進(jìn)行密封，因此其密封可靠性較差，且由于是硬接觸，石英爐門(mén)經(jīng)常發(fā)生 碰壞現(xiàn)象，密封效果也不是很理想。實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的旨在提供一種用于制備PN結(jié)的高溫 爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置，實(shí)現(xiàn)了工藝高溫?cái)U(kuò)散工藝過(guò)程與外界大氣環(huán)境完全隔 離，不受外界條件變化的影響從而確保擴(kuò)散工藝過(guò)程可控性與可預(yù)見(jiàn)性，大大 提高了擴(kuò)散質(zhì)量的均勻性，并不影響設(shè)備的使用年限。本實(shí)用新型的解決方案是，提供所述制備PN結(jié)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝
置，包括石英爐門(mén)、四氟波紋管、石英反應(yīng)管和碳化硅(SiC)懸臂槳，所述石 英爐門(mén)安裝在所述石英反應(yīng)管一端且它與該石英反應(yīng)管端面之間裝有密封圈， 所述石英爐門(mén)外側(cè)面設(shè)有一中空?qǐng)A柱體，石英反應(yīng)管中的碳化硅懸臂槳的一端 通過(guò)所述中空?qǐng)A柱體的內(nèi)腔而伸至石英反應(yīng)管外，所述中空?qǐng)A柱體與碳化硅懸 臂槳結(jié)合部位外套有四氟波紋管而使其與碳化硅懸臂槳成密封軟連接，石英反 應(yīng)管內(nèi)靠近石英爐門(mén)處放置有內(nèi)部為石英隔熱纖維的圓柱形隔熱包塊，裝在支 架上的壓縮彈簧對(duì)石英爐門(mén)施加有預(yù)緊力。 以下對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明所述制備PN結(jié)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置包括石英爐門(mén)(8)、四氟波紋管(7)、石英反應(yīng)管(4)和碳化硅懸臂槳(6)，所述石英爐門(mén)(8)安裝在所 述石英反應(yīng)管(4) 一端且它與該石英反應(yīng)管(4)端面之間裝有密封圈(3)， 所述石英爐門(mén)(8)外側(cè)面設(shè)有一中空?qǐng)A柱體(9)，石英反應(yīng)管(4)中的碳化 硅懸臂槳(6)的一端通過(guò)所述中空?qǐng)A柱體(9)的內(nèi)腔而伸至石英反應(yīng)管(4) 外，所述中空?qǐng)A柱體(9)與碳化硅懸臂槳(6)結(jié)合部位外套有四氟波紋管(7) 而使其與碳化硅懸臂槳(6)成密封軟連接，石英反應(yīng)管(4)內(nèi)靠近石英爐門(mén) (8)處放置有內(nèi)部為石英隔熱纖維的圓柱形隔熱包塊(5)，裝在支架(10)上 的壓縮彈簧(1)對(duì)石英爐門(mén)(8)施加有預(yù)緊力。參見(jiàn)圖1至圖2，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理如下所述依靠彈簧彈力依據(jù)壓縮 量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)爐門(mén)壓力的自動(dòng)密閉裝置由石英爐門(mén)(8)、石英反應(yīng)管(4)、 隔熱包塊(5)、四氟波紋管(7)及碳化硅槳(6)所組成，所述石英爐門(mén)(8) 外側(cè)面設(shè)有一中空?qǐng)A柱體(9)，石英反應(yīng)管(4)中的碳化硅懸臂槳(6)的一 端通過(guò)所述中空?qǐng)A柱體(9)的內(nèi)腔而伸至石英反應(yīng)管(4)夕卜，所述中空?qǐng)A柱 體(9)與碳化硅懸臂槳(6)結(jié)合部位外套有四氟波紋管(7)而使其與碳化硅 懸臂槳(6)成密封軟連接，四氟波紋管(7)具有一定的伸縮量，以減少安裝 調(diào)試難度、提高可靠性與使用壽命；為了防止石英爐門(mén)(8)與石英反應(yīng)管(4) 直接接觸導(dǎo)致發(fā)生破損現(xiàn)象，石英爐門(mén)(8)另一面開(kāi)有燕尾槽用來(lái)固定特制耐 高溫"O"形密封圈，既防止石英爐門(mén)(8)與石英反應(yīng)管(4)的硬接觸，又增 加了密封的可靠性。由于O形密封圈有一定的使用溫度要求，而石英反應(yīng)管(4) 內(nèi)實(shí)際工作溫度高達(dá)900'C，因此采取隔熱包塊(5)置于石英爐門(mén)(8)旁邊把 從反應(yīng)室內(nèi)向外輻射的熱隔斷，包塊內(nèi)為優(yōu)質(zhì)石英隔熱纖維，使傳導(dǎo)到石英爐 門(mén)(8)處的熱量控制在24(TC以內(nèi)，確保了O形密封圈的可靠性及使用壽命； 另外當(dāng)石英爐門(mén)(8)與石英反應(yīng)管(4)密封后石英反應(yīng)管(4)內(nèi)的壓力由于 有源源不斷的工藝氣體送入而導(dǎo)致其內(nèi)壓上升，此時(shí)裝在支架(10)上的具有 一定初始?jí)嚎s量的壓縮彈簧(1)和四氟螺母(2)給石英爐門(mén)(8) —個(gè)合適的 預(yù)緊力，防止內(nèi)外壓差作用把石英爐門(mén)(8)頂開(kāi)而導(dǎo)致密封失效，同時(shí)工藝尾 氣則利用壓差原理導(dǎo)入尾部排出石英反應(yīng)管(4),確保工藝過(guò)程質(zhì)量。由以上可知，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了工藝高溫?cái)U(kuò)散工藝過(guò)程與外界大氣環(huán)境完全 隔離，不受外界條件變化的影響從而確保擴(kuò)散工藝過(guò)程可控性與可預(yù)見(jiàn)性，大 大提高了擴(kuò)散質(zhì)量的均勻性。


圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的正視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是四氟波紋管的旋轉(zhuǎn)剖視結(jié)構(gòu)圖； 在附圖中
l一壓縮彈簧3—0形密封圈 5—隔熱包塊 7—四氟波紋管 9—中空?qǐng)A柱體2—四氟螺母 4—石英反應(yīng)管 6—碳化硅懸臂槳 8—石英爐門(mén) IO—支架具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型由石英爐門(mén)8、石英反應(yīng)管4、隔熱包塊5、四氟波紋管7及碳 化硅槳6所組成，所述石英爐門(mén)8向外伸出的(i) 150mm中空?qǐng)A柱體9與碳化硅 懸臂槳6結(jié)合部位外套有四氟波紋管7而使其與碳化硅懸臂槳6成密封軟連接; 石英爐門(mén)8另一面開(kāi)有燕尾槽用來(lái)固定特制耐高溫"O"形密封圈；石英反應(yīng)管 4內(nèi)實(shí)際工作溫度高達(dá)90(TC，因此采取內(nèi)為優(yōu)質(zhì)石英隔熱纖維的圓柱形隔熱包 塊5置于石英爐門(mén)8旁邊把從反應(yīng)室內(nèi)向外輻射的熱隔斷，使傳導(dǎo)到石英爐門(mén)8 處的熱量控制在240'C以內(nèi)；另外當(dāng)石英爐門(mén)8與石英反應(yīng)管4密封后石英反應(yīng) 管4內(nèi)的壓力由于有源源不斷的工藝氣體送入而導(dǎo)致其內(nèi)壓上升，此時(shí)為防止 內(nèi)外壓差作用把石英爐門(mén)8頂開(kāi)從而導(dǎo)致密封失效，裝在支架10上的壓縮彈簧 l有一定初始?jí)嚎s量，給石英爐門(mén)8—個(gè)合適的預(yù)緊力，工藝尾氣則利用壓差原 理導(dǎo)入尾部排出石英反應(yīng)管4。
權(quán)利要求1、一種用于制備PN結(jié)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置，包括石英爐門(mén)(8)、四氟波紋管(7)、石英反應(yīng)管(4)和碳化硅懸臂槳(6)，其特征在于，所述石英爐門(mén)(8)安裝在所述石英反應(yīng)管(4)一端且它與該石英反應(yīng)管(4)端面之間裝有密封圈(3)，所述石英爐門(mén)(8)外側(cè)面設(shè)有一中空?qǐng)A柱體(9)，石英反應(yīng)管(4)中的碳化硅懸臂槳(6)的一端通過(guò)所述中空?qǐng)A柱體(9)的內(nèi)腔而伸至石英反應(yīng)管(4)外，所述中空?qǐng)A柱體(9)與碳化硅懸臂槳(6)結(jié)合部位外套有四氟波紋管(7)而使其與碳化硅懸臂槳(6)成密封軟連接，石英反應(yīng)管(4)內(nèi)靠近石英爐門(mén)(8)處放置有內(nèi)部為石英隔熱纖維的圓柱形的隔熱包塊(5)，裝在支架(10)上的壓縮彈簧(1)對(duì)石英爐門(mén)(8)施加有預(yù)緊力。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于制備PN結(jié)的高溫爐門(mén)自動(dòng)密閉結(jié)構(gòu)裝置，包括石英爐門(mén)、石英反應(yīng)管和碳化硅懸臂槳，所述石英爐門(mén)安裝在所述石英反應(yīng)管一端且它與該石英反應(yīng)管端面之間裝有密封圈，所述石英爐門(mén)外側(cè)面設(shè)有一中空?qǐng)A柱體，石英反應(yīng)管中的碳化硅懸臂槳的一端通過(guò)所述中空?qǐng)A柱體的內(nèi)腔而伸至石英反應(yīng)管外，所述中空?qǐng)A柱體與碳化硅懸臂槳結(jié)合部位外套有四氟波紋管，石英反應(yīng)管內(nèi)靠近石英爐門(mén)處放置有隔熱包塊，壓縮彈簧對(duì)石英爐門(mén)施加有預(yù)緊力。本裝置實(shí)現(xiàn)了工藝高溫?cái)U(kuò)散工藝過(guò)程與外界大氣環(huán)境完全隔離，不受外界條件變化的影響從而確保擴(kuò)散工藝過(guò)程可控性與可預(yù)見(jiàn)性，大大提高了擴(kuò)散質(zhì)量的均勻性，且延長(zhǎng)了設(shè)備的使用年限。
文檔編號(hào)H01L21/22GK201016565SQ200720062149
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月10日
發(fā)明者向小龍 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所