CN114899091A - 一种用于稳压管制造的扩散工艺及其扩散设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于稳压管制造的扩散工艺，包括以下工作步骤：步骤一：扩散前处理；步骤二：磷预扩处理；步骤三：背面化腐；步骤四：背面补硼；步骤五：磷主扩处理；步骤六：沟槽光刻；步骤七：电泳钝化；步骤八：金属光刻。本发明通过特殊的磷预扩和主扩散工艺降低动态电阻，针对市场应用的特点，低中压选用专用合适的P型衬底新材料，使用特殊预扩和主扩散工艺降低动态电阻提升良率。
Description
技术领域
本发明涉及稳压管技术领域，具体为一种用于稳压管制造的扩散工艺及其扩散设备。
背景技术
稳压管用于过压保护，当电路正常时，稳压管两端的电压低于稳压管的稳压值，因此稳压管相当于开路不存在，当电路出现异常，电源端的电压异常升高时，稳压管工作于钳位或击穿状态，保护后级的负载，因此在相关的电力管线工程中，稳压管的应用及其广泛且对于电路安全具有重要作用，在稳压管制造过程中，需要使用扩散工艺进行加工处理，进而使得稳压管的动态电阻处于较低状态，使得同尺寸芯片额定功率更大。
现有的稳压管制造设备存在的缺陷是：
1、专利文件CN104362182B公开了一种平面双结型稳压二极管芯片及其生产工艺，“包括芯片、正面金属层和背面金属层，芯片包括衬底层、外延层、深层掺杂扩散区、表面掺杂扩散区和钝化层，所述的芯片为稳压二极管芯片；芯片截层从下向上依次为衬底层、外延层、深层掺杂扩散区、表面掺杂扩散区和钝化层。芯片生产工艺采用两次离子注入及热扩散过程，可以有效地提高器件的击穿电压精度，降低因衬底及外延材料性能差异所引起的器件性能差异；通过调整两次注入剂量或扩散条件可以直接调制器件击穿电压，从而在利用单一外延材料的情况下，可实现多电压等级稳压器件的制作并提高生产效率，降低生产成本，有稳定的动态电阻性能”，该生产工艺通过调整两次注入剂量或扩散条件来降低生产成本并保持稳压管的动态电阻值，但是该工艺在操作过程中通常使用外延衬底生产低压中压稳压管，成本难以控制，且使用单晶衬底生产的中压稳压管，常规的磷预扩和磷主扩程序使得动态电阻无法保持较低状态导致良品率较低；
2、专利文件CN103151248B公开了一种光电探测器制作中锌的扩散装置及其扩散方法，“包括加热炉、两端封闭的石英管、气体控制系统、真空系统、用以容置扩散源及待扩散的外延片的石英舟以及用以推送该石英舟进入石英管的真空推进装置，该石英管一端位于加热炉炉膛中，为恒温区，另一端位于加热炉炉膛外，为冷却区，并处于室温状态，该气体控制系统可向石英管内充入氮气，该真空系统通过真空管道可对石英管抽真空。本发明的方法既避免了传统闭管扩散用氢氧焰封石英管的风险和开石英管时管内负压下，残渣吸入石英管造成的外延片污染，也解决了传统开管扩散过程中温度不均匀，扩散深度不容易控制，而且冷却时间过长的问题，本发明的方法利于批量扩散”，该装置在扩散时加热炉内部物料相互堆积进而使得物料表面存在重叠，进而使得扩散时表面难以达到全面扩散的效果；
3、专利文件CN101645399A公开了一种稳压二极管制造工艺，“包括：选择硅片衬底，杂质掺杂，形成二氧化硅薄膜层，开沟槽，多晶硅钝化膜层沉积，玻璃胶层沉积，玻璃胶去除，玻璃胶层硬化，多晶硅钝化膜和二氧化硅薄膜去除，沉积金属层，从而实现了高工作电压稳压二极管的单芯片生产”，该工艺在进行稳压二极管制造时，未能实现隔温降温处理的灵活替换，进而使得该制造工艺在实际使用过程中较为不便；
4、专利文件CN209561444U公开了一种用于制备薄层多晶硅电池片的低压扩散设备，“包括扩散炉、源气罐、真空泵和尾气处理装置，扩散炉包括顶部设置炉门的立式炉体和设置于立式炉体的加热器、石英舟以及升降组件；升降组件包括电机和与电机的输出轴连接、且设有外螺纹的驱动轴，石英舟包括环形的底座以及设置于底座的筒架，底座内环设有内螺纹并与驱动轴螺纹连接、外环通过凸起体滑动设置于立式炉体内壁轴向开设的滑槽；筒架的内环和外环均设有用于承载硅片的承载座；筒架、底座以及承载座均空心、并相互连通，底座设有可供源气罐的输气管插入的进气口，承载座底面设有出气孔。该设备具有低压、均匀、高效的扩散效果”，该设备在使用过程中未能针对加热的余热进行再次利用，使得该设备的能源利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于稳压管制造的扩散工艺及其扩散设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于稳压管制造的扩散工艺，包括以下工作步骤：
步骤一：扩散前处理：采用P型单晶硅片，通过酸、SC3配方清洗工序使硅片厚度达到250um，对硅片表面进行化学处理；
步骤二：磷预扩处理，温度为1090℃，时间为120min；
步骤三：背面化腐，对硅片的正面匀胶保护，使得硅片的背面化腐到220um；
步骤四：背面补硼，在硅片的背面涂布硼源，温度为1100℃，时间为120min，以此实现硅片表面VF降低的效果；
步骤五：磷主扩处理，使用设定的高温流程对硅片进行推结处理；
步骤六：沟槽光刻，根据稳压管额定功率选择合适的尺寸，在硅片的表面进行沟槽的光刻处理；
步骤七：电泳钝化，沟槽内电泳上玻璃作为钝化层；
步骤八：金属光刻，在硅片表面蒸发TI、NI、AG三种金属中的一种或两种或三种，通过金属光刻工艺刻出所需的焊接电极。
一种用于稳压管制造的扩散设备，包括处理框和放置框，所述处理框的放置有放置框，所述放置框的内壁安装有限位框，所述限位框的底部安装有网板，所述处理框的内壁安装有气囊板，且气囊板位于限位框的下方，所述气囊板的内部设有6*10布置的囊袋，且囊袋的内部密封存放有清水和油液的混合液。
优选的，所述放置框的两侧表面均设有对称布置的嵌合槽，所述放置框的两侧表面通过嵌合槽嵌合安装有连接支撑架。
优选的，所述处理框的内部设有放置腔，所述放置腔的内顶部安装有两组相对布置的限位盘，两组所述限位盘相互靠近的表面安装有滑杆，所述滑杆的表面滑动套接有套环。
优选的，所述放置腔的内部安装有隔热调节系统，所述隔热调节系统包括有一号伺服电机、一号牵引绳、滑动环、二号牵引绳、隔温棉毡、固定环和二号伺服电机，所述隔温棉毡的内部设有通孔，所述通孔的内部安装有滑动环和固定环，且固定环和滑动环分别位于套环的两侧，所述滑动环滑动套接于滑杆的表面，所述固定环固定套接于滑杆的表面，所述滑动环的两侧表面分别连接有一号牵引绳和二号牵引绳，所述处理框的两侧表面分别安装有一号伺服电机和二号伺服电机，所述一号伺服电机和二号伺服电机的输出端均连接有圆杆，一号伺服电机输出端连接所述圆杆的表面与一号牵引绳的尾端连接，二号伺服电机输出端连接所述圆杆的表面与二号牵引绳的尾端连接。
优选的，所述处理框的内部安装有加热层，且加热层位于放置腔远离放置框的表面。
优选的，所述处理框的一侧外表面安装有显示屏和红外测温仪，且红外测温仪位于显示屏的后方，所述显示屏与红外测温仪电性连接。
优选的，所述处理框的正面和背面均安装有降温盒，所述降温盒的内壁安装有隔板和金属板，且隔板位于处理框和金属板的中间，所述隔板与降温盒的内壁形成降温腔，所述隔板与金属板之间的空隙为交换腔，所述隔板的表面安装有温度感应器，且温度感应器位于降温腔的内部，所述降温腔的内部贯穿安装有进水管，所述隔板的内部贯穿安装有通水管，且通水管的尾端延伸进交换腔的内部，所述进水管的尾端延伸至降温盒的外部与外接的水泵连接，所述进水管和通水管的表面均安装有电子阀，所述温度感应器与进水管和通水管表面的电子阀电性连接。
优选的，所述交换腔的内部贯穿安装有出水管，所述金属板与降温盒的内壁形成空腔，所述空腔的内部填充有热变电转换材料，所述金属板的表面涂覆有防水涂层。
优选的，该设备的使用步骤如下：
S1、将经过扩散前处理的硅片逐个放进限位框的内部，随后将铺放有硅片的两组放置框利用连接支撑架支撑隔离，随后将通过连接支撑架支撑的两组放置框放进处理框内部，进行磷预扩处理，并在后期进行2℃/min的降温处理时，启动二号伺服电机，带动二号牵引绳收卷，进而带动滑动环向固定环靠近，使得隔温棉毡收拢，进而使得处理框内部的液体温度与降温腔内部的冷水接触，实现热交换；
S2、在进行磷预扩处理过程中，在1090℃下囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板顶部表面放置的硅片能够在限位框的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化；
S2、为实现阶段性的均匀降温，在降温过程中通过红外测温仪对处理框内部进行测温处理，并通过显示屏显示处理框内部的实时温度变化情况，在降温腔内部进行降温处理的前阶段，热量值较高，因此降温腔内部冷水快速升温并达到沸点，此时温度感应器向通水管和进水管表面的电子阀发送启动信号，使得降温腔内部的沸水转移至交换腔内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，进而保证本设备降温操作的持续性；
S4、沸水进入交换腔内部后通过金属板的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料处，进而实现热能的转化再利用，提高本设备的节能性和能源利用率；
S5、当处理框内部温度降低至700℃时，停止磷预扩处理，并将放置框内部的硅片取出进行背面化腐和背面补硼处理，之后再次将硅片放回限位框中并利用连接支撑架起到隔离支撑效果，随后放回处理框内部，进行磷主扩处理，将温度升至1180℃后维持2.5h，随后将温度升至1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框内部降温至600℃，结束磷主扩处理，进行沟槽光刻、电泳钝化和金属光刻处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将在1090℃下保持120min进行磷预扩处理，并在1180℃后维持2.5h，随后在1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框1内部降温至600℃，结束磷主扩处理，能够有效降低硅片稳压管的动态电阻，此外针对市场应用的特点，低中压选用专用合适的P型衬底新材料P型单晶硅片，能够有效降低稳压管在制造过程中的成本。
2、本发明通过安装有放置框、网板、限位框和气囊板，在加热层的作用下使得处理框内部温度上升至1090℃过程中，囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板顶部表面放置的硅片能够在限位框的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化。
3、本发明通过安装有隔热调节系统，启动一号伺服电机，使得一号牵引绳绳体的缩短带动滑动环沿着滑杆的表面移动，使得隔温棉毡舒展，从而起到隔温效果，启动二号伺服电机，带动二号牵引绳收卷，进而带动滑动环向固定环靠近，使得隔温棉毡收拢，进而使得处理框与降温腔内部顺利实现热交换，实现本设备的灵活隔热处理。
4、本发明通过安装有降温盒、进水管、通水管、温度感应器、降温腔、交换腔、出水管、热变电转换材料和金属板，在降温腔内部进行降温处理的前阶段，降温腔内部冷水达到沸点，此时通水管和进水管开启，使得降温腔内部的沸水转移至交换腔内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，实现降温操作的持续性和阶段性，此外沸水进入交换腔内部后通过金属板的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料处，进而实现热能的转化再利用，提高本设备的节能性和能源利用率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程结构示意图；
图2为本发明的隔热调节系统和滑杆安装结构示意图；
图3为本发明的处理框剖面结构示意图；
图4为本发明的放置框和嵌合槽安装结构示意图；
图5为本发明的降温盒内部安装结构示意图；
图6为本发明设备的整体结构示意图；
图7为本发明的磷预扩处理流程结构示意图；
图8为本发明的磷主扩处理流程结构示意图。
图中：1、处理框；101、放置腔；102、加热层；2、隔热调节系统；201、一号伺服电机；202、一号牵引绳；203、滑动环；204、二号牵引绳；205、隔温棉毡；206、固定环；207、二号伺服电机；3、显示屏；4、连接支撑架；401、嵌合槽；5、放置框；501、网板；502、限位框；503、气囊板；6、红外测温仪；7、降温盒；701、进水管；702、通水管；703、温度感应器；704、降温腔；705、交换腔；8、出水管；801、热变电转换材料；802、金属板；9、滑杆；901、限位盘；902、套环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-图8，本发明提供的一种实施例：一种用于稳压管制造的扩散工艺，包括以下工作步骤：
步骤一：扩散前处理：采用P型单晶硅片，通过酸、SC3配方清洗工序使硅片厚度达到250um，对硅片表面进行化学处理；
步骤二：磷预扩处理，温度为1090℃，时间为120min；
步骤三：背面化腐，对硅片的正面匀胶保护，使得硅片的背面化腐到220um；
步骤四：背面补硼，在硅片的背面涂布硼源，温度为1100℃，时间为120min，以此实现硅片表面VF降低的效果；
步骤五：磷主扩处理，使用设定的高温流程对硅片进行推结处理；
步骤六：沟槽光刻，根据稳压管额定功率选择合适的尺寸，在硅片的表面进行沟槽的光刻处理；
步骤七：电泳钝化，沟槽内电泳上玻璃作为钝化层；
步骤八：金属光刻，在硅片表面蒸发TI、NI、AG三种金属中的一种或两种或三种，通过金属光刻工艺刻出所需的焊接电极。
进一步，通过将在1090℃下保持120min进行磷预扩处理，并在1180℃后维持2.5h，随后在1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框1内部降温至600℃，结束磷主扩处理，能够有效降低硅片稳压管的动态电阻。
此外针对市场应用的特点，低中压选用专用合适的P型衬底新材料P型单晶硅片，能够有效降低稳压管在制造过程中的成本。
一种用于稳压管制造的扩散设备，包括处理框1和放置框5，处理框1的放置有放置框5，放置框5的内壁安装有限位框502，限位框502的底部安装有网板501，放置框5的内壁安装有气囊板503，且气囊板503位于限位框502的下方，气囊板503的内部设有6*10布置的囊袋，且囊袋的内部密封存放有清水和油液的混合液。
放置框5的两侧表面均设有对称布置的嵌合槽401，放置框5的两侧表面通过嵌合槽401嵌合安装有连接支撑架4。
处理框1的内部安装有加热层102，且加热层102位于放置腔101远离放置框5的表面。
处理框1的一侧外表面安装有显示屏3和红外测温仪6，且红外测温仪6位于显示屏3的后方，显示屏3与红外测温仪6电性连接。
进一步，将铺放有硅片的两组放置框5利用连接支撑架4支撑隔离，随后将通过连接支撑架4支撑的两组放置框5放进处理框1内部，在加热层102的作用下使得处理框1内部温度上升至1090℃后，囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板501顶部表面放置的硅片能够在限位框502的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化；
在加热处理框1内部过程中，通过红外测温仪6对处理框1内部进行测温处理，并通过显示屏3显示处理框1内部的实时温度变化情况，以便实现处理框1内部温度的精确掌控。
处理框1的内部设有放置腔101，放置腔101的内顶部安装有两组相对布置的限位盘901，两组限位盘901相互靠近的表面安装有滑杆9，滑杆9的表面滑动套接有套环902。
进一步，通过限位盘901，使得套环902以及滑动环203在滑动过程中能够阻止脱落，并通过套环902、滑动环203以及固定环206的配合，为隔温棉毡205在滑杆9表面实现稳定的收拢操作提供必要的零部件支持。
放置腔101的内部安装有隔热调节系统2，隔热调节系统2包括有一号伺服电机201、一号牵引绳202、滑动环203、二号牵引绳204、隔温棉毡205、固定环206和二号伺服电机207，隔温棉毡205的内部设有通孔，通孔的内部安装有滑动环203和固定环206，且固定环206和滑动环203分别位于套环902的两侧，滑动环203滑动套接于滑杆9的表面，固定环206固定套接于滑杆9的表面，滑动环203的两侧表面分别连接有一号牵引绳202和二号牵引绳204，处理框1的两侧表面分别安装有一号伺服电机201和二号伺服电机207，一号伺服电机201和二号伺服电机207的输出端均连接有圆杆，一号伺服电机201输出端连接圆杆的表面与一号牵引绳202的尾端连接，二号伺服电机207输出端连接圆杆的表面与二号牵引绳204的尾端连接。
进一步，启动一号伺服电机201，带动一号牵引绳202收卷，进而随着一号牵引绳202绳体的缩短带动滑动环203沿着滑杆9的表面移动，使得隔温棉毡205舒展，从而起到隔温效果，使得处理框1在升温过程中能够隔绝处理框1与外部的热交换，进而保证加热层102的加热效率；
在滑动环203远离固定环206的过程中，由于固定环206固定套接在滑杆9的表面，固定环206不会跟随滑动环203移动，进而使得隔温棉毡205能够顺利实现全面舒展；
此外在需要降温并将隔温棉毡205收拢时，启动二号伺服电机207，使得二号牵引绳204收卷进而使得二号牵引绳204绳体缩短带动滑动环203靠近固定环206，从而达到隔温棉毡205收拢的目的，方便处理框1与降温盒7发生热交换处理。
处理框1的正面和背面均安装有降温盒7，降温盒7的内壁安装有隔板和金属板802，且隔板位于处理框1和金属板802的中间，隔板与降温盒7的内壁形成降温腔704，隔板与金属板802之间的空隙为交换腔705，隔板的表面安装有温度感应器703，且温度感应器703位于降温腔704的内部，降温腔704的内部贯穿安装有进水管701，隔板的内部贯穿安装有通水管702，且通水管702的尾端延伸进交换腔705的内部，进水管701的尾端延伸至降温盒7的外部与外接的水泵连接，进水管701和通水管702的表面均安装有电子阀，温度感应器703与进水管701和通水管702表面的电子阀电性连接。
交换腔705的内部贯穿安装有出水管8，金属板802与降温盒7的内壁形成空腔，空腔的内部填充有热变电转换材料801，金属板802的表面涂覆有防水涂层。
进一步，在降温腔704内部进行降温处理的前阶段，热量值较高，因此降温腔704内部冷水快速升温并达到沸点，此时温度感应器703向通水管702和进水管701表面的电子阀发送启动信号，使得降温腔704内部的沸水转移至交换腔705内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，进而保证本设备降温操作的持续性，沸水进入交换腔705内部后通过金属板802的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料801处，进而实现热能的转化再利用，提高本设备的节能性和能源利用率，在降温至后期阶段，交换腔705内部温度较低，可通过出水管8将交换腔705内部热水排出，进行再利用。
该设备的使用步骤如下：
S1、将经过扩散前处理的硅片逐个放进限位框502的内部，随后将铺放有硅片的两组放置框5利用连接支撑架4支撑隔离，随后将通过连接支撑架4支撑的两组放置框5放进处理框1内部，进行磷预扩处理，并在后期进行2℃/min的降温处理时，启动二号伺服电机207，带动二号牵引绳204收卷，进而带动滑动环203向固定环206靠近，使得隔温棉毡205收拢，进而使得处理框1内部的液体温度与降温腔704内部的冷水接触，实现热交换；
S2、在进行磷预扩处理过程中，在1090℃下囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板501顶部表面放置的硅片能够在限位框502的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化；
S3、为实现阶段性的均匀降温，在降温过程中通过红外测温仪6对处理框1内部进行测温处理，并通过显示屏3显示处理框1内部的实时温度变化情况，在降温腔704内部进行降温处理的前阶段，热量值较高，因此降温腔704内部冷水快速升温并达到沸点，此时温度感应器703向通水管702和进水管701表面的电子阀发送启动信号，使得降温腔704内部的沸水转移至交换腔705内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，进而保证本设备降温操作的持续性；
S4、沸水进入交换腔705内部后通过金属板802的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料801处，进而实现热能的转化再利用，提高本设备的节能性和能源利用率；
S5、当处理框1内部温度降低至700℃时，停止磷预扩处理，并将放置框5内部的硅片取出进行背面化腐和背面补硼处理，之后再次将硅片放回限位框502中并利用连接支撑架4起到隔离支撑效果，随后放回处理框1内部，进行磷主扩处理，将温度升至1180℃后维持2.5h，随后将温度升至1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框1内部降温至600℃，结束磷主扩处理，进行沟槽光刻、电泳钝化和金属光刻处理。
工作原理：将经过扩散前处理的硅片逐个放进限位框502的内部，随后将铺放有硅片的两组放置框5利用连接支撑架4支撑隔离，随后将通过连接支撑架4支撑的两组放置框5放进处理框1内部，进行磷预扩处理，并在后期进行2℃/min的降温处理时，启动二号伺服电机207，带动二号牵引绳204收卷，进而带动滑动环203向固定环206靠近，使得隔温棉毡205收拢，进而使得处理框1内部的液体温度与降温腔704内部的冷水接触，实现热交换；
在进行磷预扩处理过程中，在1090℃下囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板501顶部表面放置的硅片能够在限位框502的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化；
为实现阶段性的均匀降温，在降温过程中通过红外测温仪6对处理框1内部进行测温处理，并通过显示屏3显示处理框1内部的实时温度变化情况，在降温腔704内部进行降温处理的前阶段，热量值较高，因此降温腔704内部冷水快速升温并达到沸点，此时温度感应器703向通水管702和进水管701表面的电子阀发送启动信号，使得降温腔704内部的沸水转移至交换腔705内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，进而保证本设备降温操作的持续性，沸水进入交换腔705内部后通过金属板802的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料801处，进而实现热能的转化再利用，在降温至后期阶段，交换腔705内部温度较低，可通过出水管8将交换腔705内部热水排出，进行再利用；
当处理框1内部温度降低至700℃时，停止磷预扩处理，并将放置框5内部的硅片取出进行背面化腐和背面补硼处理，之后再次将硅片放回限位框502中并利用连接支撑架4起到隔离支撑效果，随后放回处理框1内部，进行磷主扩处理，将温度升至1180℃后维持2.5h，随后将温度升至1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框1内部降温至600℃，结束磷主扩处理，进行沟槽光刻、电泳钝化和金属光刻处理。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种用于稳压管制造的扩散工艺，其特征在于，包括以下工作步骤：
步骤一：扩散前处理：采用P型单晶硅片，通过酸、SC3配方清洗工序使硅片厚度达到250um，对硅片表面进行化学处理；
步骤二：磷预扩处理，温度为1090℃，时间为120min；
步骤三：背面化腐，对硅片的正面匀胶保护，使得硅片的背面化腐到220um；
步骤四：背面补硼，在硅片的背面涂布硼源，温度为1100℃，时间为120min，以此实现硅片表面VF降低的效果；
步骤五：磷主扩处理，使用设定的高温流程对硅片进行推结处理；
步骤六：沟槽光刻，根据稳压管额定功率选择合适的尺寸，在硅片的表面进行沟槽的光刻处理；
步骤七：电泳钝化，沟槽内电泳上玻璃作为钝化层；
步骤八：金属光刻，在硅片表面蒸发TI、NI、AG三种金属中的一种或两种或三种，通过金属光刻工艺刻出所需的焊接电极。
2.根据权利要求1所述的一种用于稳压管制造的扩散工艺，其特征在于，该工艺使用一种用于稳压管制造的扩散设备，包括处理框(1)和放置框(5)，所述处理框(1)的放置有放置框(5)，所述放置框(5)的内壁安装有限位框(502)，所述限位框(502)的底部安装有网板(501)，所述处理框(1)的内壁安装有气囊板(503)，且气囊板(502)位于限位框(502)的下方，所述气囊板(503)的内部设有6*10布置的囊袋，且囊袋的内部密封存放有清水和油液的混合液。
3.根据权利要求2所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述放置框(5)的两侧表面均设有对称布置的嵌合槽(401)，所述放置框(5)的两侧表面通过嵌合槽(401)嵌合安装有连接支撑架(4)。
4.根据权利要求3所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述处理框(1)的内部设有放置腔(101)，所述放置腔(101)的内顶部安装有两组相对布置的限位盘(901)，两组所述限位盘(901)相互靠近的表面安装有滑杆(9)，所述滑杆(9)的表面滑动套接有套环(902)。
5.根据权利要求4所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述放置腔(101)的内部安装有隔热调节系统(2)，所述隔热调节系统(2)包括有一号伺服电机(201)、一号牵引绳(202)、滑动环(203)、二号牵引绳(204)、隔温棉毡(205)、固定环(206)和二号伺服电机(207)，所述隔温棉毡(205)的内部设有通孔，所述通孔的内部安装有滑动环(203)和固定环(206)，且固定环(206)和滑动环(203)分别位于套环(902)的两侧，所述滑动环(203)滑动套接于滑杆(9)的表面，所述固定环(206)固定套接于滑杆(9)的表面，所述滑动环(203)的两侧表面分别连接有一号牵引绳(202)和二号牵引绳(204)，所述处理框(1)的两侧表面分别安装有一号伺服电机(201)和二号伺服电机(207)，所述一号伺服电机(201)和二号伺服电机(207)的输出端均连接有圆杆，一号伺服电机(201)输出端连接所述圆杆的表面与一号牵引绳(202)的尾端连接，二号伺服电机(207)输出端连接所述圆杆的表面与二号牵引绳(204)的尾端连接。
6.根据权利要求2所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述处理框(1)的内部安装有加热层(102)，且加热层(102)位于放置腔(101)远离放置框(5)的表面。
7.根据权利要求2所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述处理框(1)的一侧外表面安装有显示屏(3)和红外测温仪(6)，且红外测温仪(6)位于显示屏(3)的后方，所述显示屏(3)与红外测温仪(6)电性连接。
8.根据权利要求2所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述处理框(1)的正面和背面均安装有降温盒(7)，所述降温盒(7)的内壁安装有隔板和金属板(802)，且隔板位于处理框(1)和金属板(802)的中间，所述隔板与降温盒(7)的内壁形成降温腔(704)，所述隔板与金属板(802)之间的空隙为交换腔(705)，所述隔板的表面安装有温度感应器(703)，且温度感应器(703)位于降温腔(704)的内部，所述降温腔(704)的内部贯穿安装有进水管(701)，所述隔板的内部贯穿安装有通水管(702)，且通水管(702)的尾端延伸进交换腔(705)的内部，所述进水管(701)的尾端延伸至降温盒(7)的外部与外接的水泵连接，所述进水管(701)和通水管(702)的表面均安装有电子阀，所述温度感应器(703)与进水管(701)和通水管(702)表面的电子阀电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于：所述交换腔(705)的内部贯穿安装有出水管(8)，所述金属板(802)与降温盒(7)的内壁形成空腔，所述空腔的内部填充有热变电转换材料(801)，所述金属板(802)的表面涂覆有防水涂层。
10.根据权利要求2-9任意一项所述的一种用于稳压管制造的扩散设备，其特征在于，该设备的使用步骤如下：
S1、将经过扩散前处理的硅片逐个放进限位框(502)的内部，随后将铺放有硅片的两组放置框(5)利用连接支撑架(4)支撑隔离，随后将通过连接支撑架(4)支撑的两组放置框(5)放进处理框(1)内部，进行磷预扩处理，并在后期进行2℃/min的降温处理时，启动二号伺服电机(207)，带动二号牵引绳(204)收卷，进而带动滑动环(203)向固定环(206)靠近，使得隔温棉毡(205)收拢，进而使得处理框(1)内部的液体温度与降温腔(704)内部的冷水接触，实现热交换；
S2、在进行磷预扩处理过程中，在1090℃下囊袋内部的清水汽化进而与内部的油液发生积溅效果，进而使得囊袋的表面处于波动状态，进而使得网板(501)顶部表面放置的硅片能够在限位框(502)的内部小幅度翻滚，实现磷预扩处理的全面化；
S2、为实现阶段性的均匀降温，在降温过程中通过红外测温仪(6)对处理框(1)内部进行测温处理，并通过显示屏(3)显示处理框(1)内部的实时温度变化情况，在降温腔(704)内部进行降温处理的前阶段，热量值较高，因此降温腔(704)内部冷水快速升温并达到沸点，此时温度感应器(703)向通水管(702)和进水管(701)表面的电子阀发送启动信号，使得降温腔(704)内部的沸水转移至交换腔(705)内部，并通过新补充的冷水，继续进行降温操作，进而保证本设备降温操作的持续性；
S4、沸水进入交换腔(705)内部后通过金属板(802)的导热效果传热至空腔内部的热变电转换材料(801)处，进而实现热能的转化再利用，提高本设备的节能性和能源利用率；
S5、当处理框(1)内部温度降低至700℃时，停止磷预扩处理，并将放置框(5)内部的硅片取出进行背面化腐和背面补硼处理，之后再次将硅片放回限位框(502)中并利用连接支撑架(4)起到隔离支撑效果，随后放回处理框(1)内部，进行磷主扩处理，将温度升至1180℃后维持2.5h，随后将温度升至1250℃维持7h，之后经过5.5h的降温处理后处理框(1)内部降温至600℃，结束磷主扩处理，进行沟槽光刻、电泳钝化和金属光刻处理。
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| CN114899091B (zh) | 2023-10-03 |
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