CN218596507U - 一种化学气相沉积炉管设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及化学气相沉积技术领域，特别是一种化学气相沉积炉管设备，包括炉管主体、进气管、输气管及排气管；反应气体经过位于所述炉管主体的尾部的进气管到达所述输气管，所述输气管沿所述炉管主体的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管到达位于所述炉管主体首部的排气管，经过所述排气管上的排气孔到达所述炉管主体的腔室内部；所述炉管主体的尾部设置有尾气孔；所述输气管的管径大于所述进气管的管径。本实用新型使反应气体从进气管到输气管过程中，由于管径的增大而降低了气体的流速，使反应气体从炉尾到炉首时被充分加热，改善炉内热场的均一性，提高氧化膜生长的均一性。
Description
技术领域
本实用新型涉及化学气相沉积技术领域，特别是涉及一种化学气相沉积炉管设备。
背景技术
光伏电池作为倍受欢迎的新能源技术，是各大电池厂商开发的重点，而其中的研究重点便是具有较高转化效率的TOPCon电池，TOPCon电池是指在硅片背面制备1-2nm的超薄隧穿氧化层(SiOx)，然后在SiOx表面沉积厚度为60-160nm的掺杂多晶硅层，最后在掺杂多晶硅层上淀积氮化硅的电池。该结构为硅片的背面提供了良好的表面钝化和场钝化，超薄氧化层可以使电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡空穴的输运，降低复合电流。掺杂多晶硅层横向传输特性降低了串联电阻。以上两种特性共同提升了电池的开路电压、填充因子以及电池的转换效率，是最有可能实现大规模量产的下一代高效电池技术。
然而，电池结构中1-2nm的超薄隧穿氧化层(SiOx)对均匀性要求极高，过厚和过薄均会导致与后道磷扩及烧结工序不匹配，导致黑边及黑块等EL不良，降低电池良率，增加了生产成本。
因此，如何提供一种新的LPCVD手段，以提高硅片上氧化层的生长均匀性，就成了本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种化学气相沉积炉管设备，以解决现有技术中LPCVD手段得到的氧化层均匀性不高的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种化学气相沉积炉管设备，包括炉管主体、进气管、输气管及排气管；
反应气体经过位于所述炉管主体的尾部的进气管到达所述输气管，所述输气管沿所述炉管主体的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管到达位于所述炉管主体首部的排气管，经过所述排气管上的排气孔到达所述炉管主体的腔室内部；
所述炉管主体的尾部设置有尾气孔；
所述输气管的管径大于所述进气管的管径。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述输气管设置于所述炉管主体的腔室内部。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述输气管设置于所述炉管主体的腔室的上半部分。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述排气管为环形管线，所述排气孔的开口方向为所述炉管主体的延伸方向。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述排气孔在所述排气管上均匀分布。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述排气孔的孔洞边缘具有平行于所述开口方向的齿状凸起。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述齿状凸起为三角形凸起。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述三角形凸起环绕所述排气孔的孔洞边缘一周。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述化学气相沉积炉管设备还包括对应的石英舟，所述石英舟包括石英挡板与石英卡点；
所述石英舟的迎风面及送风面无遮挡，其余表面均被所述石英挡板遮蔽；
所述石英卡点固定连接于所述石英挡板上，且所述石英卡点组成的置物平面平行于所述炉管主体的延伸方向。
可选地，在所述的化学气相沉积炉管设备中，所述石英卡点为底边设置于所述石英挡板上的三角形卡点，且与硅片接触的面不与所述置物平面平行。
本实用新型所提供的化学气相沉积炉管设备，包括炉管主体、进气管、输气管及排气管；反应气体经过位于所述炉管主体的尾部的进气管到达所述输气管，所述输气管沿所述炉管主体的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管到达位于所述炉管主体首部的排气管，经过所述排气管上的排气孔到达所述炉管主体的腔室内部；所述炉管主体的尾部设置有尾气孔；所述输气管的管径大于所述进气管的管径。
本实用新型采用新的进气设计与反应气体的预热方式，使反应气体从炉管的尾部进入，首部排放入腔室中，而在从尾部到首部的过程中，采用了管径大于所述进气管的输气管，使反应气体从进气管到输气管的过程中，由于管径的增大而大大降低了气体的流速，使反应气体从炉尾到炉首的这段距离时被充分加热，加强炉管内硅片与反应气体的对流换热，改善炉内热场的均一性，也即提高了氧化膜生长的均一性，从而提升光伏电池良率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的化学气相沉积炉管设备的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本实用新型提供的化学气相沉积炉管设备的一种具体实施方式的轴向截面局部结构示意图；
图3为本实用新型提供的化学气相沉积炉管设备的一种具体实施方式的另一轴向截面局部结构示意图；
图4为本实用新型提供的化学气相沉积炉管设备的一种具体实施方式的排气孔周围局部结构示意图；
图5为本实用新型提供的化学气相沉积炉管设备的一种具体实施方式的石英舟局部结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的核心是提供一种化学气相沉积炉管设备，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，包括炉管主体10、进气管20、输气管30及排气管40；
反应气体经过位于所述炉管主体10的尾部的进气管20到达所述输气管30，所述输气管30沿所述炉管主体10的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管30到达位于所述炉管主体10首部的排气管40，经过所述排气管40上的排气孔41到达所述炉管主体10的腔室内部；
所述炉管主体10的尾部设置有尾气孔60；
所述输气管30的管径大于所述进气管20的管径。
所述尾气孔60外接抽气泵，可将所述炉管主体10的腔室内的气体抽出，配合所述排气孔41，实现反应气体从炉管主体10的腔室内的首部到尾部的单向流通，使腔室中的气体得到及时更新，改善了炉首到炉尾片间均匀性，因为此设计避免了常规特气进气温度与硅片温差大从而导致的隧穿层生长炉口与炉尾均一性差的问题，保障反应的正常进行。
作为一种优选实施方式，所述输气管30设置于所述炉管主体10的腔室内部，请参见图2，图2为所述炉管主体10的截面部分结构示意图。设置于所述腔室内的输气管30能更好地吸收炉管中的热量，使所述输气管30中的反应气体能充分受热，在进入腔室之前就达到腔室温度，提高腔室内反应温度一致性。当然，图2中的所述输气管30只有两根，也可根据需要设置三根、四根或其他多根所述输气管30，本实用新型在此不做限定。
更进一步地，所述输气管30设置于所述炉管主体10的腔室的上半部分。所述炉管主体10的上半部分指水平方向的直径以上的部分，请参见图2，图2中虚线以上的部分即为所述腔室的上半部分。由于热空气向上运动，导致腔室的上半部分的温度和热辐射高于下半部分，这就使得强室内温度场不统一，容易出现位于腔室上部的硅片上的氧化层出现过厚而导致EL发黑的现象，现在本具体实施方式中将所述输气管30置于腔室的上半部分，遮挡部分热辐射的同时，也吸收上半部分的过量热量，使腔室上下部分的温度趋于一致，提高温度一致性，进而提升氧化膜厚度均匀性。
另外，所述排气管40为环形管线，所述排气孔41的开口方向为所述炉管主体10的延伸方向。所述环形管线指环形管路，当然，所述环形管线所在的平面应当垂直于所述炉管主体10的延伸方向，可见图3，图3为所述炉管主体10的截面部分结构示意图，这种设计更能保证在所述输气管30中加热的反应气体能更均匀地分布于所述腔室中，进一步保障所述腔室中的温度均匀性。更进一步地，所述排气孔41在所述排气管40上均匀分布，可进一步提高腔室内的温度均匀性。
作为一种优选实施方式，所述排气孔41的孔洞边缘具有平行于所述开口方向的齿状凸起42。所述齿状凸起42可为规则形状，也可为不规则形状，可有效增加反应气体的气流扰动，增加气流流出时的湍流强度，一来可以增加气流与硅片的换热，二来可以改善硅片表面的层流状态加强特气与硅片反应，在增加炉内温度一致性的同时，大大提升反应速率。
作为一种具体实施方式，所述齿状凸起42为三角形凸起。三角形凸起用料少，加工技术成熟，且三角形底部遮挡多，顶部遮挡少的形状更有利于扰乱气流，实现更好的气体混合温度，提高腔室内各处气体温度一致性，请参考图4，图4为所述排气孔41的侧视图。更进一步地，所述三角形凸起环绕所述排气孔41的孔洞边缘一周，实现更好更全面的混气效果。
作为一种优选实施方式，所述化学气相沉积炉管设备还包括对应的石英舟50，所述石英舟50包括石英挡板51与石英卡点52；
所述石英舟50的迎风面及送风面无遮挡，其余表面均被所述石英挡板51遮蔽；
所述石英卡点52固定连接于所述石英挡板51上，且所述石英卡点52组成的置物平面平行于所述炉管主体10的延伸方向。
所述石英卡点52即为卡住待处理硅片，对所述待处理硅片进行固定的结构。所述石英舟50的迎风面及所述送风面即为垂直于所述炉管主体10的延伸方向的两个表面，所述待处理硅片平置于所述置物平面上，使从炉首方向吹向炉尾方向的反应气体掠过待处理硅片的上下表面，发生反应，具体可参考图5，图5为所述石英舟50迎风面方向的结构示意图，当然，图5中的石英舟50为立方体，实际使用中也可选用其他形状，比如圆柱体等。
结合图2，所述石英舟50可在所述炉管主体10内沿所述炉管主体10的延伸方向设置多个，由于除了所述迎风面及所述送风面之外的其它侧面均被所述石英挡板51遮蔽，减少了炉管四周加热丝对硅片边缘的直接辐射热，改善硅片的片内热场均匀性，从而减少因为边缘温度过高导致的隧穿氧化层偏厚而导致的EL发黑现象。
可进一步结合图2，所述石英卡点52为底边设置于所述石英挡板51上的三角形卡点，且与硅片接触的面不与所述置物平面平行。通过三角形的斜面对所述待处理硅片进行固定，可以保证所述石英卡点52与所述石英挡板51为点接触，对所述待处理硅片的遮挡作用最小，使所述待处理硅片的表面最大限度地进行LPCVD反应，提升硅片的表面氧化层的均匀性。
本实用新型所提供的化学气相沉积炉管设备，包括炉管主体10、进气管20、输气管30及排气管40；反应气体经过位于所述炉管主体10的尾部的进气管20到达所述输气管30，所述输气管30沿所述炉管主体10的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管30到达位于所述炉管主体10首部的排气管40，经过所述排气管40上的排气孔41到达所述炉管主体10的腔室内部；所述炉管主体10的尾部设置有尾气孔60；所述输气管30的管径大于所述进气管20的管径。本实用新型采用新的进气设计与反应气体的预热方式，使反应气体从炉管的尾部进入，首部排放入腔室中，而在从尾部到首部的过程中，采用了管径大于所述进气管20的输气管30，使反应气体从进气管20到输气管30的过程中，由于管径的增大而大大降低了气体的流速，使反应气体从炉尾到炉首的这段距离时被充分加热，加强炉管内硅片与反应气体的对流换热，改善炉内热场的均一性，也即提高了氧化膜生长的均一性，从而提升光伏电池良率，降低生产成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本实用新型所提供的化学气相沉积炉管设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种化学气相沉积炉管设备，其特征在于，包括炉管主体、进气管、输气管及排气管；
反应气体经过位于所述炉管主体的尾部的进气管到达所述输气管，所述输气管沿所述炉管主体的延伸方向设置，所述反应气体通过所述输气管到达位于所述炉管主体首部的排气管，经过所述排气管上的排气孔到达所述炉管主体的腔室内部；
所述炉管主体的尾部设置有尾气孔；
所述输气管的管径大于所述进气管的管径。
2.如权利要求1所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述输气管设置于所述炉管主体的腔室内部。
3.如权利要求2所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述输气管设置于所述炉管主体的腔室的上半部分。
4.如权利要求1所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述排气管为环形管线，所述排气孔的开口方向为所述炉管主体的延伸方向。
5.如权利要求4所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述排气孔在所述排气管上均匀分布。
6.如权利要求1所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述排气孔的孔洞边缘具有平行于所述排气孔的开口方向的齿状凸起。
7.如权利要求6所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述齿状凸起为三角形凸起。
8.如权利要求7所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述三角形凸起环绕所述排气孔的孔洞边缘一周。
9.如权利要求1至8任一项所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述化学气相沉积炉管设备还包括对应的石英舟，所述石英舟包括石英挡板与石英卡点；
所述石英舟的迎风面及送风面无遮挡，其余表面均被所述石英挡板遮蔽；
所述石英卡点固定连接于所述石英挡板上，且所述石英卡点组成的置物平面平行于所述炉管主体的延伸方向。
10.如权利要求9所述的化学气相沉积炉管设备，其特征在于，所述石英卡点为底边设置于所述石英挡板上的三角形卡点，且与硅片接触的面不与所述置物平面平行。
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