[發明專利]用于提純低級硅材料的方法和裝置

有效

• 申請號: 200780033182.0
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101511731A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 多米尼克·勒布朗;勒內·布瓦韋爾
• 申請（專利權）人: 希利貝坎庫公司
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037;C01B33/02;C01B33/12;C30B29/06;F27B7/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王 旭

1.一種用于提純低純度硅材料的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)提供配備有氧氣-燃料燃燒器的轉鼓爐；和

(b)在由所述氧氣-燃料燃燒器提供的氧化氣氛下并且將氧氣與天然 氣燃料的比率設定在1∶1至4∶1的范圍內，使所述低純度硅材料在所述轉 鼓爐中熔融，并且獲得較高純度硅材料的熔體。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述氧化氣氛包括H₂O，H₂， O₂，CO和CO₂。

3.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括：將氧 氣與天然氣燃料的比率設定在1.5∶1至2.85∶1的范圍內。

4.根據權利要求1所述的方法，其中從所述低純度硅材料中除去Na， K，Mg，C，Sr，Ba，Al，Zn，B和C中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括：在步 驟(b)之前，將所述熔融裝置在其中沒有所述低純度硅材料的情況下預熱的 步驟。

6.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括：使所 述低純度硅材料在硅的熔融溫度以上的溫度下熔融。

7.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括使所述 低純度硅材料在1410℃至1700℃的范圍內的溫度下熔融。

8.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括：在 1410℃和1500℃之間的溫度下熔融，以使碳析出到爐渣中，并且降低所述 較高純度硅材料的熔體的氧含量。

9.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括加入合 成爐渣。

10.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(b)的所述熔融包括：收集 在所述低純度硅材料的所述熔融過程中產生的二氧化硅煙霧。

11.根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟：

(c)將所述較高純度硅材料的熔體與爐渣分離。

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述將所述較高純度硅材料的 熔體與爐渣分離包括：將所述熔體傾注到模中，所述模具有絕熱底壁，絕 熱側壁和開口頂部。

13.根據權利要求12所述的方法，其中所述將所述熔體傾注到模中包 括：使所述轉鼓爐放液。

14.根據權利要求12或13中任一項所述的方法，還包括以下步驟：

(d)在電磁攪拌所述較高純度硅材料的熔體的同時，通過從所述模的 所述開口頂部向所述絕熱底壁的單向凝固，使所述較高純度硅材料的熔體 凝固；

(e)控制所述單向凝固的速率；

(f)在所述較高純度硅材料的熔體已經部分凝固時，停止所述單向凝 固，以產生具有外殼和中心的錠料，所述外殼包含純度高于所述較高純度 硅材料的固體多晶硅，所述中心包含富集雜質的液體硅；和

(g)在所述錠料的所述外殼中產生開口以使所述富集雜質的液體硅流 出，并且留下所述外殼，從而獲得純度高于所述較高純度硅材料的固體多 晶硅。

15.根據權利要求12或13中任一項所述的方法，還包括以下步驟：

(d)在電磁攪拌所述較高純度硅材料的熔體的同時，通過單向凝固使 所述較高純度硅材料的熔體凝固，并且獲得固體錠料；

(e)控制所述單向凝固的速率；和

(f)將所述固體錠料的第一部分與其余部分分離，所述第一部分已經 先于所述其余部分凝固，并且包含比所述其余部分更少的雜質，從而獲得 純度高于所述較高純度硅材料的固體多晶硅。

16.根據權利要求14所述的方法，其中從所述低純度硅材料中除去 Al，As，Ba，Bi，Ca，Cd，Co，Cr，Fe，K，La，Mg，Mn，Mo，Na， Ni，P，Pb，Sb，Sc，Sn，Sr，Ti，V，Zn，Zr，O，C或B或它們的任何 組合。