[發(fā)明專利]一種多晶硅的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310131297.0
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103172070A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王舒婭;王樹軒;鄒興武;祁米香;楊占壽
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C01B33/035
• 分類號: C01B33/035
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多晶硅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多晶硅的制備方法。

背景技術(shù)

目前，多晶硅使用氣態(tài)鋅與四氯化硅反應(yīng)制取，其主要工藝流程為：金屬鋅粒經(jīng)過熔融氣化器變?yōu)殇\蒸氣，在保護(hù)氣和載氣的條件下帶入管式反應(yīng)器中，四氯化硅以氣態(tài)的形式緩慢引入到管式反應(yīng)器中氣化后與鋅反應(yīng)，生成的硅粉顆粒及氯化鋅副產(chǎn)物在氬氣的推動下進(jìn)入到冷卻沉積器中冷卻沉積，冷卻沉積而得的硅粉顆粒與氯化鋅被硅粉收集器收集，經(jīng)過酸洗和真空冷凍干燥處理，即得到硅粉顆粒。硅粉顆粒在1400℃熔融后拉制成多晶硅棒。

這種方式存在以下缺點：氣態(tài)鋅與四氯化硅放置在反應(yīng)容器內(nèi)反應(yīng)，每次只能放置一次，反應(yīng)結(jié)束后，置換反應(yīng)容器，再放置進(jìn)去鋅開始下次反應(yīng)，工藝流程決定了反應(yīng)不能夠連續(xù)進(jìn)行，必須首先得到硅粉顆粒，然后將顆粒熔融后拉制成多晶硅棒，因此工藝過程復(fù)雜。

現(xiàn)有的使用氣態(tài)鋅和四氯化硅反應(yīng)制取多晶硅的技術(shù)，不能夠連續(xù)反應(yīng)直接得到多晶硅棒，現(xiàn)有技術(shù)首先得到硅粉顆粒，將顆粒熔融后拉制成多晶硅棒，工藝過程比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝路線簡潔、可實現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)的多晶硅的制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種多晶硅的制備方法，包括以下步驟：

⑴將固體鋅輸入到鋅汽化器內(nèi)，在910~950℃溫度下進(jìn)行電加熱，汽化得到純度為99.9999~99.9999999%的鋅蒸汽，然后通過設(shè)在所述鋅汽化器一側(cè)的氬氣輸入口通入氬氣，在氬氣的作用下通過設(shè)在所述鋅汽化器另一側(cè)的管線A將鋅蒸汽送至氣相沉積爐內(nèi)；

⑵將由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置制備的三氯氫硅/四氯化硅輸入至儲罐，并通過進(jìn)料泵Ⅰ將所述三氯氫硅/四氯化硅送至三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器內(nèi)，然后向所述三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器內(nèi)通入水蒸汽進(jìn)行加熱，汽化得到三氯氫硅/四氯化硅蒸汽；該三氯氫硅/四氯化硅蒸汽通過設(shè)在所述三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器一側(cè)的管線B將所述三氯氫硅/四氯化硅蒸汽送至氣相沉積爐內(nèi)；

⑶所述鋅蒸汽和所述三氯氫硅/四氯化硅蒸汽在所述氣相沉積爐內(nèi)溫度為910~1200℃的硅芯棒表面發(fā)生化學(xué)沉積反應(yīng)，同時控制所述氣相沉積爐內(nèi)溫度不低于910℃；反應(yīng)生成的固相硅不斷沉積在硅芯棒表面，使得硅芯棒長粗，并產(chǎn)生含有氬氣、氯化氫、氯化鋅和少量的三氯氫硅/四氯化硅的尾氣A；

⑷所述尾氣A由所述氣相沉積爐尾氣排氣口排至第一尾氣換熱器，使所述尾氣A溫度降至720~740℃，所述尾氣A中的氯化鋅變?yōu)橐后w，分離所述尾氣A，得到尾氣B和液態(tài)氯化鋅；將所述液態(tài)氯化鋅收集送至電解槽，按常規(guī)工藝電解生成鋅和氯氣，鋅送至所述鋅汽化器；

⑸所述尾氣B經(jīng)過第二尾氣換熱器，使所述尾氣B溫度降至30~35℃，所述尾氣B中的氣態(tài)的三氯氫硅/四氯化硅冷凝為液態(tài)，分離所述尾氣B，得到尾氣C和液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅；將所述液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅送至所述儲罐；

⑹所述尾氣C輸入至HCL吸收塔內(nèi)，同時將四氯化硅儲罐內(nèi)的四氯化硅通過進(jìn)料泵Ⅱ輸入至所述HCL吸收塔，通過噴淋四氯化硅吸收氯化氫，分別得到帶有氯化氫的四氯化硅和不凝氣體氬氣；該不凝氣體氬氣排空；所述噴淋的四氯化硅與所述HCL吸收塔內(nèi)的氯化氫的摩爾比為25~30：1；

⑺所述帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔內(nèi)，在80~90℃溫度下進(jìn)行加熱解析、分離，得到氯化氫和四氯化硅，所得的四氯化硅送至所述四氯化硅儲罐內(nèi)循環(huán)利用；

⑻將所述步驟⑺所得的氯化氫輸入至所述三氯氫硅/四氯化硅制備裝置中的反應(yīng)裝置，使其與硅粉發(fā)生反應(yīng)，生成的三氯氫硅/四氯化硅由所述三氯氫硅/四氯化硅制備裝置中的精餾裝置進(jìn)行提純分離，得到純度為99.9999~99.9999999%的三氯氫硅/四氯化硅；所述氯化氫與所述硅粉的摩爾比為4.5~6：1；

⑼所述純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至所述儲罐，然后重復(fù)步驟⑵~⑻；

⑽當(dāng)硅芯棒直徑達(dá)到120~180mm后，停止鋅蒸汽、三氯氫硅/四氯化硅蒸汽的通入，逐漸通過降低硅芯棒電流來降低芯棒的溫度，直至硅芯棒表面溫度降低至450~550℃時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進(jìn)行置換、冷卻；待溫度冷卻至25~35℃后，打開所述氣相沉積爐鐘罩取出多晶硅棒，即得純度為99.9999~99.9999999%的多晶硅。

所述步驟⑴中的管線A上分別設(shè)有鋅質(zhì)量流量計和電加熱裝置。

所述步驟⑵中的管線B上分別設(shè)有三氯氫硅/四氯化硅質(zhì)量流量計和保溫裝置。

所述步驟⑴中的氣相沉積爐鐘罩的外壁設(shè)有加熱裝置。