[發(fā)明專利]一種激光維持等離子體制備多晶硅的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110668865.5
• 申請(qǐng)日: 2021-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN113415805B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何良雨;劉彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 何良雨
• 主分類號(hào): C01B33/03
• 分類號(hào): C01B33/03
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 44325
• 代理人: 姚章國(guó)

1.一種激光維持等離子體制備多晶硅的方法，其特征在于，包括以下操作步驟：

獲取硅源氣體；

采用多束激光束交匯，在交匯點(diǎn)形成等離子體反應(yīng)區(qū)，所述激光束的激光功率為1500~2000W，所述等離子體反應(yīng)區(qū)的溫度為1500~1650℃，將硅源氣體和氫氣導(dǎo)入等離子體反應(yīng)區(qū)反應(yīng)生成多晶硅，還包括冷凝區(qū)，所述冷凝區(qū)位于所述等離子體反應(yīng)區(qū)的下方，所述等離子體反應(yīng)區(qū)中反應(yīng)形成的多晶硅液在所述冷凝區(qū)中沉降匯集，所述冷凝區(qū)的溫度為1410~1450℃；

所述硅源氣體選自四氯化硅，所述四氯化硅由以下制備方法得到：

獲取晶態(tài)二氧化硅，將晶態(tài)二氧化硅置于高能粒子輻照下，使晶態(tài)二氧化硅轉(zhuǎn)化為無(wú)定形二氧化硅；

將無(wú)定形二氧化硅與還原性碳、氯氣通入流化床反應(yīng)器中，反應(yīng)生成四氯化硅和CO₂，反應(yīng)溫度為750~900℃，其中，無(wú)定形二氧化硅中的金屬氧化物雜質(zhì)氯化生成金屬氯化物，將四氯化硅從CO₂和金屬氯化物中分離提純。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光維持等離子體制備多晶硅的方法，其特征在于，不同的所述激光束通過(guò)透鏡組聚焦后在所述等離子體反應(yīng)區(qū)交匯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光維持等離子體制備多晶硅的方法，其特征在于，將硅源氣體和氫氣反應(yīng)生成的尾氣進(jìn)行尾氣干法回收，分離其中未反應(yīng)的硅源氣體和氫氣，提純后的硅源氣體和氫氣再次導(dǎo)入等離子體反應(yīng)區(qū)中參與反應(yīng)。

4.一種激光維持等離子體制備多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，包括氣液沉積反應(yīng)器，所述氣液沉積反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體和多個(gè)激光器，多個(gè)激光器發(fā)出的激光束在所述反應(yīng)器本體中交匯，在交匯點(diǎn)形成等離子體反應(yīng)區(qū)，所述等離子體反應(yīng)區(qū)用于提供硅源氣體和氫氣反應(yīng)生成多晶硅的反應(yīng)環(huán)境；

所述激光維持等離子體制備多晶硅的系統(tǒng)還包括有高能粒子輻照裝置和流化床反應(yīng)器，所述高能粒子輻照裝置用于在高能粒子輻照下使晶態(tài)二氧化硅轉(zhuǎn)化為無(wú)定形二氧化硅；所述流化床反應(yīng)器用于導(dǎo)入所述高能粒子輻照裝置獲得的無(wú)定形二氧化硅并與還原性碳、氯氣反應(yīng)得到四氯化硅，反應(yīng)溫度為750~900℃，其中，無(wú)定形二氧化硅中的金屬氧化物雜質(zhì)氯化生成金屬氯化物，將四氯化硅從CO₂和金屬氯化物中分離提純，以四氯化硅作為硅源氣體；

所述氣液沉積反應(yīng)器中形成有冷凝區(qū)，所述冷凝區(qū)位于所述等離子體反應(yīng)區(qū)的下方，所述氣液沉積反應(yīng)器的外壁設(shè)置有冷卻腔體，所述冷卻腔體位于所述冷凝區(qū)的外部，所述冷卻腔體設(shè)置有用于冷凝劑導(dǎo)入的冷凝劑入口和用于冷凝劑導(dǎo)出的冷凝劑出口。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光維持等離子體制備多晶硅的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器的激光射出方向上設(shè)置有透鏡組，所述透鏡組用于調(diào)節(jié)所述激光器發(fā)出的激光束的聚焦位置，通過(guò)多個(gè)所述透鏡組將多個(gè)所述激光器發(fā)出的激光束進(jìn)行聚集并交匯于所述等離子體反應(yīng)區(qū)。