应用酸洗提供提纯的硅晶体制造技术

本发明专利技术提供一种用于提纯硅的方法，其中将硅从溶剂金属中结晶。所述方法包括下列步骤：提供含有硅、溶剂金属和杂质的熔融液体，将所述熔融液体冷却以形成第一硅晶体和第一母液，将所述第一硅晶体与所述第一母液分离，将所述第一硅晶体与能够溶解所述第一母液的化合物接触，并且从清洗溶液分离出精选晶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应用酸洗提供提纯的硅晶体专利技术优先权本申请要求在2007年7月23日提交的美国临时专利申请序列60/951，374和在2007年7月30日提交的美国临时专利申请序列60/952，732的优先权的权益，所述这两个 专利申请通过引用结合在此。
技术介绍
已经描述了许多不同的用于降低硅中杂质的量的方法和装置，包括例如区域熔化、硅烷气体蒸馏、气体喷吹、酸浙滤、造渣以及定向凝固。然而，硼、磷、钛、铁和一些其它元素只能用当前已知的方法极困难地和/或通过昂贵的处理步骤去除以达到所需纯度。目前硅通常通过包括将特别纯的可汽化的硅化合物例如三氯甲硅烷还原和/或热分解的方法进行提纯。该方法是成本非常高并且资本密集型的硅制备方法，所述的硅具有的纯度比一些应用例如太阳能电池所需的纯度更高。专利技术概述本专利技术提供提纯硅的方法和用于得到相对提纯的硅的方法。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式有效地提供工业量(例如，至少约240kg)的提纯的硅。本文中所述的方法可以以相对成本有效的方式有效地提供至少约100吨/年的提纯的硅。另外，本文中所述的方法可以在约24小时至约94小时内，典型在约72小时内进行。通过本文中所述的方法得到的相对提纯的硅晶体可以随后被进一步提纯以提供太阳能级硅。本专利技术提供一种用于提纯硅的方法，所述方法包括(a)从硅和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金，和它们的组合；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣(dross)和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体(washed silicon crystal)和用过的酸；和(g)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。本专利技术还涉及一种用于提纯硅的方法。所述方法包括(a)从硅和铝形成第一熔融液体；(b)将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；(c)将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；(d)冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；(e)将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；(f)将所述第一硅晶体与溶剂金属熔融，和重复步骤(a)-(e) ； (g)将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和(h)将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离， 足以(sufficient to)提供提纯的硅晶体；(i)将所述提纯的硅晶体熔融，足以提供硅熔体；(j)将所述硅熔体与第二气体接触；和(k)定向凝固所述硅熔体。附图简述本专利技术的实施方案可以通过参考以下描述以及说明所述实施方案的附图而更好地理解。本文中所包含的附图的编号方案使得图中所给附图标记的首位数与附图编号有关。在不同附图中相同的那些要素的附图标记相同。在所述附图中附图说明图1示例包括与气体接触的用于提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法以及用 于获得提纯的硅晶体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。图2示例用于提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法以及用于获得提纯的硅晶 体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。图3A-B示例用于实践本专利技术方法的示例性设备系统。图4示例包括与第一和第二气体接触的提纯硅的方法、用于获得提纯的硅的方法 以及用于获得提纯的硅晶体、提纯的颗粒状硅、硅块和/或提纯的硅锭的方法的流程框图。专利技术详述现在将详细描述本专利技术的某些权利要求，其实例在所附的结构和式中示例。尽管 将结合列举的权利要求对本专利技术进行描述，但是应当理解，这并没有将本专利技术限于这些权 利要求的意图。相反，本专利技术意欲覆盖包括在权利要求所限定的本专利技术范围内的所有的替 代、改进和等价物。本说明书中涉及的“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等，表明所述 的实施方案可以包括特定的特征、结构或特性，但并不是每一个实施方案均必须包括该特 定的特征、结构或特性。而且，这些词语不一定指同一实施方案。此外，当结合一个实施方 案描述特定的特征、结构或特性时，应当认为，结合不管是否明确描述的其它实施方案改变 所述特征、结构或特性也在本领域技术人员的知识内。本专利技术涉及提纯硅的方法和用于得到提纯的硅的方法。在描述提纯硅的方法和用 于得到提纯的硅的方法时，下列术语具有下列含义，除非另外指出。^X除非另外规定，本文中使用的下列术语和词语意欲具有下列含义在本文中所述的制备方法中，所述步骤可以在不偏离本专利技术的原则的情况下以任 意顺序实施，除非当明确指出了时间顺序或操作顺序时。在一项权利要求中述及首先实施 一个步骤、然后相继实施几个其它步骤的作用应当被认为意指第一步骤是在其它步骤的任 何一项之前实施的，但是所述其它步骤可以以任意合适的顺序实施，除非进一步指明了所 述其它步骤的顺序。例如，描述“步骤A、步骤B、步骤C、步骤D和步骤E”的权利要求项将 被解释为意指首先实施步骤A，最后实施步骤E，步骤B、C和D可以在步骤A和E之间以任 意顺序实施，并且该顺序仍落入要求保护的方法的文字表述的范围之内。此外，指定的步骤可以同时实施，除非清楚的权利要求用语提及分别实施它们。例 如，要求保护的实施X的步骤和要求保护的实施Y的步骤可以在单个操作中同时进行，并且 所得方法将落入要求保护的方法的文字表述的范围之内。如在本文中使用的，“多个”是指两个以上，例如2、3、4或5。如在本文中使用的，“提纯”是指将所关注的化学品质与外来物质或污染物质的物 理分离。如在本文中使用的，“接触”是指因触碰、使接触或直接靠近的行为。如在本文中使用的，“结晶”包括从溶液形成物质的晶体(晶状材料)的过程。该 过程通过冷却原料流或添加沉淀剂，使所需产物的溶解度降低以使其形成晶体，从而将产 物通常以极其纯的形式从液态原料流中分离出来。然后通过过滤或离心将纯的固态晶体与 残留液体分离。如在本文中使用的，“结晶的”包括固体中原子的规则几何排列。如在本文中使用的，“滗析”或“倾析”包括倾倒出流体，留下沉积物或沉淀物，从而 将该流体与沉积物或沉淀物分离。如在本文中使用的，“过滤(filtering) ”或“过滤(filtration) ”是指一种通过使 原料流穿过留住固体而允许液体穿过的多孔片，例如陶瓷膜或金属膜，而将固体与液体分 离的机械方法。这可以通过使用重力，例如滤网，或通过压力或真空(抽吸)来完成。所述 过滤有效地将沉积物或沉淀物与液体分离。如在本文中使用的，“分离”是指将一种物质从另一种物质中移除的过程(例如，将 固体或液体从混合物中移除)。该过程可以使用本领域技术人员已知的任何技术，例如倾析 混合物、从混合物撇除一种或多种液体、离心混合物、从混合物过滤固体，或上述技术的组口 o如在本文中使用的，“过滤”是指通过使液体穿过过滤器以使固体悬在过滤器上， 从而将该固体从混合物中除去的过程。如在本文中使用的，“滗析”是指不扰动沉积物而倾倒出液体的过程，或在仅对沉 积物有极小扰动的情况下倾倒出液体的过程。如在本文中使用的，“离心”是指包括使用向心力分离混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提纯硅的方法，所述方法包括：（ａ）由硅源和溶剂金属形成第一熔融液体，所述溶剂金属选自下列各项：铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，它们的合金和它们的组合；（ｂ）将所述第一熔融液体与第一气体接触，以提供浮渣和第二熔融液体；（ｃ）将所述浮渣与所述第二熔融液体分离；（ｄ）冷却所述第二熔融液体，以形成第一硅晶体和第一母液；（ｅ）将所述第一硅晶体与所述第一母液分离；（ｆ）将所述第一硅晶体与酸、碱、醇或能够溶解所述溶剂金属的化学品接触，以提供精选硅晶体和用过的酸；和（ｇ）将所述精选硅晶体与所述用过的酸分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：建J陈，斯科特尼科尔，
申请(专利权)人：六N硅公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]