專利名稱：一種多晶硅的制備方法
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°C熔融后拉制成多晶娃棒。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91(T950°C溫度下進行電加熱，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91(T120(TC的硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，同時控制所述氣相沉積爐內(nèi)溫度不低于910°C ;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72(T740°C，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；
(5)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3(T35°C，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；
(6)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 ；
(7)所述帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔內(nèi)，在8(T90°C溫度下進行加熱解析、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；
⑶將所述步驟(7)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；
⑶所述純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至所述儲罐，然后重復步驟⑵ (8)；
(10)當硅芯棒直徑達到12(Tl80mm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45(T550°C時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進行置換、冷卻；待溫度冷卻至25 35°C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。所述步驟⑴中鋅蒸汽至所述氣相沉積爐的輸送壓力為0.2^0.4MPaG。所述步驟⑵中的三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器出口三氯氫硅/四氯化硅蒸汽的壓力為 0.2 0.4 MPaG0所述步驟⑶中鋅蒸汽與所述三氯氫硅/四氯化硅蒸汽的質(zhì)量流量比為1:1.5 2.5。所述步驟⑶中的氣相沉積爐壓力控制在0.2^0.4 MPaG。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明主要是實現(xiàn)鋅還原三氯氫硅/四氯化硅，反應(yīng)物三氯氫硅/四氯化硅可以是混合物或者是其中的一種，不需要分離提純，拓寬了反應(yīng)物的來源途徑。2、本發(fā)明實現(xiàn)整個工藝流程內(nèi)無污染物排放，鋅循環(huán)利用。3、本發(fā)明實現(xiàn)反應(yīng)物料氣態(tài)鋅和三氯氫硅/四氯化硅連續(xù)通入，并且在硅芯棒上通過化學氣相沉積反應(yīng)后直接得到多晶硅棒，從而實現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)。4、本發(fā)明在鋅蒸汽送至氣相沉積爐的管線上設(shè)有電加熱裝置，因此，可以保證鋅蒸汽不液化。5、本發(fā)明在三氯氫硅/四氯化硅蒸汽送至氣相沉積爐的管線上設(shè)有保溫裝置，因此，可以防止三氯氫硅/四氯化硅蒸汽液化。
6、本發(fā)明在氣相沉積爐鐘罩的外壁設(shè)有加熱裝置，因此，可以保證未反應(yīng)的鋅蒸汽為氣態(tài)，避免冷凝在反應(yīng)爐內(nèi)壁上。7、本發(fā)明工藝路線簡潔，實用性強。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1 一氣相沉積爐 2—鋅汽化器3—三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器4一儲罐5—進料泵I 6—第一尾氣換熱器7 —電解槽 8—第二尾氣換熱器 9一HCL吸收塔10一進料栗II 11 一四氣化娃儲Sil 12一解析塔13—二氣氧娃/四氣化娃制備裝置
14一鋅質(zhì)量流量計15—三氯氫硅/四氯化硅質(zhì)量流量計。
具體實施方式
實施例1 如圖1所示，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2內(nèi)，在910°C溫度下進行電加熱，汽化得到純度為99.9999 99.9999999%的鋅蒸汽，然后通過設(shè)在鋅汽化器2 —側(cè)的氬氣輸入口通入氬氣，在氬氣的作用下通過設(shè)在鋅汽化器2另一側(cè)的管線A將鋅蒸汽以0.2MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。⑵將由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13制備的三氯氫硅/四氯化硅輸入至儲罐4，并通過進料泵I 5將三氯氫硅/四氯化硅送至三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)，然后向三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)通入水蒸汽進行加熱，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)在三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3 —側(cè)的管線B將三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以0.2MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。⑶鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以1:1.5的質(zhì)量流量比在氣相沉積爐I內(nèi)溫度為910°C的硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，同時控制氣相沉積爐I內(nèi)溫度不低于910°C、壓力在0.2 MPaG ;反應(yīng)生成的固相娃不斷沉積在娃芯棒表面,使得娃芯棒長粗,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。鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽發(fā)生如下化學氣相沉積反應(yīng):
2Zn (g) +SiCl4 (g) =Si (s)+2ZnCl2 (g)
2Zn (g) +SiHCl3 (g) =Si (s)+HCl (g) +ZnCl2 (g)
⑷尾氣A由氣相沉積爐I尾氣排氣口排至第一尾氣換熱器6，使尾氣A溫度降至72(T725°C，尾氣A中的氯化鋅變?yōu)橐后w，分離尾氣A，得到尾氣B和液態(tài)氯化鋅；將液態(tài)氯化鋅收集送至電解槽7，按常規(guī)工藝電解生成鋅和氯氣，鋅送至鋅汽化器2。(5)尾氣B經(jīng)過第二尾氣換熱器8，使尾氣B溫度降至30°C，尾氣B中的氣態(tài)的三氯氫硅/四氯化硅冷凝為液態(tài)，分離尾氣B，得到尾氣C和液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅；將液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅送至儲罐4。(6)尾氣C輸入至HCL吸收塔9內(nèi)，同時將四氯化硅儲罐11內(nèi)的四氯化硅通過進料泵II 10輸入至HCL吸收塔9，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。
其中:噴淋的四氯化硅與HCL吸收塔9內(nèi)的氯化氫的摩爾比為25:1。(7)帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔12內(nèi)，在80°C溫度下進行加熱解析、分離，得到氯化氫和四氯化硅，所得的四氯化硅送至四氯化硅儲罐11內(nèi)循環(huán)利用。(8)將步驟(7)所得的氯化氫輸入至三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的反應(yīng)裝置，使其與硅粉發(fā)生如下反應(yīng):
HCl + Si =SiHCl3+SiCl4
生成的三氯氫硅/四氯化硅由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的精餾裝置進行提純分離，得到純度為99.9999 99.9999999%的三氯氫硅/四氯化硅。其中:氯化氫與硅粉的摩爾比為4.5:1。(9)純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至儲罐4，然后重復步驟⑵ (S)0(W)當硅芯棒直徑達到12(Tl80mm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450480°C時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進行置換、冷卻；待溫度冷卻至25°C后，打開氣相沉積爐I鐘罩取出多晶硅棒，即得純度為99.9999 99.9999999%的多晶硅。實施例2 如圖1所示，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2內(nèi)，在950°C溫度下進行電加熱，汽化得到純度為99.9999 99.9999999%的鋅蒸汽，然后通過設(shè)在鋅汽化器2 —側(cè)的氬氣輸入口通入氬氣，在氬氣的作用下通過設(shè)在鋅汽化器2另一側(cè)的管線A將鋅蒸汽以0.4MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。
`
⑵將由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13制備的三氯氫硅/四氯化硅輸入至儲罐4，并通過進料泵I 5將三氯氫硅/四氯化硅送至三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)，然后向三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)通入水蒸汽進行加熱，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)在三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3—側(cè)的管線B將三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以0.4MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。⑶鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以1:2.5的質(zhì)量流量比在氣相沉積爐I內(nèi)溫度為1200°C的硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，同時控制氣相沉積爐I內(nèi)溫度不低于910°C、壓力在0.4 MPaG ;反應(yīng)生成的固相娃不斷沉積在娃芯棒表面,使得娃芯棒長粗,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。鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽發(fā)生如下化學氣相沉積反應(yīng):
2Zn (g) +SiCl4 (g) =Si (s)+2ZnCl2 (g)
2Zn (g) +SiHCl3 (g) =Si (s)+HCl (g) +ZnCl2 (g)
⑷尾氣A由氣相沉積爐I尾氣排氣口排至第一尾氣換熱器6，使尾氣A溫度降至725 735°C，尾氣A中的氯化鋅變?yōu)橐后w，分離尾氣A，得到尾氣B和液態(tài)氯化鋅；將液態(tài)氯化鋅收集送至電解槽7，按常規(guī)工藝電解生成鋅和氯氣，鋅送至鋅汽化器2。(5)尾氣B經(jīng)過第二尾氣換熱器8，使尾氣B溫度降至35 °C，尾氣B中的氣態(tài)的三氯氫硅/四氯化硅冷凝為液態(tài)，分離尾氣B，得到尾氣C和液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅；將液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅送至儲罐4。(6)尾氣C輸入至HCL吸收塔9內(nèi)，同時將四氯化硅儲罐11內(nèi)的四氯化硅通過進料泵II 10輸入至HCL吸收塔9，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。其中:噴淋的四氯化硅與HCL吸收塔9內(nèi)的氯化氫的摩爾比為30:1。(7)帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔12內(nèi)，在90°C溫度下進行加熱解析、分離，得到氯化氫和四氯化硅，所得的四氯化硅送至四氯化硅儲罐11內(nèi)循環(huán)利用。(8)將步驟(7)所得的氯化氫輸入至三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的反應(yīng)裝置，使其與硅粉發(fā)生如下反應(yīng):
HCl + Si =SiHCl3+SiCl4
生成的三氯氫硅/四氯化硅由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的精餾裝置進行提純分離，得到純度為99.9999 99.9999999%的三氯氫硅/四氯化硅。其中:氯化氫與硅粉的摩爾比為6:1。(9)純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至儲罐4，然后重復步驟⑵ (S)0(W)當硅芯棒直徑達到12(Tl80mm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48(T520°C時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進行置換、冷卻；待溫度冷卻至35°C后，打開氣相沉積爐I鐘罩取出多晶硅棒，即得純度為99.9999 99.9999999%的多晶硅。實施例3 如圖1所示，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2內(nèi)，在930°C溫度下進行電加熱，汽化得到純度為99.9999 99.9999999%的鋅蒸汽，然后通過設(shè)在鋅汽化器2 —側(cè)的氬氣輸入口通入氬氣，在氬氣的作用下通過設(shè)在鋅汽化器2另一側(cè)的管線A將鋅蒸汽以0.3MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。⑵將由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13制備的三氯氫硅/四氯化硅輸入至儲罐4，并通過進料泵I 5將三氯氫硅/四氯化硅送至三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)，然后向三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3內(nèi)通入水蒸汽進行加熱，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)在三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器3—側(cè)的管線B將三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以0.3MPaG的輸送壓力送至氣相沉積爐I內(nèi)。⑶鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽以1:2.0的質(zhì)量流量比在氣相沉積爐I內(nèi)溫度為1050°C的硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，同時控制氣相沉積爐I內(nèi)溫度不低于910°C、壓力在0.3 MPaG ;反應(yīng)生成的固相娃不斷沉積在娃芯棒表面,使得娃芯棒長粗,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。鋅蒸汽與三氯氫硅/四氯化硅蒸汽發(fā)生如下化學氣相沉積反應(yīng):
2Zn (g) +SiCl4 (g) =Si (s)+2ZnCl2(g)
2Zn (g) +SiHCl3 (g) =Si (s)+HCl (g) +ZnCl2 (g)
⑷尾氣A由氣相沉積爐I尾氣排氣口排至第一尾氣換熱器6，使尾氣A溫度降至735 740°C，尾氣A中的氯化鋅變?yōu)橐后w，分離尾氣A，得到尾氣B和液態(tài)氯化鋅；將液態(tài)氯化鋅收集送至電解槽7，按常規(guī)工藝電解生成鋅和氯氣，鋅送至鋅汽化器2。(5)尾氣B經(jīng)過第二尾氣換熱器8，使尾氣B溫度降至32 °C，尾氣B中的氣態(tài)的三氯氫硅/四氯化硅冷凝為液態(tài)，分離尾氣B，得到尾氣C和液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅；將液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅送至儲罐4。(6)尾氣C輸入至HCL吸收塔9內(nèi)，同時將四氯化硅儲罐11內(nèi)的四氯化硅通過進料泵II 10輸入至HCL吸收塔9，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。其中:噴淋的四氯化硅與HCL吸收塔9內(nèi)的氯化氫的摩爾比為28:1。(7)帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔12內(nèi)，在85°C溫度下進行加熱解析、分離，得到氯化氫和四氯化硅，所得的四氯化硅送至四氯化硅儲罐11內(nèi)循環(huán)利用。(8)將步驟(7)所得的氯化氫輸入至三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的反應(yīng)裝置，使其與硅粉發(fā)生如下反應(yīng):
HCl + Si =SiHCl3+SiCl4
生成的三氯氫硅/四氯化硅由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置13中的精餾裝置進行提純分離，得到純度為99.9999 99.9999999%的三氯氫硅/四氯化硅。其中:氯化氫與硅粉的摩爾比為5.5:1。(9)純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至儲罐4，然后重復步驟⑵ (S)0(W)當硅芯棒直徑達到12(Tl80mm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52(T550°C時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進行置換、冷卻；待溫度冷卻至30°C后，打開氣相沉積爐I鐘罩取出多晶硅棒，即得純度為99.9999 99.9999999%的多晶硅。

上述實施例f 3中，氣相沉積爐I鐘罩的外壁設(shè)有加熱裝置；管線A上分別設(shè)有鋅質(zhì)量流量計14和電加熱裝置。管線B上分別設(shè)有三氯氫硅/四氯化硅質(zhì)量流量計15和保溫裝置。
權(quán)利要求
1.一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(2)內(nèi)，在91(T950°C溫度下進行電加熱，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(2) —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(2 )另一側(cè)的管線A將鋅蒸汽送至氣相沉積爐(I)內(nèi)； ⑵將由三氯氫硅/四氯化硅制備裝置(13)制備的三氯氫硅/四氯化硅輸入至儲罐(4)，并通過進料泵I (5)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(3)內(nèi)，然后向所述三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器(3)內(nèi)通入水蒸汽進行加熱，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(3)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(I)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(I)內(nèi)溫度為91(Tl20(rC的硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，同時控制所述氣相沉積爐(I)內(nèi)溫度不低于910°C ;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(I)尾氣排氣口排至第一尾氣換熱器(6)，使所述尾氣A溫度降至72(T740°C，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(7)，按常規(guī)工藝電解生成鋅和氯氣，鋅送至所述鋅汽化器(2); (5)所述尾氣B經(jīng)過第二尾氣換熱器(8)，使所述尾氣B溫度降至3(T35°C，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(4)； (6)所述尾氣C輸入至HCL吸收塔(9)內(nèi)，同時將四氯化硅儲罐(11)內(nèi)的四氯化硅通過進料泵II (10)輸入至所述HCL吸收塔(9)，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(9)內(nèi)的氯化氫的摩爾比為25 30:1 ； (7)所述帶有氯化氫的四氯化硅輸入至解析塔(12)內(nèi)，在8(T90°C溫度下進行加熱解析、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(11)內(nèi)循環(huán)利用； ⑶將所述步驟(7)所得的氯化氫輸入至所述三氯氫硅/四氯化硅制備裝置(13)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(13)中的精餾裝置進行提純分離，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 ； ⑶所述純的三氯氫硅/四氯化硅輸送至所述儲罐(4)，然后重復步驟⑵ (8)； (10)當硅芯棒直徑達到12(Tl80mm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45(T550°C時，停止硅芯棒加熱電流，通入氮氣進行置換、冷卻；待溫度冷卻至25 35°C后，打開所述氣相沉積爐(I)鐘罩取出多晶硅棒，即得純度為99.9999 99.9999999%的多晶硅。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴中的管線A上分別設(shè)有鋅質(zhì)量流量計(14)和電加熱裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于: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(15)和保溫裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴中的氣相沉積爐(I)鐘罩的外壁設(shè)有加熱裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑴中鋅蒸汽至所述氣相沉積爐(I)的輸送壓力為0.2^0.4MPaG。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑵中的三氯氫硅/四氯化硅蒸發(fā)器(3)出口三氯氫硅/四氯化硅蒸汽的壓力為0.2^0.4 MPaG。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑶中鋅蒸汽與所述三氯氫硅/四氯化硅 蒸汽的質(zhì)量流量比為1:1.5^2.5。
8.如權(quán)利要求1所述的一種多晶硅的制備方法，其特征在于:所述步驟⑶中的氣相沉積爐(I)壓力控制在0.2^0.4 MPaG。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多晶硅的制備方法，該方法包括以下步驟⑴制備鋅蒸汽；⑵制備三氯氫硅/四氯化硅蒸汽；⑶鋅蒸汽和三氯氫硅/四氯化硅蒸汽在硅芯棒表面發(fā)生化學沉積反應(yīng)，生成固相硅并產(chǎn)生尾氣A；⑷降溫、分離尾氣A，得到尾氣B和液態(tài)氯化鋅；⑸降溫、分離尾氣B，得到尾氣C和液態(tài)三氯氫硅/四氯化硅；⑹尾氣C與四氯化硅輸入至HCL吸收塔內(nèi)，通過噴淋四氯化硅吸收氯化氫，得到帶有氯化氫的四氯化硅；⑺加熱解析、分離帶有氯化氫的四氯化硅，得到氯化氫和四氯化硅；⑻氯化氫與硅粉發(fā)生反應(yīng)，得到提純分離后的三氯氫硅/四氯化硅；⑼重復步驟⑵~⑻；⑽當硅芯棒直徑達到120~180mm后，對硅芯棒進行降溫，即得多晶硅。本發(fā)明工藝路線簡潔、可實現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)。
文檔編號C01B33/035GK103172070SQ20131013129
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者王舒婭, 王樹軒, 鄒興武, 祁米香, 楊占壽 申請人:中國科學院青海鹽湖研究所