[发明专利]纯化硅的方法

说明书

本申请是2007年4月4日提交的题为“纯化硅的方法”的PCT/CA2007/000574号发明专利的分案申请，原申请于2008年11月27日进入中国国家阶段，并获得中国专利申请号200780019595.3。 

相关申请

遵循35 U.S.C.119(e)，本申请要求于2006年4月4日提交的序列号为60/788,708的美国临时申请的优先权；该申请的内容以引用的方式纳入本说明书并作为本说明书的一部分。 

相关事件

本申请是2006年8月22日提交的美国申请No.10/590,220的继续申请，美国申请No.10/590,220为2005年2月18日提交并于2005年9月1日以WO 2005/081122A1英文公开的PCT申请PCT/KR2005/000455的国家阶段申请，该PCT申请要求2004年2月23日提交的韩国国家申请No.10-2004-0012030的优先权。所述申请及公开文本全文以引用的方式纳入本说明书。 

背景技术

已描述了许多不同的降低硅中杂质量的方法和装置，包括例如区域熔化、硅烷气体蒸馏(silane gas distillation)、注气(gas injection)、酸沥滤、造渣以及定向凝固。但是硼、磷、钛、铁和一些其他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而达到所需纯度。 

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/或热解的方法进行纯化。该方法是成本极高并且资本密集型的纯化硅的方法，所得的硅具有比一些应用例如太阳能电池所需更高的纯度。 

发明内容

本发明提供对硅进行纯化的方法、获得纯化硅的方法，以及获得纯化硅晶体、纯化颗粒状硅和/或纯化硅锭的方法。本文描述的方法可以一种相对经济的方式有效地提供商业量(例如，至少约45kg)的纯化硅。更具体而言，本文描述的方法可以一种相对经济的方式有效地提供至少约200吨/年的纯化硅、至少约500吨/年的纯化硅，或至少约1,000吨/年的纯化硅。获得的相对较纯的硅可以是例如多晶硅或单晶硅。此外，获得的相对较纯的硅可用于生长多晶或单晶的晶锭或晶块(boule)。获得的相对较纯的硅可用于生产太阳能电池板或集成电路。 

获得的相对较纯的硅可被纯化以除去以下元素中的至少一种：锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(Cl)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。具体而言，获得的相对较纯的硅可包括以下元素中的任意一种或多种，每一种均小于约10ppm：锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、铁(Fe)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(Cl)、铬(Cr)、锰(Mn)、铝(Al)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。更具体地，获得的相对较纯的硅可包括以下元素中的任意一种或多种，每一种均小于约10ppm：铁(Fe)和铝(Al)。此外，获得的相对较纯的硅可包括以下元素中的任意一种或多种，每一种均小于约1ppm：锂(Li)、硼(B)、钠(Na)、钛(Ti)、镁(Mg)、钒(V)、锌(Zn)、磷(P)、硫(S)、钾(K)、钙(Ca)、锶(Sr)、氯(Cl)、铬(Cr)、锰(Mn)、砷(As)、锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)、镍(Ni)和铜(Cu)。 

本发明提供一种对硅进行纯化的方法，该方法包括：(a)由硅和一种溶剂金属形成第一熔液，所述溶剂金属选自：铜、锡、锌、锑、银、铋、铝、镉、镓、铟、镁、铅，其合金，以及其结合；(b)使所述第一熔液与第一气体接触，从而提供浮渣和第二熔液；(c)分离浮渣与第二熔液；(d)冷却所述第二熔液从而形成第一硅晶体和第一母液；和(e)分离第一硅晶体和第一母液。