一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102951645A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102951645A(43)申请公布日2013.03.06(21)申请号201210530048.4(22)申请日2012.12.10(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人罗学涛吴浩李锦堂余德钦林彦旭卢成浩(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所35200代理人马应森(51)Int.Cl.C01B33/037(2006.01)权利要求书权利要求书22页页说明书说明书66页页(54)发明名称一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法(57)摘要一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，涉及工业硅的除杂工艺。1）在石墨坩埚表面涂上一层致密的SiC涂层作为内层，在SiC涂层上涂覆Y2O3涂层作为外层；2）将造渣剂混合后，放入预处理过的石墨坩埚中；3）打开中频感应炉加热至渣料熔化；4）渣料熔化后向熔化的渣料中加入工业硅，进行造渣精炼，待渣料和硅料完全熔化后，降低功率后反应；5）往熔液中插入通气棒，向体系通入Ar+H2O，确保硅相与渣相接触；6）拔离通气棒，将熔液上层硅液倒到静置的石墨模具中冷却；7）继续添加硅料，重复步骤4）～6）；8）将精炼过多晶硅切除头尾杂质富集部分，再通过ICP-MS测量剩余部分硼磷含量。工艺简单，工业化可行性高。CN1029564ACN102951645A权利要求书1/2页1.一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于包括以下步骤：1）在石墨坩埚表面涂上一层致密的SiC涂层作为内层，接着在SiC涂层上涂覆Y2O3涂层作为外层；2）将各种造渣剂混合后，放入预处理过的石墨坩埚中，所述各种造渣剂为氧化铁、SiO2、MnO和CaF2；所述氧化铁为Fe2O3、FeO、Fe3O4中的一种；3）打开中频感应炉加热，至渣料熔化；4）渣料熔化后向熔化的渣料中加入工业硅，进行造渣精炼，待渣料和硅料完全熔化后，降低功率后反应；5）往熔液中插入通气棒，向体系通入Ar+H2O，确保硅相与渣相接触；6）拔离通气棒，将熔液上层硅液倒到静置的石墨模具中，冷却；7）继续添加硅料，重复步骤4）～6）；8）将精炼过多晶硅切除头尾杂质富集部分，再通过ICP-MS测量剩余部分硼磷含量。2.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤1）中，所述内层的厚度为1～3mm，所述外层的厚度为1～2mm。3.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤2）中，所述氧化铁、SiO2、MnO和CaF2的质量百分比为：氧化铁为10%～60%，MnO为5%～35%，CaF2为10%～30%，余量为SiO2；所述氧化铁、SiO2、MnO和CaF2的质量百分比优选为：氧化铁为10%～50%，MnO为5%～30%，CaF2为10%～25%，余量为SiO2；所述氧化铁、SiO2、MnO和CaF2的质量百分比最好为：氧化铁为10%～40%，MnO为15%～25%，CaF2为10%～20%，余量为SiO2。4.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤3）中，所述加热的条件为在1～2h内将功率加至120～150kW，最终维持功率120～150kW，至渣料熔化。5.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤4）中，所述工业硅的加入量按质量比为：造渣剂∶工业硅＝（20～26）∶（5～9）。6.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤4）中，所述降低功率的条件为在10～30min内降低功率至90～120kW，所述反应的温度为1550～1850℃。7.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤5）中，所述通气棒距离坩埚底部的距离为10～20mm，所述Ar+H2O中，按质量百分比Ar为60%～90%，H2O为40%～10%；所述通入Ar+H2O的速率可为0.5～3L/min，所述通入Ar+H2O的速率最好为1～2L/min。8.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤6）中，所述石墨模具采用圆柱形石墨模具，所述圆柱形石墨模具的内半径为15～25cm，外径为16～26cm，高为40～50cm；所述冷却的速率可为100～400℃/min，冷却的速率最好为200～300℃/min。9.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在步骤7）中，所述重复步骤4）～6）的次数可为循环重复5～20次，最好为8～15次。10.如权利要求1所述的一种造渣精炼去除工业硅中硼磷杂质的方法，其特征在于在2CN1029516