[发明专利]提高多晶硅的纯化和沉积效率的方法和装置

权利要求书

1.一种纯化硅的方法，包括：

(a)将不纯的固体硅原料和纯化的再循环的含硅蒸气输入第一 流化床反应器，其中所述纯化的再循环含硅蒸气包括SiI₄和I₂蒸气；

(b)使所述不纯的固体硅原料与所述纯化的再循环含硅蒸气反 应，以生成蒸气混合物，其中所述蒸气混合物包括SiI₂、SiI₄、I₂、I 和来自所述不纯固体硅原料的杂质的含碘蒸气；

(c)从所述第一流化床反应器输出包括过量的不纯的固体硅和 蒸气混合物的输出物；

(d)将所述输出物转移到固体-气体分离器中；

(e)将所述输出物分离为分离的固体和分离的蒸气；

(f)从固体-气体分离器中移出所述分离的固体的细粉部分，并 将所述分离的固体的粗粒部分返回到所述第一流化床反应器；

(g)将所述分离的蒸气转移到第二流化床反应器；

(h)在起始时向所述第二流化床反应器提供纯的硅晶种微粒；

(i)从所述分离的蒸气在所述第二流化床反应器中形成纯的硅 颗粒；和

(j)从第二流化床反应器输出纯的硅颗粒。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二流化床反应器维 持在800-1000℃的温度。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一流化床反应器维 持在1200-1350℃的温度。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述固体-气体分离器维持 在与所述第一流化床反应器相似的温度。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第二流化床反应器维 持在比第一流化床反应器实质上更低的温度。

6.如权利要求5所述的方法，其中，在所述第二流化床反应器 中，分离的蒸气中的SI₂反应，在蒸气中形成纯固体硅核，并与所述 起始的硅晶种微粒反应，在所述晶种微粒上面形成所述纯硅颗粒的 薄膜。

7.如权利要求6所述的方法，其中，SiI₄、I₂、I、SiI₃和来自所 述不纯硅原料的杂质的含碘蒸气的混合物是所述第二流化床反应器 的输出物。

8.如权利要求7所述的方法，其中，将所述混合物和所述纯硅 颗粒提供给第二固体-气体分离器。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述第二固体-气体分离器 维持在比所述第二流化床反应器更低的温度，以使在所述第二流化 床下游的气相中的硅成核作用最小化。

10.如权利要求9所述的方法，其中，来自所述第二固体-气体 分离器的纯固体硅核返回到所述第二流化床反应器中。

11.一种纯化硅的方法，包括：

将具有初始纯度水平的硅原料和碘基蒸气输入设定为第一温度 的第一温度调节反应室中；

将硅原料和碘基蒸气在第一温度调节反应室中反应以提供碘化 硅蒸气产物；

将碘化硅蒸气产物转移到设定为第二温度的第二温度调节反应 室中；和

使碘化硅蒸气产物在第二温度调节反应室中反应，以在第二温 度调节反应室中形成固体硅产物，该固体硅产物的纯度水平超过硅 原料的初始纯度水平。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一和第二温度调 节反应室包括用于辅助温度调节的流化床。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述流化床由硅材料和 惰性材料形成。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述硅材料由硅晶种微 粒组成。

15.如权利要求11所述的方法，其中，在第一和第二温度调节 反应室的温度之间存在温度梯度。