[发明专利]高纯度硅材料的制造方法

权利要求书

1.一种高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其包括以下步骤：

(1)挑选一特纯石英矿石为原料，该石英矿石含有一第一特定纯度的二氧化硅；

(2)将石英矿石进行清洗；

(3)将石英矿石进行碎化；

(4)以一光学分析仪精准选择一特定尺寸粒度的石英矿石；

(5)将石英矿石进行净化，使其含有一第二特定纯度的二氧化硅，且含有一特定含量的硼与磷；

(6)将石英矿石送入一冶金炉，并施以一特定温度的高温使石英矿石熔融；

(7)添加一纯碳还原剂以进行碳热还原法及反应纯化，熔融的石英矿石与该纯碳还原剂反应以得到一液态硅；

(8)该液态硅通过该冶金炉底部的一阀门流入一容置桶；

(9)在该容置桶中以氧气进行吹气除湿法除去液态硅的杂质；

(10)在容置桶中以炉渣处理法进一步除去液态硅的杂质，使液态硅含有一第三特定纯度的硅；以及

(11)将液态硅倾倒进入一长晶炉的一铸件区域，在该铸件区域中以方向性固化法对液态硅进行固化的动作以得到一固态硅，该固态硅含有一第四特定纯度的硅。

2.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(1)所述的该第一特定纯度为99.99％～99.999％。

3.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(1)所述的该石英矿石是石英砂。

4.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(4)所述的该特定尺寸粒度为20mm～80mm。

5.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(4)所述的该特定尺寸粒度的石英矿石呈白色或乳白色的外观。

6.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(5)所述的该净化方法包含以下步骤：

(5.1)将该石英矿石以去离子水进行掏洗；

(5.2)将石英矿石进行研磨；

(5.3)将石英矿石进行过滤以过滤杂质；

(5.4)使用一酸性溶液将石英矿石进行酸洗；

(5.5)将酸洗后的石英矿石再次以去离子水进行水洗，以去除酸性溶液的成分；

(5.6)将水洗后的石英矿石进行干燥；以及

(5.7)将干燥后的石英矿石进一步干燥使其形成结晶状。

7.根据权利要求6所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(5.4)所述的该酸性溶液是由以下组合物择一使用：硫酸、氢氧化铵与乙二胺四醋酸的混合液、酸性过氧化物混合液以及二甲基酸。

8.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(5)所述的该第二特定纯度为99.999％～99.99999％。

9.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(5)所述的该特定含量是小于1ppm。

10.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(6)所述的该冶金炉主要由一电弧炉(Submerged Arc Furnace，SAF)及一过滤设备组成，该电弧炉至少包含一坩埚、至少一电极棒及一阀门。

11.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(6)所述的该特定温度的高温为1500℃～1800℃。

12.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(7)所述的纯碳还原剂是气态的气黑(Gas black)所组成。

13.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(7)中还加入一纤维素材料及一有机碳材料以进行碳热还原法及反应纯化的反应。

14.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(10)所述的该第三特定纯度为99.999％以上。

15.根据权利要求1所述的高纯度硅材料的制造方法，其特征在于其中步骤(11)所述的该第四特定纯度为99.9999％以上。