制造多晶硅的方法

专利名称：制造多晶硅的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造多晶硅的方法。
背景技术：
多晶硅是制造集成电路衬底、太阳能电池等产品的主要原料。多晶硅可以用于制备单晶硅，其深加工产品被广泛用于半导体工业中，作为人工智能、自动控制、信息处理、光
电转换等器件的基础材料。同时，由于能源危机和环境保护的要求，全球正在积极开发利用可再生能源。太阳能是可再生能源中最引人关注的，因为其清洁、安全、资源丰富。利用太阳能的一种方法是通过光电效应将太阳能转化为电能。硅太阳能电池是最普遍采用的基于光电压效应的装置。此外，由于半导体工业和太阳能电池的发展，对高纯度多晶硅的需求正不断增加。 多晶硅按纯度分类可以分为太阳能级和电子级。太阳能级和电子级的多晶硅可以由冶金级硅进行制备，通常其基本方法是将固态的冶金级硅转化为在允许的温度范围内存在的某种液态化合物，例如将冶金级硅转化为氯硅烷，然后对其用高效精馏的方法进行深度提纯以除去其中的杂质，随后用氢等还原剂将纯化的氯硅烷还原为单质硅，其中单质硅为多晶硅的形式。 在多晶硅的制造中，最具代表性的是三氯氢硅的氢还原法，以下将以此为代表进行说明。 在三氯氢硅的氢还原法中，作为被广泛采用的高纯度多晶硅的制备技术，可以举出德国西门子公司于1954年发明的多晶硅制造方法(也称为西门子法)。其系列化学反应式为 Si+3HC1 — SiHCl3+H2 (1) 该反应除了生成用于生产高纯度多晶硅的三氯氢硅外，还生成副产物如四氯化硅、二氯氢硅(SiH2Cl2)等。上述反应的产物混合物经过粗馏和精馏工艺，得到杂质含量极低的高纯三氯氢硅物流。 然后，使该高纯三氯氢硅物流和高纯氢按照一定的配比混合在一起构成原料混合气体，通入比如如图l所概略示出的还原反应器l中，在加热的高纯度多晶硅芯棒2上发生如下式(2)所示的还原反应，通过化学气相沉积，生成的高纯度多晶硅不断沉积在硅芯棒2上，使该硅芯棒2的直径逐渐变粗而形成多晶硅棒(以下简称为硅棒)。
2SiHCl3+H2 — Si+2HCl+SiCl4+H2 (2) 未反应的三氯氢硅和反应过程中生成的四氯化硅等其他氯硅烷气体、连同氢气、
HC1气体(统称为热解尾气) 一起经由热解尾气排气管5排出，并且任选进入后端的气体吸
附分离装置分离，其中的三氯氢硅经纯化后可以循环供给还原工序使用。 在图1所示概略表示的还原反应器(还原炉)结构示意图中，1是还原炉，2是多晶
硅芯棒，3是还原炉炉筒，4是原料混合气体进气管，5是热解尾气排气管，6是还原炉底盘，7
是用于为多晶硅芯棒(或硅棒)通电的电极。
为了制造多晶硅，除了要求原料具有高的纯度之外，还原过程的操作条件也很重要。 根据多晶硅的生产实践知道，氢气和三氯氢硅的配比(摩尔比)是决定还原反应的重要因素之一，对多晶硅的实收率和多晶硅的结构质量都会有较大影响。如果按照前述式(2)所示的化学计量比进料时，多晶硅收率会降低，在硅棒上沉积的结晶细小，表面呈暗黑色，有时会析出疏松的非晶型暗褐色粉末。这种情况下，不但制备的多晶硅结构质量较差，且由于多晶硅的单程收率较低，未反应的物料量增多或副产物增加，增加了回收料再次精馏纯化的费用。此外，为维持还原装置的正常运转，对原料的需求量增加。
另外，在还原反应器内进行的化学气相沉积反应较为复杂，随沉积反应的进行，硅棒直径增大，湍流流动变差，沉积载体表面的边界层效应增强，使硅棒生长不均匀，同时易形成结构夹层，晶粒以疏松、粗糙的形态沉积，进而发展为节瘤(即爆米花)，多出现于硅棒上部(图1中硅棒的上端部分，即，靠近还原反应器顶部一侧的那段硅棒，尤其是图1中用虚线A-A或B-B标示出的硅棒横梁附近的位置)，使得该上部的多晶硅生长缓慢且疏松不致密，对后继腐蚀清洗、拉晶工序造成困难。 虽然通过增大氢气和三氯氢硅的摩尔比，可减少这类副反应的发生，提高多晶硅的单程收率，同时对沉积的结晶性能有益，使结晶较大，硅棒表面呈现较亮的金属光泽，有
助于提高硅棒的结构质量，但是，过大的摩尔比会造成沉积速率的下降，使单位生长周期内的多晶硅产量下降，从而造成单位产品的电耗费用上升，使单位产品的成本增加。
另夕卜，作为提高多晶硅的产量和单程收率的另一种方法，美国专利申请US2007/0251455还公开了一种制造多晶硅的方法，它采用表面积大的沉积体，如大面积硅管等为发热体，以縮短沉积时间，由此提高了多晶硅的产量和反应的单程收率，年产量可增加30-40%。根据该美国专利申请，采用了一种外径为50mm的中空硅管为发热体。但是，制备这种中空硅管一般必须采用EFG(Edge Defined Film Feed)法，这相对于常规多晶硅制造商采用硅芯棒炉制备发热体来说，需要额外增加设备和装置，且外径如此之大的中空硅管的制备对于设备和操作要求均较高。 因此，现有技术目前的状况是，仍旧需要一种简单而有效的多晶硅制造方法，其能够提高单位生长周期内多晶硅的产量和反应的单程收率，并改善多晶硅产品的结构质量，而不必额外增加设备成本或生产成本。

发明内容
本申请的发明人通过研究发现，通过在多晶硅的制造方法中使原料混合气体的进
气量与混合气体中氢气和含硅化合物的摩尔比的比值满足一定的关系式，就可以解决前述
问题，并由此完成了本发明。 因此，本发明涉及以下方面的内容 1、一种制造多晶硅的方法，它是通过向还原反应器中连续通入由氢气和含硅气体构成的混合气体作为原料进气，在所述还原反应器中利用所述氢气还原所述含硅气体，由此制造多晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤 通过调节作为原料进气的所述混合气体的进气量Q，和/或调节所述混合气体中
所述氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使所述进气量Q与所述摩尔比R的比值Q/R满足如下的关系式， Qtl/Rtl > Qt2/Rt2 在所述关系式中，所述Qu指的是从所述制造方法开始经过tl小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rtl指的是从所述制造方法开始经过 tl小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，所述Qt2指的是从所述 制造方法开始经过t2小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh， 所述Rt2指的是从所述制造方法开始经过t2小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述 含硅气体的摩尔比，其中所述tl是正实数，所述t2是0或正实数，并且tl > t2。
2、如方面1所述的方法，其特征在于，在所述制造方法的过程中存在至少一个时 刻t3，并且所述比值Q/R满足如下的关系式，
Qtl/Rtl > Qt3/Rt3 在所述关系式中，所述Qt3指的是从所述制造方法开始经过t3小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rt3指的是从所述制造方法开始经过 t3小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，其中所述t3是0或正 实数，并且tl > t3。
3、如前述任一方面所述的方法
4、如前述任一方面所述的方法
或者是二者的任意混合物。
5、如前述任一方面所述的方法 同，各自独立地选自1.8-40。
6、如前述任一方面所述的方法 同，各自独立地选自3-30。
7、如前述任一方面所述的方法 同，各自独立地选自3. 2-20。
8、如前述任一方面所述的方法 同，各自独立地选自20 3000NmVh。
9、如前述任一方面所述的方法 同，各自独立地选自50 2500NmVh。
10、如前述任一方面所述的方法，其特征在于，所述Q"R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/ Rt3各自独立地选自5 400。 11、如前述任一方面所述的方法，其特征在于，所述Q"R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/ Rt3各自独立地选自10 350。 12、如前述任一方面所述的方法，其特征在于，所述Q"R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/ Rt3各自独立地选自12 300 。
发明效果 根据本发明的制造方法，可以直接利用现有的多晶硅制造设备实施，因此不需要 为此而专门增添附属设备或者改变设备结构，由此可以避免额外增加设备投资成本和设备 改装成本，同时由于不增加多晶硅制造设备的复杂度，也可以维持该制造设备的维护成本 不增加。
，其特征在于，所述含硅气体是氯硅烷。
，其特征在于，所述氯硅烷是三氯氢硅或四氯化硅，
，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不
，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不
，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不
，其特征在于，所述Q『所述Qt2和所述Qt3相同或不
，其特征在于，所述Q『所述Qt2和所述Qt3相同或不
根据本发明的制造方法，可以在维持较高的多晶硅沉积速率的同时，提高多晶硅 的单程收率和单位生长周期内多晶硅的产量，由此降低了多晶硅的单位生产成本。另外，根 据本发明的制造方法，由于提高了原料含硅化合物比如三氯氢硅的利用率，可以减少副产 物的产生量，从而降低了后续处理工序的负荷，并有利于最终降低多晶硅的综合生产成本。
根据本发明的制造方法，通过增强原料混合气体进气的湍流流动，减小或消除了 边界层效应，使多晶硅晶粒能够以致密、均匀的形态在硅棒上沉积，由此提高了硅棒(尤其 是硅棒上部)的结构质量，并且使表面形态明显改善(爆米花现象显著减少，尤其是在硅棒 的横梁附近)。


图l是现有技术的多晶硅制造方法中使用的还原反应器(还原炉)的结构示意 图。 图2是根据实施例1制造的硅棒沿图1所示的虚线B-B截断时的截面照片图(硅 棒横梁截面照片图)。 图3是根据实施例1制造的硅棒的表面状态的照片图。
图4是本发明涉及的一种不连续变化方式的概略示意图。
具体实施例方式
首先，本发明涉及一种制造多晶硅的方法，它是通过向还原反应器中连续通入由 氢气和含硅气体构成的混合气体作为原料进气，在所述还原反应器中利用所述氢气还原所 述含硅气体，由此制造多晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤 通过调节作为原料进气的所述混合气体的进气量Q，和/或调节所述混合气体中 所述氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使所述进气量Q与所述摩尔比R的比值Q/R满足如下
的关系式， Qtl/Rtl > Qt2/Rt2 在所述关系式中，所述Qu指的是从所述制造方法开始经过tl小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rtl指的是从所述制造方法开始经过 tl小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，所述Qt2指的是从所述 制造方法开始经过t2小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh， 所述Rt2指的是从所述制造方法开始经过t2小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述 含硅气体的摩尔比，其中所述tl是正实数，所述t2是0或正实数，并且tl > t2。
根据本发明一个优选的实施方案，在所述制造方法的过程中存在至少一个时刻 t3，并且所述比值Q/R满足如下的关系式，
Qtl/Rtl > Qt3/Rt3 在所述关系式中，所述Qt3指的是从所述制造方法开始经过t3小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rt3指的是从所述制造方法开始经过 t3小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，其中所述t3是0或正 实数，并且tl > t3。 根据本发明，对所述还原反应器的结构、类型和规格等没有任何的限定，可以是本
6领域常规使用的那些，并且只要其可以连续地接收由氢气和含硅气体构成的混合气体，并 允许该混合气体在其中发生还原反应而生成多晶硅(以及作为副产物的热解尾气)即可， 比如可以举出图l所示的结构(还原炉)，但并不限于此，也可以是本领域技术人员已知的 其他结构或类型的还原设备，包括比如流化床反应器等。 本领域技术人员都知道，所述热解尾气在所述还原反应之后经由常规手段被连续 排出所述还原反应器之外。 为了方便起见，以下以图l所示结构的还原反应器(还原炉)为例对本发明的制 造方法进行展开说明。但需要指出的是，本发明的制造方法并不限于使用这种特定结构的 还原反应器。对于本领域技术人员显然可以理解的是，以下的说明内容即使不做任何调整 或修正，也可以直接适用于在此未指明的其他类型或结构的还原设备，包括比如流化床反
应器等。 根据本发明，所述混合气体由氢气和含硅气体按照一定的摩尔比混合而成。对于 氢气和所述含硅气体的混合方式没有任何的限定，可以采用本领域的常规技术进行，只要 是在进入所述还原反应器之前，氢气和所述含硅气体已经完全均匀地混合在一起而形成混 合气体的技术，都可以直接使用。 在一个优选的实施方案中，所述含硅气体优选氯硅烷，更优选三氯氢硅、四氯化硅 或其任意的混合物，最优选三氯氢硅。本领域公知的是，所述氢气和所述含硅气体(在以混 合物形式使用时，指的是该混合物中的每种组分)优选具有极高的纯度(比如99%以上，但 并不限于此)。 将该混合气体通过原料混合气体进气管4(或其他适当的进气管道)连续通入还 原炉1后，与因通电而预热的多晶硅芯棒2 (或其他适宜的接触表面)接触，在该多晶硅芯 棒2表面(或所述其他的接触表面)上，氢气与所述含硅气体连续发生前述式(2)所示的 还原反应，通过化学气相沉积，生成的高纯度多晶硅不断沉积在硅芯棒(或所述接触表面) 上，使该硅芯棒表面(或所述接触表面)上多晶硅的沉积厚度不断增大(比如表现为芯棒 的直径逐渐变粗)而形成硅棒或多晶硅产品。 本发明涉及对已有多晶硅制造方法的改进。因此，在本发明的多晶硅制造方法中，
除非有特别的说明，除了按照本发明的规定来调节作为原料进气的所述混合气体的进气量
Q，和/或调节(优选同步调节)所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使所
述比值Q/R满足本发明特定的关系式以外，其他所有的方法条件、要求和参数等(包括反应
温度、反应压力、反应设备构造和配置比如还原反应器或还原炉的参数、多晶硅芯棒的参数
等、原料要求、方法操作步骤等)均可以直接适用现有技术的多晶硅制造方法，在此不再赘
述。本领域技术人员完全可以参照现有技术的相关技术来了解这些内容。 这一事实也表明，根据本发明的制造方法，可以直接利用现有的多晶硅制造设备
实施，因此不需要为此而专门增添附属设备或者改变设备结构，由此可以避免额外增加设
备投资成本和设备改装成本，同时由于不增加多晶硅制造设备的复杂度，也可以维持该制
造设备的维护成本不增加。 根据本发明，对所述混合气体进气量Q的调节手段或方式没有任何特殊的限定， 可以直接适用本领域常规使用的那些。比如，可以通过调节所述混合气体通向所述还原炉 或还原反应器的进气管(比如图1中的进气管4)上附设的阀门的开度大小，或者按常规方式调节所述混合气体向所述还原反应器的供应量等，就可以方便地调节从多晶硅生产开始 到生产结束的生长周期中每一时刻t下的进气量Qt，比如前述的Qtl、 Qt3和Qt2。另外，该进 气量比如可以通过附设在所述进气管上的流量计进行实时监控，即，监控从生产开始到生 产结束的生长周期中每一时刻t下的进气量Qt，比如前述的Qtl、 Qt3和Q^，这些都是本领域 技术人员常规已知的技术。 在本发明的一个实施方案中，作为原料气体的所述混合气体的进气量Q的变化范 围比如为20 3000NmVh，优选50 2500Nm3/h，但有时并不限于此。 根据本发明的多晶硅制造方法，在制造出所述混合气体之后，将其连续地通入所 述还原反应器中。所述混合气体由氢气与所述含硅气体按照一定的摩尔比R预先混合而 成。在本发明一个实施方案中，在所述混合气体中，氢气与所述含硅气体(优选三氯氢硅) 的摩尔比R在1. 8-40的范围内变化，优选3-30，更优选3. 2-20，但有时并不限于此。
根据本发明，对所述摩尔比R的调节方式或手段没有任何的限定，可以直接适用 本领域常规使用的那些。比如，通过在混合时按照常规方式控制氢气和含硅气体各自的加 料比(混合比)，即可自由地调节所述摩尔比R，并将其在某一时刻t下通入所述还原反应 器中(或者在线混合的同时通入所述还原反应器中)，即可控制该时刻t下的摩尔比Rt (比 如前述的Rtl、 Rt3和Rt2)，这些都是本领域技术人员可以知道的。 根据本发明一个实施方案，通过按照前述的常规方式调节作为原料进气的所述混 合气体的进气量Q，和/或按照前述的常规方式调节(优选同步调节)所述混合气体中所述 氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使所述进气量Q与所述摩尔比R的比值Q/R满足如下的关 系式， Qtl/Rtl > Qt2/Rt2 在所述关系式中，所述Qu指的是从所述制造方法开始经过tl小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rtl指的是从所述制造方法开始经过 tl小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，所述Qt2指的是从所述 制造方法开始经过t2小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh， 所述Rt2指的是从所述制造方法开始经过t2小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述 含硅气体的摩尔比，其中所述tl是正实数，所述t2是0或正实数，并且tl > t2。
根据该实施方案，在所述多晶硅的整个制造方法过程(生产周期)中，在所述制造 方法的任意时刻，保持该时刻下的比值Q/R相对于该时刻之前的任意时刻下的相应Q/R值 不降低。 根据本发明一个优选的实施方案，在所述制造方法的过程中存在至少一个时刻 t3，并且所述比值Q/R满足如下的关系式，
Qtl/Rtl > Qt3/Rt3 在所述关系式中，所述Qt3指的是从所述制造方法开始经过t3小时的时刻，作为原 料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rt3指的是从所述制造方法开始经过 t3小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，其中所述t3是0或正 实数，并且tl > t3。 根据该实施方案，在所述多晶硅的整个制造方法过程中存在至少一个时刻t3，所 述比值Q/R以该时刻t3为起点开始增大，并且在该增大之后余下的制造方法的任意时刻，
8保持该时刻下的比值Q/R相对于该时刻之前(但在该增大之后)的任意时刻下的相应Q/R 值不降低。换句话说，所述比值Q/R在增大之后就不再降低。在本发明的上下文中，所述时刻t (比如前述的tl小时、t2小时、t3小时等)是按 小时计算的值，指的是从多晶硅制造开始(0时刻，或者说t = 0)经过t小时的时刻。
根据本发明，t2和t3相同或不同，当其下限为0时，代表所述制造方法开始的时 刻。另外，tl大于O，并且以整个制造方法结束的时刻T(即下述的生长周期，以小时计)为 上限。其中，t2和t3均小于T。 在本发明的上下文中，T指的是所述多晶硅制造方法的周期长度(从多晶硅制造 开始到多晶硅制造结束的时间，即生长周期)，以小时计。本领域技术人员都知道，所述生长 周期一般为15-200小时(即所述T的取值范围为15-200小时，优选60-140小时)，但根据 生产的实际情况，有时并不限于此。 如前所述，根据本发明，通过在多晶硅的整个生长周期中使比值Q/R至少增大一 次，并且在该增大之后，保持该比值在此后余下的期间内不降低，就可以实现本发明。
需要指出的是，所述Q/R比值虽然是通过计算Q(单位是NmVh)和R(无量纲)的 比而获得的，但为了避免与其他可能的参数混淆，该比值按无量纲使用。
根据本发明，通过在前述范围内调节作为原料进气的所述混合气体的进气量Q，和 /或在前述范围内调节(优选同步调节)所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔 比R，使其比值Q/R在5 400 (优选10 350，更优选12 300，但有时并不限于此)的范 围内变化。 根据本发明，所述比值Q/R是所述进气量Q和所述摩尔比R的变化结果。在所述 进气量Q的变化规律(经时变化规律)和所述摩尔比R的变化规律(经时变化规律)确定 之后，根据某一时刻下的进气量Q值和该时刻下的摩尔比R值，就可以计算出其比值Q/R， 由此所述比值Q/R的变化规律(经时变化规律)也就确定了。所以，以下只对所述进气量 Q和所述摩尔比R的变化规律和变化方式进行具体说明。 对所述进气量Q和所述摩尔比R的变化方式没有任何的限定，可以是连续变化或 者不连续变化。 作为所述连续变化比如可以举出，在所述多晶硅的整个生长周期内(即从制造方 法开始至制造方法结束)，所述进气量Q或所述摩尔比R以单一一种线性函数(即，一次函 数或直线函数)或单一一种非线性函数(比如二次或多次函数等曲线函数)作为变化规律 而连续变化。 在本发明上下文中，将前述函数定义为变化规律。 作为所述不连续变化比如可以举出，在所述多晶硅的整个生长周期内(即从制造 方法开始至制造方法结束)，所述进气量Q(或所述摩尔比R)在不同的变化期(将所述进气 量Q或所述摩尔比R以单一一种前述线性函数或单一一种前述非线性函数作为变化规律而 连续变化的完整时期称为变化期)内按照不同的变化规律(指的是前述的线性函数和前述 的非线性函数)进行变化。 需要指出的是，根据本发明，所述线性函数或非线性函数在所述变化期规定的有
限区间内均为连续函数。 根据本发明，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述变化期至少存在一个，或者存
9在多个。 根据本发明，将所述进气量Q (或所述摩尔比R)的所述变化期的持续时间记为A Q， (或A^，单位是小时，以下为了简便说明起见，有时将其统称为A，)。在相继的两个变化
期之间可以存在所述进气量Q(或所述摩尔比R)不发生变化(恒定)的时期，将其称为稳 定期(其持续时间分别记为A^或A^，单位是小时，以下为了简便说明起见，有时将其统 称为A s)。就此技术意义而言，在相继的两个变化期之间，存在一个稳定期，由此呈现出变 化期和稳定期交替出现的变化方式。 根据本发明，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述稳定期可以存在一个或多个， 也可以不存在。 根据本发明，所述多晶硅的生长周期可以以所述进气量Q或所述摩尔比R的稳定
期为起始(或结束)，也可以以其变化期为起始(或结束)，并没有任何的限定。 根据本发明，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述A变至少存在一个，而所述
A e不存在或者可以存在一个或多个，并且所述A ，和A e满足如下的关系式。 0《A变《T，O《△稳< T S卩，当某一个A ，取0小时时，即该次变化期的持续时间为0小时，则该次变化为 脉冲式或阶梯式变化。当A，取T小时时，则在所述多晶硅的整个生长周期内，所述A， (指的是AQ，或AR，)只存在一个，并且所述进气量Q或所述摩尔比R的所述变化即简化 成为前述的连续变化。当某一个Ag取O小时时，即该次稳定期的持续时间为O小时，则相 继的两个变化期是连续衔接的，其间不存在稳定期。 根据本发明，优选所述A g不为T小时，即优选不存在所述进气量Q或所述摩尔比 R在所述多晶硅的整个生长周期T内恒定不变的情况。 为了方便理解起见，图4以概略示意图的方式图解了这种不连续变化的一种形式 (即，在多晶硅的整个生长周期T内，所述进气量Q或所述摩尔比R随时间t的变化方式)。 在该图4中，横坐标表示多晶硅制造方法的经过时间(以T作为该时间的终点)，纵坐标表 示所述进气量Q或所述摩尔比R。其中，在每个所述Ag期间内，Q或R保持某一个恒定值 不变，而在每个所述A，期间内，Q或R按照单一一种特定的前述直线函数(但并不限于此， 也可以是任意一种前述的非线性函数等)发生变化。 根据本发明，优选所述进气量Q和所述摩尔比R中的任一个或同时发生变化时，调
节变化值使所述比值Q/R随之增大(比如，在同时变化时，通过使所述进气量Q和所述摩尔
比R的变化幅度或变化规律等不同，而使所述比值Q/R相应增大)，从而避免虽然采取了必
要的调节操作使得所述进气量Q和/或所述摩尔比R发生变化，却没有导致所述比值Q/R
相应增大(由此无法取得本发明预期的效果)，由此浪费所述调节操作。 根据本发明一个实施方案，在所述变化期(A变)期间内，所述进气量Q或所述摩
尔比R可以增大或降低，也可以是增大和降低先后或交替出现等的变化类型，这取决于前
述线性函数或非线性函数在该变化期所规定的有限区间内的单调性。但是，为了确保所述
比值Q/R的必然增大，优选不存在所述进气量Q降低而所述摩尔比R与此同时增大的情况。 另外，基于同样的理由，在所述进气量Q和所述摩尔比R同时增大时，优选所述进气量Q的 增幅大于所述摩尔比R的增幅，并且在所述进气量Q和所述摩尔比R同时降低时，优选所述 进气量Q的减幅小于所述摩尔比R的减幅。
根据本发明一个实施方案，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述进气量Q和所 述摩尔比R同步变化和同步稳定。即，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述进气量Q和所 述摩尔比R具有完全相同数目的变化期和稳定期，而且每个相应的变化期和稳定期开始的
时刻和结束的时刻完全相同或重叠(共享变化期和稳定期)。 因此，根据本发明一个进一步优选的实施方案，在每个共同的变化期内，所述进气
量Q和所述摩尔比R的同步变化，通过调节变化值使所述比值Q/R增大(比如，通过使所述 进气量Q和所述摩尔比R在该变化期内的变化幅度或变化规律等不同)，从而避免虽然采取 了必要的调节操作使得所述进气量Q和所述摩尔比R同步发生变化，却没有导致所述比值 Q/R相应增大(由此无法取得本发明预期的效果)，由此浪费所述调节操作。
因此，根据本发明所述进一步优选的实施方案，在所述多晶硅的整个生长周期内， 所述比值Q/R必然与所述进气量Q和所述摩尔比R同步变化和同步稳定(其中所述进气量 Q和所述摩尔比R也同步变化和同步稳定)。在这种情况下，就每个共同的变化期和稳定期 而言，A。变二 Art= A⑩变，其中A⑩变代表所述比值Q/R的该变化期的持续时间，并且AQ|ft =AKS= A⑩稳，其中A⑩稳代表所述比值Q/R的该稳定期的持续时间。
根据本发明，每个所述A变(包括Aq突、Ar突和AQ/rt)各自独立地选自0. 5小时 至T小时，优选1小时至(2/3)T小时，更优选2小时至(1/2)T小时，进一步优选5小时至 60小时，还进一步优选15小时至40小时；而且，每个所述A稳(包括A。稳、A^稳和AQ/K|ft) 各自独立地选自0小时至(2/3) T小时，优选0小时至(1/2) T小时，更优选0. 5小时至30小 时，进一步优选O. 5小时至20小时，还进一步优选1小时至10小时。基于生产的方便性和 生产实际情况，本领域技术人员可以基于预先确定的多晶硅生长周期T，任意确定所述A ， 和所述A g的值，而不一定限于前述规定的范围，并且也会同样获得本发明的前述效果。
如前所述，根据本发明，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述A ，至少存在一个 (优选存在2-100个，更优选存在3-70个，更优选存在3-40个)，而所述A e不存在或者可 以存在一个或多个(优选存在0-40个，更优选存在0-20个，进一步优选存在0-10个)。基 于所述A ，和所述A g的前述数值范围和生产方便性，本领域技术人员可以基于预先确定 的多晶硅生长周期T，任意确定在该生长周期内所述A，和所述Ag的个数，而不必限于前
述的范围，并且也会同样获得本发明的前述效果。 根据本发明显然的是，所有A^值与所有A^值之和等于前述T值，所有A^值 与所有A^值之和等于前述T值，并且所有A⑩，值与所有A⑩g值之和等于前述T值。
根据本发明，当存在多个时，每个A。稳^(或AQ变值)可以相同，也可以不同；当 存在多个时，每个A^值(或A^值)可以相同，也可以不同；相应地，当存在多个时，每个 A⑩稳值(或A⑩变值)可以相同，也可以不同。 根据本发明一个特别优选的实施方案，为了实施操作的简便性，作为所述进气量Q 和所述摩尔比R的变化规律的前述线性函数或非线性函数(优选线性函数)优选是单调递 增或单调递减的，但有时并不限于此。 就所述进气量Q而言，作为某个变化期内的所述一次函数(连续函数)，比如可以
举出如下的表达式，但并不限于此。 Q = ax+b 或者，作为该变化期内的所述二次函数(连续函数)，比如可以举出如下的表达
11式。 Q = x2+ax+b 就所述摩尔比R而言，作为某个变化期内的所述一次函数(连续函数)，比如可以
举出如下的表达式，但并不限于此。 R = cy+d 或者，作为该变化期内的所述二次函数(连续函数)，比如可以举出如下的表达 式。 R = y2+cy+d 在前述表达式中，x代表进气量Q的该变化期内(从变化期开始到变化期结束)的 任意时刻，即0《x《AQ，，b代表该变化期开始时刻的Q值(记为Qfe)，选自之前针对进 气量Q规定的前述数值范围和前述优选数值范围；同样，y代表摩尔比R的该变化期内(从 变化期开始到变化期结束)的任意时刻，即0《y《A^，d代表该变化期开始时刻的R值 (记为Rfe)，选自之前针对摩尔比R规定的前述数值范围和前述优选数值范围，并且a和c 是不为O的实数。其中，优选y二x。
a、b、c和d比如可以通过如下方式简便地确定。 为了简便起见，在实施本发明时，根据生产的实际情况和实际需要，预先确定多晶 硅的生长周期T，然后基于该生长周期确定(可以任意确定而不需要特殊的规定，只要可以 生产实现或对于本领域技术人员而言基于某种理由合适即可，并且这并不影响本发明效果 的实现)适当个数的Q和R的变化期和稳定期以及各变化期和稳定期的出现次序。接着， 根据生产的方便性和实际情况适当确定(可以任意确定而不需要特殊的规定，只要可以生 产实现或对于本领域技术人员而言基于某种理由合适即可，并且这并不影响本发明效果的 实现)各个变化期和各个稳定期的持续时间A变(包括A。变和Art)和△ s (包括Aq穏 和 根据生产的实际情况，本领域技术人员可以任意预先设定Q的每个变化期开始时 的Qfe值(相应于该变化期的b值)和结束时的Qg值，而不影响本发明效果的实现，包括整 个多晶硅制造方法刚开始时的Q值(相应于第一个变化期的Qfe值)和完全结束时的Q值 (相应于最后一个变化期的Q^值)。方便的是，就每个特定的变化期而言，使Qg是Qfe的q 倍，其中所述q是大于0且小于或等于150范围内的任意实数，优选0. 1至100范围内的任 意实数；根据所述变化期的个数，所述q可能是以下范围内的任意实数O. 3-100、0. 5_50、 0. 8-20、 1-9和2-6。然后，根据该变化期的持续时间A。，、该变化期的前述Q《值和该变化 期的前述b值(Q^值)，就可以基于前述特定的一次函数或二次函数表达式，计算出该变化 期的a值，由此确定该一次函数或二次函数的前述表达式，这些都是本领域技术人员很容 易实现的。 在所述表达式确定后，在其相应的变化期内以该表达式作为变化规律来调节所述 进气量Q，就可以实施本发明方法。所述调节可以手动实现或者计算机程控实现，并没有特 别的限制。 根据本发明，所述进气量Q的变化规律并不限于前述特定的一次函数或二次函数 的表达式，也可以是符合本发明规定的其他形式的线性函数或非线性函数，并且也会同样 获得本发明的前述效果。而且，本领域技术人员显然可以基于与前述类似的计算步骤来确
12定所述其他形式的线性函数或非线性函数的表达式，在此不赘述。 显然的是，前一个变化期的(^值即为下一个变化期的(^值。另外，所有前述这些
Qg值和Qfe值均各自独立地选自本发明之前针对进气量Q所规定的前述数值范围和前述优 选数值范围。 另外，根据生产的实际情况，本领域技术人员可以任意预先设定R的每个变化期 开始时的Rfe值(相应于该变化期的d值)和结束时的R纟^值，而不影响本发明效果的实现， 包括整个多晶硅制造方法刚开始时的R值(相应于第一个变化期的Rfe值)和完全结束时的 R值(相应于最后一个变化期的R终值)。方便的是，就每个特定的变化期而言，使R终是R始 的r倍，其中所述r是大于0且小于或等于22范围内的任意实数，优选0. 1至10范围内的 任意实数；根据所述变化期的个数，所述r可能是以下范围内的任意实数0. 2-10、0. 3_6、 0. 5-4. 8、0. 7-3. 5和1-3。然后，根据该变化期的持续时间A R变、该变化期的前述R终值和 该变化期的前述d值(R^值)，就可以基于前述特定的一次函数或二次函数表达式，计算出 该变化期的c值，由此确定该一次函数或二次函数的前述表达式，这些都是本领域技术人 员很容易实现的。 在所述表达式确定后，在其相应的变化期内以该表达式作为变化规律来调节所述 摩尔比R，就可以实施本发明方法。所述调节可以手动实现或者计算机程控实现，并没有特 别的限制。 根据本发明，所述摩尔比R的变化规律并不限于前述特定的一次函数或二次函数 的表达式，也可以是符合本发明规定的其他形式的线性函数或非线性函数，并且也会同样 获得本发明的前述效果。而且，本领域技术人员显然可以基于与前述类似的计算步骤来确 定所述其他形式的线性函数或非线性函数的表达式，在此不赘述。 显然的是，前一个变化期的R终值即为下一个变化期的R始值。另外，所有前述这 些Rg值和Rfe值均各自独立地选自本发明之前针对摩尔比R所规定的前述数值范围和前述 优选数值范围。 根据本发明一个最优选的实施方案，在所述多晶硅的整个生长周期内，所述比值 Q/R与所述进气量Q和所述摩尔比R同步变化和同步稳定，其中所述进气量Q和所述摩尔 比R也同步变化和同步稳定，并且所述进气量Q和所述摩尔比R分别以前述特定的一次函 数表达式或二次函数表达式(此时在任意的变化期内，y = x)为变化规律，从而大大简化 了调节操作。 在这种情况下，通过使下一个变化期的q/r值大于上一个变化期的q/r值，同时确 保所述q/r值总是不小于1，即可简便地实施本发明。 在一个具体的实施方案中，比如可以按照如下的步骤(其中使Q和R同步变化和
稳定，并导致比值Q/R也同步增大和稳定)来实施本发明，但并不限于此。 1)根据多晶硅的生长周期T(设为60小时)以及生产的方便性，非特意性地确定
A变和A稳,的个数分别为3个和2个，并且将A稳.仅设于所述生长周期的首尾； 2)根据生产的方便性和实际情况，将3个A ，和2个A e的长度和出现次序分别
非特异性地设定为如下 制造方法开始—A稳J5小时)—A变J10小时)—厶变2(15小时)—A变"20 小时)一A稳2(10小时)一制造方法结束；
3)根据生产的实际情况，将制造方法开始时刻的进气量Q和摩尔比R分别非特异 性地设定为Q。和R。 (Q。 = 80Nm3/h， R。 = 8)，此时Q。/R。 = 10，将制造方法结束时刻的进气量 Q和摩尔比R分别非特异性地设定为30Q。和3. 5R。(Q/R = 85. 7); 4)根据生产的方便性和实际情况，进气量Q和摩尔比R在各个变化期内非特异性 地按照如下方式变化(其中Qfe (Rfe)和Q (R纟"分别表示每个期间开始和结束时的Q值 (R值))制造方法开始(Qfe= Q0， Rfe= R。，且Q始/R始二 10); A稳i(Q始二 Q0， R始二 R。，且Q始/R始10 ;Q终二 Q0， R终二 R。，且Q终/R终10);
A变i(Q始二 Qo，R始二 Ro，且Q始/R始10 ;Q终二 2Q0，Rft= 0. 8R0，且Q终/R终二 25);
A变2(0始=2Q0，尺始=0. 8Ro，且Q始/R始25 ;0终=4Q0，尺终=R0，且Q终/R终二40);
A变3(0始=4Q0， R始二 R。，且Q始/R始二 40 ;Q终二 30Q0， Rft= 3. 5R0，且Q终/R终二 85. 7); A稳2(0始=30Qo，R始二 3. 5R。，且Q始/R始85. 7 ;Q终二 30Q。，R终二 3. 5Ro，且Q终/R终 =85. 7);禾口 制造方法结束(Qft= 30Q0， Rft= 3. 5R。，且Q终/R终二 85. 7)。 其中，在前述各个变化期内，按照本发明前述的计算步骤确定相应的a、b、c和d的 值，求出前述针对Q和R特定的一次函数表达式或二次函数表达式，并以此表达式作为变化 规律使Q和R在该变化期内连续变化(必要时可以借助计算机进行自动控制或程序控制)， 即可实施本发明的制造方法。 如以下的实施例所示，根据本发明的制造方法，可以在维持较高的多晶硅沉积速 率的同时，提高产物多晶硅的单程收率和单位生长周期内多晶硅的产量，由此降低了多晶 硅的单位生产成本。另外，根据本发明的制造方法，由于提高了原料含硅化合物比如三氯氢 硅的利用率，可以减少副产物的产生量，从而降低了后续处理工序的负荷，并有利于最终降 低多晶硅的综合生产成本。 另外，如以下的实施例所示，根据本发明的制造方法，通过增强原料混合气体进气 的湍流流动，减小或消除了边界层效应，使多晶硅晶粒能够以致密、均匀的形态在硅棒上沉 积，由此提高了硅棒(尤其是硅棒上部)的结构质量，并且使表面形态明显改善(爆米花现 象显著减少，尤其是在硅棒的横梁附近)。
实施例 以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。 在以下的所有实施例和比较例中，均使用了结构如图1所概略表示的还原炉1。
该还原炉1的容积为6m3，所述硅芯棒的直径为8mm，重量为7公斤，并且在进行还 原反应之前被预热至IIO(TC ，作为所述含硅气体使用三氯氢硅(纯度为99% )，并且所述氢 气的纯度为99%。 按照以下方法对本发明的多晶硅制造方法进行评价。
(1)多晶硅产量 通过以下计算式计算多晶硅产量的提高率。 多晶硅产量的提高率(％ )=(实施例获得的硅棒重量-硅芯棒重量)/(比较例 获得的硅棒重量_硅芯棒重量)
(2)多晶硅单程收率 多晶硅单程收率(％ )=硅棒重量(kg)/[三氯氢硅消耗量(kg) X28/135. 45]
多晶硅单程收率的提高率(％ )=(实施例的多晶硅单程收率_比较例的多晶硅 单程收率)/(比较例的多晶硅单程收率)
(3)硅棒结构质量 沿图1所示的虚线B-B截断所获得的硅棒，肉眼观察该截面的组织状态。 截面上存在结构夹层或晶粒疏松的情况时，评价为X ;相反，整个截面都表现为
致密和均匀的结构和组织，则评价为O。 (4)硅棒表面状态 肉眼观察所获得的硅棒的上部的表面状态。 表面上存在爆米花等外观缺陷的情况时，评价为X ;相反，表面质地均匀无明显
外观缺陷，则评价为O。
实施例1 在本实施例中，将还原炉中的反应压力控制在0.3MPa，并且将反应温度控制在 1080°C。 在制造方法的开始时(O时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为3.5)构成的混 合气体以42. 5Nm3/h的进气量Q连续通入还原炉中。此时，所述Q/R比值为12. 14。
首先，用40小时的时间使所述进气量Q以前述二次函数表达式(其中该二次函数 表达式的a值和b值通过按照说明书中前述的计算方式来确定，在此省略，以下同)连续变 化至663. 8NmVh，与此同步，使所述摩尔比R以前述二次函数表达式(其中该二次函数表达 式的c值和d值通过按照说明书中前述的计算方式来确定，在此省略，以下同)连续变化至 5. 7。结果是，用40小时的时间使所述Q/R比值逐渐增加至116. 4。其次，保持该摩尔比R和该进气量Q不变，由此保持所述Q/R比值116. 4不变，使
所述还原反应继续进行5小时。 依次，用25小时的时间使所述进气量Q以另一前述二次函数表达式连续变化至 907. 6NmVh，与此同步，使所述摩尔比R以另一前述二次函数表达式连续变化至6. 22。结果 是，用25小时的时间使所述Q/R比值逐渐增加至146。 再次，保持该摩尔比R和该进气量Q不变，由此保持所述Q/R比值146不变，使所 述还原反应继续进行10小时。 随后，用15小时的时间使所述进气量Q线性连续增加至1310Nm3/h，与此同步，使 所述摩尔比R线性连续增加至7。结果是，用15小时的时间使所述Q/R比值逐渐增加至 187。 最后，保持该摩尔比R和该进气量Q不变，由此保持所述Q/R比值187不变，使所 述还原反应继续进行15小时。结束反应。 该反应共通入混合气体77670Nm 其中三氯氢硅66113. 5kg。 反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为1322. 5公斤。 多晶硅的单程收率=(1322. 5-7) X 100% / (66113. 5X28/135. 45) = 9.63%。
比较例1 与实施例l相比，反应时长、总进气量、三氯氢硅总通入量均相同，即在制造方法
15的开始时(0时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为6. 1)构成的混合气体以706NmVh 的进气量Q连续通入还原炉中，此时，所述Q/R比值为115. 7。并保持所述混合气体的进气 量Q、摩尔比R均不变，由此保持所述Q/R比值为115. 7不变，运行110h，直至多晶硅制造反 应的结束。反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为1147. 5公斤。 多晶硅单程收率=(1147. 5-7) X 100% / (66113. 5X28/135. 45) = 8.35%。 基于实施例1和比较例1获得的多晶硅棒重量数据和多晶硅单程收率数据，计算
多晶硅产量的提高率和多晶硅单程收率的提高率，并将结果示于下表1中。 对实施例1和比较例1中获得的多晶硅棒的其他评价结果也一并汇总于下表1中。 实施例2 在本实施例中，将还原炉中的反应压力控制在0.3MPa，并且将反应温度控制在 1080°C。 在制造方法的开始时(O时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为3)构成的混合 气体以60NmVh的进气量Q连续通入还原炉中。此时，所述Q/R比值为20。
然后，用60小时的时间使所述进气量Q以前述二次函数表达式连续变化至 1145. 6NmVh，与此同步，使所述摩尔比R以前述二次函数表达式连续变化至5。结果是，用 60小时的时间使所述Q/R比值逐渐增加至229。 然后，保持该摩尔比R和该进气量Q不变，由此保持所述Q/R比值不变，使所述还 原反应继续进行15小时，结束多晶硅的制造反应。 该反应共进行75小时，通入混合气体39664Nm 其中三氯氢硅43337. 5kg。
反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为834公斤。
多晶硅的单程收率=(834-7) X 100% /(43337. 5X28/135. 45) = 9.24%。
比较例2 与实施例2相比，反应时长、总进气量、三氯氢硅总通入量均相同，即在制造方法 的开始时(0时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为4. 5)构成的混合气体以528NmVh 的进气量Q连续通入还原炉中，此时，所述Q/R比值为117。并保持所述混合气体的进气量 Q、摩尔比R均不变，由此保持所述Q/R比值为117不变，运行75h，直至多晶硅制造反应的结 束。 反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为634. 5公斤。 多晶硅单程收率=(634. 5-7) X 100% / (43337. 5X28/135. 45) = 7.01%。 基于实施例2和比较例2获得的多晶硅棒重量数据和多晶硅单程收率数据，计算
多晶硅产量的提高率和多晶硅单程收率的提高率，并将结果示于下表1中。 对实施例2和比较例2中获得的多晶硅棒的其他评价结果也一并汇总于下表1中。 实施例3 在本实施例中，将还原炉中的反应压力控制在O. 35MPa，并且将反应温度控制在 IIO(TC。 在制造方法的开始时(O时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为4)构成的混合
16气体以114. 5NmVh的进气量Q连续通入还原炉中。此时，所述Q/R比值为28.6。
用30小时的时间使所述进气量Q以前述二次函数表达式连续变化至557NmVh，与 此同步，使所述摩尔比R以前述二次函数表达式连续变化至6，结果是，用30小时的时间使 所述Q/R比值逐渐增加至92. 8，结束反应。该反应共通入混合气体8662Nm3，其中三氯氢硅 8740.7kg。 反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为179公斤。 多晶硅的单程收率=(179-7) X 100% / (8740. 7X28/135. 45) = 9.52%。 比较例3 与实施例3相比，反应时长、总进气量、三氯氢硅总通入量均相同，即在制造方法 的开始时(0时刻)，将由氢气和三氯氢硅(摩尔比R为5)构成的混合气体以288. 7NmVh 的进气量Q连续通入还原炉中，此时，所述Q/R比值为57. 74。并保持所述混合气体的进气 量Q、摩尔比R均不变，由此保持所述Q/R比值为57. 74不变，运行30h，直至多晶硅制造反 应的结束。 反应结束后，称量所获得的多晶硅棒的重量，为121. 5公斤。 多晶硅单程收率=(121. 5-7) X 100%/(8740. 7X28/135. 45) = 6.34%。 基于实施例3和比较例3获得的多晶硅棒重量数据和多晶硅单程收率数据，计算
多晶硅产量的提高率和多晶硅单程收率的提高率，并将结果示于下表1中。 对实施例3和比较例3中获得的多晶硅棒的其他评价结果也一并汇总于下表1中。 表l
编号多晶硅产量的 提高率，％多晶硅单程收率的 提高率，％硅棒 结构质量硅棒 表面状态
实施例l15.3315.330o
比较例l--XX
实施例231.8131.81oo
比较例2--XX
实施例350.1650.160〇
比较例3--XX 另外，图2是实施例1制造的硅棒沿图1所示的虚线B-B截断时的截面照片图(硅
棒横梁截面照片图)，并且图3是根据实施例1制造的硅棒的表面状态的照片图。 尽管上文参照附图对本发明的具体实施方式
给予了详细描述和说明，但是应该指
明的是，本领域技术人员可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修
改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
1权利要求
一种制造多晶硅的方法，它是通过向还原反应器中连续通入由氢气和含硅气体构成的混合气体作为原料进气，在所述还原反应器中利用所述氢气还原所述含硅气体，由此制造多晶硅的方法，其特征在于，包括以下步骤通过调节作为原料进气的所述混合气体的进气量Q，和/或调节所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使所述进气量Q与所述摩尔比R的比值Q/R满足如下的关系式，Qt1/Rt1≥Qt2/Rt2在所述关系式中，所述Qt1指的是从所述制造方法开始经过t1小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是Nm3/h，所述Rt1指的是从所述制造方法开始经过t1小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，所述Qt2指的是从所述制造方法开始经过t2小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是Nm3/h，所述Rt2指的是从所述制造方法开始经过t2小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，其中所述t1是正实数，所述t2是0或正实数，并且t1＞t2。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述制造方法的过程中存在至少一个时刻t3，并且所述比值Q/R满足如下的关系式，Qti/Rti > Qt3/X3在所述关系式中，所述Qt3指的是从所述制造方法开始经过t3小时的时刻，作为原料进气的所述混合气体的进气量，单位是NmVh，所述Rt3指的是从所述制造方法开始经过t3小时的时刻，所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比，其中所述t3是0或正实数，并且tl > t3。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含硅气体是氯硅烷。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氯硅烷是三氯氢硅或四氯化硅，或者是二者的任意混合物。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不同，各自独立地选自1.8-40。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不同，各自独立地选自3-30。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述R『所述Rt2和所述Rt3相同或不同，各自独立地选自3. 2-20。
8. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Q『所述Qt2和所述Qt3相同或不同，各自独立地选自20 3000Nm3/h。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Q『所述Qt2和所述Qt3相同或不同，各自独立地选自50 2500Nm3/h。
10. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Qt/R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/Rt3各自独立地选自5 400。
11. 如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述Q"R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/Rt3各自独立地选自10 350。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述Q"R『所述Qt2/Rt2和所述Qt3/Rt3各自独立地选自12 300。
全文摘要
本发明涉及一种制造多晶硅的方法，它是通过向还原反应器中连续通入由氢气和含硅气体构成的混合气体作为原料进气，在所述还原反应器中利用所述氢气还原所述含硅气体，由此制造多晶硅的方法，其包括通过调节作为原料进气的所述混合气体的进气量Q，和/或调节所述混合气体中所述氢气与所述含硅气体的摩尔比R，使比值Q/R满足特定的关系式的步骤。根据本发明的制造方法，能够提高单位生长周期内多晶硅的产量和单程收率，并改善多晶硅产品的结构质量和表面状态，而不必额外增加设备成本或生产成本。
文档编号C01B33/00GK101759182SQ20091017805
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者刘逸枫, 孔营, 崔树玉, 梁强, 蒋文武, 蒋立民, 钟真武, 陈其国, 陈明元 申请人:江苏中能硅业科技发展有限公司