通过利用四氯硅烷减少壁上沉积的流化床反应器生产硅的制作方法
【专利说明】通过利用四氯括烧减少壁上沉积的流化床反应器生产括
[OOOU本申请是分案申请，其原案申请的申请号为200980144312. 7(国际申请号PCT/ US2009/060310)、申请日为2009年10月12日、发明名称为"通过利用四氯硅烷减少壁上沉 积的流化床反应器生产娃"。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 根据35U.S.C. 120,本申请要求2008年11月5日提交的美国专利申请号 12/265, 038的权益。将美国专利申请号12/265, 038并入本文W供参考。
[0004] 关于联邦资助研究的声明
[0005] 无
【背景技术】
[0006] 众所周知，通过被称为西口子工艺（Siemensprocess)的方法可W制造椿形娃。将 包括氨和硅烷（Si&)的混合物或包括氨和=氯硅烷化SiCls)的混合物供入含有温度保持 在高于1000°C的巧晶杆的分解反应器中。娃在该巧晶杆上沉积，并且副产物气体混合物W 排放流排出。当使用包括氨和=氯硅烷的混合物时，排放流包括氨、氯化氨、氯硅烷、硅烷和 娃粉末。为本申请的目的，术语"氯硅烷"是任意具有一个或多个与娃结合的氯原子的硅烷 类型，并且包括，但不限于一氯甲硅烷（HsSiCl)、二氯甲硅烷（H2SiCl2)、S氯硅烷化SiCls)、 四氯娃（SicuW及各种氯化的己硅烷（例如六氯己硅烷和五氯二硅烷）。为本申请的目 的，术语"娃单体"是指每一分子具有一个娃原子（例如硅烷、或服iCls或服iCl3和SiCl4 的化合物）的任何硅烷类型。在排放流中，氨和氯硅烷（例如SiCLW及HSiCls)既可W来 自未反应的供入气体，也可W来自所述分解的反应产物。排放流经过复杂的回收工艺，其中 浓缩、洗漆、吸收和吸附是经常用来促进用于循环的供入物质HSiCls和氨的捕集的单元操 作。与西口子工艺相关的一个问题是，由于控制该反应过程的化学平衡和动力学，难W取得 多晶娃产品对供入的娃的高收益。
[0007]
【主权项】
1. 一种方法，包括： 1) 将包括氢的沉积气体和硅单体供入流化床反应器的内部区域，其中所述硅单体选自 SiH4* HSiCl 3，并且将所述沉积气体引入所述流化床反应器的加热区，以及同时 2) 使基本上由SiCl4组成的蚀刻气体通过周边区域供入所述流化床反应器的加热区 中，其中所述周边区域在所述内部区域和所述流化床反应器壁之间；以及 其中，步骤1)中所述硅单体的量足以将硅沉积在位于所述流化床反应器的加热区之 上的反应区中的流化硅颗粒上，并且步骤2)中SiClJ^量足以从所述流化床反应器壁上蚀 刻硅，并且其中，在来自一个或多个所述西门子反应器的排放气体流离开所述西门子反应 器之后并且在进入所述流化床反应器之前，使所述排放气体流分离，以形成至少一部分所 述沉积气体和至少一部分所述蚀刻气体。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积气体来自西门子反应器的排放气体流。
3. 根据权利要求2所述的方法，进一步包括利用额外的氯硅烷种类补充所述沉积气 体。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述额外的氯硅烷种类包括HSiCl 3、SiCl4或其组 合。
5. 根据权利要求2所述的方法，进一步包括将所述一个或多个西门子反应器生产的硅 用于集成电路、太阳能电池或同时用于二者。
6. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述流化床反应器生产的硅用于太阳能 电池。
7. 根据权利要求2所述的方法，其中所述排放气体流包括HSiCl 3、SiCl4、氢、HCl和硅 粉末，以及所述工艺进一步包括，在将所述排放气体流作为所述沉积气体供入所述流化床 反应器中之前，去除所述排放气体流中的硅粉末。
8. 根据权利要求2所述的方法，其中利用额外的HSiCl 3可选择地补充所述排放气体流 以形成所述沉积气体，以及所述沉积气体包括的氯硅烷的浓度范围为20mol%至50mol%。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述氯硅烷的浓度范围为25mol%至35mol%。
10. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：3)将来自所述流化床反应器的第二排放 气体流供入回收系统。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述第二排放气体流包括：氢、HSiCl 3、SiCljP HCl0
12. 根据权利要求11所述的方法，进一步包括：4)回收氢、HSiCl 3、SiCl4或其组合。
13. 根据权利要求12所述的方法，进一步包括：5)向所述西门子反应器供给氢、HSiCl 3 或二者。
14. 根据权利要求12所述的方法，进一步包括：5)向步骤1)中的所述第一流添加氢、 批1(：13或二者。
15. 根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括向步骤2)中的所述第二流 添加 SiCl4。
16. 根据权利要求10所述的方法，进一步包括4)回收SiCl 4，将所述SiCl4转化成 HSiCl3，以及向所述西门子反应器或所述流化床反应器供给所述HSiCl3。
17. -种方法，包括： 1) 将包括氢的沉积气体和硅单体供入所述流化床反应器的内部区域中，其中所述硅单 体选自SiHdP HSiCl 3，以及将所述沉积气体引入所述流化床反应器的加热区中，以及同时 2) 使基本上由SiCl4组成的蚀刻气体通过周边区域供入所述流化床反应器的加热区 中，其中所述周边区域在所述内部区域和所述流化床反应器的壁之间，以及其中，步骤1) 中所述硅单体的量足以将硅沉积在位于所述流化床反应器的加热区上方的反应区中的流 化硅颗粒上，以及步骤2)中SiClJ^量足以从所述流化床反应器壁上蚀刻硅；其中 所述流化床反应器包括底部，所述底部包括在圆锥形网格中定位的注入喷， 所述注入喷嘴具有水平开口，以及 所述沉积气体和蚀刻气体通过所述注射喷嘴注入到所述流化床反应器中，并且其中， 在来自一个或多个所述西门子反应器的排放气体流离开所述西门子反应器之后并且在进 入所述流化床反应器之前，使所述排放气体流分离，以形成至少一部分所述沉积气体和至 少一部分所述蚀刻气体。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述圆锥形网格与水平面的角度为20度至60 度。
19. 根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述沉积气体来自所述西门子反应器的 排放气体流。
【专利摘要】本发明公开通过向靠近流化床反应器壁的地方供入蚀刻气体的方法来抑制流化床反应器壁上硅沉积。所述蚀刻气体包括四氯硅烷。可以将西门子反应器并入到所述方法中，以便将来自所述西门子反应器的排放气体用于形成供入所述流化床反应器的供入气体和/或蚀刻气体。
【IPC分类】C01B33-035
【公开号】CN104828826
【申请号】CN201510164136
【发明人】迈克尔·莫尔纳
【申请人】赫姆洛克半导体公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2009年10月12日
【公告号】CA2729980A1, CN102333585A, CN102333585B, EP2342007A1, US7927984, US20100112744, WO2010053659A1