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

专利名称：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
通过利用四氯硅烷减少壁上沉积的流化床反应器生产硅相关申请的交叉引用根据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12Λ65，038并入本文以供参考。关于联邦资助研究的声明无
背景技术：
众所周知，通过被称为西门子工艺(Siemens process)的方法可以制造棒形硅。将包括氢和硅烷(SiH4)的混合物或包括氢和三氯硅烷(HSiCl3)的混合物供入含有温度保持在高于1000°C的籽晶杆的分解反应器中。硅在该籽晶杆上沉积，并且副产物气体混合物以排放流排出。当使用包括氢和三氯硅烷的混合物时，排放流包括氢、氯化氢、氯硅烷、硅烷和硅粉末。为本申请的目的，术语“氯硅烷”是任意具有一个或多个与硅结合的氯原子的硅烷类型，并且包括，但不限于一氯甲硅烷(H3SiCl)、二氯甲硅烷(H2SiCl2)、三氯硅烷(HSiCl3)、 四氯硅(SiCl4)以及各种氯化的乙硅烷(例如六氯乙硅烷和五氯二硅烷)。为本申请的目的，术语“硅单体”是指每一分子具有一个硅原子(例如硅烷、或HSiCl3或HSiCl3和SiCl4 的化合物)的任何硅烷类型。在排放流中，氢和氯硅烷(例如SiCl4以及HSiCl3)既可以来自未反应的供入气体，也可以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、洗涤、吸收和吸附是经常用来促进用于循环的供入物质HSiCl3和氢的捕集的单元操作。与西门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，难以取得多晶硅产品对供入的硅的高收益。
4HSiGl3 ^ 厶 Si 多晶体的+3SiCl4+2H2 -
H2+SiCl4 一 HSiCl3+HCl通常只能取得多晶硅最大理论收益的50%，或更少。而且，西门子工艺要求相对高的能量输入，而只能获得相对较低的收益。替换的方法是将包括氢和硅烷的混合物或包括氢和三氯硅烷的混合物供入含有在高温下也保持近似球形珠子的硅的流化床中。这些珠子的尺寸变大，并且当达到足够大时，作为产物从流化床反应器(FBR)的底部穿出。排出气体离开FBR顶部并且通过与上述用于西门子工艺的回收工艺类似的回收工艺送出。与西门子工艺的50%至70%相比，这种工艺的收益大概是理论最大值的90%。使用FBR工艺的一个问题是，必须加热所述珠子，使其温度高于平均的床温度以促进热传递。这可以通过，例如热壁反应器、微波能量、无线电频率感应加热或红外辐射实现。所有的加热方法都具有特有的操作问题。不过，一个问题是FBR的底部可以是热的，并且当供入气体只含有SiCl3和氢时，该气体是活性的。结果，供入气体分配器、成串的大粒珠子和反应器侧壁易于快速沉积硅。这些沉积随后破坏了适当的供给分布、产品分离和系统的热传递。使用FBR工艺的另一个问题是产品质量通常不足以用于集成电路的制造；不过，FBR工艺的产品可以用于太阳能级的应用。在多晶硅工业中需要利用西门子反应器(Siemens reactor)提高多晶硅生产效率以减少副产品和能量消耗。在多晶硅工业中需要改进FBR技术以防止在FBR壁上形成硅沉积。

发明内容
一种方法，包括靠近流化床反应器(TOR)壁提供蚀刻气体。


图1是此处所述工艺的流程图；图2是分配板的俯视图；图3是FBR底部的横截面图。参考标号101西门子供给气体流122产品流102西门子反应器124第二排放气体流103多晶硅棒126回收系统104西门子排放气体流128氢/HCl线路105流化床反应器130氯硅烷线路106除尘设备202中央喷嘴108移动线路204周边喷嘴110已处理排放气体流300FBR的底部112反应物流301硅颗粒113沉积气体流302产品排出管114第二流体303注入喷嘴115蒸馏塔304周边喷嘴116蒸馏器305FBR壁117分配器306水平开口118塔顶馏出的(overhead)蒸汽119补充流体120蒸馏器
具体实施例方式一种生产硅的方法，包括1)向流化床反应器(FBR)的内部区域供入包括氢的沉积气体和硅单体，同时2)向FBR的周边区域提供蚀刻气体，其中周边区域位于内部区域和FBR壁之间。在步骤1)中，硅单体可选自硅烷 (SiH4)和三氯硅烷(HSiCl3)。将沉积气体和蚀刻气体引入FBR的加热区中。步骤1)中硅单体的量足以使硅沉积在位于FBR的加热区上方的反应区中的流化硅颗粒上。步骤2)中蚀刻气体的量足以蚀刻FBR壁上的硅。蚀刻气体基本上由SiCl4组成。在该方法的步骤2、中，将基本上由SiCl4组成的蚀刻气体供入FBR中并且靠近FBR 壁。可通过在(或靠近)FBR底部的分配器的周边区域供入蚀刻气体，从而最小化或防止壁上的硅沉积。分配器的周围区域在内部区域和FBR壁之间。可选地，可以将蚀刻气体直接送入靠近FBR壁的地方，从而最小化或防止壁上的硅沉积。对于本申请的目的，“基本上由 SiCl4组成”表示该蚀刻气体含有充足量的SiCl4以局部地使反应(如上面第3段所述)变成蚀刻模式。将包括氢的沉积气体和硅单体供入FBR的内部区域。可选地，可以通过分配器供入沉积气体。可以将FBR与西门子反应器形成为一体，以便从来自西门子反应器的排出气体中得到进入FBR的蚀刻气体和/或沉积气体。蚀刻气体的准确数量和供入速度取决于不同因素，包括喷嘴的数量和结构、FBR的结构(例如直径和高度)、以及操作FBR的工艺条件(例如温度和压力)。本领域普通技术人员能够基于使用的FBR结构和工艺条件，计算出蚀刻气体的数量和供入速度。例如，在图 1所示及以下所述工艺中的温度和压力下，蚀刻气体的数量足以在局部存在氢和硅的情况下提供至少6mol%的SiCl4。这会引发第3段所示的反应，以在靠近FBR壁处生成HCl，从而防止或最小化FBR壁上的硅沉积而基本上不会稀释总气体供入(沉积气体和侵蚀气体的组合)成分。靠近壁所需的SiCl4的准确等级取决于沉积气体中活性(reactive)硅前体 (硅单体)的浓度及其热力势，以在FBR中的籽晶颗粒上形成硅。SiCl4的数量足以在FBR 壁上提供SiCl4的覆盖层，例如足以在从FBR壁至向内12mm，以及可选地从FBR壁至向内 IOmm形成蚀刻条件的SiCl4的数量。不希望受到理论的束缚，认为使进一步向内延伸不会产生额外益处并且会降低FBR的容量，但是使覆盖层较少的向内延伸允许硅沉积到FBR壁上。本领域普通技术人员能够算出(沉积气体和蚀刻气体组合的)目标总气体供给流速以实现流化(流化速度)，并且利用该流化速度计算供入(内部)供给气体喷嘴的沉积气体的量和SiCl4的量，以在周边区域、向内IOmm至12mm以及部分向上的(upward)间距处的覆盖层中供给。该向上的间距取决于硅沉积形成在特定FBR壁上的地方。所述6摩尔％基于反应的蚀刻向沉积状态转变的平衡线。当SiCl4的量是6mol%或更低，氢会减少 SiCl4以使硅沉积。不过，当SiCl4的量高于6%，当FBR在大气压力或更高的压力状态下运行时，该反应会蚀刻硅(从而将硅从FBR壁上去除)。在这种情况下，使SiCl4氢化以形成 HSiCl3,并且随后使HCl与壁附近的硅反应，消耗HCl从而形成氯硅烷。不过，本领域普通技术人员能够认识到，所述6mol%的值可以根据其他工艺条件(例如温度和压力)而改变。 例如，参见 J. Electrochem. Soc.的 119 卷 12 期 1741-1745 页(1972 年 12 月)，L.P.Hunt 和 E. SirtlThorough Thermodynamic Evaluation of the Si 1 icon-Hydrogen-Chlorine System(硅-氢-氯系统的详细热力学评定)”。这些成分中每一个相对彼此的量和温度决定了平衡线的位置。供入的SiCl4的量足以在FBR壁上形成刻蚀条件并在FBR中尽可能多的地方形成沉积条件。供入FBR的沉积气体包括的成分足以提供每1摩尔硅对应3. O至 3. 3摩尔氯，用于FBR(内部区域)内的沉积模式。在壁处，供入FBR中的蚀刻气体包括的成分足以提供每1摩尔硅对应3. 8至4. O摩尔氯用于蚀刻模式以及相对于6mol %氯硅烷中总氯硅烷的氢气的最低浓度。假设氯(Cl)、硅(Si)、和氢(H)的总摩尔数满足此处所述的标准，供应至壁上或靠近壁供应的蚀刻气体可以是壁处纯SiCl4或与其他气体(例如稀释气体，比如氮或氩)混合的SiCl4。图1示出了示例工艺的流程图。向含有细杆的西门子反应器102供入西门子供给气体流101。西门子供给气体流101包括HSiCl3和氢。该细杆由两根多晶硅籽晶棒通过多晶硅桥连接在一起形成。多晶硅从西门子供给气体流101中沉积在细杆上，以制造U形杆 103形状的多晶硅产品。在一批结束时将西门子反应器102中的杆103移除。来自西门子反应器102的排放气体流104可以包括HSiCl3、SiCl4、氢、HCl和硅粉末。不希望受到理论的束缚，认为因为西门子反应器壁通过流体(空气、水、或其他传热介质)的强制对流冷却，所以通过设计西门子反应器壁比FBR的壁更凉，这就是西门子反应器的壁上没有硅沉积的问题而FBR的壁上却有硅沉积的问题的原因。可以对来自西门子反应器102的排放气体流104进行处理，例如，通过除尘装置 106(其可以利用液体(例如工业用水)来进行冷却)供入排放气体流104，从而通过线路 108去除细硅粉末。除尘装置106包括烧结金属反吹过滤器、接触冷凝器、或二者的组合，例如，位于排放气体流104线路中接触冷凝器(未示出)的上游或下游的烧结金属反吹过滤器。然后，将由此得到的包括HSiCl3* SiCl4的已处理排放气体流110隔离在蒸馏塔 115中，以形成包括HSiCl3的反应物流112和基本上由SiCl4组成的蚀刻气体流114。可以使用例如蒸馏器116加热反应物流112。来自接触冷凝器和/或除尘装置106的塔顶馏出的蒸汽118包括氢和非冷凝的氯硅烷。然后可选地，在反应物流112供入FBR 105前，使塔顶馏出的蒸汽118和反应物流112重新结合。可选地，用补充流119中额外的供入气体、额外气体或二者一起补充反应物流112。然后可选地，使由此得到的沉积气体流113(包括氢和HSiCl3)在加热器(未示出)中加热，并供入分配器117(例如具有喷嘴的分配板)的内部区域中并从而进入FBR105中。蚀刻气体114可以通过蒸馏器120加热并供入分配器117 的周围区域中。多晶硅从沉积气体流113中沉积到硅籽晶颗粒上。将珠子形状的多晶硅产物在产物流122中从FBR 105中去除。从FBR 105中去除包括氢气、HCl和氯硅烷(例如HSiCl3 和SiCl4)的第二排放气体流124并将其送入回收系统126中。回收氢并通过线路1 将其送入西门子反应器102或FBR105中。通过线路130回收氯硅烷并循环利用或出售。通过线路128回收HCl并出售。FBR105可以循环利用SiCl4。可选地，使SiCl4氢化或将其转换成HSiCl3，并且由此得到的HSiCl3可以被西门子反应器102循环利用。图2示出了图1所示的FBR105中使用的示例分配板117的俯视图。分配板117 包括中央喷嘴202和多个周边喷嘴204，中央喷嘴在内部区域中用于将沉积气体流113引入 FBR105中，周边喷嘴用于将蚀刻气体流114引入FBR105的周边区域中。本领域普通技术人员能够认识到，图2中的喷嘴结构只是示例而并非用于限制。例如，内部区喷嘴202可以在 (或不在)分配板117的中心；并且可以存在一个或多个内部区喷嘴202。内部区喷嘴202 可以在分配板117上或在其上方注入氯硅烷和氢。周边区喷嘴204可以更靠近或进一步远离内部区喷嘴202。可以使用更多或更少的周边区喷嘴204。可选地，正如以下图3所示， 可以去掉分配板，并且通过不同端口将沉积气体流和蚀刻气体流引入FBR 105中以实现相同的效果。本领域普通技术人员能够认识到，图1所述的工艺只是示例，并非用于限制权利要求所阐明的本发明的范围。例如，作为选择，将来自西门子反应器102的排放气体流104 作为沉积气体流113直接供入FBR105中，而不插入处理步骤(在西门子反应器102和FBR 105之间没有任何单元操作)。在这种情况下，将从替换源(例如包括回收系统1 的源) 得到供入分配板117周边区域喷嘴204的蚀刻气体。图3示出了此处适用的FBR底部300的横截面的可选实施例。FBR的底部300包括硅颗粒301，当硅颗粒足够大时，其从产品排出管302中排出。通过一个或多个注入喷嘴 303,304供入包括HSiCl3和氢的沉积气体，这些喷嘴定位在位于产品排出管302上方的圆锥形网格中。不希望受到理论的束缚，认为网格的锥形斜坡有助于排出硅颗粒301，而使供入气体(沉积气体和蚀刻气体)注入喷嘴303处于水平方向，以减少硅颗粒301渗入供入气体室中的可能性。锥形网格与水平面的角度小于60°，可选地与水平面的角度为20°至 60°。注入喷嘴303具有水平开口 306，S卩，该开口水平地穿过FBR壁305。图左边和右边示出了水平开口 306的两个示例实施例，不过，本领域普通技术人员能够认识到，这些实施例只是示例，并非用于限制。例如，水平开口 306可以是水平钻出的穿过FBR壁305的孔 (左边的306)，或者水平开口(右边的306)可以在伸入到FBR中的喷嘴304的末端。通过周边喷嘴304供入基本上由SiCl4组成的蚀刻气体流。西门子反应器本工艺中使用的西门子反应器可以是传统西门子反应器，例如美国专利四99735、 3011877、3862020或3961003中公开的西门子反应器。例如，这种西门子反应器的操作可以如下进行。竖直地将多晶硅籽晶棒放置在西门子反应器中并且使其相互平行。两个或更多这种籽晶棒通过桥相互连接，从而形成U形棒。加热U形棒直到它们的温度达到700°C 至1400°C范围内，可选地达到1000°C至1200°C，可选地达到1100°C至1150°C。可以在压力范围13kPa(2psig(磅/平方英寸))至3450kPa(500psig)之间操作西门子反应器，可选地，在 6kPa(Ipsig)至 1380kPa(200psig)之间，并且可选地，在 IOOkPa(1 巴(bar))至 690kPa(IOOpsig)之间。通过底部上的入口向西门子反应器中供入西门子供入气体。西门子供入气体包括氢和HSiCl3。可选地，西门子供入气体进一步包括SiCl4。硅从供入气体沉积在U形棒上， 从而增加U形棒的直径。西门子供入流包括5%至75%的HSiCl3。西门子供入气体包括每 1摩尔氢对应0. 015摩尔HSiCl3至每1摩尔氢对应0. 03摩尔HSiCl3。可选地，西门子供入气体包括每1摩尔氢对应0. 03摩尔HSiCl3至每1摩尔氢对应0. 15摩尔HSiCl3。不希望受到理论的束缚，认为基于西门子供入气体中含有的硅的总量，可以从西门子反应器中得到多晶硅产品的量为20%至50% (可选地20%至40% )。流化床反应器本发明中使用的FBR可以是传统FBR，例如美国专利5077028中公开的FBR。例如，该FBR的操作可以如下进行。将硅籽晶颗粒放置在FBR中并使其流化。籽晶颗粒的来源是本领域中已知。例如，通过机械研磨粒状多晶硅或碾压西门子反应器中生产的多晶硅而得到籽晶颗粒。用于流化所述床的气体(流化气体)包括稀释气体，例如氢、氩、氦、氮或它们的组合。可选地，可以从来自西门子反应器的排放气体流中得到流化气体和/或反应气体(它们构成了沉积气体流113)，例如，沉积气体流包括所有或部分来自西门子反应器的排放气体流。可选地，流化气体包括稀释气体和所有或部分来自西门子反应器的排放气体流的组合。硅沉积在籽晶颗粒的表面，从而增加了它们的尺寸。将由此得到的珠子状的产物从流化床上移除，并引入更多籽晶颗粒。将蚀刻气体引入靠近FBR壁的地方。该蚀刻气体基本上由SiCl4组成。可选地，蚀刻气体进一步包括稀释气体(例如氮或氩)，或者不会将上面第3段所述的反应物的平衡转成沉积模式的任意其他气体。不希望受到理论的束缚，认为蚀刻气体使靠近FBR壁的反应是蚀刻模式而不是沉积模式。该处的蚀刻模式会防止硅沉积在FBR壁上和/或去除在FBR壁上的硅沉积。FBR内部的温度范围为900°C至1410°C，可选地为1100°C至1300°C，以及可选地为 1100°C至1250°C。FBR内部的压力至少为2个大气压，可选地为5至15个大气压，以及可选地为5至8个大气压。本领域普通技术人员能够认识到，以上限度只是示例而并非化学上的限制；不过，建造在大于15个大气压下操作的FBR是不切实际的。将来自西门子反应器的排放气体流直接供入FBR中通过向FBR提供较少的热能， 从而提供了节能优势。可选地，利用额外的HSiCl3可选地补充来自西门子反应器的排放气体流。进入FBR的供给流中氯硅烷的浓度范围为20mol%至50mol%，可选地为25mol%至 35mol %。不希望受到理论的束缚，认为如果氯硅烷的浓度高于50 %，会形成过多的细粉。 流化了的硅颗粒的平均直径范围为0. 5mm至4mm，可选地为0. 6mm至1. 6mm。气体在流化颗粒床层(bed)中的滞留时间为0. 5秒至4秒，可选地为0. 5秒至2秒。 本领域普通技术人员可以基于不同因素确定最小流化速度和设计操作速度。影响最小流化速度的因素包括重力加速度、流体密度、流体粘度、固体密度以及固体颗粒尺寸。 影响操作速度的因素包括热传递和动力性能，例如液化床的高度、总表面积、供入气体流中硅前体的流量率、压力、气体和固体温度、物质浓度、和热力学平衡点。在如上所述的硅颗粒尺寸范围内，所述床属于Geldart组B类颗粒的范围内，其中，最大的颗粒属于Geldart组D类范围内。Geldart组B类颗粒层的特性是，易于形成相对较大的泡沫，这些泡沫从注入处随着它们的上升增大。随着这些泡沫的上升，它们引起了床层乳相中固体的局部再循环。该作用很容易集中在所述床的内部，从而促使乳相的混合。 不过，靠近所述床的外围，较少的泡沫上升，并且由于壁的阻力，泡沫引起的固体运动远非靠近中心区发生的那样显著。这种特征使得发明者能够利用所述床的自然渗透性，使得靠近壁的地方的SiCl4的注入比壁的边缘处的更易于上升，从而用不易反应的供入成分覆盖颗粒区和壁。本领域普通技术人员将会认识到，西门子反应器采用批次处理操作，FBR采用连续处理操作。而且，离开西门子反应器的排放气体流的成分可以在批处理过程中改变。因此，本领域普通技术人员能够认识到，可以组合来自多个(两个或更多)西门子反应器的排放气体以形成作为沉积气体直接或间接供入FBR的排放气体流，或者利用额外的HSiCl3、 SiCl4、氢或它们的组合补充供入FBR的沉积气体流，例如，以使供入FBR的沉积气体流的易变性最小化。而且，可以将来自西门子反应器的排放气体流供入一个或多个平行设置的流化床反应器。不希望受到理论的束缚，认为利用含有HSiCl3的氯硅烷补充沉积气体能够增加硅的生产率。不希望受到理论的束缚，认为利用SiCl4补充到FBR的供入气体流(例如， 图1所示示例中的沉积气体流113、蚀刻气体流114或者二者都有)可以防止不期望的沉积，例如FBR壁、加热器壁以及进料分配器117上的沉积。不希望受到理论的束缚，FBR具有理论最大值的90 %至50 %或40 %的产量差异的沉积。不希望受到理论的束缚，认为该工艺的另一个优点是来自西门子反应器的部分转换的供入气体具有不能在大气压力下温度低于1250°C时沉积硅的组成。该细节允许通过热壁反应器、耐热供给管或其他比FBR工艺中通常使用的更有效的装置设计加热系统。为了本申请的目的，公开的范围包括范围本身和该范围里包括的任意情况以及端点。例如，700至1400的范围的公开不但包括范围700至1400，而且分别包括700、850、1000、和1400，以及包括在该范围中的任意其他数。此外，例如700至1400的范围的公开， 包括子范围例如1000至1400和1000至1100，以及包括在该范围中的任意其他子范围。类似地，马库什组(Markush group)的公开包括整个组以及该组中包括的任意单独的成员和其中包含的子集合。例如，马库什组氢、HSiCl3、SiCl4* HCl的公开包括单独的成员氢；子集合HSiCl3和SiCl4 ；以及其中包括的任意单独的成员和子集合。为了本申请的目的，冠词 “一 (a, an)，，和“该”均表示一个或多个。回收系统可以通过任意传统方式回收来自FBR的排放气体流。可以使用传统设备冷却来自 FBR的排放气体流。可以使用传统设备，例如接触冷凝器、烧结金属反吹过滤组件或旋风器和过滤器组件的组合去除细硅粉末。可选地，将来自FBR的排放气体流供入接触冷凝器，以在液体氯硅烷中弄碎 (knock down)所述固体，并且随后干燥细硅粉末(例如在喷雾干燥器中)。可以中和并出售由此得到的硅粉末。可选地，可以回收细硅粉末和氯硅烷并将它们转化成氯硅烷，用作西门子反应器的供给流。本领域普通技术人员能够选择合适的回收系统而不需要过多的实验。工业应用性不希望受到理论的束缚，认为靠近FBR壁供入的蚀刻气体会局部地将反应从沉积模式转换到蚀刻模式。不过，因为蚀刻气体的作用相对于进入FBR的总供给气体速度比较小，FBR中大部分化学性质都保持沉积模式。不希望受到理论的束缚，认为，与壁附近没有蚀刻气体的FBR相比，FBR能够利用更多供入流化床内部区域的活性沉积气体工作，而不会产生过多的灰尘，并且能够减少FBR壁上硅的增长。此外，此处描述的工艺允许FBR以一种真正连续的模式操作一延长的时间，即，为了从壁上或FBR的其他内部蚀刻硅沉积，不必停止或减慢硅的沉积。没有进料系统和回收系统的两重性以及本方法的易于加热的组合益处可以使FBR 和西门子反应器的集成工艺更能易于管理和更经济。西门子反应器的多晶硅产物适用于太阳能电池或集成电路应用。FBR的多晶硅产物适用于太阳能电池应用。本领域普通技术人员能够认识到，以上关于SiCl4和其他氯硅烷的公开只是示例， 并非用于限制。其他卤代硅烷系列也能够用于本工艺以及本发明的FBR;例如，硅单体可以包括硅烷或商代硅烷(例如氯硅烷或溴硅烷)。在这种情况下，当沉积气体包括三溴硅烷时，蚀刻气体可选地基本上由四溴硅烷组成。
权利要求
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和HSiCl3，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中加热区之上的反应区中的流化硅颗粒上，并且步骤幻中SiCl4的量足以从所述流化床反应器壁上蚀刻硅。
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1所述的方法，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。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述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。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述额外的氯硅烷种类包括HSiCl3、SiCl4或其组合。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述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。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述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。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述排放气体流包括HSiCl3、SiCl4、氢、HCl和硅粉末，以及所述方法进一步包括，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。
9.根据权利要求2所述的方法，其中利用额外的HSiCl3可选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%。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氯硅烷的浓度范围为25mol%至35mol%。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括幻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。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二排放气体流包括氢、HSiCl3、SiCl4*HCl。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法进一步包括4)回收氢、HSiCl3、SiCl4 或其组合。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法进一步包括5)向所述西门子反应器供给氢、HSiCl3或二者。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法进一步包括5)向步骤1)中的所述第一流添加氢、HSiCl3或其组合。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法进一步包括向步骤幻中的所述第二流添加SiCl4。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法进一步包括4)回收SiCl4,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。
18.一种流化床反应器，其中，所述流化床反应器(300)包括具有注入喷嘴(303，304) 的底部，所述注入喷嘴定位在产品排出管(30 上方的锥形网格中，其中所述注入喷嘴 (303，304)具有水平开口 (306)。
19.根据权利要求18所述的流化床反应器，其中所述锥形网格与水平线的夹角为20°至 60°。
20.一种方法，包括在工艺中使用权利要求18中的所述流化床反应器，所述方法包括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SiH4和HSiCl3,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加热区上方的反应区中的流化硅颗粒上，以及步骤2~)中SiCl4的量足以从所述流化床反应器壁上蚀刻硅。
全文摘要
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。
文档编号B01J8/24GK102333585SQ200980144312
公开日2012年1月25日 申请日期2009年10月12日 优先权日2008年11月5日
发明者迈克尔·莫尔纳 申请人:赫姆洛克半导体公司