JP2562360B2 - 多結晶ケイ素製造用流動床 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は流動床反応器に関するものであり、更に詳し
くは高純度多結晶質ケイ素の製造方法において有用な流
動床反応器に関するものである。

電子応用分野におけるケイ素の使用に当つては、超高
純度ケイ素原料を製造することが必要とされる。半導体
における使用に対しては、通常不純物レベルが１パート
・パー・ビリオン（ppb）未満のケイ素原料が必要とさ
れる。電子工業における連続的進歩と、この分野におけ
る多くの新製品の開発は、超高純度ケイ素に対する市場
を膨張させた。高純度のケイ素はまた、太陽光線の電力
への直接転換のための太陽電池列の製造に必要である。
すべてこのような応用に対して、低コストでケイ素の純
度と品質の高度化を達成するために、現存するケイ素技
術の改良が至急必要とされている。流動床反応帯域の使
用による連続又は半連続ベースの高純度多結晶質ケイ素
の製造は、超高純度単結晶ケイ素総括的製造方法の重要
な様相である。

シラン及び／又はハロシラン含有ガスから多結晶質ケ
イ素を製造するには、シラン含有ガスを高純度ケイ素へ
熱分解することにより行われる。

該熱分解段階は、シラン含有ガスをケイ素粒子の加熱
流動床に通過させる流動床反応帯域を利用するものであ
る。この流動床内部において、シランは高純度ケイ素及
び水素ガス副生物に分解される。該高純度ケイ素は、流
動床のケイ素粒子表面に沈着する。ケイ素種粒子上への
ケイ素の沈着によつて該粒子の粒径は大きく生長する。
この大きくなつたケイ素生成物粒子は次に通常の方法で
流動床から取り出す。このような製造方法は米国特許明
細書第3,979,790号（デイエツツ他）、同第3,012,861号
（リング）及び同第3,012,862号（Bertrand他）に開示
されている。

シランからケイ素への分解は、不均一的な及び均一的
な双方によつて生じる。均一的分離によつてミクロン以
下及び／又はミクロンサイズのケイ素粉末が生成する。
粉末形態のケイ素は表面積が大きいので、流動床中の全
粒子は、粉末粒子が流動床に存在しない場合の生長速度
に比べて、生長が大分遅い傾向がある。工程の進行につ
れて、比較的小さい粒子が均一的に生成するので、反応
器中に蓄積し始める。ケイ素粉末の量が増大するにつれ
て、生長に必要なケイ素粒子数が減少するので製品サイ
ズのケイ素粒子は次第に緩慢な速度で生成するようにな
る。熱分解の進行につれて、流動床は頂部に小粒子、そ
して底部に大粒子というように分れ始める。比較的大き
な生成物粒子を反応器底部から取り出すことにより大き
な粒子のみが取り出される。大粒子の取り出しが継続さ
れるにつれて、結局流動床反応器全体が比較的小さいケ
イ素粉末粒子の床に本質的になるであろう。

後続する単結晶吸引技術中のケイ素粉末粒子が存在す
ることは好ましくない。何故ならば該粒子は容易に融解
せず、むしろ新たに生成した単結晶棒の表面上を浮遊
し、その周囲に不都合な沈着をもたらすからである。さ
らに、粉末形態のケイ素は製造中、その増大した表面積
のために一層の汚染にさらされる。他の問題はミクロン
乃至サブクロンサイズのケイ素粉末粒子の取扱いの困難
さにある。

シランの均一分解は、流動床反応帯域が保たれている
温度の低下により減速することがある。しかしながらこ
のことは不均一分解の効率がシランの熱分解温度の実質
的低下により不利な影響を受けることにもなるという欠
点を受けることになる。他の救済策は均一分解を制限す
るために反応帯域におけるシラン及び／又はハロシラン
の低濃度を維持することを必要とする。しかしながら、
この救済策はシラン／ハロシランの低濃度がケイ素の低
生成速度を招来し得るという欠点を受けるのである。従
つて、シラン及び／又はハロシランガスを、シランガス
の効率的均一分解を結果的に得ることができ、しかもケ
イ素粉末をその蓄積に先立つて流動床から除去すること
により流動床における均一分解によつて生成するケイ素
粉末を調節させ、また流動床内においてケイ素粉末粒子
を主要量を占めるようにする温度において熱分解するこ
とのできる流動床反応器に対する必要性がある。

本発明の他の目的、効果及び特徴は、添付の図面と関
連したある好ましい具体例についての以下の記載から容
易に明らかにされるであろう。この開示の新規な概念の
精神と範囲とを逸脱することなしに、変化と修正をもた
らされ得るものと理解されるものとする。

発明の要約 本発明はシラン含有ガス流を流動ケイ素粒子の反応帯
域中へ導入することによる高純度多結晶質ケイ素の製造
に使用する流動床反応器に関するものである。該シラン
含有ガスは反応帯域において不均一的にケイ素に分解
し、生成したケイ素はケイ素粒子上に堆積する。ケイ素
粒子上にケイ素が堆積すると、ケイ素粒子は大きくな
り、大きくなつたケイ素粒子は採集領域における反応帯
域の底部付近でケイ素生成物粒子として分離される。本
発明は、反応帯域の上部に配列するエントレインメント
（連行、同伴entrainment）領域の利用に関するもので
ある。該連行領域はシラン含有ガス流の方向に対して垂
直な断面領域を有し、それはシラン含有ガス流の方向に
対して垂直な反応帯域の断面領域よりも小さいか又は等
しい。この連行帯域は、シラン含有ガスの均一分解によ
り生成したケイ素粉末粒子の実質量を連行及び除去に充
分な、しかし流動床のケイ素粒子の有効量を連行するに
は不充分な流動ガス速度により特徴づけられる。

本発明はまた、ケイ素粒子の流動床反応帯域における
シラン含有ガスの熱分解による高純度多結晶ケイ素の製
造方法に関するものである。該方向はシラン含有ガス流
を流動ケイ素粒子の反応帯域中に導入する段階を含むも
のである。シラン含有ガスは、不均一分解のケイ素生成
物がケイ素粒子上に沈積する条件の下で不均一分解さ
れ、その結果としてケイ素粒子を大きくし、捕集帯域に
おけるケイ素生成物粒子として分離する。該ケイ素生成
物粒子を捕集帯域から捕集する。本発明のより好ましい
態様は、シラン含有ガス流の均一分解により生成したケ
イ素粉末粒子を、流動ガス流を連行帯域を通過させるこ
とにより流動床のケイ素粒子から分離する方法に関する
ものである。該連行帯域はシラン含有ガス流の方向に垂
直な断面領域を有し、それは、シラン含有ガス流の方向
に対して垂直な反応領域の断面領域に対して小さいか又
は等しい。該連行帯域は、ケイ素粉末粒子の実質量を連
行及び除去には充分であるが、ケイ素粒子の有効量を連
行するには充分でないガス速度により特徴づけられるも
のである。

このように、本発明は、シラン含有ガスの均一分解に
より生成したケイ素粉末を、連行帯域により流動床反応
帯域から除去する装置及び有効な方法を提供するもので
ある。

発明の詳細な記載 ここで用いられる「不均一分解」は、分解がガスと固
体相の間の境界で起こるときのような二つまたはそれ以
上の相で起こる、シランまたはハロシランのケイ素への
還元に当てはまる。この不均一分解の結果、ケイ素が流
動床に浮遊したシリコン粒子の上にまたは流動床反応器
の内面に蓄積する。「均一分解」は、ガス相のような単
一の相に起こり、そしてミクロンまたは１ミクロンより
小さい（サブミクロン）大きさの範囲の大きい表面積の
ケイ素粉末またはダストを生ずる。

一般に、与えられた温度で、シラン含有ガスの分解
は、シラン含有ガスの濃度に依存して不均一および／ま
たは均一である。一般に、低いシランの供給濃度は、シ
ラン含有ガスとハロシランのケイ素への分解を不均一様
式に維持するために望ましい。しかしながら、シラン含
有ガスの供給濃度を非常に低くすると、ケイ素の高い生
産率が得られない。

「ケイ素種粒子」という用語は、大きさが約50ミクロ
ンから約400ミクロンの範囲にわたる流動床の粒子を意
味する。そのような粒子は、シリコンがその上に沈積さ
れると大きくなるのが望ましく、それは結局ケイ素生成
物粒子として捕集される。「ケイ素生成物粒子」は、少
なくとも約400ミクロンの大きさに、好ましくは約400ミ
クロンから約1300ミクロンの大きさの範囲にわたつて大
きくなつた種粒子である。そのような粒子は、反応域の
底部近くで分離し、そして捕集域に集められ、慣用の手
段で除去できる。「ケイ素粒子」という用語は、流動床
のケイ素種粒子とケイ素生成物粒子の両方を含む。

「ケイ素粉末」という用語は、シラン及び／又はハロ
シラン含有ガスの不均一熱分解に起因するほぼミクロン
から１ミクロンより小さい（サブミクロン）、大きい表
面積のケイ素粒子に当てはまる。

ここで用いられているように、「シランを含むガス」
という用語は、別に示さなければ、シランとハロシラン
の両方またはどちらか一方を含むガスに当てはまる。

ここで用いられる「流動化するガス」または「流動化
ガス」という用語は、ケイ素を含むガスと、ケイ素粒子
の流動化の際に助けるために流動床反応器に加えられる
他の付加的な不活性キヤリヤーガスとの組み合わせを指
す。

多結晶ケイ素を準備するには、シランを含むガスを、
反応域に浮遊されるケイ素粒子の流動床の中へ導入すれ
ばよい。これらのケイ素粒子は、反応域の流動化するガ
スの上向きの流れにより浮遊する。反応域を通る流動化
ガス速度はケイ素粒子の最小流動化速度以上に保たれ
る。反応域の温度は、シランを含むガスの分解温度範囲
とケイ素の融点温度内に維持される。シランを含むガス
は、分解されてシリコンを形成し、このケイ素がケイ素
粒子の表面に沈積する。ケイ素がケイ素粒子の上に沈積
するので、そのような粒子が大きくなり、そして流動床
の底部近くで反応域の下に配置された捕集域で分離す
る。

捕集域は粒子を捕集するための当業界に公知の任意の
捕集手段より成ることができる。生成物粒子は慣用の手
段により捕集域から取り出す。

シランを含むガスを、流動床反応域へその底部から通
例の実施に従つて導入することができる。シランを含む
ガスを希釈せずに導入してもよいし、またはガスを水
素、アルゴン、ヘリユームまたは同様なもののような不
活性キヤリヤーガスで希釈してもよい。シランの分解中
に、副産物の水素が発生するが、それを、流動床の半連
続的なまたは連続的な操作で付加的な量のシラン供給ガ
スのためのキヤリヤーガスとして用いるために循環する
ことができる。

ガス相で熱分解または還元してケイ素にすることがで
きる任意の適当なシランを含むガス流を、流動床への供
給ガスとして用いることができる。そのようなガスの実
例は、シランおよび塩素、臭素、弗素およびヨウ素のハ
ロシランである。トリクロロシラン、テトラクロロシラ
ンおよびジクロロシランのようなクロロシランを用いる
と、シランの使用を通じて特別な利益が実現される。わ
ずかに発熱を伴うシラン熱分解反応は実質的に完全に進
み、非可逆であり、かつハロシランを含むガスや同様な
ものに必要な熱分解の条件に比較すると、若干低い温度
の約200℃で開始される。加えて、シランとその分解生
成物、すなわちケイ素と水素は非腐食性でありかつ汚染
しない。比較すれば、クロロシランの分解は可逆性の不
完全な反応であり、そのため性質が腐食性の副生物を生
ずることになる。従つて、他のシランを含むガスを用い
ることができるけれども、シランは本発明で使用するの
に好ましいガスである。

反応域の下の慣用のガス分配器を用いることにより、
シラン供給ガス流と不活性キヤリヤーガス流を反応域に
導入することができる。反応域を通る流動化ガス速度
は、流動床内で平均直径の粒子を流動化するために必要
な最小流動化速度の約１ないし８倍、好ましくは約２倍
から５倍の速度に維持される。ここで用いられているよ
うに、「平均直径」という用語は、与えられた粒子直径
と、与えられた直径の粒子がもつていると見做されるそ
れぞれの重さ部分との商の和を意味する。流動化ガス速
度は、流動床の種粒子のための最小流動化速度の約４倍
であるのが好ましい。最小流動化速度は、次の等式のよ
うな当該技術で知られた慣用の手段により決定できる。

ここで_ｏ ＝流動化のための最小の表面ガス速度（ft/s） D_p＝床の粒子の平均直径（ft） ρ＝流動化ガスの密度（lb/ft³） ρ_ｐ＝粒子の密度（lb/ft³） φ_ｓ＝粒子の球体度 ε＝最小流動化のときの粒子の床の空隙率 μ＝流動化ガスの絶対年度（lb/ft−ｓ） ｇ＝重力の加速度（ft/s²） 最小流動化速度は、ガス粘度およびガス濃度、ならび
に平均粒子直径、粒子形状および空隙率分の強力な関数
である。従つて、最小流動化速度は上記フアスタの小さ
な変化で広い範囲をカバーする。

なお、数値及びデータに関しては次のとおり大略換算
する。

フィート＝30.48cm ポンド＝453g 最小流動化速度はガス分配器付近に存在する条件に対
して計算することが好ましい。通常には反応帯域の残り
の部分よりも低い温度を包含する、これらの条件を採用
して全床を流動化するのに十分なように計算された最小
流動化速度を確保することができる。反応帯域の高めら
れた温度において上記方程式中の粘度変数及び密度変数
は熱に対して鋭敏であり、該床の下部の冷却器温度にお
いて床を流動化するのに不十分な最小流動化速度をもた
らす結果となることがある。それ故、冷却器条件に基づ
いて最小流動化速度を計算することにより、全床を流動
化する最小流動化ガス速度の計算を保証することができ
る。本発明は特定の最小流動化速度に限定されるもので
はないが、本発明に有用な最小流動化速度は約0.4フー
ト／秒ないし約1.4フート／秒、好ましくは0.6フート／
秒ないし約1.2フート／秒、最も好ましくは0.9フート／
秒ないし約1.1フート秒の範囲にわたる。

シランの熱分解により反応帯域におけるガスの容量は
増加する（シランガス１モルは水素ガス２モルを生成す
る）けれど反応帯域を通過するガスの容量の増加は投入
ガスの容量的な流れを調節することにより、少なくとも
部分的に相殺することができる。連行（移動）帯域にお
いて必要な個々のガス速度に関係して反応帯域から流出
するガスの必要容量を定めることができる。熱分解反応
において発生する追加のガス容量を考慮に入れることに
より、反応帯域から流出する所望容量を達成するに必要
な投入ガスの所望容量を定めることができる。投入ガス
におけるキヤリヤーガス対反応ガスの比は熱分解工程に
おいて生成される副生物ガスの全量に対して影響するこ
とを認めることができる。もし、より少ない副生物ガス
が所望ならはシラン含有ガス対不活性ガスの比を低下さ
せることができる。もしもより多くの副生物ガスが所望
ならばシラン含有ガス対不活性ガスの比を増加すること
ができる。

前述したように反応帯域の温度はシラン含有ガスの分
解範囲及びケイ素の融点温度内に維持される。シランの
分解が生ずる最低温度は約200℃である。ケイ素の融点
温度は約1400℃である。したがつて、約200℃ないし約1
400℃、好ましくは約550℃ないし約1000℃の範囲にわた
る温度において反応帯域を操作することが好ましい。反
応帯域をこのような温度に維持するために使用される熱
は反応容器量の外部に配置される電気抵抗加熱器のよう
な慣用の加熱方式によつて供給することができる。

流動床反応器における多結晶ケイ素の生産は約50ミク
ロンないし約400ミクロンの範囲にわたる平均直径を有
するケイ素の種粒子を床に供給することに依つている。
これらのケイ素種粒子は支持体（substrate）を形成
し、該支持体上に、シランの不均一分解から誘導された
ケイ素が析出する。シランが分解され、かつケイ素粒子
の大きさが成長するにつれて、少なくとも約400ミクロ
ンの平均直径を有する大きくなつた生成物粒子が採集帯
域における、反応帯域の底部付近に分離される。これら
の大きくなつた粒子は好ましくは約400ミクロンないし
約1300ミクロンの範囲にわたる、最も好ましくは約1000
ミクロンの平均直径を有する。次いで該ケイ素生成物粒
子を採集し、次いで採集帯域から連続的、又は周期的の
いずれかにおいて取り出すことができる。該生成物粒子
は高純度物質を不当に汚染することなく容易に取り扱う
のに十分な大きさを有するものである。

流動床に対する補充ケイ素種粒子を供給するために生
成物質の少量部分を転換させ、この物質を小さな微細な
種子の大きさの粒子に適当に破砕又は粉砕することがで
きる。次いで該種子の大きさの粒子を流動床に再導入す
ることができる。そのような小さなケイ素種粒子は導入
の際に従前どおりシラン分解のための成長位置となり、
大きさが次第に増大し、床から生成物粒子として引き出
される。

流動床反応器においては、高表面積ケイ素粉末を生成
するシラン含有ガスの均一分解はいくつかの理由から望
ましくない。最も重要なことには、流動床反応器におけ
る該望ましくないケイ素粉末の高表面積は流動床におけ
る全ケイ素粒子の成長速度を減少させる。流動床におけ
るケイ素粉末の量が増加するにつれてケイ素粒子の成長
速度は減少する。熱分解が継続するにつれて床は、小粒
子が頂部に、大粒子が底部に分離し始める。より大きな
粒子が反応器の底部から除去されるにつれて、大粒子の
みが除去される。流動床内のケイ素粒子の量は漸次少量
となり、一方ケイ素粉末の量はより一層優勢となる。こ
のことはケイ素粒子を枯渇させる効果を有し、結局は流
動床反応器の全体が実質的に、より小さなケイ素粉末粒
子の床となる。それ故その結果として、これらのケイ素
粉末粒子を除去することは、流動床反応器におけるシラ
ン含有ガスから高純度ケイ素を生成させる操作を助ける
ことになる。

本発明の実施において、特定のガス速度により特徴づ
けられる連行帯域（entrainment zone）を流動床反応帯
域の上方に配置することにより、シランの均一分解によ
つて生成されるケイ素粉末粒子の実質部分を流動床反応
器から、流動床中に存在するケイ素粒子の有意量を除去
することなく、除去することができることが見出され
た。該連行帯域は好ましくは流動床反応帯域に等しい
か、又はより小さい断面積を有する。移動帯域を通過す
る流動ガスの速度は移動帯域の特定の断面積に対してケ
イ素粉末粒子が移動され、反応器の頂部に運ばれるよう
な速度でなければならない。しかしながら観念的には流
動床のケイ素粒子の有意量キヤリーオーバー（carry−o
ver）損失をもたらすように大きくてはならない。一般
的に、これらの目標を達成するのに好適な、連行帯域を
通過する流動ガス速度は約0.1フート／秒から約4.8フー
ト／秒までの範囲にわたることがわかつた。

連行帯域を通過する所望のガス速度が一たん確立され
ると、連行帯域の個々の寸法は慣用の手段によつて定め
ることができる。例えば連行帯域の直径が減少するにつ
れて、連行帯域を通過するガス速度は反応帯域を通過す
る与えられたガス速度に対して増加する。同様に、連行
帯域の直径が増加するにつれて連行帯域を通過するガス
速度は、与えられた反応帯域ガス速度に対して減少す
る。それ故、連行帯域の直径は連行帯域を通過する所望
のガス速度に到達するように調整することのできる変数
を提供する。

本発明により構成される流動床反応器は一般的に直立
容器である。円筒状の容器及び反応帯域が好ましいけれ
ど流動床操作に対して受入れ可能な任意の形態を使用で
きることを理解すべきである。反応帯域及び反応容器の
個々の寸法は主として設計の経済要因に関係する。反応
帯域は狭ますぎてはならない。さもないと生産高が低く
なる。同様に反応帯域は広すぎてはならない。さもない
と熱移動の非効率及び床の流動困難性に遭遇する。

上記に概略的に記述したように連行帯域の直径は連行
帯域を通つて流れる流動ガスの所望の流動速度、ならび
に除去が望ましいケイ素粉末粒子の大きさ及び保持する
ことが望ましいケイ素粒子の大きさに関係する。反応帯
域を通る特定の流動ガス速度に対し、反応帯域の直径よ
りも小さいか、又はそれに通しい直径を有する連行帯域
に対する関係を第４図のグラフに説明する。このグラフ
において、線１は20cmの連行帯域直径に対する、反応帯
域における最大退出粒子寸法とガス速度との間の関係を
示す。線２は25cmの直径を有する連行帯域に対する同様
な関係を示し、線３は30cmの連行帯域直径に対する同様
な関係を示す。これらの線は連行帯域（線１、２及び
３）の直径が増加するにつれて退出粒子の最大寸法（Ｙ
軸）が、与えられた流動ガス速度（Ｘ軸）に対して減少
することを説明する。このことは増加する直径の連行帯
域を通るガス速度が、与えられた反応帯域流速に対して
減少する故の結果である。

線Ｃ−１及びＣ−２はシランの生成において慣用的に
使用され、反応帯域の上方に配置され、しかも反応帯域
の直径よりも大きな直径を有し、本発明によるものでは
ない拡張された頭部を説明する。線Ｃ−１及びＣ−２は
比較の目的にのみ示す。拡張された頭部は一般的にケイ
素粒子を運搬するのに不十分なガス速度をもたらす。し
かしながら拡張された頭部はケイ素粉末粒子の実質的部
分を運搬するのに十分でないガス速度をもたらす。対照
的に線１、２及び３の運行帯域はケイ素粒子の有意量を
運搬することなく、ケイ素粉末の実質的部分を除去する
のに十分な、連行帯域を通るガス速度を提供する。

ケイ素粉末の運行は連行帯域の長さによつても影響さ
れる。連行帯域の長さもまた流動ガス速度、連行帯域直
径及び連行することが望まれる平均粒径に関係する。与
えられた連行帯域直径に対する連行帯域高さは： Ｅ＝3.43（μ_c/μ_ｏ）（V²/gZ）^1.42 〔式中、 Ｅ＝固体ポンド／ガスポンドにおける連行、 μ_ｃ＝操作条件下におけるガス粘度、 （ポンド／フート秒） μ_ｏ＝25℃における空気の粘度 （ポンド／フート秒） Ｖ＝ガス速度（フート／秒） ｇ＝重力加速度（フート／秒^２） Ｚ＝連行帯域の高さ（フート）〕 のような方程式によつて定めることができる。本発明の
目的に対して連行帯域の長さは好ましくは約１フイート
ないし約20フイート、最も好ましくは約５フイートない
し約10フイートの範囲にわたることができる。

連行帯域の高さは、連行帯域が反応帯域の直径に等し
い直径を有する場合に特に重要である。等価の直径の故
に反応帯域を通るガス速度（V₁）と連行帯域を通るガス
速度（V₂）とは外部ガス源が連行帯域に供給されない限
り同一である。ケイ素粉末粒子とケイ素粒子との所望の
分離は、流動ガス速度が、より大きなケイ素粒子の有意
量を除去することなしにケイ素粉末粒子の実質量を除去
するのに十分な高さを有する連行帯域を使用することに
より遂行することができる。もしも連行帯域が十分に高
ければ、より大きなケイ素粒子はそれらの上向きの速度
を失い、したがつて流動床反応帯域中に沈降し、一方に
おいて、より小さなケイ素粉末粒子は流動ガス速度に起
因して連行され、かつ連行帯域の頂部から搬出される。

反応帯域を通るガス速度（V₁）及び連行帯域を通るガ
ス速度（V₂）は効率的な流動床が維持され、一方におい
てケイ素粉末粒子の効率的除去を行うことができるよう
に選択しなければならない。それ故連行帯域個々の寸法
はケイ素粒子の大きさ、及び反応帯域を通る所望のガス
速度によつて変動する。連行帯域の高さと連行帯域の直
径に関係する変数を組み合わせることによりケイ素粉末
粒子を連行するけれど、より大きなケイ素粒子の有意量
は連行しないガス速度（V₂）を提供することができる。

本発明の特定の実施態様において、連行帯域の平面断
面積は反応帯域を通して取つた同様な平面断面積よりも
小さいことが好ましい。典型的な円筒状反応帯域におい
て、該反応帯域の直径は12インチまでの範囲にわたるこ
とができる。それ故、連行帯域は直径が12インチよりも
大きくないことが好ましい、更に好ましくは、連行帯域
直径は約７インチから約10インチまでの範囲にわたり、
最も好ましくは連行帯域直径は約８インチである。しか
しながら、本発明はケイ素粒子の有意量を運搬すること
なくケイ素粉末を除去する効果が達成される限り、下記
の直径に限定されるものではないことを理解すべきであ
る。

本発明の実施により当業者は、シラン含有ガスの熱分
解からの多結晶ケイ素の製造用に使用される流動床の反
応帯域からケイ素粉末の実質量を除去することができ
る。好ましくは本発明は、シラン含有ガスの均一分解に
よつて生成されるケイ素粉末の少なくとも約50％の除去
を可能とすべきである。最も好ましくは少なくとも約90
％を除去することができる。更に本発明の実施において
は、流動床のケイ素粒子の約70％未満、更に好ましくは
約10％未満、最も好ましくは約１％未満の連行ロスをも
たらすべきである。

本発明の実施態様は図面と共に考慮した場合に下記の
記載から更に明らかとなるであろう。この記載は本発明
の好ましく、かつ二者択一的な実施態様の例として示す
ものであり、いかなる態様においてもそれらに限定され
るものではない。まず第１図において、流動床の連行帯
域を有利に採用することのできる全体的シラン分解法は
反応器48、熱交換器42、フイルター38、圧縮器37及びガ
ス分離器36を包含する。流動床反応器48は一般的に49に
よつて表わされる加熱手段により加熱される。管路32に
おけるシラン供給原料物質は管路34の再循環水素ガス及
び／又は不活性キヤリヤーガスと合流して直接流動ガス
の流れを形成し、管路33を通つて反応器48の底部に入
る。慣用の大きさのケイ素種粒子を管路30を通して反応
器48に導入する。前記ケイ素種粒子は反応器48内におい
て流動床として懸濁し、管路33を通して反応器48に流入
する流動ガス供給物の流れにより、かくはんされる。流
動床反応器48のケイ素粒子上へのケイ素の析出から得ら
れるケイ素生成物粒子を、反応器48の底部付近から管路
31を通して取り出す。このような生成物粒子は、かなり
の量の微細ケイ素粉末又はダストを製造する方法におい
て必要でない限り、更に圧密（consolidation）するこ
となく直接に取り扱うのに適当な大きさ及び密度である
ことが好都合である。

上述したようにケイ素含有ガスとしてのシランの使用
はシラン及びその分解生成物、すなわちケイ素及び水素
が非腐食性及び非汚染性である点において有利である。
シランの分解の際に生成する副生物の水素は管路33を通
して反応器48中に導入される、すべての不活性ガス及び
過剰のシランと共に管路43を通して反応器48から除去す
る。管路43における塔頂留出物ガスは管路45を通して再
循環させる。管路45における再循環水素は、管路33を通
して反応器48に供給されるべき管路32におけるシラン含
有ガス希釈用に使用することができる。本方法において
不活性ガスの随意量が使用されるならば水素とキヤリヤ
ーガスの両方を管路33、43、45、46、47、50、35及び34
中に存在させることができる。

再循環ガスの流れ45は冷却するために、管路40を通つ
て交換器42に入り管路41を通つてそこから出る冷却剤と
向流させて熱交換器42を通過させる。再循環ガスの流れ
45を冷却して、下流装置を破損させることのある熱を除
去すると共に再循環プロセス装置からのガス汚染を防止
する。再循環ガスの流れ45を、該再循環ガスの流れとシ
ラン含有ガスの流れとの両方が反応器48に入る前に混合
された場合にシラン含有ガス32の早期不均一分解を生ず
るのを防止する温度に冷却する。冷却されたガス再循環
の流れは管路46を通つて交換器42を離れ、フイルター装
置38に入る。フイルター装置38はシラン熱分解工程中に
生成されるあらゆるケイ素粉末を該冷却された再循環ガ
スから除去するのに有効である。過されたケイ素粉末
は管路39を通つてフイルター38を出る。過された再循
環ガスの流れは管路47を通つてフイルター38を出て圧縮
機37により管路50に再循環される。管路50は次いで分離
器36に入り、そこで再循環ガスが管路35及び管路34に分
離される。管路35は主として水素を、そして疵跡量のそ
の他の不活性キヤリヤーガスを含有する。このような水
素は系内における他の工程に使用することができる。管
路34において水素及び他の流動ガスより成る再循環ガス
の流れは継続して管路32のシラン供給物の流れと合流し
て管路33における流動化ガス供給物の流れを構成する。

図２は本発明の実施態様であり、この場合連行帯域10
を通る流動化ガス速度V₂は反応帯域14を通る流動化ガス
速度V₁に等しい。管路32におけるシラン供給ガスは水素
／不活性キヤリヤーガス供給流れ34と合流して、反応器
48の底部への管路33における供給流れを構成する。流動
化供給ガスは慣用のガス分配板15の穴を通つて流動床反
応帯域14に入る。供給流れのシランガスはケイ素粒子の
流動床14内において分解してケイ素を生成し、該ケイ素
は流動床14におけるケイ素粒子上に析出して大きくされ
たケイ素生成物粒子16を形成する。該大きくなつたケイ
素生成物粒子16は反応器48の底部付近において分離し、
採集室17に採集される。採集された生成物粒子16は次い
で慣用の手段（図示省略）により採集室17から取り出さ
れる。流動床反応器48はケイ素粒子12を流動化するのに
十分な流動化ガス速度によつて特徴づけられる。

図２及び３において、反応帯域14におけるシランの不
均一分解との競争反応はシランの均一分解である。均一
分解はケイ素粉末粒子20の生成をもたらし、該ケイ素粉
末粒子20は反応帯域流動床14の頂部付近に蓄積する。ケ
イ素生成物粒子16の製造に対する効率的操作を維持する
ために、これらのケイ素粉末粒子20を除去することが必
要である。ケイ素粉末粒子20の、より小さい粒径は上昇
流動化ガスが流動床反応帯域14の頂部の直上における連
行帯域を通過する際に該上昇流動化ガスによる上記粒子
20の連行を可能とする。連行帯域10を通る流動化ガス速
度は該流動化ガスがケイ素粒子12を連行しないような速
度でなければならない。副生水素ガス、流動化ガス及び
ケイ素粉末粒子20は連行帯域10の上部を通り、出口43を
通つて出て行く。43のガスの流れは下流において更に処
理されて個々のガス及びケイ素粉末粒子20を分離する。

図２の特定の実施態様において連行帯域10及び反応帯
域14が同一直径であり、それ故連行帯域10及び反応帯域
14を通る流動化ガス速度が同一である。流動化ガス速度
を適当に選択することによりケイ素粉末粒子20とケイ素
粒子12との所望の分離が流動床反応帯域14の頂部の上方
に適当な高さの連行帯域10を設けることによつて遂行さ
れる。例えば一たん所望のガス速度が選択されたなら、
該速度はケイ素粒子12の床を効率的に流動化し、連行帯
域10を通るガス速度が確立される。流動床14の頂部の直
上に位置する連行帯域10の高さは流動化ガス速度がケイ
素粉末粒子20の有意部分を移動させるには十分であるけ
れど、ケイ素粒子12の有意部分を移動させるには不十分
であるような高さである。もし多過ぎるケイ素粒子12が
移動するならば連行帯域10の高さを増加させるべきであ
る。他方において、不十分なケイ素粉末粒子20が除去さ
れているならば連行帯域10の高さは、ケイ素粒子12の有
意量を除去することなくケイ素粉末粒子20の所望量を除
去するような高さに減少させるべきである。

流動床14のケイ素種粒子は、終局的に系から除去され
るケイ素生成物粒子16に成長するので管路30を通してケ
イ素種粒子の補充源を供給することが必要である。新規
な種粒子は採集された生成物粒子16を粉砕又は摩砕する
ことにより供給する。反応容器壁の外部に配置された抵
抗ヒーターのような適当な加熱手段によつて流動床反応
帯域14に熱を供給する。

第３図は本発明の実施態様であり、この場合、連行帯
域10を通る流動化ガス速度V₂は反応帯域14を通る流動化
ガス速度V₁よりも大きい。より高い速度V₂は、連行帯域
10の直径が反応帯域14の直径よりも小さい連行帯域10を
使用することにより達成される。反応帯域14を通る、与
えられたガス速度V₁に対しては、反応帯域14の直径より
も小さい直径を有する連行帯域10を使用することによ
り、この速度V₁をV₂にまで増加させることができる。こ
のような増加された速度V₂は速度V₁がケイ素粉末粒子20
を連行するのに不十分である状況下において望ましい。

以下の実施例は本発明の特定の具体例を説明すること
を目的としたものであるが、何ら開示の範囲を限定する
ものではない。

実施例 さきに示した図及び詳細な説明において説明した本発
明の反応器及び方法をシラン含有ガスからケイ素への熱
分解に用いた。

該流動床反応帯域は床の直径が30cmであつた。該床は
平均直径約1000ミクロンのケイ素粒子を含むものであつ
た。シラン含有ガス及び流動化ガスを通常のガス分配器
を経て流動床反応帯域の底部へ導入した。供給ガスを温
度約25℃及び圧力約30psigにおいて反応帯域へ導入し
た。供給流れは56容量％のシラン及び44容量％の流動化
ガスを含むものであつた。流動床反応帯域に入りつつあ
る供給ガスの容量は調節可能であり、そのために反応帯
域を通過するガス速度もまた調節可能であつた。

流動床反応帯域の上部に直径30cmの連行帯域を配置し
た。該連行帯域は流動床反応帯域の高さと実質的に等し
い高さを有していた。反応帯域の底部へ入つた供給ガス
は、反応帯域を連行帯域へ向けて上方に通過し、連行帯
域頂部から外へ出た。

反応帯域を連行するガス速度を略10、15、20、25、3
0、35及び40cm/秒に調節した。各々の異つた反応帯域ガ
ス速度において連行帯域を出た粒子を採集した。

採集した粒子をシーブ（ふるい）トレイのような在来
の方法で粒径順に分別し、最大出口粒径を決定した。各
々の反応帯域ガス速度に対して最大出口粒径を決定し
た。その関係を図４にライン３として図示した。

直径25cm及び20cmの連行帯域に対して上述の方法で最
大出口粒径の追加測定を実施した。これらの連行帯域の
関係を図４に、各々ライン２及び１として図示した。

比較のために、反応帯域の直径が30cmであるのに較べ
て35cm及び40cmの直径を有する膨脹したヘツドを反応帯
域上部に設置した。上述の如くして最大出口粒径を決定
し、その関係を図４中においてラインＣ−１及びＣ−２
として表わした。ラインＣ−１とラインＣ−２は比較の
ためだけのものであり、それらの本発明の実施例を意図
したものではない。

図４は、所定の連行帯域の直径に対して、反応帯域に
おけるガス速度が増大すると、出口粒子の最大粒径もま
た最大することを説明するものである。連行帯域が所定
の反応帯域速度（ライン１−３）に対する反応帯域の直
径に較べて小であるか又は等しい直径を有している場所
では、連行帯域が反応帯域（ラインＣ−１及びＣ−２）
よりも直径が大きい同じ反応帯域ガス速度における最大
出口粒径よりも最大出口粒径が大きい。これは連行帯域
の増加したガス送度V₂を、膨張したヘツドを通過するガ
ス速度と比較した結果である。従つて、ライン１、２及
び３で説明した如く、本発明を実施すると、反応帯域よ
りも大である直径を有する連行帯域に対する最大出口粒
径に比較して、所定の反応帯域ガス速度に対する最大出
口粒径が増大することになる。

こゝに記載され示された本発明の好ましい事例におけ
る修正と変更は、本発明の精神と範囲とを逸脱すること
なしになされるものであることが理解されるべきであ
る。

以上述べた本発明を総括して次に示す。

1. シラン含有ガスの流れを流動化ケイ素粒子の反応帯
域中に導入し、該シラン含有ガスを反応帯域においてケ
イ素に不均一に分解させてケイ素粒子上に析出させ、そ
れよりケイ素粒子を大きくさせ、次いで該大きくされた
ケイ素粒子を採集帯域における反応帯域の底部付近にケ
イ素生成物粒子として分離させることによる、高純度多
結晶ケイ素の製造用に使用される流動床反応器におい
て、その改良が、反応帯域の上方に配置され、流動化ガ
スの流れの方向に垂直な反応帯域の断面積よりも小さい
か、又はそれに等しい、流動化ガスの流れの方向に垂直
な断面積を有する連行帯域を包含し、しかも該シラン含
有ガスの均一分解によつて生成されるケイ素粉末粒子の
実質量を連行し、かつ除去するのに十分であるけれど流
動床のケイ素粒子の有意量を連行するのには不十分な流
動ガス速度を特徴とする前記流動床反応器。

2. 流動ガスをシラン、ハロシラン、水素及びそれらの
混合物より成る群から選択する要点１記載の流動床反応
器。

3. 連行帯域を、約50ないし約400ミクロンの範囲にわ
たる平均直径を有するケイ素粒子の実質的連行を防止す
るのに有効なガス速度を得るような寸法とする要点１記
載の流動床反応器。

4. 連行帯域を約100ミクロンの大きさよりも大きいケ
イ素粒子の実質的連行を防止するのに有効なガス速度を
得るような寸法とする要点３記載の流動床反応器。

5. 連行帯域を、シラン含有ガスの流れの均一分解によ
つて生成されるケイ素粉末の少なくとも約50％を除去す
るのに有効なガス速度を得るような寸法とする要点１記
載の流動床反応器。

6. 連行帯域を、シラン含有ガスの流れの均一分解によ
り生成されるケイ素粉末の少なくとも約90％を除去する
のに有効なガス速度を得るような寸法とする要点１記載
の流動床反応器。

7. 流動床のケイ素粒子の連行ロスが流動床のケイ素粒
子の70％未満である要点５記載の流動床反応器。

8. 流動床のケイ素粒子の連行ロスが流動床のケイ素粒
子の10％未満である要点５記載の流動床反応器。

9. 連行帯域が約７インチから約10インチまでの範囲に
わたる直径を有する要点１記載の流動床反応器。

10. 連行帯域が約８インチの直径を有する要点１記載
の流動床反応器。

11. 連行帯域の長さが約２フイートから約20フイート
までの範囲にわたる要点９又は10項記載の流動床反応
器。

12. ケイ素粉末粒子の平均直径が約100ミクロンまでの
範囲にわたる要点１記載の流動床反応器。

13. ケイ素粉末粒子の平均直径が約50ミクロンまでの
範囲にわたる要点12記載の流動床反応器。

14. ケイ素生成物粒子の平均直径が約400ミクロンから
約1300ミクロンまでの範囲にわたる要点１記載の流動床
反応器。

15. 連行帯域を通るガス速度が約0.1フート／秒から約
4.8フート／秒までの範囲にわたる要点１記載の流動床
反応器。

16. シラン含有ガスを、シラン、ハロシラン及びそれ
らの混合物より成る群から選択する要点１記載の流動床
反応器。

17. （ａ）シラン含有ガスの流れを、流動化ケイ素粒
子の反応帯域中に導入し； （ｂ）シラン含有ガスを、不均一分解のケイ素生成物が
ケイ素粒子上に析出して該ケイ素粒子を大きくし、採集
帯域においてケイ素生成物粒子として分離させる条件下
に不均一に分解し； （ｃ）ケイ素生成物粒子を採集帯域から採集し； （ｄ）流動ガスの流れを、シラン含有ガスの流れの方向
に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又はそれに
等しい、シラン含有ガスの流れの方向に垂直な断面積を
有する連行帯域に通すことにより、シラン含有ガスの流
れの均一分解によつて生成されるケイ素粉末粒子をケイ
素粒子から分離し、ここに前記連行帯域はケイ素粉末粒
子の実質量を連行除去するのに十分であるけれどケイ素
粒子の有意量を連行するには不十分であるガス速度によ
つて特徴づけられる； ことを包含して成る、ケイ素粒子の流動床反応帯域中に
おけるシラン含有ガスの熱分解によつて高純度多結晶ケ
イ素を製造する方法。

18. 連行帯域を、約50から約400ミクロンまでの範囲に
わたる平均直径を有するケイ素粒子の実質的連行を防止
するのに有効なガス速度を得るような寸法とする要点17
記載の方法。

19. 連行帯域を、大きさが約100ミクロンよりも大きい
ケイ素粒子の実質的な連行ロスを防止するのに有効なガ
ス速度を得るような寸法とする要点17記載の方法。

20. 連行帯域を、シラン含有ガスの流れの均一分解に
よつて生成されるケイ素粉末の小なくとも50％を除去す
るのに有効なガス速度を得るような寸法とする要点17記
載の方法。

21. 流動床のケイ素粒子の連行ロスが流動床のケイ素
粒子の10％未満である要点19記載の方法。

22. 連行帯域が約７インチから約10インチまでの範囲
にわたる直径を有する要点17記載の方法。

23. 連行帯域を通る流動ガスの流れが約0.1フート／秒
から約4.8フート／秒までの範囲にわたる要点17記載の
方法。

24. シラン含有ガスの流れを、平均直径が約50ミクロ
ンから約400ミクロンまでの範囲にわたる流動化ケイ素
粒子の反応帯域中に導入し、該シラン含有ガスを反応帯
域中において550℃から約1000℃までの範囲にわたる温
度のもとにケイ素に不均一に分解させてケイ素粒子上に
析出させ、それによりケイ素粒子を大きくさせ、次いで
平均直径が約400ミクロンから約1300ミクロンまでの範
囲にわたる大きくされたケイ素粒子を採集帯域における
反応帯域の底部付近にケイ素生成物粒子として分離させ
ることによる高純度多結晶ケイ素の製造に使用する流動
床反応器において、その改良が、反応帯域の上方に連行
帯域が配置され、前記連行帯域は、シラン含有ガスの流
れの方向に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又
はそれに等しい、シラン含有ガスの流れの方向に垂直な
断面積を有することを包含し、しかも流動化ガス速度が
約0.1フート／秒から約4.8フート／秒までの範囲にわた
り、前記流動ガス速度はシラン含有ガスの流れの均一分
解によつて生成されるケイ素粉末の少なくとも50％を除
去するのに効果的であるけれどケイ素粒子の有意量を連
行するのには不十分であることを特徴とする前記流動床
反応器。

25. シラン含有ガスがシランである要点24記載の流動
床反応器。

26 流動床のケイ素粒子の連行ロスが流動床のケイ素粒
子の70％未満である要点24記載の流動床反応器。

27. （ａ）シラン含有ガスの流れを、平均直径が約50
ミクロンから約400ミクロンまでの範囲にわたる流動化
ケイ素粒子の反応帯域中に導入し； （ｂ）シラン含有ガスを約550℃から約1000℃までの範
囲にわたる温度において不均一的に分解し、不均一分解
のケイ素生成物をケイ素粒子上に析出させてケイ素粒子
を大きくさせ、次いで平均直径が約400ミクロンから約1
000ミクロンまでの範囲にわたるケイ素生成物粒子とし
て採集帯域において分離させ； （ｃ）ケイ素生成物粒子を採集帯域から採集し； （ｄ）流動ガスの流れを、シラン含有ガスの流れの方向
に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又はそれに
等しいシラン含有ガスの流れの方向に垂直な断面積を有
する連行帯域に通すことにより、シラン含有ガスの流れ
の均一分解により生成され、平均直径が約１ミクロンま
での範囲にわたるケイ素粉末粒子をケイ素粒子から分離
させ、ここに前記連行帯域は約0.1フート／秒から約4.8
フート／秒までの範囲にわたる流動化ガス速度により特
徴づけられ、前記流動ガス速度はシラン含有ガスの流れ
の均一分解によつて生成されるケイ素粉末の少なくとも
50％除去するのに効果的であるけれどケイ素粒子の有意
量を連行するには不十分である、 ことを包含して成るケイ素種粒子の流動床反応帯域にお
けるシラン含有ガスの熱分解により高純度多結晶ケイ素
を製造する方法。

28. シラン含有ガスがシランである要点27記載の方
法。

29. 流動床のケイ素粒子の連行ロスが流動床のケイ素
粒子の70％未満である要点27記載の方法。

30. 連行帯域が、シラン含有ガスの流れの方向に垂直
な反応帯域の断面積よりも小さい、シラン含有ガスの流
れの方向に垂直な断面積を有する要点１、17、24又は27
項記載の方法。

【図面の簡単な説明】

図１は、シラン含有ガスの熱分解のための流動床反応器
を使用したケイ素製造工程流れ図の略図である。 図２は、本発明による装置の具体例の断面図である。 図３は、本発明による他の具体例の図である。 図４は、出口粒子の最大径に対するガス速度の関係図で
ある。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シラン、ハロシラン及びそれらの混合物よ
   り成る群より選択されるシラン含有ガスの流れを流動化
   ケイ素粒子の反応帯域中に導入し、該シラン含有ガスを
   反応帯域においてケイ素に不均一に分解させてケイ素粒
   子上に析出させ、それによりケイ素粒子を大きくさせ、
   次いで該大きくされたケイ素粒子を採集帯域における反
   応帯域の底部付近にケイ素生成物粒子として分離させる
   ことによる、高純度多結晶ケイ素の製造用に使用される
   流動床反応器において、反応帯域の上方に配置され、流
   動化ガスの流れの方向に垂直な反応帯域の断面積よりも
   小さいか、又はそれに等しい、流動化ガスの流れの方向
   に垂直な断面積を有する連行帯域を包含し、しかも該シ
   ラン含有ガスの均一分解によって生成されるケイ素粉末
   粒子の実質量を連行し、かつ除去するのに十分であるけ
   れど流動床のケイ素粒子の有意量を連行するのには不十
   分な流動ガス速度によって特徴づけられた前記改良流動
   床反応器。
2. 【請求項２】（ａ）シラン、ハロシラン及びそれらの混
   合物より成る群より選択されるシラン含有ガスの流れ
   を、流動化ケイ素粒子の反応帯域中に導入し； （ｂ）シラン含有ガスを、不均一分解のケイ素生成物が
   ケイ素粒子上に析出して該ケイ素粒子を大きくし、採集
   帯域においてケイ素生成物粒子として分離させる条件下
   に不均一に分解し； （ｃ）ケイ素生成物粒子を採集帯域から採集し； （ｄ）流動ガスの流れを、シラン含有ガスの流れの方向
   に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又はそれに
   等しい、シラン含有ガスの流れの方向に垂直な断面積を
   有する連行帯域に通すことにより、シラン含有ガスの流
   れの均一分解によつて生成されるケイ素粉末粒子をケイ
   素粒子から分離し、ここに前記連行帯域はケイ素粉末粒
   子の実質量を連行除去するのには十分であるけれどケイ
   素粒子の有意量を連行するには不十分であるガス速度に
   よつて特徴づけられる； ことを包含して成る、ケイ素粒子の流動床反応帯域中に
   おけるシラン含有ガスの熱分解によつて高純度多結晶ケ
   イ素を製造する方法。
3. 【請求項３】シラン、ハロシラン及びそれらの混合物よ
   り成る群より選択されるシラン含有ガスの流れを、平均
   直径が50ミクロンから400ミクロンまでの範囲にわたる
   流動化ケイ素粒子の反応帯域中に導入し、該シラン含有
   ガスを反応帯域中において550℃から1000℃までの範囲
   にわたる温度のもとにケイ素に不均一に分解させてケイ
   素粒子上に析出させ、それによりケイ素粒子を大きくさ
   せ、次いで平均直径が400ミクロンから1300ミクロンま
   での範囲にわたる大きくされたケイ素粒子を採集帯域に
   おける反応帯域の底部付近にケイ素生成物粒子として分
   離させることによる高純度多結晶ケイ素の製造に使用す
   る流動床反応器において、反応帯域の上方に連行帯域が
   配置され、前記連行帯域は、シラン含有ガスの流れの方
   向に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又はそれ
   に等しい、シラン含有ガスの流れ方向に垂直な断面積を
   有することを包含し、しかも流動化ガス速度が3.05cm
   （0.1フート）／秒から146.3cm（4.8フート）／秒まで
   の範囲にわたり、前記流動ガス速度はシラン含有ガスの
   流れの均一分解によって生成されるケイ素粉末の少なく
   とも50％を除去するのに効果的ではあるけれどケイ素粒
   子の有意量を連行するのには不十分であることを特徴と
   する前記改良流動床反応器。
4. 【請求項４】（ａ）シラン、ハロシラン及びそれらの混
   合物より成る群より選択されるシラン含有ガスの流れ
   を、平均直径が50ミクロンから400ミクロンまでの範囲
   にわたる流動化ケイ素粒子の反応帯域中に導入し； （ｂ）シラン含有ガスを550℃から1000℃までの範囲に
   わたる温度において不均一的に分解し、不均一分解のケ
   イ素生成物をケイ素粒子上に析出させてケイ素粒子を大
   きくさせ、次いで平均直径が400ミクロンから1000ミク
   ロンまでの範囲にわたるケイ素生成物粒子として採集帯
   域において分離させ； （ｃ）ケイ素生成物粒子を採集帯域から採集し； （ｄ）流動ガスの流れを、シラン含有ガスの流れの方向
   に垂直な反応帯域の断面積よりも小さいか、又はそれに
   等しいシラン含有ガスの流れの方向に垂直な断面積を有
   する連行帯域に通すことにより、シラン含有ガスの流れ
   の均一分解により生成され、平均直径が約１ミクロンま
   での範囲にわたるケイ素粉末粒子をケイ素粒子から分離
   させ、ここに前記連行帯域は3.05cm（0.1フート）／秒
   から146.3cm（4.8フート）／秒までの範囲にわたる流動
   化ガス速度により特徴づけられ、前記流動ガス速度はシ
   ラン含有ガスの流れの均一分解によつて生成されるケイ
   素粉末の少なくとも50％を除去するのに効果的であるけ
   れどケイ素粒子の有意量を連行するには不十分である、 ことを包含して成るケイ素種粒子の流動床反応帯域にお
   けるシラン含有ガスの熱分解により高純度多結晶ケイ素
   を製造する方法。
5. 【請求項５】連行帯域が、シラン、ハロシラン及びそれ
   らの混合物より成る群より選択されるシラン含有ガスの
   流れの方向に垂直な反応帯域の断面積よりも小さい、シ
   ラン含有ガスの流れの方向に垂直な断面積を有する請求
   項１、２、３又は４項記載の方法。