JP6356908B2 - 高効率ハイブリッド水平型反応器を利用したポリシリコン製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Description
[反応式1]
SiHCl3(gas)+H2(gas)→Si(solid)+3HCl(gas)
SiH2Cl2→Si+2HCl
SiCl4+2H2→Si+4HCl
SiH4→Si+2H2
断熱管内に位置し、反応ガスと還元ガスとを含む原料ガス供給口、残留ガス排出口、及び原料ガスが接触する反応面と原料ガスとの反応により生成された溶融ポリシリコンを排出するための開口部が底面に形成された横型反応管と、
前記横型反応管の反応面を加熱するための第1加熱手段と、を備え、
前記横型反応管は、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上含むポリシリコン製造装置が提供される。
反応ガスと還元ガスとを含む原料ガスを、ガス供給口を通じて、断熱管内に位置し、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上有する横型反応管の第1領域に注入させる段階と、
前記横型反応管の第1領域を、前記原料ガスの反応温度で加熱して、ポリシリコンを析出する段階と、
前記第1領域の反応により生成された副産物を、前記第2領域で反応ガスに切り替えた後、再びポリシリコン析出反応に参与させる段階と、
前記析出されたポリシリコンは、横型反応管の底面の開口部を通じて、液滴状に排出する段階と、を含むポリシリコン製造方法が提供される。
前記横型反応管の反応面を加熱するための第1加熱手段と、を備え、
前記横型反応管は、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上含むポリシリコン製造装置が提供される。
第1領域(析出反応):4SiHCl3+H2→Si(s)+SiHCl3+SiCl4+SiH2Cl2+3HCl
第2領域(切り替え反応):SiCl4+H2→SiHCl3+HCl
3SiCl4+3H2+Si→4SiHCl3+H2
Si+3HCl→SiHCl3+H2
反応ガスと還元ガスとを含む原料ガスを、ガス供給口を通じて、断熱管内に位置し、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上有する横型反応管の第1領域に注入させる段階と、
前記横型反応管の第1領域を、前記原料ガスの反応温度で加熱して、ポリシリコンを析出する段階と、
前記第1領域の反応により生成された副産物を、前記第2領域で反応ガスに切り替えた後、再びポリシリコン析出反応に参与させる段階と、
前記析出されたポリシリコンは、横型反応管の底面の開口部を通じて、液滴状に排出する段階と、を含む。
Claims (20)
- 断熱管内に位置し、反応ガスと還元ガスとを含む原料ガス供給口、残留ガス排出口、及び原料ガスが接触する反応面と原料ガスとの反応により生成された溶融ポリシリコンを排出するための開口部が底面に形成された横型反応管と、
前記横型反応管の反応面を加熱するための第1加熱手段と、を備え、
前記横型反応管は、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上含むポリシリコン製造装置。 - 前記反応領域の前記第1領域と第2領域とは、反応温度が独立して制御される、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記横型反応管の底面の開口部から排出される溶融シリコンを捕集するためのポリシリコン収去容器をさらに備える、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記反応ガスは、三塩化シラン(TCS)を含み、前記反応副産物は、モノシラン、モノ塩化シラン、二塩化シラン(DTC)、及び四塩化シラン(STC)のうちいずれか一つ以上を含み、前記還元ガスは、水素を含む、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記横型反応管の底面に形成された開口部は、反応領域の第1領域に形成された、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記横型反応管の反応領域は、第1領域と第2領域とが交互に位置するが、最後には第1領域が位置する、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記反応領域の第2領域は、還元ガス供給口をさらに備える、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記反応領域の第2領域は、前記反応副産物を前記反応ガスに切り替える反応を促進させる触媒を含む、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記触媒は、ポリシリコン析出工程に不純物を提供しないSi、SiCまたはこれらの混合物からなる、請求項8に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記第2領域は、更なる反応面を提供するための内部構造物を備える、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記ポリシリコン収去容器は、第2加熱手段をさらに備えることにより、捕集されたポリシリコンを溶融状態に維持する、または、
前記ポリシリコン収去容器は、別の加熱手段なしに捕集されたポリシリコンを固状に維持する、請求項3に記載のポリシリコン製造装置。 - 前記反応面は、前記横型反応管の内面である、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記横型反応管の底面に形成された開口部から排出されるポリシリコンは、液滴状に排出されて、収去容器に捕集される、請求項1に記載のポリシリコン製造装置。
- 前記横型反応管は、前記ポリシリコン収去容器と共に断熱反応管内に位置する、請求項3に記載のポリシリコン製造装置。
- 反応ガスと還元ガスとを含む原料ガスを、ガス供給口を通じて、断熱管内に位置し、ポリシリコンの析出のための第1領域と、反応副産物を前記反応ガスに切り替えるための第2領域とが直列連結されてなされた反応領域を一つ以上有する横型反応管の第1領域に注入させる段階と、
前記横型反応管の第1領域を、前記原料ガスの反応温度で加熱して、ポリシリコンを析出する段階と、
前記第1領域の反応により生成された副産物を、前記第2領域で反応ガスに切り替えた後、再びポリシリコン析出反応に参与させる段階と、
前記析出されたポリシリコンは、横型反応管の底面の開口部を通じて、液滴状に排出する段階と、を含むポリシリコン製造方法。 - 前記横型反応管の底面の開口部から排出された液滴状のポリシリコンを、収去容器に捕集する段階をさらに含む、請求項15に記載のポリシリコン製造方法。
- 前記収去容器を加熱して、捕集されたポリシリコンを液状に維持する段階、または
前記収去容器に捕集されたポリシリコンを固状に維持する段階をさらに含む、請求項16に記載のポリシリコン製造方法。 - 前記第1領域は、ポリシリコン析出反応用温度で、前記第2領域は、反応副産物の切り替え反応用温度でそれぞれ独立して調節する、請求項15に記載のポリシリコン製造方法。
- 前記第2領域に還元ガスをさらに供給して、触媒なしに切り替え反応を行う段階、または、
前記第2領域に触媒を供給して切り替え反応を行う段階を含む、請求項15に記載のポリシリコン製造方法。 - 前記反応ガスは、三塩化シランを含み、前記反応副産物は、モノシラン、モノ塩化シラン、二塩化シラン、及び四塩化シラン(STC)のうちいずれか一つを含み、前記還元ガスは、水素を含む、請求項15に記載のポリシリコン製造方法。
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