KR20140005212A - 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조 - Google Patents

유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조 Download PDF

Info

Publication number
KR20140005212A
KR20140005212A KR1020137019415A KR20137019415A KR20140005212A KR 20140005212 A KR20140005212 A KR 20140005212A KR 1020137019415 A KR1020137019415 A KR 1020137019415A KR 20137019415 A KR20137019415 A KR 20137019415A KR 20140005212 A KR20140005212 A KR 20140005212A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
volume
less
feed gas
bed reactor
fluidized bed
Prior art date
Application number
KR1020137019415A
Other languages
English (en)
Inventor
사티시 브후사라푸
푸넷 구프타
유에 후앙
Original Assignee
엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크. filed Critical 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크.
Publication of KR20140005212A publication Critical patent/KR20140005212A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/03—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition of silicon halides or halosilanes or reduction thereof with hydrogen as the only reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/006—Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/16—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by suspending the powder material in a gas, e.g. in fluidised beds or as a falling curtain
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24—Deposition of silicon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/442—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using fluidised bed process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

디클로로실란의 열분해에 의해 다결정 실리콘을 제조하는 방법이 개시된다. 방법은 일반적으로, 종래의 제조 방법에 비해 높은 비율의 생산성을 초래하는 반응 조건에서 작동되는 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해를 수반한다.

Description

유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조{PRODUCTION OF POLYCRYSTALLINE SILICON BY THE THERMAL DECOMPOSITION OF DICHLOROSILANE IN A FLUIDIZED BED REACTOR}
본 발명의 분야는 디클로로실란(dichlorosilane)을 열분해함으로써 다결정 실리콘을 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히, 종래의 제조 방법에 비해 높은 비율의 생산성을 초래하는 반응 조건에서 작동되는 유동층 반응기에서의 디클로로실란의 열분해를 수반하는 방법에 관한 것이다.
다결정 실리콘은, 예를 들어, 집적 회로 및 광전지(즉, 태양광 전지)를 포함하는 다수의 시판 제품을 제조하기 위해 사용되는 필수 원료이다. 다결정 실리콘은 종종, 열분해 가능 실리콘 화합물로부터 실리콘이 유동층 반응기 내의 실리콘 입자상에 퇴적되는 화학 기상 증착 메커니즘에 의해 제조된다. 시드 입자는 이들이 다결정 실리콘 생성물(즉, "과립형(granular)" 다결정 실리콘)로서 반응기를 나올 때까지 크기가 연속적으로 성장한다. 적절한 열분해 가능 실리콘 화합물은, 예를 들어, 실란(silane), 및 트리클로로실란(trichlorosilane)과 같은 할로실란(halosilanes)을 포함한다.
다수의 유동층 반응기 시스템, 및 특히 다결정 실리콘 제조 시스템에서와 같이 유체 상(fluid phase)으로부터 재료가 화학적으로 분해하여 고형 재료를 형성하는 시스템에서, 고형 재료는 반응기의 벽 상에 퇴적될 수 있다. 벽 퇴적물은 종종 반응기의 기하학적 구조를 변경시켜 반응기 성능을 감소시킬 수 있다. 또한, 벽 퇴적물의 일부가 반응기 벽에서 뜯겨져서 반응기 하부에 떨어질 수 있다. 뜯겨진 퇴적물을 제거하기 위해 종종 반응기 시스템이 셧다운 되어야 한다. 불시의 반응기 셧다운을 방지하기 위해, 퇴적물을 반응기 벽에서 주기적으로 식각해야 하고 반응기를 세정하여야 하며, 따라서 반응기의 생산성이 감소된다. 식각 공정은 열 충격 또는 열 팽창 또는 수축의 차이로 인해 반응기 시스템에 응력을 유발할 수 있어서, 반응기 벽의 균열을 초래할 수 있고 이는 유닛의 재구축을 필요로 한다. 이러한 문제점들은 다결정 실리콘의 제조에 사용되는 유동층 반응기 시스템에서 특히 극심하다. 반응기 벽 상에 고형물이 퇴적되는 것을 감소시키기 위한 이전의 노력들은 반응기 생산성의 손실(즉, 다결정 실리콘으로 덜 전환됨)을 초래하며 종래의 방법과 동일한 생산성을 달성하기 위해 비교적 더 넓은 반응 구역을 수반한다.
따라서, 반응기 상의 퇴적물의 양을 제한하거나 감소시키면서도 종래의 방법에 비해 향상된 생산성을 초래하는 다결정 실리콘 제조 방법에 대한 지속적인 요구가 존재한다. 다결정 실리콘의 더 높은 수율을 초래하는 방법에 대한 요구도 존재한다.
본 발명의 한 양태에서, 다결정 실리콘은 중심 영역 및 주변 영역을 갖는 유동층 반응기 내에서 디클로로실란의 열분해에 의해 제조된다. 약 600℃ 미만의 온도에서 유동층 반응기의 중심 영역에 디클로로실란을 포함하는 제1 공급 기체를 도입한다. 유동층 반응기의 주변 영역에 제2 공급 기체를 도입한다. 유동층 반응기는 실리콘 입자를 포함하며, 디클로로실란은 유동층 반응기에서 열분해 되어 실리콘 입자상에 상당한 양의 실리콘을 퇴적시킨다. 제1 공급 기체에서의 디클로로실란의 농도는 제2 공급 기체에서의 농도를 초과하며 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 3 bar이다.
본 발명의 다른 양태는 유동층 반응기에서 디클로로실란을 열분해함으로써 다결정 실리콘을 제조하는 방법에 관한 것이다. 유동층 반응기는 반응 챔버 벽, 및 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체가 통과하는 단면을 갖는다. 제1 공급 기체는 디클로로실란을 포함하며 제2 공급 기체는 사염화 규소(silicon tetrachloride), 수소, 아르곤 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도는 제2 공급 기체에서의 농도를 초과한다. 유동층 반응기는 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 100 kg/hr의 다결정 실리콘을 제조한다. 제2 공급 기체는 반응 챔버 벽으로 향하고 제1 공급 기체는 제2 공급 기체의 내부로 향한다. 반응기로 도입된 제1 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만이고 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 3 bar이다. 디클로로실란은 실리콘 입자와 접촉하여 실리콘이 실리콘 입자상에 퇴적되도록 하여 크기를 증가시킨다.
본 발명의 상술한 양태에 관하여 주목된 특징들의 각종 개선점들이 존재한다. 추가의 특징들이 또한 본 발명의 상술한 양태에 포함될 수 있다. 이들 개선점 및 추가의 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 임의의 예시된 실시예와 관련하여 하기에 논의된 각종 특징들은 단독 또는 임의의 조합으로 본 발명의 상술한 임의의 양태에 포함될 수 있다.
도 1은 반응기 내부로 및 외부로의 흐름이 도시된, 본 발명의 방법에 따라 사용하기에 적합한 유동층 반응기의 개략도이고;
도 2는 중심 영역 및 주변 영역이 도시된, 제1 실시예에 따른 유동층 반응기의 반응 챔버의 방사상 단면도이고;
도 3은 반응 라이너(liner) 및 반응기 쉘(shell)이 도시된, 제2 실시예에 따른 유동층 반응기의 반응 챔버의 축방향 단면도이다.
도면 전체에 걸쳐 상응하는 참조 부호는 상응하는 부분을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따라, 유동층 반응기 내의 열 분해 공정에서의 다결정 실리콘 수율은 열분해 가능 공급 원료(feed stock)로서 디클로로실란을 이용함으로써 종래의 방법에 비해 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 디클로로실란이 열 분해되어 다결정 실리콘을 형성하는 유동층 반응기의 생산성은, 반응기 벽 상에 실리콘 퇴적물의 퇴적을 감소시키도록 조정되고/조정되거나 실리콘 퇴적물의 식각을 감소시키는 제조 방법에서 유지되거나 더 향상될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명의 각종 실시예에서, 디클로로실란을 포함하는 제1 공급 기체를 반응기의 중심 영역에 도입하고 디클로로실란의 조성이 제1 공급 기체 미만인 제2 공급 기체를 유동층 반응기의 주변 영역에 도입함으로써, 반응기의 벽 상에 실리콘 퇴적물이 형성되는 것을 감소시킬 수 있다. 이제 도 1에 있어서, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 예시적 유동층 반응기(1)를 일반적으로 1로 지정한다. 반응기(1)는 반응 챔버(10) 및 기체 분배 유닛(2)을 포함한다. 제1 공급 기체(5) 및 제2 공급 기체(7)는 분배 유닛(2)으로 도입되어 각 기체를 반응 챔버(10)의 주입구로 분배한다. 이와 관련하여, 본 명세서에 사용된 "제1 공급 기체"는 "제2 공급 기체"와 상이한 조성을 갖는 기체이고 그 반대도 가능함이 이해되어야 한다. 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체는, 제1 공급 기체의 화합물 중 적어도 하나의 화합물의 질량 조성 또는 몰 조성이 제2 공급 기체의 화합물의 조성과 상이하기만 하면 복수의 기상 화합물로 구성될 수 있다. 생성물 인출 튜브(12)는 기체 분배 유닛(2)을 통해 연장된다. 생성물 입자는 튜브(12)로부터 인출되어 생성물 저장소(15)로 전송될 수 있다. 반응 챔버(10)는 하부 영역(13), 및 하부 영역(13)보다 반경이 큰 프리보드(freeboard) 영역(11)을 포함할 수 있다. 기체는 반응 챔버(10)에서 상부로 이동하여 프리보드 영역(11)에 들어간다. 프리보드 영역(11)에서, 기체 속도(gas velocity)가 감소하여 유입된(entrained) 입자가 하부 영역(13)으로 후퇴하게 된다. 사용 기체(16)는 반응 챔버(10)를 빠져나가 추가 처리 유닛(18)으로 도입될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1에 도시된 반응기(1)는 예시적이며 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 반응기 설계(예를 들어, 프리보드 영역을 포함하지 않는 반응기)를 이용할 수 있음이 이해되어야 한다.
유동층 반응기(1)의 단면이 도시된 도 2에 있어서, 유동층 반응기(1)는 반응기의 중심점(C)에서 주변 영역(23)까지 연장된 중심 영역(21)을 갖는다. 주변 영역(23)은 중심 영역(21)에서 환형 벽(25)까지 연장된다. 유동층 반응기(1)는 반응기(1)의 중심점(C)에서 환형 벽(25)까지 연장되는 반경(R)을 갖는다. 본 발명의 각종 실시예에서, 중심 영역은 중심점(C)에서 약 0.6R 미만까지 연장되며, 다른 실시예에서, 약 0.5R 미만까지, 심지어 약 0.4R 미만까지 연장된다. 이와 관련하여, 도 2에 도시된 것 이외의 유동층 반응기 설계를 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 사용할 수 있음이 이해되어야 한다. 유동층 반응기의 단면 형태와는 상관없이, 중심 영역의 단면 표면적 대 주변 영역의 단면 표면적 비율은 약 4:3 미만일 수 있으며, 다른 실시예에서 약 1:1 미만, 약 1:3 미만, 약 1:4 미만 또는 심지어 약 1:5 미만(예를 들어, 약 4:3 내지 약 1:10 또는 약 1:1 내지 약 1:10)이다.
상술한 바와 같이, 유동층 반응기(1)의 중심 영역(21)에 도입된 디클로로실란의 농도는 주변 영역(23)에 도입된 농도를 초과한다. 열분해 가능 화합물(예를 들어, 디클로로실란)을 반응기의 내부 영역으로 향하게 하고 반응기 벽으로부터 멀어지도록 함으로써, 반응기 벽 상에 재료(예를 들어, 실리콘 등)가 퇴적되는 것을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 당업자가 사용가능한 임의의 방법을 사용하여 제1 공급 기체가 유동층 반응기의 중심 영역을 향하도록 하고 제2 공급 기체가 반응기의 주변 영역을 향하도록 할 수 있다. 예를 들어, 둘 모두 모든 관련된 일치하는 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함된, 2009년 12월 29일에 출원된 미국 가출원 제61/290,692호의 우선권을 주장하는 미국 특허공개 제2009/0324479호 및 미국 특허공개 제_____________호에 개시된 바와 같이, 공급 기체가 반응기의 상이한 영역들을 향하게 하는 분배 유닛을 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 바람직한 기체 분배를 수득하기 위해 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 방법 및 장치를 사용할 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도보다 적어도 약 25 % 크다(예를 들어, 제1 공급 기체는 약 45 부피% 이상의 디클로로실란을 포함하고 제2 공급 기체는 약 20 부피% 이하의 디클로로실란을 포함할 수 있다). 각종 다른 실시예에서, 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도보다 적어도 약 35% 크거나, 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)보다 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 100%, 적어도 약 150%, 또는 적어도 약 200% 크다(예를 들어, 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)보다 약 25% 내지 약 200%, 약 25% 내지 약 100%, 또는 약 50% 내지 약 200% 크다). 이들 및 다른 실시예에서, 유동층 반응기로 도입된 디클로로실란의 총량의 적어도 약 60%의 디클로로실란이 유동층 반응기의 중심 영역으로 도입된다(나머지 40%는 주변 영역으로 도입됨). 다른 실시예에서, 유동층 반응기로 도입된 디클로로실란의 적어도 약 75%, 적어도 약 85% 또는 적어도 약 95%가 중심 영역을 통하여 도입된다.
제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도는 적어도 약 25 부피%일 수 있다. 다른 각종 실시예에서, 디클로로실란의 농도는 적어도 약 35 부피%, 적어도 약 50 부피%, 적어도 약 65 부피%, 적어도 약 80 부피%, 적어도 약 90 부피% 또는 적어도 약 95 부피%일 수 있다. 제1 공급 기체의 나머지는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 화합물과 같은 캐리어 기체일 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 공급 기체는 디클로로실란으로 필수적으로 구성되거나(예를 들어, 오직 소량의 불순물을 포함) 심지어 디클로로실란으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도는 약 50 부피% 미만이며, 다른 실시예에서는 약 35 부피% 미만, 약 25 부피% 미만, 약 20 부피% 미만, 약 15 부피% 미만, 약 10 부피% 미만, 약 5 부피% 미만, 약 1 부피% 미만 또는 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 25 부피% 또는 약 0.1 부피% 내지 약 15 부피%이다. 이와 관련하여, 제2 공급 기체는 디클로로실란 이외의 기체로 필수적으로 구성될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제2 공급 기체는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 필수적으로 구성될 수 있다(예를 들어, 오직 이들 화합물만 포함하며 다른 소량의 다른 기상 불순물을 배제함). 또한 이와 관련하여, 제2 공급 기체는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 구성될 수 있다.
유동층 반응기로 도입된 제1 공급 기체 및/또는 제2 공급 기체의 온도는 종래의 방법과 비교하여 비교적 낮아서, 하기에 추가로 설명되는 바와 같이, 반응기 벽 상에 재료의 퇴적을 감소시키고 반응이 평형에 접근하지 못하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 공급 기체 및/또는 제2 공급 기체의 온도(및 조합된 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체를 포함하는 이상 기체(theoretical gas)의 온도)는 약 600℃ 미만일 수 있으며, 다른 실시예에서 약 400℃ 미만 또는 약 250℃ 미만(예를 들어, 약 50℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃ 또는 약 200℃ 내지 약 400℃)일 수 있다. 일부 실시예에서, 유동층 반응기의 중심 영역으로 도입된 제1 공급 기체의 온도는 약 350℃ 미만 또는 심지어 약 250℃ 미만(예를 들어, 약 200℃ 내지 약 350℃)이며, 유동층 반응기의 주변 영역으로 도입된 제2 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만(예를 들어, 약 400℃ 내지 약 600℃)이다. 제1 공급 기체 및/또는 제2 공급 기체는 반응기로 도입되기 전에 가열될 수 있으며, 제1 및/또는 제2 공급 기체가 다른 공정 경로로부터 재순환된 기체를 포함하는 실시예에서, 제1 및/또는 제2 공급 기체는 냉각될 수 있다. 증기 및/또는 연소 기체에 의한 간접 가열 및 냉각 액체(예를 들어, 물 또는 용융염)에 의한 간접 냉각의 이용을 포함하여, 가열 또는 냉각을 위해 당업자에게 공지된 임의의 방법을 이용할 수 있다.
일부 실시예에서, 특히 제2 공급 기체가 비교적 적은 양의 열분해 가능 화합물(예를 들어, 디클로로실란)을 포함하거나 열분해 가능 화합물을 필수적으로 포함하지 않는 실시예에서, 반응기에 가해지는 외부 열의 양을 감소시키기 위해 제2 공급 기체를 반응기에 도입하기 전에 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제2 공급 기체는 적어도 약 350℃ 또는 적어도 약 450℃, 적어도 약 550℃, 적어도 약 650℃, 적어도 약 750℃ 또는 심지어는 적어도 약 850℃(예를 들어, 약 350℃ 내지 약 1000℃ 또는 약 450℃ 내지 약 900℃)까지 가열할 수 있다. 이들 실시예에 따라, 반응기 벽을 통해 인가된 외부 열의 양을 감소시킴으로써 벽 상의 실리콘 퇴적을 추가로 감소시킬 수 있다.
반응 챔버(10)에 진입시, 디클로로실란이 열 분해되어 다결정 실리콘이 생성된다. 예를 들어, 염산(hydrochloric acid), 사염화 규소, 실란 및/또는 수소를 포함하는 다수의 기상 부산물이 열분해 동안 반응기 내에 생성될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 디클로로실란의 "열분해"로 지칭되는 것은 하나 이상의 중간체(예를 들어, 실란)를 통해 달성되는 디클로로실란의 화학 기상 증착 또는 디클로로실란으로부터의 직접 분해를 포함함이 이해되어야 한다.
공급 기체가 반응 챔버에 진입할 때, 이들은 일반적으로 가열되어 디클로로실란의 열분해를 촉진한다. 약 600℃ 미만의 제1 공급 기체 또는 제2 공급 기체를 도입한 다음 이들이 유동층 반응기에서 상부로 이동할 때 공급 기체를 가열함으로써, 디클로로실란의 열분해 반응은 약 90% 미만의 평형 전환율(equilibrium conversion)을 유지할 수 있다. 이와 관련하여, 약 1 내지 12초의 기체 체류 시간을 달성하는 유동층 반응기 높이를 유지함으로써 약 90% 미만의 평형 전환율을 달성하는 것을 추가로 돕는다. 평형에 접근하는 반응기 조건이 반응기 내에서 실리콘의 식각을 초래하는 것이 밝혀졌으므로, 유동층 반응기의 평형 전환율을 약 90% 미만으로 유지하는 것이 유리하다. 오염(예를 들어, 염소 오염)을 유발하는 성장하는 실리콘 입자 상에 상기 식각된 재료를 다시 퇴적할 수 있다. 제1 또는 제2 공급 기체(또는 두 기체 모두)를 약 600℃ 미만으로 유지시키고 이들이 반응기를 통해 상승할 때 기체를 가열함으로써, 퇴적 반응의 평형 전환율은 약 90% 미만일 수 있고, 다른 실시예에서 약 80% 미만, 약 65% 미만, 약 50% 미만 또는 약 30% 미만(예를 들어, 약 20% 내지 약 90% 또는 약 50% 내지 약 90%)일 수 있다.
평형이 달성되는 정도는 평형 조건에서 생성되는 실리콘의 양을 계산 및/또는 모델링하고 이 양을 반응기에서 생성된 실리콘의 실제 양과 비교함으로써 결정될 수 있다. 수 개의 상이한 반응기 조건(예를 들어, 반응기에 공급된 디클로로실란 대 수소의 비율, 반응기 온도, 반응기 압력, 반응기에 첨가된 캐리어 기체의 양 등)에 대한 평형이 하기 표 1에 도시된다. 이와 관련하여, 단위 시간당 정규화된 유속(flow rate)이 표 1에 도시되며 정확한 유속은 반응기의 특정 치수(예를 들어, 반응기 단면)에 의존함이 이해되어야 한다.
Figure pct00001
디클로로실란의 열분해에 대한 평형 조성
일단 평형 조건이 결정되면, 반응기에서 생성된 실리콘의 양을 결정하여 평형 양과 비교할 수 있다. 평형 정도는, 상술한 바와 같이 비교적 낮은 온도의 공급 기체를 이용하고/이용하거나 유동층 반응기의 반응 챔버 내에서의 기체 체류 시간을 제어함으로써 제어할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 기체 체류 시간은 이하의 기체들이 반응기 내에 있는 평균 시간을 지칭한다; 캐리어 기체(예를 들어, 사염화 규소, 수소, 아르곤 및/또는 헬륨), 실리콘 퇴적시 반응하여 염화 수소 및/또는 수소를 형성하는 디클로로실란의 수소 및 염소 원자, 및 미반응 디클로로실란. 본 발명의 일부 실시예에서, 이들 기체들의 평균 체류 시간은 약 12 초 미만일 수 있으며, 다른 실시예에서 약 9초 미만 또는 약 4초 미만(예를 들어, 약 1초 내지 약 12초)일 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버 높이, 기체 유속 및 유동층 내의 미립자 실리콘의 크기 중의 하나 이상을 변화시킴으로써 체류 시간을 제어할 수 있다.
반응기 벽 상에 재료 퇴적을 감소시키기 위해 상술한 방법을 사용하는 경우 허용가능한 생산성을 유지하거나 심지어는 종래의 제조 방법에 비해 생산성을 향상시키기 위해, 하기 방법 중 하나 이상을 사용할 수 있음이 밝혀졌다: (1)유동층 반응기의 압력을 하기 설명한 바와 같은 특정 범위 이내로 제어할 수 있는 방법, (2) 제1 및 제2 유동화 기체를 급속히 가열하여, 반응기의 평형 전환율을 약 90% 미만으로 유지하면서 다결정 실리콘의 퇴적을 촉진할 수 있는 방법, (3) 반응기로 도입된 기체에서의 디클로로실란의 전체 농도가 적어도 약 10 부피%일 수 있는 방법, 및/또는 (4) 인출된 다결정 미립자의 직경을 하기 설명된 바와 같은 특정 범위 이내로 제어할 수 있는 방법. 또한, 디클로로실란을 사용함으로써 디클로로실란 유동층 반응기 시스템에서의 수율 증가로 인해 다른 반응기 시스템(예를 들어, 트리클로로실란)에 비해 생산성을 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명의 특정 실시예에서, 유동층 반응기의 절대 압력은 적어도 약 3 bar일 수 있다. 유동층 반응기의 압력을 약 3 bar를 초과하여 유지함으로써 충분한 반응기 생산성이 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 이들 및 다른 실시예에서, 약 8 bar 초과의 압력은 반응기 벽을 통한 비교적 많은 외부 열의 인가(예를 들어, 더 높은 온도)를 수반할 수 있고 허용불가한 양의 실리콘이 반응기 벽 상에 퇴적되는 결과를 초래할 수 있으므로, 반응기 압력은 약 8 bar 미만이 되도록 제어할 수 있다. 특정 실시예에서, 반응기의 압력은 적어도 약 4 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar, 약 3 bar 내지 약 8 bar 또는 약 4 bar 내지 약 8 bar가 되도록 제어된다.
이와 관련하여, 기체가 반응기를 통해 상부로 통과함에 따라 반응기의 압력이 통상적으로 감소함이 이해되어야 한다. 이러한 변화를 확인하기 위해, 최소 압력(예를 들어, 약 3 bar)이 달성되는 것을 보장하도록 반응기의 압력을 기체 방출부 인근에서 측정할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 나열된 압력 범위 이내에서 유동층이 작동됨을 보장하도록, 반응기로부터 방출된 사용 기체의 압력을 측정한다. 예를 들어, 사용 기체의 압력은 적어도 약 3 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar 또는 약 3 bar 내지 약 8 bar 일 수 있다.
상술한 바와 같이, 유동층 반응기로 도입된 제1 공급 기체 및/또는 제2 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만일 수 있다. 유입되는 기체를 급속 가열함으로써(하지만 퇴적 반응의 평형 전환율을 상술한 바와 같이 여전히 약 90% 미만으로 유지하면서) 유동층 반응기의 생산성이 증가할 수 있음이 확인되었다. 이제, 유동층 반응기의 반응 챔버(10)가 본 발명의 하나 이상의 실시에에 따라 도시된 도 3에 있어서, 그러한 비교적 급속한 가열을 달성하고, 반응기 재료를 열화시킬 수 있는 고온 경사의 사용을 방지하기 위해, 유동층 반응기의 가열 장치(34)를 반응 라이너(32)와 반응기의 외부 쉘(35) 사이에 형성된 환형 내부 챔버(39) 내에 유지시킬 수 있다. 가열 장치(34)를 외부 쉘(35)의 내부에 위치시킴으로써, 열이 반응 챔버의 내용물에 도달하기 위해 외부 쉘(35)과 라이너(32) 모두를 통해 발산되지 않으므로 가열 장치가 더 낮은 온도에서 작동될 수 있다. 각종 실시예에서, 기체(38)(예를 들어, 아르곤, 수소, 질소 및/또는 헬륨)는 내부 챔버(39) 내에 포함될 수 있으며 바람직하게는 연속적으로 내부 챔버에 도입되고 내부 챔버로부터 인출된다. 상기 기체(38)는, 반응 라이너(32)를 통해 내부 챔버(39)로 누설되는 공정 기체에 노출됨으로써 유발되는 부식으로부터 가열 장치(34)를 보호하도록 작용한다. 라이너(32)에 개구부(예를 들어, 크랙 또는 핀홀)가 성장할 경우 내부 챔버(39)로 진입한 공정 기체보다는 절연 기체(38)가 라이너(32)를 통과하도록, 공정 기체(5,7)의 압력을 초과하는 압력(예를 들어, 약 0.005 bar 내지 약 0.2 bar 범위 이내의 압력)으로 기체(38)를 유지시킬 수 있다. 기체(38)는 또한 부식을 방지하기 위해 공정 기체(5,7) 미만의 온도로 유지될 수 있다. 또한, 라이너(32)에 개구부(예를 들어, 크랙 또는 핀홀)가 성장하여 보수가 필요할 수 있음을 나타낼 수 있는 공정 기체(예를 들어, 디클로로실란, 염화 수소 또는 수소)의 존재를 감지하기 위해, 기체(38)가 내부 챔버(39)로부터 인출될 때 기체(38)를 모니터링할 수 있다. 내부 챔버(39)(또는 그의 일부)는 쉘(35)을 통해 열이 손실되지 않도록 절연 재료를 포함할 수 있다. 사용된 절연 재료는 당업자에 의해 인정되는 고온에서의 절연에 적합한 임의의 재료(탄소 및 무기 재료 모두)일 수 있으며 절연 블럭, 절연 블랭킷 또는 절연 팰트(felt)를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 예시적 유동층 반응기는, 모든 관련된 일치하는 목적을 위해 각각 본 명세서에 참조로 포함된, 미국 특허공개 제2008/0299291호, 미국 특허공개 제2008/0241046호 및 미국 특허공개 제2009/0095710호에 개시된 것들을 포함한다. 이와 관련하여, 도 3에 도시된 것 이외의 반응기 설계 및 인용된 문헌에 설명된 것 이외의 반응기 설계를 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 사용할 수 있음이 이해되어야 한다.
가열 장치(34)는 전기 저항 가열기 또는 하나 이상의 유도 코일일 수 있지만; 다른 종류의 가열 장치를 제한 없이 사용할 수 있다(예를 들어, 가열 장치(34)는 연소 기체와 같은 가열된 기체일 수 있다). 라이너(32)는 유동층 반응기 작동 및 과립형 다결정 실리콘의 제조에 적합한 임의의 재료, 및 특히 다결정 실리콘 생성물의 오염을 초래할 수 있는 식각 및 열화에 충분히 강한 재료로 이루어질 수 있다. 적합한 재료는, 예를 들어, 석영, 실리콘으로 코팅되거나 탄화 규소로 코팅된 흑연, 및 실리콘으로 코팅된 탄화 규소를 포함한다. 외부 쉘(35)은 임의의 수의 금속성 재료(예를 들어, 탄소강 또는 스테인레스강을 포함하는 금속 합금)로 이루어질 수 있다.
유동층 반응기로 진입시, 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체는 가열되고, 이들이 반응 챔버에서 상승할 때 계속해서 가열된다. 반응 기체는 유동층 반응기로부터 방출되기 전에(또는 하기 설명한 바와 같이 퀀칭(quenched)되기 전에) 적어도 약 700℃까지 가열될 수 있으며, 다른 실시예에서 적어도 약 900℃까지, 적어도 약 1000℃까지, 또는 적어도 약 1100℃까지(예를 들어, 약 700℃ 내지 약 1200℃, 약 700℃ 내지 약 1100℃, 또는 약 900℃ 내지 약 1100℃까지) 가열될 수 있다.
유동층 반응기의 생산성을 증가시키기 위해, 반응기로 도입된 디클로로실란의 농도는 종래의 방법에 비해 비교적 높도록 제어될 수 있다. 일반적으로, 유동층 반응기로 도입된 디클로로실란의 전체 농도(즉, 조합된 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체에서의 양)는, 실질적인 반응기 생산성을 희생하지 않도록 충분히 높으면서도 실리콘 티끌의 실질적인 형성을 유발하지 않도록 충분히 낮아야 한다. 각종 실시예에서, 전체 농도는 적어도 약 10 부피% 또는 적어도 약 20 부피%, 적어도 약 30 부피%, 적어도 약 40 부피%, 또는 적어도 약 50 부피%(예를 들어, 약 10 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 또는 약 30 부피% 내지 약 60 부피%)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미립자 다결정 실리콘이 생성물 인출 튜브(12)로부터 인출된다. 미립자 다결정 실리콘은 배치(batch) 공정에서와 같이 간헐적으로 반응기로부터 인출될 수 있지만; 미립자 생성물이 연속적으로 인출되는 것이 바람직하다. 실리콘 생성물의 배치(batch) 인출 또는 연속 인출이 사용되는지 여부와는 상관없이, 반응기로부터 인출될 때 생성물 입자의 크기가 반응기 생산성에 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 일반적으로 인출된 실리콘 미립자의 크기가 증가하면 반응기 생산성이 증가하는 결과가 초래되지만; 생성물 입자가 지나치게 크게 성장하게 되면 반응기 내에서 기체와 고상 간의 접촉이 감소하여 생산성이 감소될 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 각종 실시예에서, 반응기로부터 인출된 미립자 다결정 실리콘의 평균 직경은 약 600 ㎛ 내지 약 1200 ㎛, 약 800 ㎛ 내지 약 1200 ㎛ 또는 약 900 ㎛ 내지 약 1100 ㎛이다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 각종 입자의 "평균 직경"의 언급은 다르게 언급되지 않으면 사우터 평균 직경(Sauter mean diameter)을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 사우터 평균 직경은 당업자에게 일반적으로 공지된 방법에 따라 결정될 수 있다.
상술한 방법 중 하나 이상을 이용함으로써, 또한 상기에 설명된 바와 같은 반응기 벽 상에 재료 퇴적을 감소시키기 위한 방법 중 하나 이상이 사용되는 실시예에서도 비교적 높은 반응기 생산성이 유지되도록 할 수 있다. 당업자에 의해 인정된 바와 같이, 반응기 생산성은 반응기 단면적 당 다결정 실리콘 생성물의 속도로서 나타낼 수 있다. 본 발명에 따라, 반응기 생산성을 증가시키기 위한 상술한 방법 중 하나 이상을 사용한 경우, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 100 kg/hr의 실리콘이 반응기 내의 실리콘 입자상에 퇴적된다. 다른 실시예에서, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 125 kg/hr의 실리콘이 반응기 내의 실리콘 입자상에 퇴적되거나, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 175 kg/hr, 적어도 약 250 kg/hr, 적어도 약 325 kg/hr, 또는 약 100 kg/hr 내지 약 350 kg/hr, 약 125 kg/hr 내지 약 300 kg/hr 또는 약 175 kg/hr 내지 약 300 kg/hr의 실리콘이 실리콘 입자상에 퇴적된다. 이와 관련하여, 유동층 반응기의 단면이 반응기의 길이를 따라 변화하는 실시예에서, 언급된 단면적은 반응기의 길이(예를 들어, 적어도 약 90%의 퇴적이 발생하는 반응기의 길이)에 걸쳐 평균을 낸 단면을 지칭함이 이해되어야 한다. 반응기는, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 생산성이 언급된 값보다 더 높거나 낮은 국소 영역을 가질 수 있음이 추가로 이해되어야 한다.
실리콘 시드 입자를 반응기에 첨가하여 다결정 실리콘이 퇴적될 수 있는 표면을 제공한다. 시드 입자는 이들이 미립자 다결정 실리콘 생성물로서 반응기에서 배출될때까지 크기가 연속적으로 성장한다. 시드 입자는 배치식 또는 연속적으로 반응기에 첨가될 수 있다. 결정 시드 입자의 평균 직경(즉, 사우터 평균 직경)은 약 50 ㎛ 내지 약 800 ㎛일 수 있으며, 일부 실시예에서 약 200 ㎛ 내지 약 500 ㎛이다. 실리콘 시드 입자 공급원은 바람직한 크기로 분쇄된, 반응기로부터 수집된 생성물 입자, 및/또는 과립형 다결정 생성물과 함께 수집되고 이로부터 분리된 소형 다결정 입자를 포함한다.
유동층 반응기 시스템의 작동 중에, 유동층 반응기의 반응 구역을 통한 유동화 기체 속도는 다결정 입자의 최소 유동화 속도를 초과하여 유지된다. 유동층 반응기를 통한 기체 속도는 일반적으로 유동층 내에 입자를 유동화하기 위해 필요한 최소 유동화 속도의 약 1 내지 약 8배의 속도로 유지된다. 일부 실시예에서, 기체 속도는 유동층 내에 입자를 유동화하기 위해 필요한 최소 유동화 속도의 약 2 내지 약 5배이다. 최소 유동화 속도는 수반된 기체 및 입자의 특성에 따라 변화한다. 최소 유동화 속도는 종래의 수단(모든 관련된 일치하는 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함된 문헌 [p.17-4 of Perry's Chemical Engineer's Handbook, 7th Ed.] 참조)에 의해 결정될 수 있다. 비록 본 발명은 특정 최소 유동화 속도로 제한되지 않지만, 본 발명에 유용한 최소 유동화 속도는 약 0.7 cm/초 내지 약 250 cm/초 또는 심지어 약 6 cm/초 내지 약 100 cm/초의 범위이다.
더 높은 생산성을 달성하기 위해 최소 유동화 유속보다 더 높은 기체 속도가 종종 바람직하다. 기체 속도는 최소 유동화 속도를 초과하여 증가하므로, 과량의 기체는 기포(bubble)를 형성하여 유동층 공극(voidage)을 증가시킨다. 유동층은 기포, 및 실리콘 입자와 접촉하는 기체를 포함하는 "에멀젼"으로 구성된 것으로 보일 수 있다. 에멀젼의 품질은 최소 유동화 조건에서의 유동층의 품질과 상당히 유사하다. 에멀젼의 국소 공극은 최소 유동화 층 공극에 가깝다. 따라서, 기포는 최소 유동화를 달성하기 위해 요구되는 것보다 과량으로 도입된 기체에 의해 생성된다. 실제 기체 속도 대 최소 유동화 속도의 비율이 증가함에 따라, 기포 형성이 심해진다. 매우 높은 비율에서, 유동층에 다량의 기체 슬러그(slug)가 형성된다. 총 기체 유속과 함께 유동층 공극이 증가함에 따라, 고체와 기체 간의 접촉이 덜 효과적이게 된다. 주어진 부피의 유동층에 대해, 반응 기체와 접촉하는 고체의 표면적은 유동층 공극이 증가함에 따라 감소하여 다결정 실리콘 생성물로의 전환율이 감소되는 결과를 초래한다. 따라서, 기체 속도는 허용가능한 수준 이내에서 분해를 유지하도록 제어되어야 한다.
본 발명의 일부 실시예에서 및 도 1에 도시된 바와 같이, 유동층 반응기(1)의 반응 챔버(10)는 반응 챔버의 직경을 증가시켜 유동화 기체의 속도를 감소시키고 미립자 재료가 기체로부터 분리되는 것이 가능하도록 하는 "프리보드" 영역(11)을 포함한다. 이와 관련하여, 반응기가 프리보드 영역을 포함하는 실시예에서, 이 영역은 다르게 언급되지 않으면 반응 챔버의 일부인 것으로 간주됨(예를 들어, 반응기의 평균 반경, 체류 시간 등의 결정에 있어서)이 이해되어야 한다. 반응기로부터 방출되기 전에 기체의 온도를 감소시킴으로써 실리콘 티끌의 형성을 감소시키기 위해 퀀칭 기체(예를 들어, 사염화 규소, 수소, 아르곤 및/또는 헬륨)를 반응기의 프리보드 영역에 도입할 수 있다. 이러한 퀀칭 기체를 사용하기 위한 적절한 방법은 모든 관련된 일치하는 목적을 위해 본 명세서에 참조로 포함된 미국 특허 제4,868,013호에 설명된다. 퀀칭 기체의 온도 및 유속은 방출된 사용 기체의 온도가 약 800℃ 미만, 다른 실시예에서는 약 700℃ 미만, 약 600℃ 미만, 약 500℃ 내지 약 800℃ 또는 약 500℃ 내지 약 700℃가 되도록 선택되어야 한다. 퀀칭 기체의 온도는 약 500℃ 미만, 약 400℃ 미만, 약 300℃ 미만, 약 200℃ 미만, 약 100℃ 미만 또는 심지어 약 50℃ 미만(예를 들어, 약 10℃ 내지 약 500℃, 약 10℃ 내지 약 300℃ 또는 약 100℃ 내지 약 500℃)일 수 있다. 반응기에 도입된 기체 대 퀀칭 기체의 중량비는 약 20:1 내지 약 700:1 또는 약 50:1 내지 약 300:1일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 유동층 반응기의 디클로로실란의 전환율은 적어도 약 30%, 적어도 약 45%, 적어도 약 60% 또는 적어도 약 85%(예를 들어, 약 30% 내지 약 98% 또는 약 60% 내지 약 98%)일 수 있다. 퇴적된 실리콘에 대한 선택성은 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30% 또는 심지어 적어도 약 40%(예를 들어, 약 20% 내지 약 50% 또는 약 25% 내지 약 35%)일 수 있다. 다결정 실리콘의 수율은 적어도 약 10%, 적어도 약 20%, 적어도 약 30% 또는 심지어 적어도 약 45%(예를 들어, 약 10% 내지 약 45% 또는 약 20% 내지 약 42%)일 수 있다.
본 발명 또는 그의 바람직한 실시예(들)의 구성요소의 도입시, 관사 "한(a)", "하나의(an)", "그(the)" 및 "상기(said)"는 구성요소 중 하나 이상이 존재함을 의미하고자 하는 것이다. 용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)" 및 "갖는(having)"은 포괄적인 것을 의도하고자 하며 제시된 구성요소 이외의 추가 구성요소들이 존재할 수 있음을 의미하고자 하는 것이다.
본 발명의 범위를 벗어남이 없이 상술한 장치 및 방법에 다양한 변경이 이루어질 수 있으므로, 상기 상세설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것이며 제한하는 의미가 아닌 것으로 해석되어야 함을 의도한다.

Claims (39)

  1. 중심 영역 및 주변 영역을 갖는 유동층 반응기 내에서 디클로로실란(dichlorosilane)의 열분해에 의해 다결정 실리콘을 제조하는 방법(process)으로서,
    디클로로실란을 포함하는 제1 공급 기체를 상기 유동층 반응기의 중심 영역에 도입하는 단계 - 상기 유동층 반응기는 실리콘 입자를 포함하고, 상기 제1 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만이고, 상기 디클로로실란은 상기 유동층 반응기에서 열분해하여 상당한 양의 실리콘을 상기 실리콘 입자상에 퇴적함 -; 및
    제2 공급 기체를 상기 유동층 반응기의 주변 영역에 도입하는 단계 - 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도는 상기 제2 공급 기체에서의 농도를 초과하고, 상기 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 3 bar임 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 환형 벽을 포함하고 일반적으로 중심점 및 반경(R)을 갖는 원형 단면을 갖고, 상기 중심 영역은 상기 중심점으로부터 약 0.6R 미만까지 연장되며 상기 주변 영역은 상기 중심 영역으로부터 상기 환형 벽까지 연장되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 환형 벽을 포함하고 일반적으로 중심점 및 반경(R)을 갖는 원형 단면을 갖고, 상기 중심 영역은 상기 중심점으로부터 약 0.5R 미만까지 연장되며 상기 주변 영역은 상기 중심 영역으로부터 상기 환형 벽까지 연장되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 약 90% 미만의 평형 전환율(equilibrium conversion), 또는 약 80% 미만, 약 70% 미만, 약 60% 미만 또는 심지어 약 50% 미만의 평형 전환율로 작동되는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체의 온도는 약 400℃ 미만, 약 250℃ 미만, 약 50℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃ 또는 약 200℃ 내지 약 400℃인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만, 약 400℃ 미만, 약 250℃ 미만, 약 50℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃ 또는 약 200℃ 내지 약 400℃인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 4 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar, 약 3 bar 내지 약 8 bar 또는 약 4 bar 내지 약 8 bar인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 사용 기체가 상기 유동층 반응기로부터 인출되고, 상기 사용 기체의 압력은 적어도 약 3 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar 또는 약 3 bar 내지 약 8 bar인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도보다 적어도 약 25% 크거나, 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)보다 적어도 약 35%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 100%, 적어도 약 150%, 또는 적어도 약 200% 또는 약 25% 내지 약 200%, 약 25% 내지 약 100% 또는 약 50% 내지 약 200% 큰 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기로 도입된 상기 디클로로실란의 적어도 약 60%는 상기 중심 영역을 통해 도입되거나, 상기 유동층 반응기로 도입된 상기 디클로로실란의 적어도 약 75%, 적어도 약 85% 또는 적어도 약 95%는 상기 중심 영역을 통해 도입되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 다결정 실리콘이 상기 유동층 반응기로부터 인출되고, 상기 미립자 다결정 실리콘의 사우터(Sauter) 평균 직경은 약 600 ㎛ 내지 약 1200 ㎛, 약 800 ㎛ 내지 약 1200 ㎛, 또는 약 900 ㎛ 내지 약 1100 ㎛인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기로 도입된 기체의 평균 체류 시간은 약 12초 미만, 약 9초 미만, 약 4초 미만 또는 약 1초 내지 약 12초인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기는, 디클로로실란이 열 분해하여 상기 실리콘 입자상에 상당한 양의 실리콘을 퇴적시키는 동안 상기 제1 공급 기체 및 상기 제2 공급 기체가 통과하는 단면을 갖고, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 100 kg/hr의 실리콘이 상기 실리콘 입자상에 퇴적되거나, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 125 kg/hr, 적어도 약 175 kg/hr, 적어도 약 250 kg/hr, 적어도 약 325 kg/hr 또는 약 100 kg/hr 내지 약 350 kg/hr, 약 125 kg/hr 내지 약 300 kg/hr 또는 약 175 kg/hr 내지 약 300 kg/hr의 실리콘이 상기 실리콘 입자상에 퇴적되는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 입자는 상기 유동층 반응기로부터 연속적으로 인출되는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 약 50 부피% 미만의 디클로로실란, 약 35 부피% 미만, 약 25 부피% 미만, 약 20 부피% 미만, 약 15 부피% 미만, 약 10 부피% 미만, 약 5 부피% 미만, 약 1 부피% 미만, 또는 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 25 부피%, 또는 약 0.1 부피% 내지 약 15 부피%의 디클로로실란을 포함하는 방법.
  16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 디클로로실란 이외의 화합물로 필수적으로 구성된 방법.
  17. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 필수적으로 구성된 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체는 적어도 약 25 부피%의 디클로로실란, 적어도 약 35 부피%, 적어도 약 50 부피%, 적어도 약 65 부피%, 적어도 약 80 부피%, 적어도 약 90 부피% 또는 적어도 약 95 부피%의 디클로로실란을 포함하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체 및 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 전체 농도는 적어도 약 10 부피% 또는 적어도 약 20 부피%, 적어도 약 30 부피%, 적어도 약 40 부피%, 적어도 약 50 부피% 또는 약 10 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피% 또는 약 30 부피% 내지 약 60 부피%인 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기의 트리클로로실란의 전환율은 적어도 약 30%, 적어도 약 45%, 적어도 약 60%, 적어도 약 85%, 약 30% 내지 약 98% 또는 약 60% 내지 약 98%인 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 퇴적된 실리콘에 대한 선택성은 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 약 20% 내지 약 50% 또는 약 25% 내지 약 35%인 방법.
  22. 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의해 다결정 실리콘을 제조하는 방법으로서 - 상기 유동층 반응기는 제1 공급 기체 및 제2 공급 기체가 통과하는 반응 챔버 벽 및 단면을 갖고, 상기 제1 공급 기체는 디클로로실란을 포함하고, 상기 제2 공급 기체는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하고, 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도는 상기 제2 공급 기체에서의 농도를 초과하고, 상기 유동층 반응기는 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 100 kg/hr의 다결정 실리콘을 생성함 -,
    상기 제2 공급 기체를 상기 반응 챔버 벽으로 향하게 하고 상기 제1 공급 기체를 상기 제2 공급 기체의 내부로 향하게 하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만이고, 상기 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 3 bar이고, 디클로로실란이 실리콘 입자와 접촉하여, 실리콘이 상기 실리콘 입자상에 퇴적되어 크기를 증가시키도록 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 유동층 반응기는 약 90% 미만의 평형 전환율 또는 약 80% 미만, 약 70% 미만, 약 60% 미만 또는 심지어 약 50% 미만의 평형 전환율로 작동되는 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 제1 공급 기체의 온도는 약 400℃ 미만, 약 250℃ 미만, 약 50℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃ 또는 약 200℃ 내지 약 400℃인 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체의 온도는 약 600℃ 미만, 약 400℃ 미만, 약 250℃ 미만, 약 50℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃ 또는 약 200℃ 내지 약 400℃인 방법.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기에서의 압력은 적어도 약 4 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar 또는 약 3 bar 내지 약 8 bar인 방법.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 사용 기체가 상기 유동층 반응기로부터 인출되고, 상기 사용 기체의 압력은 적어도 약 3 bar, 적어도 약 5 bar, 적어도 약 6 bar, 적어도 약 7 bar 또는 약 3 bar 내지 약 8 bar인 방법.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도보다 적어도 약 25% 크거나, 상기 제1 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)는 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 농도(부피 농도)보다 적어도 약 35%, 적어도 약 50%, 적어도 약 75%, 적어도 약 100%, 적어도 약 150%, 또는 적어도 약 200% 또는 약 25% 내지 약 200%, 약 25% 내지 약 100% 또는 약 50% 내지 약 200% 큰 방법.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 미립자 다결정 실리콘이 상기 유동층 반응기로부터 인출되고, 상기 미립자 다결정 실리콘의 사우터 평균 직경은 약 600 ㎛ 내지 약 1200 ㎛, 약 800 ㎛ 내지 약 1200 ㎛, 또는 약 900 ㎛ 내지 약 1100 ㎛인 방법.
  30. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기로 도입된 기체의 평균 체류 시간은 약 12초 미만, 약 9초 미만, 약 4초 미만, 또는 약 1초 내지 약 12초인 방법.
  31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 125 kg/hr의 실리콘이 상기 실리콘 입자상에 퇴적되거나, 유동층 반응기 단면의 평방 미터 당 적어도 약 175 kg/hr, 적어도 약 250 kg/hr, 적어도 약 325 kg/hr 또는 약 100 kg/hr 내지 약 350 kg/hr, 약 125 kg/hr 내지 약 300 kg/hr 또는 약 175 kg/hr 내지 약 300 kg/hr의 실리콘이 상기 실리콘 입자상에 퇴적되는 방법
  32. 제22항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 입자는 상기 유동층 반응기로부터 연속적으로 인출되는 방법.
  33. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 약 50 부피% 미만의 디클로로실란, 약 35 부피% 미만, 약 25 부피% 미만, 약 20 부피% 미만, 약 15 부피% 미만, 약 10 부피% 미만, 약 5 부피% 미만, 약 1 부피% 미만, 또는 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 25 부피%, 또는 약 0.1 부피% 내지 약 15 부피%의 디클로로실란을 포함하는 방법.
  34. 제22항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 디클로로실란 이외의 화합물로 필수적으로 구성된 방법.
  35. 제22항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 공급 기체는 사염화 규소, 수소, 아르곤 및 헬륨으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 필수적으로 구성된 방법.
  36. 제22항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체는 적어도 약 25 부피%의 디클로로실란, 적어도 약 35 부피%, 적어도 약 50 부피%, 적어도 약 65 부피%, 적어도 약 80 부피%, 적어도 약 90 부피% 또는 적어도 약 95 부피%의 디클로로실란을 포함하는 방법.
  37. 제22항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 공급 기체 및 상기 제2 공급 기체의 디클로로실란의 전체 농도는 적어도 약 10 부피% 또는 적어도 약 20 부피%, 적어도 약 30 부피%, 적어도 약 40 부피%, 적어도 약 50 부피%, 약 10 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피% 또는 약 30 부피% 내지 약 60 부피%인 방법.
  38. 제22항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동층 반응기의 트리클로로실란의 전환율은 적어도 약 30%, 적어도 약 45%, 적어도 약 60%, 적어도 약 85%, 약 30% 내지 약 98% 또는 약 60% 내지 약 98%인 방법.
  39. 제22항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 퇴적된 실리콘에 대한 선택성은 적어도 약 20%, 적어도 약 25%, 적어도 약 30%, 적어도 약 40%, 약 20% 내지 약 50% 또는 약 25% 내지 약 35%인 방법.
KR1020137019415A 2010-12-23 2011-12-12 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조 KR20140005212A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/977,712 US9156705B2 (en) 2010-12-23 2010-12-23 Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of dichlorosilane in a fluidized bed reactor
US12/977,712 2010-12-23
PCT/US2011/064315 WO2012087628A2 (en) 2010-12-23 2011-12-12 Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of dichlorosilane in a fluidized bed reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140005212A true KR20140005212A (ko) 2014-01-14

Family

ID=45478474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137019415A KR20140005212A (ko) 2010-12-23 2011-12-12 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9156705B2 (ko)
EP (1) EP2655253B1 (ko)
KR (1) KR20140005212A (ko)
CN (1) CN103384642B (ko)
BR (1) BR112013016189A2 (ko)
TW (1) TWI521566B (ko)
WO (1) WO2012087628A2 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103787336B (zh) 2008-09-16 2016-09-14 储晞 生产高纯颗粒硅的方法
US9156705B2 (en) 2010-12-23 2015-10-13 Sunedison, Inc. Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of dichlorosilane in a fluidized bed reactor
US20130129570A1 (en) * 2011-04-20 2013-05-23 Siliconvalue Llc. Polycrystal silicon manufacturing apparatus
EP2760576B1 (en) * 2011-09-30 2016-12-07 MEMC Electronic Materials, Inc. Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of silane in a fluidized bed reactor
WO2013049314A2 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Memc Electronic Materials, Inc. Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of silane in a fluidized bed reactor
US9585199B2 (en) * 2013-10-30 2017-02-28 Atomic Energy Council—Institute of Nuclear Energy Research Hybrid heating apparatus applicable to the moving granular bed filter
US10837106B2 (en) 2015-05-12 2020-11-17 Corner Star Limited Clamping assembly for a reactor system
US20160348983A1 (en) 2015-05-28 2016-12-01 Sunedison, Inc. Heat exchange apparatus
WO2017100564A1 (en) 2015-12-11 2017-06-15 Sunedison, Inc. Reactor systems having multiple pressure balancers
WO2017100404A1 (en) 2015-12-11 2017-06-15 Sunedison, Inc. Reactor systems having external pressure balancer
KR20210031527A (ko) * 2018-08-06 2021-03-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 처리 챔버를 위한 라이너
US10844483B1 (en) 2019-12-16 2020-11-24 Quantum Elements Development, Inc. Quantum printing methods
CN115135600A (zh) * 2020-02-17 2022-09-30 瓦克化学股份公司 用于锂离子电池的阳极活性材料
US11623871B2 (en) 2020-12-15 2023-04-11 Quantum Elements Development Inc. Rare earth metal instantiation
US11484941B2 (en) 2020-12-15 2022-11-01 Quantum Elements Development Inc. Metal macrostructures

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1155759B (de) 1959-06-11 1963-10-17 Siemens Ag Vorrichtung zur Gewinnung reinsten kristallinen Halbleitermaterials fuer elektrotechnische Zwecke
DE1123300B (de) 1960-06-03 1962-02-08 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung von Silicium oder Germanium
DE1155098B (de) 1960-06-10 1963-10-03 Siemens Ag Verfahren zur Gewinnung von reinstem Silicium
DE2620739A1 (de) 1976-05-11 1977-12-01 Wacker Chemitronic Verfahren zur herstellung von hochreinem silicium
US4117094A (en) 1977-06-13 1978-09-26 Texas Instruments Incorporated Process for silicon and trichlorosilane production
JPS59107917A (ja) 1982-12-07 1984-06-22 Denki Kagaku Kogyo Kk 多結晶シリコンの製造装置
US4784840A (en) 1986-08-25 1988-11-15 Ethyl Corporation Polysilicon fluid bed process and product
US4868013A (en) 1987-08-21 1989-09-19 Ethyl Corporation Fluidized bed process
US4992245A (en) 1988-03-31 1991-02-12 Advanced Silicon Materials Inc. Annular heated fluidized bed reactor
JP2617798B2 (ja) 1989-09-22 1997-06-04 三菱電機株式会社 積層型半導体装置およびその製造方法
JPH06127914A (ja) 1992-10-16 1994-05-10 Tonen Chem Corp 多結晶シリコンの製造方法
JPH07106512A (ja) 1993-10-04 1995-04-21 Sharp Corp 分子イオン注入を用いたｓｉｍｏｘ処理方法
US5571373A (en) 1994-05-18 1996-11-05 Memc Electronic Materials, Inc. Method of rough polishing semiconductor wafers to reduce surface roughness
US5810934A (en) * 1995-06-07 1998-09-22 Advanced Silicon Materials, Inc. Silicon deposition reactor apparatus
US6033974A (en) 1997-05-12 2000-03-07 Silicon Genesis Corporation Method for controlled cleaving process
DE19735378A1 (de) 1997-08-14 1999-02-18 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumgranulat
US20020187595A1 (en) 1999-08-04 2002-12-12 Silicon Evolution, Inc. Methods for silicon-on-insulator (SOI) manufacturing with improved control and site thickness variations and improved bonding interface quality
DE10057481A1 (de) 2000-11-20 2002-05-23 Solarworld Ag Verfahren zur Herstellung von hochreinem, granularem Silizium
US6827786B2 (en) 2000-12-26 2004-12-07 Stephen M Lord Machine for production of granular silicon
AU2002354349B2 (en) 2001-10-19 2007-04-05 Tokuyama Corporation Method for producing silicon
FR2842646B1 (fr) 2002-07-17 2005-06-24 Soitec Silicon On Insulator Procede d'augmentation de l'aire d'une couche utile de materiau reportee sur un support
JP2004186226A (ja) 2002-11-29 2004-07-02 Shin Etsu Handotai Co Ltd Ｓｏｉウエーハの製造方法
US6908027B2 (en) 2003-03-31 2005-06-21 Intel Corporation Complete device layer transfer without edge exclusion via direct wafer bonding and constrained bond-strengthening process
TW200704587A (en) * 2005-06-29 2007-02-01 Sumitomo Chemical Co Method for producing silicon with high purity
JP2009503907A (ja) 2005-08-03 2009-01-29 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 結晶化度が改善された歪シリコン層を有する歪シリコンオンインシュレータ（ｓｓｏｉ）構造
CN101243014B (zh) * 2005-08-19 2011-09-07 住友化学株式会社 硅的制备方法
DE102005042753A1 (de) * 2005-09-08 2007-03-15 Wacker Chemie Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von granulatförmigem polykristallinem Silicium in einem Wirbelschichtreaktor
KR100756310B1 (ko) 2006-02-07 2007-09-07 한국화학연구원 입자형 다결정실리콘 제조용 고압 유동층반응기
KR100661284B1 (ko) 2006-02-14 2006-12-27 한국화학연구원 유동층 반응기를 이용한 다결정실리콘 제조 방법
ATE383656T1 (de) 2006-03-31 2008-01-15 Soitec Silicon On Insulator Verfahren zur herstellung eines verbundmaterials und verfahren zur auswahl eines wafers
KR100813131B1 (ko) 2006-06-15 2008-03-17 한국화학연구원 유동층 반응기를 이용한 다결정 실리콘의 지속 가능한제조방법
KR100783667B1 (ko) * 2006-08-10 2007-12-07 한국화학연구원 입자형 다결정 실리콘의 제조방법 및 제조장치
US7935327B2 (en) 2006-08-30 2011-05-03 Hemlock Semiconductor Corporation Silicon production with a fluidized bed reactor integrated into a siemens-type process
DE102007021003A1 (de) * 2007-05-04 2008-11-06 Wacker Chemie Ag Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von polykristallinem hochreinen Siliciumgranulat
JP2011526239A (ja) 2008-06-27 2011-10-06 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド シリコン微粒子のリサイクルにより多結晶シリコン反応炉の生産性を向上させる方法
SG192438A1 (en) 2008-06-30 2013-08-30 Memc Electronic Materials Fluidized bed reactor systems and methods for reducing the deposition of silicon on reactor walls
US7927984B2 (en) * 2008-11-05 2011-04-19 Hemlock Semiconductor Corporation Silicon production with a fluidized bed reactor utilizing tetrachlorosilane to reduce wall deposition
KR20120023678A (ko) * 2009-04-20 2012-03-13 에이이 폴리실리콘 코포레이션 고순도 폴리실리콘의 제조를 위한 방법 및 장치
US20120100059A1 (en) 2010-10-22 2012-04-26 Memc Electronic Materials, Inc. Production of Polycrystalline Silicon By The Thermal Decomposition of Trichlorosilane In A Fluidized Bed Reactor
US9156705B2 (en) 2010-12-23 2015-10-13 Sunedison, Inc. Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of dichlorosilane in a fluidized bed reactor

Also Published As

Publication number Publication date
BR112013016189A2 (pt) 2019-11-19
CN103384642A (zh) 2013-11-06
WO2012087628A3 (en) 2012-08-09
CN103384642B (zh) 2017-04-05
TWI521566B (zh) 2016-02-11
US20120164323A1 (en) 2012-06-28
TW201234423A (en) 2012-08-16
WO2012087628A2 (en) 2012-06-28
US9156705B2 (en) 2015-10-13
EP2655253B1 (en) 2016-09-14
EP2655253A2 (en) 2013-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140005212A (ko) 유동층 반응기에서 디클로로실란의 열분해에 의한 다결정 실리콘의 제조
KR102050114B1 (ko) 유동층 반응기에서의 실란의 열 분해에 의한 다결정 실리콘의 제조
US20120100059A1 (en) Production of Polycrystalline Silicon By The Thermal Decomposition of Trichlorosilane In A Fluidized Bed Reactor
JP4971240B2 (ja) 高純度の多結晶性シリコン顆粒を連続的に製造する方法
US7922990B2 (en) Method and device for producing granulated polycrystalline silicon in a fluidized bed reactor
US6541377B2 (en) Method and apparatus for preparing polysilicon granules
US8828324B2 (en) Fluidized bed reactor systems and distributors for use in same
KR19990023573A (ko) 고순수 실리콘 입자의 제조방법
US10442695B2 (en) Production of polycrystalline silicon by the thermal decomposition of silane in a fluidized bed reactor
CA3003661C (en) Process and apparatus for production of granular polycrystalline silicon

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application