TW201221685A - Production of polycrystalline silicon in substantially closed-loop processes and systems - Google Patents

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201221685 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示内容之領域係關於在實質上封閉 、万法中之多 晶石夕的製造，且特定而言係關於包含使自冶金級石夕製造之 三氣矽烷分解之方法。 【先前技術】 多晶石夕係用於製造許多商業產物之重要原材料，該等商 業產物包含（例如）積體電路及光伏打（亦即，太陽能）電 池。多晶矽通常藉由化學蒸氣沈積機制製得，其中將矽自 熱可分解矽化合物沈積於流化床反應器中之矽顆粒上或 Siemens型反應器t之矽棒上。晶種顆粒之尺寸連續生長 直至其以多晶矽產物（亦即，「粒狀」多晶矽）之形式離開反 應器為止。適宜可分解矽化合物包含（例如）矽烷及齒代矽 烷（三氣矽烷）。 三氣石夕烧可藉由使氣化氩與矽源接觸製得，如下文反應 中所顯示，

Si + 3HCl->SiHCl3 + H2 ⑴， 或藉由使四氣化矽及氫與矽源接觸製得，如下文反應中所 顯示，

Si+3SiCl4+2H2->4SiHCl3 (2) 〇 在多晶石夕之基於三氣矽烷之製造中，氩化氫及四氯化矽係 相對昂貴之組份。 業内持續需要藉由三氣矽烷之熱分解來製造多晶矽且相 對於習用方法所用氫及氣之量有所減小的方法；及能夠相 159050.doc 201221685 對於氯化氫在實質上封閉迴路方法中製造多晶石夕之方法。 業内亦持續需要用於利用該等方法來製造多晶石夕之系統。 【發明内容】 本揭示内容之一態樣係關於製造多晶矽之實質上封閉迴 路方法。將三氣矽烷及氫引入流化床反應器中以製造多晶 矽及含有四氯化矽、氫及未反應三氣矽烷之排出氣體。將 來自排出氣體之一定量四氯化石夕及氫引入氫化反應器中以 製造三氣矽烷及氣化氫。使氯化氫與矽接觸以製造三氣矽 烧及四氣化石夕。將藉由使氯化氫與石夕接觸製得之三氣石夕院 引入流化床反應器中以製造多晶石夕。 本揭示内容之另一態樣係關於製造多晶石夕之實質上封閉 迴路方法。將三氣矽烷及氫引入第一流化床反應器中以製 造多晶矽及含有四氣化矽、氫及未反應三氣矽烷之第一排 出氣體。將矽及來自排出氣體之一定量四氣化矽及氫引入 第二流化床反應器中以製造含有三氯矽烷及未反應氫及未 反應四氣化矽之第二排出氣體。使氣化氫與矽接觸以製造 三氣矽烷及四氣化矽。將藉由使氯化氫與矽接觸製得之三 氣石夕烧引入第一流化床反應器中以製造多晶石夕。 本揭示内容之另一態樣係關於用於藉由三氣矽烷之分解 來製造多晶矽之系統。該系統對於三氯矽烷而言係實質上 封閉迴路。該系統包含氯化反應器，其中使氣化氫與矽接 觸以製造三氯矽烷及四氣化矽《該系統包含流化床反應 器’其中使三氯矽烷分解以製造多晶矽。該系統亦包含氫 化反應器，其中引入四氯化矽及氫以製造三氣矽烷。 159050.doc 201221685 本揭不内容之又一態樣係關於用於藉由三氣矽烷之分解 來製造多晶矽之系統。該系統對於三氯矽烷而言係實質上 封閉迴路。S亥系統包含氣化反應器，其中使氣化氫與矽接 觸以製造三氣矽烷及四氣化矽。該系統包含第一流化床反 應器，其中使二氣矽烷分解以製造多晶矽。該系統包含第 一流化床反應器，其中使四氣化矽與氫及微粒矽接觸以製 造三氣石夕烧。 應注意，關於以上提及之本揭示内容態樣，存在對該等 特徵之各種改良。其他特徵亦可納入本揭示内容之上述態 樣中。該等改進及其他特徵可個別地或以任一組合存在。 舉例而S，下文針對本揭示内容之闡釋實施例中之任一者 論述之各種特徵可單獨或以任一組合納入本揭示内容上述 態樣中的任一者中。 【實施方式】 根據本揭示内容，提供用於自三氣矽烷製造多晶矽之實 質上封閉迴路方法及系統。本文所用之片語「實質上封閉 迴路方法」或「實質上封閉迴路系統」係指如下方法或^ 統：其中在實質上封閉迴路系統或方法中之化合物除雜質 外並不自該系統或方法排出，且除作為補充流者外並不供 給至該系統或方法中。如本文所用，該等系統及方法對於 除石夕外之所有化合物（例如，三氯石夕烧、四氣化石夕、氣化 氫及/或氫）而言係實質上封閉迴路。 ’’ 製造多晶矽之封閉迴路方法 在本揭示内容及如圖丨中所顯示之若干實施例中將石夕 I59050.doc . 201221685 源3及氯化氫6引入氯化反應器7中並進行接觸以製造氣化 產物氣體1 0。氣化產物氣體1 〇含有三氣矽烷及四氣化矽以 及氫及未反應氯化氫《根據下列反應，可在氯化反應器7 中製造三氣矽烷及四氣化矽，

Si+3HC1—>SiHCl3+H2 (3)，

SiHCl3+HCl—>SiCl4+H2 (4)。 就此而言，應理解，如本文所用，兩種或更多種反應性 化合物之「接觸」通常使得各組份發生反應，且術語「接 觸」及「反應」以及該等術語之衍生形式同義，且該等術 s吾及其衍生升> 式不應視為具有限制意義。通常，石夕源3係 冶金級矽；然而，應理解，可使用其他矽源’例如，砂 (亦即，Si〇2)、石英、火石、矽藻土、礦物矽酸鹽、氟矽 酸鹽及其混合物。較佳地，矽之粒徑為約1〇 μιη至約75〇 μηι或約50 μηι至約250 μιη。增加粒徑會降低反應速率，而 較小尺寸會導致更多顆粒夾帶於反應器排出氣體中且因較 小直徑顆粒中之内聚力有所增加而難以流化。 氯化反應器7可為流化床反應器，其中將矽3懸浮於進入 之氯化氫氣體6中。可在至少約25〇〇c及（在其他實施例中） 至少約30(TC (例如，約25〇t至約450°C或約300。(：至約 400 C )之溫度下操作反應器7。自反應（3)及（4)之放熱性質 之角度考慮，氣化反應器7可包含冷卻構件（例如，與反應 器床或冷卻套熱連通之冷卻管）以幫助控制反應器之溫 度。就此而言，應理解，儘管氯化反應器7可為流化床反 應器，但應理解，如本文所用，氣化反應器應與下文所述 159050.doc 201221685 之「第-流化床反應器」及「第二流化床反應器」區分開 來0 反應器7可纟至少約α之壓力(亦即，塔頂氣體壓力)下 操作，例如，約1巴至約10巴、約i巴至約7巴或約2巴至約 5巴。進入之氣化氫流6可包含一定量雜質，例如氣矽烷 (例如，四氣化矽及/或三氣矽烷卜在本揭示内容之各個實 施例中，氣化氫流6包括至少約80 v〇1%之氯化氫、至少約 90 v〇1%、至少約95 vol%或甚至至少約％ ν〇ι%之氯化氫 (例如’約80 vol%至約99 vol%或約9〇 v〇m至約％ vol%) ° 氯化反應器7可包含一定量之觸媒以相對於氣化產物氣 體10中四氣化矽之形成促進三氣矽烷之形成。舉例而言， 氣化反應器7可包含第vm族金屬觸媒（例如，鐵、鈷、 鎳、鈒及/或鉑）或含有鋁、銅或鈦金屬之觸媒，如美國專 利第5,871，705號中所揭示，其出於所有相關及一致目的以 引用方式併入本文中。反應器7亦可包含一定量之一或多 種鹼金屬化合物（例如，氯化鋰、氣化鈉' 氯化鉀、氣化 絶、氣化如、硫酸納及/或硝酸納）以增加對於三氯石夕院之 選擇性。可以約1 _ 1倍至約8倍於最小流化速度或約丨5至約 4倍於最小流化速度之速度來操作反應器7。 氣化反應器7中氯化氫之轉化可端視反應條件而有所變 化且通常為至少約50%、至少約65%、至少約go%、至少 約90°/。’且在一些實施例中’轉化率可達到1 〇〇%(例如， 約50。/。至約1〇〇%或約80%至約1〇〇%)。對於三氣矽烷之選 I59050.doc 201221685 擇性可為至少約50%、至少約65%或甚至至少約80%(例 如，約50°/。至約90%或約70%至約90%)。 將氣化產物氣體10引入純化系統4中以製造純化三氣矽 烷流20及純化四氯化矽流22。純化系統4亦可使氫及氣化 氫26與純化三氯矽烷20及純化四氣化矽22分離且可使各種 金屬雜質（例如’金屬氣化物）與氣體流20、22分離。三氯 矽烷流20可經純化含有小於約10 v〇l%之除三氣矽烷外之 化合物（例如，四氯化矽）且較佳地含有較少量之雜質（例 如、小於約5 vol%、小於約1 ν〇ι%、小於約〇」ν〇ι%或甚 至小於約0.001 vol%之除三氯矽烷外之化合物）。通常，純 化四氣化矽流22含有至少約50 wt%之四氣化矽及（在一些 實施例中）至少約60 wt0/〇、至少約70 wt%、至少約80 wt0/〇 或甚至至少約90 wt%之四氣化矽。就此而言，應理解，可 以接受四氣化^夕流22相對不純（例如，純度低至5〇 wt%或 甚至更低），此乃因將四氯化石夕流進一步處理以形成下文 所述之三氣矽烷。 將純化三氯矽烷流20引入流化床反應器3〇中，其中純化 二氣石夕院流20使生長之矽晶種顆粒流化以製造多晶矽，多 曰曰矽可自反應器30以多晶矽產物27形式排出。根據下列反 應，多晶矽27係自三氣矽烷2〇製得且形成四氣化矽副產 物，

SiHCl3 + H2->Si + 3HCl (5)，

SiHCl3+HCl->SiCl4+H2 (6)。 除三氣矽烷20外’將氫29引入流化床反應器3〇中作為載 I59050.doc 201221685 體氣體並用以改良至多晶矽27之總轉化率。可根據2010年 10月22曰提出申請之美國申請案第ΐ2/9ι〇,465號（公開為美 國專利公開案第——___號’出於所有相關及一致目的 其以引用方式併入本文中）來操作流化床反應器3〇。舉例 而& ’可將三氣石夕烷2〇引導至反應器3〇之核心區域且引入 反應器中之二氣石夕烧之總濃度可為至少約20體積％(例如’ 約20體積％至約5〇體積％卜進入之進料氣體可具有小於約 35〇°C之溫度。可在小於約9〇%之平衡及小於約1〇秒之滯 留時間下來操作反應器3 0。可在約3巴至約8巴之壓力下操 作反應器30且可將反應氣體加熱至至少約7〇〇〇c (例如，約 7〇〇C至約1300。(〕）之溫度。通過流化床反應器30之氣體速 度通常可維持於約j至約8倍於使顆粒在流化床内流化所需 之最小流化速度的速度。自反應器3〇排出之微粒多晶矽之 平均直徑可為約8〇〇 至約12〇〇 μϊη。可將驟冷氣體引入 反應器30中（例如，在反應器之乾舷區域）以在排出氣體32 自反應器排放前減小其溫度，從而防止形成矽粉塵。流化 床反應器可包含外殼，其中將惰性氣體維持於高於製程氣 體壓力之壓力（例如，在約〇_〇〇5巴至約0.2巴範圍内之壓 力）以確保製程氣體並不流經反應室内之裂縫及孔。 在本揭示内容之一些實施例中，三氯矽烷在流化床反應 器中之轉化率可為至少約40%、至少約55〇/〇、至少約7〇0/〇 或甚至至少約80%(例如，約4〇%至約9〇%或約55%至約 90%)。對於沈積矽之選擇性可為至少約1〇%、至少約 1 5 /〇、至少約2〇%、至少約25。/。或甚至至少約3〇% (例如， I59050.doc -10- 201221685 約1 5%至約40%或約20%至約3 0%)。 離開反應器30之排出氣體32包含四氣化矽、未反應三氣 石夕院及氫。排出氣體32亦可含有少量其他氣體（例如，氯 化氫）及矽粉塵。在本揭示内容之一些實施例中，排出氣 體32可含有至少約1〇 vol%之四氣化石夕、至少約1 5 vol%、 至少約20 vol%或至少約3〇 v〇l%之四氣化矽（例如，約1〇 vol%至約40 vol。/。或約1〇 ν〇ι%至約2〇 ν〇ι%之四氣化矽 排出氣體32可包含至少約1〇 ν〇ι%之未反應三氯矽烷、至 少約15 vol% '至少約2〇 v〇1%或至少約3〇 v〇1%之未反應三 氣矽烷（例如’約1〇 v〇l%至約4〇 或約1〇 v〇I%至約2〇 vol%之未反應三氣矽烷）。大部分剩餘排出氣體通常係 氫。舉例而言，離開流化床反應器30之排出氣體32可包含 至少約4〇 vol%之氫、至少約5〇 v〇1%、至少約6〇 v〇l%、至 〉'’力70 vol/。、至少約8〇 ν〇ι%或甚至至少約％ μ丨％之氫 (例如，約40 ν〇1%至約90 vol%或約60 V〇l%至約80 vol/〇)排出氟體32中氣化氫之量可小於約5 ν〇ι%且通常 J於勺1 vol/o(例如’約〇」至約5 。排出氣體中 矽粉塵之量可為約〇」wt%至約5 wt%。就此而言，應理 解所引用組份之上述包含百分比具有實例性，且可使用 組份之其他相對量而不背離本揭示内容之範圍。 將排出氣體32引入排出氣體分離器50中以使氫(及可能 存在之氣化S〇3l與四氣化石夕及未反應三氣錢％分離。 在引入一排出氣體分離器5〇中之前，氣體可通過微粒分離器 (未，貝丁）以去除作為三氣碎烧熱分解之副產物製得之石夕粉 I59050.doc 201221685 塵。分離之四氯切及三氯㈣36可循環返回純化系統4 用於進：步應用。將氫(及任一氣化氫)31?|入分離系統” 中以使1L54與氯化氫6分離（在下文中更全面地進行關述 。。可根據用於分離氣態組份之方法中之任一者來構造分離 器50，如彼等熟習此項技術者所瞭解。在一些實施例中， 刀離器0係氣-液分離器。言玄#氣_液分離器之實例包含如 下容器：其t減小進入氣體之壓力及/或溫度以使較低沸 點氣體（例如，四氣化石夕及三氣石夕烧）冷凝並與較高沸點氣 體（例如，氫及氣化氫）分離。適宜容器包含業内統稱為 「剔液槽」之容器。視需要，可冷卻容器以促進氣體之分 離。另一選擇為，分離器50可為一或多個蒸餾管柱。 將自純化系統4去除之四氣化矽22引入氫化反應器60中 以製造二氣石夕烧。自純化系統4排放之四氯化石夕22包含作 為氯化反應器7中之副產物及作為多晶矽流化床反應器3 〇 中之副產物製得的四氣化矽。除四氣化矽22外，將來自分 離系統52之氩57引入氫化反應器60中。根據下列反應將自 純化系統22去除之四氣化矽4轉化成三氣矽烷，

SiCl4+H2 —SiHCl3+HCl (7)。 氫化反應器60可為鼓泡器，其中使氫57鼓泡通過液體四 氣化矽22以形成三氯矽烷。或者，將四氣化矽22汽化且加 熱氫57及四氣化矽22並使其在加壓反應容器中反應。就此 而言，彼等熟習此項技術者所瞭解之適於氫化反應之任一 容器皆可使用而不加以限制。可將反應容器之内容物加熱 至至少約800°C之溫度以將四氣化矽轉化成三氣矽烷。在 159050.doc -12- 201221685 一些實施例中，將四氣化矽22及氫57加熱至以下溫度··至 少約9〇(Tc、至少約1000。〇或甚至至少約u〇(rc(例2 ,約 800°C至約1500。(：、約8〇〇它至約12〇〇<t或約i〇〇〇<>c至約 1200t)。較佳地’將反應容m以促進三氣錢之形 成。舉例而δ，可在以下壓力下操作氫化反應器60 ··至少 約2巴及（在其他實施例中）至少約5巴、至少約1〇巴或甚^ 至少約15巴(例如，約2巴至約2〇巴或約8巴至約。巴)。弓丨 入反應器6 G中之氫與四氣切之比率可端視反應條件有所 變化。使用化學計量過量之氫通常會增加至三氯矽烷之轉 化°在各個實施例中’氫與四氯切之莫耳比率為至少約 1:1、至少約2:1或甚至至少約3:1(例如，約1:1至約5:1或約 1:1 至約 3 :1)。 通常，在氫化反應器60中有至少約2〇%之四氣化矽轉化 成三氣矽烷，且轉化率可為至少約3〇%、至少約4〇%或甚 至至少約50〇/〇(例如，轉化率為約2〇%至約6〇%)。所得氮化 氣體63含有三氣錢、未反應四氣化⑦、未反應氫及氣化 氫。端視添加至反應器之過量氫57之量，氫化氣體63中三 虱矽烷之量可為至少約5 ν〇1%及(在其他實施例中)至少約 10 vol/。、至少約25 ν〇ι%、或至少約4〇 ν〇1%(例如，約5 vol/。至約40 ν〇ΐ%'約5 ν〇ι%至約2〇 丨。/。或約5 至約 10 vol/〇)。同樣’氫化氣體中氣化氮之量可為至少約$ vol/。及（在其他實施例中）至少約ν〇ι%、至少約25 vol/。或至少約40 ν〇ι%(例如，約5 ν〇ι%至約4〇 、約 5 v〇1%至約20 vol%或約5 v〇1〇/。至約ι〇 ν〇ι%)。未反應四氣 159050.doc -13- 201221685 化矽之量可為氫化氣體流之至少約1〇 V〇l%、至少約2〇 vol%、或至少約30 vol。/。或至少約40 v〇l%(例如，約1〇 vol%至約 40 vol%、約 1〇 v〇i%至約 3〇 v〇1%或約 ΐ5 ν〇ι%至 約25 vol%)。氫化氣體63之剩餘部分通常為氫。舉例而 5，氫化氣體63可包含至少約4〇 v〇l。/。之氫或（在其他實施 至少約70 vol%或 例中）至少約50 vol%、至少約6〇 v〇l〇/0、 甚至至少約80 vol%之氫（例如，約4〇 vol%至約9〇 ν〇ι〇/〇、 約 50 vol%至約 80 vol%或約 60 vol%至約 80 v〇l。/。）。 將氫化氣體63引入氫化氣體分離器7〇中以使三氣矽烷及 未反應四氣化矽73與氫及未反應氣化氩75分離。將三氣矽 烷及未反應四氣化矽73引入氣體純化系統4中以回收三氣 矽烷20並將四氣化矽73重新引入氫化反應器的中。將分離 之氫及氣化氫75引入下文所述之分離系統52中。氫化氣體 分離器70可為氣-液分離器(例如剔液槽)或可為蒸餾管柱， 如上文參照分離器50所述。

氫31及來自氫化氣體分離器7()之氫及/或氯化氮。 用於製造多晶矽之替代實施例顯 示於圖2中。就

104)。圖2之方法與圖1實質上相同； 如’部件4變成部件 然而，圖2包含第二 159050.doc 201221685 流化床反應器180而非氫化反應器60(圖ip就此而言，應 理解，在某些實施例_，該方法可使用串聯或平行操作之 虱化反應器60(圖1)及第一流化床反應器180(圖2)，此並不 背離本揭示内容之範圍。 在圖2之方法中，將自純化系統104去除之四氣化石夕ι22 引入第二流化床反應器1 80中。將來自分離系統丨52之氫 1 5 7作為載體氣體引入流化床反應器1 8 0中。亦將石夕源1 § 5 引入第二流化床反應器1 8〇中。藉由引入反應器丨8〇中之氫 1 57及四氣化ί夕氣體1 22使微粒；ε夕1 85流化。將石夕源引入流 化床反應器1 80中使得四氣化矽直接氫化以根據下列反應 製造三氣矽烷， 3SiCl4+2H2 + Si->4SiHCl3 (8)。 可根據已知操作參數來實施直接氫化反應（8)，例如彼 等闡述於美國專利第4,526,769號或美國專利第4,676,967號 中者，其皆出於所有相關及一致目的以引用方式併入本文 中。流化床反應器180可在以下溫度下操作：至少約5〇〇〇c 及（在一些實施例中）至少約55〇t、至少約600°C、至少約

650 C或至少約700 C (例如’約500。〇至約750°C或約550°C 至約650 C )。可在引入流化床反應器丨8〇中之前將四氣化 矽122及/或氫157預加熱’及/或可藉由使用外部加熱構件 自外部向反應器1 80添加熱。可在高壓（例如至少約3巴或 至少約6巴之壓力）下操作流化床反應器1 80 ;然而，可使 用相對較高壓力（例如至少約2〇巴、至少約25巴、至少約 3〇巴或至少約35巴（例如，約2〇巴至約35巴））來將腐蝕降至 159050.doc -15· 201221685 最低並增加三氣矽炫產率。 石夕源185可為冶金㈣；然而，應理解，可使用其他石夕 源，例如，砂（亦即，Si〇2)、石英、火石、石夕蕩土、礦物 石夕酸鹽、氟石夕酸鹽及其混合物。石夕之粒徑可為約ι〇 _至 約別㈣或約50 _至約300 _。可以實質上等莫耳量添 加石夕185、四氣化石夕122及氫157;然而，氫可用作載體氣 體且可以化學計量過量添加^氫與四氣化矽之莫耳比率可 為至少約2:3、至少約1:1、至少約2:1、至少約;:丨或至少 約5:1 (例如’約2:3至約5:1)。 在本揭示内容之一些實施例中’可向流化床反應器⑽ 中添加觸媒以達成至三氣矽烷之較高轉化。在一些實施例 中，可向第二流化床反應器180中添加含銅觸媒。此一觸 媒之實例包含銅氧化物及銅氣化物，例如，Cu〇、Cu2〇、 CuCl及CuCh。不論是否使用觸媒，至少約2〇%之四氣化 石夕在第二流化床反應器180中轉化成三氣矽烷且轉化率可 為至少約30%、至少約40%或甚至至少約50%(例如，轉化 率為約20%至約60°/〇)。 如圖2中所顯示’將來自第二流化床反應器18〇之第二排 出氣體164引入第二排出氣體分離系統19〇中。第二排出氣 體164包含三氣矽烷、未反應四氣化矽、未反應氫且可含 有諸如氣化氫及二氯矽烷等其他化合物。在本揭示内容之 若干實施例中，可使用圖5中顯示之系統190。系統190包 含去除被攜帶出第二流化床反應器1 80之矽微粒（例如，粉 塵）193的微粒分離器192。適宜微粒分離器包含（例如）過遽 159050.doc -16 - 201221685 袋、旋風分離器及液體洗條器。石夕粉塵193可循環返回第 二流化床反應器180以進-步轉化成三氣料。將除粉塵 排出氣體1 94引入分離器1 95中。分離器丨95可為上文參照 分離器50(圖1)闡述之氣-液分離器（例如，剔液槽）或可為 ㈣管柱。分㈣195將三氣钱及未反應四氣化们仙 氫及氣化氫（若存在）丨75分離。將三氣錢及未反應之四氣 化石夕173引人氣體純化系統1()4中（圖2)以回收三氣錢⑵ 並將四氯化石”22重新引入第二流化床反應器18〇中。將分 離之氫及氣化氫175引入分離系統152中。 用於本揭示内容實施例中之實例性純化系統4顯示於圖3 中。就此而言，應理解，純化系統1〇4(圖2)可與圖3中所顯 示之純化系統4相同或相似，此並不背離本揭示内容之範 圍。純化系統4包含自氣化產物氣體1〇去除在三氯矽烷分 解期間形成之矽粉塵13的微粒分離器u。適宜微粒分離器 包含(例如)燒結金屬過濾器、過遽袋、旋風分離器及液體 洗滌器。矽粉塵13可作為廢棄物抽出或可循環至第一流化 床反應器30。將除粉塵氣化產物氣體19引人氣化氣體分離 器16中以使三氣㈣及四氯化扣與氫及未反應氯化氮％ 分離。氯化氣體分離ϋ16可為上文參照分離器叫間閣述 之氣-液分離器（例如，剔液槽）或可為蒸餾管柱。將氫及未 反應氯化氫26引入分離系統52中（圖丨）以分離氫及氣化氫。 將分離之三氣矽烷及四氯化矽12引入四氣化矽分離器1 8中 以使四氣切22與三氯我分離並f造三氣钱進料氣體 17。四氣化矽分離器18可為蒸餾管柱或適於自三氣矽烷去 159050.doc 17 201221685 除四氣化石夕之任一其他裝置。將三氣矽烷進料氣體17引入 三氣矽烷純化器15中以自進料氣體去除雜質。純化器15亦 可為蒸館管柱或適於自含有三氣矽烷之氣體去除雜質]4之 任其他裝置。雜質14可作為廢棄物去除或可循環利用 (例如藉由引入分離器系統52中）。將純化三氣矽烷進料氣 體20引入流化床反應器3〇中（圖1}以製造多晶矽27。 分離器系統52之一實施例顯示於圖4中。就此而言，應 理解，分離器系統152(圖2)可與圖4中所顯示之分離器系統 52相同或相似。將來自純化系統4之氫及氣化氫％、來自 分離益50之氫及氣化氫3丨及來自氫化氣體分離器7〇之氫及 氣化氫75引人氫分離器42中以製造氮再循環氣體45及氣化 虱再循環氣體47。就此而言，應理解，在引人氫分離器42 中之前，可將氫及氣化氫氣體26、31、75中之一或多者首 先引入純化器（未顯示）中（例如蒸館管柱）以純化氣及氣化 氫(例如，藉由去除任一氣化物，例如四氣化矽、三氣矽 烧及/或二氯石夕院)。在使用此'純化器之實施例中，氣化 物可循環至純化系統4。 將虱再循環氣體45引入氫純化器49中以自氮再循環氣 45去除雜質41。雜質41可作為廢棄物自系統去除或可循 利用引入純化系統4中卜將純化氫再循環氣體54 入流化床反應器30或氫化反應器6〇(圖"或第二流化床反 器中。將氯化氣再循環氣體47引入氣化氣純化 自氣化氫再循環氣體47去除雜質& 如，…)可作為廢棄物自系統去除或可循環利用( I59050.doc 201221685 將純化氣化氫再循環氣體6循環 如’引入純化系統4中）。 至氣化反應器7。 氫分離器42可為適於自氯化氫分離氮之分離器之任—種 類。實例性分離器42係將氫及氯化氫鼓泡通過含有产體 (例如，水)之容器且通常連續引入(未顯示)及去除流體： 鼓：器。氣化氫吸附於流體(例如’水)内，而以氣體形式 自容器S除分離之氫。將氫45輸送至氫純化⑽巾，氣純 化器49可為吸附器或適於自氫氣去除雜質之任一其他裝 置。氯化氫純化器44可為-或多個蒸料柱。就此而言、 應理解，可以任—組合使用（例如，串聯或平行）除彼等閣 述於上文中者外之詩分離及純化氫及氣化氫的其他方法 及裝置，此並不背離本揭示内容之範圍。 在本揭示内容之若干實施例中，作為補充物（make_up) 添加之氣(亦即’基於氣原子(α)之莫耳數而非二原子氣體 (2)之莫耳數’其包含氣氣本身及形成以補充流形式添加 之其他含氯化合物（例如，Ηα、心响及/或si(：u)之一部 分的氣原子）與所製造多晶⑦產物（*包切粉塵）的莫耳比 率小於約2:卜且在其他實施例中小於約ι:ι、小於約 U.2、小於約1:1.5、小於約1:2或小於約ι:2 $(例如，約 HU或約1:1至約1:5)。此外或另一選擇為，作為補充 物添加之氫（亦即，基於氫原子（H)之莫耳而非二原子氣體 (H2)之莫耳數’其包含氫氣本身及形成以補充流形式添加 之其他含氫化合物（例如，Ha、SiHci3、Sicu及/或服） 添加之-部分的氫原子，但雜包含於用於在鼓泡器型系 I59050.doc 19 201221685 統中刀離氣與氣化氫之水内的氫）的莫耳比率可小於約l: 1 及（在其他實施例中）小於約1、小於約1:3、小於約1:5、 小於約1:10(例如，約1:1至1:2〇或約1:2至約1:1〇)。在一些 貫施例中氫並不作為補充流添加於製程中。另外，在一 些實施例中’並不向系統中添加三氯矽烷或四氣化矽；相 反，該等化合物在系統本身内製得並消耗。 用於製造多晶矽之封閉迴路系統 可將上述方法納入實質上封閉迴路系統中以用於製造多 晶矽。上述方法可對於三氣矽烷 '氫及/或氣化氩而言係 實質上封閉迴路。在本揭示内容中及圖1中顯示之若干實 施例中，系統包含氣化反應器7，其中使氯化氫與矽接觸 以製造三氣矽烷及四氣化矽。系統亦包含流化床反應器 3〇(其中使二氣矽烷分解以製造多晶矽）及氫化反應器6〇(其 中引入四氣化矽及氫以製造三氣矽烷）。系統可包含用於 將氯夕烧自氫化反應器6 0輸送至流化床反應器3 〇之輸送 裝置及用於將三氯矽烷自氣化反應器7輸送至流化床反應 器30之輸送裝置。 系、，先亦可包含純化系統4，將三氣矽烧及四氣化矽引入 屯化糸、’先4中以分離二氣石夕烧及四氯化石夕。系統包含用於 將二氣矽烷自純化系統4輸送至流化床反應器3〇之輸送裝 置及用於將四氣化矽自純化系統4輸送至氫化反應器⑼之 輸送裝置。進一步參照^，系統可包含引入來自流化床 反應器30之排出氣體之排出氣體分離器5〇、使氫與三氣矽 烷及四氯化矽分離之排出氣體分離器5〇。輸送裝置將三氣 I59050.doc -20- 201221685 石夕炫及四氯化矽自排出氣體分離器5 〇輸送至純化系統4。 系統包含引入來自氫化反應器之氫化氣體之氫化氣體分 離器70。氫化氣體分離器7〇使三氣矽烷及未反應四氣化矽 與氫及未反應氣化氫分離。輸送裝置將三氣矽烷及未反應 四氣化矽輸送至純化系統4。 系統亦可包含分離系統52，向分離系統52中引入來自氫 化氣體分離器之氫及氣化氫以分離氫及氣化氫。輸送裝置 將氯化氫自分離系統52輸送至氯化反應器7。輸送裝置將 氫自分離系統52輸送至流化床反應器3 〇及氫化反應器6〇中 之至少一者中。 本揭示内容第二實施例之用於製造多晶矽之系統顯示於 圖2中。該系統與圖丨之系統相似；然而，圖2之系統包含 第一流化床反應器1 8〇，其中添加矽以根據上述反應（8)製 造三氣矽烷。系統包含氣化反應器丨〇7，其中使氣化氫與 矽接觸以製造三氣矽烷及四氣化矽。系統亦包含第一流化 床反應器130(其中使三氣矽烷分解以製造多晶矽）及第二流 化床反應器180(其中將四氣化矽轉化成三氣矽烷）。輸送裝 置將二氣矽烷自氣化反應器i 〇7輸送至第一流化床反應器 130。 系統包含純化系統1〇4，將三氣石夕烧及四氣化石夕引入純 化系統104中以分離三氣矽烷及四氣化矽。輸送裝置將三 氣石夕院自純化系統104輸送至第一流化床反應器13〇且輸送 裝置將四氯切自純化系統1G4輸送至第二流化床反應器 180。 I59050.doc •21 · 201221685 系統可包含引入來自第一流化床反應器130之排出氣體 之第一排出氣體分離器150。排出氣體分離器15〇使氫與三 氣矽烷及四氣化矽分離》輸送裝置將三氣矽烷及四氣化石夕 自第一排出氣體分離器150輸送至純化系統1〇4。 系統包含引入來自第二流化床反應器18〇之第二排出氣 體之第二排出氣體分離器系統190。第二排出氣體分離器 190使三氣矽烷及未反應四氣化矽與未反應氫分離。輸送 裝置將三氣矽烷及未反應四氣化矽輸送至純化系統丨。 本揭不内容第二實施例之系統亦可包含分離系統〖52， 將來自第二排出氣體分離器19〇之氫及氣化氫引入分離系 統1 52中以分離氫及氣化氫。輸送裝置將氣化氫自分離系 統152輸送至氣化反應器1〇7且輸送裝置將氫自分離系統 152輸送至第一流化床反應器1〇7及第二流化床反應器“ο 中之至少一者中。 就此而言，用於圖丨及圖2之系統中之適宜輸送裝置係習 用裝置且為本技藝已眾所周知。用於轉移氣體之適宜輸送 裝置包含(例如)再循環風扇或鼓風機，且用於轉移固體之 適宜輸送裝置包含（例如）托桿、螺桿 '皮帶及氣動運輸 機。就此而言’應理解，在本文中使用片語「輸送裝置」 並不思指直接自系統之一個單元轉移至另一草元，而是僅 意心藉由任-數罝之間接轉移部件及/或機構將材料自一 個單元轉移至另一單元。舉例而言，可將來自一個單元之 材料輸送至另-處理單元（例如，純化）且然後輸送至第二 單元。在此實例中，白人丄 π 包含中間處理設備本身之每一輸送單 I59050.doc -22- 201221685 元皆可視為「輸送裝置」且片語「輸逆 御达裝置」不應視為且 有限制意義。

性 知 較佳地，在系統中用於製造多晶矽之所有設備在包含暴 於系統内使用a製造之化合物的環i竟中皆#有耐腐蝕 。適宜構造材料係習用材料且在本發明領域，已眾所周 ，且包含（例如）碳素鋼、不銹鋼、m〇nel合金、 mCONEL合金、HASTELL0Y合金、錄、石墨（例如，擠出 或等壓模製（iso-molded))及碳化矽（例如，轉化石墨或擠 出）。 如圖1及圖2中所顯示，該等系統及方法對於氫、氣化氫 及三氯矽烷而言係實質上封閉迴路，其中該系統在入口流 3(及圖2中之流103、185)中並不包含氫、氣化氫或三氣^ 烷且該等化合物並不在出口流27(或圖2中之127)中自該系 統去除。就此而言，應理解，一定量之氫、氣化氫或三氣 矽烷可在吹掃流中自系統去除且可作為補充流供給至系統 或方法中。可藉由將化合物添加至任一製程流中來達成該 等化合物之補充，如藉由彼等熟習此項技術者可測得。 應理解，上述方法及系統可包含一個以上之所述單元中 之任一者（例如，反應器及/或分離單元)且多個單元可串聯 及/或平行操作，此並不背離本揭示内容之範圍。另外， 就此而言，應理解，所述方法及系統具有實例性且該等方 法及系統可不加限制地包含實施其他功能之其他單元。 在引入本發明要素或其較佳實施例時，冠詞「一」 (「a」、「an」）、「該（the)」及「該（said)」意指具有一或多 I59050.doc -23- 201221685 個要素。術語「包括」'「包合.B「目士 」匕3」及具有」意欲具有包含 性且意指除所列要素外可存在其他要素。 因在不背離本發明範圍之情形下可對上文裝置及方法作 出各種改動’故上文說明書所含有及附圖中所示之所有内 谷皆意欲理解為具有闡釋性而非具有限制音義。 【圖式簡單說明】 ~ 圖1係用於根據本揭示内容第一實施例藉由三氣矽烷之 熱分解來製造多晶矽之系統的流程圖； 圖2係用於根據本揭示内容第二實施例藉由三氣矽烷之 熱分解來製造多晶矽之系統的流程圖； 圖3係用於根據本揭示内容第一實施例來純化含有三氯 矽烷及四氯化矽之排出氣體之純化系統的流程圖；圖4係 用於根據本揭不内容第一實施例來分離及純化氫及氣化氫 之分離系統的流程圖；且 圖5係用於純化自用於氫化四氣化矽之第二流化床反應 器排放之第二排出氣體之第二排出氣體分離系統的流程 圖0 在§玄荨圖式中’相應之參考符號表示相應之部件。 【主要元件符號說明】 3 矽源 4 純化系統 6 氣化氫 7 氣化反應器 10 氣化產物氣體 159050.doc & 201221685 11 微粒分離器 12 三氣矽烷及四氣化矽 13 矽粉塵 14 雜質 15 三氯矽烷純化器 16 氯化氣體分離器 17 三氯矽烷進料氣體 18 四氯化矽分離器 19 除粉塵氯化產物氣體 20 純化二氣妙烧 22 純化四氯化矽 26 氫及氣化氫 27 多晶矽產物（出口流） 29 氫 30 流化床反應器 31 氫（及可能存在之氯化氫） 32 排出氣體 36 四氣化矽及未反應三氣矽烷 41 雜質 42 氫分離器 44 氣化氫純化器 45 氫再循環氣體 47 氣化氫再循環氣體 49 氫純化器 159050.doc -25- 201221685 50 排出氣體分離器 52 分離系統 54 氫 57 氫 60 氫化反應器 63 氮化氣體 70 氫化氣體分離器 73 三氯矽烷及未反應四氣化矽 75 氫及未反應氣化氫 103 入口流 104 純化系統 107 氣化反應器 120 三氯矽烷 122 四氯化矽 127 出口流 130 第一流化床反應器 150 第一排出氣體分離器 152 分離系統 157 氫 164 第二排出氣體 173 三氯矽烷及未反應四氯化矽 175 氫及氣化氫 180 第二流化床反應器 185 微粒矽（入口流） -26- 159050.doc 201221685 190 第二排出氣體分離系統 192 微粒分離器 193 矽微粒 194 除粉塵排出氣體 195 分離器 27· 159050.doc

Claims (1)

1. 201221685 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製造多晶矽之實質上封閉迴路方法，該方法包 括： 將三氯矽院及氫引入流化床反應器中以製造多晶石夕及 包括四氯化矽、氫及未反應三氣矽烷之排出氣體； 將一定量來自該排出氣體之四氣化矽及氫引入氫化反 應器中以製造三氯矽烷及氯化氫； 使氣化氫與矽接觸以製造三氣矽烷及四氣化發；及 將藉由使氣化氫與矽接觸製得之該三氣矽烷引入該流 化床反應器中以製造多晶矽。 2 ·如求項1之方法，其中將氣化氫及矽引入氯化反應器 中以製造包括三氣矽烷及四氯化矽之氯化產物氣體，該 方法包括將該氣化產物氣體引入純化系統中以製造純化 二虱矽烷流及純化四氣化矽流，將該純化三氣矽烷流引 入該流化床反應器中。 3. 如凊求項2之方法，其中將該排出氣體引入排出氣體分 離器中以將氫與二氣石夕炫及四氣化石夕分離，將該三氯石夕 烷及四氣化矽引入該氣化產物氣體純化系統中，將該純 化四氣化矽流引入該氫化反應器中。 4. 如1求項3之方法，其中該排出氣體分離器係氣液分離 器。 5. 如吻求項2之方法，其中將四氣化矽及氫引入該氫化反 應益中以製造包括三氣碎炫、氯化氫、未反應氫及未反 應四氣化矽之氫化氣體，將該氫化氣體引入氫化氣體分 159050.doc 201221685 離益中以將三氣矽烷及未反應四氣化矽與氫及未反應氣 化氫分離，將該三氣矽烷及未反應四氣化矽引入該氣化 氣體純化系統中。 6. 如請求項5之方法’其中該氫化氣體分離器係氣-液分離 器。 7. 如請求項5之方法，其中將該氫及氣化氫氣體引入分離 系統令以分離氫及氣化氫，將該分離之氣化氫引入該氣 化反應器中，將s玄分離之氫引入該流化床反應器及氫化 反應器中之至少一者中。 8·如請求項2之方法，其巾該氯化產物氣體包括三氯石夕 烧四氣化矽、氫及未反應氣化氫，且其中該純化系統 包括氣化氣體分離器、四氯化矽分離器及三氯矽烷純化 器，其中： 將該氣化產物氣體引入該氣化氣體分離器中以將三氣 矽烷及四氣化矽與氫及未反應氣化氫分離； 將该分離之三氯矽烷及四氣化矽引入該四氣化矽分離 Γ中、將四氯化石夕與二氯石夕烧分離並製造三氣石夕烧進料 氣體； 將該三氣矽烷進料氣體引入三氣矽烷純化器中以自該 進料氣體去除雜質；且 將該純化三氯石夕烧進料氣體引入該流化床反應器中以 製造多晶取。 9·:請求項8之方法’其中該氣化氣體分離器係氣-液分離 益《玄四氣化石夕分離器係蒸餘管柱且該三氯石夕烧純化器 I59050.doc 201221685 係蒸餾管柱。 10.如請求項8之方法，其中將該分離之氫及未反應氯化氫 引入分離系統中以分離氫及氯化氫，將該分離之氣化氫 引入該氣化反應器中，將該分離之氫引入該流化床反應 器及虱化反應器中之至少一者中。 • 11.如請求項7之方法，其中該分離系統包括氫分離器、氫 純化器及氣化氫純化器，其中： 將該氫及氯化氫引入該氫分離器中以製造氫再循環氣 體及氣化氫再循環氣體； 將該氫再循環氣體引入氫純化器中以自該氫再循環氣 體去除雜質； 將該氯化氫再循環氣體引入氣化氫純化器中以自該氣 化氫氣體去除雜質；且 將该純化氫再循環氣體引入該流化床反應器及氫化反 應器中之至少一者中；且 將該純化氯化氫再循環氣體引入該氯化反應器中。 12.如請求項丨丨之方法，其中該氫分離器係鼓泡器，該氫純 化器係吸附器且該氣化氫純化器係蒸餾管柱。 女《月求項1之方法，其中作為補充物（make_Up)添加之氣 與所製造多晶矽產物之莫耳比率為小於約2:丨、小於約 U '小於約1:1’2、小於約1:1 5、小於約1:2、小於約 1:2.5、自約2:1至1:5或自約1:1至約1:5。 M.如請求項1之方法，其中作為補充物添加之氫與所製造 多晶石夕產物之莫耳比率為小於約1:1、小於約1:2、小於 159050.doc 201221685 約1:1至1:20或自約 約1:3、小於約1:5、小於約1:ι〇 1:2至約 1:1〇。 其中氫並不作為補充流添加於該方 1 5.如請求項1之方法 法中。 16. 一種用於製造多晶矽之實質上封 括： 閉迴路方法，該方法包 將三氣矽烷及氫引入第一流化床反應器中以製造多晶 石夕及包括四氣切、氫及未反應三氣㈣之第_排出氣 體； 將矽及一疋量.來自該排出氣體之四氣化矽及氫引入第 一机化床反應器中以製造包括三氣矽烷及未反應氫及未 反應四氣化矽之第二排出氣體； 使氣化氫與矽接觸以製造三氯矽烷及四氣化矽；及 將藉由使氣化氫與矽接觸製得之該三氯矽烷引入該第 一流化床反應器中以製造多晶石夕。 17_如請求項16之方法’其中將氣化氫及矽引入氣化反應器 中以製造包括該三氣矽烷及四氣化矽之氣化產物氣體， 該方法包括將該氯化產物氣體引入純化系統中以製造純 化二氣石夕貌流及純化四氯化矽流，將該純化三氯矽烷流 引入該第一流化床反應器中。 1 8.如請求項1 7之方法，其中將該第一排出氣體引入第一排 出氣體分離器令以將氫與三氯矽烷及四氣化矽分離，將 該三氛石夕烧及四氣化矽引入該氣化氣體純化系統中，將 該純化四氣化矽流引入該第二流化床反應器中。 I59050.doc 201221685 1 9.如請求項丨8之方法，其中該第一排出氣體分離器係氣液 分離器。 20. 如請求項丨7之方法，其中將該第二排出氣體引入第二排 出氣體分離器系統中以將三氣石夕院及未反應.四氣化石夕與 氫分離’將該三氯矽烷及未反應四氣化矽引入該氯化氣 體純化系統中。 21. 如凊求項2〇之方法，其中該第二排出氣體分離器係氣液 分離器。 22. 如請求項2〇之方法’其中該第二排出氣體包括氫及氣化 鼠’其中將三氣石夕烧及未反應四氣化;5夕與氫及氣化氫分 離’將該氫及氯化氫引入分離系統中以分離氫及氣化 氫’將該分離之氯化氫引入該氣化反應器中，將該分離 之氫引入該第一流化床反應器及該第二流化床反應器中 之至少一者中。 23. 如請求項17之方法’其中該氣化產物氣體包括三氣矽 烷、四氯化矽 '氫及未反應氯化氫，且其中該純化系統 包括氣化氣體分離器、四氯化矽分離器及三氣矽烧純化 器，其中： 將該氣化產物氣體引入該氣化氣體分離器中以將三氣 石夕炫*及四氯化矽與氫及未反應氯化氫分離； 將該分離之三氯矽烷及四氣化矽引入該四氣化碎分離 器中以將四氣化矽與三氯矽烷分離並製造三氣矽烷進料 氣體； 將該三氣石夕烷進料氣體引入三氣矽烷純化器中以自該 159050.doc 201221685 進料氣體去除雜質；且 將該純化三氣矽烷進料氣體引入該第一流化床反應器 中以製造多晶衫。 24.如請求項23之方法，其中該氣化氣體分離器係氣-液分離 器’該四氣化矽分離器係蒸餾管柱且該三氯矽烷純化器 係蒸德管柱。 25. 如請求項23之方法，其中將該分離之氫及未反應氣化氫 引入分離系統中以分離氩及氣化氫，將該分離之氣化氫 引入該氣化反應器中’將該分離之氫引入該第一流化床 反應器及該第二流化床反應器中之至少一者中。 26. 如請求項22之方法’其中該分離系統包括氫分離器、氫 純化器及氣化氫純化器，其中： 將該虱及氣化氫引入該氫分離3巾卩t造氫再循環氣 體及氯化氫再循環氣體； 將該氮再循環氣體引入氫純化器中以自該嚴再循環氣 體去除雜質； 將該氣化氫再循環氣體引入氣化氮純化器中以自 化氫氣體去除雜質；且 Λ、 將該純化氫再德援$ μ 3, 軋體引入該第一流化床反應器 第二流化床反應H巾之至少—者H 及3亥 將該純化氣化氫再循々 循衣乳體引入該氣化反應器中。 27_如請求項26之方法，盆 其中该虱分離器係鼓泡器，該 化器係吸附器且該氣仆肖μ ^ 4虱純 氣化風純化器係蒸餾管柱。 28.如請求項16之方法，其 、中作為補充物添加之氣與所製造 I59050.doc 201221685 、小於約1:1 小於約1 :2,5 小於 自約 多晶矽產物之莫耳比率為小於約2 約1:1.2 '小於約1:1.5、小於約1:2 2:1至1:5或自約i:i至約1:5。 29:=16之方法，其中作為補充物添加之氫與所製造 多曰曰矽產物之莫耳比率為小於約1:1、小於約匕 ㈣、小於約1:5、小於約1:1。、自約1:1至1:2 = 1:2至約1:1〇。 飞自，‘勺 3 0 ·如請求項16之方法 法中。 其中氫並不作為補充流添加於該方 31. -種用於藉由三氣石夕烧之分解來製造多晶石夕之系統，該 系統對於三氯矽烷而言係實質上封閉迴路，該系統勺 括： ，、、·匕 氯化反應器，其中使氯化氫與矽接觸以製造三氯矽烷 及四氯化石夕； 流化床反應器，其中使三氣矽烷分解以製造多晶矽；及 氫化反應器，其中引入四氣化矽及氫以製造三氣矽 烧。 32·如請求項3 1之系統，其包括： 輸送裝置’其用於將三氯矽烷自該氫化反應器輸送至 該流化床反應器中；及 輸送裝置’其用於將三氯矽烷自該氣化反應器輸送至 該流化床反應器中。 33·如請求項3 1之系統，其包括純化系統，於該純化系統中 引入三氣矽烷及四氯化矽以分離三氯矽烷及四氣化矽。 159050.doc 201221685 34.如請求項33之系統，其包括： 輸送裝置’其用於將三氣矽烷自該純化系統輸送至該 流化床反應器；及 輸送裝置，其用於將四氣化矽自該純化系統輸送至該 氫化反應器。 3 5.如請求項3 3之系統，其包括排出氣體分離器，於該排出 氣體分離器中引入來自該流化床反應器之排出氣體，該 排出氣體包括四氯化矽 '氫及未反應三氯矽烷，其中該 排出氣體分離器將氫與三氣矽烷及四氣化矽分離。 36.如請求項35之系統，其包括輸送裝置，其用於將三氣矽 烷及四氣化矽自該排出氣體分離器輸送至該純化系統。 3 7.如凊求項33之系統，其包括氫化氣體分離器於該氫化 氣體分離器中引入來自該氫化反應器之氫化氣體，該氫 化氣體包括三氣矽烷、氣化氫 '未反應氫及未反應四氣 化矽，其中該氫化氣體分離器將三氣矽烷及未反應四氣 化矽與氣及未反應氣化氫分離。 38.如。月求項37之系統，其包括輸送裝置，其用於將三氣石夕 烷及未反應四氣化矽輸送至該純化系統。 月求項37之系統，其包括分離系統，於該分離系統中 引入來自錢化氣體分離器之氫及氣化氫以分離氮及氣 化氫。 只之系統，其包括： 輸送努@ ^ 、’，、用於將氣化氫自該分離系統輸送 化反應器；及 159050.doc 201221685 輸送裝置’其用於將氫自該分離系統輸送至該流化床 反應器及該氫化反應器中之至少一者中。 41_ 一種用於藉由三氯矽烷之分解來製造多晶矽之系統，該 系統對於二乳石夕烧而言係實質上封閉迴路.，該系統包 括： 氯化反應器’其中使氣化氫與矽接觸以製造三氯石夕烧 及四氣化矽； 第一流化床反應器，其中使三氣矽烷分解以製造多晶 矽；及 第二流化床反應器，其中使四氯化矽與氫及微粒矽接 .觸以製造三氣矽烷。 42.如請求項41之系統’其包括輸送裝置，其用於將三氯石夕 烷自該氯化反應器輸送至該第一流化床反應器。 43·如明求項41之系統，其包括純化系統，於該純化系統中 引入三氣石夕院及四氯化石夕以分離三氣石夕貌及四氣化石夕。 44.如請求項43之系統，其包括： 輸送裝置’其用於將三氣矽烷自該純化系統輸送至該 第一流化床反應器；及 輸送裝置，其用於將四氣化石夕自該純化系統輸送至該 第二流化床反應器。 45.如請求項43之系統，苴句乜笛.,, z、匕括第一排出氣體分離器，於該 第一排出氣體分離器中引人冰 T 51入來自該第一流化床反應器之 排出氣體，該排出氣體包括四氯化石夕、氫及未反應三氯 石夕烧，其中該第一排出氣體分離器將氫與三氯石夕院及四 I59050.doc 201221685 氣化$夕分離。 46. 如請求項45之系統，其包括輪 ^ „ 送裝置，其用於將三氯矽 烷及四氣化矽自該第一排出氣 认 U體刀離器輸送至該純化系 統0 47. 如請求項43之系統，其包括第_ ^ 弟—排出氣體分離器系統， 於該第二排出氣體分離器系 _ 凡T引入來自該第二流化床 反應盗之第二排出翁體，对货 卩出孔體4第二排出氣體包括三氣石夕 48. 院、未反應三氣戟及未反錢，其中該第二排出氣體 分離器將三氣料及未反應四氣切與未反應氫分離。 d胃47之系統’其包括輪送裝置，其用於將三氣石夕 炫及未反應四氣化石夕輸送至該純化系統。 49. 如請求項47之系統， 引入來自該第二排出 離氣及氣化氫。 其包括分離系統，於該分離系統中 氣體氣體分離器之氫及氣化氫以分 50. 51. 如請求項49之系統，其包括： 輸送裝置’其用於將氣化氫自該分離系統輸送至該氯 化反應器；及 輸送裝£ ’其用於冑氫自該分離系統輸送至該第-流 化床反應裔及該第二流化床反應器中之至少一者中。 如請求項4 1 $金w ^ <糸統，其中該氯化反應器係流化床反應 器。 159050.doc