TWI436946B - 多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備 - Google Patents

多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備 Download PDF

Info

Publication number
TWI436946B
TWI436946B TW097116476A TW97116476A TWI436946B TW I436946 B TWI436946 B TW I436946B TW 097116476 A TW097116476 A TW 097116476A TW 97116476 A TW97116476 A TW 97116476A TW I436946 B TWI436946 B TW I436946B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polymer
distillation column
reactor
hydrogen
conversion
Prior art date
Application number
TW097116476A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200918450A (en
Inventor
Masayuki Tebakari
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Publication of TW200918450A publication Critical patent/TW200918450A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI436946B publication Critical patent/TWI436946B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • 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
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • 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
    • C01B33/04—Hydrides of silicon
    • C01B33/043—Monosilane
    • 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
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • 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
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/1071—Tetrachloride, trichlorosilane or silicochloroform, dichlorosilane, monochlorosilane or mixtures thereof
    • 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
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/10773—Halogenated silanes obtained by disproportionation and molecular rearrangement of halogenated silanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/06—Preparatory processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description

多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備
本發明係關於作為半導體用的單晶矽的拉晶成長原料來使用之多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備。
作為半導體用的單晶矽的原料來使用之高純度多晶矽，一般採用的製造方法為西門子(Siemens)法。該西門子法，依據以下的反應式(1)(2)所示之三氯矽烷(SiHCl3 )的還原反應和熱分解反應來生成多晶矽。
SiHCl3 ＋H2 → Si＋3HCl………(1) 4SiHCl3 → Si＋3SiCl4 ＋2H2 ………(2)
在該西門子法，作為原料之三氯矽烷，可讓四氯矽烷(SiCl4 ：四氯化矽)和氫反應並依反應式(3)進行轉換而製造出。
SiCl4 ＋H2 → SiHCl3 ＋HCl………(3)
以往，在採用西門子法之多晶矽的製程，在反應生成氣體中，除了三氯矽烷、四氯矽烷以外，還含有單氯矽烷、二氯矽烷或高分子氯化矽化合物(聚合物)(參照專利文獻1)。該聚合物是指，具有2個矽原子以上之Si2 Cl6 、Si3 Cl8 (八氯化三矽)、Si2 H2 Cl4 等的聚矽化合物(高分子氯化矽化合物)的總稱。
該聚合物蒸餾後之殘留液中含有八氯化三矽(屬於具有3個矽原子之三矽烷之1種)或十氯化四矽(屬於具有 4個矽原子之四矽烷之1種)，以往針對這些物質，是用水和鹼等進行加水分解等的處理。例如，在專利文獻2揭示聚合物的分解方法。
〔專利文獻1〕國際公開WO02/012122〔專利文獻2〕日本特開平11－253741號公報
在以往之採用西門子法之多晶矽的製程，所產生之聚合物須進行加水分解等的處理，在加水分解時會發熱且會產生氫氣，對應於此必須採用複雜的控制及設備。又，由於聚合物中的氯會經由和鹼等反應會被除去，造成生產設備(plant)內的氯源減少，因此必須從生產設備的外部進行氯源的補給。再者，隨著矽聚合度變高會造成沸點上昇，聚合物會附著於配管壁面而成為堵塞的原因，如此會影響配管和機器的完善性。特別是三矽烷和四矽烷，在用蒸汽加熱之通常的設備，可能無法解決附著所造成之堵塞。
本發明係有鑑於前述課題而構成者，其目的係提供一種多晶矽之製造方法及多晶矽製造設備，既容易進行聚合物之分解處理，又能抑制氯的損失並維持機器的完善性。
為了解決上述課題，本發明是採用以下構成。亦即，本發明的多晶矽之製造方法，其特徵在於：係具備流出物生成步驟和轉換反應步驟；該流出物生成步驟，係讓三氯矽烷和氫反應，以生成含有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷 類(式SiHn Cl4－n ：n＝0~4)、至少包含三矽烷類或四矽烷類之聚合物的流出物；該轉換反應步驟，係將上述流出物和氫供應至轉換反應器，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應。
又本發明之多晶矽製造設備，其特徵在於：係具備生成反應器和轉換反應器；該生成反應器，係讓三氯矽烷和氫反應，以生成含有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷類(式SiHn Cl4－n ：n＝0~4)、至少包含三矽烷類或四矽烷類之聚合物的流出物；該轉換反應器，係將上述流出物和氫供應至內部，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應。
前述多晶矽之製造方法及多晶矽製造設備，係將含有聚合物(至少包含三矽烷類或四矽烷類)的流出物和氫供應至轉換反應器，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應，因此在轉換反應器，可從聚合物獲得作為多晶矽的製造原料之三氯矽烷和二氯矽烷等的單矽烷類。
又在第1圖所示的構成例中，可省去加水分解之相關控制及設備，且能防止鹼等造成之氯源的損失。又不須對聚合物進行殘留物處理，因此可抑制配管等的堵塞，而能維持配管和機器的完善性。
本發明的多晶矽之製造方法，是以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式將上述聚合物供應至上述轉換反應器。又本發明的多晶矽製造設備是設定成，以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式將上述聚合物供應至上述轉換反應器。
若轉換反應器內的聚合物濃度未達0.01莫耳%，比起流出物生成步驟(讓三氯矽烷和氫反應，以生成含有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷類(式SiHn Cl4－n ：n＝0~4)、聚合物的流出物)所產生之聚合物量，使用於轉換反應之聚合物量較少，因此上述聚合物的大部分必須進行加水分解處理，如此將無法完全獲得本發明的效果。另一方面，若轉換反應器內的聚合物濃度超過1莫耳%，在轉換反應器入口附近，在配管壁面可能發生附著而造成堵塞。
因此，本發明的多晶矽製造方法及製造設備較佳為，以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式來供應聚合物。這時，在轉換反應器，可從聚合物獲得作為多晶矽的製造原料之三氯矽烷和二氯矽烷等的單矽烷類。又能防止轉換反應器入口附近之配管的堵塞等。
為了以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式供應聚合物，在第1圖所示的例子，可調整來自第2蒸餾塔塔頂之四氯矽烷和來自第3蒸餾塔塔頂之聚合物的混合比例而進行供應。
又本發明之多晶矽之製造方法，是對用來將上述聚合物供應至上述轉換反應器之供應配管，以60~300℃的範 圍實施加熱。本發明之多晶矽製造設備係具備：用來將上述聚合物供應至上述轉換反應器之供應配管、用來將上述供應配管以60~300℃的範圍實施加熱之配管加熱機構。
在上述多晶矽製造方法及製造設備，藉由對用來將上述聚合物供應至上述轉換反應器之供應配管以60~300℃的範圍實施加熱，可防止聚合物在低溫下堆積於供應配管內而發生堵塞。若加熱溫度未達60℃，可能會發生聚合物之低溫堆積，又若加熱溫度超過300℃，會使聚合物產生熱分解，並不理想。
本發明的多晶矽之製造方法，例如，係將上述生成步驟所生成之流出物導入冷卻器以分離出氫及氯化氫，接著導入第1蒸餾塔以分離出三氯矽烷，將第1蒸餾塔的塔底成分導入第2蒸餾塔以分離出四氯化矽，將第2蒸餾塔的塔底成分導入第3蒸餾塔以分離出聚合物，將該聚合物及在第2蒸餾塔分離出的四氯化矽導入轉換反應器，進一步將氫導入轉換反應器以進行反應。
本發明的多晶矽製造設備，例如係具備：上述生成反應器、將上述生成步驟所生成之流出物冷卻以分離出氫及氯化氫之冷卻器、將冷卻後的生成氣體蒸餾以分離出三氯矽烷之第1蒸餾塔、將第1蒸餾塔的塔底成分蒸餾以分離出四氯化矽之第2蒸餾塔、將第2蒸餾塔的塔底成分蒸餾以分離出聚合物之第3蒸餾塔、供應分離出的上述聚合物和在第2蒸餾塔分離出的上述四氯化矽並進一步供應氫以進行轉換反應之轉換反應器。
依據上述多晶矽之製造方法及製造設備，係將生成步驟所獲得之流出物冷卻以分離出氫及氯化氫，進一步進行階段蒸餾而分離出三氯矽烷及四氯化矽以進行再利用，因此可避免廢棄損失而提昇使用效率。又蒸餾分離出的四氯化矽及聚合物，在導入轉換反應器進行再利用時，由於容易進行濃度調整，故能提昇轉換反應的效率。
依據本發明之多晶矽之製造方法及製造設備，係將含有聚合物(至少包含三矽烷類或四矽烷類)的流出物和氫供應至轉換反應器，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應，藉由將聚合物再利用，可獲得多晶矽原料的單矽烷類，又只要調整第3蒸餾塔的運轉條件，即可省去為了進行加水分解的聚合物處理設備，又能防止氯源的損失。又能抑制聚合物堆積所造成之配管等的堵塞，而能維持配管和機器的完善性。
以下根據第1圖及第2圖，來說明本發明的多晶矽製造方法及多晶矽製造設備之一實施形態。
本實施形態之多晶矽製造設備，如第1圖所示係具備：生成反應器1和轉換反應器2；該生成反應器1，係讓三氯矽烷和氫反應，以生成含有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷類(式SiHn Cl4－n ：n＝0~4)、至少包含三矽烷類或四矽烷類之聚合物的流出物；該轉換反應器2，係將流出 物和氫供應至內部，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使聚合物成為單矽烷類之轉換反應。
又該多晶矽製造設備係具備：用來將從生成反應器1導出的流出物冷卻以冷卻器3(冷凝器)、第1蒸餾塔4、第2蒸餾塔5、第3蒸餾塔6。在冷卻器3，係分離精製出氫及氯化氫，並將氯矽烷類及聚合物冷凝後進行捕集及分離處理。在第1蒸餾塔4，係從在冷卻器3分離處理後的流出物蒸餾分離出三氯矽烷。在第2蒸餾塔5，係從流出物(在第1蒸餾塔4將三氯矽烷分離後)蒸餾分離出四氯矽烷。在第3蒸餾塔6，係從流出物(在第2蒸餾塔5將四氯矽烷分離後)蒸餾分離出聚合物。
上述第3蒸餾塔6和轉換反應器2，係經由供應配管7(用來將在第3蒸餾塔6分離出的聚合物供應至轉換反應器2)來連接。又設有：用來將供應配管7以60~300℃的範圍加熱之配管加熱機構8。
又從供應配管7供應至轉換反應器2之聚合物量，係控制成使轉換反應器內的聚合物量成為0.01~1莫耳%的範圍。又氫的供應管是連接於轉換反應器。
上述生成反應器1，係採用西門子法之多晶矽的反應爐，以三氯矽烷和氫的混合氣體為原料，在內部將該混合氣體加熱而進行熱分解反應及氫還原反應而產生矽結晶，讓該矽結晶在內部之赤熱的矽芯棒的表面析出，藉此成長出大徑的多晶矽棒而製造出多晶矽。作為原料氣體之氫的 一部分，可將在冷卻器3分離精製出之氫予以再利用。
上述轉換反應器2(轉化爐)，是在內部導入從第2蒸餾塔5供應的四氯矽烷和氫，以600~1400℃、較佳為800℃以上、更佳為超過1200℃的溫度加熱而進行轉換反應，以生成三氯矽烷和氯化氫之反應生成氣體，在本實施形態，除四氯矽烷和氫以外，也導入從供應配管7供應的聚合物來進行反應。若轉換反應溫度未達600℃，將無法進行充分的轉換反應，另一方面，若超過1400℃，構成轉換反應器之碳構件上施加的SiC披覆會發生剝落的問題，並不理想。
上述供應配管加熱機構8，例如可藉由蒸汽加熱、電加熱、氣體燃燒加熱等來將供應配管7以上述溫度範圍實施加熱。
接著參照第2圖來說明，使用本實施形態的多晶矽製造設備之多晶矽製造方法。
首先，供應三氯矽烷和氫而在生成反應器1進行反應所生成(多晶矽生成步驟：S1)之流出物，送往冷卻器3，而分離精製出氫及氯化氫(冷卻凝縮步驟S2)。接著，在冷卻器3將氫等分離後之流出物，被送往第1蒸餾塔4，將三氯矽烷(沸點約33℃)蒸餾分離出(三氯矽烷(TCS)蒸餾分離步驟：S3)。
在第1蒸餾塔4，塔頂溫度設定成三氯矽烷的蒸餾溫度，並將餾出的三氯矽烷回收。四氯矽烷因為沸點高於三氯矽烷，在此蒸餾步驟是和其他流出物一起從塔底導出。
然後，在第1蒸餾塔4將三氯矽烷分離後的流出物，被送往第2蒸餾塔5，將四氯矽烷(沸點約57℃)蒸餾分離出(四氯矽烷(STC)蒸餾分離步驟：S4)。在第2蒸餾塔5，塔頂溫度設定成四氯矽烷的蒸餾溫度，並將餾出的四氯矽烷回收。在此蒸餾步驟，係將四氯矽烷蒸餾出，而含有高沸點成分的聚合物之四氯矽烷則殘留於液體中。
將四氯矽烷分離後之第2蒸餾塔5的塔底流出物，被導入第3蒸餾塔6。第3蒸餾塔6，係將含有四氯矽烷和聚合物之液體進行分離，從塔頂餾出含有少量聚合物之四氯矽烷，從塔底分離出含有多量聚合物之四氯矽烷(聚合物蒸餾回收步驟：S5)。塔頂成分之含聚合物的四氯矽烷，是經由供應配管7來導入轉換反應器2。另一方面，塔底流出物之含多量聚合物的四氯矽烷，則在殘留物處理步驟進行加水分解等的處理。
藉由改變蒸餾塔的運轉條件，可調節四氯矽烷中的聚合物濃度。藉由調節第3蒸餾塔6的運轉條件，並將第2蒸餾塔5的塔頂成分之四氯矽烷和第3蒸餾塔6的塔頂成分之含聚合物的四氯矽烷之比率予以調整，藉此將轉換反應器內的聚合物濃度調整成0.01~1莫耳%。
在第3蒸餾塔6，以60~300℃的範圍進行餾出。在第3蒸餾塔6分離出的聚合物中含有：Si2 H2 Cl4 、Si2 Cl6 、三矽烷等等。可將其中的Si2 Cl6 回收來當作半導體原料使用。三矽烷當中沸點最高的Si3 Cl8 的沸點為212℃。
分離出的聚合物是經由供應配管7而導入轉換反應器 2。這時，供應至轉換反應器2之聚合物量，是調整成轉換反應器內的聚合物濃度為0.01~1莫耳%。若將Si2 Cl6 等的二矽烷全量當作半導體原料來回收，而只將剩下的三矽烷的25%導入轉換反應器，則可獲得約0.01莫耳%之聚合物；若將二矽烷等的聚合物全部導入轉換反應器2，並將四氯矽烷之25%使用於轉換反應，則可獲得1莫耳%的聚合物。如此般，可根據多晶矽製程之物質收支來設定聚合物的濃度範圍。
又在供應聚合物時，是藉由供應配管加熱機構而以60~300℃的加熱範圍來加熱供應配管7。又在第2蒸餾塔5蒸餾出之四氯矽烷，也是作為原料的一部分而供應至轉換反應器2。
在轉換反應器2，經由四氯矽烷和氫之轉換反應來生成三氯矽烷，並經由聚合物的轉換反應來生成三氯矽烷(TCS)、二氯矽烷(DCS)等的單矽烷類(轉換步驟：S6)。又藉由將含有三矽烷等的聚合物導入轉換反應器2，能謀求氯源之有效利用，並謀求有助於製造多晶矽的單矽烷類(二氯矽烷、三氯矽烷)之增加。
在轉換反應器2產生之含有單矽烷類(三氯矽烷等)之反應生成氣體，被送往生成反應器1，而使用於多晶矽的生成反應。另一方面，在第3蒸餾塔6將聚合物分離後的殘留物，例如另外送往殘留物處理步驟(S7)進行處理。
如此般之本實施形態，係將含有聚合物(至少包含三 矽烷類或四矽烷類)之流出物和氫供應至轉換反應器2，在600~1400℃之加熱下，進行使四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應，並進行使聚合物成為單矽烷類之轉換反應，因此，在轉換反應器2，可從聚合物獲得作為多晶矽製造原料之三氯矽烷和二氯矽烷等的單矽烷類。
由於未進行加水分解反應，可省去加水分解之相關控制及設備，並可防止鹼等造成之氯源的損失。再者，不須對聚合物進行殘留物處理，且能抑制聚合物堆積所造成之配管等的堵塞，而能維持配管和機器的完善性。特別是將供應配管7(用來將聚合物供應給轉換反應器2)以60~300℃的範圍加熱，因此可防止聚合物在低溫下堆積於供應配管7內而發生堵塞的問題。又聚合物是以0.01~1莫耳%的範圍供應至轉換反應器2，因此不須進行加水分解處理，且能防止轉換反應器2入口附近之配管的堵塞等。
〔實施例〕
以下用實施例來具體說明，使用上述實施形態之多晶矽製造設備而實際製造多晶矽時之聚合物的分解處理。又本發明之技術範圍，並不限於上述實施形態或以下實施例的範圍，在不脫離本發明主旨的範圍內當然也實施各種變更。
〔實施例1~3〕
將來自生成反應器1的流出物用冷卻器3冷凝所得之 液體組成為：SiH2 Cl2 ：3%、SiHCl3 ：50%、SiCl4 ：43%、聚合物：2%。將該流出物經上述各蒸餾步驟後，以聚合物供應量為0.01莫耳%的方式導入轉換反應器2。轉換反應器2的溫度設定為1300℃，液體流量為40L/min，氫流量為16m3 /min。供應配管7的溫度設定為230℃。在此條件下實施之SiCl4 轉換成SiHCl3 的轉換率為20%，聚合物的分解率為90%以上，都是屬於良好的結果。
〔實施例2~3〕
除將聚合物供應量改變成表1所示以外，係和實施例1同樣的使上述流出物經各蒸餾步驟後導入轉換反應器2。結果顯示於表1。
〔比較例1~2〕
除如表1所示改變聚合物供應量以外，係和實施例1同樣的使上述流出物經各蒸餾步驟後導入轉換反應器2。結果顯示於表1。
在表1中，No.1、No.5為比較例，No.2~No.4為實施例。聚合物分解率＝(轉換反應前的聚合物莫耳數－轉換反應後的聚合物莫耳數)/轉換反應前的聚合物莫耳數。TCS轉換率為SiCl4 轉換成SiHCl3 的轉換率，配管溫度為供應配管7的溫度。
1‧‧‧生成反應器
2‧‧‧轉換反應器
3‧‧‧冷卻器
4‧‧‧第1蒸餾塔
5‧‧‧第2蒸餾塔
6‧‧‧第3蒸餾塔
7‧‧‧供應配管
8‧‧‧供應配管加熱機構
S1‧‧‧多晶矽生成步驟
S2‧‧‧冷卻凝縮步驟
S3‧‧‧三氯矽烷蒸餾分離步驟
S4‧‧‧四氯矽烷蒸餾分離步驟
S5‧‧‧聚合物蒸餾回收步驟
S6‧‧‧轉換步驟
S7‧‧‧殘留物處理步驟
第1圖係本發明的多晶矽製造方法及多晶矽製造設備的一實施形態的多晶矽製造設備之方塊圖。
第2圖係本實施形態的多晶矽製造方法之流程圖。
1‧‧‧生成反應器
2‧‧‧轉換反應器
3‧‧‧冷卻器
4‧‧‧第1蒸餾塔
5‧‧‧第2蒸餾塔
6‧‧‧第3蒸餾塔
7‧‧‧供應配管
8‧‧‧供應配管加熱機構

Claims (6)

  1. 一種多晶矽之製造方法，其特徵在於：係具備流出物生成步驟和轉換反應步驟；該流出物生成步驟，係讓三氯矽烷和氫反應，以生成含有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷類(式SiHn Cl4-n ：n=0~4)、至少包含三矽烷類或四矽烷類之聚合物的流出物；該轉換反應步驟，係將上述流出物和氫導入冷卻器以分離出氫及氯化氫，接著導入第1蒸餾塔以分離出三氯矽烷，將第1蒸餾塔的塔底成分導入第2蒸餾塔以分離出四氯化矽，將第2蒸餾塔的塔底成分導入第3蒸餾塔以分離出聚合物，將該聚合物及在第2蒸餾塔分離出的四氯化矽導入轉換反應器，進一步將氫導入轉換反應器，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之多晶矽之製造方法，其中，是以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式將上述聚合物供應至上述轉換反應器。
  3. 如申請專利範圍第1項記載之多晶矽之製造方法，其中，對用來將上述聚合物供應至上述轉換反應器之供應配管，以60~300℃的範圍實施加熱。
  4. 一種多晶矽製造設備，其特徵在於：係具備生成反應器、冷卻器、第1蒸餾塔、第2蒸餾塔、第3蒸餾塔及轉換反應器；該生成反應器，係讓三氯矽烷和氫反應，以生成含 有：矽、包含四氯矽烷之單矽烷類(式SiHn Cl4-n ：n=0~4)、至少包含三矽烷類或四矽烷類之聚合物的流出物；該冷卻器，係將上述生成步驟所生成之流出物冷卻以分離出氫及氯化氫；該第1蒸餾塔，係將冷卻後的生成氣體蒸餾以分離出三氯矽烷；該第2蒸餾塔，係將第1蒸餾塔的塔底成分蒸餾以分離出四氯化矽；該第3蒸餾塔，係將第2蒸餾塔的塔底成分蒸餾以分離出聚合物；該轉換反應器，係供應分離出的上述聚合物和在第2蒸餾塔分離出的上述四氯化矽並進一步供應氫，用600~1400℃的範圍加熱，以進行使上述四氯矽烷成為三氯矽烷之轉換反應並進行使上述聚合物成為單矽烷類之轉換反應。
  5. 如申請專利範圍第4項記載之多晶矽製造設備，其中，是設定成以轉換反應器內的聚合物濃度成為0.01~1莫耳%範圍的方式將上述聚合物供應至上述轉換反應器。
  6. 如申請專利範圍第4項記載之多晶矽製造設備，其中，係具備：用來將上述聚合物供應至上述轉換反應器之供應配管、用來將上述供應配管以60~300℃的範圍實施加熱之配管加熱機構。
TW097116476A 2006-11-14 2008-05-05 多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備 TWI436946B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006308477 2006-11-14
JP2007273546A JP5435188B2 (ja) 2006-11-14 2007-10-22 多結晶シリコンの製造方法および多結晶シリコン製造設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200918450A TW200918450A (en) 2009-05-01
TWI436946B true TWI436946B (zh) 2014-05-11

Family

ID=39401515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097116476A TWI436946B (zh) 2006-11-14 2008-05-05 多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8017099B2 (zh)
EP (1) EP2070871B1 (zh)
JP (1) JP5435188B2 (zh)
KR (1) KR101426099B1 (zh)
TW (1) TWI436946B (zh)
WO (1) WO2008059706A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5444839B2 (ja) * 2008-05-28 2014-03-19 三菱マテリアル株式会社 トリクロロシラン製造装置及び製造方法
KR101332922B1 (ko) * 2008-12-26 2013-11-26 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 다결정 실리콘의 세정 방법 및 세정 장치 그리고 다결정 실리콘의 제조 방법
JP5403658B2 (ja) * 2009-02-27 2014-01-29 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ クロロシラン類を使用するクローズド系の洗浄方法
JP5321314B2 (ja) * 2009-07-23 2013-10-23 三菱マテリアル株式会社 クロロシラン重合物の分解方法および分解装置
DE102009056437B4 (de) 2009-12-02 2013-06-27 Spawnt Private S.À.R.L. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von kurzkettigen halogenierten Polysilanen
EP2630081B1 (en) * 2010-10-22 2016-04-20 MEMC Electronic Materials, Inc. Production of polycrystalline silicon in closed-loop processes and systems
DE102011006116A1 (de) * 2011-03-25 2012-09-27 Evonik Degussa Gmbh Verwendung von Brennern mit Strahlrohr in Reaktoren zur Umsetzung von Chlorsilanen
JP5969230B2 (ja) * 2012-03-16 2016-08-17 株式会社トクヤマ 多結晶シリコンロッド
WO2014100705A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Centrotherm Photovoltaics Usa, Inc. Conserved off gas recovery systems and processes
DE102013207447A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Evonik Degussa Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Octachlortrisilan
DE102013207444A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Evonik Degussa Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polychlorsilanen
KR101768279B1 (ko) * 2014-09-29 2017-08-30 주식회사 엘지화학 수평형 반응기를 이용한 폴리실리콘 제조 장치 및 제조 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2606811A (en) 1947-10-10 1952-08-12 Union Carbide & Carbon Corp Hydrogenation of silicon compounds
US4217334A (en) * 1972-02-26 1980-08-12 Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler Process for the production of chlorosilanes
US4396824A (en) * 1979-10-09 1983-08-02 Siltec Corporation Conduit for high temperature transfer of molten semiconductor crystalline material
US4340574A (en) * 1980-08-28 1982-07-20 Union Carbide Corporation Process for the production of ultrahigh purity silane with recycle from separation columns
US4921026A (en) * 1988-06-01 1990-05-01 Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. Polycrystalline silicon capable of yielding long lifetime single crystalline silicon
JPH11253741A (ja) 1998-03-13 1999-09-21 Tokuyama Corp シラン類の処理方法
JP3812232B2 (ja) * 1998-10-23 2006-08-23 日新電機株式会社 多結晶シリコン薄膜形成方法及び薄膜形成装置
US6368568B1 (en) * 2000-02-18 2002-04-09 Stephen M Lord Method for improving the efficiency of a silicon purification process
WO2002012122A1 (fr) * 2000-08-02 2002-02-14 Mitsubishi Materials Polycrystalline Silicon Corporation Procédé de production d'hexachlorure de disilicium
US7033561B2 (en) * 2001-06-08 2006-04-25 Dow Corning Corporation Process for preparation of polycrystalline silicon
US20020187096A1 (en) * 2001-06-08 2002-12-12 Kendig James Edward Process for preparation of polycrystalline silicon
US6932954B2 (en) * 2001-10-19 2005-08-23 Tokuyama Corporation Method for producing silicon
JP4831285B2 (ja) * 2004-04-30 2011-12-07 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコンの製造方法
JP2006169012A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Sumitomo Titanium Corp ヘキサクロロジシラン及びその製造方法
JP2006308477A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Hitachi Chem Co Ltd ポリマー光導波路の検査方法及び製造方法
US20080220166A1 (en) * 2005-07-19 2008-09-11 Paul Edward Ege Silicon Spout-Fluidized Bed
JP4846411B2 (ja) 2006-03-30 2011-12-28 株式会社ディスコ 半導体パッケージ用治具

Also Published As

Publication number Publication date
EP2070871B1 (en) 2016-02-17
KR20090079871A (ko) 2009-07-22
US20100160591A1 (en) 2010-06-24
JP2008143774A (ja) 2008-06-26
WO2008059706A1 (fr) 2008-05-22
EP2070871A1 (en) 2009-06-17
KR101426099B1 (ko) 2014-08-01
US8017099B2 (en) 2011-09-13
JP5435188B2 (ja) 2014-03-05
TW200918450A (en) 2009-05-01
EP2070871A4 (en) 2013-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI436946B (zh) 多晶矽之製造方法以及多晶矽製造設備
JP5311014B2 (ja) 転換反応ガスの分離回収方法。
TWI430947B (zh) 三氯矽烷之製造方法，三氯矽烷之製造裝置，以及多結晶矽之製造方法
JP5397580B2 (ja) トリクロロシランの製造方法と製造装置および多結晶シリコンの製造方法
JP5601438B2 (ja) トリクロロシランの製造方法およびトリクロロシラン製造装置
CN100436315C (zh) 硅的制造方法
JP4465961B2 (ja) 六塩化二珪素の製造方法
JP4778504B2 (ja) シリコンの製造方法
JP4740646B2 (ja) シリコンの製造方法
JP5637866B2 (ja) 多結晶シリコンの製造法
CN107867695A (zh) 三氯硅烷的纯化系统和多晶硅的制造方法
WO2010050241A1 (ja) トリクロロシランの製造方法および利用方法
JP5392488B2 (ja) トリクロロシランの製造方法および用途
JP5573852B2 (ja) 不活性ガスを用いたベンディングシステムによるホウ素化合物量を低減した多結晶シリコンの製造装置および製造方法
CN107074561A (zh) 使用高效混合式水平反应器的多晶硅制造装置和方法
JP5333725B2 (ja) トリクロロシランの製造方法および利用方法
CN101495408A (zh) 多晶硅的制备方法及多晶硅的制备设备