WO2015113894A1 - Verfahren zur herstellung von polykristallinem silicium - Google Patents

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WO2015113894A1
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Harald Hertlein
Friedrich Popp
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Wacker Chemie Ag
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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of polycrystalline silicon.
  • High purity polycrystalline silicon (polysilicon) serves as a starting material for the production of single crystal silicon for semiconductors according to the Czochralski (CZ) or zone melting (FZ) method, as well as for the production of single or multicrystalline silicon by various drawing and casting processes for production from
  • Polysilicon is usually produced by means of the Siemens process.
  • a reaction gas comprising one or more silicon-containing
  • Silane (SiH), monochlorosilane (SiH 3 Cl), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), trichlorosilane (SiHCl 3 ), tetrachlorosilane (SiCl 4 ) or mixtures of the substances mentioned are preferably used as silicon-containing components.
  • the Siemens process is usually carried out in a separator reactor (also called “Siemens reactor”).
  • the reactor comprises a metallic base plate and a coolable bell placed on the base plate so that a reaction space inside the bell
  • the base plate is provided with one or more gas inlet openings and one or more exhaust openings for the outgoing reaction gases and with
  • Each support body usually consists of two thin filament rods and a bridge, which usually connects adjacent rods at their free ends.
  • the filament rods are made of monocrystalline or polycrystalline silicon, less frequently metals or alloys or carbon are used.
  • High-purity polysilicon deposits on the heated filament rods and the horizontal bridge, causing their diameter to increase over time. After the desired diameter is reached, the process is terminated by stopping the supply of silicon-containing components.
  • US 2013/236642 A1 discloses a process for the production of rod-shaped, polycrystalline silicon with a rod diameter of> 100 mm, by
  • Dependent temperature required power is at least 50% of the power at the end of deposition, but not less than 5 kW per 1 m rod length, and the cooled Si rods in the vertical cross-section cracks and / or radial
  • the Si rods should during the cooling phase at least up to a
  • Rod temperature of 800 ° C are brought into contact with hydrogen.
  • the pressure in the reactor should be between 2 and 30 bar.
  • the polycrystalline silicon rods receive defined cracks and stresses and can be broken more easily in later processing.
  • the examples given were in a Siemens reactor with 8 bars
  • the thin rods used were made of hyperpure silicon with a length of 2 m and had a diameter of 5 mm.
  • a mixture of hydrogen and trichlorosilane was used for the deposition.
  • the temperature of the bars was 1000 ° C throughout the deposition time.
  • the pressure in the reactor was 3 bar.
  • the deposition ran until the bars reached the diameter of 160 mm.
  • the power required at the end of the deposition was about 25 kW per 1 m rod length.
  • the pressure was increased to 10 bar or adjusted to ambient pressure (about 1 bar).
  • US 2012 / 100302A1 discloses a process for producing polycrystalline silicon rods by depositing silicon on at least one thin rod in a reactor, wherein before the silicon deposition hydrogen halide at a thin rod temperature of 400-1000 ° C in the reactor containing at least one Introduced thin rod, irradiated by UV light, causing halogen and
  • the carrier body In order to heat the carrier body to a temperature at which silicon is deposited, they must be ignited.
  • several possibilities are known, e.g. Igniting by means of a so-called.
  • a high voltage is applied to the carrier body.
  • the high voltage leads to a current flow through the silicon carrier body after some time.
  • the carrier body ignites.
  • the current flow leads to a heating of the carrier body, which in turn leads to a reduction of the resistance and allows higher current flows and thus better heating.
  • the oxide layer Before silicon can be deposited on the heated carrier body, the oxide layer must be removed thereon.
  • Oxide layer thickness corresponds, removed. Subsequently, the supply of HCl is reduced or stopped. The removal of the oxide layer takes less than 20 minutes.
  • the support bodies are heated to 1 150 ° C. In the gas are 30% HCl, 5% TCS and 65%
  • the disadvantage is that HCl has to be added to the reaction gas mixture in order to completely remove the native oxide in an acceptable time. Without the addition of HCl, the oxide removal takes more than 1 hour.
  • the object of the invention is achieved by a process for producing polycrystalline silicon, in which a reaction gas containing a silicon containing component and hydrogen is introduced into a reactor, wherein the reactor comprises at least one support body made of silicon, which is heated by direct current passage, wherein the silicon-containing component is decomposed and polycrystalline silicon deposited on the at least one support body, characterized in that the at least one carrier body made of silicon has an oxide layer which, before the deposition of
  • Polycrystalline silicon on the at least one support body is removed by the at least one support body is heated to a temperature of 1100-1200 ° C and exposed at an installation pressure of 0.1 to 5 barü an atmosphere containing hydrogen by a purge gas containing hydrogen the Reactor is supplied.
  • the system pressure is 0, 1 to 1 barü.
  • the amount of purge gas based on the reactor volume is 10 - 25 Nm 3 / h per m 3 reactor volume, more preferably 14 to 19 Nm 3 / h per m 3
  • the purge gas consists of hydrogen with a purity of 99 to 99.9999999% by volume ("fresh hydrogen").
  • the oxide layer can be removed in less than 20 minutes. It is not necessary to add HCl or HF.
  • Reactor for the deposition of polycrystalline silicon is removed and cleaned, and small amounts of HCl (0.05 vol%), SiH 4 (0.15 wt .-%) and H 3 SiCl (0.1
  • an exhaust gas is produced which is conducted from the reactor to an exhaust gas treatment system, in particular an exhaust gas scrubber, or to a condensation device.
  • the remaining after the condensation gaseous portions of the exhaust gas can be fed to adsorption.
  • hydrogen is released from
  • a condensation system offers advantages, as the consumption of hydrogen is thus 50% lower than when using a scrubber. Consumed hydrogen is preferably replaced by fresh hydrogen. The disadvantage is that the removed with the aid of hydrogen oxide layer lands as an impurity in the gas cycle and thus can adversely affect the product quality of the polycrystalline silicon produced. For this reason, the use of a condensation system is less preferred.
  • the rinsing hydrogen is introduced at the outlet of the reactor into an exhaust gas scrubber with liquid absorption medium, preferably water, and then released into the free atmosphere. Depending on regulatory requirements can also be dispensed with an exhaust scrubber and the exhaust gas are discharged directly into the atmosphere.
  • the exhaust gas hydrogen chloride at the reactor outlet
  • the exhaust gas is gradually cooled and compacted over several stages with different cooling media, such as water, brine, oil, etc.
  • the thus purified exhaust gas can be fed back to the reactors as Switzerlandas.
  • the system pressure 0.1 -5 barü
  • the scrubber pressure is greater than 0.0 bar and less than 0.3 bar.
  • the pressure in the condensation is greater than 5.0 barü.
  • Table 1 shows the procedures for two comparative examples (scrubber / condensation) and for Examples 1 and 2 according to the invention.
  • the comparative examples show two different ways of working, which are not according to the invention.
  • Nitrogen atmosphere is lowered under flushing hydrogen, the system pressure to about 0.4 bar overpressure and then raised again to 5.5 bar overpressure. This cycle lasts about 15 minutes and is repeated 3 times.
  • Comparative Example 2 compared to Comparative Example 1, 240 Nm 3 / h of hydrogen is saved.
  • Nitrogen atmosphere is lowered under flushing hydrogen, the system pressure to about 0.4 bar overpressure and then raised again to 5.5 bar overpressure. This cycle lasts about 15 minutes and is repeated 2.5 times. Thus, the system pressure is at the end at 0.4 barü.
  • Nitrogen atmosphere is lowered under flushing hydrogen, the system pressure to about 0.4 bar overpressure and then raised again to 5.5 bar overpressure. This cycle lasts about 15 minutes and is repeated 3.5 times. Thus, the system pressure is at the end at 0.4 barü.
  • Example 2 a fourth pressure change takes place (duration 15 min).
  • the batch change time is thereby reduced by 68 minutes in Example 1 and by 59 minutes in Example 2. This is associated with corresponding increases in the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium, bei dem ein Reaktionsgas enthaltend eine Silicium enthaltende Komponente und Wasserstoff in einen Reaktor eingeleitet wird, wobei der Reaktor wenigstens einen Trägerkörper aus Silicium umfasst, der durch direkten Stromdurchgang erhitzt wird, wobei die Silicium enthaltende Komponente zersetzt wird und sich polykristallines Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper abscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Trägerkörper aus Silicium eine Oxidschicht aufweist, die vor Beginn der Abscheidung von polykristallinem Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper dadurch entfernt wird, dass der wenigstens eine Trägerkörper auf eine Temperatur von 1100-1200°C aufgeheizt und bei einem Druck von 0,1 bis 5 barü einer Atmosphäre enthaltend Wasserstoff ausgesetzt wird, indem ein Spülgas enthaltend Wasserstoff dem Reaktor zugeführt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium. Hochreines polykristallines Silicium (Polysilicium) dient als Ausgangsmaterial zur Herstellung von einkristallinem Silicium für Halbleiter nach dem Czochralski(CZ)- oder Zonenschmelz(FZ)-Verfahren, sowie zur Herstellung von ein- oder multikristallinem Silicium nach verschiedenen Zieh- und Gieß-Verfahren zur Produktion von
Solarzellen für die Photovoltaik.
Polysilicium wird üblicherweise mittels des Siemens-Verfahrens hergestellt. Dabei wird ein Reaktionsgas umfassend eine oder mehrere Silicium enthaltende
Komponenten und gegebenenfalls Wasserstoff in einen Reaktor umfassend durch direkten Stromdurchgang erhitzte Trägerkörper eingeleitet, wobei sich an den
Trägerkörpern Silicium in fester Form abscheidet.
Als Silicium enthaltende Komponenten werden bevorzugt Silan (SiH ), Monochlorsilan (SiH3CI), Dichlorsilan (SiH2CI2), Trichlorsilan (SiHCI3), Tetrachlorsilan (SiCI4) oder Mischungen der genannten Stoffe eingesetzt.
Das Siemens-Verfahren wird üblicherweise in einem Abscheidereaktor (auch „Siemens-Reaktor" genannt) durchgeführt. In der gebräuchlichsten Ausführungsform umfasst der Reaktor eine metallische Grundplatte und eine kühlbare Glocke, die auf die Grundplatte gesetzt ist, so dass ein Reaktionsraum im Inneren der Glocke entsteht. Die Grundplatte ist mit einer oder mehreren Gaseinlassöffnungen und einer oder mehreren Abgasöffnungen für die abgehenden Reaktionsgase sowie mit
Halterungen versehen, mit deren Hilfe die Trägerkörper im Reaktionsraum gehalten und mit elektrischem Strom versorgt werden. In EP 2 077 252 A2 wird der typische Aufbau eines in der Herstellung von Polysilicium zum Einsatz kommenden
Reaktortyps beschrieben.
Jeder Trägerkörper besteht meistens aus zwei dünnen Filamentstäben und einer Brücke, die in der Regel benachbarte Stäbe an ihren freien Enden verbindet. Am häufigsten werden die Filamentstäbe aus ein- oder polykristallinem Silicium gefertigt, seltener kommen Metalle bzw. Legierungen oder Kohlenstoff zum Einsatz. Die
Filamentstäbe stecken senkrecht in am Reaktorboden befindlichen Elektroden, über die der Anschluss an die Stromversorgung erfolgt. An den erhitzten Filamentstäben und der waagrechten Brücke scheidet sich hochreines Polysilicium ab, wodurch deren Durchmesser mit der Zeit anwächst. Nachdem der gewünschte Durchmesser erreicht ist, wird der Prozess beendet, indem die Zufuhr von Silicium-haltigen Komponenten beendet wird.
US 2013/236642 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von stabförmigen, polykristallinen Silicium mit einem Stabdurchmesser von >100 mm, durch
Abscheidung von siliciumhaltigem Gas nach dem Siemens-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Si-Stäbe am Ende des Abscheideprozesses während des Abkühlens im Reaktor mit Wasserstoff in Kontakt gebracht werden, wobei der Wasserstoffdurchfluss und/oder der Wasserstoffdruck so gewählt sein muss, dass die bei diesen Durchfluss und/oder Druck für die Aufrechterhaltung der
Abscheidetemperatur benötige Leistung mindestens 50 % von der Leistung am Abscheideende beträgt, aber nicht weniger als 5 kW pro 1 m Stablänge, und die abgekühlten Si-Stäbe im senkrechten Querschnitt Risse und/oder radiale
Spannungen mit einer Größe von mindestens 1■ 10-4 cm"1 aufweisen.
Die Si-Stäbe sollen während der Abkühlphase mindestens bis zu einer
Stabtemperatur von 800 °C mit Wasserstoff in Kontakt gebracht werden. Dabei soll der Druck im Reaktor zwischen 2 und 30 bar betragen.
Dabei erhalten die polykristallinen Siliciumstäbe definierte Risse und Spannungen und können in der späteren Weiterverarbeitung leichter zu Stücken gebrochen werden. Die angeführten Beispiele wurden in einem Siemensreaktor mit 8 Stäben
durchgeführt. Die eingesetzten Dünnstäbe waren aus Reinstsilicium mit einer Länge von 2 m und hatten einen Durchmesser von 5 mm. Für die Abscheidung wurde ein Gemisch aus Wasserstoff und Trichlorsilan eingesetzt. Die Temperatur der Stäbe betrug 1000 °C während der gesamten Abscheidungszeit. Der Druck im Reaktor betrug 3 bar. Die Abscheidung lief, bis die Stäbe den Durchmesser von 160 mm erreichten. Die am Ende der Abscheidung benötigte Leistung lag bei etwa 25 kW pro 1 m Stablänge. Für die Nachbehandlung wurde der Druck auf 10 bar erhöht bzw. auf Umgebungsdruck (etwa 1 bar) eingestellt.
US 2012/100302A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Siliciumstäben durch Abscheiden von Silicium auf wenigstens einem Dünnstab in einem Reaktor, wobei vor der Siliciumabscheidung Halogenwasserstoff bei einer Dünnstabtemperatur von 400-1000 °C in den Reaktor enthaltend wenigstens einen Dünnstab eingeleitet, mittels UV-Licht bestrahlt wird, wodurch Halogen- und
Wasserstoffradikale entstehen und die sich bildenden flüchtigen Halogenide und Hydride aus dem Reaktor entfernt werden. Um die Trägerkörper auf eine Temperatur aufheizen zu können, bei der sich Silicium abscheidet, müssen diese gezündet werden. Dazu sind mehrere Möglichkeiten bekannt, z.B. Zünden mittels eines sog. Heizfingers, vgl. DE2854707 A1 , oder mittels Strahlungswärme, vgl. US 5895594 A. Alternativ wird eine hohe Spannung an den Trägerkörper angelegt. Bei der hohen Spannung kommt es nach einiger Zeit zu einem Stromfluss durch den Silicium- Trägerkörper. Der Trägerkörper zündet. Der Stromfluss führt zu einer Erwärmung des Trägerkörpers, was wiederum zu einer Reduzierung des Widerstandes führt und höhere Stromflüsse und somit eine bessere Erwärmung ermöglicht.
Bevor Silicium auf dem erhitzten Trägerkörper abgeschieden werden kann, muss die Oxidschicht auf diesem entfernt werden.
US 3328199 A zufolge kann dies im Rahmen der Herstellung von polykristallinem Silicium erfolgen, indem dem Reaktionsgasgemisch (Halogensilan und Wasserstoff)
HCl zugegeben wird, und die erhitzten Trägerkörper diesem ausgesetzt werden.
Dadurch wird die Oxidschicht bzw. eine Schicht, die einem Vielfachen der
Oxidschichtdicke entspricht, entfernt. Anschließend wird die Zufuhr von HCl reduziert oder beendet. Die Entfernung der Oxidschicht erfolgt in weniger als 20 min. Die Trägerkörper werden auf 1 150°C erhitzt. Im Gas sind 30 % HCl, 5 % TCS und 65 %
H2 oder 30% HCl, 2% TCS und 68% H2 enthalten. Der Gasdurchfluss beträgt 50 -
100 l/h (0,05 - 0,1 Nm3/h).
Nachteilig ist, dass dem Reaktionsgasgemisch HCl zugeführt werden muss, um das native Oxid in einer akzeptablen Zeit komplett zu entfernen. Ohne Zugabe von HCl dauert die Oxidentfernung mehr als 1 Stunde.
Aus dieser Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium, bei dem ein Reaktionsgas enthaltend eine Silicium enthaltende Komponente und Wasserstoff in einen Reaktor eingeleitet wird, wobei der Reaktor wenigstens einen Trägerkörper aus Silicium umfasst, der durch direkten Stromdurchgang erhitzt wird, wobei die Silicium enthaltende Komponente zersetzt wird und sich polykristallines Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper abscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Trägerkörper aus Silicium eine Oxidschicht aufweist, die vor Beginn der Abscheidung von
polykristallinem Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper dadurch entfernt wird, dass der wenigstens eine Trägerkörper auf eine Temperatur von 1100-1200°C aufgeheizt und bei einem Anlagendruck von 0,1 bis 5 barü einer Atmosphäre enthaltend Wasserstoff ausgesetzt wird, indem ein Spülgas enthaltend Wasserstoff dem Reaktor zugeführt wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Vorzugsweise beträgt der Anlagendruck 0, 1 bis 1 barü.
Vorzugweise beträgt die Spülgasmenge bezogen auf das Reaktorvolumen 10 - 25 Nm3/h pro m3 Reaktorvolumen, besonders bevorzugt 14 bis 19 Nm3/h pro m3
Reaktorvolumen.
Vorzugweise besteht das Spülgas aus Wasserstoff mit einer Reinheit von 99 bis 99,9999999 Vol-% („frischer Wasserstoff").
Es hat sich gezeigt, dass unter den genannten Bedingungen die Oxidschicht in weniger als 20 min entfernt werden kann. Dabei ist es nicht nötig, HCl oder HF hinzuzufügen.
Das Spülgas zur Entfernung der Oxidschicht kann auch HCl, HxSiCI -x (x = 0 - 3) oder SiH4 enthalten.
Beispielweise könnte auch nichtverbrauchter Wasserstoff, der als Abgas einem
Reaktor zur Abscheidung von polykristallinem Silicium entnommen und gereinigt wird, und geringe Mengen an HCl (0,05 Vol-%), SiH4 (0,15 Gew.-%) und H3SiCI (0,1
Gew.%) enthält, als Spülgas verwendet werden. Überraschenderweise nimmt bei niedrigerem Druck die Geschwindigkeit der
Oxidschichtentfernung dramatisch zu. Der Wasserstoff- und Energieverbrauch
(Energie wird zum Heizen der Trägerkörper benötigt) konnte deutlich abgesenkt werden. Durch den geringeren Zeitbedarf für die Entfernung der Oxidschicht vom Trägerkörper sinkt die Gesamtrüstzeit. Die Reaktor Raum-Zeit-Ausbeute nimmt zu.
Bei der Entfernung der Oxidschicht vom Trägerkörper entsteht ein Abgas, das vom Reaktor zu einem Abgasaufbereitungssystem, insbesondere einem Abgaswäscher, oder zu einer Kondensationsvorrichtung geführt wird.
Die nach der Kondensation übrig bleibenden gasförmigen Anteile des Abgases können einer Adsorption zugeführt werden. Hier wird Wasserstoff von ggf.
vorhandenen anderen Bestandteilen des Gasstromes abgetrennt und z.B. wieder dem Abscheideprozess zugeführt. Die übrig bleibenden Komponenten können in einer weiteren Kondensation in flüssige und gasförmige Komponenten getrennt werden
Ein Kondensationssystem bietet Vorteile, da der Verbrauch an Wasserstoff dadurch 50% niedriger ist als bei Verwendung eines Wäschers. Verbrauchter Wasserstoff wird vorzugweise durch frischen Wasserstoff ersetzt. Der Nachteil besteht darin, dass die mit Hilfe des Wasserstoffes entfernte Oxidschicht als Verunreinigung im Gaskreislauf landet und damit die Produktqualität des hergestellten polykristallinen Siliciums negativ beeinflussen kann. Aus diesem Grund ist der Einsatz eines Kondensationssystems weniger bevorzugt. Bei der Verwendung eines Abgaswäschers wird der Spülwasserstoff am Ausgang des Reaktors in einen Abgaswäscher mit flüssigem Absorptionsmedium, bevorzugt Wasser, eingeleitet und anschließend in die freie Atmosphäre abgegeben. Je nach behördlichen Auflagen kann auch auf einen Abgaswäscher verzichtet werden und das Abgas direkt in die Atmosphäre abgegeben werden.
Bei der Verwendung eines Kondensationssystems wird das Abgas (Spülwasserstoff am Reaktorausgang) über mehrere Stufen mit unterschiedlichen Kühlmedien, wie z.B. Wasser, Sole, Frigen usw. stufenweise abgekühlt und verdichtet. Anschließend kann das so gereinigte Abgas wieder den Reaktoren als Zugas zugeführt werden. Vorzugweise ist der Anlagendruck (0,1 -5 barü), bei der der Trägerkörper einer Atmosphäre enthaltend Wasserstoff ausgesetzt wird, größer als der Wäscherdruck und kleiner als der Kondensationsdruck. Vorzugweise ist der Wäscherdruck größer als 0,0 barü und kleiner als 0,3 barü.
Vorzugweise ist der Druck in der Kondensation größer als 5,0 barü.
In Tabelle 1 sind die Arbeitsweisen für zwei Vergleichsbeispiele (Abgaswäscher / Kondensation) und für die erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 dargestellt.
Tabelle 1
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Die Vergleichsbeispiele zeigen zwei verschiedene Arbeitsweisen, die nicht erfindungsgemäß sind.
Bei beiden Arbeitsweisen erfolgen zunächst 3 Druckwechsel (Druck Ab- und Aufbau) mit frischem Wasserstoff.
Ausgehend von einem Anlagendruck von ca. 5,5 bar Überdruck unter
Stickstoffatmosphäre wird unter Spülwasserstoffzufuhr der Anlagendruck auf ca. 0,4 bar Überdruck abgesenkt und anschließend wieder auf 5,5 bar Überdruck angehoben. Dieser Zyklus dauert ca. 15 Minuten und wird 3 mal wiederholt.
Bei beiden Vergleichsbeispielen sind 80 Minuten nötig, um das Oxid vollständig von den stabförmigen Trägerkörpem zu entfernen (bei 6 barü mit einem Durchfluss von 180 Nm3/h Wasserstoff, einer Stabtemperatur von 1 100 bis 1200 °C) Das Abgas aus Vergleichsbeispiel 1 wird einem Abgaswäscher zugeführt. Bei
Vergleichsbeispiel 2 kommt ein Kondensationssystem zum Einsatz.
Im Vergleichsbeispiel 2 wird gegenüber Vergleichsbeispiel 1 , 240 Nm3/h Wasserstoff eingespart.
Ansonsten haben beide Vergleichsbeispiele den gleichen Zeitbedarf und führen zu keiner Verbesserung in der Chargenwechselzeit bzw. zu einer Reduzierung der Anlagenstillstandszeit (TO). Beispiel 1
Ausgehend von einem Anlagendruck von ca. 5,5 bar Überdruck unter
Stickstoffatmosphäre wird unter Spülwasserstoffzufuhr der Anlagendruck auf ca. 0,4 bar Überdruck abgesenkt und anschließend wieder auf 5,5 bar Überdruck angehoben. Dieser Zyklus dauert ca. 15 Minuten und wird 2,5 mal wiederholt. Somit liegt der Anlagendruck am Ende bei 0,4 barü.
Bei einem Druck von 0,4 barü mit einem Durchfluss von 36 Nm3/h (180Nm3/h / 7bara * 1 ,4bara) Wasserstoff, einer Stabtemperatur von 1 100 bis 1200 °C ist die
Oxidschicht nach 12 min vollständig entfernt. Anschließend wird der Druck wieder auf 5,5 barü erhöht und damit der 3. Druckzyklus abgeschlossen.
Beispiel 2
Ausgehend von einem Anlagendruck von ca. 5,5 bar Überdruck unter
Stickstoffatmosphäre wird unter Spülwasserstoffzufuhr der Anlagendruck auf ca. 0,4 bar Überdruck abgesenkt und anschließend wieder auf 5,5 bar Überdruck angehoben. Dieser Zyklus dauert ca. 15 Minuten und wird 3,5 mal wiederholt. Somit liegt der Anlagendruck am Ende bei 0,4 barü.
In Beispiel 2 erfolgt ein vierter Druckwechsel (Dauer 15 min).
Bei einem Druck von 0,4 barü mit einem Durchfluss von 36 Nm3/h (180Nm3/h / 7bara * 1 ,4bara) Wasserstoff, einer Stabtemperatur von 1 100 bis 1200 °C ist die
Oxidschicht nach 6 min vollständig entfernt.
Anschließend wird der Druck wieder auf 5,5 barü erhöht und damit der 4. Druckzyklus abgeschlossen. Gegenüber Vergleichsbeispiel 1 spart man pro Charge 233 Nm3/h frischen
Wasserstoff (Beispiel 1) bzw. 176 Nm3/h frischen Wasserstoff (Beispiel 2).
Die Zeit bis zur vollständigen Entfernung des Oxids reduziert sich von 80 min auf 12 min (Beispiel 1) bzw. 6 min (Beispiel 2).
Die Chargenwechselzeit reduziert sich dadurch um 68 min bei Beispiel 1 und um 59 min bei Beispiel 2. Damit verbunden sind entsprechende Erhöhungen bei der
Anlagenausbringung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium, bei dem ein Reaktionsgas enthaltend eine Silicium enthaltende Komponente und Wasserstoff in einen Reaktor eingeleitet wird, wobei der Reaktor wenigstens einen Trägerkörper aus Silicium umfasst, der durch direkten Stromdurchgang erhitzt wird, wobei die Silicium enthaltende Komponente zersetzt wird und sich polykristallines Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper abscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Trägerkörper aus Silicium eine Oxidschicht aufweist, die vor Beginn der Abscheidung von polykristallinem Silicium auf dem wenigstens einen Trägerkörper dadurch entfernt wird, dass der wenigstens eine Trägerkörper auf eine Temperatur von 1100-1200°C aufgeheizt und bei einem Anlagendruck von 0, 1 bis 5 barü einer Atmosphäre enthaltend Wasserstoff ausgesetzt wird, indem ein Spülgas enthaltend Wasserstoff dem Reaktor zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Anlagendruck 0, 1 bis 1 barü beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei eine Spülgasmenge bezogen auf das Reaktorvolumen 10 - 25 Nm3/h pro m3 Reaktorvolumen beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Spülgasmenge bezogen auf das
Reaktorvolumen 14 bis 19 Nm3/h pro m3 Reaktorvolumen beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spülgas Wasserstoff und eine geringere Menge wenigstens eines Gases ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus HCl, HxSiCI4-x (x = 0 - 3) und SiH4 enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich beim Spülgas um Wasserstoff mit einer Reinheit von 99 bis 99,9999999 Vol-% handelt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Entfernung der
Oxidschicht von dem wenigstens einen Trägerkörper in weniger als 20 min erfolgt und die Zufuhr von Spülgas nach Entfernung der Oxidschicht von dem wenigstens einen Trägerkörper beendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei bei der Entfernung der
Oxidschicht ein Abgas entsteht, welches einem Abgasaufbereitungssystem oder einer Kondensationsvorrichtung zugeführt wird, wobei der Anlagendruck des Abgasaufbereitungssystems kleiner und der Anlagendruck der Kondensationsvorrichtung größer ist als der Anlagendruck des Reaktors während der Entfernung der Oxidschicht.
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