專利名稱：沉積多晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沉積多晶硅的方法。
背景技術(shù)：
在通過(guò)對(duì)氯硅烷例如三氯硅烷或二氯硅烷進(jìn)行化學(xué)氣相沉積來(lái)制備多 晶硅的時(shí)候，在熾熱的硅表面例如棒(西門(mén)子法)或顆粒(流化床法)上 分解氣體，由此在主要反應(yīng)中將硅沉積在熱表面上，并生成副產(chǎn)物四氯硅 垸。由三氯硅烷沉積多晶硅是基于氯硅垸的熱平衡過(guò)程。例如，在三氯硅 烷沉積中，根據(jù)反應(yīng)條件，發(fā)生以下主要反應(yīng)-
4 SiHCl3----> 3 SiCl4 + Si + 2 H2 或
4 SiHCl3 + 2 H2----〉 3 Si + SiCl4 + 8 HCl。
可以從硅沉積反應(yīng)器的尾氣中冷凝成液體(尾氣冷凝物)的氯硅烷化 合物根據(jù)沉積條件除了二氯硅烷、三氯硅烷和四氯化硅之外，還包括0.001-3 重量％的高沸點(diǎn)氯硅烷，所述高沸點(diǎn)氯硅烷在下文中也稱為高沸點(diǎn)化合物， 其在副反應(yīng)中生成。高沸點(diǎn)氯硅烷是包含硅和氯的、并含有或不含有氫、 氧和碳的化合物，其具有比四氯硅烷(57。C/1013hPa)更高的沸點(diǎn)。它們優(yōu) 選是式HnCl6.nSi2 (n = 0-6)的二硅烷、式H2n.mClmSin (n = 2-oo，優(yōu)選為2-4， 且m = 0-2n)的低聚(氯)硅烷、式HnCUSi20 (n = 0-4)的二硅氧烷、式 H3Si-
n-0-SiH3(n=l-4，優(yōu)選1或2; R獨(dú)立地為H、 Cl或CH。的 硅氧垸、和式為如下的環(huán)狀低聚硅氧垸及其甲基衍生物<formula>formula see original document page 4</formula>在典型的組成中，這些高沸點(diǎn)氯硅烷由約50重量c/。的Si2Cl6、大于34 重量％的Si2HCl5、 10重量°/。的Si2H2CU(2個(gè)同分異構(gòu)體)、5重量％的Si2H2Cl3 (2個(gè)同分異構(gòu)體)、和小于1重量％的更高沸點(diǎn)的氯硅烷成分組成。
對(duì)多晶硅沉積的尾氣的處理，已知有各種方法DE2918066公開(kāi)了一 種方法，其中將在多晶硅沉積的冷凝物中獲得的所有氯硅烷都重新供回到 沉積的反應(yīng)氣體中。這個(gè)方法具有的嚴(yán)重缺陷是非常低的硅沉積速率，這 是由反應(yīng)氣體平衡中產(chǎn)生的四氯硅烷濃度非常高造成的，使得該沉積方法 《艮不纟圣濟(jì)(W,C. O'Mara, R.B. Herring, L.P. Hunt, Handbook of Semiconductor Silicon Technology, ISBN 0-8155-1237-6， p.77， 1990)。
在商業(yè)上應(yīng)用的被稱為西門(mén)子法的方法用于通過(guò)三氯硅烷沉積來(lái)制備 棒狀多晶硅，因此常規(guī)上是從尾氣中提供沸點(diǎn)低于三氯硅烷的氯硅烷以及 未反應(yīng)的三氯硅垸返回到西門(mén)子沉積反應(yīng)器中來(lái)制備多晶硅。得到的四氯 硅烷通過(guò)蒸餾從尾氣流中分離出來(lái)，然后或者轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(Motorola， US 3,933,985)，或者用作其它化學(xué)產(chǎn)品例如熱解沉積二氧化硅或四乙基硅酸鹽 的起始材料(參照Handbook of Semiconductor Silicon Technology, ISBN 0-8155-1237-6， p.72, 1990)。另外得到的高沸點(diǎn)化合物或者被處理掉(例如 US 4,252,780)或者轉(zhuǎn)化為單體。這通過(guò)四氯硅垸和氫的反應(yīng)，或者通過(guò)用 HC1裂解來(lái)完成(Osaka Titanium, JP Hei 1-188414; Tokuyama， JP H09-263405; Union Carbide, US 4,340,574; Hemlock, WO 02/100776 Al)。
同樣已知的是，高純度六氯二硅烷(H2Si2Cl6)可以從多晶硅沉積的尾氣
中分離出來(lái)(WO2002012122)。但是，分離出這些高沸點(diǎn)餾分用作特定的 晶體取向生長(zhǎng)或制備硅聚合物的起始材料是十分復(fù)雜的。
所有這類處理高沸點(diǎn)化合物的方法都伴隨著產(chǎn)量損耗，尤其是氯和硅 的損耗；由水解產(chǎn)物導(dǎo)致的環(huán)境污染；或者復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝。此外， 在所述用于得到單體的再循環(huán)過(guò)程中，冷凝物中含有的化合物的半導(dǎo)體純 度喪失。這首先必須通過(guò)復(fù)雜的純化步驟，優(yōu)選通過(guò)蒸餾進(jìn)行重建，然后 才能將產(chǎn)品再次用于沉積過(guò)程中。
DE102006009953中描述了一種經(jīng)濟(jì)利用高沸點(diǎn)化合物的方法。其被用 于制備熱解沉積二氧化硅。但缺點(diǎn)在于制備多晶硅時(shí)，還必須進(jìn)行熱解沉 積二氧化硅的制備，這意味著這些不同產(chǎn)物混合在一起，這是人們所不期望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種廉價(jià)的方法使得能夠回收利用來(lái)自多晶 硅沉積的高沸點(diǎn)化合物。
本發(fā)明的該目的通過(guò)一種制備多晶硅的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在所述方法中， 將包含氫氣和含硅氣體的反應(yīng)氣體引入反應(yīng)室中，所述含硅氣體在加熱的 硅上進(jìn)行熱分解，并沉積在硅上形成尾氣，該尾氣被分離成第一尾氣餾分 和第二尾氣餾分，所述第一尾氣餾分包含三氯硅烷和沸點(diǎn)低于三氯硅烷的 氯硅垸，所述第二尾氣餾分包含沸點(diǎn)高于三氯硅烷的成分，將第一尾氣餾 分供應(yīng)到沉積多晶硅的反應(yīng)氣體中，而將第二尾氣餾分分離為四氯硅烷和 包含高沸點(diǎn)化合物、并含有或不含有四氯硅烷的高沸點(diǎn)化合物餾分，所述 方法包括將所述高沸點(diǎn)化合物餾分提供到沉積硅的反應(yīng)氣體中并將反應(yīng)氣 體加熱到確保該高沸點(diǎn)化合物餾分在進(jìn)入沉積反應(yīng)器的反應(yīng)室時(shí)呈氣態(tài)的 溫度。
已經(jīng)驚奇地發(fā)現(xiàn)，高沸點(diǎn)成分在沉積反應(yīng)器中被有效地消耗，而不增 加尾氣中高沸點(diǎn)化合物的濃度，這是典型的特定沉積反應(yīng)器和其中的沉積 過(guò)程。
本發(fā)明的方法使得能夠直接回收利用來(lái)自多晶硅沉積中的高沸點(diǎn)化合 物。該方法以增值的方式將高沸點(diǎn)化合物轉(zhuǎn)化為硅或單體氯硅烷。因此， 還首次能夠經(jīng)濟(jì)且環(huán)保地進(jìn)行多晶硅沉積操作，其中在尾氣中得到大量的 高沸點(diǎn)化合物。此外，該方法還減少了在制備多晶硅中硅和氯的損耗，而 且，該方法避免了在處理多晶硅沉積的尾氣時(shí)的分離和純化步驟?，F(xiàn)有技 術(shù)所必需的單獨(dú)的化學(xué)轉(zhuǎn)化(例如歧化、裂化或氫化)或成本很高的廢氣 成分處理都得以避免。
在優(yōu)選的方法變型中，高沸點(diǎn)化合物餾分在供應(yīng)到反應(yīng)氣體中之前， 被加熱到其呈氣態(tài)的溫度。
反應(yīng)室是西門(mén)子反應(yīng)器的反應(yīng)室，或者是流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室。沒(méi)
有本發(fā)明的廢氣循環(huán)步驟的相應(yīng)沉積方法見(jiàn)于例如US3933985或 WO02/100776Al。在含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，在西門(mén)子反應(yīng)器中的硅
棒具有的溫度優(yōu)選為900-1413°C，更優(yōu)選為1100-1413°C。
在含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，流化床反應(yīng)器中的顆粒
具有的溫度優(yōu)選為800-1400°C,更優(yōu)選為950-1050°C。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選將含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體在1-8巴的
絕對(duì)壓力下加熱到300-59(TC的溫度，本發(fā)明的要點(diǎn)在于確保高沸點(diǎn)成分的
完全蒸發(fā)。
出于實(shí)踐的考慮，優(yōu)選高沸點(diǎn)化合物餾分中四氯硅烷的含量確保高沸 點(diǎn)化合物餾分的自由流動(dòng)，髙沸點(diǎn)化合物餾分在沒(méi)有四氯硅院的情況下， 由于其高粘度而很難輸送。四氯硅垸的含量?jī)?yōu)選在50重量％以下。但是在 技術(shù)復(fù)雜性適當(dāng)?shù)那闆r下也可以使用由100%高沸點(diǎn)化合物組成的高沸點(diǎn) 化合物餾分。
如果在高沸點(diǎn)化合物餾分中存在大于5重量％的極高沸點(diǎn)成分(沸點(diǎn) 在300'C以上的化合物)，那么優(yōu)選通過(guò)蒸餾將這些成分從高沸點(diǎn)化合物餾 分中除去。這可以例如通過(guò)蒸餾塔上底部抽取來(lái)完成，在本發(fā)明的方法中 使用的高沸點(diǎn)化合物餾分從蒸餾塔側(cè)取出。
含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體中的氯硅垸組合物優(yōu)選如下0-10重量％ 的二氯硅烷、90-99.9重量％的三氯硅烷、0-5重量％的四氯硅烷、0.01-5重 量％的高沸點(diǎn)化合物。
含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體中的氯硅烷組合物更優(yōu)選如下0-10重量 %的二氯硅烷、90-99.9重量％的三氯硅烷、0-0.5重量％的四氯硅烷、0.01-0.5 重量％的高沸點(diǎn)化合物。在這兩種情況下，高沸點(diǎn)化合物的主要成分(即總 共超過(guò)90重量％的高沸點(diǎn)化合物)都是Si2Cl6、 HSi2Cl^nH2Si2Cl4。
本發(fā)明還涉及包含氫氣和前述氯硅垸組合物之一的反應(yīng)氣體在西門(mén)子 反應(yīng)器或流化床反應(yīng)器中制備多晶硅的用途。
從沸點(diǎn)高于四氯硅烷的餾分中除去的四氯硅垸可以如US 3，933，985所 述，被供應(yīng)到例如高溫轉(zhuǎn)化中。
優(yōu)選的是，多個(gè)沉積設(shè)備的尾氣彼此混合，并且在分離之后，將高沸 點(diǎn)化合物餾分提供到一個(gè)或多個(gè)西門(mén)子反應(yīng)器或一個(gè)或多個(gè)流化床反應(yīng)器 的反應(yīng)氣體中。更優(yōu)選的是，以西門(mén)子法沉積得到的尾氣中的高沸點(diǎn)化合物餾分被提 供到基于三氯硅烷的流化床多晶硅沉積的反應(yīng)氣體中。
在本發(fā)明的研究中，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果將由西門(mén)子法沉積得到的 高沸點(diǎn)化合物循環(huán)到同樣的沉積反應(yīng)器中，在這些沉積反應(yīng)器的尾氣中高 沸點(diǎn)化合物的平衡濃度只有輕微提高，而沉積結(jié)果，即多晶硅棒的質(zhì)量和 產(chǎn)量未受不利影響。例如，在常規(guī)的西門(mén)子反應(yīng)器中，尾氣冷凝物中高沸
點(diǎn)化合物濃度提高了 0.35重量％-0.37重量％。
在將該尾氣餾分加入到在流化床中基于三氯硅烷的硅顆粒沉積的反應(yīng) 氣體中，可將來(lái)自西門(mén)子法沉積的尾氣冷凝物的高沸點(diǎn)化合物以多達(dá)3重 量％的量加入到反應(yīng)氣體中，而不會(huì)在流化床尾氣中發(fā)現(xiàn)可測(cè)量的高沸點(diǎn) 化合物濃度(>0.01重量％)，也不會(huì)造成沉積結(jié)果劣化。因此，優(yōu)選向反 應(yīng)氣體中提供多達(dá)5重量％，優(yōu)選0.01-3重量％的高沸點(diǎn)化合物。
由于事實(shí)上在常規(guī)沉積條件下，在流化床中基于三氯硅烷的硅顆粒沉 積的冷凝物中檢測(cè)不到高沸點(diǎn)化合物，所以， 一種組合方法使得能夠在一 個(gè)過(guò)程中完全利用來(lái)自西門(mén)子沉積的高沸點(diǎn)化合物，在所述組合方法中將 通過(guò)西門(mén)子沉積制備多晶硅得到的尾氣中的高沸點(diǎn)化合物餾分加入到流化 床沉積的反應(yīng)氣體中用于制備多晶硅。因此根據(jù)本發(fā)明，該方法變型是特 別優(yōu)選的。
進(jìn)行沉積過(guò)程的條件與這些沉積過(guò)程中常規(guī)參數(shù)一致。 因此根據(jù)本發(fā)明的方法也使得能夠利用棒沉積反應(yīng)器，其沉積行為已 經(jīng)例如通過(guò)影響流動(dòng)的冷卻內(nèi)部構(gòu)件得到優(yōu)化，但是迄今為止還不具有經(jīng) 濟(jì)優(yōu)勢(shì)，這是由于其尾氣中不利得具有更高水平的高沸點(diǎn)化合物。這些反 應(yīng)器中尾氣中的高沸點(diǎn)化合物餾分可以通過(guò)將其加入到具有低水平的高沸 點(diǎn)化合物的反應(yīng)器中的反應(yīng)氣體中而處理掉
本發(fā)明因此還涉及一種方法，其中將具有高水平的高沸點(diǎn)化合物的沉 積高沸點(diǎn)化合物冷凝物提供到具有低水平的高沸點(diǎn)化合物的沉積反應(yīng)氣體 中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的方法的變型的示意圖，其中來(lái)自用于生成多晶硅棒的西門(mén)子反應(yīng)器的高沸點(diǎn)化合物餾分被循環(huán)到同樣的反應(yīng)器中(見(jiàn)實(shí)施 例l)。在該方法變型中，優(yōu)選將0.01-0.5重量％的高沸點(diǎn)化合物加入到反
應(yīng)氣體中，將反應(yīng)氣體加熱到300-590°C，并在硅棒溫度為1100-1413。C下
進(jìn)行沉積。
參考數(shù)字的意思是
1:用于硅棒沉積的反應(yīng)器
2:來(lái)自反應(yīng)器尾氣的氯硅烷冷凝物的蒸餾
3:來(lái)自于蒸餾2的高沸點(diǎn)化合物/四氯硅烷混合物的蒸餾
4:三氯硅垸加入到沉積反應(yīng)器中
5:氫氣加入到沉積反應(yīng)器中
6:沉積反應(yīng)器的尾氣冷凝物
7:來(lái)自蒸餾2的"低沸點(diǎn)化合物餾分"，其包含三氯硅垸和更低沸點(diǎn) 的氯硅垸成分例如二氯硅烷和單氯硅垸
8:來(lái)自蒸餾2的任選側(cè)取餾分，其包含四氯硅垸
9:來(lái)自蒸餾2的"高沸點(diǎn)化合物餾分"，其包含四氯硅垸和更高沸點(diǎn) 的氯硅垸成分("高沸點(diǎn)化合物")
10:沸點(diǎn)高于30(TC的高沸點(diǎn)氯硅垸成分的任選排放
11:用于循環(huán)進(jìn)入到沉積中的"高沸點(diǎn)化合物餾分"，其包含任選部 分的四氯硅烷和更高沸點(diǎn)的氯硅烷成分
12:用于沉積反應(yīng)器的反應(yīng)氣體，其包含完全蒸發(fā)的氯硅烷成分，所 述氯硅烷成分包含"高沸點(diǎn)化合物"
13:來(lái)自蒸餾3的四氯硅垸，其任選具有來(lái)自蒸餾2的餾分。將產(chǎn)物 從系統(tǒng)中排放，或者也可以在轉(zhuǎn)化為三氯硅垸之后再提供回到沉積中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法的變型的示意圖，其中將用于生成多晶硅棒
的具有高水平高沸點(diǎn)化合物的西門(mén)子反應(yīng)器的尾氣中高沸點(diǎn)化合物餾分再 循環(huán)到用于生成多晶硅棒的具有低水平的高沸點(diǎn)化合物的西門(mén)子反應(yīng)器
中。在該方法變型中，優(yōu)選將0.01-0.5重量％的高沸點(diǎn)化合物加入到反應(yīng)氣 體中，將反應(yīng)氣體加熱到300-5%°C，并在硅棒溫度為1100-1413'C下進(jìn)行沉積。
與圖1不同的參考數(shù)字含義如下
914:用于硅棒沉積的反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中產(chǎn)生的高沸點(diǎn)化合物餾分 比反應(yīng)器l中少
15:沉積反應(yīng)器1的反應(yīng)氣體，其中沒(méi)有添加高沸點(diǎn)化合物餾分 16:氯硅垸進(jìn)料，其包含三氯硅烷(4)和低沸點(diǎn)化合物餾分(7)的 混合物
圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的變型的示意圖，其中將來(lái)自用于生成多晶 硅棒的西門(mén)子反應(yīng)器的高沸點(diǎn)化合物餾分再循環(huán)到用于生成硅顆粒的流化
床反應(yīng)器中。在該方法變型中，優(yōu)選將0.01-3重量％的高沸點(diǎn)化合物加入 到反應(yīng)氣體中，將反應(yīng)氣體加熱到300-59(TC，且流化床反應(yīng)器中的顆粒在 含高沸點(diǎn)化合物的反應(yīng)氣體的轉(zhuǎn)化中具有的溫度為800-1400°C，更優(yōu)選為 950-1050°C。這一變型的特別優(yōu)勢(shì)在于，在尾氣冷凝物中幾乎沒(méi)有高沸點(diǎn)化 合物(>0.01重量％)，因此不需要進(jìn)行高沸點(diǎn)化合物的去除。 在圖1和2中未提到的參考數(shù)字，含義為
17:用于多晶硅顆粒沉積的反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中形成的高沸點(diǎn)化合 物餾分顯著低于反應(yīng)器1中的棒沉積。
具體實(shí)施例方式
下面提供的實(shí)施例用于進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明舉例說(shuō)明。
實(shí)施例1:將來(lái)自西門(mén)子反應(yīng)器冷凝物的高沸點(diǎn)化合物餾分循環(huán)進(jìn)入到同樣 的西門(mén)子反應(yīng)器中
現(xiàn)有技術(shù)中利用西門(mén)子反應(yīng)器進(jìn)行多晶硅沉積操作，在不進(jìn)行高沸點(diǎn)
化合物循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)操作中，在尾氣冷凝物中具有0.35重量％的高沸點(diǎn)化合
物成分。冷凝物中高沸點(diǎn)化合物的濃度通過(guò)定期取樣進(jìn)行氣相色譜分析來(lái) 確定。將冷凝物提供到蒸餾塔中，在那里具有三氯硅烷沸點(diǎn)和更低沸點(diǎn)的 成分經(jīng)由頂部除去，并通過(guò)將這些成分加入到三氯硅烷進(jìn)料中而將其重新 供回到同樣的沉積反應(yīng)器中。塔底餾分包含四氯硅烷和高沸點(diǎn)化合物，將
其加入到另一蒸餾塔中，在那里塔底的高沸點(diǎn)化合物被濃縮到50重量％的 含量。不需要進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮，以便能夠毫無(wú)問(wèn)題地將塔底餾分以液態(tài) 輸送。將這些塔底餾分加入到氯硅垸流中，其形成了沉積反應(yīng)器的一部分
10反應(yīng)氣體，由其尾氣已經(jīng)得到高沸點(diǎn)化合物餾分，所添加的塔底餾分的量 使得在氯硅烷流中高沸點(diǎn)化合物含量和四氯硅烷含量均為0.3重量％。使用
適當(dāng)高的蒸發(fā)器溫度(400°C)以保證所有的成分在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)完全蒸發(fā)。
盡管在沉積反應(yīng)氣體中有這些額外的成分，但在沉積下游的尾氣流冷凝物 中高沸點(diǎn)化合物的含量幾乎沒(méi)有改變?，F(xiàn)在檢測(cè)到的高沸點(diǎn)化合物含量平
均為0.37重量％， 0.02重量％的差異是在正常操作和取樣偏差內(nèi)，因此是 可忽略的。在進(jìn)行和不進(jìn)行高沸點(diǎn)化合物循環(huán)的情況下，反應(yīng)器的多晶硅 產(chǎn)量和多晶硅性能是相同的。
實(shí)施例2:將來(lái)自西門(mén)子反應(yīng)器的具有高的高沸點(diǎn)化合物含量的高沸點(diǎn)化合 物餾分循環(huán)進(jìn)入同樣的西門(mén)子反應(yīng)器
由于與實(shí)施例1的沉積反應(yīng)器相比，該反應(yīng)器的幾何形狀和內(nèi)部構(gòu)件 都有改變，因此本反應(yīng)器在其尾氣冷凝物中具有3重量％的高沸點(diǎn)化合物， 其它沉積參數(shù)相同。與實(shí)施例1類似，濃度通過(guò)定期取樣進(jìn)行氣相色譜分 析來(lái)確定。如同實(shí)施例1中，將所述冷凝物供應(yīng)到蒸餾塔中，在那里具有 三氯硅烷的沸點(diǎn)和更低沸點(diǎn)的成分經(jīng)由塔頂除去，并再供回到沉積中。塔 底餾分包含四氯硅垸和高沸點(diǎn)化合物，將其供應(yīng)到另一蒸餾塔中，在那里 高沸點(diǎn)化合物被濃縮至50重量。^的含量。不需要進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮，以便 能夠毫無(wú)問(wèn)題地將塔底以液態(tài)輸送。將這些塔底餾分加入到用于沉積的氯 硅烷流中，其量使得在該進(jìn)料流中高沸點(diǎn)化合物含量和四氯硅烷含量均為 2.6重量％。使用45(TC的適當(dāng)高蒸發(fā)器溫度以確保所有成分在進(jìn)入反應(yīng)器 時(shí)完全蒸發(fā)。盡管在沉積反應(yīng)氣體中有這些額外的成分，但在沉積下游的 冷凝物中高沸點(diǎn)化合物的含量沒(méi)有改變，再次測(cè)得了 3重量％的平均含量。 這次，反應(yīng)器的多晶硅產(chǎn)量落在約2%至最大5%的測(cè)量精確度內(nèi)，而多晶 硅的性能沒(méi)有改變。
實(shí)施例3:將具有高水平的高沸點(diǎn)化合物的西門(mén)子反應(yīng)器中的高沸點(diǎn)化合物 餾分循環(huán)進(jìn)入到具有低水平的高沸點(diǎn)化合物的西門(mén)子反應(yīng)器
在該實(shí)施例中，將來(lái)自實(shí)施例1的西門(mén)子反應(yīng)器的高沸點(diǎn)化合物冷凝 物加入到根據(jù)實(shí)施例1的西門(mén)子反應(yīng)器中。在氯硅烷進(jìn)料流中，高沸點(diǎn)化
ii合物含量和四氯硅垸含量均為2.2重量％。使用適當(dāng)高蒸發(fā)器溫度(450°0,
以確保所有成分在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)完全蒸發(fā)。盡管在沉積反應(yīng)氣體中有這些 額外的成分，但在沉積下游的冷凝物中高沸點(diǎn)化合物的含量沒(méi)有改變。在
尾氣冷凝物中測(cè)得高沸點(diǎn)化合物平均為0.37重量％。在進(jìn)行和不進(jìn)行高沸 點(diǎn)化合物循環(huán)的情況下，反應(yīng)器的多晶硅產(chǎn)量和多晶硅性能不改變。
實(shí)施例4:將西門(mén)子反應(yīng)器的高沸點(diǎn)化合物餾分循環(huán)進(jìn)入顆粒沉積反應(yīng)器中 對(duì)DE 102007021003中實(shí)施例1的顆粒流化床沉積的尾氣冷凝物進(jìn)行 高沸點(diǎn)化合物分析。在常規(guī)三氯硅垸進(jìn)料(氯硅垸進(jìn)料中100%三氯硅烷) 下，冷凝物中高沸點(diǎn)化合物含量小于0.01重量％。濃度通過(guò)定期取樣進(jìn)行 氣相色譜分析來(lái)確定。然后來(lái)自實(shí)施例1和實(shí)施例2的在氯硅烷進(jìn)料中分 別為0.3重量％和2.6重量％的高沸點(diǎn)化合物餾分(四氯硅烷含量為50重 量％)加入到流化床反應(yīng)器的反應(yīng)氣體中。使用56(TC的適當(dāng)高蒸發(fā)器溫度 以確保所有成分在進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)完全蒸發(fā)。盡管在沉積反應(yīng)氣體中有這些 額外的成分，但在沉積下游的冷凝物中高沸點(diǎn)化合物的含量沒(méi)有發(fā)生可檢 測(cè)程度的改變。其仍然小于0.01重量％。
權(quán)利要求
1. 一種制備多晶硅的方法，其中將包含氫氣和含硅氣體的反應(yīng)氣體引入到反應(yīng)室中，所述含硅氣體在加熱的硅上進(jìn)行熱分解并沉積在硅上形成尾氣，該尾氣被分離為第一尾氣餾分和第二尾氣餾分，所述第一尾氣餾分包含三氯硅烷和沸點(diǎn)低于三氯硅烷的氯硅烷，而第二尾氣餾分包含沸點(diǎn)高于三氯硅烷的成分，將所述第一尾氣餾分供應(yīng)到沉積多晶硅的反應(yīng)氣體中，而將所述第二尾氣餾分分離為四氯硅烷和包含高沸點(diǎn)化合物、并含有或不含有四氯硅烷的高沸點(diǎn)化合物餾分，所述方法包括將所述高沸點(diǎn)化合物餾分供應(yīng)到沉積硅的反應(yīng)氣體中并將該反應(yīng)氣體加熱到確保該高沸點(diǎn)化合物餾分在進(jìn)入沉積反應(yīng)器的反應(yīng)室時(shí)呈氣態(tài)的溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在被供應(yīng)到反應(yīng)氣體中之前，將所述高沸點(diǎn)化合物餾分加熱到其呈氣態(tài)的溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述反應(yīng)室是西門(mén)子反應(yīng)器 的反應(yīng)室或者流化床反應(yīng)器的反應(yīng)室。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其中將具有高水平的高沸點(diǎn)化 合物的高沸點(diǎn)化合物沉積冷凝物，即通常在該沉積尾氣冷凝物中高沸點(diǎn)化 合物〉0.3重量％，提供到具有較低水平的高沸點(diǎn)化合物的沉積反應(yīng)氣體中， 即在沉積尾氣冷凝物中高沸點(diǎn)化合物水平通常<0.3重量％，優(yōu)選<0.1重量 %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的方法，其中在含高沸點(diǎn)化合物的 反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化過(guò)程中，在西門(mén)子反應(yīng)器中用于利用高沸點(diǎn)化合物的硅棒具 有優(yōu)選900-1413。C，更優(yōu)選1100-1413。C的溫度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的方法，其中在含高沸點(diǎn)化合物的 反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化過(guò)程中，在流化床反應(yīng)器中用于利用高沸點(diǎn)化合物的顆粒具有800-140(TC，更優(yōu)選為950-1050。C的溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其中將所述含高沸點(diǎn)化合物的 反應(yīng)氣體在1-8巴的絕對(duì)壓力下加熱到300-590。C的溫度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中將多個(gè)沉積設(shè)備的尾氣彼 此混合，并將來(lái)自尾氣的高沸點(diǎn)化合物餾分提供到一個(gè)或多個(gè)西門(mén)子反應(yīng) 器或一個(gè)或多個(gè)流化床反應(yīng)器的反應(yīng)氣體中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8之一所述的方法，其中將來(lái)自西門(mén)子反應(yīng)器尾氣 的高沸點(diǎn)化合物餾分提供到基于三氯硅垸的流化床多晶硅沉積的反應(yīng)氣體 中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一所述的方法，其中可將來(lái)自所述尾氣的高沸 點(diǎn)化合物以多達(dá)5重量％的量加入到所述反應(yīng)氣體中。
11. 一種包含氫氣和氯硅垸組合物的反應(yīng)氣體在西門(mén)子反應(yīng)器或流化 床反應(yīng)器中用于制備多晶硅的用途，其中所述氯硅烷組合物包括0-10重量 %的二氯硅烷、90-99.9重量％的三氯硅烷、0-5重量％的四氯硅烷、0.01-全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備多晶硅的方法，其中將包含氫氣和含硅氣體的反應(yīng)氣體引入到反應(yīng)室中，所述含硅氣體在加熱的硅上進(jìn)行熱分解并沉積在硅上形成尾氣，該尾氣被分離為第一尾氣餾分和第二尾氣餾分，所述第一尾氣餾分包含三氯硅烷和沸點(diǎn)低于三氯硅烷的氯硅烷，而第二尾氣餾分包含沸點(diǎn)高于三氯硅烷的成分，將所述第一尾氣餾分供應(yīng)到沉積多晶硅的反應(yīng)氣體中，而將所述第二尾氣餾分分離為四氯硅烷和包含高沸點(diǎn)化合物、并含有或不含有四氯硅烷的高沸點(diǎn)化合物餾分，所述方法包括將所述高沸點(diǎn)化合物餾分供應(yīng)到沉積硅的反應(yīng)氣體中并將反應(yīng)氣體加熱到確保該高沸點(diǎn)化合物餾分在進(jìn)入沉積反應(yīng)器的反應(yīng)室時(shí)呈氣態(tài)的溫度。
文檔編號(hào)C30B29/06GK101487139SQ20091000188
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日
發(fā)明者F·施賴德?tīng)? K·黑塞 申請(qǐng)人:瓦克化學(xué)股份公司