[發(fā)明專利]用于制造高純硅的反應(yīng)器和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280070481.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104245116A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: U.克拉特
• 申請（專利權(quán)）人: 施米德硅晶片科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;C01B33/035
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;傅永霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于借助加熱到高溫的硅棒上含硅化合物的熱分解來制造硅的反應(yīng)器和方法。

背景技術(shù)

一般來說，在多階段的過程中以通常還具有較高份額的雜質(zhì)的冶金硅為出發(fā)點(diǎn)來制造高純硅。為了對所述冶金硅進(jìn)行凈化，能夠?qū)⑵淅甾D(zhuǎn)化為三鹵硅烷例如三氯硅烷（SiHCl₃），隨后將所述三鹵硅烷熱分解為高純硅。一種這樣的處理方式例如從DE?29?19?086中得到了公開。作為替代方案，也能夠像例如在DE?33?11?650中所說明的那樣通過單硅烷的熱分解來提取高純硅。

在過去數(shù)年里，借助單硅烷的熱分解來提取高純硅的做法越來越引起重視。因此例如在DE?10?2009?003?368?B3中說明了一種反應(yīng)器，能夠?qū)喂柰閲娚涞剿龇磻?yīng)器中，所述單硅烷在布置在所述反應(yīng)器中的、加熱到高溫的硅棒上分解。將在這過程中產(chǎn)生的硅在所述硅棒的表面上分離出來。

為了能夠更好地對所述分離過程進(jìn)行控制，通常不是將純的單硅烷而是將由單硅烷和承載氣例如氫氣構(gòu)成的混合物饋入到像在DE?10?2009?003?368?B3中所說明的那樣的反應(yīng)器中。不過，在饋入時(shí)必須注意，不要太過劇烈地對這種氣體混合物進(jìn)行加熱，尤其不要加熱到超過400℃。也就是說，自這種溫度起，單硅烷的分解已經(jīng)在氣相中出現(xiàn)，其中形成硅塵，所述硅塵降落到所述反應(yīng)器的底部上，沉積在所述硅棒上，或者連同其它的分解產(chǎn)物被從所述反應(yīng)器中分離出來。在實(shí)際上，很難對所述反應(yīng)器中的氣體混合物的溫度進(jìn)行控制，因?yàn)樵谒龇磻?yīng)器的內(nèi)部存在著很大的溫度梯度。例如加熱到高溫的硅棒通常具有大于800℃的溫度，而其它的反應(yīng)器部件則通過主動(dòng)的冷卻被保持到明顯較低的溫度上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種開頭所提到的類型的反應(yīng)器，該反應(yīng)器比從現(xiàn)有技術(shù)中知道的反應(yīng)器更有能效地工作，并且該反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)對于有待饋入的、含硅的氣體的溫度的有效的控制。

該任務(wù)通過所述具有權(quán)利要求1和5的特征的反應(yīng)器并且通過所述具有權(quán)利要求12的特征的方法得到解決。所述按本發(fā)明的反應(yīng)器的優(yōu)選的實(shí)施方式在權(quán)利要求2到11中得到了說明。所述按本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式在權(quán)利要求13中獲得。

按本發(fā)明的反應(yīng)器總是包括反應(yīng)器底部以及安裝在其上面的反應(yīng)器上部。所述反應(yīng)器上部例如能夠構(gòu)造為鐘狀或者罩狀。所述反應(yīng)器底部大多數(shù)是底板，所述反應(yīng)器上部能夠安放到所述底板上。這兩個(gè)部件共同圍成反應(yīng)器內(nèi)腔，在該反應(yīng)器內(nèi)腔中能夠布置加熱到高溫的硅棒，從而在所述硅棒上對含硅化合物進(jìn)行熱分解。為此目的，所述反應(yīng)器具有支架，所述支架優(yōu)選布置在所述反應(yīng)器底部上或者被集成到所述反應(yīng)器底部中。在這些支架中固定所述硅棒。一般來說，所述硅棒垂直于所述反應(yīng)器底部定向并且在所述反應(yīng)器內(nèi)腔的內(nèi)部垂直向上指向。

一般來說，所述反應(yīng)器上部通過機(jī)械的固定器件、例如螺栓固定在所述反應(yīng)器底部上。由此保證，所述反應(yīng)器上部能夠從反應(yīng)器底部上松開和拆下，從而能夠在分解周期之后為了“收割”所分離的硅的目的而將所述硅棒取出。

與在DE?10?2009?003?368?B3中所說明的發(fā)明相類似，在此也優(yōu)選的是，所述固定在反應(yīng)器中的硅棒構(gòu)造為U形。它們在這種實(shí)施方式中分別具有兩個(gè)自由端部，其中優(yōu)選為這些端部中的每個(gè)端部分配了布置在所述反應(yīng)器底部上的支架之一。也就是說，例如對于27個(gè)U形的硅棒來說需要54個(gè)支架。

尤其按本發(fā)明的反應(yīng)器的突出之處在于，所述支架在所述反應(yīng)器底部上構(gòu)成由六邊形、特別優(yōu)選由規(guī)則的六邊形構(gòu)成的圖案。所述支架在此優(yōu)選形成所述六邊形的角。必要時(shí)，在如此定義的六邊形的中心也存在支架。

眾所周知，“規(guī)則的六邊形”是由六個(gè)角和六條邊構(gòu)成的六邊形，其中全部六條邊一樣長并且在全部六個(gè)角處的角度一樣大。

特別優(yōu)選的是，所述圖案包括一個(gè)中心六邊形以及六個(gè)環(huán)形地圍繞著所述中心六邊形的其它六邊形，在這些其它六邊形中每個(gè)六邊形都與所述中心六邊形共同擁有一條邊并且與相應(yīng)的環(huán)形相鄰體（Ringnachbar）共同擁有另一條邊。所述支架在此相應(yīng)地定義所述六邊形的角，并且對于所述環(huán)形圍繞著的六邊形來說額外地定義了其中心。為了無空隙地形成這樣的圖案或者說這樣的圖案部分，需要30個(gè)支架。

在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述由六個(gè)六邊形構(gòu)成的環(huán)被另一個(gè)由12個(gè)六邊形構(gòu)成的環(huán)所包圍。所述支架對于這12個(gè)六邊形來說同樣能夠標(biāo)記所述中心和所述角，但是在此能夠優(yōu)選的是，所述角中的至少一些角空著。