[发明专利]通过在流化床反应器中使二氯硅烷热分解而生产多晶硅

权利要求书

1.通过在具有核心区域和外围区域的流化床反应器中热分解二氯硅烷而制备多晶硅的方法，所述方法包括：

将包含二氯硅烷的第一进料气体引入流化床反应器的核心区域中，其中流化床反应器含有硅颗粒且第一进料气体的温度小于约600℃，二氯硅烷在流化床反应器中热分解而使一定量的硅沉积于硅颗粒上；和

将第二进料气体引入流化床反应器的外围区域中，其中第一进料气体中的二氯硅烷浓度超过第二进料气体中的浓度且流化床反应器中的压力为至少约3巴。

2.根据权利要求1的方法，其中流化床反应器包含环形壁并具有通常圆形的横截面，该横截面具有中心和半径R，其中核心区域从中心延伸至小于约0.6R，外围区域从中心区域延伸至环形壁。

3.根据权利要求1的方法，其中流化床反应器包含环形壁并具有通常圆形的横截面，该横截面具有中心和半径R，其中核心区域从中心延伸至小于约0.5R，外围区域从中心区域延伸至环形壁。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中流化床反应器以小于约90%的平衡转化率，或者小于约80%、小于约70%、小于约60%或甚至小于约50%的平衡转化率操作。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中第一进料气体的温度为小于约400℃、小于约250℃、约50至约600℃、约100至约400℃、或约200至约400℃。

6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其中第二进料气体的温度为小于约600℃、小于约400℃、小于约250℃、约50至约600℃、约100至约400℃、或约200至约400℃。

7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中流化床反应器中的压力为至少约4巴、至少约5巴、至少约6巴、至少约7巴、约3至约8巴、或约4至约8巴。

8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中将废气从流化床反应器中移出，废气的压力为至少约3巴、至少约5巴、至少约6巴、至少约7巴、或约3至约8巴。

9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其中第一进料气体中的二氯硅烷浓度(以体积计)比第二进料气体中的二氯硅烷浓度大至少约25%，或者第一进料气体的浓度(以体积计)比第二进料气体中的二氯硅烷浓度(以体积计)大至少约35%、至少约50%、至少约75%、至少约100%、至少约150%、或至少约200%、或约25至约200%、约25至约100%、或约50至约200%。

10.根据权利要求1-9中任一项的方法，其中引入流化床反应器中的二氯硅烷的至少约60%通过核心区域引入，或者其中引入流化床反应器中的二氯硅烷的至少约75%、至少约85%或至少约95%通过核心区域引入。

11.根据权利要求1-10中任一项的方法，其中将颗粒多晶硅从流化床反应器中移出，颗粒多晶硅的Sauter平均直径为约600至约1200μm、约800至约1200μm，或约900至约1100μm。

12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其中引入流化床反应器中的气体的平均停留时间为小于约12秒、小于约9秒、小于约4秒，或约1至约12秒。

13.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中流化床反应器具有当二氯硅烷热分解而使一定量的硅沉积于硅颗粒上时第一进料气体和第二进料气体所通过的横截面，其中基于每平方米流化床反应器横截面，至少约100kg/hr的硅沉积于硅颗粒上，或者基于每平方米流化床反应器横截面，至少约125kg/hr、至少约175kg/hr、至少约250kg/hr、至少约325kg/hr或约100至约350kg/hr、约125至约300kg/hr或约175至约300kg/hr的硅沉积于硅颗粒上。

14.根据权利要求1-13中任一项的方法，其中将硅颗粒从流化床反应器中连续地移出。

15.根据权利要求1-14中任一项的方法，其中第二进料气体包含小于约50体积%二氯硅烷、小于约35体积%、小于约25体积%、小于约20体积%、小于约15体积%、小于约10体积%、小于约5体积%、小于约1体积%、或约0.1至约50体积%、约0.1至约25体积%、或约0.1至约15体积%二氯硅烷。