[发明专利]用于形成用在流化床反应器中的碳化硅的高纯度硅

说明书

本发明涉及用于形成用在流化床反应器中的碳化硅的高纯度硅。本发明还公开了分段碳化硅衬，特别是在用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的分段碳化硅衬，以及制造和使用所述分段碳化硅衬的方法。还公开了用于联结碳化硅区段的无污染粘合材料。一个或多个所述碳化硅区段可以由反应粘合的碳化硅构造而成。

技术领域

本公开涉及用于制造在制造多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的分段碳化硅衬的碳化硅材料、粘合材料和接合部设计。

背景技术

由于出色的质量和热量传递、增加的沉积表面和连续的生产，含硅气体在流化床中的热解分解是用于生产光伏和半导体工业使用的多晶硅的有吸引力的方法。与Siemens类型的反应器相比，流化床反应器以一部分能量消耗提供了明显更高的生产速率。流化床反应器可以被高度自动化以显著降低劳动力成本。

在流化床反应器中通过包括含硅物质例如甲硅烷、乙硅烷或卤代硅烷例如三氯甲硅烷或四氯甲硅烷的热解的化学气相沉积方法制造颗粒状多晶硅，对于本领域技术人员来说是公知的，并被包括下列专利和公布的许多文献示例：US 8,075,692，US 7,029,632，US5,810,934，US 5,798,137，US 5,139,762，US 5,077,028，US 4,883,687，US 4,868,013，US4,820,587，US 4,416,913，US 4,314,525，US 3,012,862，US 3,012,861，US2010/0215562，US2010/0068116，US2010/0047136，US2010/0044342，US2009/0324479，US2008/0299291，US2009/0004090，US2008/0241046，US2008/0056979，US2008/0220166，US 2008/0159942，US2002/0102850，US2002/0086530和US2002/0081250。

在反应器中，通过含硅气体的分解将硅沉积在粒子上，所述含硅气体选自甲硅烷(SiH₄)、乙硅烷(Si₂H₆)、更高级硅烷(Si_nH_2n+2)、二氯甲硅烷(SiH₂Cl₂)、三氯甲硅烷(SiHCl₃)、四氯化硅(SiCl₄)、二溴甲硅烷(SiH₂Br₂)、三溴甲硅烷(SiHBr₃)、四溴化硅(SiBr₄)、二碘甲硅烷(SiH₂I₂)、三碘甲硅烷(SiHI₃)、四碘化硅(SiI₄)及其混合物。含硅气体可以与一种或多种含卤素气体混合，所述含卤素气体被定义为氯气(Cl₂)、氯化氢(HCl)、溴(Br₂)、溴化氰(HBr)、碘(I₂)、碘化氢(HI)中的任一种及其混合物。含硅气体也可以与一种或多种其他气体例如氢气(H₂)和/或选自氮气(N₂)、氦气(He)、氩气(Ar)和氖气(Ne)的一种或多种惰性气体混合。在特定实施方式中，含硅气体是甲硅烷，并将甲硅烷与氢气混合。将含硅气体与任何伴随的氢气、含卤素气体和/或惰性气体一起导入到流化床反应器中并在反应器内热分解，以产生沉积在反应器内部的种晶粒子上的硅。

流化床反应器中的常见问题是在高的操作温度下，流化床中的硅覆层的粒子被用于构造反应器及其部件的材料污染。例如，已显示，镍从用于构造反应器部件的某些镍合金中的基底金属扩散到硅层中(例如硅覆层的粒子上)。在被构造用于含锗气体的热解分解以生产锗覆层的粒子的流化床反应器中，出现类似的问题。

发明内容

本公开涉及用于制造在制造多晶硅的流化床反应器(FBR)中使用的分段碳化硅衬的碳化硅材料、粘合材料和接合部设计的实施方式。