[发明专利]生产粒状多晶硅的方法和设备

权利要求书

1.在流化床反应器中生产粒状多晶硅的方法，该流化床反应器包含反应器管以及在反应器管外部的加热装置，其中在反应器管中通过气流使硅核心颗粒(晶种)在借助加热装置加热的流化床中流化，并通过将含硅的反应气体引入流化床中通过热解而在热的硅核心颗粒上沉积多晶硅，并将以此方式形成的粒状多晶硅由反应器管排出，其中所述反应器管具有流化床区域及在流化床上方的未加热区域，反应器管在其内壁上具有硅涂层，其特征在于，反应器管在流化床上方的未加热区域的壁温使得在由15至500天的运行持续时间之后在总反应器管中硅涂层的最大硅层厚度与在流化床区域中的平均硅层厚度的比例为由7:1至1.5:1。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在总反应器管中的最大硅层厚度为在反应器管的流化床区域中的最大硅层厚度的不多于5倍且至少1.5倍。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在总反应器管中的最大硅层厚度为在反应器管的流化床区域中的最大硅层厚度的不多于4倍且至少1.5倍。

4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，通过设定在反应器管中在流化床上方的区域中确定的轴向温度梯度而调节层厚度比例，从而使反应器管的轴向温度梯度为由300K/m至5000K/m。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，通过与传统的流化床反应器中的反应器管相比，在流化床上方的反应器管的外侧较少地实施绝缘，从而实现反应器管的由300K/m至5000K/m的轴向温度梯度。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在流化床上方的反应器管的外侧没有实施绝缘。

7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，反应器管与位于反应器管的外侧并且包围管圆周的至少95％的相邻部件之间的径向距离为由20至1000mm。

8.用于实施根据权利要求1至6之一的方法的流化床反应器，其包括有反应器管插入其中的容器以及在容器内壁与反应器管外壁之间的中间空间，其包含绝缘材料，其中绝缘材料以如下方式布置在中间空间区域中，中间空间区域在反应器管中对应于在流化床上方的未加热区域，从而在生产粒状多晶硅的稳态沉积过程中反应器管在流化床上方的未加热区域中的轴向温度梯度为由300K/m至5000K/m。

9.根据权利要求8的流化床反应器，其特征在于，所述反应器管在流化床上方的未加热区域中的轴向温度梯度为由350K/m至4000K/m，特别优选为由380K/m至2000K/m。

10.根据权利要求8或9的流化床反应器，其特征在于，所述中间空间被划分成两个具有可以忽略的对流交换的气体空间，这两个气体空间用惰性气体氮气进行吹洗，上部气体空间在向着流化床反应器的外壁的方向上被辐射屏蔽罩限界。