JPH06127930A - Production of polycrystalline silicon - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide the process for production of the granular polycrystalline silicon by a fluidized bed method which prevents the flocculation of silicon particles in a fluidized bed and stably continues reaction. CONSTITUTION:The reaction is effected until the concn. of monosilane in the fluidized bed part where the height from the bottom of the fluidized bed is <=2.5 times the inside diameter of the reactor attains <=3mol% at the time of producing the silicon by the thermal decomposition reaction of the monosilane within a fluidized bed reactor where the silicon particles are fluidized by the monosilane and diluting gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコンの製造
方法、詳しくは、流動層反応器を用いるモノシランの熱
分解により粒状多結晶シリコンを製造する方法に関する
ものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing polycrystalline silicon, and more particularly to a method for producing granular polycrystalline silicon by thermal decomposition of monosilane using a fluidized bed reactor.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体用高純度多結晶シリコンの製造
は、主にジーメンス法で行われている。これは、ベルジ
ャー型反応器内にシリコン棒を設置し、これを通電によ
り加熱し、トリクロロシランと水素の混合ガスをそのシ
リコン棒上に流し、トリクロロシランの熱分解反応によ
って生成したシリコンをシリコン棒上に析出させるとい
うものである。この方法は、高純度のシリコンの製造に
は適するものの、反応表面積が小さいため生産性が低
く、また、ベルジャー表面からの放熱が大きく電力消費
量が大きいということに加え、シリコン棒が一定の太さ
になることに、シリコン棒を回収し、別の新しいものと
交換するために反応を停止しなければならないという欠
点がある。一方、省エネルギー型の多結晶シリコンの製
造方法として近年注目を集めているものに、流動層法が
ある。この方法は、反応器内でシリコン粒子を流動化さ
せておき、反応器内に導入したトリクロロシランやモノ
シラン等のシラン化合物の熱分解により生成したシリコ
ンを、前記シリコン粒子表面に析出させて、顆粒状のシ
リコン粒子を製造する方法である。この方法では、粒子
表面で反応を行うので、反応面積が広く、生産性が高
く、また、連続化が可能である等のメリットがある。2. Description of the Related Art The production of high-purity polycrystalline silicon for semiconductors is mainly carried out by the Siemens method. This is a silicon rod installed in a bell jar type reactor, heated by energization, a mixed gas of trichlorosilane and hydrogen is flown over the silicon rod, and silicon produced by the thermal decomposition reaction of trichlorosilane is converted into a silicon rod. It is to deposit on top. Although this method is suitable for the production of high-purity silicon, it has a low reaction surface area, which results in low productivity, large heat dissipation from the surface of the bell jar, and high power consumption. The downside is that the silicon rod must be withdrawn and the reaction must be stopped in order to replace it with another new one. On the other hand, a fluidized bed method has recently been attracting attention as a method for producing energy-saving polycrystalline silicon. In this method, the silicon particles are fluidized in the reactor, and silicon produced by thermal decomposition of a silane compound such as trichlorosilane or monosilane introduced into the reactor is deposited on the surface of the silicon particles, and granules are formed. It is a method for producing silicon particles in the shape of a circle. In this method, since the reaction is carried out on the surface of the particles, there are advantages that the reaction area is wide, the productivity is high, and continuation is possible.

【０００３】流動層法による粒状多結晶シリコン製造方
法は、前述のように数々のメリットを持つ。しかし、モ
ノシランの熱分解の場合、本発明者らの検討によれば、
次のような問題を有することが判明した。即ち、高モノ
シラン濃度・高反応率のシリコン析出速度の大きい条件
下では、流動層内のシリコン粒子同志が、モノシランの
熱分解で析出したシリコンをバインダーとして凝集する
ということである。一旦、この粒子凝集が発生すると、
反応器全体の粒子の動きが著しく妨げられ、ついには粒
子全体が凝集し、反応の継続が不能となるため、モノシ
ランの熱分解を、低モノシラン濃度（通常５モルパーセ
ント以下）の、生産性の低い条件で行う必要があり、粒
状多結晶シリコンの製造コストを高める原因となってい
た。The method for producing granular polycrystalline silicon by the fluidized bed method has a number of advantages as described above. However, in the case of the thermal decomposition of monosilane, according to the studies by the present inventors,
It turned out that it has the following problems. That is, under the conditions of high monosilane concentration and high reaction rate of high silicon deposition rate, the silicon particles in the fluidized bed agglomerate with silicon deposited by thermal decomposition of monosilane as a binder. Once this particle agglomeration occurs,
Since the movement of the particles in the entire reactor is significantly hindered, and eventually the particles are aggregated, and the reaction cannot be continued, the thermal decomposition of monosilane can be performed at a low monosilane concentration (usually 5 mol% or less). It has to be performed under low conditions, which has been a cause of increasing the manufacturing cost of granular polycrystalline silicon.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
見られる前記問題点を解決し、流動層内での粒子の凝集
を防止し、反応を安定に継続させる流動層法による粒状
多結晶シリコンの製造方法を提供することをその課題と
する。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems found in the prior art, prevents the aggregation of particles in a fluidized bed, and allows the reaction to be stably continued by a granular polycrystal using a fluidized bed method. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing silicon.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために粒子凝集と、流動層内の未反応モノシ
ラン濃度分布との関係を調べた結果、流動層下部では、
モノシランの濃度が高くても粒子の凝集は発生しない
が、流動層底部からの高さが反応器内径の２．５倍を超
える流動層部分でのモノシラン濃度が３モル％を超える
と、流動化シリコン粒子の凝集が起こることを見出すと
ともに、流動層温度、反応器に供給するモノシランの濃
度及びガス流速を適宜調節し、流動層底部からの高さが
反応器内径の２．５倍以下の流動層部分でのモノシラン
濃度が３モル％以下に達するまで反応を行うことによ
り、粒子凝集を防止し得ることを見出し、本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明によれば、モノシラン
と希釈ガスによりシリコン粒子を流動化させた流動層反
応装置内で、モノシランの熱分解反応によりシリコンを
製造するにあたり、流動層底からの高さが反応器内径の
２．５倍以下の流動層部分でのモノシラン濃度が３モル
パーセント以下に達するまで反応を行うことを特徴とす
る多結晶シリコン製造方法が提供される。In order to solve the above problems, the present inventors have investigated the relationship between particle aggregation and the unreacted monosilane concentration distribution in the fluidized bed.
Particles do not aggregate even if the concentration of monosilane is high, but if the height from the bottom of the fluidized bed exceeds 2.5 times the inner diameter of the reactor and the concentration of monosilane exceeds 3 mol% in the fluidized bed, fluidization occurs. In addition to finding that agglomeration of silicon particles occurs, the fluidized bed temperature, the concentration of monosilane supplied to the reactor and the gas flow rate are appropriately adjusted so that the height from the bottom of the fluidized bed is 2.5 times the reactor inner diameter or less. It was found that particle aggregation can be prevented by carrying out the reaction until the monosilane concentration in the layer portion reaches 3 mol% or less, and completed the present invention. That is, according to the present invention, in producing silicon by thermal decomposition reaction of monosilane in a fluidized bed reactor in which silicon particles are fluidized with monosilane and a diluent gas, the height from the bottom of the fluidized bed is the inner diameter of the reactor. The method for producing polycrystalline silicon is characterized in that the reaction is carried out until the concentration of monosilane in the fluidized bed portion which is 2.5 times or less than that of 3 reaches 3 mol% or less.

【０００６】本発明においては、流動層反応器を用いる
モノシランの熱分解により粒状多結晶シリコンを製造す
る方法において、流動層温度（平均流動層温度）、反応
器に供給するモノシランの濃度及びガス流速を適宜調節
して反応を行い、流動層底からの高さが反応器内径の
２．５倍を超える流動層部分でのモノシラン濃度を３モ
ル％以下に抑制して、流動化シリコン粒子の凝集を防止
することを特徴とする。流動層底からの高さが反応器内
径の２．５倍を超える流動層部分でのモノシラン濃度の
みが粒子凝集に影響を与え、それ以下の高さでの流動層
部分でのモノシラン濃度が粒子凝集に影響を与えない理
由は定かではないが、流動層下部では導入されるガスに
よる粒子の混合が効果的に行われており、シリコンの析
出速度が大きくても粒子の凝集は起こさないが、流動層
底からの高さが反応器内径の２．５倍を超える流動層部
分では気泡の合体が進行し、気泡の通る部分のみの粒子
の動きが良く、通らない部分での粒子の動きが悪くなる
ため、この部分でのシリコンの析出量が大きくなると粒
子の凝集が起こることによるものと推定される。According to the present invention, in a method for producing granular polycrystalline silicon by thermal decomposition of monosilane using a fluidized bed reactor, fluidized bed temperature (average fluidized bed temperature), concentration of monosilane supplied to the reactor and gas flow rate. Is adjusted appropriately to carry out the reaction, and the monosilane concentration in the fluidized bed portion whose height from the bottom of the fluidized bed exceeds 2.5 times the inner diameter of the reactor is suppressed to 3 mol% or less to aggregate the fluidized silicon particles. It is characterized by preventing. Only the concentration of monosilane in the fluidized bed portion whose height from the bottom of the fluidized bed exceeds 2.5 times the inner diameter of the reactor affects particle aggregation, and the concentration of monosilane in the fluidized bed portion at a height lower than that affects the particles. Although the reason for not affecting the agglomeration is not clear, the particles are effectively mixed by the gas introduced in the lower part of the fluidized bed, and even if the silicon deposition rate is high, the particles do not agglomerate, In the fluidized bed where the height from the bottom of the fluidized bed exceeds 2.5 times the inner diameter of the reactor, the coalescence of bubbles progresses, and the movement of the particles is good only in the portions where the bubbles pass, and the movement of the particles in the portions that do not pass It is presumed that this is because the agglomeration of particles occurs when the amount of silicon deposited in this portion increases.

【０００７】本発明においては、流動層温度は、通常６
７０〜８００℃に保持される。この範囲の温度ではモノ
シランは高い熱分解反応率を示し、流動層底からの高さ
が反応器内径の２．５倍以下の流動層部分において、モ
ノシラン濃度が３モルパーセント以下に達するまでに熱
分解させることができ、その結果、それより高い流動層
部分でのモノシラン濃度は３モル％以下に保持される。
流動層温度が６７０℃より低くなると、モノシランの熱
分解反応率が低くなるため、流動層底からの高さが反応
器内径の２．５倍以下の部分でのモノシラン濃度が３モ
ル％以下に達するまで反応を行うことが困難になる。一
方、流動層温度が８００℃より高くなると、好ましくな
い反応であるモノシランの気相中での均一相分解反応に
よるシリコン微粉が多量副生するために、製品シリコン
粒子の生産性が悪化するようになる。本発明で反応器に
供給するモノシランの濃度は、通常、５〜５０モル％、
好ましくは１０〜３０モル％である。また、モノシラン
を希釈するための希釈ガスとしては、水素やアルゴン、
ネオン、ヘリウム等の不活性ガスが用いられるが、好ま
しくは水素である。本発明で反応器に供給するガスの流
速は、流動層を流動化させるのに必要な最小流動化速度
（Ｕｍｆ）以上であり、好ましくはその最小流動化速度
の５倍までの速度である。本発明においては、流動層底
からの高さが反応器内径の２．５倍以下の流動層部分に
おいてはモノシラン濃度が３モルパーセント以下に達す
るまで反応するように、流動層温度、反応器に供給する
モノシランの濃度及びガス流速をそれぞれ前記範囲内で
適宜調節する。In the present invention, the fluidized bed temperature is usually 6
Hold at 70-800 ° C. At temperatures in this range, monosilane exhibits a high thermal decomposition reaction rate, and heat is generated by the time the monosilane concentration reaches 3 mol% or less in the fluidized bed where the height from the bottom of the fluidized bed is 2.5 times or less the inner diameter of the reactor. It can be decomposed so that the higher monosilane concentration in the fluidized bed section is kept below 3 mol%.
When the temperature of the fluidized bed is lower than 670 ° C., the thermal decomposition reaction rate of monosilane decreases, so that the monosilane concentration becomes 3 mol% or less in the portion where the height from the bottom of the fluidized bed is 2.5 times or less the inner diameter of the reactor. It becomes difficult to carry out the reaction until it is reached. On the other hand, when the fluidized bed temperature is higher than 800 ° C., a large amount of fine silicon powder is produced as a by-product due to the homogeneous phase decomposition reaction of monosilane in the gas phase, which is an unfavorable reaction, so that the productivity of product silicon particles deteriorates. Become. The concentration of monosilane supplied to the reactor in the present invention is usually 5 to 50 mol%,
It is preferably 10 to 30 mol%. Further, as a diluent gas for diluting monosilane, hydrogen, argon,
An inert gas such as neon or helium is used, but hydrogen is preferable. The flow rate of the gas supplied to the reactor in the present invention is equal to or higher than the minimum fluidization rate (Umf) required for fluidizing the fluidized bed, and is preferably up to 5 times the minimum fluidization rate. In the present invention, in the fluidized bed portion where the height from the bottom of the fluidized bed is 2.5 times or less of the inner diameter of the reactor, the reaction is performed until the monosilane concentration reaches 3 mol% or less, the fluidized bed temperature and the reactor are set. The concentration of monosilane to be supplied and the gas flow rate are appropriately adjusted within the above ranges.

【０００８】次に、本発明を図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の実施に用いられる流動層反応器の
概要図である。この図において、１は反応器、２は粒子
飛出防止用拡大部、３は反応器１内にライナーとして挿
入された内筒、４は加熱ヒータ、５は流動層、６は反応
筒底板、７は分散板、８はシリコン粒子抜出し管、９は
原料ガス導入管、１０は水素導管、１１はモノシラン導
管、１２は種シリコン導入管、１３はガス排出管を各示
す。また、１４はガスクロマトグラフィーに接続するサ
ンプルガス導管、１５、１６、１７、１８は流動層内に
開口する各サンプリング管に付設された開閉バルブを示
す。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a fluidized bed reactor used for carrying out the present invention. In this figure, 1 is a reactor, 2 is an enlarged portion for preventing particle escape, 3 is an inner cylinder inserted as a liner in the reactor 1, 4 is a heater, 5 is a fluidized bed, 6 is a reaction cylinder bottom plate, 7 is a dispersion plate, 8 is a silicon particle extraction pipe, 9 is a source gas introduction pipe, 10 is a hydrogen pipe, 11 is a monosilane pipe, 12 is a seed silicon introduction pipe, and 13 is a gas discharge pipe. In addition, 14 is a sample gas conduit connected to gas chromatography, and 15, 16, 17, and 18 are opening / closing valves attached to each sampling tube opened in the fluidized bed.

【０００９】図１に示した流動層反応器を用いて本発明
を実施するには、モノシランと水素の混合ガスからなる
原料ガスを原料ガス導入管９を通して、反応器底板６と
分散板７との間のガス室に導入し、分散板７から反応器
内に噴出させて、分散板上のシリコン粒子を流動化させ
て流動層５を形成する。この流動層は、反応器１の外周
囲に配設された加熱ヒーター４により所定温度に加熱さ
れる。この加熱により、モノシランは流動化シリコン粒
子上で熱分解して、その粒子上にシリコンが析出する。
前記のようにして、流動化シリコン粒子上でモノシラン
を熱分解させ、シリコン粒子上にシリコンを析出させる
時には、シリコン粒子が粒子成長し、流動層高が増して
行くため、小粒径の種シリコンを種シリコン導入管１２
から拡大部２を通って反応器内に供給して流動層の平均
粒子径を一定に保つとともに、反応器からシリコン粒子
を抜出し管８を通って抜出し、流動層高を所定の高さに
保持する。種シリコン粒子の平均粒径は５０〜３００μ
ｍが好ましく、流動層内のシリコン粒子の平均粒子径は
３００〜１５００μｍである。In order to carry out the present invention using the fluidized bed reactor shown in FIG. 1, a raw material gas consisting of a mixed gas of monosilane and hydrogen is passed through a raw material gas introduction pipe 9 to form a reactor bottom plate 6 and a dispersion plate 7. It is introduced into the gas chamber between and is ejected from the dispersion plate 7 into the reactor to fluidize the silicon particles on the dispersion plate to form the fluidized bed 5. This fluidized bed is heated to a predetermined temperature by a heater 4 arranged around the outer periphery of the reactor 1. By this heating, monosilane is thermally decomposed on the fluidized silicon particles, and silicon is deposited on the particles.
As described above, when monosilane is thermally decomposed on the fluidized silicon particles to deposit silicon on the silicon particles, the silicon particles grow and the fluidized bed height increases. Seed Silicon introduction tube 12
To the inside of the fluidized bed through the expansion section 2 to keep the average particle diameter of the fluidized bed constant, and to withdraw silicon particles from the reactor through the pipe 8 to keep the fluidized bed height at a predetermined height. To do. The average particle size of the seed silicon particles is 50 to 300 μ.
m is preferable, and the average particle diameter of the silicon particles in the fluidized bed is 300 to 1500 μm.

【００１０】分散板上のシリコン粒子の静止層高さは、
反応器内径の２．８〜１０倍、好ましくは３〜６倍であ
る。流動層高さは、一般には、静止層高さの１．１〜２
倍、好ましくは１．１〜１．５倍である。この流動層高
さは、反応器底部から導入されるガスの流速によってコ
ントロールされる。原料ガス中のモノシラン濃度は、５
〜５０モル％、好ましくは１０〜３０モル％である、モ
ノシラン濃度が高すぎると、気相中でのモノシランの熱
分解による微粉シリコンの発生量が多くなるので、好ま
しくない。一方、モノシラン濃度が低すぎると、製品シ
リコン粒子の生産性が悪くなる。本発明においては、前
記のように、流動層温度を６７０〜８００℃、好ましく
は６８０〜７７０℃に保持し、ガス流速を最小流動化速
度以上その５倍以内にして反応を行う。これにより、流
動層底（分散板面）からの高さが反応器内径の２．５倍
以下の流動層部分において、原料ガス中のモノシラン
は、その濃度が３モルパーセント以下に達するまで熱分
解反応に消費され、それより上の流動層部分でのモノシ
ラン濃度は３モル％以下という低濃度に保持され、流動
化シリコン粒子の凝集が防止される。The stationary layer height of silicon particles on the dispersion plate is
It is 2.8 to 10 times, preferably 3 to 6 times the inner diameter of the reactor. The fluidized bed height is generally 1.1 to 2 of the stationary bed height.
Times, preferably 1.1 to 1.5 times. The fluidized bed height is controlled by the flow rate of gas introduced from the bottom of the reactor. The concentration of monosilane in the source gas is 5
If the monosilane concentration is too high, which is ˜50 mol%, preferably 10 to 30 mol%, the amount of fine silicon powder generated by thermal decomposition of monosilane in the gas phase increases, which is not preferable. On the other hand, if the monosilane concentration is too low, the productivity of product silicon particles will deteriorate. In the present invention, as described above, the temperature of the fluidized bed is maintained at 670 to 800 ° C., preferably 680 to 770 ° C., and the reaction is carried out at a gas flow rate of at least the minimum fluidization rate and no more than 5 times that rate. As a result, monosilane in the raw material gas is thermally decomposed until the concentration reaches 3 mol% or less in the fluidized bed where the height from the fluidized bed bottom (dispersion plate surface) is 2.5 times or less the reactor inner diameter. It is consumed in the reaction, and the monosilane concentration in the fluidized bed portion above it is kept at a low concentration of 3 mol% or less, and aggregation of fluidized silicon particles is prevented.

【００１１】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、原料ガス中のモノシラ
ン濃度が５〜５０モル％という比較的高い水準において
も、流動化シリコン粒子の凝集を効果的に防止すること
ができ、生産性良く製品シリコン粒子を得ることができ
る。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to effectively prevent agglomeration of fluidized silicon particles even at a relatively high monosilane concentration in the raw material gas of 5 to 50 mol%, and to improve productivity. Product silicon particles can be obtained.

【００１２】[0012]

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail by way of examples.

【００１３】実施例１ 図１に示す流動層反応器を用いて多結晶シリコンを製造
した。この場合、反応器は、内径１５０ｍｍ、高さ２０
００ｍｍのステンレス製外筒の内部に、ライナーとし
て、内径８０ｍｍ、高さ１５００ｍｍの石英製の内筒を
挿入して形成した。この反応器内に平均粒子径７５０μ
ｍの粒子を３０００ｇ仕込んだ。この時の静止層高は約
４００ｍｍであった。流動層内を外部ヒーターを用いて
６８０℃に加熱し、水素とモノシランのモル比が９：１
の混合ガスを６４ ｌ／ｍｉｎ（最小流動化速度の１．
７倍）で導入した。この時に形成された流動層の高さは
６００ｍｍであった。図１に示した流動層内に開口する
サンプリング管により流動層内ガスをサンプリングしこ
れをサンプルガス管１４を通ってガスクロ分析器に送
り、ガスクロ分析した結果、流動層底からの高さが反応
器内径の２．５倍（２００ｍｍ）の部分でのモノシラン
の濃度は、２．５モルパーセントであった。この条件で
５０時間反応を行ったが、粒子の凝集は全く起こらなか
った。Example 1 Polycrystalline silicon was produced using the fluidized bed reactor shown in FIG. In this case, the reactor has an inner diameter of 150 mm and a height of 20.
It was formed by inserting a quartz inner cylinder having an inner diameter of 80 mm and a height of 1500 mm as a liner inside a stainless steel outer cylinder of 00 mm. Average particle size of 750μ in this reactor
3000 g of m particles were charged. At this time, the height of the stationary layer was about 400 mm. The fluidized bed was heated to 680 ° C using an external heater, and the molar ratio of hydrogen to monosilane was 9: 1.
Mixed gas of 64 l / min (minimum fluidization rate of 1.
7 times). The height of the fluidized bed formed at this time was 600 mm. Gas in the fluidized bed was sampled by a sampling tube opened in the fluidized bed shown in FIG. 1 and sent to a gas chromatographic analyzer through a sample gas pipe 14, and as a result of gas chromatographic analysis, the height from the bottom of the fluidized bed was reacted. The concentration of monosilane in the portion 2.5 times (200 mm) the inner diameter of the vessel was 2.5 mol percent. The reaction was carried out for 50 hours under these conditions, but no aggregation of particles occurred.

【００１４】実施例２ 導入した水素とモノシランのモル比を７：３とし、流動
層の温度を７００℃とした（ガス流速は最小流動化速度
の１．９倍）以外は、実施例１と同様の条件で行った。
ガスクロ分析の結果、流動層底からの高さが２００ｍｍ
の流動層部分でのモノシランの濃度は、２．９モルパー
セントであった。この条件で５０時間反応を行ったが、
粒子の凝集は全く見られなかった。Example 2 As Example 1, except that the introduced hydrogen and monosilane molar ratio was 7: 3 and the temperature of the fluidized bed was 700 ° C. (gas flow rate was 1.9 times the minimum fluidization rate). It carried out on the same conditions.
As a result of gas chromatography analysis, the height from the bottom of the fluidized bed is 200 mm
The concentration of monosilane in the fluidized bed portion was 2.9 mole percent. The reaction was performed for 50 hours under these conditions,
No particle agglomeration was observed.

【００１５】実施例３ 導入した水素とモノシランのモル比を５：５とし、流動
層の温度を７４０℃とした（ガス流速は最小流動化速度
の２．０倍）以外は、実施例１と同様の条件で行った。
ガスクロ分析の結果、流動層底からの高さが２００ｍｍ
の流動層部分でのモノシランの濃度は、２．７モルパー
セントであった。この条件で、５０時間反応を行った
が、粒子の凝集は全く見られなかった。Example 3 As Example 1, except that the introduced hydrogen and monosilane molar ratio was 5: 5 and the fluidized bed temperature was 740 ° C. (gas flow rate was 2.0 times the minimum fluidization rate). It carried out on the same conditions.
As a result of gas chromatography analysis, the height from the bottom of the fluidized bed is 200 mm
The concentration of monosilane in the fluidized bed portion was 2.7 mole percent. The reaction was carried out for 50 hours under these conditions, but no aggregation of particles was observed.

【００１６】比較例１ 反応温度を６５０℃とした以外は、実施例１と同様の条
件で反応を行った。ガスクロ分析の結果、流動層底から
の高さが２００ｍｍの流動層部分でのモノシランの濃度
は、４．１モルパーセントであった。この条件で、１時
間反応を行った時点で、粒子の凝集が発生し、反応の継
続が不可能となった。Comparative Example 1 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was 650 ° C. As a result of gas chromatography analysis, the concentration of monosilane in the fluidized bed portion having a height from the bottom of the fluidized bed of 200 mm was 4.1 mol%. Under the conditions, when the reaction was carried out for 1 hour, agglomeration of particles occurred and the reaction could not be continued.

【００１７】比較例２ 反応温度を８２０℃とした以外は、実施例１と同様の条
件で反応を行った。ガスクロ分析の結果、流動層底から
の高さが２００ｍｍの部分でのモノシランの濃度は、
０．１モルパーセント未満であった。この条件で、１５
時間反応を行った時点で、ガス排出管１３が副生した微
粉状のシリコンにより閉塞した。回収した微粉量から計
算すると、導入したモノシランの内の７０パーセント以
上が微粉に転換していた。Comparative Example 2 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was 820 ° C. As a result of gas chromatography analysis, the concentration of monosilane in the portion where the height from the bottom of the fluidized bed was 200 mm was
It was less than 0.1 mole percent. Under this condition, 15
When the reaction was carried out over time, the gas discharge pipe 13 was blocked by the fine powdery silicon produced as a by-product. When calculated from the amount of fine powder recovered, 70% or more of the introduced monosilane was converted into fine powder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施に用いる流動層反応器の概略図を
示す。FIG. 1 shows a schematic view of a fluidized bed reactor used in the practice of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 反応器 ２ 微粉分離用拡大部 ３ 内筒 ４ 加熱ヒータ ５ 流動層 ６ 反応筒底板 ７ 分散板 ８ シリコン粒子抜出し管 ９ 原料ガス導入管 １０ 水素導管 １１ モノシラン導管 １２ 種シリコン導入管 １３ ガス排出管 １４ ガスクロマトグラフィーに接続するサンプルガス
導管 １５，１６，１７，１８ 開閉バルブDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 reactor 2 expansion part for fine powder separation 3 inner cylinder 4 heater 5 fluidized bed 6 reaction cylinder bottom plate 7 dispersion plate 8 silicon particle extraction pipe 9 raw material gas introduction pipe 10 hydrogen conduit 11 monosilane conduit 12 species silicon introduction pipe 13 gas discharge pipe 14 Sample gas conduits for gas chromatography 15, 16, 17, 18 Open / close valves

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高綱 和敏 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３番１号 東 燃化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 猿渡 康裕 神奈川県川崎市川崎区千鳥町３番１号 東 燃化学株式会社技術開発センター内 (72)発明者 石川 延宏 愛知県名古屋市港区船見町一番地の１ 東 亞合成化学工業株式会社名古屋総合研究所 内 (72)発明者 ▲廣▼田 大助 愛知県名古屋市港区昭和町17番地の23 東 亞合成化学工業株式会社名古屋工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kazutoshi Takatsuna 3-1, Chidori-cho, Kawasaki-ku, Kanagawa Prefecture Tonen Kagaku Co., Ltd. Technology Development Center (72) Inventor Yasuhiro Saruwatari Chidori, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 3-1, Tonen Kagaku Co., Ltd. Technical Development Center (72) Inventor Nobuhiro Ishikawa 1 in the first place of Funami-cho, Minato-ku, Aichi Prefecture Nagoya City Toagosei Chemical Industry Co., Ltd. Nagoya Research Institute (72) Invention Person Hirohiro Tasuke 23 Nagoya Toagosei Chemical Industry Co., Ltd., 23, Showa-cho, Minato-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 モノシランと希釈ガスによりシリコン粒
子を流動化させた流動層反応装置内で、モノシランの熱
分解反応によりシリコンを製造するにあたり、流動層底
からの高さが反応器内径の２．５倍以下の流動層部分に
おいて、流動層部分のモノシラン濃度が３モルパーセン
ト以下に達するまで反応を行うことを特徴とする多結晶
シリコン製造方法。1. When silicon is produced by a thermal decomposition reaction of monosilane in a fluidized bed reactor in which silicon particles are fluidized with monosilane and a diluent gas, the height from the bottom of the fluidized bed is the inner diameter of the reactor 2. A method for producing polycrystalline silicon, characterized in that the reaction is carried out in a fluidized bed portion of 5 times or less until the monosilane concentration in the fluidized bed portion reaches 3 mol% or less.