[发明专利]三氯硅烷制造装置及三氯硅烷制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一边利用氯化氢气体使金属硅粉末流动一边使金 属硅粉末与氯化氢气体发生反应来制造三氯硅烷的三氯硅烷制造装置 和三氯硅烷制造方法。

背景技术

作为用于制造高纯度硅的原料而使用的三氯硅烷(SiHCl₃)，是通 过使纯度为98％左右的金属硅粉末(Si)和氯化氢气体(HCl)发生反 应而制造的。

这种三氯硅烷制造装置，例如如专利文献1所示，包括反应炉、 向该反应炉底部供给金属硅粉末的原料供给机构、导入与该金属硅粉 末发生反应的氯化氢气体的气体导入机构。在这种三氯硅烷制造装置 中，一边利用氯化氢气体使反应炉内的金属硅粉末流动一边使二者发 生反应，从反应炉的上部取出生成的三氯硅烷。在反应炉内沿上下方 向配备有使热介质流通的传热管。

专利文献1：日本特开平8-59221号公报。

在反应炉的内底部，金属硅粉末因从其下方导入的氯化氢气体的 上升而流动，在其流动过程中，金属硅粉末与氯化氢气体接触而发生 反应。此时，氯化氢气体如气泡那样在金属硅粉末的流动层中从下部 上升到上部。然而，上升期间气泡成长，在反应炉的上部变成比位于 下部时大的气泡。该氯化氢气体的气泡变大时，与金属硅粉末的接触 面积变小，因此，存在尤其在反应炉的上部反应效率变差的倾向。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种使从反应 炉下部导入的氯化氢气体在反应炉上部也可有效参与反应、提高了反 应效率的三氯硅烷制造装置和三氯硅烷制造方法。

本发明的三氯硅烷制造装置，利用氯化氢气体使供给到反应炉内 的金属硅粉末一边流动一边进行反应，从反应炉上部取出通过该反应 生成的三氯硅烷，其中，在上述反应炉的内部空间中沿上下方向设有 多根气流控制构件。

在本发明的三氯硅烷制造装置中，导入到反应炉内的氯化氢气体 通过气流控制构件之间而上升，从而与接近地相邻的气流控制构件接 触来限制气泡成长。因此，即使在反应炉的上部也会存在许多较细小 的气泡，相应地，与金属硅粉末的接触面积也增加，反应效率得以提 高。

在本发明的三氯硅烷制造装置中，可以设计成：在上述反应炉的 上部，形成有内径大于反应炉下部的大径部，并且上述气流控制构件 的上端部的高度在上述大径部的下端部的高度以下。

在反应炉的内部，其下部发生反应最多，温度较高，而且氯化氢 气体也从下方上升，因此，在流动层中，产生径向中央部附近为上升 流、反应炉内周壁附近为下降流这样的对流。并且，从反应炉上端部 排出三氯硅烷气体，需要极力使作为流动层成分的金属硅粉末不从三 氯硅烷气体的排出口排出，通过在反应炉上部设置大径部，利用该部 分使流动层中的上升流的流速降低，可以使借助该上升流上升起来的 金属硅粉末随下降流自由落下。此时，气流控制构件只要其上端部配 置为大径部下端部的高度即可，即使低到达不到大径部的程度也可以。 另外，作为大径部的内径，优选相对于反应炉的下部为1.3～1.6倍左 右。

此外，优选地，上述气流控制构件的下端部形成为朝向下方凸出 的凸面。由此，可以借助这些凸面顺滑地引导来自下方的上升流，并 可减少气流控制构件因与上升流中的金属硅粉末碰撞而造成的损伤。 另外，可以在该凸面上设置硬质合金等的耐磨损性覆层。作为凸面的 形状，不限于圆锥面，也可以是圆弧面、半球面等。

此时，若上述气流控制构件是中空构造，则可减轻上述气流控制 构件的重量。

并且，本发明的三氯硅烷制造方法，预先在反应炉的内部空间中 沿上下方向设置多根气流控制构件，向该反应炉内供给金属硅粉末， 并且从反应炉下方喷出氯化氢气体，在上述气流控制构件之间使这些 金属硅粉末和氯化氢气体一边流动一边发生反应，将通过该反应生成 的三氯硅烷从反应炉上部取出。

根据本发明，在金属硅粉末和氯化氢气体从气流控制构件的集合 体中通过并上升时，与气流控制构件接触，从而限制氯化氢气体的气 泡的成长，在反应炉的上部也存在许多较细小的气泡，结果，增加了 与金属硅粉末的接触面积，可提高反应效率。

附图说明

图1是表示本发明的三氯硅烷制造装置的一实施方式的纵剖视图。

图2是沿图1的X-X线方向观察的放大剖视图。

图3是图1中的气流控制构件的下端部的放大剖视图。