AT200106B - Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium

Info

Publication number
AT200106B
AT200106B AT200106DA AT200106B AT 200106 B AT200106 B AT 200106B AT 200106D A AT200106D A AT 200106DA AT 200106 B AT200106 B AT 200106B
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
silicon
hydrochloric acid
melt
production
crystals
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Original Assignee
Degussa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Degussa filed Critical Degussa
Application granted granted Critical
Publication of AT200106B publication Critical patent/AT200106B/de

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium 
Bekanntlich bereitet die Herstellung von sehr reinem Silizium (Reinstsilizium) ausserordentliche Schwierigkeiten. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Reinsilizium, das frei ist von Bor und Phosphor. Verfahren zur Gewinnung von bor- und phosphorfreiem Reinstsilizium sind bis jetzt nicht bekannt geworden. 



   Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren, das die Herstellung von bor- und phosphorfreiem Reinsilizium aus   SiOg-haltigem   Material gestattet. Als Ausgangsstoff kann dabei   Si02-haltiges   Naturmaterial, wie Quarz, gegebenenfalls aber auch künstlich hergestellte   Si02-haltige   Stoffe Verwendung finden. 



   In Ausübung der Erfindung wird derart verfahren, dass das anzuwendende   Si02-haltige   Material, z. B. Quarz, einer Vorreinigung unterworfen wird, durch welche es von Verunreinigungen weitgehend befreit wird. Das vorgereinigte   Si02-haltige   Material wird erfindungsgemäss mit chemisch reinem Schwefel, der gegebenenfalls ebenfalls noch einer Vorreinigung unterworfen wird, und Reinstaluminium mit einer Mindestreinheit von   99, 999%   im Verhältnis 1 : 1 : 1 gemischt und die Mischung in einem geeigneten Behälter zur Entzündung gebracht. Als Behälter kann z. B. ein Schamottetiegel oder ein gekühlter Kupfertiegel verwendet werden. Zum Anzünden der Mischung wird reinstes Aluminiumpulver verwendet.

   Es entsteht ein Regulus, der aus dem Kupfertiegel herausgenommen werden kann und aus dem Schamottetiegel gegebenenfalls herausgeschlagen werden muss. 



   Es ist bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts vorgeschlagen worden,   Si02-hcltiges   Material mit zerkleinertem Aluminium und Schwefel zu vermengen, das Gemisch zu entzünden und zu einer dünnflüssigen Masse zusammenzuschmelzen, in der sich nach dem Erkalten Siliziumkristalle eingebettet finden sollen. Zwecks Aufarbeitung des so erhaltenen Produktes ist vorgeschlagen worden, das darin vorhandene Schwefelaluminium mit Wasser zu zersetzen, die Hauptmenge des Schwefels als Schwefelwasserstoff abzutreiben und die gleichzeitig entstehende Tonerde anderweitig zu verwerten. Durch diese Zersetzung soll gleichzeitig auch eine leichte Isolierung des dargestellten Siliziums ermöglicht werden. 



   Nach vorliegender Erfindung wird, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, das vorgereinigte   Si02-haltige   Material mit chemisch reinem Schwefel und Reinstaluminium mit einer Mindestreinheit von   99, 999%   im Verhältnis 1 : 1 : 1 gemischt und die Mischung zur Entzündung geblacht, wobei ein Regulus entsteht. 



   Der so erhaltene Regulus wird erfindungsgemäss zunächst einer Behandlung mit heisser Salzsäure unterworfen, die vorzugsweise derart durchgeführt wird, dass der Regulus in chemisch reiner Salzsäure einem längeren, z. B. 4 Tage dauernden, Kochvorgang unterworfen wird mit der Massgabe, dass die dabei anfallenden Kristalle portionsweise aus der Salzsäure herausgenommen werden. Man kann z. B. derart verfahren, dass die zunächst aus dem Regulus herausgelösten Siliziumkristalle nach 24 Stunden aus dem Salzsäurebad entfernt werden und der Kochprozess mit der Massgabe fortgeführt wird, dass nach je 24 Stunden die vorhandenen Kristalle aus dem Salzsäurebad entnommen werden und portionsweise aufbewahrt werden. Bei Durchführung dieses Vorganges wird die jeweils verdampfte Salzsäure durch Zugabe von chemisch reiner frischer Salzsäure ersetzt. 



   Wie gefunden wurde, zeigen die auf diese Weise gewonnenen Kristallportionen verschiedene Reinheitsgrade. So haben z. B. die nach 24 Stunden aus dem Salzsäurebad entfernten Kristalle noch eine Verunreinigung von 0, 4% R203, während die am 4. Tag entnommenen Kristalle nur noch eine Verunreinigung von   0, 2%   aufweisen. Diese bereits weitgehend von Verunreinigungen befreiten Kristalle werden im Salzsäurebad zerkleinert und nochmals etwa 24 Stunden gekocht. Im Anschluss an diesen Kochvorgang werden die vorhandenen Si-Kristalle mit destilliertem Wasser gewaschen und im Anschluss an die Waschung durch Zugabe von einigen Tropfen Schwefelsäure und Umrühren in ein breiförmiges Material übergeführt. Zu diesem Brei wird Flusssäure zugefügt und das Material etwa 24 Stunden abgeraucht.

   Nunmehr wird eine nochmalige Salzsäurebehandlung des Rückstandes vorgenommen. 



   Die nach vorstehendem Verfahren erhaltenen bereits weitgehend gereinigten Kristalle werden 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 dann bei etwa 1600   C mit Reinstaluminium   (99, 999%)   geschmolzen und dann nochmals einem Reinigungsverfahren mit Salzsäure unterworfen. Der Vorgang des Umschmelzens der nach der Salzsäurebehandlung verbliebenen Kristalle mit anschliessender Umkristallisation aus Salzsäure kann mehrfach wiederholt werden. 



   Wie gefunden wurde, erhält man nach jedem Umschmelzen mit Reinstaluminium einen höheren spezifischen Widerstand. So kann man z. B. aus Si-Kristallen, die einen Widerstand von nur   0, 5 Ohm. cm   haben, durch zwei- bis dreimaliges Umschmelzen mit Reinstaluminium und anschliessendes Behandeln der Schmelze mit Salzsäure Siliziumkristalle mit einem spezifischen Widerstand von 8 bis 10 Ohm. cm erhalten. Dieses Material ist u. a. für die Herstellung von lichtelektrischen Zellen gut geeignet. Werden höhere Widerstandswerte erstrebt, so kann man das Schmelzen mit Reinstaluminium und anschliessende Behandlung in einem warmen Säurebad noch öfters durchführen. 



   Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, das   erfindungsgemäss   von Bor und Phosphor befreite Silizium, das noch geringfügige Mengen von Aluminium und gegebenenfalls noch andersartigen Verunreinigungen enthält, durch ein anderes Verfahren noch weiter zu veredeln. 



   Nach diesem Verfahren wird das Silizium unter Vermeidung störender Beeinflussungen in eine Schmelze übergeführt und die dem Silizium als Verunreinigungen beiwohnenden Metalle durch 
 EMI2.1 
 wirkenden Mitteln in flüchtige Halogenverbindungen, vorzugsweise Chloride und/oder Fluoride, übergeführt und diese aus der Siliziumschmelze abgetrieben. Hiebei wird das Schmelzen des zu reinigenden Siliziums vorteilhaft in einer inerten Gasatmosphäre, z. B. unter Argon, in einer Apparatur durchgeführt, die aus hochschmelzendem Material besteht, das von der Siliziumschmelze und den Halogenierungsmitteln nicht angegriffen wird und unerwünschte Einflüsse auf das Silizium nicht ausübt, wie z. B. Quarzglas. 



  Man verfährt z. B. derart, dass ein Strom des inerten Gases durch die Schmelztemperatur geleitet wird und das Halogenierungsmittel, z. B. 



  Chlor, Chlorwasserstoff, Siliziumtetrachlorid, Fluor, Fluorwasserstoff, Siliziumtetrafluorid, zweckmässig portionsweise, in Zwischenräumen der in Bewegung befindlichen Schmelze zugefügt wird und die gebildeten flüchtigen Verbindungen der zu beseitigenden Metalle mit dem abgehenden
Gasstrom aus der Siliziumschmelze abgeführt werden. Die Halogenierungsmittel werden zweck- mässig dem inerten Gasstrom beigemischt und durch diesen der Schmelze zugeführt. 



   Die Erfindung gestattet die Herstellung von
Silizium von so hohem Reinheitsgrad, dass es u. a. für Solarbatterien, Halbleiter und Gleichrichter Verwendung finden kann. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von reinstem
Silizium durch Zusammenschmelzen von   Spi0,   haltigem Material mit Aluminium und Schwefel und anschliessende Säurebehandlung, dadurch gekennzeichnet, dass vorgereinigtes   Si02-haltiges   Material, z. B. Quarz, mit chemisch reinem
Schwefel und Reinstaluminium im Verhältnis   1 : I : I   vermischt, die Mischung in einem geeigneten Behälter mit Reinstaluminiumpulver entzündet und der hiebei entstandene Regulus nach Vorbehandlung in destilliertem Wasser einer längeren, z. B. viertägigen Kochbehandlung in chemisch reiner Salzsäure unterworfen wird, die hiebei anfallenden Siliziumkristalle in einem Salzsäurebad zerkleinert, gegebenenfalls nochmals, z.

   B. etwa 24 Stunden, in Salzsäure gekocht und nach Waschung mit destilliertem Wasser in ein breiförmiges Material übergeführt, mit Flusssäure abgeraucht und zweckmässig einer nochmaligen Salzsäurebehandlung unterworfen werden, worauf die so erhaltenen Siliziumkristalle mit Reinstaluminium   (99, 999%)   zusammengeschmolzen werden, das Schmelzprodukt einer Behandlung in einem warmen Säurebad, vorzugsweise chemisch reiner Salzsäure, unterworfen wird und die hiebei zurückbleibenden Siliziumkristalle wiederum mit Reinstaluminium zusammengeschmolzen werden und das Produkt einer Behandlung mit heisser Säure unterworfen und dieser Vorgang so oft wiederholt wird, bis das Silizium von Bor und Phosphor befreit ist.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von Bor und Phosphor befreite Silizium in eine Schmelze übergeführt wird und die dem Silizium noch beiwohnenden geringen Mengen von Metallen durch Behandlung der Schmelze mit halogenierend wirkenden Mitteln in flüchtige Halogenverbindungen, vorzugsweise Chloride und/oder Fluoride, über- geführt werden und diese aus der Si-Schmelze abgetrieben werden.
AT200106D 1956-12-24 1956-12-24 Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium AT200106B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT200106T 1956-12-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT200106B true AT200106B (de) 1958-10-25

Family

ID=3668808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
AT200106D AT200106B (de) 1956-12-24 1956-12-24 Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium

Country Status (1)

Country Link
AT (1) AT200106B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2391157A1 (fr) * 1977-05-20 1978-12-15 Wacker Chemitronic Procede de purification du silicium
EP0029182A1 (de) * 1979-11-08 1981-05-27 HELIOTRONIC Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH Semikontinuierliches Verfahren zur Herstellung von reinem Silicium
US4308245A (en) * 1979-11-08 1981-12-29 Heliotronic Forschungs- Und Entwicklungsgesellschaft Fur Solarzellen-Grundstoffe Mbh Method of purifying metallurgical-grade silicon
DE102008025263A1 (de) * 2008-05-27 2009-12-03 Rev Renewable Energy Ventures, Inc. Verfahren zum Aufreinigen von metallurgischem Silicium
US9327987B2 (en) 2008-08-01 2016-05-03 Spawnt Private S.A.R.L. Process for removing nonmetallic impurities from metallurgical silicon

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2391157A1 (fr) * 1977-05-20 1978-12-15 Wacker Chemitronic Procede de purification du silicium
EP0029182A1 (de) * 1979-11-08 1981-05-27 HELIOTRONIC Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft für Solarzellen-Grundstoffe mbH Semikontinuierliches Verfahren zur Herstellung von reinem Silicium
US4308245A (en) * 1979-11-08 1981-12-29 Heliotronic Forschungs- Und Entwicklungsgesellschaft Fur Solarzellen-Grundstoffe Mbh Method of purifying metallurgical-grade silicon
US4312850A (en) * 1979-11-08 1982-01-26 Helictronic Forschungs- Und Entwicklungs- Gesellschaft Fur Solarzellen-Grundstoffe Mbh Semicontinuous process for the manufacture of pure silicon
DE102008025263A1 (de) * 2008-05-27 2009-12-03 Rev Renewable Energy Ventures, Inc. Verfahren zum Aufreinigen von metallurgischem Silicium
DE102008025263B4 (de) * 2008-05-27 2015-08-06 Spawnt Private S.À.R.L. Verfahren zum Aufreinigen von metallurgischem Silicium
US9327987B2 (en) 2008-08-01 2016-05-03 Spawnt Private S.A.R.L. Process for removing nonmetallic impurities from metallurgical silicon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3403091A1 (de) Verfahren zur herstellung von silicium hoher reinheit
DE2944975A1 (de) Verfahren zur reinigung von silizium
DE1154276B (de) Verwendung von Silicium zur Herstellung von Halbleiterkoerpern
DE1167320B (de) Verfahren zur Gewinnung von reinem Silicium
AT200106B (de) Verfahren zur Herstellung von reinstem Silizium
DE1123300B (de) Verfahren zur Herstellung von Silicium oder Germanium
DE1082238B (de) Verfahren zum Herstellen von Silizium
DE1112055B (de) Verfahren zum Reinigen von Aluminiumoxyd
DE1009398B (de) Verfahren zur Gewinnung von Scandium aus seinen Erzen
DE69400571T2 (de) Verfahren zum herstellen von elektrolytisch gereinigten aluminium mit niedrigen gehalten an uran, thorium und seltenen erdmetallen
DE1018030B (de) Verfahren zur Herstellung von Metallfluoriden
DE1668346B2 (de) Verfahren zur herstellung von 1,1,1-trifluortrichloraethan durch umlagerung
US1796170A (en) Process of extracting zirconia from ores
DE1139475B (de) Verfahren zum Reinigen von unreinem Silicium
DE367537C (de) Verfahren zur Herstellung von kuenstlichem Glimmer
DE907704C (de) Verfahren zur Behandlung von Aluminium-Silizium-Legierungen
DE557811C (de) Herstellung einer fuer die Aluminiumfabrikation besonders geeigneten Tonerde
AT159886B (de) Verfahren zur Gewinnung von amorphem, elementarem Silizium.
DE874137C (de) Verfahren zur Herstellung von amorphem Silicium
AT214901B (de) Verfahren zur Herstellung von Silizium hohen Reinheitsgrades mit einem für Halbleiterkörper geeigneten Gehalt an Dotierelementen
AT231405B (de) Verfahren zur Herstellung von reinstem halbleitendem Silizium oder Germanium
DE1039752B (de) Verringerung der Gehalte an Aluminium und Calcium in Silizium oder Silizium enthaltenden Legierungen
DE1123301B (de) Verfahren zum Herstellen der halbleitenden Elemente Silicium und Germanium
DE754539C (de) Verfahren zur Herstellung von amorphem Silicium
AT123388B (de) Verfahren zur Herstellung von praktisch titan- und eisenfreien Aluminium und Silizium enthaltenden Legierungen aus Titan und Eisen sowie Kieselsäure enthaltenden aluminiumoxydhaltigen Rohstoffen.