CN110589842A - 一种半导体材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体生产技术领域，尤其是一种半导体材料的制备方法，针对现有的工业上对生产晶体硅的废弃物四氯化硅的处理方法多数为将四氯化硅转化为三氯氢硅，转化的效率低，处理设备的成本高的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料；S2：将二氧化硅和碳加入至反应釜内进行还原反应，得到工业硅。本发明，将生产多晶硅产生四氯化硅采用沉淀的方法进行处理，得到白炭黑，可以作为工业上的另一种原料，体现可持续发展的目的，不仅不会污染环境还可以提高收益，降低处理设备的成本，值得广泛推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产技术领域，尤其涉及一种半导体材料的制备方法。
背景技术
半导体（Semiconductor）是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质，其电导率容易受控制，可作为信息处理的元件材料。从科技或是经济发展的角度来看，半导体非常重要。很多电子产品，如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息，多晶硅为半导体材料。
现有的工业上对生产晶体硅的废弃物四氯化硅的处理方法多数为将四氯化硅转化为三氯氢硅，转化的效率低，处理设备的成本高，所以我们提出了一种半导体材料的制备方法，用以解决上述提出的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中工业上对生产晶体硅的废弃物四氯化硅的处理方法多数为将四氯化硅转化为三氯氢硅，转化的效率低，处理设备的成本高的缺点，而提出的一种半导体材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种半导体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料；
S2：将二氧化硅和碳加入至反应釜内进行还原反应，得到工业硅；
S3：对工业硅采用酸性溶液进行酸洗，得到提纯过后的硅，提纯过后的硅放置在密封容器内；
S4：加热密封容器的同时并向密封容器内通入氯气，生成四氯化硅；
S5：对四氯化硅进行蒸馏处理，得到纯四氯化硅；
S6：向纯四氯化硅内添加还原剂，得到多晶硅，收集四氯化硅废弃物；
S7：配置氯化钠溶液和水玻璃溶液，搅拌融合氯化钠溶液和水玻璃溶液的混合液，过滤后得到滤液；
S8：向滤液中滴入四氯化硅废弃物，进行陈化，得到沉淀物；
S9：对沉淀物进行抽真空操作，干燥后得到二氧化硅粉体，燃烧二氧化硅粉体得到白炭黑。
优选的，所述S1中，二氧化硅和硅在常温下均为固体，二氧化硅选用的是自然界的晶体二氧化硅。
优选的，所述S2中，将选用的二氧化硅和碳加入至温度为70-90摄氏度的反应釜内进行还原反应，反应时间为30-50min。
优选的，所述S3中，酸性溶液为盐酸、硫酸、王水和氢氟酸及其不同组合的混合酸。
优选的，所述S4中，密封容器的加热温度为70-80摄氏度，通入氯气的体积为500ml，使工业硅充分和氯气反应。
优选的，所述S5中，四氯化硅溶液加入到塔釜中，塔釜的上方设置有塔板和冷凝器，可以除去粗三氯化硅和粗四氯化硅的杂质。
优选的，所述S6中，还原剂选优的为碳，四氯化硅和碳发生还原反应，得到多晶硅，利用多个滴管收集四氯化硅溶液的废弃物。
优选的，所述S7中，氯化钠的配置为50g的氯化钠和100ml的水，向溶度为35%的水玻璃中加入50ml的蒸馏水，配置成浓度为28%的水玻璃溶液，搅拌20s后得到水玻璃溶液，将水玻璃溶液加入到三口玻璃瓶内，并向三口玻璃瓶内加入氯化钠溶液，放入磁力搅拌器进行搅拌5min，得到滤液。
优选的，所述S8中，向上述得到的滤液中滴入30ml四氯化硅废弃物，并利用PH试纸检测溶液的PH值，对溶液进行保温陈化处理，得到溶液和沉淀物。
优选的，所述S9中，使用真空泵对溶液进行抽真空操作，间断抽取三次，得到滤饼，将滤饼放入烘箱内于100摄氏度烘干4h，得到二氧化硅粉体，将二氧化硅粉体加入至马沸炉中以500摄氏度燃烧1h，得到白炭黑。
本发明中，选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料，将选用的二氧化硅和碳加入至温度为70-90摄氏度的反应釜内进行还原反应，反应时间为30-50min，得到工业硅，工业硅中还有铁和率溶液酸性溶液的物质，将工业硅加入至盐酸、硫酸、王水和氢氟酸及其不同组合的混合酸中进行酸化，出去工业硅中铁和铝原料，提高工业硅的纯度，将提纯过后的工业硅加入到温度为70-80摄氏度的密封容器内，向密封容器内通入体积为500ml的氯气，氯气和工业硅发生反应，得到四氯化硅溶液，将四氯化硅溶液加入到塔釜中，塔釜的上方设置有塔板和冷凝器，可以除去粗三氯化硅和粗四氯化硅的杂质，得到提纯过后的四氯化硅，向四氯化硅溶液中加入碳棒，碳棒和四氯化硅发生还原反应，得到提纯后的多晶硅，将衍生的四氯化硅废弃物使用多个滴管进行收集，用50g的氯化钠和100ml的水配置氯化钠溶液，向溶度为35%的水玻璃中加入50ml的蒸馏水，配置成浓度为28%的水玻璃溶液，搅拌20s后得到水玻璃溶液，将水玻璃溶液加入到三口玻璃瓶内，并向三口玻璃瓶内加入氯化钠溶液，放入磁力搅拌器进行搅拌5min，得到滤液，向上述得到的滤液中滴入30ml四氯化硅废弃物，并利用PH试纸检测溶液的PH值，对溶液进行保温陈化处理，得到溶液和沉淀物，使用真空泵对溶液进行抽真空操作，间断抽取三次，得到滤饼，将滤饼放入烘箱内于100摄氏度烘干4h，得到二氧化硅粉体，将二氧化硅粉体加入至马沸炉中以500摄氏度燃烧1h，得到白炭黑。
本发明将生产多晶硅产生四氯化硅采用沉淀的方法进行处理，得到白炭黑，可以作为工业上的另一种原料，体现可持续发展的目的，不仅不会污染环境还可以提高收益，降低处理设备的成本，值得广泛推广。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
一种半导体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料；
S2：将二氧化硅和碳加入至反应釜内进行还原反应，得到工业硅；
S3：对工业硅采用酸性溶液进行酸洗，得到提纯过后的硅，提纯过后的硅放置在密封容器内；
S4：加热密封容器的同时并向密封容器内通入氯气，生成四氯化硅；
S5：对四氯化硅进行蒸馏处理，得到纯四氯化硅；
S6：向纯四氯化硅内添加还原剂，得到多晶硅，收集四氯化硅废弃物；
S7：配置氯化钠溶液和水玻璃溶液，搅拌融合氯化钠溶液和水玻璃溶液的混合液，过滤后得到滤液；
S8：向滤液中滴入四氯化硅废弃物，进行陈化，得到沉淀物；
S9：对沉淀物进行抽真空操作，干燥后得到二氧化硅粉体，燃烧二氧化硅粉体得到白炭黑。
本实施例中，S1中，二氧化硅和硅在常温下均为固体，二氧化硅选用的是自然界的晶体二氧化硅，S2中，将选用的二氧化硅和碳加入至温度为70-90摄氏度的反应釜内进行还原反应，反应时间为30-50min，S3中，酸性溶液为盐酸、硫酸、王水和氢氟酸及其不同组合的混合酸，S4中，密封容器的加热温度为70-80摄氏度，通入氯气的体积为500ml，使工业硅充分和氯气反应，S5中，四氯化硅溶液加入到塔釜中，塔釜的上方设置有塔板和冷凝器，可以除去粗三氯化硅和粗四氯化硅的杂质，S6中，还原剂选优的为碳，四氯化硅和碳发生还原反应，得到多晶硅，利用多个滴管收集四氯化硅溶液的废弃物，S7中，氯化钠的配置为50g的氯化钠和100ml的水，向溶度为35%的水玻璃中加入50ml的蒸馏水，配置成浓度为28%的水玻璃溶液，搅拌20s后得到水玻璃溶液，将水玻璃溶液加入到三口玻璃瓶内，并向三口玻璃瓶内加入氯化钠溶液，放入磁力搅拌器进行搅拌5min，得到滤液，S8中，向上述得到的滤液中滴入30ml四氯化硅废弃物，并利用PH试纸检测溶液的PH值，对溶液进行保温陈化处理，得到溶液和沉淀物，S9中，使用真空泵对溶液进行抽真空操作，间断抽取三次，得到滤饼，将滤饼放入烘箱内于100摄氏度烘干4h，得到二氧化硅粉体，将二氧化硅粉体加入至马沸炉中以500摄氏度燃烧1h，得到白炭黑。
本实施例中，选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料，将选用的二氧化硅和碳加入至温度为70-90摄氏度的反应釜内进行还原反应，反应时间为30-50min，得到工业硅，工业硅中还有铁和率溶液酸性溶液的物质，将工业硅加入至盐酸、硫酸、王水和氢氟酸及其不同组合的混合酸中进行酸化，出去工业硅中铁和铝原料，提高工业硅的纯度，将提纯过后的工业硅加入到温度为70-80摄氏度的密封容器内，向密封容器内通入体积为500ml的氯气，氯气和工业硅发生反应，得到四氯化硅溶液，将四氯化硅溶液加入到塔釜中，塔釜的上方设置有塔板和冷凝器，可以除去粗三氯化硅和粗四氯化硅的杂质，得到提纯过后的四氯化硅，向四氯化硅溶液中加入碳棒，碳棒和四氯化硅发生还原反应，得到提纯后的多晶硅，将衍生的四氯化硅废弃物使用多个滴管进行收集，用50g的氯化钠和100ml的水配置氯化钠溶液，向溶度为35%的水玻璃中加入50ml的蒸馏水，配置成浓度为28%的水玻璃溶液，搅拌20s后得到水玻璃溶液，将水玻璃溶液加入到三口玻璃瓶内，并向三口玻璃瓶内加入氯化钠溶液，放入磁力搅拌器进行搅拌5min，得到滤液，向上述得到的滤液中滴入30ml四氯化硅废弃物，并利用PH试纸检测溶液的PH值，对溶液进行保温陈化处理，得到溶液和沉淀物，使用真空泵对溶液进行抽真空操作，间断抽取三次，得到滤饼，将滤饼放入烘箱内于100摄氏度烘干4h，得到二氧化硅粉体，将二氧化硅粉体加入至马沸炉中以500摄氏度燃烧1h，得到白炭黑。
本实施例中，对本实施中的半导体材料的制备方法和以往的半导体材料的制备方法进行对比，本实施例的半导体材料的制备方法废弃物处理成本较以往的废弃物处理成本至少降低了了5%-8%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取质量比为10:2的二氧化硅原料和碳原料；
S2：将二氧化硅和碳加入至反应釜内进行还原反应，得到工业硅；
S3：对工业硅采用酸性溶液进行酸洗，得到提纯过后的硅，提纯过后的硅放置在密封容器内；
S4：加热密封容器的同时并向密封容器内通入氯气，生成四氯化硅；
S5：对四氯化硅进行蒸馏处理，得到纯四氯化硅；
S6：向纯四氯化硅内添加还原剂，得到多晶硅，收集四氯化硅废弃物；
S7：配置氯化钠溶液和水玻璃溶液，搅拌融合氯化钠溶液和水玻璃溶液的混合液，过滤后得到滤液；
S8：向滤液中滴入四氯化硅废弃物，进行陈化，得到沉淀物；
S9：对沉淀物进行抽真空操作，干燥后得到二氧化硅粉体，燃烧二氧化硅粉体得到白炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，二氧化硅和硅在常温下均为固体，二氧化硅选用的是自然界的晶体二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，将选用的二氧化硅和碳加入至温度为70-90摄氏度的反应釜内进行还原反应，反应时间为30-50min。
4.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，酸性溶液为盐酸、硫酸、王水和氢氟酸及其不同组合的混合酸。
5.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S4中，密封容器的加热温度为70-80摄氏度，通入氯气的体积为500ml，使工业硅充分和氯气反应。
6.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S5中，四氯化硅溶液加入到塔釜中，塔釜的上方设置有塔板和冷凝器。
7.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S6中，还原剂选优的为碳，四氯化硅和碳发生还原反应，得到多晶硅，利用多个滴管收集四氯化硅溶液的废弃物。
8.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S7中，氯化钠的配置为50g的氯化钠和100ml的水，向溶度为35%的水玻璃中加入50ml的蒸馏水，配置成浓度为28%的水玻璃溶液，搅拌20s后得到水玻璃溶液，将水玻璃溶液加入到三口玻璃瓶内，并向三口玻璃瓶内加入氯化钠溶液，放入磁力搅拌器进行搅拌5min，得到滤液。
9.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S8中，向上述得到的滤液中滴入30ml四氯化硅废弃物，并利用PH试纸检测溶液的PH值，对溶液进行保温陈化处理，得到溶液和沉淀物。
10.根据权利要求1所述的一种半导体材料的制备方法，其特征在于，所述S9中，使用真空泵对溶液进行抽真空操作，间断抽取三次，得到滤饼，将滤饼放入烘箱内于100摄氏度烘干4h，得到二氧化硅粉体，将二氧化硅粉体加入至马沸炉中以500摄氏度燃烧1h，得到白炭黑。
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