JP5223048B2 - 球状半導体粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
このような問題を解決し得る方法として、半導体粉末原料の溶融に高エネルギー光学炉を使用し、集束された高強度の光を複数の半導体粉末原料からなる小塊体に照射して溶融させる方法が提案されている(特許文献4)。
本発明は、このような特殊な光学炉を使用することなく、広く使用されている加熱炉を使用した場合でも、工業的に容易に実施できる方法を提供しようとするものである。
本工程では、半導体粉末を含む所定質量の小塊体を多数個作製する。小塊体は、例えば前記のテンプレートを用いて所定質量毎に分割された半導体粉末を、山状またはパイル状などに集合させた半導体粉末粒子の単なる集合体、ならびに、半導体粉末単独、または半導体粉末とバインダーなどとからなる小固形体のいずれかに分類される。本実施の形態では、半導体粉末と有機バインダーとからなる、後者に属する小固形体を作製する場合について、具体的に説明する。
本工程では、上述の第1の工程で作製された小固形体を、シリコンを溶融させない温度下で予備的に加熱した後、シリコンの融点以上の温度で加熱して、小固形体内のシリコン粉末を溶融させ凝集させることによって、球状溶融体を形成する。このとき、小固形体に含まれていた有機バインダーは、本工程の加熱処理によって、分解し、気化し、または燃焼するなどして小固形体中から実質的に除去されるとともに、各小固形体は、それぞれにおけるシリコン粉末が溶融して一体化し、小球体状のシリコン溶融体となる。
まず、バルブ58、59を閉じ、内側のシャッター49、50を閉じた状態で、不活性ガス供給部54から供給管55を通して、搬入部42の一部分および予備加熱部43に不活性ガスを供給する。これによって、炉内主要部の空気が隔壁体52の開口部から溶融部44、凝固部45を通して排気管61から排出され、熱処理炉41内が不活性ガスに置換される。そして、低酸化性ガス供給部56から供給管57を通して、溶融部44、凝固部45および搬出部46の一部分に低酸化性ガスを供給し、それらの内部の雰囲気を低酸化性ガスに置換する。このとき、予備加熱部43から隔壁体52の開口部を通して溶融部44に不活性ガスが流入し続けるので、隔壁体52によって、予備加熱部43側の不活性ガス中に、溶融部44側の低酸化性ガスが混入することが阻止される。
本工程では、上述の第2の工程において形成された溶融体を冷却して凝固させることによって、半導体粒子を製造する。
12 エアスリット
13 皿状の底板
14 回転自在な支持棒
15 シリコン粉末
16 液状のバインダー
17 スプレーガン
18 シリコン粉末供給のためのノズル
19 シリコン粉末
21 小固形体
22 耐熱性の保持用基板
23 凹部
41 熱処理炉
42 搬入部
43 予備加熱部
44 溶融部
45 凝固部
46 搬出部
47 ローラーコンベア
48、49 シャッター
50、51 シャッター
52 隔壁体
53 ヒータ
54 不活性ガス供給部
55 ガス供給管
56 低酸化性ガス供給部
57 供給管
58、59 バルブ
60、61、62 排気管
Claims (8)
- 所定質量の半導体粉末を含む小塊体を準備する第1の工程、
前記小塊体を加熱して、前記小塊体に含まれる半導体粉末を溶融させて球状溶融体を形成する第2の工程、および、
前記球状溶融体を冷却して凝固させる第3の工程、
を含む球状半導体粒子の製造方法であって、
前記第2の工程が、
前記半導体粉末の溶融温度より低い温度下で、不活性ガスまたはそれを主成分とする実質的に不活性な雰囲気中において前記小塊体を予備的に加熱する第2−1の工程、および、
予備的に加熱した前記小塊体を、前記半導体粉末の溶融温度以上の温度下で、前記第2−1の工程における不活性な雰囲気よりも高い濃度の酸素を含む雰囲気中で加熱し溶融する第2−2の工程、
を有する球状半導体粒子の製造方法。 - 前記第1の工程において、さらに複数の前記小塊体を溶融時に互いに接触しない距離に離間させて配置する工程を含む請求項1記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記第2−1の工程における前記小塊体の予備的な加熱の最高温度が1350〜1412℃の範囲内から選ばれ、前記第2−2の工程における加熱温度が1413〜1500℃の範囲内から選ばれる請求項1に記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記第2−1の工程における雰囲気中の酸素の濃度が1容量%未満であり、前記第2−2の工程における雰囲気中の酸素の濃度が5〜20容量%の範囲から選ばれる請求項1〜3のいずれかに記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記第2−2の工程において、前記小塊体における前記半導体粉末を溶融させ、融合させて、球状の溶融体とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記小塊体が造粒操作により得られた固形体である請求項1〜5のいずれかに記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記小塊体が、さらに、バインダーを含む固形体である請求項1〜6のいずれかに記載の球状半導体粒子の製造方法。
- 前記小塊体に含まれる半導体粉末がシリコン粉末である請求項1〜7のいずれかに記載の球状半導体粒子の製造方法。
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