JP5471450B2 - Method for producing silicon - Google Patents

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Description

本発明は、シリコンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing silicon.

半導体グレードシリコンの製造方法として、トリクロロシランと水素とを高温で反応させるジーメンス法が主に採用されている。この方法においては、極めて高純度のシリコンが得られるが、高コストであり、さらなるコストダウンは困難であると言われている。   As a method for producing semiconductor grade silicon, the Siemens method in which trichlorosilane and hydrogen are reacted at a high temperature is mainly employed. In this method, extremely high-purity silicon can be obtained, but it is said that the cost is high and further cost reduction is difficult.

環境問題がクローズアップされる中、太陽電池はクリーンなエネルギー源として注目を集め、住宅用を中心に需要が急増している。シリコン系太陽電池は信頼性や変換効率に優れるため、太陽光発電の8割程度を占めている。太陽電池用シリコンは、半導体グレードシリコンの規格外品を主な原料としている。そこで、発電コストをさらに低減させるためには、低価格のシリコン原料を確保することが望まれている。   As environmental problems are highlighted, solar cells are attracting attention as a clean energy source, and demand is rapidly increasing mainly for residential use. Since silicon-based solar cells are excellent in reliability and conversion efficiency, they account for about 80% of solar power generation. Solar cell silicon is mainly made of non-standard semiconductor grade silicon. Thus, in order to further reduce the power generation cost, it is desired to secure a low-cost silicon raw material.

ジーメンス法に替わるシリコンの製造方法としては、例えば下記特許文献1及び2に、還元剤(例えば溶融金属)でハロゲン化珪素を還元して、シリコンを製造する方法が開示されている。
例えば、ハロゲン化珪素としてテトラクロロシランを用い、その還元剤である金属としてアルミニウムを用いる場合、テトラクロロシランとアルミニウムとを接触させることにより、下記化学反応式(A)で表される反応が進行し、シリコンと三塩化アルミニウムが生成する。
3SiCl4+4Al → 3Si+4AlCl3 (A)
As a silicon production method replacing the Siemens method, for example, Patent Documents 1 and 2 below disclose a method of producing silicon by reducing silicon halide with a reducing agent (for example, molten metal).
For example, when tetrachlorosilane is used as the silicon halide and aluminum is used as the reducing agent metal, the reaction represented by the following chemical reaction formula (A) proceeds by bringing tetrachlorosilane and aluminum into contact with each other, Silicon and aluminum trichloride are produced.
3SiCl 4 + 4Al → 3Si + 4AlCl 3 (A)

前記ハロゲン化シリコンの還元反応において、アルミニウムサブハライド(AlCl、AlCl)が生成する副反応が知られている。
生成したアルミニウムサブハライドは、1000℃以下では不安定になり、次の式(D−1)、式(D−2)に示されるように、分解してアルミニウムと三塩化アルミニウムを生成することが知られている。
3AlCl → AlCl3+2Al (D−1)
3AlCl → 2AlCl3+Al (D−2)
これらの反応が起きると、還元剤であるアルミニウムが有効に利用されず、式(A)の反応効率が低下する。
In the reduction reaction of the silicon halide, a side reaction in which an aluminum subhalide (AlCl, AlCl 2 ) is generated is known.
The produced aluminum subhalide becomes unstable at 1000 ° C. or lower, and can be decomposed to produce aluminum and aluminum trichloride as shown in the following formulas (D-1) and (D-2). Are known.
3AlCl → AlCl 3 + 2Al (D-1)
3AlCl 2 → 2AlCl 3 + Al (D-2)
When these reactions occur, aluminum as a reducing agent is not effectively used, and the reaction efficiency of the formula (A) decreases.

特開平2−64006号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-64006 特開2007−77007号公報JP 2007-77007 A

本発明は、ハロゲン化珪素を金属で還元してシリコンを生成させる反応の反応効率を向上させることができるシリコンの製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the silicon which can improve the reaction efficiency of reaction which reduces a silicon halide with a metal and produces | generates silicon.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、反応器の内部で下式(1)で表されるハロゲン化珪素を溶融アルミニウムで還元してシリコンを製造する方法であって、還元時に前記反応器の内部に三塩化アルミニウムを供給する高純度シリコンの製造方法を提供する。
SiHn4-n (1)
(式中、nは、0〜3の整数であり、Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれた1種または2種以上のハロゲン原子である。)
前記アルミニウムに含まれるホウ素が5重量ppm以下、かつリンが0.5重量ppm以下であることが好ましい。
また、前記三塩化アルミニウムが1体積%以上30体積%以下の濃度で前記反応器の内部に存在していることが好ましい。
また、前記ハロゲン化珪素の純度が4N以上であることが好ましい。
また、本発明の第2の態様においては、前記の高純度シリコンの製造方法により得られたシリコンを方向凝固により精製する工程をさらに有する高純度シリコンの製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, in a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing silicon by reducing silicon halide represented by the following formula (1) with molten aluminum inside a reactor. The present invention provides a method for producing high-purity silicon in which aluminum trichloride is supplied into the reactor during reduction.
SiH n X 4-n (1)
(In the formula, n is an integer of 0 to 3, and X is one or more halogen atoms selected from F, Cl, Br, and I.)
It is preferable that boron contained in the aluminum is 5 ppm by weight or less and phosphorus is 0.5 ppm by weight or less.
Moreover, it is preferable that the said aluminum trichloride exists in the inside of the said reactor with the density | concentration of 1 volume% or more and 30 volume% or less.
Further, the purity of the silicon halide is preferably 4N or more.
Moreover, in the 2nd aspect of this invention, the manufacturing method of high purity silicon which further has the process of refine | purifying the silicon obtained by the said manufacturing method of high purity silicon by directional solidification is provided.

本発明のシリコンの製造方法によれば、ハロゲン化珪素を溶融アルミニウムで還元してシリコンを生成させる反応の反応効率を向上させることができる。   According to the silicon production method of the present invention, it is possible to improve the reaction efficiency of a reaction in which silicon halide is reduced with molten aluminum to produce silicon.

本発明の第1の態様においては、反応器の内部で下式(1)で表されるハロゲン化珪素を溶融アルミニウムで還元してシリコンを製造する方法であって、還元時に前記反応器の内部に三塩化アルミニウムを供給する高純度シリコンの製造方法を提供する。
SiHn4-n (1)
以下では、ハロゲン化珪素としてテトラクロロシランを用いる場合を例にとって説明する。
テトラクロロシランをアルミニウムで還元してシリコンを製造する反応は、式(A)で表される。
3SiCl4+4Al → 3Si+4AlCl3 (A)
In the first aspect of the present invention, there is provided a method for producing silicon by reducing silicon halide represented by the following formula (1) with molten aluminum inside the reactor, and the inside of the reactor during the reduction: A method for producing high-purity silicon that supplies aluminum trichloride is provided.
SiH n X 4-n (1)
Below, the case where tetrachlorosilane is used as the silicon halide will be described as an example.
The reaction for producing silicon by reducing tetrachlorosilane with aluminum is represented by the formula (A).
3SiCl 4 + 4Al → 3Si + 4AlCl 3 (A)

還元時に、前記反応器の内部に式(A)における右辺の生成物であるAlCl3を供給すると、一般に式(A)において平衡は左辺に動くように考えられる。
しかし、本発明においては、驚くべきことに、還元時にAlCl3を反応器の内部に供給することにより、式(A)の平衡を左辺に移動させずに、式(A)の右辺にさらに移動させて、シリコンを生成させる反応の反応効率を上昇させることができる。
When AlCl 3 , which is a product on the right side in the formula (A), is supplied to the inside of the reactor during the reduction, the equilibrium is generally considered to move to the left side in the formula (A).
However, in the present invention, surprisingly, by supplying AlCl 3 into the reactor during the reduction, the equilibrium of the formula (A) is not moved to the left side, but further moved to the right side of the formula (A). Thus, the reaction efficiency of the reaction for generating silicon can be increased.

この理由は以下のように考えられる。
式(A)の反応の自由エネルギーが負でありその値も大きいこと(例えば1000℃において、−196kJ/mol)、すなわち式(A)の平衡定数が1.1x10と生成物側に偏っていることから、AlClの分圧を高くしても式(A)の平衡は左には動かない。
一方、式(D−1)の反応の自由エネルギー(例えば1000℃において、75kJ/mol)、式(D−2)の反応の自由エネルギー(例えば1000℃において、−35kJ/mol)と、反応式(A)と比較して大きく、平衡は、それほど生成物側(式の右辺側)に偏っているわけではないので、反応器の内部にAlClを供給して反応器の内部のAlClの分圧を高くすると、式(D−1)、式(D−2)の左辺へ戻す方向、すなわちサブハライドの分解反応を抑制する方向へ進ませようとする効果が大きい。
したがって、アルミニウムサブハライドの分解反応が抑制される効果のために、式(A)の反応の反応効率を向上させることができる。
The reason is considered as follows.
The free energy of the reaction of the formula (A) is negative and the value is large (for example, −196 kJ / mol at 1000 ° C.), that is, the equilibrium constant of the formula (A) is 1.1 × 10 8 and biased toward the product side Therefore, even if the partial pressure of AlCl 3 is increased, the equilibrium of the formula (A) does not move to the left.
On the other hand, the free energy of the reaction of the formula (D-1) (for example, 75 kJ / mol at 1000 ° C.), the free energy of the reaction of the formula (D-2) (for example, −35 kJ / mol at 1000 ° C.), and the reaction formula Compared with (A), the equilibrium is not so much biased toward the product side (the right side of the equation), so AlCl 3 is supplied to the inside of the reactor and AlCl 3 inside the reactor is When the partial pressure is increased, the effect of trying to advance in the direction of returning to the left side of the expressions (D-1) and (D-2), that is, in the direction of suppressing the decomposition reaction of the subhalide is large.
Therefore, the reaction efficiency of the reaction of formula (A) can be improved due to the effect of suppressing the decomposition reaction of the aluminum subhalide.

例えば、1000℃では、上記反応式(A)の自由エネルギーに基づいて前記反応器の内部におけるSiClの分圧をP(SiCl)、AlClの分圧をP(AlCl)で表すと、
P(SiCl)=0.9×10−8×P(AlCl
という関係が得られた。
一方、例えば、式(D−2)の自由エネルギーに基づいて、前記反応器の内部におけるAlClの分圧をP(AlCl)、AlClの分圧をP(AlCl)で表すと、
P(AlCl)=1.2×10×P(AlCl
という関係が得られた。
したがって、AlClの分圧が反応式の左辺(原料)のガスの分圧に及ぼす効果は、1010のオーダーで、サブハライドの分解反応を抑制する程度が大きいことが分かった。
For example, at 1000 ° C., partial pressure P (SiCl 4) of SiCl 4 in the interior of the reactor based on the free energy of the reaction formula (A), to represent the partial pressure of the AlCl 3 in P (AlCl 3) ,
P (SiCl 4 ) = 0.9 × 10 −8 × P (AlCl 3 )
The relationship was obtained.
On the other hand, for example, based on the free energy of the formula (D-2), said reactor P partial pressure of AlCl 2 inside the (AlCl 2), to represent the partial pressure of the AlCl 3 in P (AlCl 3),
P (AlCl 2 ) = 1.2 × 10 3 × P (AlCl 3 )
The relationship was obtained.
Accordingly, it was found that the effect of the partial pressure of AlCl 3 on the partial pressure of the gas on the left side (raw material) of the reaction formula is on the order of 10 10 , and the degree of suppressing the decomposition reaction of the subhalide is large.

本実施形態に係るシリコンの製造方法として、溶融アルミニウムに、アトマイズガスを吹き付けることにより、溶融アルミニウムの微小液滴を形成し、前記微小液滴(液状粒子)と前記ハロゲン化珪素とを接触させることにより、前記ハロゲン化珪素を還元してシリコンを得る方法が好ましい。
具体的には、前記反応器の内部にノズルから溶融アルミニウムの細流を噴出させ、噴出した溶融アルミニウムの細流にアトマイズガスを吹き付けて、溶融アルミニウムの微小液滴として前記反応器の内部に溶融アルミニウムを供給することが好ましい。
As a method for producing silicon according to the present embodiment, atomized gas is blown onto molten aluminum to form molten aluminum microdroplets, and the microdroplets (liquid particles) are brought into contact with the silicon halide. Therefore, a method of obtaining silicon by reducing the silicon halide is preferable.
Specifically, a trickle of molten aluminum is ejected from the nozzle into the reactor, atomized gas is blown into the trickled stream of molten aluminum, and molten aluminum is injected into the reactor as fine droplets of molten aluminum. It is preferable to supply.

アルミニウムを微小液滴(液状粒子)とすることにより、アルミニウムの比表面積が増大し、ハロゲン化珪素に対するアルミニウムの接触面積が増大するので、反応効率を向上させ易くなる。   By making aluminum into fine droplets (liquid particles), the specific surface area of aluminum is increased and the contact area of aluminum with silicon halide is increased, so that the reaction efficiency is easily improved.

前記三塩化アルミニウムを供給する方法として、不活性ガスとハロゲン化珪素と三塩化アルミニウムとの混合ガスを前記アトマイズガスとして用いる方法が挙げられる。
また、不活性ガスと三塩化アルミニウムとの混合ガスを前記アトマイズガスとして用いる方法が挙げられる。この場合には、前記アトマイズガスとは別に、ハロゲン化珪素ガスを前記反応器の内部に供給する。
アトマイズガス中の三塩化アルミニウムの濃度は1体積%以上30体積%以下であることが好ましい。
As a method for supplying the aluminum trichloride, a method in which a mixed gas of an inert gas, silicon halide, and aluminum trichloride is used as the atomizing gas can be used.
Moreover, the method of using the mixed gas of an inert gas and aluminum trichloride as said atomizing gas is mentioned. In this case, a silicon halide gas is supplied into the reactor separately from the atomizing gas.
The concentration of aluminum trichloride in the atomized gas is preferably 1% by volume or more and 30% by volume or less.

不活性ガスとして、窒素、アルゴン、ヘリウムが挙げられる。不活性ガスとして、コスト的に窒素が好ましい。   Examples of the inert gas include nitrogen, argon, and helium. Nitrogen is preferred as the inert gas in terms of cost.

アトマイズガスの調製に使用する不活性ガスは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が99.9体積%以上であることが好ましく、99.99体積%以上であることがより好ましく、99.999体積%以上であることが更に好ましく、99.9995体積%以上であることが特に好ましい。
また、前記アトマイズガスとは別に、反応器に三塩化アルミニウムガスを供給する方法が挙げられる。
From the viewpoint of obtaining high-purity silicon particles, the inert gas used for the preparation of the atomizing gas preferably has a purity of 99.9% by volume or more, more preferably 99.99% by volume or more, More preferably, it is 99.999 volume% or more, and it is especially preferable that it is 99.9995 volume% or more.
Moreover, the method of supplying aluminum trichloride gas to a reactor separately from the said atomizing gas is mentioned.

本発明において、アルミニウムサブハライドの分解反応を抑制するために、前記反応器の内部に三塩化アルミニウムを供給する。その結果、反応器内部の三塩化アルミニウムの濃度または圧力は上昇する。
三塩化アルミニウムを前記反応器の内部に供給することにより、前記反応器の内部の上昇した三塩化アルミニウムの濃度は、反応率の点からは高いほど良いが、高すぎると、相対的に原料テトラクロロシランの濃度を低下させる結果となり、反応器の体積効率を考慮すると好ましくない。これらを勘案すると、前記反応器の内部の好ましい三塩化アルミニウム濃度としては、1体積%以上30体積%以下程度である。1体積%より低濃度では効果が顕著ではなく、また30体積%を超える濃度では原料ガス濃度の低下を引き起こし、体積効率的に有利でない。
In the present invention, aluminum trichloride is supplied into the reactor in order to suppress the decomposition reaction of the aluminum subhalide. As a result, the concentration or pressure of aluminum trichloride inside the reactor increases.
By supplying aluminum trichloride to the inside of the reactor, the concentration of aluminum trichloride increased in the reactor is preferably as high as possible from the viewpoint of the reaction rate. This results in a decrease in the concentration of chlorosilane, which is not preferable in view of the volumetric efficiency of the reactor. Considering these, the preferable aluminum trichloride concentration inside the reactor is about 1% by volume or more and 30% by volume or less. If the concentration is lower than 1% by volume, the effect is not remarkable. If the concentration exceeds 30% by volume, the concentration of the raw material gas is lowered, which is not advantageous in volume efficiency.

本発明で用いる三塩化アルミニウムは、水和物ではないAlClでなければならず、その純度は製品シリコンの純度に影響するため、高純度が好ましく、3N以上、好ましくは4N以上、更に好ましくは6N以上である。 The aluminum trichloride used in the present invention must be non-hydrated AlCl 3 , and its purity affects the purity of the product silicon. Therefore, high purity is preferable, 3N or more, preferably 4N or more, more preferably 6N or more.

AlClは昇華温度が約180℃のため、使用する反応温度においては通常気体である。AlClを前記反応器の内部に供給する方法としては、180℃以上に加熱した気化器によって固体のAlClをあらかじめガス化してから、得られたAlClガスを前記反応器の内部に供給するする方法が挙げられ、制御性の面で好ましい。ガス化するときはアルゴンなどの不活性ガスをキャリアーガスとして用いて搬送すると制御性が良い。また、直接、前記反応器の内部に固体のAlClを供給する方法も採用可能である。 Since AlCl 3 has a sublimation temperature of about 180 ° C., it is usually a gas at the reaction temperature used. The method of supplying AlCl 3 inside the reactor, is supplied from the pre-gasified AlCl 3 solid by a vaporizer heated at above 180 ° C., the AlCl 3 gas obtained inside the reactor This is preferable in terms of controllability. When gasification is performed, the controllability is good if an inert gas such as argon is used as a carrier gas. A method of supplying solid AlCl 3 directly into the reactor can also be employed.

本発明では、還元剤として用いるアルミニウムに不純物成分として含まれるFe、Cu、Ni、Pb及びSnの含有率の合計が30質量ppm以下であることが好ましく、10質量ppm以下であることがより好ましい。このようにハロゲン化珪素の還元に有効でない金属成分であるFe、Cu、Ni、Pb及びSnを低減した高純度のアルミニウムを還元剤として用いることにより、得られるシリコンがFe、Cu、Ni、Pb及びSnによって汚染されることを抑制することができる。   In the present invention, the total content of Fe, Cu, Ni, Pb and Sn contained as impurity components in aluminum used as the reducing agent is preferably 30 ppm by mass or less, and more preferably 10 ppm by mass or less. . Thus, by using high-purity aluminum in which Fe, Cu, Ni, Pb, and Sn, which are metal components that are not effective for reduction of silicon halide, are used as a reducing agent, the obtained silicon is Fe, Cu, Ni, Pb. And contamination by Sn can be suppressed.

還元時における溶融アルミニウムの温度は、アルミニウムの融点(660℃)以上、通常700〜1300℃、好ましくは700〜1200℃、更に好ましくは700〜1000℃である。   The temperature of molten aluminum at the time of reduction is not lower than the melting point (660 ° C.) of aluminum, usually 700 to 1300 ° C., preferably 700 to 1200 ° C., more preferably 700 to 1000 ° C.

ノズルから溶融アルミニウムを安定して流出させるために、ノズルの温度は、通常700〜1300℃程度とすることが好ましい。なお、ノズルに付帯する加熱器等のノズル保温装置を設置することにより、該温度を確保し、且つノズルの閉塞を防止することができる。   In order to allow molten aluminum to flow out stably from the nozzle, the temperature of the nozzle is preferably about 700 to 1300 ° C. In addition, by installing a nozzle heat retaining device such as a heater attached to the nozzle, the temperature can be secured and the nozzle can be prevented from being blocked.

テトラクロロシランは、高純度のシリコン粒子を得る観点から、その純度が99.99質量%以上であることが好ましく、99.999質量%以上であることがより好ましく、99.9999質量%以上であることが更に好ましい。   From the viewpoint of obtaining high-purity silicon particles, the purity of tetrachlorosilane is preferably 99.99% by mass or more, more preferably 99.999% by mass or more, and 99.9999% by mass or more. More preferably.

テトラクロロシランを含むアトマイズガスを用いる場合、アトマイズガス中のテトラクロロシランの濃度は、10体積%以上であることが好ましく、20体積%以上であることがより好ましく、50体積%以上であることが更に好ましい。テトラクロロシランの濃度が10体積%未満であると、上記式(A)の反応が十分に進行しない傾向がある。   When the atomized gas containing tetrachlorosilane is used, the concentration of tetrachlorosilane in the atomized gas is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, and further preferably 50% by volume or more. preferable. There exists a tendency for reaction of the said Formula (A) not to fully advance that the density | concentration of tetrachlorosilane is less than 10 volume%.

溶融アルミニウムの細流に吹き付けるアトマイズガスの温度は、200〜1200℃であることが好ましく、200〜1000℃であることがより好ましい。アトマイズガスの温度を高くすることで、アトマイズ効率を向上できる。すなわち、より少量のアトマイズガスで溶融アルミニウムを微粒化できる。   The temperature of the atomizing gas sprayed on the molten aluminum trickle is preferably 200 to 1200 ° C, more preferably 200 to 1000 ° C. Atomizing efficiency can be improved by increasing the temperature of the atomizing gas. That is, molten aluminum can be atomized with a smaller amount of atomizing gas.

溶融アルミニウムの細流に吹き付けるアトマイズガスの圧力は、0.1〜15MPaであることが好ましく、1〜10MPaであることがより好ましく、2〜10MPaであることが更に好ましい。アトマイズガスの圧力が0.1MPa未満であると、アルミニウムの微小液滴の形成が不十分となるとともに前記式(A)で表される反応の進行が不十分となる傾向がある。他方、15MPaを超えるアトマイズガスを使用するには、耐圧性の高い各種装置を使用する必要があり、コストが増大する傾向がある。   The pressure of the atomizing gas blown to the molten aluminum trickle is preferably 0.1 to 15 MPa, more preferably 1 to 10 MPa, and further preferably 2 to 10 MPa. When the pressure of the atomizing gas is less than 0.1 MPa, formation of aluminum microdroplets tends to be insufficient and the reaction represented by the formula (A) tends to be insufficiently progressed. On the other hand, in order to use the atomized gas exceeding 15 MPa, it is necessary to use various devices having high pressure resistance, and the cost tends to increase.

前記式(A)に示すように、当該反応におけるテトラクロロシランのモル数と溶融アルミニウムのモル数の化学量論比は、3:4であるが、生産性などの観点から、反応場に供給する単位時間あたりのテトラクロロシランのモル数M1と溶融アルミニウムの供給モル数M2の比(M1/M2)は、0.75〜20であることが好ましく、0.75〜10であることがより好ましく、0.75〜7.5であることが更に好ましい。M1/M2の値が0.75未満であると、反応の進行が不十分となる傾向があり、他方、20を越えると、反応に寄与しないテトラクロロシランの量が増大する傾向がある。 As shown in the formula (A), the stoichiometric ratio of the number of moles of tetrachlorosilane and the number of moles of molten aluminum in the reaction is 3: 4, but is supplied to the reaction field from the viewpoint of productivity and the like. The ratio (M 1 / M 2 ) of the number of moles M 1 of tetrachlorosilane per unit time and the number of moles M 2 of molten aluminum supplied (M 1 / M 2 ) is preferably 0.75 to 20, and preferably 0.75 to 10 Is more preferable, and it is still more preferable that it is 0.75-7.5. If the value of M 1 / M 2 is less than 0.75, the progress of the reaction tends to be insufficient, whereas if it exceeds 20, the amount of tetrachlorosilane that does not contribute to the reaction tends to increase.

また、前記実施形態において、金属としてアルミニウムの微小液滴(液状粒子)を用いる場合を例示したが、アルミニウムの形態は溶融薄膜または溶融プールでもよい。または蒸発気化したアルミニウムガスを用いてもよい。   Moreover, although the case where the micro droplet (liquid particle) of aluminum was used as a metal was illustrated in the said embodiment, the form of aluminum may be a molten thin film or a molten pool. Alternatively, vaporized aluminum gas may be used.

前記実施形態においては、ハロゲン化珪素としてテトラクロロシランを使用する場合を例示したが、ハロゲン化珪素はこれに限定されず、前記の式(1)で示されるハロゲン化珪素のうち、テトラクロロシラン以外のものを単独で使用してもよく、あるいは前記の式(1)で示されるハロゲン化珪素の2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
なお、テトラクロロシランと他のハロゲン化珪素とを組み合わせて用いる場合、その組成及び配合比は限定されないが、テトラクロロシランの配合比率が別種のハロゲン化珪素の配合比率より大きいことが好ましい。
In the said embodiment, although the case where tetrachlorosilane was used as a silicon halide was illustrated, silicon halide is not limited to this, Of silicon halide shown by said Formula (1), other than tetrachlorosilane is shown. These may be used alone, or two or more of the silicon halides represented by the above formula (1) may be used in appropriate combination.
In addition, when using combining tetrachlorosilane and another silicon halide, the composition and compounding ratio are not limited, However, It is preferable that the compounding ratio of tetrachlorosilane is larger than the compounding ratio of another kind of silicon halide.

必要に応じて、得られたシリコンに付着した金属成分の残渣、未反応金属成分等を取り除くための酸又はアルカリによる処理、方向凝固等の偏析、高真空下での溶解等を施してもよい。このような操作のうち、特に方向凝固により、シリコン中に含まれる不純物元素はさらに低減され、シリコンをより高純度化することができる。   If necessary, it may be subjected to treatment with acid or alkali to remove the residue of the metal component adhering to the obtained silicon, unreacted metal component, segregation such as directional solidification, dissolution under high vacuum, etc. . Among such operations, particularly by directional solidification, impurity elements contained in silicon are further reduced, and silicon can be further purified.

方向凝固は、例えば、鋳型内でシリコンを溶解後、抜熱により凝固速度を制御しながら底部から順に凝固させることによって実施される。不純物は最終凝固部周辺に集まるため、その部分を切断、除去することによって、シリコンの高純度化が達成でき、同時に結晶構造の制御が実施できる。方向凝固を数回繰り返すことによって、より高純度なシリコンを作製することが可能である。   Directional solidification is performed, for example, by melting silicon in a mold and solidifying sequentially from the bottom while controlling the solidification rate by heat removal. Since impurities collect around the final solidified part, cutting and removing the part can achieve high purity of silicon and simultaneously control the crystal structure. By repeating directional solidification several times, higher purity silicon can be produced.

方向凝固によって得られたインゴットは、通常、内周刃切断等によりスライシングされた後、遊離砥粒を用いて両面がラッピングされ、さらに、ダメージ層を除去するために弗酸等のエッチング液に浸漬される。上記工程を経て、シリコン基板が得られる。   The ingot obtained by directional solidification is usually sliced by cutting the inner peripheral edge, etc., then both sides are lapped using loose abrasive grains, and further immersed in an etching solution such as hydrofluoric acid to remove the damaged layer Is done. A silicon substrate is obtained through the above steps.

本実施形態に係る製造方法により得られたシリコン粒子は、太陽電池の製造に用いるシリコンとして好適である。   The silicon particles obtained by the manufacturing method according to the present embodiment are suitable as silicon used for manufacturing a solar cell.

Claims (5)

反応器の内部でテトラクロロシランを溶融アルミニウムで還元してシリコンを製造する方法であって、還元時に前記反応器の内部に三塩化アルミニウムを供給する高純度シリコンの製造方法。 A method for producing silicon by reducing tetrachlorosilane with molten aluminum inside a reactor, wherein aluminum trichloride is supplied into the reactor during the reduction. 前記アルミニウムに含まれるホウ素が5重量ppm以下、かつリンが0.5重量ppm以下である請求項1記載の高純度シリコンの製造方法。   The method for producing high-purity silicon according to claim 1, wherein boron contained in the aluminum is 5 ppm by weight or less and phosphorus is 0.5 ppm by weight or less. 前記三塩化アルミニウムが1体積%以上30体積%以下の濃度で前記反応器の内部に存在している請求項1または2に記載の高純度シリコンの製造方法。   The method for producing high-purity silicon according to claim 1 or 2, wherein the aluminum trichloride is present in the reactor at a concentration of 1% by volume or more and 30% by volume or less. 前記テトラクロロシランの純度が4N以上である請求項1〜3のいずれかに記載の高純度シリコンの製造方法。 The method for producing high-purity silicon according to any one of claims 1 to 3, wherein the purity of the tetrachlorosilane is 4N or more. 請求項1〜4のいずれかに記載の高純度シリコンの製造方法により得られたシリコンを
方向凝固により精製する工程をさらに有する高純度シリコンの製造方法。
The manufacturing method of the high purity silicon which further has the process of refine | purifying the silicon obtained by the manufacturing method of the high purity silicon in any one of Claims 1-4 by directional solidification.
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