JPH0696444B2 - 高純度シリコンの製造方法 - Google Patents
高純度シリコンの製造方法Info
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- JPH0696444B2 JPH0696444B2 JP21144187A JP21144187A JPH0696444B2 JP H0696444 B2 JPH0696444 B2 JP H0696444B2 JP 21144187 A JP21144187 A JP 21144187A JP 21144187 A JP21144187 A JP 21144187A JP H0696444 B2 JPH0696444 B2 JP H0696444B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属珪素（以下、金属Siという）の製造方法に
係り、さらに詳しくは純度99.999％以上の高純度を要求
する太陽電池用金属Siを製造する方法に関する。
係り、さらに詳しくは純度99.999％以上の高純度を要求
する太陽電池用金属Siを製造する方法に関する。
従来、高純度の金属Siの製造方法としては、特開昭61-1
17110号に示されるような方法で、高純度の炭素および
／または炭素含有物質あるいはこれらのうち少なくとも
一方と炭化珪素もしくは珪石のうち少なくとも一方との
混合物を充填したシャフト炉の炉下部に高純度シリカを
導入還元し、99.999％以上の高純度の金属Siを製造して
いる。
17110号に示されるような方法で、高純度の炭素および
／または炭素含有物質あるいはこれらのうち少なくとも
一方と炭化珪素もしくは珪石のうち少なくとも一方との
混合物を充填したシャフト炉の炉下部に高純度シリカを
導入還元し、99.999％以上の高純度の金属Siを製造して
いる。
しかしこの方法では、高純度シリカを還元するために、
炭素および／または炭素含有物質を用いるので還元炉か
ら出湯した金属Si中には、500〜800ppmの炭素が含まれ
る。
炭素および／または炭素含有物質を用いるので還元炉か
ら出湯した金属Si中には、500〜800ppmの炭素が含まれ
る。
太陽電池用原料として、使用するには、金属Si中の炭素
を10ppm以下まで除去する必要がある。
を10ppm以下まで除去する必要がある。
このような炭素は減圧雰囲気とするか、またはシリカ
（SiO2）を接触させることによって、COガスとして除去
することができるが、一方、同時にSiO2ガスが発生し、
金属Siを消失するので、減圧処理する前に炭素濃度を下
げる必要がある。
（SiO2）を接触させることによって、COガスとして除去
することができるが、一方、同時にSiO2ガスが発生し、
金属Siを消失するので、減圧処理する前に炭素濃度を下
げる必要がある。
一方、還元炉から出湯した金属Si中の純度を99.999％以
上にするには還元剤が原料シリカを精製し、その純度を
99.999％以上にする必要があり、さらに還元炉からの汚
染を防止する必要があるので、これらの費用が高純度の
金属Siの製造コストの高騰を招いている。
上にするには還元剤が原料シリカを精製し、その純度を
99.999％以上にする必要があり、さらに還元炉からの汚
染を防止する必要があるので、これらの費用が高純度の
金属Siの製造コストの高騰を招いている。
本発明は、これらの問題点の解決を目的とし、具体的に
は、金属Si中に含まれている炭素およびその他の不純物
元素を除去し、かつ低コストで一連の工程を行って高純
度の金属Siを製造することを目的とする。
は、金属Si中に含まれている炭素およびその他の不純物
元素を除去し、かつ低コストで一連の工程を行って高純
度の金属Siを製造することを目的とする。
本発明は装置の連続化、金属Siの凝固、溶解の繰り返し
を低減し、コストを低減し、次のような工程で高純度の
金属シリコンを製造する。
を低減し、コストを低減し、次のような工程で高純度の
金属シリコンを製造する。
出湯後、金属Si中に介在物として存在している炭化珪
素を濾過する工程。
素を濾過する工程。
濾過後、上澄み液を溶融状態で静置し、融液中の微粒
子を沈降除去する工程。
子を沈降除去する工程。
融点近傍温度で温度を上下し、容器壁に炭素を析出す
る工程。
る工程。
融液の脱ガス後、一方向凝固する工程。
凝固後の試料の不純物の多い部分を切断除去する工
程。
程。
以上の工程のうち、、は選択的または平行的に行
う。〜の工程で脱炭を行い、では炭素以外の不純
物元素を濃縮し、の工程でこれらの不純物の多い部分
を取り除く。
う。〜の工程で脱炭を行い、では炭素以外の不純
物元素を濃縮し、の工程でこれらの不純物の多い部分
を取り除く。
還元炉から出湯した金属Siは出湯温度が約1800℃で炭素
濃度が約500ppmである。一方、金属Siの融点（1410℃）
での炭素濃度は39ppmである。従って、出湯した金属Si
を融点近傍まで降温すると、飽和溶解度以上の炭素は炭
化珪素粒子となって、金属Si融液中に懸濁している。
濃度が約500ppmである。一方、金属Siの融点（1410℃）
での炭素濃度は39ppmである。従って、出湯した金属Si
を融点近傍まで降温すると、飽和溶解度以上の炭素は炭
化珪素粒子となって、金属Si融液中に懸濁している。
本発明の第１工程では、この金属Si融液中に懸濁してい
る炭化珪素粒子を適当なフィルタを用いて濾過すること
によって除去できる。濾過装置は融点直上温度（1410〜
1450℃）に保持することによって、金属Si中の炭素濃度
を50ppmまでに下げることができる。この間、出湯後の
湯道およびフィルタは加熱用のヒータおよび保温用の断
熱材の一方あるいは両方を取り付けて、金属Siの凝固を
防止する。
る炭化珪素粒子を適当なフィルタを用いて濾過すること
によって除去できる。濾過装置は融点直上温度（1410〜
1450℃）に保持することによって、金属Si中の炭素濃度
を50ppmまでに下げることができる。この間、出湯後の
湯道およびフィルタは加熱用のヒータおよび保温用の断
熱材の一方あるいは両方を取り付けて、金属Siの凝固を
防止する。
濾過後の上澄み液は、融点直上の温度（1410〜1450℃）
で静止し、約１時間放置すると、融液中に含まれている
炭化珪素の90％以上を除去することができる。この時融
点温度（1410℃）前後で金属Si温度を変化させることに
よって、るつぼ壁は融液中に浮遊している炭化珪素を核
にして、過飽和の炭素を炭化珪素として、成長させるこ
とによって除去時間を短縮できる。
で静止し、約１時間放置すると、融液中に含まれている
炭化珪素の90％以上を除去することができる。この時融
点温度（1410℃）前後で金属Si温度を変化させることに
よって、るつぼ壁は融液中に浮遊している炭化珪素を核
にして、過飽和の炭素を炭化珪素として、成長させるこ
とによって除去時間を短縮できる。
以上の工程の間で金属Si中の炭素濃度は、融点での飽和
濃度まで（39ppm）低下することができる。
濃度まで（39ppm）低下することができる。
このようにして得られた融液を、脱ガスを行って融液を
入れた容器の下部より冷却すると、融液は容器下部より
凝固する。この際、金属Si中に含まれる不純物元素（C,
O,B,Pは除く）は分配係数が小さいために、凝固初期に
おいては低濃度となる。
入れた容器の下部より冷却すると、融液は容器下部より
凝固する。この際、金属Si中に含まれる不純物元素（C,
O,B,Pは除く）は分配係数が小さいために、凝固初期に
おいては低濃度となる。
凝固した金属Siは、下部や容器壁面に炭化珪素が析出
し、最後に凝固した上部では、その他の不純物元素の濃
度が高くなっている。これらの部分を切断除去すること
によって高純度の金属Siを得ることができる。
し、最後に凝固した上部では、その他の不純物元素の濃
度が高くなっている。これらの部分を切断除去すること
によって高純度の金属Siを得ることができる。
以上の脱炭および他の元素の精製工程を連続化するため
に、装置の加熱および／あるいは断熱材による保温を行
う。また、濾過後の融液を静置する工程および凝固によ
る精製する工程は同一の容器で行うことも可能であり、
濾過後の融液を静置時に脱ガスを同時に行うと時間の短
縮およびコストの削減に有効である。
に、装置の加熱および／あるいは断熱材による保温を行
う。また、濾過後の融液を静置する工程および凝固によ
る精製する工程は同一の容器で行うことも可能であり、
濾過後の融液を静置時に脱ガスを同時に行うと時間の短
縮およびコストの削減に有効である。
本発明は凝固精製工程を入れるため、従来法では、原料
純度が99.999％以上なければ、純度99.999％以上の高純
度の金属Siが得られなかったのが、本発明では99.99％
の純度の原料を使用して、凝固速度2mm/分で制御した時
に99.999％以上の純度の金属Siを90％の収率で得られ
た。この結果、金属Siの製造コスト中の原料コストは約
12.5％低下した。
純度が99.999％以上なければ、純度99.999％以上の高純
度の金属Siが得られなかったのが、本発明では99.99％
の純度の原料を使用して、凝固速度2mm/分で制御した時
に99.999％以上の純度の金属Siを90％の収率で得られ
た。この結果、金属Siの製造コスト中の原料コストは約
12.5％低下した。
一方、金属Si中の炭素濃度を静置後に40ppmまで低下す
るため、脱炭処理をしない場合において、減圧処理時の
Si収率が60％であったのが、本発明では、減圧処理時の
Si収率は90％となった。結果全体のSi収率で80％の高収
率を得ることができた。
るため、脱炭処理をしない場合において、減圧処理時の
Si収率が60％であったのが、本発明では、減圧処理時の
Si収率は90％となった。結果全体のSi収率で80％の高収
率を得ることができた。
本発明によれば、太陽電池級の高純度Siを製造するに当
り、従来用いられていた原料のSiよりも遥かに低グレー
ドの原料Siを使用することが可能となり、その製造コス
ト低減に著しく寄与するものである。
り、従来用いられていた原料のSiよりも遥かに低グレー
ドの原料Siを使用することが可能となり、その製造コス
ト低減に著しく寄与するものである。
フロントページの続き (72)発明者 湯下 憲吉 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 須原 俊 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 前田 正史 東京都港区六本木７の22の１ 東京大学生 産技術研究所内 (72)発明者 ▲吉▼谷川 貢 三重県四日市市千歳町２ 日本板硝子株式 会社内 (72)発明者 石崎 正人 三重県四日市市千歳町２ 日本板硝子株式 会社内 (72)発明者 河原 哲郎 三重県四日市市千歳町２ 日本板硝子株式 会社内
Claims (1)
- 【請求項１】シリカを炭素および／または炭素含有物質
で還元して得られる溶融シリコンを溶融状態で保持し、
シリコン中に含まれる介在物を濾過除去する第１工程、 濾過後の融液を融点直上で静置あるいは融点直上温度で
昇降温を繰り返し、シリコン中の炭素を炭化珪素として
成長させ、除去する第２工程、 炭化珪素を除去したシリコン融液を脱ガス処理し、脱ガ
ス後のシリコンを一方向凝固する第３の工程、および 凝固後試料の上下を切断除去する第４工程、 から成ることを特徴とする高純度シリコンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21144187A JPH0696444B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 高純度シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21144187A JPH0696444B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 高純度シリコンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6456311A JPS6456311A (en) | 1989-03-03 |
| JPH0696444B2 true JPH0696444B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=16606009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21144187A Expired - Fee Related JPH0696444B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 高純度シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696444B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101868422B (zh) | 2007-09-13 | 2013-10-09 | 费罗索勒硅业公司 | 用于从冶金级硅制备中等和高纯度硅的方法 |
| WO2009130786A1 (ja) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | テイーアンドエス インベストメント リミテッド | 太陽電池用シリコン原料製造方法 |
| CN108128779B (zh) * | 2018-01-30 | 2020-05-19 | 青岛蓝光晶科新材料有限公司 | 一种去除多晶硅中碳、氮杂质的方法 |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP21144187A patent/JPH0696444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6456311A (en) | 1989-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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