JPH1149508A - Production with decreased waste of polycrystalline silicon - Google Patents

Production with decreased waste of polycrystalline silicon

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JPH1149508A
JPH1149508A JP14074498A JP14074498A JPH1149508A JP H1149508 A JPH1149508 A JP H1149508A JP 14074498 A JP14074498 A JP 14074498A JP 14074498 A JP14074498 A JP 14074498A JP H1149508 A JPH1149508 A JP H1149508A
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JP
Japan
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silicon
reaction
distillation
silicon tetrachloride
trichlorosilane
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JP14074498A
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Haruyuki Oda
開行 小田
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Original Assignee
Tokuyama Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing polycrystalline silicon by decreasing wastes. SOLUTION: The high-purity polycrystalline silicon is produced with the decreased wastes by furnishing the entire amt. of the silicon tetrachloride considered necessary for the reaction of metal silicon 1 and hydrogen by the silicon tetrachloride 3 by produced at the time of producing the high-purity silicon 7 by the reaction of trichlorosilane 10 and the hydrogen 21 without supplying trichlorosilanes from outside. Heavy ends are extracted at a ratio at which <=250 kg is attained as the silicon per ton of the high-purity silicon in a distillation stage. A reaction product is brought into reaction with hydrogen chloride 13 before this product is subjected to distillation. The distillation of the reaction product is executed in multiple steps and the hydrogen chloride 13 is brought into reaction with the intermediate extract exclusive of the refined trichlorosilane and the refined silicon tetrachloride.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンを
廃棄物を少なくして製造する方法に関する。さらに詳し
くは、デバイス用シリコンの原料となる半導体グレード
等級の高純度多結晶シリコンを廃棄物を少なくして製造
する方法に関する。
The present invention relates to a method for producing polycrystalline silicon with reduced waste. More specifically, the present invention relates to a method for producing semiconductor-grade high-purity polycrystalline silicon, which is a raw material of silicon for devices, with less waste.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体グレードの多結晶シリコンの製造
は一般に下記の方法で行われている。まず第1の工程
は、原料に冶金グレードの低純度のシリコン(通常、金
属光沢を示すことから金属シリコンと呼ばれる)を用
い、反応器内で水素および塩素と反応させ、粗トリクロ
ロシランが製造される。次いで第二の工程で、第一工程
で製造された粗トリクロロシランを蒸留等の方法で精製
して高純度のトリクロロシラン、その他のクロロシラン
類(トリクロロシラン、四塩化珪素などのような、シリ
コンと、塩素および/または水素との化合物の総称)、
および廃棄すべき不純物などに分けられる。次いで第三
の工程で、蒸留で得られた高純度のトリクロロシランを
熱分解および水素還元することにより、高純度のシリコ
ンが析出される。特にロッド状の析出物を製造する方法
はシーメンス法と呼ばれ、広く一般に行われている。析
出反応に伴い副生物として四塩化珪素が生成されそして
反応に使用されなかったトリクロロシランと一緒に反応
系外に排出されるため、次の工程ではこれらの排ガスを
液化し、再び蒸留等により分離に付される。一般的には
該蒸留分離工程は、液化排ガスを第二の工程に戻すこと
により遂行される。
2. Description of the Related Art Semiconductor-grade polycrystalline silicon is generally manufactured by the following method. First, in the first step, crude trichlorosilane is produced by using metallurgical grade low-purity silicon (usually called metallic silicon because of its metallic luster) as a raw material and reacting it with hydrogen and chlorine in a reactor. You. Next, in a second step, the crude trichlorosilane produced in the first step is purified by a method such as distillation to obtain high-purity trichlorosilane and other chlorosilanes (e.g., silicon such as trichlorosilane and silicon tetrachloride). , Chlorine and / or hydrogen)
And impurities to be discarded. Next, in a third step, high-purity silicon is deposited by thermally decomposing and hydrogen-reducing the high-purity trichlorosilane obtained by distillation. In particular, a method for producing a rod-shaped precipitate is called a Siemens method, and is widely and generally performed. Since silicon tetrachloride is produced as a by-product of the precipitation reaction and is discharged out of the reaction system together with trichlorosilane not used in the reaction, these exhaust gases are liquefied in the next step and separated again by distillation or the like. Attached to Generally, the distillation separation step is performed by returning the liquefied exhaust gas to the second step.

【0003】トリクロロシランを製造する方法としては
金属シリコンを塩化水素ガスと反応させる方法が一般に
使用されている(特開昭58−32011号公報参
照)。以下、この反応を塩素化反応と記す。また、析出
工程で多結晶シリコンを析出する際、副生物として四塩
化珪素が発生する。この四塩化珪素を再びシリコンの析
出に有用なトリクロロシランに転化する方法として、四
塩化珪素を金属珪素および水素と共に反応させる方法が
知られている(特開昭63−100015号公報参
照)。以下、この反応を還元反応と記す。
As a method for producing trichlorosilane, a method in which metallic silicon is reacted with hydrogen chloride gas is generally used (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-32011). Hereinafter, this reaction is referred to as a chlorination reaction. Further, when polycrystalline silicon is deposited in the deposition step, silicon tetrachloride is generated as a by-product. As a method of converting this silicon tetrachloride again into trichlorosilane useful for the deposition of silicon, there is known a method of reacting silicon tetrachloride with metallic silicon and hydrogen (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-100015). Hereinafter, this reaction is referred to as a reduction reaction.

【0004】従来の多結晶シリコンの製造工程は、塩素
化反応によりトリクロロシランを製造し、精製し、高純
度シリコンを析出するという、工程の組み合わせにより
行われてきた(以下、これらの工程の組み合わせをプロ
セスと記す)。しかしこのプロセスでは、高純度シリコ
ンを1トン析出するにあたり、10〜14トンの副生四
塩化珪素を廃棄する必要があった。その対策として、析
出で副生した四塩化珪素を他の用途、例えばシリカの製
造に使用する方法が提案されている(米国特許第4,5
15,762号明細書参照)。この方法は、全く異なる
2種類のプロセスを同時に稼動させるため、そのバラン
スを取ることが難しかった。その対策として四塩化珪素
の発生量と、変動する使用量とをバランスさせるため、
析出工程で副生した四塩化珪素の一部を、トリクロロシ
ランの製造へリサイクルするための還元反応器を補助的
に設け、計2種類の反応器を持つプロセスとして提案さ
れている(米国特許第4,454,104号明細書参
照)。
[0004] Conventional polycrystalline silicon production processes have been performed by a combination of processes of producing trichlorosilane by a chlorination reaction, purifying it, and depositing high-purity silicon (hereinafter, a combination of these processes). Is referred to as a process). However, in this process, it was necessary to discard 10 to 14 tons of silicon tetrachloride by-product in depositing 1 ton of high-purity silicon. As a countermeasure, a method has been proposed in which silicon tetrachloride by-produced by precipitation is used for other purposes, for example, silica production (US Pat. No. 4,5,5).
15,762). In this method, since two completely different processes are operated simultaneously, it is difficult to balance them. As a countermeasure, to balance the amount of silicon tetrachloride generated and the fluctuating usage,
It has been proposed as a process having a total of two types of reactors, which is provided with an auxiliary reduction reactor for recycling a part of silicon tetrachloride by-produced in the precipitation step to the production of trichlorosilane (US Patent No. 4,454,104).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これまで採用されてき
たプロセスでは、大量の廃棄物は別のプロセスで処理さ
れてきた。そのため、例えばシリカの製造プロセスの生
産量に、多結晶シリコンの生産量が左右されるという欠
点があった。このため、多結晶シリコンの生産を他のプ
ロセスに影響されずに行うための、廃棄物の少ない製造
方法の開発が望まれてきた。
In the processes adopted up to now, large amounts of waste have been treated in separate processes. Therefore, for example, there is a disadvantage that the production amount of polycrystalline silicon depends on the production amount of the silica production process. For this reason, there has been a demand for the development of a production method with less waste for producing polycrystalline silicon without being affected by other processes.

【0006】多結晶シリコンの製造プロセスは、云うま
でもなく、原料となる金属シリコンのみを供給し、製品
となる高純度シリコンのみを排出することが理想であ
る。従って理想に近いプロセスでは、塩素などのシリコ
ン以外の物質は、プロセス内を形を変えながら循環し、
不純物排出のため、系内ガスを若干パージすることはあ
っても、ほとんど外部にパージすることがないことが望
ましい。
Needless to say, in the process of producing polycrystalline silicon, it is ideal to supply only metal silicon as a raw material and discharge only high-purity silicon as a product. Therefore, in a near-ideal process, substances other than silicon, such as chlorine, circulate while changing the shape of the process,
In order to discharge impurities, it is desirable that the gas in the system be slightly purged but hardly purged outside.

【0007】プロセスへのシリコン成分の供給源が、シ
リコンそのものであれば問題ないが、シリコン成分を四
塩化珪素等のクロロシラン類の形で供給した場合、シリ
コンに同伴した塩素成分は、必ずプロセスから排出され
なければならない。この場合、塩化水素等の形で排出さ
れる。これはガス状の廃棄物であるため、除害で吸収し
きれない部分は、大気汚染の原因となる可能性がある。
また、外部よりクロルシラン類を供給した場合、外部か
らの不純物も取り込むことになる。この場合、不純物を
除去するために、プロセス外に排出するクロロシラン類
の量も増加する。特にメチルクロロシラン等の不純物
は、蒸留などでは簡単には分離除去されないため、系外
へ廃棄するガス量も著しく増加する。また、これらの不
純物は分離が困難なために、製品の多結晶シリコンの純
度を低下させる危険性もある。これらの理由から、外部
よりプロセス内に大量のクロロシラン類を供給すること
は好ましくない。
There is no problem if the source of the silicon component to the process is silicon itself. However, when the silicon component is supplied in the form of chlorosilanes such as silicon tetrachloride, the chlorine component accompanying the silicon must be removed from the process. Must be discharged. In this case, it is discharged in the form of hydrogen chloride or the like. Since this is gaseous waste, parts that cannot be absorbed by abatement may cause air pollution.
When chlorosilanes are supplied from outside, impurities from outside are also taken in. In this case, the amount of chlorosilanes discharged out of the process to remove impurities also increases. In particular, impurities such as methylchlorosilane are not easily separated and removed by distillation or the like, so that the amount of gas to be discarded out of the system is significantly increased. In addition, since these impurities are difficult to separate, there is a danger that the purity of the polycrystalline silicon of the product is reduced. For these reasons, it is not preferable to supply a large amount of chlorosilanes into the process from outside.

【0008】プロセスを理想に近づけるため、塩素化反
応器を持たず、析出工程で副生した四塩化珪素の全てを
還元反応器でリサイクルするプロセスが考えられる。し
かしこのプロセスでは、以下の理由により、シリコンの
収支を合わせることが困難であった。例えば還元反応器
だけを持つプロセスを採用したとする。還元反応は、四
塩化珪素の還元と同時にシリコンを消費する反応であ
り、その反応式は下記式(1)で示される。 Si + 2H2 + 3SiCl4 → 4SiHCl3 ……(1) 式(1)から判るように、消費する金属シリコンの量
は、還元する四塩化珪素の量に比例する。従って、四塩
化珪素の量が少なければ、必要なだけの金属シリコンを
消費させることができないことになる。
[0008] In order to make the process closer to the ideal, a process in which no chlorination reactor is provided and all of the silicon tetrachloride by-produced in the deposition step is recycled in a reduction reactor is considered. However, in this process, it was difficult to balance the silicon balance for the following reasons. For example, assume that a process having only a reduction reactor is employed. The reduction reaction is a reaction that consumes silicon simultaneously with the reduction of silicon tetrachloride, and its reaction formula is represented by the following formula (1). Si + 2H 2 + 3SiCl 4 → 4SiHCl 3 ...... (1) As can be seen from equation (1), the amount of metal silicon consumed is proportional to the amount of silicon tetrachloride reduction. Therefore, if the amount of silicon tetrachloride is small, the required amount of metallic silicon cannot be consumed.

【0009】このことは既に検討され、特開平3−28
5811号公報では、シリコン10〜20モル製造した
場合、四塩化珪素は24〜26モルしか副生できないこ
とが示されている。即ちシリコン1モルあたり、1〜2
モルの四塩化珪素が副生すると言われている。一方、式
(1)に示す還元反応では、シリコン1モル消費させる
ためには、理論量でさえ、3モルの四塩化珪素を必要と
する。即ち外部からクロロシラン類を供給せずに、シリ
コン10〜20モルを製造するためには、30〜60モ
ルの四塩化珪素の副生が要求されるということである。
精製工程での不純物の排出を考えれば更に多くの四塩化
珪素が必要となる。このため、外部からのクロロシラン
類の供給なしにプロセスを成立させることは考え難かっ
た。
This has already been studied and is disclosed in
No. 5811 discloses that when 10 to 20 mol of silicon is produced, only 24 to 26 mol of silicon tetrachloride can be by-produced. That is, 1-2 moles per mole of silicon
It is said that moles of silicon tetrachloride are by-produced. On the other hand, in the reduction reaction shown in the formula (1), 3 moles of silicon tetrachloride are required even in a stoichiometric amount to consume 1 mole of silicon. That is, in order to produce 10 to 20 mol of silicon without supplying chlorosilanes from the outside, 30 to 60 mol of silicon tetrachloride as a by-product is required.
Considering the discharge of impurities in the purification process, more silicon tetrachloride is required. For this reason, it was difficult to consider establishing the process without supplying chlorosilanes from the outside.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、視点を変
え、四塩化珪素を多結晶シリコンの消費に見合うだけ循
環させるプロセスについて検討を行った。その結果、ト
リクロロシランを使用した析出反応において、反応条件
をコントロールすることにより、副生する四塩化珪素の
量を、意図的に最適値に調節できることを見出した。そ
してこの技術を利用し、プロセス全体におけるシリコン
と塩素のバランスを調整することにより、廃棄物の少な
いプロセスの運転を可能にしたものである。
Means for Solving the Problems The present inventors changed the viewpoint and studied a process of circulating silicon tetrachloride as much as the consumption of polycrystalline silicon. As a result, they have found that the amount of by-produced silicon tetrachloride can be intentionally adjusted to an optimum value by controlling the reaction conditions in the precipitation reaction using trichlorosilane. By utilizing this technology, the balance of silicon and chlorine in the entire process is adjusted, thereby enabling operation of the process with less waste.

【0011】それ故、本発明の目的は、多結晶シリコン
を廃棄物を少なくして製造する方法を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、外部からクロロシラン類を供
給することなく、トリクロロシランと水素との反応で高
純度シリコンを製造する際に副生する四塩化珪素によ
り、金属シリコンと水素との反応に必要とされる四塩化
珪素の全量を賄うことによって、廃棄物を少なくして高
純度の多結晶シリコンを製造する方法を提供することに
ある。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説
明から明らかになろう。
It is, therefore, an object of the present invention to provide a method for producing polycrystalline silicon with less waste. Another object of the present invention is to provide a reaction between metallic silicon and hydrogen by using silicon tetrachloride by-produced when producing high-purity silicon by reacting trichlorosilane with hydrogen without supplying chlorosilanes from the outside. It is an object of the present invention to provide a method for producing high-purity polycrystalline silicon while reducing waste by covering all the necessary amount of silicon tetrachloride. Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

【0012】本発明によれば、本発明の上記目的および
利点は、(I)金属シリコンと水素と四塩化珪素とを反
応せしめてトリクロルシランを含む反応生成物を生成せ
しめる工程、(II)工程(I)で得られた反応生成物を
蒸留に付して精製トリクロロシランと精製四塩化珪素と
に分離せしめる工程(III)工程(II)で得られた精製
トリクロロシランを水素とともに反応させて高純度シリ
コンを生成せしめる工程、および(IV)工程(III)に
おける四塩化珪素を含む副生物を工程(II)の蒸留に循
環する工程からなる高純度シリコンの製造方法におい
て、工程(I)で用いる四塩化珪素のほぼ全量を工程
(III)において副生する四塩化珪素により賄うことを
特徴とする多結晶シリコンの製造方法によって達成され
る。
According to the present invention, the above objects and advantages of the present invention include: (I) a step of reacting metallic silicon with hydrogen and silicon tetrachloride to produce a reaction product containing trichlorosilane; (I) A step of subjecting the reaction product obtained in (I) to distillation to separate it into purified trichlorosilane and purified silicon tetrachloride. (III) The purified trichlorosilane obtained in step (II) is reacted with hydrogen to obtain a highly purified product. Used in the step (I) in the method for producing high-purity silicon comprising the step of producing pure silicon and the step of (IV) circulating the by-product containing silicon tetrachloride in the step (III) to the distillation in the step (II) This is achieved by a method for producing polycrystalline silicon, wherein substantially all of silicon tetrachloride is covered by silicon tetrachloride by-produced in step (III).

【0013】本発明は上記の通り、基本的には金属シリ
コンと水素と四塩化珪素とを反応せしめてトリクロロシ
ランを含む反応生成物を生成せしめる工程(工程I、以
下反応工程と記す)、次いで工程(I)で得られた反応
生成物を蒸留に付して精製トリクロロシランと精製四塩
化珪素とに分離せしめる工程(工程II、以下蒸留工程と
記す)、工程(II)で得られた精製トリクロロシランを
水素とともに反応させて高純度シリコンを生成せしめる
工程(工程III、以下析出工程と記す)の3つの工程か
ら成り、(III)の析出工程において副生物として発生
する四塩化珪素を工程(II)の蒸留に循環する、高純度
シリコンの製造方法である。
As described above, the present invention basically comprises a step of reacting metallic silicon with hydrogen and silicon tetrachloride to produce a reaction product containing trichlorosilane (Step I, hereinafter referred to as a reaction step), A step of subjecting the reaction product obtained in step (I) to distillation to separate it into purified trichlorosilane and purified silicon tetrachloride (step II, hereinafter referred to as a distillation step), and a purification step obtained in step (II). It consists of three steps of reacting trichlorosilane with hydrogen to produce high-purity silicon (Step III, hereinafter referred to as a deposition step). In the step (III), silicon tetrachloride generated as a by-product in the deposition step is converted into a step ( This is a method for producing high-purity silicon, which is circulated to the distillation of II).

【0014】本発明方法における反応工程には還元反応
が好適に採用される。塩素化反応の反応器を設置しない
ことで、廃棄物の少ない、クロロシラン類のリサイクル
を基本としたプロセスが成立する。本発明方法におい
て、反応工程で用いる四塩化珪素は、析出工程にて副生
物として発生した高純度の四塩化珪素が主成分となる。
反応工程の還元反応器には一度供給されたものの、未反
応のままで蒸留工程に送られ、精製四塩化珪素として再
び反応工程に供給される、実質的に反応しない、循環四
塩化珪素も存在する。循環四塩化珪素は、ここでは反応
に用いられる四塩化珪素としては扱われない。一方、プ
ロセス内部の、反応工程以外の部分で発生した四塩化珪
素は全て含むものとする。例えば水素の循環設備内の活
性炭吸着塔で、トリクロロシランやジクロロシラン等と
塩化水素が反応して生成する四塩化珪素等も含むものと
する。
A reduction reaction is suitably employed in the reaction step of the method of the present invention. By not installing a reactor for the chlorination reaction, a process based on the recycling of chlorosilanes with less waste is established. In the method of the present invention, silicon tetrachloride used in the reaction step is mainly composed of high-purity silicon tetrachloride generated as a by-product in the precipitation step.
Although supplied once to the reduction reactor in the reaction step, it is sent to the distillation step as it is unreacted, and is again supplied to the reaction step as purified silicon tetrachloride. There is also substantially unreacted circulating silicon tetrachloride. I do. Circulating silicon tetrachloride is not treated here as silicon tetrachloride used in the reaction. On the other hand, it is assumed that all silicon tetrachloride generated in portions other than the reaction step in the process is included. For example, silicon tetrachloride and the like generated by the reaction of hydrogen chloride with trichlorosilane or dichlorosilane in an activated carbon adsorption tower in a hydrogen circulation facility are also included.

【0015】本発明方法の析出工程におけるシリコンの
析出条件は、トリクロロシランの反応形態がコントロー
ルされたものでなくてはならない。本発明者らはトリク
ロロシランの反応形態に関する研究を行い、四塩化珪素
の副生量を多くする手段として以下の方法を究明した。
即ち析出ガスの温度を高くするかあるいは析出の圧力を
上げるかあるいは水素に対するトリクロロシランの濃度
比を上げるかなどの、トリクロロシランとトリクロロシ
ランが衝突して起こる反応、即ちホモジニアスな反応を
促進する条件を選定すれば良いことを見い出した。好ま
しくは、析出ガスの温度は950〜1200℃であり、
析出圧力は常圧〜1000KPaでありそして水素対ト
リクロロシランのモル比は1:4〜1:15である、析
出反応条件が採用される。本発明方法において四塩化珪
素の循環量を増加させれば、必然的に還元反応に使用す
る四塩化珪素の量も増加し、それに比例してシリコンの
消費量も増加する。シリコンの消費量を減少させるた
め、四塩化珪素の副生量を下げたい場合は逆の操作をす
れば良い。上記の操作により、析出シリコン1モルあた
り四塩化珪素を2.7〜4.2モル、好ましくは3.0〜
4.0モル、さらに好ましくは3.1〜3.8モル副生さ
せることで、本発明方法は成立する。その結果、外部よ
りクロロシラン類を実質的に供給することなく、すなわ
ちその量を反応工程で用いる四塩化珪素の量の5%以
下、さらには2%以下、就中1%以下にし、反応工程で
用いる四塩化珪素のほぼ全量を、析出工程において副生
する四塩化珪素により賄うことにより、本発明方法で廃
棄物を減少させることが可能となる。このため、該副生
四塩化珪素の95%以上、更には97%以上、特に99
%以上を反応工程の還元反応器に供給することが好まし
い。これに対し、プロセス内に塩素化反応器を設置した
場合、これは外部からクロロシラン類を供給することと
同じことになるので、この場合、プロセス全体における
シリコンと塩素の収支を考えると、必ず塩素成分が過剰
になり、廃棄物量が増加する。
The silicon deposition conditions in the deposition step of the method of the present invention must be such that the reaction form of trichlorosilane is controlled. The present inventors have conducted research on the reaction form of trichlorosilane, and have determined the following method as a means for increasing the amount of silicon tetrachloride by-produced.
That is, a reaction that occurs when trichlorosilane and trichlorosilane collide, such as raising the temperature of the deposition gas, increasing the pressure of deposition, or increasing the concentration ratio of trichlorosilane to hydrogen, that is, conditions that promote a homogeneous reaction. I found that I should choose Preferably, the temperature of the deposition gas is 950-1200 ° C,
Deposition reaction conditions are employed, wherein the deposition pressure is from normal pressure to 1000 KPa and the molar ratio of hydrogen to trichlorosilane is from 1: 4 to 1:15. If the circulation amount of silicon tetrachloride is increased in the method of the present invention, the amount of silicon tetrachloride used for the reduction reaction naturally increases, and the silicon consumption increases in proportion thereto. If it is desired to reduce the amount of silicon tetrachloride by-produced in order to reduce the consumption of silicon, the reverse operation may be performed. By the above operation, 2.7 to 4.2 mol, preferably 3.0 to 4.2 mol of silicon tetrachloride per mol of precipitated silicon.
By producing 4.0 mol, more preferably 3.1 to 3.8 mol of by-product, the method of the present invention is established. As a result, chlorosilanes are not substantially supplied from the outside, that is, the amount is made 5% or less, more preferably 2% or less, especially 1% or less of the amount of silicon tetrachloride used in the reaction step. Substantially all of the silicon tetrachloride used is covered by silicon tetrachloride by-produced in the precipitation step, so that waste can be reduced by the method of the present invention. For this reason, 95% or more, more preferably 97% or more, and especially 99%
% Or more is preferably supplied to the reduction reactor in the reaction step. On the other hand, if a chlorination reactor is installed in the process, this is the same as supplying chlorosilanes from the outside.In this case, considering the balance of silicon and chlorine in the entire process, chlorine Ingredients become excessive and the amount of waste increases.

【0016】析出反応で副生する四塩化珪素の量が調節
され、かつ還元反応器で析出反応の副生物である該四塩
化珪素を全てリサイクルする方法では、塩素成分を含む
廃棄物が一切なければ、この方法には金属シリコンのみ
供給すれば良いことになる。しかし実際には、鉄、アル
ミニウム等の、原料シリコン中に含まれる不純物の塩素
化、蒸留の過程における不純物を同伴させたクロロシラ
ン類のパージ、廃棄すべき高、低、中間沸点のクロルシ
ラン類、あるいは析出工程で発生した塩化水素のパージ
等により、塩素成分はいくらか系外に排出される。外部
よりトリクロロシラン、四塩化珪素等のクロロシラン類
をあまり多くプロセスに供給することは、前述の理由に
より好ましくない。従って塩素成分の補給をする場合に
は、塩化水素を補給するのが好ましい。
In the method in which the amount of silicon tetrachloride by-produced in the precipitation reaction is regulated, and the silicon tetrachloride which is a by-product of the precipitation reaction in the reduction reactor is completely recycled, there is no waste containing chlorine components. In this case, only the metal silicon needs to be supplied to this method. However, in practice, chlorination of impurities contained in the raw material silicon, such as iron and aluminum, purging of chlorosilanes accompanied by impurities in the course of distillation, chlorosilanes of high, low and medium boiling point to be discarded, or Some chlorine components are discharged out of the system by purging hydrogen chloride generated in the precipitation step. It is not preferable to supply too much chlorosilanes such as trichlorosilane and silicon tetrachloride to the process from the outside for the above-mentioned reason. Therefore, when replenishing chlorine components, it is preferable to replenish hydrogen chloride.

【0017】塩素成分を塩化水素の形でプラント内に供
給する場合、その方法は特に限定されないが、還元反応
器への供給は、金属シリコンと塩化水素との反応により
局部的な発熱を惹き起こす危険性がある。特に反応器の
直径が50センチメートルを超す金属製の流動床である
場合、流動不良に起因する局部加熱により反応器にダメ
ージを及ぼす可能性もある。特に塩化水素の濃度が、供
給する四塩化珪素1モルに対し、0.5モルを超える
と、流動不良が起こった場合、反応器は局部的に加熱溶
融し、火災が発生する恐れもある。従って反応器内の温
度がほとんど変化しない程度の濃度でのみ、塩化水素を
混合することができる。塩化水素の量は、供給する四塩
化珪素1モルに対し、0.2モル以下、更には0.1モル
以下であることが好ましい。
When the chlorine component is supplied into the plant in the form of hydrogen chloride, the method is not particularly limited. However, the supply to the reduction reactor causes local heat generation due to the reaction between metallic silicon and hydrogen chloride. There is a risk. Particularly in the case of a metal fluidized bed having a diameter of more than 50 cm, the reactor may be damaged by local heating due to poor flow. In particular, when the concentration of hydrogen chloride exceeds 0.5 mol with respect to 1 mol of silicon tetrachloride to be supplied, when flow failure occurs, the reactor is locally heated and melted, and a fire may occur. Therefore, hydrogen chloride can be mixed only at such a concentration that the temperature in the reactor hardly changes. The amount of hydrogen chloride is preferably at most 0.2 mol, more preferably at most 0.1 mol, per mol of silicon tetrachloride supplied.

【0018】他の方法として、トリクロロシラン,ある
いはSiH2Cl2等の低沸点のクロルシラン類、あるい
はSi2Cl6等の高沸点のクロルシラン類等のシリコン
化合物を、塩化水素ガスと共に固体触媒上を通過させる
マイルドな反応により、該シリコン化合物を更に塩素化
して塩素分を系内に供給する方法を選択することもでき
る。例えば、反応工程(I)で得られたトリクロロシラ
ン、ジクロロシラン、ポリマーなどの反応生成物を工程
(II)の蒸留に付す前に、上記触媒上で、塩化水素と反
応させる方法を選ぶことができる。また、反応工程
(I)で得られたクロロシラン類などの反応生成物の工
程(II)における蒸留を多段で行い、精製トリクロロシ
ランと精製四塩化珪素以外の中間抜き出し物、例えばジ
クロロシラン、ヘキサクロロジシラン、メチルジクロロ
シラン、トリクロロシラン等を得、これに塩化水素を反
応させ、再度蒸留工程(II)に戻す方法を選択すること
ができる。該中間抜き出し物の中には、反応工程だけで
なく、析出工程から供給されたクロロシラン類を含んで
いても構わない。低沸点のクロルシラン類は、蒸留工程
(II)にある各蒸留塔の塔頂抜き出し液から、ライトエ
ンドとして得られる。また、高沸点のクロルシラン類
は、蒸留塔の塔底抜き出し液からヘビーエンドとして得
ることができる。また、多段の蒸留には、複数の蒸留塔
を組み合わせて使用しても良いし、一本の蒸留塔の中間
から抜き出しても良い。反応させる塩化水素は外部から
新たに供給しても良いが、その一部に反応工程から排出
される塩化水素を使用することができる。例えば、析出
工程における四塩化珪素を含む副生物を蒸留工程に供給
する前に、塩化水素と反応させることもできる。これら
の方法は、反応器に塩化水素を供給する方法に比べ、発
熱が小さいためトラブルが少ない。塩化水素との反応を
行うための固体触媒には、活性が安定していること、安
価であること等の観点から、活性炭が最も好適に採用さ
れる。塩化水素と反応させたクロロシラン類をプロセス
中に戻す場合、塩化水素、活性炭等から混入した不純物
がプロセス内に持ち込まれる可能性がある。従って該ク
ロロシラン類は蒸留工程より前に供給することが好まし
い。
As another method, a silicon compound such as trichlorosilane or a low-boiling chlorosilane such as SiH 2 Cl 2 or a high-boiling chlorosilane such as Si 2 Cl 6 is placed on a solid catalyst together with hydrogen chloride gas. It is also possible to select a method of further chlorinating the silicon compound and supplying chlorine into the system by a mild reaction to be passed. For example, it is possible to select a method in which the reaction product such as trichlorosilane, dichlorosilane, and the polymer obtained in the reaction step (I) is reacted with hydrogen chloride on the catalyst before subjecting to the distillation in the step (II). it can. Further, the distillation of the reaction product such as chlorosilanes obtained in the reaction step (I) in the step (II) is performed in multiple stages, and an intermediate product other than purified trichlorosilane and purified silicon tetrachloride, for example, dichlorosilane, hexachlorodisilane , Methyldichlorosilane, trichlorosilane, etc., hydrogen chloride is reacted therewith, and the method is returned to the distillation step (II). The intermediate extract may contain not only the reaction step but also chlorosilanes supplied from the precipitation step. Chlorosilanes having a low boiling point are obtained as light ends from the liquids withdrawn at the top of each distillation column in the distillation step (II). Further, chlorosilanes having a high boiling point can be obtained as heavy ends from a liquid extracted from the bottom of the distillation column. For multi-stage distillation, a plurality of distillation columns may be used in combination, or may be extracted from the middle of one distillation column. Hydrogen chloride to be reacted may be newly supplied from the outside, but hydrogen chloride discharged from the reaction step can be used for a part of the hydrogen chloride. For example, a by-product containing silicon tetrachloride in the precipitation step can be reacted with hydrogen chloride before being supplied to the distillation step. These methods generate less heat and have less trouble than the method of supplying hydrogen chloride to the reactor. Activated carbon is most preferably used as a solid catalyst for performing a reaction with hydrogen chloride, from the viewpoint of stable activity, low cost, and the like. When chlorosilanes reacted with hydrogen chloride are returned to the process, impurities mixed from hydrogen chloride, activated carbon, and the like may be introduced into the process. Therefore, it is preferable to supply the chlorosilanes before the distillation step.

【0019】ライトエンドは、純度に特に問題がなけれ
ば、析出工程に供給することができる。また反応工程に
供給し、トリクロロシランに転化させることもできる。
この場合、ライトエンド成分は四塩化珪素と反応するた
め、その分シリコンを消費する四塩化珪素が減少する。
従って析出工程で発生させる四塩化珪素の割合は、これ
らのことを考慮に入れた上で選定しなければならない。
The light end can be supplied to the precipitation step if there is no particular problem with the purity. It can also be supplied to a reaction step and converted into trichlorosilane.
In this case, since the light end component reacts with silicon tetrachloride, the silicon tetrachloride that consumes silicon decreases accordingly.
Therefore, the proportion of silicon tetrachloride generated in the deposition step must be selected in consideration of these factors.

【0020】かくして反応工程(I)で用いる四塩化珪
素のほぼ全量を析出工程(III)で副生する四塩化珪素
によりまかなうことで、プロセス内のシリコンおよび塩
素のバランスを取り、外部からクロロシラン類の供給を
しなくてもよく、そして廃棄物の少ない、シリコンの製
造プロセスを実現することができる。廃棄物の主たるも
のは、塩化水素、および希釈用の四塩化珪素を含む、蒸
留工程のヘビーエンドである。本方法を採用することに
より、塩化水素に関しては、外部からクロロシラン類を
供給しない限り、ほとんど放出しないレベルまで低減で
きる。四塩化珪素に関しては、不純物、ポリマー、ヘキ
サクロロジシラン等の希釈のため、ヘビーエンドとして
抜き出されるが、プロセスにおけるシリコンのバランス
が調節されているため、それ以上に抜き出す必要はな
い。四塩化珪素を含むヘビーエンドの量は、製造される
高純度シリコン1トン当たりシリコンとして250kg
以下となる割合に抑えることができる。
Thus, almost all of the silicon tetrachloride used in the reaction step (I) is covered by the silicon tetrachloride by-produced in the precipitation step (III) to balance silicon and chlorine in the process, and to externally supply chlorosilanes. It is possible to realize a silicon production process that does not require supply of waste and has low waste. The main waste is the heavy end of the distillation process, which contains hydrogen chloride and silicon tetrachloride for dilution. By employing this method, hydrogen chloride can be reduced to a level at which almost no hydrogen chloride is released unless chlorosilanes are supplied from the outside. Silicon tetrachloride is extracted as heavy ends due to dilution of impurities, polymers, hexachlorodisilane, etc. However, since the balance of silicon in the process is adjusted, there is no need to extract silicon tetrachloride any more. The amount of heavy-end containing silicon tetrachloride is 250 kg of silicon per ton of high-purity silicon produced.
It can be suppressed to the following ratio.

【0021】ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、
メチルクロロシランなどの中間沸点不純物を含むトリク
ロロシラン等の本来プロセス外に廃棄されるべきクロル
シラン類を塩化水素と反応させることにより、廃棄され
るべきクロロシラン類の量を更に減少させることができ
る。その結果、製造される高純度シリコン1トン当た
り、廃棄物の量をシリコンとして100Kg以下、更に
は50Kg以下、特に20Kg以下となる割合にまで減
少させることが可能になる。上記の如き不純物を多く含
むクロロシラン類の塩素化には、再生の容易な比較的細
孔径の大きい活性炭を使用することが好ましい。その細
孔半径が0.8から4.0nm、さらには1.0〜2.0n
m、特に1.2〜1.5nmのものが好適に使用される。
細孔半径の測定には水蒸気吸着法が採用できる。
Dichlorosilane, hexachlorodisilane,
The amount of chlorosilanes to be discarded can be further reduced by reacting chlorosilanes, which should be discarded out of the process, such as trichlorosilane containing intermediate boiling point impurities such as methylchlorosilane, with hydrogen chloride. As a result, it is possible to reduce the amount of waste to 100 kg or less, more preferably 50 kg or less, particularly 20 kg or less as silicon per ton of high-purity silicon produced. For the chlorination of chlorosilanes containing a large amount of impurities as described above, it is preferable to use activated carbon having a relatively large pore diameter, which can be easily regenerated. The pore radius is from 0.8 to 4.0 nm, and more preferably from 1.0 to 2.0 n.
m, especially those having a diameter of 1.2 to 1.5 nm are preferably used.
The water vapor adsorption method can be used for measuring the pore radius.

【0022】以下本発明を図面を参照して説明する。図
1は本発明方法のプロセスの概略工程図である。4は反
応工程(I)を実施するための還元反応器である。ここ
では金属シリコンと水素と四塩化珪素とを反応せしめて
トリクロルシランを含む反応生成物が生成される。1は
供給される金属シリコンを示す。2は反応に使用される
水素ガスを示す。3は供給される四塩化珪素を示す。9
は反応器から排出されるシリコン粉等の反応残査であ
る。5は蒸留工程(II)を実施するための蒸留塔であ
る。10は工程(I)で得られた反応生成物を示す。1
0は5の蒸留塔で蒸留され、精製トリクロロシラン17
と精製四塩化珪素11とに分離される。蒸留塔5から
は、不純物を含むクロルシラン8,12が排出される。
12は低沸点の成分、即ちライトエンドであり、8は高
沸点、中間沸点の成分、即ちヘビーエンドとミドルエン
ドである。12のライトエンドは気化器16に塩化水素
との反応原料18として供給し、塩化水素と反応させる
こともできる。また必要量だけ還元反応器4に供給する
こともできる。該反応器4に供給されたライトエンド1
2中のジクロロシランは、ほぼ全量反応する。これは四
塩化珪素との反応によりトリクロロシランに変化するた
めである。この反応は金属シリコンの消費を伴わないの
で、シリコンバランスを決定する上で考慮に入れておか
なければならない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic process diagram of the process of the method of the present invention. 4 is a reduction reactor for performing the reaction step (I). Here, metal silicon, hydrogen and silicon tetrachloride are reacted to produce a reaction product containing trichlorosilane. Reference numeral 1 denotes the supplied metal silicon. 2 indicates hydrogen gas used for the reaction. Reference numeral 3 denotes the supplied silicon tetrachloride. 9
Is a reaction residue such as silicon powder discharged from the reactor. Reference numeral 5 denotes a distillation column for performing the distillation step (II). 10 shows the reaction product obtained in the step (I). 1
0 is distilled in the distillation column 5 and purified trichlorosilane 17
And purified silicon tetrachloride 11. Chlorsilanes 8 and 12 containing impurities are discharged from the distillation column 5.
12 is a low boiling component, that is, light end, and 8 is a high boiling and medium boiling component, that is, heavy end and middle end. The light end 12 can be supplied to the vaporizer 16 as a raw material 18 for reaction with hydrogen chloride, and reacted with hydrogen chloride. Also, a required amount can be supplied to the reduction reactor 4. Light end 1 supplied to the reactor 4
Almost all the dichlorosilane in 2 reacts. This is because it is converted to trichlorosilane by reaction with silicon tetrachloride. Since this reaction does not involve the consumption of metallic silicon, it must be taken into account in determining the silicon balance.

【0023】ヘビーエンド8は廃棄されるか、あるいは
塩化水素との反応原料18として気化器16に供給
し、塩化水素13と混合した後、活性炭を充填した塔1
5を通過させることができる。通過後のガスは再度蒸留
塔5に供給される。気化しない高沸点不純物の濃縮によ
る気化器の閉塞を避けるため、気化器の底部より液の一
部14を抜き出すことが好ましい。18にはヘビーエン
ド等の他に、ライトエンド12を使用することもでき
る。
The heavy end 8 is either discarded or supplied to a vaporizer 16 as a raw material 18 for reaction with hydrogen chloride, mixed with hydrogen chloride 13 and then filled with activated carbon.
5 can be passed. The gas after passing is supplied to the distillation column 5 again. In order to avoid clogging of the vaporizer due to concentration of high-boiling impurities that do not vaporize, it is preferable to extract a part 14 of the liquid from the bottom of the vaporizer. The light end 12 can be used for the light end 12 in addition to the heavy end.

【0024】6は、蒸留塔5で得られた精製トリクロロ
シラン17を水素とともに反応させて高純度シリコン7
を生成する析出工程(III)を実施するための析出反応
器である。析出反応器6において高純度シリコンを生成
した際に発生した副生物は、ほぼ全量、5の蒸留塔に送
られる。19は析出反応器6からの気体成分の深冷分離
装置である。深冷分離されたクロロシラン類は蒸留工程
(II)に循環され、その他の成分は活性炭吸着塔20に
導かれる。水素は21により析出工程(III)に循環さ
れ、吸着回収されたクロロシラン類22はやはり蒸留工
程(II)に循環され、塩化水素23は廃棄される。な
お、外部から供給される四塩化珪素は24で示される。
本プロセスは全ての工程において実質的にクロロシラン
類の外部からの供給を無くして実施できる。そのため、
廃棄物も通常の多結晶シリコンの製造プロセスに比べ少
ない。
6 is a method of reacting the purified trichlorosilane 17 obtained in the distillation column 5 with hydrogen to produce high-purity silicon 7
It is a precipitation reactor for performing a precipitation step (III) for producing a. Almost all by-products generated when high-purity silicon is generated in the precipitation reactor 6 are sent to the five distillation columns. Reference numeral 19 denotes a device for cryogenically separating gas components from the precipitation reactor 6. The chlorosilanes separated at a low temperature are circulated to the distillation step (II), and the other components are led to the activated carbon adsorption tower 20. Hydrogen is circulated to the precipitation step (III) by 21, chlorosilanes 22 adsorbed and recovered are also circulated to the distillation step (II), and hydrogen chloride 23 is discarded. The silicon tetrachloride supplied from outside is indicated by 24.
This process can be carried out without substantially supplying external chlorosilanes in all steps. for that reason,
The amount of waste is smaller than that of a normal polycrystalline silicon production process.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

実施例1 図1に示す多結晶シリコンの製造プロセスにおいて、高
純度シリコンの生成工程における析出条件として、シリ
コンの析出圧力100KPa、析出温度を1130℃と
し、かつ供給する析出ガス中のトリクロロシラン濃度を
13.1%に設定し、ホモジニアスな反応とヘテロジニ
アスな反応の比率を調節した。蒸留工程のヘビーエンド
8は全量廃棄した。また、蒸留工程のライトエンドの一
部を気化器16に原料として供給し、活性炭塔15中で
塩化水素13と反応させた。残りのライトエンドは還元
反応器4に供給した。このときの各測定点におけるシリ
コンの収支を表1に示す。この条件下では、外部からの
クロロシラン類を供給することなく、プロセス内のシリ
コンと塩素をバランスさせることができた。
Example 1 In the production process of polycrystalline silicon shown in FIG. 1, as deposition conditions in a step of producing high-purity silicon, the deposition pressure of silicon was 100 KPa, the deposition temperature was 1130 ° C., and the concentration of trichlorosilane in the supplied deposition gas was The ratio was set at 13.1% to control the ratio of the homogeneous reaction to the heterogeneous reaction. All the heavy ends 8 in the distillation process were discarded. Further, a part of the light end in the distillation step was supplied as a raw material to the vaporizer 16 and reacted with the hydrogen chloride 13 in the activated carbon tower 15. The remaining light end was supplied to the reduction reactor 4. Table 1 shows the balance of silicon at each measurement point at this time. Under these conditions, it was possible to balance silicon and chlorine in the process without supplying chlorosilanes from the outside.

【0026】実施例2 実施例1の製造条件において気化器16に供給した蒸留
工程のライトエンドの全量を、還元反応器4に供給し
た。代わりにヘビーエンド8のほぼ全量を、原料18と
して気化器16に供給し、活性炭15中で塩化水素と反
応させた。この時の、各測定点でのシリコン収支を表1
に示す。析出ガス中のトリクロロシラン濃度を12.8
%とすることで、放出される塩素成分の非常に少ないプ
ロセスが実現された。
Example 2 Under the manufacturing conditions of Example 1, the entire amount of the light end of the distillation step supplied to the vaporizer 16 was supplied to the reduction reactor 4. Instead, almost all of the heavy end 8 was supplied to a vaporizer 16 as a raw material 18 and reacted with hydrogen chloride in activated carbon 15. Table 1 shows the silicon balance at each measurement point.
Shown in The concentration of trichlorosilane in the deposition gas was 12.8.
%, A process with very low chlorine content released was realized.

【0027】比較例1 反応工程において、還元反応器を使用せず、塩素化反応
器を使用した時のプロセス内のシリコンの収支を表1に
示す。このプロセスでの廃棄物は、塩化水素が多少増加
し、大量のクロロシランをプロセス外に廃棄した。
Comparative Example 1 Table 1 shows the balance of silicon in the process when a chlorination reactor was used without using a reduction reactor in the reaction step. The waste from this process was slightly increased in hydrogen chloride and large amounts of chlorosilane were discarded out of the process.

【0028】比較例2 高純度シリコンの生成工程において、供給するガス中の
トリクロロシラン濃度を10%とし、圧力を常圧とし、
析出温度を950℃とした以外は、実施例1と同じ条件
で運転した。この時の各測定点でのシリコン収支を表1
に示す。この運転条件では、析出反応器6における四塩
化珪素の発生量が小さくなったため、還元反応器4での
シリコンの消費量が少なくなった。多結晶シリコンの生
産量を維持するため、外部から四塩化珪素を補給した。
その補給量は反応工程で用いる四塩化珪素の量の300
%となった。このため排出するクロロシラン類の量は、
実施例1とほぼ同じであるがプロセス内の塩素成分が過
剰になったため、大量の塩化水素を、プロセス外に廃棄
した。
Comparative Example 2 In the process of producing high-purity silicon, the concentration of trichlorosilane in the supplied gas was set to 10%, and the pressure was set to normal pressure.
The operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the deposition temperature was 950 ° C. Table 1 shows the silicon balance at each measurement point.
Shown in Under these operating conditions, the amount of silicon tetrachloride generated in the precipitation reactor 6 was reduced, so that the consumption of silicon in the reduction reactor 4 was reduced. In order to maintain the production of polycrystalline silicon, silicon tetrachloride was externally supplied.
The replenishment amount is 300 times the amount of silicon tetrachloride used in the reaction process.
%. Therefore, the amount of chlorosilanes discharged is
Approximately the same as Example 1, but a large amount of hydrogen chloride was discarded out of the process because the chlorine component in the process became excessive.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、外部からクロロシラン
類を実質的に供給することなく、高純度の多結晶シリコ
ンを製造することができる。
According to the present invention, high-purity polycrystalline silicon can be manufactured without substantially supplying chlorosilanes from the outside.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明方法のプロセスの概略工程図である。FIG. 1 is a schematic process diagram of the process of the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:金属シリコン供給量 2:水素ガス 3:反応器に供給する四塩化珪素 4:還元反応器 5:蒸留塔 6:高純度シリコンの生成工程 7:生成する高純度シリコン 8:蒸留工程から抜き出されるヘビーエンド成分 9:反応器から排出されるシリコン微粉 10:トリクロロシラン、四塩化珪素を含むクロルシラン
類 11:蒸留工程から抜き出される精製四塩化珪素 12:蒸留工程から抜き出されるライトエンド成分 13:塩化水素 14:プロセスより排出されるクロロシラン類 15:活性炭充填塔 16:気化器 17:蒸留工程から抜き出される精製トリクロロシラン 18:気化器に供給する原料 19:深冷分離設備 20:活性炭吸着塔 21:循環水素 22:吸着塔での回収クロロシラン類 23:廃棄される塩化水素 24:外部から供給される四塩化珪素
1: Metal silicon supply amount 2: Hydrogen gas 3: Silicon tetrachloride supplied to the reactor 4: Reduction reactor 5: Distillation column 6: High-purity silicon production step 7: High-purity silicon produced 8: Extracted from the distillation step 9: Silicon fine powder discharged from the reactor 10: Chlorsilanes containing trichlorosilane and silicon tetrachloride 11: Purified silicon tetrachloride extracted from the distillation step 12: Light end component extracted from the distillation step 13: Hydrogen chloride 14: Chlorosilanes discharged from the process 15: Activated carbon packed tower 16: Vaporizer 17: Purified trichlorosilane extracted from the distillation process 18: Raw material supplied to the vaporizer 19: Cryogenic separation equipment 20: Activated carbon Adsorption tower 21: Circulating hydrogen 22: Recovered chlorosilanes in adsorption tower 23: Disused hydrogen chloride 24: Externally supplied silicon tetrachloride

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(I)金属シリコンと水素と四塩化珪素と
を反応せしめてトリクロルシランを含む反応生成物を生
成せしめる工程、 (II)工程(I)で得られた反応生成物を蒸留に付して
精製トリクロロシランと精製四塩化珪素とに分離せしめ
る工程 (III)工程(II)で得られた精製トリクロロシランを
水素とともに反応させて高純度シリコンを生成せしめる
工程、および (IV)工程(III)における四塩化珪素を含む副生物を
工程(II)の蒸留に循環する工程からなる高純度シリコ
ンの製造方法において、工程(I)で用いる四塩化珪素
のほぼ全量を工程(III)において副生する四塩化珪素
により賄うことを特徴とする多結晶シリコンの製造方
法。
(I) a step of reacting metallic silicon with hydrogen and silicon tetrachloride to produce a reaction product containing trichlorosilane; (II) a step of distilling the reaction product obtained in step (I). (III) reacting the purified trichlorosilane obtained in the step (II) with hydrogen to produce high-purity silicon; and (IV) the step (IV) In the method for producing high-purity silicon, which comprises recycling the by-product containing silicon tetrachloride to the distillation in step (II) in step III), almost all of the silicon tetrachloride used in step (I) is removed in step (III). A method for producing polycrystalline silicon, which is provided by silicon tetrachloride produced.
【請求項2】 工程(II)の蒸留工程において高純度シ
リコン1トン当たりシリコンとして250Kg以下とな
る割合で、ヘビーエンドを抜き出す請求項1に記載の多
結晶シリコンの製造方法。
2. The method for producing polycrystalline silicon according to claim 1, wherein in the distillation step of the step (II), heavy ends are extracted at a rate of 250 kg or less as silicon per tonne of high-purity silicon.
【請求項3】 工程(I)で得られた反応生成物を蒸留
に付す前に塩化水素と反応せしめる請求項1に記載の多
結晶シリコンの製造方法。
3. The method for producing polycrystalline silicon according to claim 1, wherein the reaction product obtained in the step (I) is reacted with hydrogen chloride before subjecting the reaction product to distillation.
【請求項4】 工程(I)で得られた反応生成物の蒸留
を多段で行い、精製トリクロロシランと精製四塩化珪素
以外の中間抜き出し物に塩化水素を反応せしめた後、再
度蒸留工程に戻す請求項1に記載の多結晶シリコンの製
造方法。
4. The distillation of the reaction product obtained in the step (I) is performed in multiple stages, and hydrogen chloride is reacted with an intermediate extract other than purified trichlorosilane and purified silicon tetrachloride, and then returned to the distillation step again. A method for producing polycrystalline silicon according to claim 1.
【請求項5】 工程(III)における四塩化珪素を含む
副生物を工程(II)の蒸留に循環する前に塩化水素と反
応せしめる請求項1に記載の多結晶シリコンの製造方
法。
5. The method for producing polycrystalline silicon according to claim 1, wherein the by-product containing silicon tetrachloride in the step (III) is reacted with hydrogen chloride before being recycled to the distillation in the step (II).
【請求項6】 工程(III)において、高純度シリコン
1モル当たり、四塩化珪素を2.7〜4.2モル副生する
請求項1に記載の多結晶シリコンの製造方法。
6. The method for producing polycrystalline silicon according to claim 1, wherein 2.7 to 4.2 mol of silicon tetrachloride is by-produced per mol of high-purity silicon in the step (III).
【請求項7】 工程(III)の反応を950〜1200
℃の反応温度、100KPa〜1000KPaの反応圧
力およびトリクロロシラン対水素のモル比を1:4〜
1:15として実施する請求項6の方法。
7. The reaction of the step (III) is carried out at 950 to 1200
C., a reaction pressure of 100 KPa to 1000 KPa and a molar ratio of trichlorosilane to hydrogen of 1: 4 to
7. The method of claim 6, implemented as 1:15.
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