JPS58185426A - 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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- JPS58185426A JPS58185426A JP6607282A JP6607282A JPS58185426A JP S58185426 A JPS58185426 A JP S58185426A JP 6607282 A JP6607282 A JP 6607282A JP 6607282 A JP6607282 A JP 6607282A JP S58185426 A JPS58185426 A JP S58185426A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/442—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using fluidised bed process
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流動床法によってシリコン微粒子上にシリコン
を析出させて顆粒にして高純度シリコンを製造する方法
に関するものである。
を析出させて顆粒にして高純度シリコンを製造する方法
に関するものである。
半導体デバイスの急激な発展により、半導体級の単結晶
シリコンの需要が増大している。従来、単結晶シリコン
はチョクラルスキー法を用いて製造さえ］ているが、単
結晶シリコンの需要増大のためその供給原料である多結
晶シリコンの供給不足−または価格上昇を招いている。
シリコンの需要が増大している。従来、単結晶シリコン
はチョクラルスキー法を用いて製造さえ］ているが、単
結晶シリコンの需要増大のためその供給原料である多結
晶シリコンの供給不足−または価格上昇を招いている。
特に、太陽電池の場合コストに占めるシリコン原材料費
の割合が高く、シリコンのコスト低減に関する技術開発
が切望されている。
の割合が高く、シリコンのコスト低減に関する技術開発
が切望されている。
従来、多結晶シリコンはハロンランガスの水素還元反応
によりシリコン棒上に析出して製造されている。１この
方法ではトリクロル−シランまたはジクロル７ランを水
素還元し、電気を通して加熱したシリコン棒上にシリコ
／を析出させるものである６）ンリコン棒は、抵抗加熱
で約１１００〜１２００℃に加熱され、石英ガラス製ベ
ルジャ型反応容器は約３００℃に保？てその内壁にシリ
コン勿析出しないようにしている。しかし、この方法で
は析出面積が小さいため、時間当りのンリコン析出敏が
少なく、製造に要するエネルギー消費量も多いという欠
点を有していた。
によりシリコン棒上に析出して製造されている。１この
方法ではトリクロル−シランまたはジクロル７ランを水
素還元し、電気を通して加熱したシリコン棒上にシリコ
／を析出させるものである６）ンリコン棒は、抵抗加熱
で約１１００〜１２００℃に加熱され、石英ガラス製ベ
ルジャ型反応容器は約３００℃に保？てその内壁にシリ
コン勿析出しないようにしている。しかし、この方法で
は析出面積が小さいため、時間当りのンリコン析出敏が
少なく、製造に要するエネルギー消費量も多いという欠
点を有していた。
かかる現状技術の欠点を克服するため、流動化した実質
的に析出面積が犬である多数の微細なノリコン粒子上に
シリコンを析出させろ゛方法が提案されてきた。しかし
、この流動床法では反応器全体を加熱するため、シリコ
ンは顆粒シリコンの表面のみならず、反応器内壁にも析
出する。これにより、反応器の破壊や反応室が狭くなっ
て連続運転ができなく々ろなどの問題を生じていた。
的に析出面積が犬である多数の微細なノリコン粒子上に
シリコンを析出させろ゛方法が提案されてきた。しかし
、この流動床法では反応器全体を加熱するため、シリコ
ンは顆粒シリコンの表面のみならず、反応器内壁にも析
出する。これにより、反応器の破壊や反応室が狭くなっ
て連続運転ができなく々ろなどの問題を生じていた。
本発明の目的は、このよう々流動床法の従来技術の問題
点を解消して、反応器等を連続かつ安全に長時間運転可
能々流動床法による高純度／リコ／の製造方法を提供す
るにある。
点を解消して、反応器等を連続かつ安全に長時間運転可
能々流動床法による高純度／リコ／の製造方法を提供す
るにある。
上記の目的のだめの本発明の高純度シリコ／の製造方法
の特徴とするところは、流動床反応器内の流動床反応に
より高純度シリコンを製造する方法において、流動床反
応器内壁にシリコンが析出すイ、のを防止または抑制す
るガスを内壁近傍に存在さ仕た状態において、高純度シ
リコン微粒子上にシリコン含有カスよりのシリコンを析
出させて高純度シリコン霧粒を形成することからなるこ
とにあろ１゜ 本発明は、上記した流動床法による高純度シリコンの製
造におけろ問題点を、７リコンの顆粒上以外の反応器内
壁部に析出反応が生じない条件を実質的に形成すること
により解決したものである」−記の条件のため、本発明
においては、析出反応部と反応外部で異なるガス雰囲気
を形成するものである。例えば、ノリコン粒子が流動化
している析出反喧、部では、トリクロル／う／またはジ
クロル／う／なとのハロ７ランガスと水素が供給され、
約８００〜１６００℃、特に好壕しくは１０００〜１２
００℃に加熱されたシリコン粒子表面でシリコノが析出
されろ。一方、流動部周辺の反応外部では、シリコンの
析出反応を防止まだは抑制するカスが流され、シリコン
の析出が防止または抑制される。。
の特徴とするところは、流動床反応器内の流動床反応に
より高純度シリコンを製造する方法において、流動床反
応器内壁にシリコンが析出すイ、のを防止または抑制す
るガスを内壁近傍に存在さ仕た状態において、高純度シ
リコン微粒子上にシリコン含有カスよりのシリコンを析
出させて高純度シリコン霧粒を形成することからなるこ
とにあろ１゜ 本発明は、上記した流動床法による高純度シリコンの製
造におけろ問題点を、７リコンの顆粒上以外の反応器内
壁部に析出反応が生じない条件を実質的に形成すること
により解決したものである」−記の条件のため、本発明
においては、析出反応部と反応外部で異なるガス雰囲気
を形成するものである。例えば、ノリコン粒子が流動化
している析出反喧、部では、トリクロル／う／またはジ
クロル／う／なとのハロ７ランガスと水素が供給され、
約８００〜１６００℃、特に好壕しくは１０００〜１２
００℃に加熱されたシリコン粒子表面でシリコノが析出
されろ。一方、流動部周辺の反応外部では、シリコンの
析出反応を防止まだは抑制するカスが流され、シリコン
の析出が防止または抑制される。。
上記におけろ第１の方法においては、Ｘ２ｔた１−ＩＸ
（コこに、ＸはＦ、（シー、 １３ｒ’、 Ｉ ）
ガスを用い、シリコンが析出しない″雰囲気を反応外部
に形成するものである。この反応例は次の通りであるＳ
ｉ ＋ ２Ｘ −＋ Ｓｉ Ｘ４ ２ｓＩ＋７８Ｘ−＋ＳＳｉＸ ＋ Ｓ ｉ Ｘ４＋
５１１２ろ また、反応条件によってはＳ ＋ Ｘ ４も用いられ、
その例は下記に示す通りである。
（コこに、ＸはＦ、（シー、 １３ｒ’、 Ｉ ）
ガスを用い、シリコンが析出しない″雰囲気を反応外部
に形成するものである。この反応例は次の通りであるＳ
ｉ ＋ ２Ｘ −＋ Ｓｉ Ｘ４ ２ｓＩ＋７８Ｘ−＋ＳＳｉＸ ＋ Ｓ ｉ Ｘ４＋
５１１２ろ また、反応条件によってはＳ ＋ Ｘ ４も用いられ、
その例は下記に示す通りである。
Ｓｉ ＋ ２１１ ＋ ３８ｉＸ ４ →４ Ｓ
＋ １１ Ｘ３上記における第２の方法においては、
析出反応に関与するハロンランまたはハロゲン化７リコ
ノと水素をノリコン粒子上にて混合し、内壁なとの反応
外部で混合しないものである。
＋ １１ Ｘ３上記における第２の方法においては、
析出反応に関与するハロンランまたはハロゲン化７リコ
ノと水素をノリコン粒子上にて混合し、内壁なとの反応
外部で混合しないものである。
上記におけろ第６の方法においては、反応Ｖこ関与しな
い不活性ガス（アルゴンなと）で反応外部を覆うもので
ある。
い不活性ガス（アルゴンなと）で反応外部を覆うもので
ある。
以上の方法は、いずれも、多孔質の筒を反応器内壁に使
用することにより実現されるものである具体例につき説
明すれば、第１図を参照して、次の通りである。
用することにより実現されるものである具体例につき説
明すれば、第１図を参照して、次の通りである。
第１図は、−具体例におけろ製造装置の側断面図である
。
。
製造装置ｒ１、流動床反応器１と電気炉７からなってい
る。流動床反応器１は、反応筒２、種シリコン微粒子供
給管６、反応ガス供給管４、廃ガス排出管５と析出防止
ガス供給管６とから構成されている。流動床反応器１の
反応筒２は電気炉７により加熱されろ。反応筒２の内部
のシリコン粒イ８は、種ンリコ／微粒子が矢印１１に示
すように供給管６より挿入されろことによるものである
。
る。流動床反応器１は、反応筒２、種シリコン微粒子供
給管６、反応ガス供給管４、廃ガス排出管５と析出防止
ガス供給管６とから構成されている。流動床反応器１の
反応筒２は電気炉７により加熱されろ。反応筒２の内部
のシリコン粒イ８は、種ンリコ／微粒子が矢印１１に示
すように供給管６より挿入されろことによるものである
。
反比、カスは、矢印１２で示すように、下部から供給管
４を経て供給され、ノリコン粒子と反応ガスとの流動化
状態が維持される。反応後の廃ガスは廃ガス排出管５か
ら、矢印１３で示すように器外に排出さねろ。この反応
筒２の内方に多孔質内筒９が配設さねていて、矢印１４
で示すように析出防１１ガス供給管６に送入された析出
反応を防止もしく ｉ＝を抑制するガスは、供給管６か
ら内筒９と反応筒２の間の空間部を経由して、多孔質内
筒９の孔部１０より反応室に導入され、内筒９の内壁に
シリコンが析出するのを防止する。
４を経て供給され、ノリコン粒子と反応ガスとの流動化
状態が維持される。反応後の廃ガスは廃ガス排出管５か
ら、矢印１３で示すように器外に排出さねろ。この反応
筒２の内方に多孔質内筒９が配設さねていて、矢印１４
で示すように析出防１１ガス供給管６に送入された析出
反応を防止もしく ｉ＝を抑制するガスは、供給管６か
ら内筒９と反応筒２の間の空間部を経由して、多孔質内
筒９の孔部１０より反応室に導入され、内筒９の内壁に
シリコンが析出するのを防止する。
上記における多孔質内筒９としては、多孔質カーボンま
たは穿孔加工を施した石英ガラスよりなるものを用いる
ことができる。
たは穿孔加工を施した石英ガラスよりなるものを用いる
ことができる。
このような状態下において、シリコン微粒子上にシリコ
ンが析出成長したシリコン顆粒の大きさが流動流に打ち
勝つほど大きくなると、シリコン顆粒は反応室下部へ落
下する。このようにして、上部から種シリコン微粒子を
追加しながら析出反応を続け、連続的に成長した／リコ
ン顆粒を堆り出すことにより、連続的に高純度シリコン
を製造することが可能である。
ンが析出成長したシリコン顆粒の大きさが流動流に打ち
勝つほど大きくなると、シリコン顆粒は反応室下部へ落
下する。このようにして、上部から種シリコン微粒子を
追加しながら析出反応を続け、連続的に成長した／リコ
ン顆粒を堆り出すことにより、連続的に高純度シリコン
を製造することが可能である。
以下に、本発明を実施例につき、さらに詳細に説明する
。
。
実施例 １
第１図に示した装置を用いた。
トリクロルンランと水素のモル比１．１からなる混合ガ
スを、供給管４より送給し、反応筒２内に入れた。混合
ガスの流速は５０ｅ／分であった１、大きさが０，１〜
０．５ｍｍの種７リコン微粒子を供給管６より反応筒２
内に人ねた。シリコンを気相エッチする１ｌｃｄガスを
供給管６よシ、多孔質内筒９の孔部１０を通して導入し
た。ＨＣｌガスの流速は混合ガスの約１／１ｏ以下であ
った。反応筒２肴−電気炉７により１０５０℃に加熱し
た。この状態で、流動床反応を行い、種ンリコ／微粒子
の表面−１に、供給管４より送給された混合ガスの反応
により生成したガス中に含まれるシリコンを析出させ、
／リコンＷｉｔ粒を生長させた。こうして、２０時間の
連続反応を行い、４ｋｇのシリコン顆粒を形成すること
がてきた。
スを、供給管４より送給し、反応筒２内に入れた。混合
ガスの流速は５０ｅ／分であった１、大きさが０，１〜
０．５ｍｍの種７リコン微粒子を供給管６より反応筒２
内に人ねた。シリコンを気相エッチする１ｌｃｄガスを
供給管６よシ、多孔質内筒９の孔部１０を通して導入し
た。ＨＣｌガスの流速は混合ガスの約１／１ｏ以下であ
った。反応筒２肴−電気炉７により１０５０℃に加熱し
た。この状態で、流動床反応を行い、種ンリコ／微粒子
の表面−１に、供給管４より送給された混合ガスの反応
により生成したガス中に含まれるシリコンを析出させ、
／リコンＷｉｔ粒を生長させた。こうして、２０時間の
連続反応を行い、４ｋｇのシリコン顆粒を形成すること
がてきた。
この間廃ガスは廃ガス排出管５がら排出した。
シリコンの析出は顆粒上以外、壁部にはほとんど存在し
なかった。
なかった。
実施例 ２
ジクロルンラノと水素のモル比１：３からなる混合ガス
を用い、反応抑制ガスとして５ＩＣ１４を用いた以外は
、実施例１におけると同様の条件で流動床反応を行い、
種ンリコン微粒子上にシリコンを析出させて／リコン顆
粒を生長させた。
を用い、反応抑制ガスとして５ＩＣ１４を用いた以外は
、実施例１におけると同様の条件で流動床反応を行い、
種ンリコン微粒子上にシリコンを析出させて／リコン顆
粒を生長させた。
１０００℃の温度で２０時間連続運転を行い、３ｋｇの
シリコン顆粒が得られた。
シリコン顆粒が得られた。
シリコンの析出は顆粒上以外、壁部にはほとんど存在し
なかった。
なかった。
以上に述べたように、本発明によれば、反応装置の壁部
にはシリコンの析出がほとんどない状態で連続的にシリ
コン顆粒を形成することにより高純度シリコンを製造す
ることが可能であり、反応装置の信頼性および安全性を
著しく高めることができろものである。また、本発明方
法を実施する装置は従来のシーメンス法と異なり、外熱
式の電気炉を用いるものであるため、製造に要するエネ
ルギー消費量は従来の場合の１１５〜１／６と、著しく
低減できるものである。
にはシリコンの析出がほとんどない状態で連続的にシリ
コン顆粒を形成することにより高純度シリコンを製造す
ることが可能であり、反応装置の信頼性および安全性を
著しく高めることができろものである。また、本発明方
法を実施する装置は従来のシーメンス法と異なり、外熱
式の電気炉を用いるものであるため、製造に要するエネ
ルギー消費量は従来の場合の１１５〜１／６と、著しく
低減できるものである。
第１図は本発明の具体例におけろ高純度シリコンの製造
に用いた装置の側断面説明図である。 １・・・流動床反応器 ２・・・反応筒３・・・種
シリコン微粒子供給管 ４・・・反応ガス供給管 ５・・・廃ガス排出管６・
・・析出防止カス供給管 ７・・電気炉 ８・・７１５７粒９・・・多
孔質内筒 １０・・孔部代理人弁理士 中村純之助
に用いた装置の側断面説明図である。 １・・・流動床反応器 ２・・・反応筒３・・・種
シリコン微粒子供給管 ４・・・反応ガス供給管 ５・・・廃ガス排出管６・
・・析出防止カス供給管 ７・・電気炉 ８・・７１５７粒９・・・多
孔質内筒 １０・・孔部代理人弁理士 中村純之助
Claims (2)
- （１） 流動床反応器内の流動床反応により高純度７
リコンを製造する方法において、流動床反応器内壁にシ
リコンが析出するのを防止または抑制するガスを内壁近
傍に存在させた状態において、高純度シリコン微粒子上
にシリコン含有ガスからシリコンを析出させて高純度シ
リコン顆粒を形成することからなることを特徴とする高
純度シリコンの製造方法。 - （２）前記の流動床反応器内壁にシリコンが析出するの
を防止または抑制するガスを内壁近傍に存在させた状態
は、反応器内に多孔質内筒を配設して、該多孔質を通し
て反応ガスの一種あるいは析出反応を防止または抑制す
るガスを通じることによるものである特許請求の範囲第
１項記載の高純度シリコンのｉ遣方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6607282A JPS58185426A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高純度シリコンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6607282A JPS58185426A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高純度シリコンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58185426A true JPS58185426A (ja) | 1983-10-29 |
Family
ID=13305267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6607282A Pending JPS58185426A (ja) | 1982-04-20 | 1982-04-20 | 高純度シリコンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58185426A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4871524A (en) * | 1987-09-03 | 1989-10-03 | Ethyl Corporation | Hydrogen purification process |
| US20110212011A1 (en) * | 2008-09-16 | 2011-09-01 | Sunnyside Technologies, Inc. | Reactor and method for producing high-purity granular silicon |
| JP2013515673A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 分配器の周縁開口部に導かれた四塩化ケイ素を用いてリアクター壁上のケイ素付着物を低減する方法 |
-
1982
- 1982-04-20 JP JP6607282A patent/JPS58185426A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4871524A (en) * | 1987-09-03 | 1989-10-03 | Ethyl Corporation | Hydrogen purification process |
| US20110212011A1 (en) * | 2008-09-16 | 2011-09-01 | Sunnyside Technologies, Inc. | Reactor and method for producing high-purity granular silicon |
| US8535614B2 (en) * | 2008-09-16 | 2013-09-17 | Sunnyside Technologies, Inc. | Reactor and method for producing high-purity granular silicon |
| US20130337186A1 (en) * | 2008-09-16 | 2013-12-19 | Xi Chu | Method for Producing High-Purity Granular Silicon |
| US9662625B2 (en) * | 2008-09-16 | 2017-05-30 | Xi Chu | Method for producing high-purity granular silicon |
| US20170361292A1 (en) * | 2008-09-16 | 2017-12-21 | Xi Chu | System for producing high-purity granular silicon |
| US10576438B2 (en) * | 2008-09-16 | 2020-03-03 | Xi Chu | System for producing high-purity granular silicon |
| JP2013515673A (ja) * | 2009-12-29 | 2013-05-09 | エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド | 分配器の周縁開口部に導かれた四塩化ケイ素を用いてリアクター壁上のケイ素付着物を低減する方法 |
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