JPS5997516A - 半導体デバイス用シリコンの製造方法 - Google Patents

半導体デバイス用シリコンの製造方法

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JPS5997516A
JPS5997516A JP58206858A JP20685883A JPS5997516A JP S5997516 A JPS5997516 A JP S5997516A JP 58206858 A JP58206858 A JP 58206858A JP 20685883 A JP20685883 A JP 20685883A JP S5997516 A JPS5997516 A JP S5997516A
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JP
Japan
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silicon
arc furnace
graphite
method described
quartz
Prior art date
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Pending
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JP58206858A
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English (en)
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ウオルフガング・デイ−ツエ
ハンス・ユルゲン・フエンツル
コンラ−ト・ロイシエル
ユルゲン・シエ−フア−
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/023Preparation by reduction of silica or free silica-containing material
    • C01B33/025Preparation by reduction of silica or free silica-containing material with carbon or a solid carbonaceous material, i.e. carbo-thermal process

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、出発)l′A料として石英を使用し、これ
をアーク炉に入れて天産′吻をコークス化するか炭化1
〜で作った炭素を使用してシリコンに還元することによ
り半碑体デバイス、荷に太陽′6池の硬1′「に使用さ
nる。シリコンの製造方法に関するものである。
二酸化シリコンを還元炉に入れ炭素を含む還元?ilI
を1史用して還元することにまり太1場電?lJ2に適
しlこノリコンを製造する方法はl)gi独国特許出顕
公開)j↓3 (l ] 33 ] 9号により公知で
ある。二酸化シリコンの還元に使用される炭素含有還元
剤とじては活性[ヒ炭素又はカーボンブランクか使j月
されるが、そのホウ素含有鼠は10 npm以1〜、す
/含有耽も同じ(10−ppm以丁でなけれはならない
。出発1シ料として使用さ41ンそ二酸7リコ/につい
ても同様で、ホウ素含Tj’ Wkとリン含有11i、
(メユ共に1.OT)pmで沈けれ(はならない。炭素
含有還元i11は高純度の結合剤として列えは殿扮、砂
、藺骨を含む錠剤の形で使用される。
アルミニウム、クロム、鉄、チタン、・バナジウムお」
−びジルコニウムのような金属不純9勿は浴[盈に続く
純化過程、例えばチョクラルス、ヤー結晶引上げ(t(
おいて除去される。
この公仰方法で作られたノリコンは多くの場合太陽ポ池
用として充分な軸度を示す。しかし使用さtした置元削
Vζよっては太陽1に池の製作に不適当であるか鳥肌な
再精製を必要とするチャージか頻発する。
更(て太陽tU池の製作に通したシリコンの製造i/(
対しては製造費ができるだけで低廉であること、1’j
l iろ1]的1て丁1度、適合した純度が最低の費用
で達成されるよってすることが特に重要である。
この発明の目的は、不11′+lli物のために使用不
能となるノリコンの発生がなく、製ゴ々費に関して最適
−衿件が満たされる′痔1て太陽電池シ′ζ適したンリ
コ/の製造方法を1%供することである。
この目的は冒頭に挙げた/リコ/製造法において、天産
物としてB、  P、  ()aおよびA4の含有社が
1氏ぐ、アーク炉で1乍られた/リコン溶1別1・1勿
か5 X 10+、7、、−3以■のB、  2 X 
10””rM”以下のP、  5 X 1018cm−
”以下’7)Gaおよび5 X −1(,1’−”、、
711− ”以1・のAAを含むようになるものを使用
することによって達成される。
この発明の方法においては還元用の炭素として(重用さ
れる天〕星物がBとPに関して特定の最高砒か決められ
ている外に、GaとAAに関してもl特定の最高(社)
か決められている。、経験によれ幻1、還元に除して使
用される炭素か充分な純度のものでないと、Bの外にO
aとALも還元に続く結晶用」=げ又は帯域浴融によっ
てノリコンから充分取り除くことができない。
)3.  P、  GaおよびhlK対してF記の含有
1涙度が守られていると、引上げ、帯域、#融その他の
結晶jT/成法によって梢製されたノリコンに含−まれ
る不純′吻は次の最高値を超えないことが確認さnた。
Δp  : ](J  ppma  Fe  :  0
.05  ppmaCu  :JOrr   Cr  
:  Q、02Ni:Q、5   W   Mn  :
  Qυ2Al  :0.5   u   V  : 
 Q、1JIJLl:3  rrP  : ]、Q  
 rr   Ti  :  O,LJOO3rrCO’
 QU5  rr   B  :  2.Oppma−
原子ppm:Si原子]、 06jJm’r I)の不
f□li物原子数 Ag、Cu、Ni、Co、Fe、Or、Mn。
■およびTILに関しては結晶引上げ又は帯域、@、軸
!、・こ際してこれらの不純9勿が1容i?I!I!S
 iから相当最」戊除かれるので、自動的に上記の含有
1砂の値かf仔らン゛しる。
不r、lI! ’吻:、、t ・iよホウ素の場合(1
,2ppma以」二にならず、 リンの場合0. ’1
. ppma以−日こならないよう←′C4−るのか目
的((かなっている、、BとPについてこの小、1.’
l!物量が守1っれてbると、太陽電池の効率か上yi
する。
ノリコンの精製(′C際して無転位単、l清晶として引
1−げると、IiJ l二〈太1安電池の効率か上昇す
るので有利である。
アーク炉から出だ、容融S1は1勿体例7もげ水に人、
1″)、てイail ;l※とすることができる。この
細粒(はチョクラルスA′−法によって棒の形に引上げ
る。7−1’炉か1っ出プこ溶融81をその寸ま型に流
し込むかガスを吹き込んで古紳化することも可11ヒで
ある。
ア・−り炉内の溶融S1の流し出しは]1!1常対電極
((土る河11旧化の(G ];i’J!ノ、彩rjy
、K Lるが、/リコ7(Dh独・、’、j iて加熱
することができる′#を1Iiiシて取り出す(−とも
イ]利である。
この発・41」の展1.旧こよれは、ノリコンの再1律
化の/とめスラッグ形成剤を加えて不、1′、11!物
を捕捉した後この形成剤を取り1余ぐ。この方法によっ
てアーク炉から流れ出る溶#i’li iE iの特に
41効/X、呵錆製か実施される。
アーク炉から流れ出7ケンリコンを、多重分割され温度
勾配をもって加熱される鋳型に直接流して棒の形Qこ方
向つけて凝固させることも石」能である。
鋳型に作られ、化Si俸fdその表面の不純1含・付層
を削り取つヲζ後結晶引上は工程(・こ移ず。
純化されるかY!1粒化されたノリコンを続いて(凋′
犬の支持物上で凝固させることも可能である。
出発□::)J料の石英としては高A度の天然ト1日砂
塵有利であるが、場合によっては合成二酸化ノリコンも
使用可能である。
アーク炉の溶融シリコンに接触する部分考に電1傘、f
の内張りおよび流出路ti最高純度のグラファイトで作
ると好都合である。このよう、ケグラファイトとしては
再圧縮されたグラファイトか使用される。
j、;さ来を作るだめの天産物としてはl涛に木炭が適
1〜でいるが、木炭類1以の拐料に変えることができる
1痣での大産物の使用も町?rにである。石英と炭素製
品はそのま寸あるいは練炭形として使用する。
この発明による方法の工程系統を示す図面シでついてこ
の発明を更に詳、前に説明する。
Cd、、Ti、Mg、V、Cr、Fe、Co、Zn。
Mn、  Lr、Au、Ag、Pl′11 Ni、  
T4 ]:n。
Cu、BjのS](#ζ対する分子1ピ系nltよ10
 以下Z)小さいイ1(’4.であるから、これらの不
純物は化成浴i;lljある(/′1は結晶引上げに際
して充分シリコンから除ズ)1れる。
太喝市池の効率に太き7を影響を及ぼすものは特i’C
IJ、  P、  (E aおよびΔlであることか実
’tj+Lさ九゛Cいる1、これらの不、1411′吻
を帯域冶融又l−j:結晶引−ヒげ(こまって光分・:
呈度−r(除去し得るためには出光側5別中&’Cち・
いてそれらかある最高限度を超えてぃな(、)仁とが必
要となる。
史にO,C:b−よび1りも高い濃1゛支で/リコンに
含−+、hていると妨げになる。そのためガスの吹き込
みの外に溶融物に特殊の添加物を加え発生したスランプ
をそれに結合された不純物と共に取り除くといつ内線化
処理が実施されろ。
図はアーク炉からDシリコン(DSl)の形て流れ出し
だS1融体(工程段1)の処理[桿系統図である。この
S〕融体は水に人′Iして細粒Vこ変えるか(工程段2
)、あるいはガスの吹き込み(工程j役3)によって純
化する。あるいは多重分割をれ温間勾配をもって加熱さ
nた鋳4四に入れて棒の形(C方向つけして凝固させる
(王権J役イ)。
細粒化(工程段2)の後に細粒を純化する(工程段;3
)か棒の1杉に鋳造載る(工程段4)ことも可能であり
、史にアーク炉から流れ出した後V桿段3で純化したシ
リコンを直接俸・つ形eこ鋳造′J−る(−JニイV段
・1)こともE丁fi巨である。
純化されたか細粒化され;ケ/リコ/はチョクラルスキ
一工程(CZ)に移し、鋳造され/こ/リコンは化成溶
融工程(FZ)に移す。場合によってjrよ了−り炉か
ら出ンそ/リコンを知1粒化と純化を行/lつことなく
直ちにチョクラルスキ一工程において史(で純化するこ
とも可能である。
iW:l!Il!溶2151ijあるいはチョクラルス
キー結晶引上け(Cよって純化され>”icシリコンは
最後(・て工程段7においてりi枡し、工程段8又は9
に1史用されるチョクラルスキーウェーハ(CZ−ウェ
ー・・) 又VL 帯bR(a融つェーハ(FZ−ウェ
ー・・)とする。
この外に工程段3において純1ヒされた/リコンをメイ
繍!11物としてS −Wel ’と呼はれているイ1
す(,414と接触さげ(工程段]0)、続いて、疑同
させることも可11ヒである。このようにして得1りれ
た/リコンは、り冷当に分割する(工程段11 )。
4、図& Lv節Q−;i SQ 明 図14罰よこの究明によるN遣方法のアーク炉溶融イ5
(の工程系統を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)出発IA判として石英を使用し、これをアーク炉に
    入れて天産物をコークス化するか炭化(7て作った炭素
    を使用してシリコ/に還元することによQ半導体デバイ
    ス用のシリコンをぜ造丈る方法におりて、  B、  
    P、  Gaおよび/l’の含有;社か少なく、アーク
    炉内で作られ、’l S 1溶1”独体i+C含まれる
    量が5 X ] O”on−3’d F’0) B、 
     2 X ]、 018>−3以トノP I 1) ×
    ]、 01821n’−以トの4)aおよび5 X 1
    .018tフn−3以下のAtとなる天ノ狛物が使用さ
    れることを特徴とする半導体デバイス用シリコンの改造
    方法。 2)アーク炉内で還元して作られたシリコンをるつぼを
    使ハイする引上は法、帯域、@融法あるいはその他の結
    晶形成法によって不純物を除き1.)−1+?製された
    シリコンに含まれる不++、lt!!吻の喰が次の最高
    値(原子npm ) : A+7 :  10   P  :  ]、、OMn 
     :  U、020u :  10  Co  :  
    0.05  V  :  0.00(J3Ni:Q、5
    ’Fθ :  005  Ti  :  0.0υO;
    3AA:0.5Cr:0.f)2B:2υを超えないよ
    う1ですることを特ず救とする・′特許請求のlα囲2
    g1項記載の方法。 3)不1ア計1勿としてBを()、2原子ppm以−1
    −1および、・/ある藝はPを(上1原子p’pm以上
    含まないようにすることを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の方法。 4)シリコンの精製に際して・特に転位の・1い単結晶
    とすることを特徴とする特許請求のQ曲筆1項乃至第3
    項の一つ(て記、或の方法。 5)アーク炉から出たSi溶融体を液体内1で専ぐこと
    によりBj細粒に変えることを特徴とする特許 にdピ桟の方法。 6)液体として水を使用することを%徴とする特許請求
    の範囲第5項記載の方法。 7)アーク炉から流れ出たシリコンを結晶化に先立って
    再精製することを4¥−徴とする特許請求の範囲第1項
    乃至第6頃の一つに記載の方lと。 8)シリコンの再精製のためガス流を吹き込むことを特
    徴とする特許請求の範囲第7項記載の方法。 1J)Siの再精製のためスラング形成剤を加え、不純
    物を浦捉した後これを除去することを特徴とする特許請
    求の範囲第7項記載の方法。 10)アーク炉の溶融ノリコンをシリコンの融点まで直
    接又は間接に7JO熱可能の管を通して流1−出すこと
    をη、+f徴とする特許jl’J求の範囲第1項乃−I
    5.第9頃の一つに記載の方法。 11)アーク炉から流れ出したシリコンを多重分割され
    温間勾配を示ずように〃1」熱さ九た鋳型に人11 、
    棒状に方向つけして礎iI1.Iさぜることを’1Lf
    f倣とする特許請求の範1ノドれ1項乃仝第]0頃の一
    つに記載の方法1. 12)鋳型で鋳造された棒の不純物を含む表面層を削り
    J収ることを特徴とする・侍ゴ午3青求のd匝1用第1
    J項記載の方法。 13)石英として合成二酸化シリコンを使用することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第12項の一つに
    記載の方法。 14) 溶融シリコンに接触するアーク炉部分が最純グ
    ラファイトで作られていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1j口乃至第13項の一つに吉α戦の方法。 J−5)  アーク炉の電極と内張りと流出路が最純グ
    ラファイトで作られていることをノ特徴とする・1庁d
    ′1請求の範囲第141記載の方法。 10)  最純グラファイトか再圧縮されたグラファイ
    トであることを特徴とする特許請求の範囲第15項記載
    の方法。 17)炭化された大産物が木炭ある(/1ζす木炭類イ
    υ製品であることを特徴とする特許請求の範1tfl第
    1頃乃全第1(3項の−っに記載の方法。 18)石英と大産物が練炭の)1<で使用されることを
    +!j徴とする・特許請求の範囲第1項乃至第17項の
    一つに記載の方法。 19)  +Ir昂”製されたシリコンを網状の支持体
    上で・旋回させることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項乃−f5.第!、1頃の一つに記載の方法。
JP58206858A 1982-11-09 1983-11-02 半導体デバイス用シリコンの製造方法 Pending JPS5997516A (ja)

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DE19823241366 DE3241366A1 (de) 1982-11-09 1982-11-09 Verfahren zum herstellen von fuer halbleiterbauelemente, insbesondere solarzellen, verwendbarem silicium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011500495A (ja) * 2007-10-17 2011-01-06 マイ ヤン−フィリプ ケイ素を製造する方法及び装置
JP5178939B1 (ja) * 2012-07-11 2013-04-10 和宏 永田 マイクロ波によるシリコンの製造方法及びマイクロ波還元炉

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