硅的制造方法技术

一种硅的制造方法，包含下述工序：一边将基体材料的表面加热到并保持在不到硅的熔点的温度、一边使硅烷类与该基体材料的表面接触从而使硅析出的工序；以及使基体材料的表面温度上升、使已析出的硅的一部分或全部熔融并从基体材料的表面落下且进行回收的工序。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
硅的制造方法(一)
本专利技术涉及从硅烷类制造半导体级或太阳光发电级的硅的方法。更详细地说，本专利技术涉及通过在不冷却的情况下且用少的工作量使在硅析出反应器内在基体材料上已析出的硅从析出基体材料剥离下来进行回收而能使反应器的工作效率提高的高纯度硅的制造方法。(二)
技术介绍
迄今为止，已知有各种制造作为半导体或太阳光发电用电池(光电系统)的原料来使用的硅的方法，其中的几种方法已在工业上进行了实施。其一种方法是被称为西门子法的方法。该方法是这样的：将成为析出的基体材料的细的硅棒(丝)配置在钟罩内，利用通电来加热，使三氯硅烷(SiHCl3)或甲硅烷(SiH4)与该基体材料接触，以固体状态使硅析出，该方法是现在最一般地实施的方法。在西门子法中，在停止了通电后并在充分地冷却了作为析出物的硅棒后，打开钟罩，在仔细地回收了容易破碎的析出物后，必须再次高精度地设置细的硅丝，因此，不仅在每次回收析出物时需要花费很大的工作量，而且析出中止时间也长，析出反应器的工作效率低。另一方面，在特开昭59-121109号公报和特开昭51-37819号公报、特开2002-29726号公报中提出了关于连续地回收在析出反应器内析出的硅的方法。这些方法是这样的：使硅烷类与加热到硅的熔点以上的温度的基体材料的表面接触，一边在熔融状态下使硅析出，一边在原来的熔融状态下从基体材料的表面回收该析出物，作为硅熔融液或冷却固化的块状物从反应器取出。由于在高温区域进行硅的析出，故该方法的析出效率非常高，可-->廉价地制造硅。但是，用该方法得到的硅的熔融液具有被称为「万能溶剂」(super solvent)那样的强的反应性，存在容易受到来自该熔融液接触的基体材料表面的污染的问题。因此，存在难以得到特别是能使用于半导体用途的高纯度的硅的情况。(三)
技术实现思路
因而，本专利技术的目的在于提供下述的硅的制造方法，该方法能连续地从硅烷类析出并回收半导体用或太阳光发电用的硅，能由此使反应器的工作效率提高，此外，与在熔融状态下进行硅的析出的现有的硅的制造方法相比，能连续地制造高纯度的硅。可从以下的说明来明白本专利技术的其它的目的和优点。按照本专利技术，通过在同一装置内重复进行将基体材料的表面加热到不到硅的熔点的温度并以固体状态使硅析出的工序和在进行了某种程度的上述硅的以固体状的析出时将基体材料的表面加热到硅的熔点以上以使该已析出的硅的一部分或全部熔融并落下的工序，可实现本专利技术的上述目的和优点。即，按照本专利技术，提供下述的硅的制造方法，该方法的特征在于包含：一边将基体材料的表面加热到并保持在不到硅的熔点的温度、一边使硅烷类与该基体材料的表面接触从而使硅析出的工序(以下，也将该工序称为「工序1」)；以及使基体材料的表面温度上升、使已析出的硅的一部分或全部熔融并从基体材料的表面落下且进行回收的工序(以下，也将该工序称为「工序2」)。在上述本专利技术的方法中，通过以固体状态析出硅，在硅的析出时，上述硅几乎不受到来自基体材料的污染。而且，在回收时，通过至少使基体材料表面的硅熔融并使已析出的硅从基体材料落下，与从析出时起硅以熔融液的状态存在的现有的方法相比，可缩短硅的熔融液与析出面的基体材料接触的时间。其结果，可有效地减少因基体材料与硅熔融液的接触引起的污染。此外，按照本专利技术的方法，可连续地实施硅的析出和回收。再者，由于硅的硅的朝向基体材料表面的析出速-->度在比熔点稍低的温度区域中为最大，故与现有的熔融析出法相比，可选择析出速度大的温度区域，可谋求提高生产效率。(四)附图说明图1是示出使用了代表性的形态的反应装置的本专利技术的方法中的各工序的概念图。此外，图2是示出使用了另一代表性的形态的反应装置的本专利技术的方法中的各工序的概念图。再者，图3、4是示出在本专利技术中使用的反应装置的另一形态的概略图。(五)具体实施方式本专利技术的工序(1)是一边将基体材料的表面加热到并保持在不到硅的熔点的温度、一边使硅烷类与该基体材料的表面接触从而使硅析出的工序。作为在上述的工序(1)中使用的硅烷类，可举出用下述式表示的化合物。SiaHbXc(在此，X是卤素原子、烷氧基或烷基，a是正的整数，b和c是互相独立的，是0或正的整数，其中，假定满足2a+2＝b+c的关系)。X的卤素原子最好是氯。作为烷氧基，最好是碳的数目为1～2的烷氧基，此外，作为烷基，最好是碳的数目为1～2的烷基。如果具体地示出这样的硅烷类，则可举出象甲硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、丙硅烷(Si3H8)那样的氢化硅烷；象氯硅烷(SiH3Cl)、二氯硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅烷(SiHCl3)、四氯化硅(SiCl4)那样的卤素硅烷；象三乙氧基硅烷(SiH(C2H5O)3)、四乙氧基硅烷(Si(C2H5O)4)那样的烷氧基硅烷；象甲基硅烷(SiH3CH3)、二甲基硅烷(SiH2(CH3)2)那样的烷基硅烷；以及甲基二氯硅烷(SiHCl2CH3)、甲基三氯硅烷(SiCl3CH3)、二甲基氯硅烷(SiHCl(CH3)2)、二甲基二氯硅烷(SiCl2(CH3)2)那样的烷基卤素硅烷。-->在将由本专利技术得到的硅作为半导体用或太阳光发电用的原料使用的情况下，较为理想的是将以这些硅烷类中的氢化硅烷、卤素硅烷、烷基硅烷为主要成分来使用。使用这些硅烷中的能以高纯度来精制的甲硅烷、乙硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯化硅、三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷则更为理想，使用能在工业上进行大量生产并且广泛地被使用的甲硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯化硅则特别理想。可一起使用1种或2种以上的硅烷类。将这些硅烷类以单独的硅烷类的方式或如果需要的话与氢一起以气体状供给反应系统是有利的。在本专利技术中，利用电流或电磁波进行基体材料的加热的方法是简便的，故是较为理想的。例如，在利用电磁波进行基体材料的加热的情况下，可使用频率为几百～几十GHz的电磁波。此时，可根据被加热的基体材料的材质或形状适当地选择合适的频率。在本专利技术中，在其表面上使硅析出用的基体材料的材质必须由能直接地或间接地加热到硅的熔点以上的温度的物质构成。作为这样的材质，例如可举出以石墨为代表的碳材料和象碳化硅那样的陶瓷材料。碳材料最为理想。在将上述碳材料作为基体材料使用的情况下，由于与硅熔融液接触的缘故，一部分或全部变为碳化硅，但在本专利技术中，在该状态下可作为基体材料来使用。此外，可利用耐硅的熔融液的性能高的材料来构成与析出的硅直接接触的上述基体材料的表面部分。具体地说，在利用电磁波加热基体材料的情况下，例如用氮化硅、碳化硅、热分解碳等的材料覆盖表面部分是较为理想的。覆盖方法不作限定。利用另外成形的衬垫来进行覆盖是很方便的。本专利技术的重要的目的之一在于相对于以硅的熔融温度使硅析出的现有的方法来说防止因熔融硅引起的基体材料的性能恶化和起因于此的制品硅的污染。因而，在利用原料气体与基体材料的接触来进行-->硅的析出的工序(1)中，将该基体材料的表面的温度维持为不到硅的熔点这一点是重要的。即，在以硅的熔融温度析出硅的现有的方法中，由于对于析出物来说硅的熔融液经常与基体材料接触，故析出物经常遇到污染的机会。与此不同，在本专利技术的工序(1)中，由于以固体状析出硅，故不管基体材料是怎样的材质，大部分析出物都在高纯度的硅的固体表面上依次析出，析出物与西本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅的制造方法，其特征在于，包含： 一边将基体材料的表面加热到并保持在不到硅的熔点的温度、一边使硅烷类与该基体材料的表面接触从而使硅析出的工序；以及 使基体材料的表面温度上升、使已析出的硅的一部分或全部熔融并从基体材料的表面落下且进行回收的工序。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-28 091664/02;JP 2001-6-6 170430/011.一种硅的制造方法，其特征在于，包含：一边将基体材料的表面加热到并保持在不到硅的熔点的温度、一边使...

【专利技术属性】
技术研发人员：若松智，小田开行，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：JP[日本]