精制硅的制造方法技术

本发明专利技术提供一种可在不用考查硅方向凝固物（４）中的铝浓度（Ｃ）的情况下即可切除粗硅区域（４５）而制造精制硅（１）的方法。本发明专利技术的制造方法中，由目标最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］）和温度梯度（Ｔ）及凝固速度（Ｒ（ｍｍ／分））求出满足下式（１）及式（２）的基准凝固率（ｆ↓［０］），在被凝固的过程中的凝固率（ｆ）相当于ｆ↓［０］的部位将上述硅方向凝固物（４）切断，ｋ＝｛Ｋ↓［１］×Ｌｎ（Ｒ）＋Ｋ↓［２］｝×｛Ｋ↓［３］×ｅｘｐ［Ｋ↓［４］×Ｒ×（Ｋ↓［５］×Ｃ↓［２］＋Ｋ↓［６］）］｝×｛Ｋ↓［７］×Ｔ＋Ｋ↓［８］｝－Ｋ↓［９］（１），式（１）中，ｋ是从按照满足下述式（２）的方式求得的铝有效分配系数ｋ′的０．９倍～１．１倍的范围中选择的系数，Ｃ↓［１０ｍａｘ］＝ｋ′×Ｃ↓［２］×（１－ｆ↓［０］）↑［ｋ′－１］（２）（ｋ′表示铝有效分配系数，Ｃ↓［２］表示原料硅熔液的铝浓度）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精制硅的制造方法，详细而言，涉及采用所谓的方向凝固法，即通过在铸模内、以单向设置温度梯度的方式将含有铝的原料硅熔液冷却而使之凝固的方法来获得凝固物(以下，记载为“硅方向凝固物”)，由此来制造精制硅的方法。
技术介绍
作为从含有铝的原料硅熔液2中除去铝从而制造精制硅1的方法，已知有如图1及图2所示，通过在铸模3内、以单向设置温度梯度(T)的方式将原料硅熔液2冷却而使之凝固的方法即所谓的方向凝固法。根据该方法，在温度梯度(T)的低温侧21铝的析出减少、而在越接近高温侧22浓度越高的铝偏析，在这样的情况下原料硅熔液2被凝固而形成硅方向凝固物4。该硅方向凝固物4被分为下述2个区域，即，被凝固时存在于温度梯度(T)的低温侧21的铝浓度(C)比较低的精制硅区域41、和存在于温度梯度(T)的高温侧22的铝浓度(C)比较高的粗硅区域45(图2)。其中，通过从硅方向凝固物4中切除粗硅区域45，可获得作为铝浓度(C)比较低的精制硅区域41的目标精制硅1(日本特开2004—196577号公报)。根据此方法，当将精制硅1的目标最大(＝predetermined maximumlevel)铝浓度(C10max)设定为较大时，随着根据方向凝固法的原料硅熔液2凝固的进行凝固率(f)增大，但即使在凝固率(f)(参照图2)的值变大的情况下，目标精制硅1也相当于精制硅区域41。因此，可在凝固率(f)较大的部分将硅方向凝固物4切断来获得目标精制硅1。相反，当将铝的允许限度设定小时，可通过在凝固率(f)低的部分将硅方向凝固物4切断来得到目标精制硅1。-->但是，以往，在使其凝固的过程中温度梯度(T)及凝固速度(R)与所获得的硅方向凝固物4中的铝浓度(C)及凝固率(f)之间的关系并不明确，在不明确的情况下，当在浓度梯度(T)及凝固速度(R)不同的条件下使其凝固时，实际测量所得到的全部硅方向凝固物(4)中的铝浓度(C)，找出铝浓度(C)为目标最大铝浓度(C10max)的部分，在该部分切断。
技术实现思路
因此，本专利技术者为了开发下述的方法进行了深入的研究，最终完成了本专利技术。所述方法为可在不用实际测量全部硅方向凝固物4中的铝浓度(C)的情况下切除粗硅区域45来制造目标精制硅1的方法。即，本专利技术是一种使用作为原料的硅熔液2制造精制硅1的方法，其包括：通过在铸模3内、以单向设置温度梯度(T(℃/mm))的方式将含有铝的原料硅熔液2冷却而使之凝固，获得包含铝浓度(C(ppm))在目标最大铝浓度(C10max(ppm))以下的精制硅区域41和铝浓度超过目标最大铝浓度(C10max)的粗硅区域的硅方向凝固物4的步骤；和通过从获得的硅方向凝固物4中切除粗硅区域45，获得铝浓度(C)在目标最大铝浓度(C10max)以下的精制硅1的步骤，其中，在切除粗硅区域45的步骤中，由目标最大铝浓度(C10max)和冷却原料硅熔液2时的温度梯度(T)及凝固速度(R(mm/分))求出满足下式(1)及式(2)的基准凝固率(f0)，通过在相当于该基准凝固率(f0)的部位将上述硅方向凝固物4切断来切除粗硅区域45。上述基准凝固率(f0)表示在上述全部硅方向凝固物4中铝浓度(C(ppm))在目标最大铝浓度(C10max(ppm))以下的精制硅区域所占的比例，且0≤f0≤1，k＝{K1×Ln(R)+K2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用作为原料的硅熔液制造精制硅的方法，其包括：　通过在铸模内、以单向设置温度梯度（Ｔ（℃／ｍｍ））的方式将含有铝的原料硅熔液冷却而使之凝固，获得包含铝浓度（Ｃ（ｐｐｍ））在目标（＝最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］（ｐｐｍ））以下的精 制硅区域和铝浓度超过目标最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］）的粗硅区域的硅方向凝固物的步骤；和　通过从获得的硅方向凝固物中切除粗硅区域，获得铝浓度（Ｃ）在目标最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］）以下的精制硅的步骤，　其中，　在切除 粗硅区域的步骤中，由目标最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］）和冷却原料硅熔液时的温度梯度（Ｔ）及凝固速度（Ｒ（ｍｍ／分））求出满足下式（１）及式（２）的基准凝固率（ｆ↓［０］），通过在相当于该基准凝固率（ｆ↓［０］）的部位将上述硅方向凝固物切断来切除粗硅区域，上述基准凝固率（ｆ↓［０］）表示在上述全部的硅方向凝固物中铝浓度（Ｃ（ｐｐｍ））在目标最大铝浓度（Ｃ↓［１０ｍａｘ］（ｐｐｍ））以下的精制硅区域所占的比例，且０≤ｆ↓［０］≤１，　ｋ＝｛Ｋ↓［１］×Ｌｎ（Ｒ）＋Ｋ↓［２ ］｝　×｛Ｋ↓［３］×ｅｘｐ［Ｋ↓［４］×Ｒ×（Ｋ↓［５］×Ｃ↓［２］＋Ｋ↓［６］）］｝　×｛Ｋ↓［７］×Ｔ＋Ｋ↓［８］｝－Ｋ↓［９］　（１）　式（１）中，ｋ是从按照满足下述式（２）的方式求得的铝有效分配系数ｋ′的０．９ 倍～１．１倍的范围中选择的系数，　Ｃ↓［１０ｍａｘ］＝ｋ′×Ｃ↓［２］×（１－ｆ↓［０］）↑［ｋ′－１］　（２）　ｋ↓［１］表示从１．１×１０↑［－３］±０．１×１０↑［－３］的范围中选择的常数，　ｋ↓［２］表示从４．２ ×１０↑［－３］±０．１×１０↑［－３］的范围中选择的常数，　ｋ↓［３］表示从１．２±０．１的范围中选择的常数，　ｋ↓［４］表示从２．２±０．１的范围中选择的常数，　ｋ↓［５］表示从－１．０×１０↑［－３］±０．１×１０↑ ［－３］的范围中选择的常数，　ｋ↓［６］表示从１．０±０．１的范围中选择的常数，　ｋ↓［７］表示从－０．４±０．１的范围中选择的常数，　ｋ↓［８］表示从１．３６±０．０１的范围中选择的常数，　ｋ↓［９］表示从２．０× １０↑［－４］±１．０×１０↑［－４］的范围中选择的常数，　Ｒ表示凝固速度（ｍｍ／分），　Ｔ表示温度梯度（℃／ｍｍ），　式（２...

【技术特征摘要】
JP 2007-10-17 2007-2698631.一种使用作为原料的硅熔液制造精制硅的方法，其包括：通过在铸模内、以单向设置温度梯度(T(℃/mm))的方式将含有铝的原料硅熔液冷却而使之凝固，获得包含铝浓度(C(ppm))在目标(＝最大铝浓度(C10max(ppm))以下的精制硅区域和铝浓度超过目标最大铝浓度(C10max)的粗硅区域的硅方向凝固物的步骤；和通过从获得的硅方向凝固物中切除粗硅区域，获得铝浓度(C)在目标最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠智裕，田渊宏，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]