多晶硅的制造方法技术

本发明专利技术提供环境负担少、生产成本低的多晶硅的制造方法。本发明专利技术的多晶硅的制造方法包括硅析出工序、分离工序、氯化氢除去工序、氢纯化工序、活性炭再生工序及循环工序。

Manufacturing Method of Polycrystalline Silicon

The invention provides a method for manufacturing polycrystalline silicon with low environmental burden and low production cost. The manufacturing method of the polycrystalline silicon includes silicon precipitation process, separation process, hydrogen chloride removal process, hydrogen purification process, activated carbon regeneration process and circulation process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多晶硅的制造方法
本专利技术涉及多晶硅的制造方法。
技术介绍
一直以来，已知有各种制造作为半导体或太阳光发电用晶片的原料使用的硅的方法。例如作为其中之一的西门子法为下面那样的方法。首先，对通电加热后的长丝供给氢与三氯硅烷的混合气体。接着，通过化学气相沉积法使硅在长丝上析出而得到多晶硅(也称为polysilicon)。由利用西门子法得到多晶硅的工序排出的排气以氢作为主要成分，但也包含其它杂质。在该杂质中，除了未反应的三氯硅烷、以及作为反应的副产物的硅烷化合物及氯化氢等以外，还包含在金属硅中作为不可避免的杂质包含的微量的硼等。在包含这样的杂质的上述排气主要作为氢源被供给至得到上述多晶硅的工序的情况下，会使所得到的多晶硅的品质降低。因此，对上述排气进行纯化，虽然其大部分被循环至上述得到多晶硅的工序，但其一部分经由适当的处理后被废弃。随着多晶硅的制造增加，被废弃的排气的量也增加。因此，期望确立这样的排气的有效的再利用方法。在专利文献1中公开了一种多晶硅的制造方法，其包括将上述排气通过利用活性炭的吸附塔进行处理，从而将吸附到活性炭上的氯化氢及硅烷化合物进行再利用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-14504号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，上述那样的现有技术关于环境负荷及生产成本仍有进一步改善的余地。本专利技术是鉴于上述的问题而进行的，其目的在于提供环境负担少、生产成本低的多晶硅的制造方法。用于解决课题的手段本申请的专利技术人们为了解决上述的课题而反复进行了深入研究。其结果发现，在多晶硅的制造方法中，通过使用氯硅烷液将氯化氢除去，能够降低环境负荷及生产成本，最终完成本专利技术。即，本专利技术的一实施方式的多晶硅的制造方法包括：使氯硅烷化合物与氢反应而使多晶硅析出的硅析出工序；将从上述硅析出工序排出的排气分离成氯硅烷冷凝液和气体成分A的分离工序；使上述气体成分A与氯硅烷液接触而将氯化氢除去、得到气体成分B的氯化氢除去工序；使上述气体成分B与活性炭接触而将氯硅烷化合物除去、得到氢气A的氢纯化工序；使与上述气体成分B接触后的活性炭与氢气B接触而再生的活性炭再生工序；及将通过上述活性炭再生工序而得到的气体成分C进行加压后供给至上述分离工序的循环工序。专利技术的效果根据本专利技术的一实施方式，能够提供环境负担少、生产成本低的多晶硅的制造方法。附图说明图1是示意性表示本专利技术的一实施方式的多晶硅的制造方法中的气体成分及氯硅烷化合物的路线的图。具体实施方式以下对本专利技术的一实施方式进行说明，但本专利技术并不限定于此。本专利技术并不限定于以下说明的各构成，可以在权利要求书中所示的范围内进行各种变更。即，将分别公开于不同的实施方式中的技术特征适当组合而得到的实施方式也包含在本专利技术的技术范围内。另外，本说明书中记载的全部专利文献在本说明书中作为参考文献被引用。另外，在本说明书中只要没有特别记载，则表示数值范围的“A～B”是指“A以上(包含A且大于A)且B以下(包含B且小于B)”。本专利技术的一实施方式的多晶硅的制造方法(以下，称为本制造方法)包括：使氯硅烷化合物与氢反应而使多晶硅析出的硅析出工序；将从上述硅析出工序排出的排气分离成氯硅烷冷凝液和气体成分A的分离工序；使上述气体成分A与氯硅烷液接触而将氯化氢除去、得到气体成分B的氯化氢除去工序；使上述气体成分B与活性炭接触而将氯硅烷化合物除去、得到氢气A的氢纯化工序；使与上述气体成分B接触后的活性炭与氢气B接触而再生的活性炭再生工序；以及将通过上述活性炭再生工序而得到的气体成分C进行加压后供给至上述分离工序的循环工序。本制造方法由于包含上述构成，所以具有以下那样的优点。即，具有以下优点等：(1)在氯化氢除去工序中，由于与氯硅烷液接触来进行氯化氢的除去，所以与通过利用活性炭的吸附来进行氯化氢的除去的现有技术相比，杂质(可能包含硼(B)、磷(P)等掺杂剂)的除去率高；(2)(1)的结果是，即使是将气体成分C(包含氢气和氯硅烷化合物)循环至上述分离工序的情况下，也没有上述杂质的蓄积；(3)能够降低为了处理氢气及氯硅烷化合物而使用的苛性钠的量；(4)通过(1)～(3)，变得能够使排气有效地纯化及循环；(5)(4)的结果是，能够提供环境负担少、生产成本低的多晶硅的制造方法。进而，在专利文献1中，将上述排气供给至STC(四氯硅烷)还原工序而进行再利用。但是，在本制造方法中，能够将上述排气供给至上述分离工序而进行再利用。上述分离工序与上述STC还原工序相比运转压力为低压。因此，本制造方法与现有技术相比具有以下优点：在再利用时用于将气体加压的加压设备成为小规模，建设成本变得更廉价。另外，在专利文献1中，通过活性炭来从排气中除去氯化氢。但是，在本制造方法中，与氯硅烷液接触来进行氯化氢的除去。因此，在本制造方法中，能够进一步削减用于将氢纯化的活性炭的容量。以下，参照图1对本制造方法中包含的各工序进行详细说明。需要说明的是，实线表示液体的氯硅烷化合物，虚线表示气体成分，双重线表示填充有活性炭的吸附塔的切换。<1.硅析出工序1>本制造方法具有使氯硅烷化合物与氢反应而使多晶硅析出的硅析出工序1。硅析出工序1中使用的反应装置的构造及反应条件没有特别限制，可以采用公知的反应装置及反应条件。硅析出工序1具体而言例如可以通过西门子法(钟罩法)、熔融析出法(VLD法、VaportoLiquidDeposition法)等来进行。西门子法为以下那样的方法。首先，在反应器(钟罩)内设置多晶硅芯线作为加热基材，将该多晶硅芯线通电加热至多晶硅析出温度以上的温度。接着，使含有氯硅烷化合物及氢的原料气体与加热后的多晶硅芯线接触。由此，使多晶硅在该多晶硅芯线的表面析出，得到生长后的多晶硅棒。在西门子法中，作为通电加热后的多晶硅芯线的温度，只要是多晶硅析出温度以上，则没有特别限制，为了使多晶硅有效地析出，优选为600℃～1250℃，更优选为900℃～1200℃。如以下那样，熔融析出法有逐次方法及连续方法。逐次方法首先将设置于反应器内的基材加热至多晶硅析出温度以上的高温(例如600℃以上)。接着，通过在上述基材上流通含有氯硅烷化合物及氢的原料气体并使其接触，从而使多晶硅在该基材的表面析出。之后，通过将上述基材维持在多晶硅的熔点以上的高温(例如1450℃～1700℃)，从而使上述析出的多晶硅熔融落下而回收。连续方法首先将设置于反应器内的基材加热至多晶硅的熔点以上的高温(例如1450℃～1700℃)。接着，在上述基材上流通含有氯硅烷化合物及氢的原料气体并使其接触。由此，使多晶硅在该基材的表面析出，并且使其熔融落下而得到多晶硅。为了使多晶硅有效地析出，硅析出工序1优选通过熔融析出法来进行。本说明书中，所谓氯硅烷化合物是指包含氯元素和硅元素的化合物。西门子法及熔融析出法中，作为原料气体中含有的氯硅烷化合物，例如均可列举出三氯硅烷、二氯硅烷等。在硅析出工序1中，作为原料气体中含有的氯硅烷化合物，可将由后述的蒸馏工序11得到的氯硅烷化合物29制成气体状后使用。在原料气体中含有的氯硅烷化合物不足的情况下，对于不足的部分，可供给通过公知的方法而制造的氯硅烷化合物而使用(未图示)。作为可用作氯硅烷化合物的三氯硅烷，一般可以通过金属硅与氯化氢的公知的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多晶硅的制造方法，其特征在于，包括：使氯硅烷化合物与氢反应而使多晶硅析出的硅析出工序；将从所述硅析出工序排出的排气分离成氯硅烷冷凝液和气体成分A的分离工序；使所述气体成分A与氯硅烷液接触而将氯化氢除去、得到气体成分B的氯化氢除去工序；使所述气体成分B与活性炭接触而将氯硅烷化合物除去、得到氢气A的氢纯化工序；使与所述气体成分B接触后的活性炭与氢气B接触而再生的活性炭再生工序；及将通过所述活性炭再生工序而得到的气体成分C进行加压后供给至所述分离工序的循环工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.12 JP 2016-2012291.一种多晶硅的制造方法，其特征在于，包括：使氯硅烷化合物与氢反应而使多晶硅析出的硅析出工序；将从所述硅析出工序排出的排气分离成氯硅烷冷凝液和气体成分A的分离工序；使所述气体成分A与氯硅烷液接触而将氯化氢除去、得到气体成分B的氯化氢除去工序；使所述气体成分B与活性炭接触而将氯硅烷化合物除去、得到氢气A的氢纯化工序；使与所述气体成分B接触后的活性炭与氢气B接触而再生的活性炭再生工序；及将通过所述活性炭再生工序而得到的气体成分C进行加压后供给至所述分离工序的循环工序。2.根据权利要求1所述的多晶硅的制造方法，其进一步包括氯化氢放出工序，所述氯化氢放出工序从在所述氯化氢除去工序中吸收了所述氯化氢的所述氯硅烷液中放出该氯化氢。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：井上祐一，江野口正美，冈村恒太郎，
申请(专利权)人：株式会社德山，
类型：发明
国别省市：日本,JP