JPH0791049B2 - 多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリクロロシラン転化方法 - Google Patents
多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリクロロシラン転化方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、SiHC3（トリクロロシラン）を原料として多
結晶シリコンを製造する際に副生するボリマーをSiHCl3
の製造に活用するポリマーのトリクロロシランへの転化
方法に関する。
結晶シリコンを製造する際に副生するボリマーをSiHCl3
の製造に活用するポリマーのトリクロロシランへの転化
方法に関する。
従来より、半導体製造用の多結晶シリコンは、ベルジャ
ー炉内で約1000〜1100℃に加熱保持されたシリコン芯棒
にSiHCl3とH2の混合ガスを接触させ、SiHCl3を第１式に
示す水素還元反応と通常は更に第２式に示す熱分解反応
とでSiに分解し、シリコン芯棒にSiを析出させることに
より製造される。
ー炉内で約1000〜1100℃に加熱保持されたシリコン芯棒
にSiHCl3とH2の混合ガスを接触させ、SiHCl3を第１式に
示す水素還元反応と通常は更に第２式に示す熱分解反応
とでSiに分解し、シリコン芯棒にSiを析出させることに
より製造される。
SiHCl3＋H2→Si＋3HCl …（１） 4SiHCl3→Si＋3SiCl4＋2H …（２） このときの物質収支は、反応条件にもよるが、工業的に
は大概次のとおりである。
は大概次のとおりである。
すなわち、ベルジャー炉内に送入したガス状のSiHCl3か
らSiが生成される他、残余のSiHCl3が排出され、更にSi
H2Cl2、SiCl4、ポリマー等の副生物を生じ排出される。
らSiが生成される他、残余のSiHCl3が排出され、更にSi
H2Cl2、SiCl4、ポリマー等の副生物を生じ排出される。
ベルジャー炉から排出される物質のうち、残余のSiHCl3
および副生物は液化して回収した後、蒸留してSiHCl3、
SiH2Cl2を分離する。分離されたSiHCl3、SiH2Cl2は再度
Si析出反応にリサイクル使用される。残ったSiCl4とポ
リマーとからなる留分は、更に蒸留してSiCl4とポリマ
ーとに分離される。
および副生物は液化して回収した後、蒸留してSiHCl3、
SiH2Cl2を分離する。分離されたSiHCl3、SiH2Cl2は再度
Si析出反応にリサイクル使用される。残ったSiCl4とポ
リマーとからなる留分は、更に蒸留してSiCl4とポリマ
ーとに分離される。
SiCl4から分離されたポリマーはSi,H,Clからなるが定ま
った組成ではない。
った組成ではない。
そして、このポリマーは空気中で発火しやすく、その取
扱いに苦慮する物質であるので、従来はN2ガス等の不活
性ガス中で加水分解し、このとき生成するHClやH2を含
むゲル状物質を更にアルカリで中和して無害化するのが
通例となっている。
扱いに苦慮する物質であるので、従来はN2ガス等の不活
性ガス中で加水分解し、このとき生成するHClやH2を含
むゲル状物質を更にアルカリで中和して無害化するのが
通例となっている。
ところが、このポリマーの無害化処理に要する設備およ
び処理コストは相当に大きく、多結晶シリコンの製造コ
ストを上昇させる原因になっている。
び処理コストは相当に大きく、多結晶シリコンの製造コ
ストを上昇させる原因になっている。
本発明は、SiHCl3より多結晶シリコンを製造する際に、
副生するポリマーをSiHCl3の製造原料として活用し、多
結晶シリコンの原料コストを低減させるとともに、ポリ
マーの無害化処理設備および処理コストを不要ならし
め、多結晶シリコンの製造コスト大巾低減を図るポリマ
ーのクロロシランへの転化方法を提供するものである。
副生するポリマーをSiHCl3の製造原料として活用し、多
結晶シリコンの原料コストを低減させるとともに、ポリ
マーの無害化処理設備および処理コストを不要ならし
め、多結晶シリコンの製造コスト大巾低減を図るポリマ
ーのクロロシランへの転化方法を提供するものである。
本発明者らは、SiHCl3をH2で還元して多結晶シリコンを
製造する際に副生ポリマーの取り扱いについて調査検討
した結果、次の知見を得た。
製造する際に副生ポリマーの取り扱いについて調査検討
した結果、次の知見を得た。
ポリマーを不活性ガス中において約200℃で加熱すると
殆どがSiHCl3、SiCl4に分離し、残りは油状の物質とな
る。残った油状物質を更に300℃以上に加熱すると、SiC
l4、Si2Cl6等に分解し、最後にSiの微粉末を主成分とす
る赤茶色の固体が残ることが判明した。
殆どがSiHCl3、SiCl4に分離し、残りは油状の物質とな
る。残った油状物質を更に300℃以上に加熱すると、SiC
l4、Si2Cl6等に分解し、最後にSiの微粉末を主成分とす
る赤茶色の固体が残ることが判明した。
すなわち、ポリマーは熱分解によりSiHCl3、SiCl4、Si
等に分解されるのである。
等に分解されるのである。
一方、SiHCl3をH2で還元して多結晶シリコンを製造する
際には、前述したようにポリマーの他にSiH2Cl2、SiCl4
等を副生する。このうちSiCl4はポリマーと分離された
後、主として微粉末シリカの製造原料として活用される
が、水素、金属シリコンとの反応によってトリクロロシ
ランに変成し、多結晶シリコンの製造原料として再使用
することも可能である。
際には、前述したようにポリマーの他にSiH2Cl2、SiCl4
等を副生する。このうちSiCl4はポリマーと分離された
後、主として微粉末シリカの製造原料として活用される
が、水素、金属シリコンとの反応によってトリクロロシ
ランに変成し、多結晶シリコンの製造原料として再使用
することも可能である。
すなわち、トリクロロシランの製造は粉末Siの充填層に
HClガスを吹き込み、粉末Siがガスによって浮遊流動す
る状態で行われる。そして、この流動層反応は通常300
℃前後で行われる関係からポリマーの熱分解が期待で
き、また流動層に酸素は存在しないことから、ポリマー
が発火する危険性もない。
HClガスを吹き込み、粉末Siがガスによって浮遊流動す
る状態で行われる。そして、この流動層反応は通常300
℃前後で行われる関係からポリマーの熱分解が期待で
き、また流動層に酸素は存在しないことから、ポリマー
が発火する危険性もない。
以上のことから、本発明者らは副生したポリマーを、Si
HCl3製造のための流動層に直接投入したところ、ポリマ
ーは発火せず、ポリマーがSiHCl3の製造原料として安全
に活用できることを知見した。
HCl3製造のための流動層に直接投入したところ、ポリマ
ーは発火せず、ポリマーがSiHCl3の製造原料として安全
に活用できることを知見した。
本発明は斯かる知見に基づきなされたもので、SiHCl3を
H2で還元して多結晶シリコンを製造する際に、副生する
Si、Cl、ＨからなるボリマーをSiHCl3製造のための反応
炉に送入し、SiHCl3の製造原料として使用することを特
徴とする多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリ
クロロシラン転化方法を要旨とする。
H2で還元して多結晶シリコンを製造する際に、副生する
Si、Cl、ＨからなるボリマーをSiHCl3製造のための反応
炉に送入し、SiHCl3の製造原料として使用することを特
徴とする多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリ
クロロシラン転化方法を要旨とする。
SiHCl3製造のための流動層に送入されたポリマーは、こ
こで熱分解してSiHCl3、SiCl4、Si等に分かれ、SiHCl3
を生成する。更にSiCl4、Si等も他の送入原料とともにS
iHCl3の生成に寄与する。
こで熱分解してSiHCl3、SiCl4、Si等に分かれ、SiHCl3
を生成する。更にSiCl4、Si等も他の送入原料とともにS
iHCl3の生成に寄与する。
第１図により本発明の実施の態様を代表例について説明
する。
する。
トリクロロシランの製造は、上記の金属シリコンと塩化
水素の反応以外に金属シリコンとSiCl4とH2の混合ガス
による変成反応によって製造することができる。
水素の反応以外に金属シリコンとSiCl4とH2の混合ガス
による変成反応によって製造することができる。
SiCl4は液体の状態で蒸発器１にH2ガスとともに送入さ
れ、150℃に加熱され気化して流動反応容器２に送られ
る。
れ、150℃に加熱され気化して流動反応容器２に送られ
る。
流動反応容器２は分散板３とヒータ４とを備え、分散板
３の上部に粒径が50〜500μｍ程度の工業用シリコン５
が充填されている。
３の上部に粒径が50〜500μｍ程度の工業用シリコン５
が充填されている。
流動反応容器２に送られたSiCl4とH2の混合ガスは、分
散板３を通してSi充填層に下部より流入し、ヒータ４に
より500〜600℃に加熱される、Si充填層に下部より流入
した上記混合ガスは、泡となってSi充填層５を上昇し、
Si粉を浮遊流動させ、この間に第３式に示される反応に
よりSiHCl3を生成する。
散板３を通してSi充填層に下部より流入し、ヒータ４に
より500〜600℃に加熱される、Si充填層に下部より流入
した上記混合ガスは、泡となってSi充填層５を上昇し、
Si粉を浮遊流動させ、この間に第３式に示される反応に
よりSiHCl3を生成する。
3SiCl4＋Si＋2H2→4SiHCl3 …（３） 流動層には、多結晶シリコン製造の際にSiCl4とともに
生じたポリマーがポンプ６により加圧されて層下部より
装入される。流動層に送入されたポリマーは、層内の雰
囲気温度である500〜600℃に加熱され、SiHCl3、SiC
l4、Siに分解する。
生じたポリマーがポンプ６により加圧されて層下部より
装入される。流動層に送入されたポリマーは、層内の雰
囲気温度である500〜600℃に加熱され、SiHCl3、SiC
l4、Siに分解する。
このうちSiHCl3はそのまま流動層を上昇し、SiCl4およ
びSiは流動層を上昇する間に、第３式に示される反応に
よりSiHCl3を生成する。
びSiは流動層を上昇する間に、第３式に示される反応に
よりSiHCl3を生成する。
生成したSiHCl3は、流動反応容器２上部より外部に排出
され、凝縮、蒸溜後、多結晶シリコン製造に製造原料と
して供される。
され、凝縮、蒸溜後、多結晶シリコン製造に製造原料と
して供される。
半導体製造用の多結晶シリコンを１トン製造するのに70
〜100kgのポリマーを生じ、従来はこれを無害化処理し
て廃棄していたが、本発明ではこのポリマー中のSi分が
SiHCl3に転化し、更に多結晶シリコンに転化することに
なり、無害化処理も不必要となる。
〜100kgのポリマーを生じ、従来はこれを無害化処理し
て廃棄していたが、本発明ではこのポリマー中のSi分が
SiHCl3に転化し、更に多結晶シリコンに転化することに
なり、無害化処理も不必要となる。
以上の説明から明らかなように、本発明は多結晶シリコ
ンを製造する際に副生するポリマーをSiHCl3に転化し、
更にこのSiHCl3を経て多結晶シリコンに転化させ得るの
で、多結晶シリコン製造原料の有効利用が図られ、更に
従来必要とされていたポリマーの無害化処理も不用とな
り、これらの両面から多結晶シリコンの製造コストを著
しく低下させるものである。
ンを製造する際に副生するポリマーをSiHCl3に転化し、
更にこのSiHCl3を経て多結晶シリコンに転化させ得るの
で、多結晶シリコン製造原料の有効利用が図られ、更に
従来必要とされていたポリマーの無害化処理も不用とな
り、これらの両面から多結晶シリコンの製造コストを著
しく低下させるものである。
第１図は本発明の実施の態様を例示する模式図である。 図中、1:蒸発器、2:流動反応容器、3:分散板、4:ヒー
タ、5:シリコン（流動層）。
タ、5:シリコン（流動層）。
Claims (1)
- 【請求項１】SiHCl3をH2で還元して多結晶シリコンを製
造する際に、副生するSi、Cl、ＨからなるボリマーをSi
HCl3製造のための反応炉に送入し、SiHCl3の製造原料と
て使用することを特徴とする多結晶シリコンの製造にお
けるポリマーのトリクロロシラン転化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134988A JPH0791049B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリクロロシラン転化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1134988A JPH0791049B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリクロロシラン転化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01188414A JPH01188414A (ja) | 1989-07-27 |
| JPH0791049B2 true JPH0791049B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=11775563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1134988A Expired - Lifetime JPH0791049B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | 多結晶シリコンの製造におけるポリマーのトリクロロシラン転化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0791049B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009280457A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造方法及び製造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020187096A1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-12 | Kendig James Edward | Process for preparation of polycrystalline silicon |
| US7033561B2 (en) | 2001-06-08 | 2006-04-25 | Dow Corning Corporation | Process for preparation of polycrystalline silicon |
| DE102006009953A1 (de) | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Wiederverwertung von hochsiedenden Verbindungen innerhalb eines Chlorsilanverbundes |
| DE102006009954A1 (de) | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Wacker Chemie Ag | Wiederverwertung von hochsiedenden Verbindungen innerhalb eines Chlorsilanverbundes |
| DE102008000052A1 (de) | 2008-01-14 | 2009-07-16 | Wacker Chemie Ag | Verfahren zur Abscheidung von polykristallinem Silicium |
| KR101573933B1 (ko) | 2008-02-29 | 2015-12-02 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 트리클로로실란의 제조 방법 및 제조 장치 |
| JP5316290B2 (ja) | 2008-08-05 | 2013-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | トリクロロシラン製造装置及び製造方法 |
| JP5316291B2 (ja) | 2008-08-05 | 2013-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | トリクロロシラン製造装置及び製造方法 |
| JP5321314B2 (ja) * | 2009-07-23 | 2013-10-23 | 三菱マテリアル株式会社 | クロロシラン重合物の分解方法および分解装置 |
| JP5630412B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2014-11-26 | 三菱マテリアル株式会社 | トリクロロシラン製造装置及び製造方法 |
| DE102010043648A1 (de) * | 2010-11-09 | 2012-05-10 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zur selektiven Spaltung höherer Silane |
| CN110078080B (zh) * | 2019-04-26 | 2022-09-02 | 天津科技大学 | 一种结合渣浆处理与裂解反应的氯硅烷高沸物回收工艺 |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP1134988A patent/JPH0791049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009280457A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造方法及び製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01188414A (ja) | 1989-07-27 |
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