JPS6144802B2 - - Google Patents

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JPS6144802B2
JPS6144802B2 JP59115631A JP11563184A JPS6144802B2 JP S6144802 B2 JPS6144802 B2 JP S6144802B2 JP 59115631 A JP59115631 A JP 59115631A JP 11563184 A JP11563184 A JP 11563184A JP S6144802 B2 JPS6144802 B2 JP S6144802B2
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JP
Japan
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silicon
fragments
nitrate
iron
impurities
Prior art date
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JP59115631A
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English (en)
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JPS6060913A (ja
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Kuriisuhanmeru Ruudorufu
Peeteraato Mihyaeru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH
Original Assignee
WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH
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Filing date
Publication date
Application filed by WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH filed Critical WATSUKAA HIEMITOROONITSUKU G FUYUURU EREKUTOROONIKU GURUNTOSHUTOTSUFUE MBH
Publication of JPS6060913A publication Critical patent/JPS6060913A/ja
Publication of JPS6144802B2 publication Critical patent/JPS6144802B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/021—Preparation
    • C01B33/027—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035—Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02—Silicon
    • C01B33/037—Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多結晶けい素成型体を破砕する際に生
ずるけい素断片から不純物を除去する方法に関す
る。
電子構造素子は大低の場合、Czochralskiの坩
堝引出し法で得られるけい素棒をのこ引きするこ
とによつて作られるけい素円板から作られる。坩
堝引出し法では粗い多結晶けい素片を通常は石英
でできている坩堝の中で融解し、結晶核を加えた
後、その融解物から所望の結晶を引出す。粗いけ
い素片は主として多結晶けい素の成型体、例えば
葉をジヨークラツシヤーで破壊あるいは破砕する
ことによつて得られる。多結晶けい素の棒はハロ
ゲノシラン、例えばトリクロロシランを例えばけ
い素、グラフアイトまたはグラフアイト箔からな
る加熱された担体上で分解することによつて得ら
れる（DE―OS26 18 273またはUSP4160 797参
照）。
破砕工程で得られたけい素断片は一定の粒度を
有する場合にのみ坩堝引出し法に使用するのに適
する。すなわちその限界は一般に８mmメツシユ以
上のふるい分劃である。粒度の小さい粒子は通常
あまりにも高い割合の不純物、例えばクラツシヤ
ーの摩耗物、担体の残滓、電極材等、である。そ
れ故８mm以下のふるい分割は“廃断片”として捨
てられるが、これは約10％の原料損失と坩堝の充
填度合の悪さ、およびそれに伴うこの方法の経済
的不満足さを意味する。
従つて、本発明の課題はけい素断片、特にいわ
ゆる“廃断片”から不純物を除去してそれら断片
をCzochralskiの坩堝引出し法に使用できるよう
にする方法を提供することである。
この課題は、(a)けい素断片を硝酸塩水溶液で処
理し、(b)その処理した断片を焼なまし、(c)その焼
なました断片をふつ化水素酸で処理し、(d)所望に
より、(a)工程の前または(c)工程の後に酸処理また
は磁気処理あるいはその組合せによつて鉄含有不
純物を分離する各工程を特徴とする方法によつて
解決される。
この方法は一般に、気相分離によつて得られた
けい素成型体、例えば棒または管をクラツシヤ
ー、例えばジヨークラツシヤーで破砕する際に得
られるけい素断片に適用される。その際現れる不
純物の典型的なものは、一方は大抵は鋼製である
クラツシヤーからの鉄含有摩耗物であり、他方は
元素状炭素、例えば破砕すべき多結晶けい素原料
の析出に用いられた電極および（または）担体の
残滓である。
原則的にこの方法は得られたけい素断片の粒子
の大きさに無関係であり、種々の粒度のものに適
用できる。従つて、例えばグラフアイト箔上に析
出したけい素の容積の大きい断片分割からも付着
している担体材料を除去することができる。けい
素担体上に析出した原料の場合には不純物、例え
ば金属摩耗物は経験上けい素断片の大部分よりも
小さく、従つて粒度によつて分類した後に通常の
場合は、約４mmメツシユのふるいで得られるふる
い分劃、不純物の多い時には約10mmメツシユのふ
るい分劃、のみが精製を必要とする。しかしなが
ら精製すべき原料の分級は、例えばグラフアイト
箔に析出したけい素の場合のように、殆んど全て
の断片から担体材料の残留物を除去しなければな
らない時には行なわなくてよい。
けい素断片から炭素含有不純物を除去するさい
の第一の工程は硝酸塩水溶液での処理である。経
費上の理由から硝酸カリウムあるいは特に硝酸ナ
トリウムの水溶液が挙げられるが、他の硝酸塩、
例えば硝酸リチウム、硝酸カルシウム、硝酸スト
ロンチウム、硝酸バリウム、硝酸マグネシウム等
も除外されるものではない。
選択した硝酸塩溶液は約30〜45重量％の濃度、
好ましくは殆んど飽和の状態で使用され、例えば
けい素断片上に噴霧または注加されるのが好適で
ある。断片を浴に入れた溶液中に浸漬して全ての
面から完全に湿潤させるのが最も好都合である。
この方法を行うに当つて有利なことは浴を加熱装
置を使つて高温に保ち得ることである。各溶液の
沸点に近く、すなわち約90〜100℃の範囲内で、
可能な限り高い温度を保つのが適当である。一般
に硝酸塩溶液の作用には約５〜30分間で充分であ
る。
第一工程に引続いて、硝酸塩溶液で湿潤させた
けい素断片を有利には900〜1300℃、好ましくは
1000〜1150℃の温度で空気の存在下に焼なます。
この目的には、例えばセラミツクス産業でよく知
られるようになつた焼成炉のような抵抗加熱炉や
ガス加熱炉が適している。焼なまし時間は温度が
高い程短かくなるが、1000〜1150℃では通常1/4
〜３時間である。この時間の間に炭素含有不純物
は酸化され、一酸化炭素または二酸化炭素として
て混合物から除かれる。ラツカー様の無色のけい
酸塩層で被われた炭素を含まないけい素断片が残
滓として残り、場合によつては少なくとも部分的
に酸化された鉄含有不純物も残る。
これらの残滓を冷却後ふつ化水素酸処理に付
し、けい素断片からけい酸塩層をエツチング除去
する。この目的には約20〜40重量％の、好ましく
は加熱したふつ化水素酸を例えば該断片を中に浸
すことができる浴の型で使用する。ふつ化水素酸
の作用には通常約５〜10分を必要とする。続いて
残滓を洗浄して酸を除去し、そして乾燥する。こ
うして得られる残滓は炭素およびけい酸塩を含ま
ないけい素ならびに場合によつては残留している
鉄含有不純物から成つている。
この鉄含有不純物の除去は種々の方法で行うこ
とができる。第一に考えられるのは磁気選別によ
り、例えばiiberband―磁気選別機を使つて混合
物から鉄含有磁性分を除去することである。第二
に考えられるのは鉄含有不純物を、元素状のけい
素を攻撃しない適当な酸、例えば塩酸、硝酸また
は王水に溶解させることによる化学的分離であ
る。この化学的分離工程は通常約１〜５時間を要
する。これら二つの方法は組合わせて行うことも
でき、その際酸処理を磁気分離の前に行うことも
できるし後で行うこともできる。最後にけい素を
洗浄して酸を除去し、乾燥し、そして例えば
Czochralskiの坩堝引出し法に使用することがで
きる。
鉄含有不純物の分離は原則的には焼なまし工程
の後ふつ化水素酸処理の前に、あるいは好ましく
は炭素含有不純物の分離の前に第一工程として、
行うこともできる。またこの分離は鉄含有不純物
を含まないような粒度のふるい分劃を選ぶ場合に
は行わずにすませることができる。
本発明の方法によれば多結晶けい素から、一部
は析出工程に由来し一部はそれに続く破砕工程に
由来する不純物を除去することが可能となる。こ
うして精製したけい素は何の制限もなく
Czochralskiの坩堝引出し法に使用することがで
きる。この方法によつて価値有る析出けい素原料
の利用度が改善され、同時に融解坩堝の充填度が
高められて坩堝引出し法の経済性の上昇が達せら
れる。
以下に実施例をあげて本発明の方法をさらに説
明するが、これら実施例は決して本発明を制限す
るものではない。
実施例 １ 高純度けい素の担体上にトリクロロシランの分
解によつて析出した多結晶けい素棒をジヨークラ
ツシヤーで破砕した。得られた断片をふるい装置
で分別し、４mmメツシユまでのふるい分劃を分離
した。この分劃（約20Kg）はいわゆる“廃断片”
であり、けい素１cm3当り約５・1017原子の酸素含
有不純物と、光学的試験で測定したところでは約
1000ppmの鉄含有不純物例えば鋼粒子とを含ん
でいた。
先ず鉄含有不純物を除去するためにけい素断片
を約50℃に保つた濃塩酸に約２時間浸漬した。続
いて生成物を洗浄して酸を除き、約40重量％の硝
酸ナトリウム水溶液（温度約90℃）の浴に約30分
間浸漬し、次に約1100℃の焼なまし炉中で約１時
間焼なました。冷却後、けい素を被つているラツ
カー様のけい酸塩層をふつ化水素酸中約70℃で約
10分間エツチングして除去した。続いて生成物を
さらに約20分間脱塩水の流れで洗浄して酸と塩を
除去し、最後に熱空気で乾燥した。
こうして精製したけい素断片はけい素１cm3当り
0.5・1017原子を下廻る炭素含有量を有してお
り、もはや光学的に鉄含有不純物を測定すること
ができなかつた。
得られたけい素はCzochralskiの坩堝引出し法
で使用するのに適していた。このけい素から引出
した比較用の棒は非精製原料に比して約50〜150
フアクター改善された抵抗率を示した。
実施例 ２ グラフアイト箔の担体上にトリクロロシランの
分解によつて析出した多結晶けい素棒を鋼製のジ
ヨークラツシヤーで破砕した。ふるい装置で鋼の
摩耗物を不純物として含む10mmメツシユ以下のふ
るい分劃を分離して捨てた。
不純物としてグラフアイト箔の付着性残渣のみ
を含んでいる残りの分劃（重量約20Kg）を先ず90
℃に保つた約40重量％の硝酸ナトリウム溶液の浴
に約30分間浸漬した。次に浴からとりだし約1100
℃の焼なまし炉中で約30分間焼なました。続いて
断片を70℃に保つた濃ふつ化水素酸で約10分間エ
ツチングし、それから脱塩水を用いて室温で洗浄
して酸と塩を除去し、熱空気で乾燥した。
このように処理した後の炭素含有量はけい素１
cm3当り0.5・1017原子を下廻つた。得られたけい
素は何の制限もなくCzochralskiの坩堝引出し法
に使用することができた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a)多結晶けい素成型体を破砕する際に生ずる
    けい素断片を硝酸塩水溶液で処理し、(b)その処理
    した断片を焼なまし、(c)その焼なました断片をふ
    つ化水素酸で処理し、(d)所望により、(a)工程の前
    または(c)工程の後に、酸処理または磁気処理ある
    いはその組合せによつて鉄含有不純物を分離する
    各工程を特徴とする、多結晶けい素成型体を破砕
    する際に生ずるけい素断片から不純物を除去する
    方法。 ２ 硝酸塩水溶液として硝酸ナトリウムまたは硝
    酸カリウムの熱水溶液を使用する特許請求の範囲
    １に記載の方法。 ３ 焼なましを1000〜1100℃で行なう特許請求の
    範囲１または２に記載の方法。 ４ 塩酸または硝酸または塩酸と硝酸の混合物で
    鉄含有不純物を分離する特許請求の範囲１〜３の
    何れか１項に記載の方法。
JP59115631A 1983-09-08 1984-06-07 けい素断片から不純物を除去する方法 Granted JPS6060913A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3332447.6 1983-09-08
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Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6060913A JPS6060913A (ja) 1985-04-08
JPS6144802B2 true JPS6144802B2 (ja) 1986-10-04

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US (1) US4525336A (ja)
EP (1) EP0137306A3 (ja)
JP (1) JPS6060913A (ja)
DE (1) DE3332447A1 (ja)

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