TW201022143A - Preparation of silicon by reaction of silicon oxide and silicon carbide, optionally in the presence of a second carbon source - Google Patents

Description

201022143 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 * 本發明有關一種藉由將碳化矽與視需要之第二碳源添 加該反應混合物而在升高溫度下轉化氧化矽以供製造矽的 方法。本發明另外揭示可用於本發明之方法的組成物。本 發明之核心係使用觸媒量之碳化矽作爲製造矽的方法中之 反應起始劑及/或反應加速劑的用途，或者在一變體中， Φ 爲大約等莫耳數量以供製備製造矽。 【先前技術】 一種習知用於製備矽之方法係根據下列反應式在碳的 存在下還原—氧化砂（Ullmani^s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Vol. A 23，第 72 1 -748 頁，第 5 版，1 993 年，VCH Weinheim)。

Si02 +2C — Si + 2 CO 爲了讓該反應可進行，需要極高溫度，較佳係高於 17〇〇°C，該高溫係在例如電弧爐（light arc furnace)中獲 致。儘管使用高溫，此反應仍開始得非常緩慢，隨後亦以 低速率進行。由於所伴隨的長反應時間，該方法消耗大量 能源且成本高昂。 若該矽欲用於太陽能應用或微電子技術，例如使用晶 晶或氮化砂（SiN)、氧化较（SiO)、氮氧化砂（si〇N)、碳氧 化矽（SiOC)或碳化矽（SiC)製備高純度矽，所製得之砂的 純度必須符合特定闻需求。在製造該等材料之薄層情況下 -5- 201022143 尤需如此。在上述用途領域中，該起始劑化合物中即使是 Ug/kg) ppb至ppt範圍內的雜質也會造成麻煩。通常，先 將該矽轉化成鹵矽烷，然後將彼轉化成高純度半導體矽或 -太陽能矽，例如在約ll〇〇°C下以CVD(化學氣相沉積）法 進行。對所有工業應用而言共同的是對於待轉化鹵矽烷的 高純度需求，鹵砂院的污染最多在數mg/kg (ppm範圍）區 間，在半導體工業中則在數Mg/kg (ppb範圍）區間。 由於週期表第III與V族之元素的電性質之故，其特 @ 別具破壞性，因此此等元素在該矽中之污染上限特別低。 就例如五價磷與砷而言，彼等摻雜造成所製備之矽（成爲 η型半導體）會有問題。三價硼同樣導致不希望得到的所 製備之矽摻雜作用，因而獲得ρ型半導體。例如，太陽能 級矽（Sisg)的純度爲 99.999 % (5 9s)或 99.9999% (6 9s)。 適於製造半導體（電子級矽，Sieg)的矽需要更高純度。因 此，即使自氧化矽與碳反應製得之冶金級矽亦應符合高純 度需求以便最小化後續利用供製備矽（Sisg或Sieg)之鹵矽 Θ 烷中所夾帶的鹵化化合物（諸如三氯化硼）的複雜純化步 驟。因在矽熔體與在固相中之硼所具有的分配係數爲 0.8’因此實質上不可能藉由區帶熔化而從矽去除彼之 故，含硼化合物之污染造成的特定困難（DE 2 546 957 A1)。 從先前技術大致習知製備矽之方法。例如，D E 2 9 4 5 141 C2說明在電弧（light arc)中還原由Si02所組成之多孔 玻璃體。還原作用所需之碳粒子可間夾入該多孔玻璃體。 -6- 201022143 使用所揭示方法獲得之矽的硼含量低於1 PPm，其適於製 造半導體組件。 * DE 30 13 319揭示一種製備特定純度之矽的方法，其 " 係由二氧化矽與含碳還原劑（諸如碳黑）且在最大硼與磷含 量之規範下進行。該含碳還原係以具有高純度黏合劑（諸 如澱粉）的錠劑形式使用。 〇 【發明內容】 本發明目的係藉由發現不具上述缺點之供製備矽之方 法用的反應起始劑與反應加速劑以提高該方法的經濟競爭 力。同時，該反應起始劑及/或反應加速劑應儘可能純淨 無污染與便宜。 基於本文開端所提出的理由，特佳之反應起始劑及/ 或反應加速劑本身應不會將任何造成麻煩的雜質導入，或 較佳係僅將極少量雜質導入該矽熔體。 ® 藉由如申請專利範圍第1與9項之本發明方法與本發 明組成物，以及藉由如申請專利範圍第14與15項之本發 明用途可獲致本目的。可在依附項與說明中發現較佳具體 實例。 本發明方法可以各種方式進行；根據一特佳變體，在 升高溫度下將氧化矽（尤其是二氧化矽）轉化，其係藉由將 碳化矽添加至該氧化矽或將碳化矽以包含氧化矽的組成物 添加至該方法中而進行；此例中，當該氧化矽（尤其是二 氧化矽）與該碳化矽係以約化學計量比（即，約1 mol之 201022143

Si02比2 mol之SiC)添加以供製備矽時特別佳；更特別的 是製備矽之反應混合物係由氧化矽與碳化矽組成。 本方法之另一優點係，由於添加SiC，每單位所形成 . 的Si釋放出相應較少之CO。因此關鍵性地影響本方法的 氣體速度係較有利地降低。如此，藉由添加SiC可能有利 地強化方法。 根據另一特佳變體，在升高溫度下將氧化矽（尤其是 二氧化矽）轉化，其係藉由將碳化矽與第二碳源添加至該 @ 氧化矽，或轉化包含氧化矽的組成物中的碳化矽與第二碳 源而進行。此變體中，碳化矽之濃度可降低至其作用更像 反應起始劑及/或反應加速劑且較不像反應物的程度。該 方法中亦可能反應約1 mol之二氧化矽與約1 mol之碳化 矽和約1 mol之第二碳源。 根據本發明，在藉由升高溫度下轉化氧化矽而製備矽 之方法中該碳化矽係添加至氧化矽，或視需要添加至包含 氧化矽的組成物；更特別的是所使用之能量來源係電弧 © (electrical light arc)。本發明核心係添加碳化砂作爲反應 起始劑及/或反應加速劑及/或反應物’及/或以組成物形式 將彼添加至該方法。因此該碳化矽係分別供應至該方法。 碳化矽較佳係添加至該方法或添加至該組成物作爲反應起 始劑及/或反應加速劑。由於碳化矽只在約2700至3 〇7〇°C 之溫度下才會自分解，令人意外的是其可添加至該製備矽 之方法作爲反應起始劑及/或反應加速劑或作爲反應物。 十分令人意外的是’在一實驗中觀察到點引電弧之後’二 -8 - 201022143 氧化矽與碳（尤其是石墨）之間開始且進行得非常緩慢的反 應因添加少量粉末碳化矽之故而在短時間內顯著增快。觀 察到發生發光現象’且整個後續反應令人意外地伴隨強烈 亮光持續進行，更明確地說，持續至該反應結束。 第二碳源係定義爲不由碳化矽所組成、不具有任何碳 化矽或不含有任何碳化砂的化合物或材料。因此，該第二 碳源不由碳化砂組成、沒有碳化砍或不含有任何碳化砂。 ^ 該第二碳源的功能更偏向純反應物，而碳化砂亦作爲反應 起始劑及/或反應加速劑。可用之第二碳源尤其包括糖、 石墨、煤、木炭、碳黑、煤焦、硬煤、褐煤、活性碳、石 油煤焦、木頭（如木屑或木屑顆粒）、稻殻或稻桿、碳纖 維、富勒燦及/或烴（尤其是氣態或液態烴），以及至少兩種 所述化合物之混合物，其先決條件係該等第二碳源具有適 當純度而且不會使該方法受到不希望之化合物或元素污 染。該第二碳源較佳係選自所述化合物。受硼及/或隣污 ® 染之第二碳源或含硼及/或含磷化合物以重量份計應具有 低於10 ppm之硼，尤其是介於1〇 ρριη與〇.001 ppt，以 及低於20 ppm之磷，尤其是介於20 ppm與〇.001 ppt。 應暸解全文中該ppm、ppb及/或ppt資料係以mg/kg、 Kg/kg等計之重量比例。、 較佳情況係’硼含量係介於至介於7 ppm與1 ppt， 較佳係介於6 ppm與1 ppt ’更佳係介於5 ρριη與1 ppt 或更低’例如介於0.001 ppm與〇.〇(n ppt，較佳係在分析 偵測限制之區間。磷含量較佳應係介於1 8 ppm與1 ppt， 201022143 較佳係介於15 ppm與1 ppt，更佳係介於10 ppm與1 ppt 或更低。磷含量較佳係在分析偵測限制之區間。通常，該 等限制係針對該方法的所有反應物或添加劑，以便適於製 -造太陽能及/或半導體矽。 適用之矽氧化物通常包括含有氧化矽的所有化合物及 /或材料，先決條件係其所具有之純度適於該方法因而適 於該方法產物，且不會將任何破壞性元素及/或化合物導 入該方法或與殘留物燃燒。如上述，包含純氧化矽或高純 參 度氧化矽的化合物或材料係用於該方法。受硼及/或磷污 染之氧化矽或含硼及/或含磷化合物應具有低於10 ppm之 硼’尤其是介於10 ppm與0.001 ppt，以及低於20 ppm 之磷’尤其是介於20 ppm與0.001 ppt。較佳情況係，硼 含量係介於至介於7 ppm與1 ppt，較佳係介於6 ppm與 1 ppt，更佳係介於5 ppm與1 ppt或更低，或者例如介於 0.001 ppm與0.001 ppt ’較佳係在分析偵測限制之區間。 該砂氧化物的鱗含量較佳應係介於18 ppm與1 ppt，較佳 ❿ 係介於1 5 ppm與1 ppt，更佳係介於1 〇 ρριη與1 ppt或 更低。磷含量較佳係在分析偵測限制之區間。 特別適用之矽氧化物爲石英、石英石，及/或以慣用 方式製備之矽氧化物。其可爲多晶形結晶之矽氧化物，諸 如斜矽石（chalcedone)、〇:-石英（低溫石英）、冷-石英（高 溫石英）、鱗石英、白矽石、單斜矽石、重矽石或其他非 晶Si〇2。此外，可能優先在該方法及/或該組成物中使用 矽石，尤其是沉殺矽石或矽膠、煙 Si02、煙矽石或矽 -10- 201022143 石。代表性煙矽石係平均直徑爲5至50 nm且具有 50至 6 00 m2/g之比表面積的非晶Si02粉末。上述清單不應視 ' 爲全部；熟悉本技術之人士明白亦可能在該方法及/或該 組成物中使用其他適於該方法的氧化矽源。 最初可裝塡及/或使用之氧化矽（尤其是Si〇2)呈粉狀 形式、微粒形式、多孔形式'發泡形式、作爲擠出物、壓 製物及/或多孔玻璃體，視需要與其他添加劑一起，尤其 Φ 是與第二碳源及/或碳化矽，以及視需要與黏合劑及/或成 形助劑一起存在。較佳係使用粉狀多孔二氧化矽作爲成形 體，尤其是呈擠出物或壓製物，更佳係與第二碳源一起呈 於擠出物或壓製物，例如九粒或團塊。通常，所有固態反 應物（諸如二氧化矽、碳化矽，以及若情況適當下之第二 碳源）應以提供最大可能表面積以供反應進行的形式用於 該方法或存在該組成物中。 較佳係以下文所指定的莫耳比及/或重量百分比將氧 ® 化矽（尤其是二氧化矽）與碳化矽，以及若情況適當下之第 二碳源用於本方法，其中該等數字可根據反應物，尤其是 根據該方法中之反應混合物計： 就1 m ο 1之氧化砂（例如一氧化砂，諸如P a t i n a 1 ®)而 言，可能添加約1 mol之第二碳源與少量碳化矽作爲反應 起始劑或反應加速劑。作爲反應起始劑及/或反應加速劑 之碳化矽的慣用量爲例如0.0001重量％至25重量％，較 佳爲0.0001至20重量％，更佳爲0.0001至15重量％，尤 其是1至10重量％，此係根據反應混合物（尤其是包含氧 -11 - 201022143 化矽、碳化矽與第二碳源以及若情況適當下之其他添加劑） 的總重計。 同樣地，特佳情況可針對1 mol之氧化矽（尤其是二 氧化矽）添加約1 mol之碳化矽與約1 mol之第二碳源至該 方法。當使用包含碳纖維之碳化矽或相似額外含碳化合物 時，以莫耳計之第二碳源量可相當程度地減少。 就1 mol之二氧化矽而言，可能添加約2 mol之第二 碳源與少量碳化矽作爲反應起始劑或反應加速劑。作爲反 應起始劑及/或反應加速劑之碳化矽的典型量爲約0.0001 重量％至2 5重量％，較佳爲0.0 0 Ο 1至2 0重量％，更佳爲 0.0001至15重量％，尤其是1至10重量％，此係根據反 應混合物（尤其是包含氧化矽、碳化矽與第二碳源以及若 情況適當下之其他添加劑）的總重計。 根據較佳備擇方案，就1 mol之二氧化矽而言，可使 用約2 mol之碳化矽作爲該方法中的反應物，且可視需要 存在少量第二碳源。該第二碳源的典型量爲約0.0001重 量％至29重量％，較佳爲〇. 00 1至2 5重量％，更佳爲0.0 1 至20重量％，最佳爲〇.1至15重量％，尤其是1至1〇重 量％，此係根據反應混合物（尤其是包含二氧化矽、碳化矽 與第二碳源以及若情況適當下之其他添加劑）的總重計。 以化學計量表示，二氧化矽特別可根據下列反應式與 碳化矽及/或第二碳源反應：

Si02 + 2 C — Si + 2 CO Si02 + 2 SiC — 3 Si + 2 CO 201022143 或

Si〇2 + Sic + C -> 2 Si +2 CO 或 ' Si02 +〇.5SiC + l .5C 1.5Si + 2CO 或 • Si〇2 +1.5SiC + 0.5C 2.5Si + 2CO 等。 由於二氧化矽可以1 mol二氧化矽與2 mol之碳化矽 及/或第二碳源的莫耳比反應，故可能經由碳化矽與第二 碳源的莫耳比控制該方法。碳化矽與第二碳源較佳應以約 φ 2 mol對1 mol之二氧化矽的比率一起用於本方法或存在 本方法中。因此2 mol之碳化矽與若情況適當存在之第二 碳源可由 2 mol之SiC比0 mol之第二碳源至最高達 0.00001 mol 之 SiC 比 1.99999 mol 之第二碳源（C)所構 成。根據表1，碳化矽對第二碳源的比率較佳係化學計量 約2 m ο 1以供與約1 m ο 1之二氧化砍反應： 表1 反應： 二氧化矽 以mol計 碳化矽(SiC) 以mol計 第二碳源(C) 以mol計 編號1 1 2 0 編號2 編號00 1 1 1.99999 至 0.00001 0.00001 至 1.9999 其中SiC + C —起始終總計約2 mol。 例如，2 mol之SiC與視需要之C係由2至0.00001 mol之SiC與0至1.99999 mol之C所組成，尤其是 0.000 1 至 0.5 mol 之 SiC 與 1.9999 至 1.5 mol 之 C(總計 2 -13- 201022143 mol)，較佳係0.001至1 mol之SiC與1.999至i m〇丨之 C(總計2 mol)，更佳係0.01至1.5 mol之SiC與ι·99至 0.5 mol之C(總計2 mol)， 尤佳係使用〇· 1至1 .9 m〇1之 SiC與1.9至O.l mol之C(總計2 mol)以供本發明方法中 約1 mol之二氧化矽用。 供用於本發明方法或本發明組成物之碳化矽可爲 體相；該碳化矽可視需要塗覆Si〇2之鈍化層。因具有γ 同安定性的個別多型體相使得可能例如控制該方法φ S g 過程或反應起始，故其優先用於該方法中。高純度碳化 爲無色，且優先用於該方法。此外，用於該方法或該，組$ 物中的碳源可爲工業生產之SiC(金鋼砂）、冶金SiC、SiC 黏合基質、開孔或緻密碳化矽陶瓷，諸如矽酸鹽黏合之碳 化矽、再結晶之 SiC(RSiC)、反應黏合滲矽之碳化矽 (SiSiC)、經燒結碳化矽、熱（等靜）壓之碳化矽（HpSiC， HiPSiC)及/或液相經燒結碳化矽（LPSSiC)、碳纖維強化之 碳化矽錯合材料（CMC，陶瓷基質複合物）及/或該等化合物 之混合物’其先決條件係污染充分低到所製備之矽適於製 備太陽能矽及/或半導體矽。 受硼及/或磷污染或受含硼及/或含磷化合物污染之碳 化矽較佳應具有低於10 ppm之硼，尤其是介於10 ppm與 0.00 1 ppt，以及低於20 ppm之磷，尤其是介於20 ppm與 0.00 1 ppt。該碳化矽中之硼含量較佳係介於至介於7 ppm 與1 ppt ’較佳係介於6 ppm與1 ppt，更佳係介於5 ppm 與1 ppt或更低，或者例如介於o.ooi ppln與0.001 ppt’ 201022143 較佳係在分析偵測下限之範圍。該碳化政的隣含量較佳應 係介於1 8 ppm與1 ppt，較佳係介於1 5 ppm與I ppt，更 ' 佳係介於10 ppm與1 ppt或更低。磷含量較佳係在分析 偵測下限之範圍。 由於碳化较逐漸被用作複合材料，例如供製造半導 體、煞車盤材料或熱遮熱板以及其他產物，本發明方法與 本發明組成物提供一種以優雅方式回收使用後之該等產物 ❹ 或其製造過程中所獲得之廢棄物或不合格品的措施。待回 收之碳化矽的唯一前提是其純度足以用於該方法，較佳係 回收符合上述有關硼及/或磷之規定的碳化矽。 碳化矽可以下列方式添加至該方法：a)呈粉狀、顆粒 及/或小塊形式，及/或b)存在於多孔玻璃（尤其是石英玻 璃）中’或存在於擠出物及/或壓製物（諸如九粒或團塊） 中，視需要與其他添加劑一起存在。其他添加可爲例如但 不局限於矽氧化物或第二碳源，諸如糖、石墨、碳纖維與 ® 處理助劑，諸如黏合劑。 所有反應參與物（即該氧化矽、碳化矽與若情況適當 存在之第二碳源）各分別地或連續或以組成物形式分批添 加至該方法。在該方法期間較佳係添加獲致特別具有經濟 競爭力之方法的量之碳化矽。因此，在連續或逐步添加碳 化矽以便維持該反應長久加速時較爲有利。 該反應係於慣用以製備矽（諸如冶金矽）之熔融爐或其 他適用熔融爐（例如感應爐）中進行。熟悉本技術之人士已 充分詳知此等熔融爐（尤其是使用電弧作爲電源之電爐）的 -15- 201022143 設計’該部分不形成本申請案一部分。直流電爐具有一個 熔融電極與一基極，而交流電爐通常具有三個熔融電極。 該電弧長度係藉由電極調節器調整。電弧爐通常係以耐火 · 材料製成的反應室爲底部，液態矽可在其下方區域以分接 ^ 頭放出或排出。原材料係在上方區域加入，該處亦配置產 生電弧用之石墨電極。此等爐通常係在1800 °C範圍之溫 度操作。熟悉本技術之人士另外習知該爐內部本身必須不 會造成所製備矽的污染。 馨 該方法可以下述方式進行： a) 該碳化矽與氧化矽（尤其是二氧化矽）以及視需要 之該第二碳源係各分別地供應至該方法（尤其是供應至該 反應室），且視需要於隨後加以混合，及/或 b) 該碳化矽係與氧化矽（尤其是二氧化矽）以及視需 要之該第二碳源成一組成物一起添加至該方法中，及/或. c) 該氧化矽（尤其是二氧化矽）係與第二碳源成一組 成物（尤其是呈擠出物或壓製物形式，較佳係作爲九粒或 〇 團塊）一起添加至該方法中，及/或 d) 該碳化矽係與第二碳源成一組成物添加或供應至 該方法中。該組成物可包含物理狀態混合物、擠出物或壓 製物，或者碳纖維強化之碳化矽。 如已針對碳化矽的詳細說明，該碳化矽及/或氧化矽 與若情況適當下之第二碳源可供應至該方法作爲待回收材 料。對所有待回收之化合物而言唯一前提是其具有充足純 度以形成可供本方法製備太陽能矽及/或半導體矽的矽。 -16- 201022143 可能之供回收矽氧化物包括石英玻璃，例如碎玻璃。舉幾 個例來說，有 Suprasil、SQ 1、Herasil、Spektrosil A。 " 該等石英玻璃的純度可例如經由在特定波長（諸如在1 5 7 nm或1 9 3 nm下之吸收作用測定。至於該第二碳源，可能 使用例如已轉化成所需形式（例如粉末）之實際上已用過的 電極。 根據本發明方法所製備或獲得的矽較適於a)在供製備 ® 太陽能矽或半導體矽之方法中進一步處理，或b)作爲太 陽能矽或半導體矽。 所製備之矽受到硼及/或磷化合物的污染應爲硼在低 於 1 0 p p m至 0 · 0 0 0 1 p p t之範圍，尤其是在5 p p m至 0.0001 ppt，較佳係在3 ppm至0.0001 ppt之範圍，或更 佳係在1 ppb至0.0001 ppt之範圍，此係以重量份計。磷 含量在低於10 ppm至0.0001 ppt之範圍內，尤其是在5 ppm 至 0.0001 ppt，較佳係在 3 ppm 至 0.0001 ppt 之範 ® 圍，或更佳係在1 ppb至0.0001 ppt之範圍，此係以重量 份計。一般而言，該污染範圍通常沒有下限而是由分析方 法的現行偵測下限決定。就含硼及/或含磷化合物的偵測 而言，可能方法包括ICP-MS或光譜分析或電阻測量。 本發明亦提供尤其適用於供製備矽之本方法且品質尤 其適於作爲太陽能矽或供製備太陽能矽及/或半導體矽的 組成物，該組成物包含氧化砂與碳化砍及視需要之第二碳 源。可用之氧化矽（尤其二氧化矽）、碳化矽及若情況適當 下之第二碳源包括尤其是上述者；彼等較佳係亦符合上述 -17- 201022143 要求。 根據前文陳述，該碳化矽亦可以下列形式存在該組成 物中：a)呈粉狀形式、微粒形式及/或小塊形式，及/或b) ' 存在於多孔玻璃（尤其是石英玻璃）中，或存在於擠出物及/ 或九粒中，視需要與其他添加劑一起存在。在另外之具體 實例中，該組成物可包含滲有矽之碳化矽及/或包含碳纖 維之碳化矽。當對應之矽碳化物因無法以其他方式（例如 不合格產物或用過之產物）使用而待被送去回收時，以此 Θ 等組成物較佳。當該純度足以供本發明方法用，則可能以 此方式將矽碳化物、碳化矽陶瓷（諸如加熱板、煞車盤材 料）送去回收。通常，該製造的產物已具有充分純度。本 發明因而亦提供在供製備矽之方法中回收矽碳化物。 因此，該氧化矽（尤其是Si02亦可以呈粉狀形式、微 粒形式、多孔形式、發泡形式、作爲擠出物、九粒及/或 多孔玻璃體，視需要與其他添加劑一起，尤其是與第二碳 源及/或碳化矽一起存在該組成物中。較佳者係該氧化矽 ® 係與第二碳源呈擠出物形式（更佳係作爲九粒）一起存在的 組成物。 本發明另外亦提出如申請專利範圍任一項之碳化矽作 爲製造矽的方法中之反應起始劑及/或反應加速劑的用 途，或碳化矽在與氧化矽大約等莫耳數量（尤其是根據前 文指定之氧化矽對SiC與C之比率）以供製備製造矽（尤其 是供製造太陽能矽的用途，較佳係作爲製備太陽能矽及/ 或半導體矽的粗產物。本發明同樣提供使用本發明方法所 -18- 201022143 製備之矽作爲太陽能電池及/或半導體之基底材料，或者 尤其是作爲製備太陽能矽之起始劑的用途。 本發明亦提供一種包含個別調配物之套組，尤其是在 個別容器中，諸如器皿、囊袋及/或罐，尤其是呈擠出物 及/或粉末形式之氧化矽（尤其是二氧化矽）、碳化矽及/或 該第二碳源之擠出物及/或粉末，特別是用在前述說明之 用途。當該氧化矽係在一容器中與作爲擠出物第二碳源 Φ (尤其是九粒）和在第二容器中作爲粉末之碳化矽直接成爲 套組存在時爲佳。 以下實例詳細說明本發明，但本發明不局限於該等實 例。 【實施方式】 實施例1

Si02(AEROSIL® OX 50)與C(石墨）係在SiC存在下以 ® 約75:25之重量比反應。 方法步驟：作爲能源之電弧係以本身已爲人習知之方 式點引。經由介於Si02與C之間的氣態化合物的排出觀 察到反應遲緩地開始。隨後，添加粉狀1重量％之Sic。 在極短時間之後，由發生發光現象觀察到反應非常大幅增 強。然後，在添加SiC後，該反應伴隨更強而明亮的橘色 光（約1 000°c)進行。反應後所得之固體係根據其代表性深 棕色以及使用掃描電子顯微術（SEM)而確認其爲矽（M. J. Mulligan 等人 Trans. Soc. Can. [3] 21 III [ 1 927] 263/4 ； -19- 201022143

Gmelin 15，Β ρ· 1 部分[1959])。 實施例2 -

Si〇2(AEROSIL® OX 50)與C係在SiC存在下以約 · 65: 35之重量比反應。 方法步驟：作爲能源之電弧係以本身已爲人習知之方 式點引。介於Si〇2與C之間的反應以遲緩方式開始。氣 體的產生明顯。添加1重量％之粉狀Sic;於短時間之 _ 後，此導致該反應明顯增強，可藉由發光現象區分。添加 SiC之後，該反應伴隨更強烈閃燦光再進行一段時間。反 應結束後所獲得之固體藉由SEM與EDX分析（能量色散X 射線光譜術）確認爲矽。 對照實例

Si02(AEROSIL® OX 5 0)與C係作爲65 : 35混合物在 管中於高溫（>l7〇〇°C )下反應。該反應幾乎未開始且以無 參 任何顯著之進展進行。未觀察到明亮發光。 -20-

Claims (1)

1. 201022143 七、申請專利範園 i_ 一種藉由在升高溫度下轉化氧化矽以供製造矽之方 ’ 法，其特徵爲 碳化矽係添加至該氧化矽或添加至包含氧化矽的組成 物。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中 第二碳源係另外添加或存在該組成物中。 © 3.如申請專利範圍第〗項之方法，其中 該氧化矽係二氧化矽。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中 該碳化矽係添加作爲反應起始劑及/或反應加速劑， 及/或作爲反應物。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中 ® 碳化矽係以下列形式添加 a) 呈粉狀、顆粒及/或小塊形式，及/或 b) 存在於多孔玻璃中，或存在於擠出物及/或壓製 物中，隨意地與其他添加劑一起存在。 6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中 a) 該碳化矽與氧化矽以及該隨意地第二碳源係各分 別地供應至該方法中，且隨意地於隨後加以混合，及/或 b) 該碳化矽係與氧化矽以及該隨意地第二碳源成一 -21 - 201022143 組成物一起添加至該方法中，及/或 C) 該氧化矽係與該第二碳源成一組成物一起添加至 該方法中，及/或 · d) 該碳化矽係與該第二碳源成一組成物添加至該方 _ 法中。 7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中 碳化矽及/或氧化矽與該隨意地第二碳源係供應至該 @ 方法作爲待回收之材料。 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中 該矽適於 a) 在製造太陽能矽或半導體矽之方法中的進一步處 理，或 b) 作爲太陽能矽或半導體矽。 9 · 一種適用於如申請專利範圍第1至8項中任一項 〇 之方法的組成物，其特徵爲 該組成物包含氧化矽與碳化矽，及隨意地包含第二碳 源。 10. 如申請專利範圍第9項之組成物，其中 該氧化矽係二氧化矽。 11. 如申請專利範圍第9項之組成物，其中 碳化矽係以下列形式存在 a) 呈粉狀、顆粒及/或小塊形式，及/或 -22- 201022143 b) 存在於多孔玻璃中，或存在於擠出物及/或壓製 物中’隨意地與其他添加劑一起存在。 * 12.如申請專利範圍第9至11項中任一項之組成 物，其中 該氧化矽係呈粉狀形式、微粒形式、多孔形式、發泡 形式、作爲擠出物、壓製物及/或多孔玻璃體，隨意地與 其他添加劑一起，尤其是與第二碳源及/或碳化矽一起存 ❿ 在。 13.如申請專利範圍第9至1 1項中任一項之組成 物，其中 該組成物包含滲有矽之碳化矽及/或包含碳纖維之碳 化砂。 1 4· 一種如前述申請專利範圍任一項之碳化矽的用 途’其係作爲製造矽的方法中之反應起始劑及/或反應加 速劑，或爲大約等莫耳數量以供製造矽。 β I5·—種如申請專利範圍第1至8項之方法所製備之 矽的用途，其係作爲太陽電池及/或半導體之基底材料。 1 6. —種套組，其包含個別調配物，尤其是氧化矽、 碳化矽及/或該第二碳源之擠出物及/或粉末，特別是用在 前述申請專利範圍任一項之方法中或用於前述申請專利範 圍任一項之用途。 -23- 201022143 四、指定代表圈： (一） 、本案指定代表圖為：第 圖。 (二） 、本代表圖之元件符號簡單說明：

   201022143 五 本案若有化學式時’請揭示最能顧示發明特徵的化學 式：無

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