JPS6060913A - けい素断片から不純物を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多結晶けい集成型体を破砕する際に生ずるけい
累断片から不純物を除去する方法に関する。

電子構造素子は大抵の場合、Ｃｚｏｃｈｒａｌ　ｓｋｉ
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
によっ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、例えば棒をショークラッシャー
で破壊あるいは破砕することによって得られる。多結晶
けい素の棒はノ・ログノシラン、例えばトリクロロシラ
ンを例えばけい素、グラファイトまたはグラファイト箔
からなる加熱された担体上で分解することによって得ら
れる（ＤＥ−Ｏ８２６１８２７６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８關メツシュ以上のふるい分割である
。粒度の小さい粒子は通常あま９にも高い割合の不純物
、例えばクラッシャーの摩耗物、担体の残滓、電極材等
、を示す。それ故８ｍｍ以下のふるい分割は′廃断片“
とじて捨てられるが、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。

従って、本発明の課題はけい素断片、特にいわゆる１廃
断片“から不純物を除去してそれら断片をＣｚｏｃｈｒ
ａｌｓｋｉ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
ましだ断片をぶつ化水素酸で処理し、（ｄ）所望により
、酸処理または磁気処理あるいはその組合せによって鉄
含有不純物を分離する各工程を特徴とする方法によって
解決される。

この方法は一般に、気相分離によって得られたけい集成
型体、例えば棒または管をクラッシャー、例えばショー
クラッシャ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ッシャーからの鉄含有摩耗物で８
９、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
に無関係であシ、種々の粒度のものに適用できる。従っ
て、例えばグラファイト苗土に析出したけい素の容積の
太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
シも小さく、従って粒度によって分類した後に通常の場
合は、約４闘メツシユのふるいで得られるふるい分ＩＪ
、不純物の多い時には約１ＯＮメツシユのふるい分割、
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類は、例えばグラ７ァ
イト箔上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６０〜４５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混■させる
のが最も好都合である。この方法を行うに当って有利な
ことは浴を加熱装置を使って陥部に保ち得ることでるる
。谷溶液の沸点に近く、すなわち約９０〜１００ｔｌ’
の範囲自費、可能な限ｐ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５〜６０分間で充分で
ある。

第一工程に引続いて、硝酸塩溶液で温潤させたけい素断
片を有利には９００〜１３００Ｃ１好ましくは１０００
〜１１５０Ｕ　の温度で空気の存仕下に焼なます。この
目的には、例えばセラミックス産業でよく知られるよう
になっ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力】、
１０００〜１１５０Ｃでは通常１／４〜６時間である。

この時間の間に炭素含有不純物は酸化され、−酸化炭素
または二酸化炭素として混合物から除かれる。ラッカ一
様の無色のけい酸塩ノ４で被われた炭素を含まないけい
素断片が残滓として残９、場合によっては少なくとも部
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
断片からけい酸垣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
たふり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。ぶつ化水素酸の作用には通常約５〜
１０分を必擬とする。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っては残留
している鉄含有不純物から成っている。

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ょシ、例えばｊｊ
ｂｅｒｂａｎｄ−磁気選別機を使って混合物から鉄含有
不純物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１梠は通常約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？洗抄してｕｌｋ除去し、
乾燥し、そして例えば（’ｚ□ｃｂｒａｌｓｋｉ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ｌａに原則的には焼なまし工程の後ぶ
つ化水素酸処理の前に、お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
るい分別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（Ｃｚｏｃｂｒａｌｓｋｉの坩堝引出し
法に使用することができる。この方法によって価値有る
析出けい素原料の利用度が改嵜され、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ケ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っ
て析出した多結晶けい素棒をショークラッシャーで破砕
した。得られた断片をふるい装置で分別し、４關メツシ
ユま↑のふるい分別を分離した。この分別（約２ｏＫｐ
）はいわゆる“廃断片″でロシ、けい素１ｃｆｆｌ当９
約５・１０１７原子の炭素含有不純物と、光学的試験で
測定したところでは約１０００１１１１１ｎ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
℃に保った濃塩酸に約２時間浸漬した。

続いて性成物を洗浄してｅを除き、約４０Ｍ量％の硝酸
ナトリウム水溶液（温度約９０°Ｃ）の浴に約６０分間
浸漬し、次に約１１００℃の焼なまし炉中で約１時間焼
なましだ。冷却後、けい素を被っているラッカ一様のけ
い酸塩層をぶつ化水素酸処理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１ａｆｌ当シ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っ
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 グラファイト箔の担体上にトリクロロシランの分解によ
って析出した多結晶けい素棒を銅製のショークラッシャ
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メツシュ以下のふるい分別を分離して捨て
た。

不純物としてグラファイト箔の付着性残渣のみを含んで
いる残シの分別（重量約２０　Ｋｙ　）を先ず９０℃に
保った約４０重量％の硝酸す）　ｌラム溶液の浴に約６
０分間浸漬した。次に浴からとシだし約１１００℃の焼
なまし炉中で約６０分間焼なましだ。続いて断片を７０
℃に保っ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１ｃｍｌ当
９０．５・１０１７原子を下廻った。得られたけい素は
何の制限もな（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉの坩堝引出し法
に使用することができた。

第１頁の続き ０発　明　者　ミヒヤエル・ペーテラ　ドイツ連邦共和
国−ト　トラーセ　１ エンメルチインク、ケツテレル　シュ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　（ａ）多結晶けい集成型体を破砕する際に生ずる
   けい累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ぶつ化
   水素酸で処理し、（ｄ）所望によシ、酸処理または磁気
   処理めるいはその組合せによって鉄含有不純物を分離す
   る各工程をＩＰｆ徴とする、多結晶けい集成型体を破砕
   する際に生ずる（つ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％肝梢求の範囲１に記載の方
   法。 ６）焼なましを１０００〜１１００Ｃで行なう特許請求
   の範囲１および２に記載の方法。 ４）塩叡址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に記載の方法。 ５）鉄含有不純物の分離を第一工程として行う特許請求
   の範囲４に記載の方法。