Brevet FR2530607A1 — publié le 19840127

i 2530607 SILICIUM PUR, EN POUDRE DENSE, ET SON PROCEDE DE PREPARATION La présente invention concerne un silicium dense de haute pureté et un procédé de préparation de ce produit. On sait que l'on peut préparer du silicium de haute pureté (c'est-à-dire du silicium utilisable pour la production -des semi- conducteurs) en décomposant du silane Si H 4 par élévation de tempé- rature Cette décomposition a été spécialement étudiée à une température élevée, c'est-à-dire à température supérieure à 700 'C environ On obtient alors une poudre fine de silicium pur dont la densité est très faible (de l'ordre de 0,2) Dans la présente demande, 1 e mot "densité" doit être entendu comme signifiant "densité apparente" déterminée en suivant les normes en vigueur pour la détermination de cette densité apparente. Il a été trouvé et c'est là l'objet de la présente invention que, lorsque la décomposition thermique du silane était effectuée à une température comprise entre 500 et 700 'C, de préférence entre 500 et 600 'C, on obtenait une poudre de silicium ayant une densité supérieure, c'est-àdire une densité au moins égale à environ 0,6 et généralement comprise entre 0,6 et 0,8. La présente invention concerne donc en tant que produit nouveau une poudre-de silicium, de haute pureté, caractérisée en ce qu'elle présente une densité supérieure à environ 0,6; elle concerne également un procédé de préparation dudit produit nouveau, procédé dans lequel ladite poudre est produite par décomposition thermique d'un silane, caractérisé en ce que ladite décomposition est réalisée à une température comprise entre 500 et 700 'C et, de préférence, comprise entre 500 et 600 'C. Il a été trouvé également que l'on pouvait encore améliorer la densité de la poudre obtenue si, réalisant la décomposition thermi- que du silane dans la gamme des températures mentionnées ci-dessus, la réaction de décomposition thermique était conduite de façon que la phase gazeuse dans le réacteur comporte toujours et en tous points au moins environ 15 %, en volume, de silane En effet, lorsqu'on opère dans ces conditions, on a trouvé que la décompo- sition du silane s'effectuait, au moins en partie, sur d'es grains de silicium préalablement obtenus et que ces grains 2 2530607 grossissaient du fait du dépôt progressif du silicium sur leur surface extérieure Dans ces conditions, on a obtenu de la poudre de silicium dont la densité était comprise entre 0,8 et 1,2. La présente invention concerne donc également en tant que matériau nouveau un silicium de haute pureté, caractérisé en ce qu'il présente une densité comprise entre 0,8 et 1,2; elle con- cerne également un procédé de préparation dudit silicium, carac- térisé en ce que les grains de silicium sont obtenus par décompo- sition du silane à une température comprise entre 500 et 7000 C, de préférence entre 500 et 600 C, dans un réacteur dont la phase gazeuse comporte toujours au moins 15 %, en volume, de silane. Les techniques utilisables pour mettre en oeuvre cette der- nière condition expérimentale sont très variées; on peut, par exemple, opérer dans un réacteur tubulaire alimenté à l'une de ses extrémités par du silane et convenablement chauffé sur au moins une partie de sa longueur, la longueur de la zone chauffée étant choisie de façon qu'au plus 85 % du silane entrant soient décom- posés dans ladite zone. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention. On utilise un réacteur en acier inoxydable revêtu intérieu- rement de quartz; la longueur de ce réacteur est de 900 mm, son diamètre est de 100 mm; le réacteur est chauffé par un four tubulaire à résistance sur une longueur d'environ 235 mm; le silane pur est injecté à l'une des extrémités du réacteur, le gaz restant et le silicium produit sont récupérés à l'autre extrémité du réacteur. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci-après; dans ce tableau, on a indiqué: le débit d'entrée du silane (mesuré dans des conditions normales) en cm 3/min, la température du four (T), le pourcentage de silane restant dans les gaz sortant du réacteur, la densité du silicium récupéré. 3 2530607 *DEBIT DE SILANE T OC % SILANE DENSITE DU * cm 3/min SILICIUM 600 750 5 0,3 600 550 21 0,75 * 1000 550 29 i * 1000 490 55 0,4 4 2530607 REVENDICATIONS 1) Poudre de silicium de haute pureté caractérisée en ce qu'elle présente une densité supérieure à environ 0,6 et de préférence comprise entre 0,8 et 1,2 - 2) Procédé pour la préparation de poudre de silicium de densité supérieure à 0,6 par décomposition thermique du silane caractérisé en ce que ladite décomposition est réalisée à une température comprise entre 500 et 700 'C et de préférence comprise entre 500 et 6000 C. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la réaction de décomposition est conduite de façon à ce que la phase gazeuse dans le réacteur de décomposition comporte toujours et en tout point au moins environ 15 % en volume, de silane.