「ポリシリコン」

電池材料

金属シリコンを多結晶化したシリコン、「ポリシリコン」について述べていくことにします。用途は二つ。一つは半導体シリコンウェハの原料(半導体ウェハは単結晶シリコン)、二つめは太陽電池のセル原料(ポリシリコン基板として使用する場合とポリシリコンから単結晶シリコン作り基板とする場合)のケースになります。Wikipediaより定義を引用します。

次に多結晶シリコンの製造フローについて簡単に述べていきます。多結晶シリコンは先ずは珪石からシリカを製造(精製抽出)し、シリカを還元して金属シリコンを製造することから始まります。

金属シリコンの段階では結晶化していませんし、シリコン純度は98~99%程度のものが生成されます。

次にこの金属シリコンを塩素化してトリクロロシランとしてシリコンを結晶化するための原料となります。トリクロロシランの純度としては4Nまで高純度化されます。

多結晶シリコン化の最終段階では、トリクロロシランを原料に多結晶化されたシリコンが得られます。太陽電池向けでは6N~9Nの純度が製造され、半導体向けには11Nという高純度品が得られます。尚、純度差が大きく違いますが、工程の差は明らかではありません。この半導体向けのポリシリコンについては実質日米欧の5社のみの生産が行われています。

次に太陽電池向け及び半導体向けの多結晶シリコン及びシリコンウェハまでの工程図を示しますが、基本的には全く同じです(純度差の工程は不明です)。あえての違いを示すとすれば、ウェハ工程のところで、最初に述べた通り太陽電池のケースは多結晶・単結晶シリコン双方が使用されていること。またウェハの形状が太陽電池はセルの形状に合わせて角形で切り出されています。

最後に多結晶シリコンについて太陽電池と半導体用についての比較表を示します。規模としては圧倒的に太陽電池向けが大きいものの、価格面では全く領域が異なります(製品スペックに起因します)。

最近中国では半導体材料の自給化を目指してシリコンウェハの国産化が試みられており、生産能力では世界の3割を占めるともされていますが、半導体用ポリシリコン生産における技術的な大きい壁がある事により、現状は上記半導体用ポリシリコン会社からの供給を受けての半導体単結晶シリコン及びシリコンウェハの製造を行っている模様です。

シリコンウェハ能力だけではなく、ポリシリコンの段階から半導体対応設備にしないと本質的な生産の自国生産の実現化は達成できていないと言えましょう。

                                     以上」

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