CN101863478B - 高纯四氟化硅的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高纯四氟化硅的制备方法，其包括如下步骤：四氟化硅生成工序，用质量比为1∶(10～15)∶(38～42)的二氧化硅、氟硅酸及浓硫酸反应，生成四氟化硅；四氟化硅提纯工序，生成的四氟化硅经气液分离、浓硫酸干燥及分子筛吸附处理得到高纯四氟化硅；硫酸生成工序，对四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氢的废硫酸进行水蒸气蒸馏，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提纯工序中；本发明的有益效果是：制备的四氟化硅纯度可达到99.9％，且可回收循环使用硫酸，减低了生产成本，且减少了废弃物量。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯四氟化硅的制备方法。
背景技术
目前，四氟化硅主要用在两个方面，一方面作为生产多晶硅再到晶圆的材料(MEMC工艺)。另外一方面用于半导体行业中层间绝缘膜(FSG膜)，作为Low-k材料的一种。主要被用于130纳米和90纳米生产线的一部分，但不用于最新的微细工序。四氟化硅用作以上工艺中纯度要求非常高，关于其制备方法，已知的有如下方法：
1、硅与氟反应的制造方法；
Si+2F2→SiF4 (1)
2、二氧硅与氟化氢反应的制造方法；
SiO2+4HF→SiF4+2H2O (2)
3、氟硅酸盐热分解的制造方法；
BaSiF6→SiF4+BaF2 (3)
4、萤石等的氟化物、二氧硅及硫酸反应的制造方法；
2CaF2+SiO2+2H2SO4→SiF4+2CaSO4+2H2O (4)
5、由制造磷酸时的副产物，也可以得到四氟化硅。
在反应式(1)中，要得到价廉大量的氟是困难的。因此，不适用于四氟化硅的大量生产的需要。在反应式(2)的制造方法中，如下反应式(5)所示，副产的水又会水解四氟化硅，生成氟硅酸与二氧化硅。
3SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2 (5)
根据反应式(2)在制造四氟化硅时，为了去除副产的水，使用浓硫酸等作脱水剂。具体方法为：向悬浮有二氧化硅的浓硫酸中导入氟化氢，产生四氟化硅如反应式(6)、(7)，二氧化硅与氟氢酸发生反应合成氟硅酸后，通过浓硫酸脱水分解氟硅酸产生四氟化硅。
SiO2+6HF→H2SiF6 (6)
H2SiF6+H2SO4→SiF4+2HF+H2SO4 (7)
采用这种方法时，为了抑制杂质氟硅醚的产生和四氟化硅在硫酸中溶解，要保证硫酸的高浓度。另外，在大量制造四氟化硅时，有含有高浓度氟化氢的硫酸溶液(以下简称废硫酸)产生，其排除方法和成本成为问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种操作简单，制备成本低的高纯四氟化硅的制备方法。
本发明的技术方案是：一种高纯四氟化硅的制备方法，其包括如下步骤：
(1)四氟化硅生成工序，用质量比为二氧化硅∶氟硅酸∶浓硫酸＝1∶(10～15)∶(38～42)反应，生成四氟化硅；
(2)四氟化硅提纯工序，生成的四氟化硅经气液分离、浓硫酸干燥及分子筛吸附处理得到高纯四氟化硅；
(3)硫酸生成工序，对四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氢的废硫酸进行水蒸气蒸馏，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提纯工序中。
所述步骤(1)中所述二氧化硅的含量为99％以上。
所述步骤(1)中浓硫酸的温度为60℃以下，浓硫酸的浓度为95％以上。
所述步骤(1)中氟硅酸为氟硅酸水溶液，氟硅酸水溶液的浓度为40％。
所述步骤(2)中干燥处理所用的浓硫酸的浓度为95％以上。
所述步骤(2)中吸附处理所用的分子筛包括质量比为1∶1∶1的3A、4A和13X三种分子筛。
所述步骤(3)中的硫酸中所含的氟化氢的含量为50ppm以下。
本发明的有益效果是：制备的四氟化硅纯度可达到99.9％，且可回收循环使用硫酸，减低了生产成本，且减少了废弃物量。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明高纯四氟化硅的制备方法，其包括如下步骤：
1、用清水清洗整个反应装置，并用高氮将系统置换、吹干；
2、四氟化硅生成工序，用质量比为二氧化硅∶氟硅酸∶浓硫酸＝1∶(10～15)∶(38～42)反应，生成四氟化硅，其反应方程式为：
SiO2+4HF→SiF4+2H2O
先向反应釜中加入135g含量为99％的二氧化硅，然后加入3L浓度为95％的浓硫酸3L，向加料斗中加入1.5L浓度为40％的氟硅酸，通过加热导热油间接加热反应釜，然后将加料斗中的氟硅酸逐步加入反应釜中，控制反应釜中的温度为60℃，压强为0.02MPa；
3、四氟化硅提纯工序，反应釜中生成的四氟化硅通过气液分离器分离，浓硫酸干燥及分子筛吸附处理后得到高纯度四氟化硅，将其收集到吸收钢瓶中，并将吸收钢瓶置于装有液氮的容器中进行冷冻保存；
4、硫酸生成工序，对四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氢的废硫酸在蒸发罐中进行水蒸气蒸馏，再将硫酸在浓缩罐中的浓缩至四氟化硅生成工序和四氟化硅提纯工序所需浓度后，回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提纯工序中。
本实施例的检测结果：
1、钢瓶质量：反应前W1＝8058.5g，反应后W2＝8617.0g，
2、每个吸收钢瓶内的充装气体的质量为558.5g，体积为8L，压强为1.45Mpa
3、检测结果：制备的四氟化硅气体中含有Air(空气)、SO2、H2、CO2和HF，其中：
SiF4含量为99.98％；Air含量为0.0046％；SO2含量为0.0023％；H2含量为0.0065％；CO2含量＜0.0015％；HF含量＜0.0054％。
Claims (3)
1.一种高纯四氟化硅的制备方法，其特征是：其包括如下步骤：
(1)四氟化硅生成工序，用质量比为二氧化硅∶氟硅酸∶浓硫酸＝1∶(10～15)∶(38～42)反应，生成四氟化硅；
(2)四氟化硅提纯工序，生成的四氟化硅经气液分离、浓硫酸干燥及分子筛吸附处理得到高纯四氟化硅；
(3)硫酸生成工序，对四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氢的废硫酸进行水蒸气蒸馏，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提纯工序中。
其中所述二氧化硅的含量为99％以上，所述浓硫酸的温度为60℃以下，浓硫酸的浓度为95％以上，氟硅酸为氟硅酸水溶液，氟硅酸水溶液的浓度为40％。
2.根据权利要求1所述的高纯四氟化硅的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中吸附处理所用的分子筛包括质量比为1∶1∶1的3A、4A和13X三种分子筛。
3.根据权利要求1所述的高纯四氟化硅的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中的硫酸中所含的氟化氢的含量为50ppm以下。
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| 于剑昆.四氟化硅的生产概况.《无机盐工业》.2006,第38卷(第1期),第1-4页. * |
| 大塚丰三等.高纯四氟化硅的制造方法.《低温与特气》.1986,(第01期),第47-51页. * |
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