JPS5829248B2 - トリクロルシランの製造法 - Google Patents
トリクロルシランの製造法Info
- Publication number
- JPS5829248B2 JPS5829248B2 JP1253577A JP1253577A JPS5829248B2 JP S5829248 B2 JPS5829248 B2 JP S5829248B2 JP 1253577 A JP1253577 A JP 1253577A JP 1253577 A JP1253577 A JP 1253577A JP S5829248 B2 JPS5829248 B2 JP S5829248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- trichlorosilane
- hydrogen
- silicon
- silicon tetrachloride
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は四塩化ケイ素からトリクロルシランを工業的に
製造する方法に関する。
製造する方法に関する。
半導体用シリコンは、主にトリクロルシランと水素との
反応によりシリコンを通電加熱されたシリコン棒上に析
出させてつくられるが、このシリコン析出反応では四塩
化ケイ素が約６０％も副成し、トリクロルシランからシ
リコンへの収率を低下させる主因となっている。
反応によりシリコンを通電加熱されたシリコン棒上に析
出させてつくられるが、このシリコン析出反応では四塩
化ケイ素が約６０％も副成し、トリクロルシランからシ
リコンへの収率を低下させる主因となっている。
一方、四塩化ケイ素から同様の方法で半導体用シリコン
をつくることも不可能ではないが、反応速度が遅いこと
と反応率も低いことから、この方法は工業的にはほとん
ど用いられていない。
をつくることも不可能ではないが、反応速度が遅いこと
と反応率も低いことから、この方法は工業的にはほとん
ど用いられていない。
そのため、四塩化ケイ素をトリクロルシランに転化する
種々の方法が研究され、特許されたものも多数あるが、
転化率５０％を越えるものはほとんどなく、越えると称
されるものも過酷な操業条件を必要とするため、工業的
規模で実施できる満足な方法は、いまだに確立されてい
ない。
種々の方法が研究され、特許されたものも多数あるが、
転化率５０％を越えるものはほとんどなく、越えると称
されるものも過酷な操業条件を必要とするため、工業的
規模で実施できる満足な方法は、いまだに確立されてい
ない。
本発明はこのような問題を解決し、工業的規模で安価に
トリクロルシランを製造する方法を提供するものである
。
トリクロルシランを製造する方法を提供するものである
。
従来四塩化ケイ素を原料としたトリクロルシランの製造
は例えば特開昭４８−４７５００等に見られるごとく外
熱式反応管中で５００〜１１０００Ｃの温度範囲で研究
された例がほとんどであるが、このような温度範囲が選
ばれた理由は四塩化ケイ素、トリクロルシラン、塩化水
素等の腐蝕性ガスが存在するため、これ以上の高温に耐
える材料が見当らないこと、および１１００°Ｃ以上で
は生成したトリクロルシランからシリコンへの析出が始
まるので有利ではないという理由による。
は例えば特開昭４８−４７５００等に見られるごとく外
熱式反応管中で５００〜１１０００Ｃの温度範囲で研究
された例がほとんどであるが、このような温度範囲が選
ばれた理由は四塩化ケイ素、トリクロルシラン、塩化水
素等の腐蝕性ガスが存在するため、これ以上の高温に耐
える材料が見当らないこと、および１１００°Ｃ以上で
は生成したトリクロルシランからシリコンへの析出が始
まるので有利ではないという理由による。
しかるに我々は、さらに高温での反応を可能にする方法
を見い出し、四塩化ケイ素からのトリクロルシラン製造
法として、工業的に充分満足し得る方法を確立するに至
った。
を見い出し、四塩化ケイ素からのトリクロルシラン製造
法として、工業的に充分満足し得る方法を確立するに至
った。
すなわち、本発明は発熱体に四塩化ケイ素と水素の混合
ガスを吹きつけるという、従来行なわれたことのない手
法を利用するもので、この方法によると１１００’Ｃ以
上の温度範囲においても、シリコンの析出が起こらない
という事実が見い出された。
ガスを吹きつけるという、従来行なわれたことのない手
法を利用するもので、この方法によると１１００’Ｃ以
上の温度範囲においても、シリコンの析出が起こらない
という事実が見い出された。
しかも加熱の方式が外熱式ではなく内熱式であるから、
反応容器の腐蝕の問題も解決され、また反応条件を適当
に設定すれば四塩化ケイ素のトリクロルシランへの転化
率を６０％程度に高めることが可能である。
反応容器の腐蝕の問題も解決され、また反応条件を適当
に設定すれば四塩化ケイ素のトリクロルシランへの転化
率を６０％程度に高めることが可能である。
なお、ここにいう転化率は生成したトリクロルシランの
モル数を使用した四塩化ケイ素のモル数で除した商の１
００倍である。
モル数を使用した四塩化ケイ素のモル数で除した商の１
００倍である。
従来１１００〜１６００℃の温度範囲ではトリクロルシ
ランへの転化よりもシリコンの析出反応の方が優勢にな
ると考えられていたが、発熱体に反応ガスを吹きつける
という新しい手法を採用することにより、発熱体近傍に
常に反応させたいガスのみを存在させることが可能とな
って、四塩化ケイ素からトリクロルシランへの反応がす
みやかに進み、かつ生成したトリクロルシランが発熱部
分から即座に取り除かれるため、結局トリクロルシラン
からシリコンへの析出反応が起こらないという結果がも
たらされるものと考えられる。
ランへの転化よりもシリコンの析出反応の方が優勢にな
ると考えられていたが、発熱体に反応ガスを吹きつける
という新しい手法を採用することにより、発熱体近傍に
常に反応させたいガスのみを存在させることが可能とな
って、四塩化ケイ素からトリクロルシランへの反応がす
みやかに進み、かつ生成したトリクロルシランが発熱部
分から即座に取り除かれるため、結局トリクロルシラン
からシリコンへの析出反応が起こらないという結果がも
たらされるものと考えられる。
加熱法が内熱式であるので、反応器壁を高温にさらす必
要がなくなるので、本発明では反応器の腐食の問題が避
けられる。
要がなくなるので、本発明では反応器の腐食の問題が避
けられる。
したがって従来の方法では不可能であった外部を水冷し
たステンレススチール製反応容器の使用が可能となり、
工業的規模の装置の製作が可能になった。
たステンレススチール製反応容器の使用が可能となり、
工業的規模の装置の製作が可能になった。
発熱体の温度は１１００〜１６０００Ｃの温度範囲内で
あるのがよい。
あるのがよい。
発熱体が１１００’Ｃより低温度だとトリクロルシラン
への転化率が著しく低下し、また１６００℃より高温に
しても転化率は５７％程度でほぼ一定となり、それ以上
温度を上げても転化率は増大せず輻射エネルギーのみ増
加するので技術的に意味がない。
への転化率が著しく低下し、また１６００℃より高温に
しても転化率は５７％程度でほぼ一定となり、それ以上
温度を上げても転化率は増大せず輻射エネルギーのみ増
加するので技術的に意味がない。
トリクロルシランを高転化率で生成させるためには、一
般に四塩化ケイ素と水素の混合物からなる供給ガス流の
流速が増大するほど、発熱体の温蜜を高めるのが好まし
い。
般に四塩化ケイ素と水素の混合物からなる供給ガス流の
流速が増大するほど、発熱体の温蜜を高めるのが好まし
い。
供給ガス流中の水素／四塩化ケイ素のモル比もトリクロ
ルシランの転化率に影響を及ぼし、このモル比が４未満
だと一般に満足しうる転化率が得られないことが多い。
ルシランの転化率に影響を及ぼし、このモル比が４未満
だと一般に満足しうる転化率が得られないことが多い。
水素／四塩化ケイ素のモル比は、転化率の面からは、可
及的に高いことが望ましいが、この比が高くなる程四塩
化ケイ素が（シタ力って生成物のトリクロルシランモ）
希薄になり、反応の能率および生成物の分離回収の容易
さを考慮すると、上記モル比の上限は１５程度である。
及的に高いことが望ましいが、この比が高くなる程四塩
化ケイ素が（シタ力って生成物のトリクロルシランモ）
希薄になり、反応の能率および生成物の分離回収の容易
さを考慮すると、上記モル比の上限は１５程度である。
本発明方法を実施するための装置は、水冷ジャケットを
有するステンレス鋼製の容器内に水素、四塩化ケイ素、
トリクロルシラン、塩化水素に対して不活性な材料、た
とえば、グラファイト、シリコン、シリコンカーバイド
等でできた発熱体を設けて外部より通電できるようにし
、反応ガスの導入口をその発熱体に臨ませて開口させ、
別に適当な位置に生成ガスの排出口を設けたものである
。
有するステンレス鋼製の容器内に水素、四塩化ケイ素、
トリクロルシラン、塩化水素に対して不活性な材料、た
とえば、グラファイト、シリコン、シリコンカーバイド
等でできた発熱体を設けて外部より通電できるようにし
、反応ガスの導入口をその発熱体に臨ませて開口させ、
別に適当な位置に生成ガスの排出口を設けたものである
。
非常に簡単な装置であるから、当業者は所望の生産規模
に応じて自由に設計することができる。
に応じて自由に設計することができる。
発熱体の加熱方法も直接通電加熱、高周波誘導加熱等か
ら任意に選択できる。
ら任意に選択できる。
この装置に四塩化ケイ素の蒸気を水素気流に混じて送り
こめばよい。
こめばよい。
本発明の方法により、水素と四塩化ケイ素の混合物を前
記のような発熱体に吹きつけるとトリクロルシランが生
成するとともに塩化水素を副生ずる。
記のような発熱体に吹きつけるとトリクロルシランが生
成するとともに塩化水素を副生ずる。
従って排出口より排出される生成ガスはＨ２゜５ｉＣ１
４，５ＩＨＣ１３，ＨＣｌを含む。
４，５ＩＨＣ１３，ＨＣｌを含む。
この混合物此り５ｉＨＣ１３を単離するには、まづ深冷
によってＳ ｉＨＣｌｓと５ｉＣ１４を液化してＨ２と
ＨＣｌより分離し、液体の精密蒸留によって５ｉＨＣ１
３を分取する。
によってＳ ｉＨＣｌｓと５ｉＣ１４を液化してＨ２と
ＨＣｌより分離し、液体の精密蒸留によって５ｉＨＣ１
３を分取する。
次に実施例によって本発明を具体的に説明する。
本発明者らが使用した反応容器は容積的２０１のもので
あった。
あった。
実施例 １
前述したところに従って製作された装置を使用して、水
素：四塩化ケイ素のモル比１１の混合ガス炎、１１００
℃に加熱したグラファイト発熱体に５．５ ｍ ／ ｓ
ｅｃの線速度（水素流量で１６１／ｍ１ｎ）で吹きつけ
て、トリクロルシランを生成させた。
素：四塩化ケイ素のモル比１１の混合ガス炎、１１００
℃に加熱したグラファイト発熱体に５．５ ｍ ／ ｓ
ｅｃの線速度（水素流量で１６１／ｍ１ｎ）で吹きつけ
て、トリクロルシランを生成させた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法によって分析し
たところ、トリクロルシランの転化率は４２％であり、
１時間の反応で１８４ＣＣのトリクロルシランが生成し
た。
たところ、トリクロルシランの転化率は４２％であり、
１時間の反応で１８４ＣＣのトリクロルシランが生成し
た。
実施例 ２
実施例１と同じ装置で、水素：四塩化ケイ素のモル比１
１の混合ガスを１３００’Ｃに加熱したグラファイト発
熱体に５．５ ｍ ／ ｓｅｃの線速度（水素流量で１
６１／／ｒＴＩＩｎ）で吹きつけて、トリクロルシラン
を生成させ、生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法に
よって分析したところ、トリクロルシランの転化率は５
１％であり、３０分の反応でトリクロルシランｌｌ０Ｃ
Ｃが得られた。
１の混合ガスを１３００’Ｃに加熱したグラファイト発
熱体に５．５ ｍ ／ ｓｅｃの線速度（水素流量で１
６１／／ｒＴＩＩｎ）で吹きつけて、トリクロルシラン
を生成させ、生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法に
よって分析したところ、トリクロルシランの転化率は５
１％であり、３０分の反応でトリクロルシランｌｌ０Ｃ
Ｃが得られた。
比較例 １
１１０００Ｃに加熱した外熱式石英管に水素：四塩化ケ
イ素のモル比１１の混合物を水素流量１６１／ｍｉｎで
通過させてトリクロルシランを生成させ反応後の排出ガ
ス組成をガスクロマトグラフ法により測定した。
イ素のモル比１１の混合物を水素流量１６１／ｍｉｎで
通過させてトリクロルシランを生成させ反応後の排出ガ
ス組成をガスクロマトグラフ法により測定した。
トリクロルシランの転化率は１５％で生成量は１時間で
６５ｃｃであった。
６５ｃｃであった。
なお石英管の内部にはかなりシリコンが析出しており実
施例１に比して連続的に操業することが困難であった。
施例１に比して連続的に操業することが困難であった。
実施例 ３
実施例１と同じ装置を使用して、水素二四塩化ケイ素の
モル比１１の混合物を１４０００Ｃに加熱したグラファ
イト発熱体に１１ ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量で
３２１／ｍ１ｎ）で吹きつけた。
モル比１１の混合物を１４０００Ｃに加熱したグラファ
イト発熱体に１１ ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量で
３２１／ｍ１ｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法によって分析し
たところ、トリクロルシランの転化率は５２％であり、
２時間で９１５ＣＣのトリクロルシランが得られた。
たところ、トリクロルシランの転化率は５２％であり、
２時間で９１５ＣＣのトリクロルシランが得られた。
実施例 ４
実施例１と同じ装置を使用して、水素：四塩化ケイ素の
モル比４の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイ
ト発熱体に］、 １ ｍ ／ ｓｅｃの線速度（水素流
量で３２１７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
モル比４の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイ
ト発熱体に］、 １ ｍ ／ ｓｅｃの線速度（水素流
量で３２１７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率は２０％であり、１時間４
８Ｑｃｃのトリクロルシランが得られた。
、トリクロルシランの転化率は２０％であり、１時間４
８Ｑｃｃのトリクロルシランが得られた。
比較例 ２
実施例１と同じ装置を使用して、水素二四塩化ケイ素の
モル比３の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイ
ト発熱体にｌ１ｍ／ｓｅｃの線速度（水素流量で３２
ｌ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
モル比３の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイ
ト発熱体にｌ１ｍ／ｓｅｃの線速度（水素流量で３２
ｌ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率は１０％であり、１時間で
３２３ＣＣのトリクロルシランが得られた。
、トリクロルシランの転化率は１０％であり、１時間で
３２３ＣＣのトリクロルシランが得られた。
実施例 ５
実施例１の装置を使用して、水素：四塩化ケイ素のモル
比１５の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイト
発熱体に線速度１１ ｍｌ ｓｅｃ （水素流量で３２
１Ｊ ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
比１５の混合ガスを１４００℃に加熱したグラファイト
発熱体に線速度１１ ｍｌ ｓｅｃ （水素流量で３２
１Ｊ ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率５７％で、１時間に３２０
ＣＣのトリクロルシランが得られた。
、トリクロルシランの転化率５７％で、１時間に３２０
ＣＣのトリクロルシランが得られた。
比較例 ３
実施例１と同じ装置を使用して、水素二四塩化ケイ素の
モル比２０の混合ガスを１４００００に加熱したグラフ
ァイト発熱体に線速度１１ ｍｌ ５ｅｃ（水素流量で
３２ ｌ７ｍ ｉ ｎ ）で吹きつけた。
モル比２０の混合ガスを１４００００に加熱したグラフ
ァイト発熱体に線速度１１ ｍｌ ５ｅｃ（水素流量で
３２ ｌ７ｍ ｉ ｎ ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率５７％で、１時間に２４１
． ＣＣのトリクロルシランが得られた。
、トリクロルシランの転化率５７％で、１時間に２４１
． ＣＣのトリクロルシランが得られた。
比較例 ４
実施例１と同じ装置を使用して水素二四塩化ケイ素のモ
ル比１１の混合ガスを１０００’Ｃに加熱したグラファ
イトに１１． ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量３２
ｌ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
ル比１１の混合ガスを１０００’Ｃに加熱したグラファ
イトに１１． ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量３２
ｌ７ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率は１５％であり、１時間で
１３２ＣＣのトリクロルシランが生成した。
、トリクロルシランの転化率は１５％であり、１時間で
１３２ＣＣのトリクロルシランが生成した。
実施例 ６
実施例１と同じ装置を使用して水素：四塩化ケイ素のモ
ル比１１の混合ガスを１．６００℃に加熱したグラファ
イトに１１ ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量で３２１
／ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
ル比１１の混合ガスを１．６００℃に加熱したグラファ
イトに１１ ｍｌ ｓｅｃの線速度（水素流量で３２１
／ｍ ｉｎ）で吹きつけた。
生成ガス混合物をガスクロマトグラフ法で分析した結果
、トリクロルシランの転化率は１４００°Ｃとほぼ同じ
５３％であり、２時間で９３２ｃｃのトリクロルシラン
が生成した。
、トリクロルシランの転化率は１４００°Ｃとほぼ同じ
５３％であり、２時間で９３２ｃｃのトリクロルシラン
が生成した。
上記の実験例で比較例１は従来の外熱方式の製法によっ
たものであり、転化率も収量も本願方法に比較して非常
に劣る。
たものであり、転化率も収量も本願方法に比較して非常
に劣る。
その他の比較例は温度および反応系の組成において本発
明の好適範囲を外れた条件下での実施であり、その結果
は転化率、収≧のいずれか、または両者において劣る。
明の好適範囲を外れた条件下での実施であり、その結果
は転化率、収≧のいずれか、または両者において劣る。
しかしながら、反応系組成の影響は温度の影響に比して
小さいことが理解されよう。
小さいことが理解されよう。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 四塩化ケイ素と水素の混合物を１１００〜１６００
’Ｃの発熱体に吹きつけることを特徴とするトリクロル
シランの製造法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法であって、該混合
物中の水素の四塩化ケイ素に対するモル比が４〜１５で
あることを特徴とする方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253577A JPS5829248B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | トリクロルシランの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253577A JPS5829248B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | トリクロルシランの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5397996A JPS5397996A (en) | 1978-08-26 |
| JPS5829248B2 true JPS5829248B2 (ja) | 1983-06-21 |
Family
ID=11808015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1253577A Expired JPS5829248B2 (ja) | 1977-02-09 | 1977-02-09 | トリクロルシランの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5829248B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4639005B2 (ja) * | 2001-07-03 | 2011-02-23 | 株式会社トクヤマ | シリコンおよびトリクロロシランの製造法 |
| DE102004019760A1 (de) * | 2004-04-23 | 2005-11-17 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von HSiCI3 durch katalytische Hydrodehalogenierung von SiCI4 |
| WO2008062629A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Appareil pour la fabrication de trichlorosilane |
-
1977
- 1977-02-09 JP JP1253577A patent/JPS5829248B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5397996A (en) | 1978-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2488487A (en) | Production of alkyl silicon halides | |
| JPS6259051B2 (ja) | ||
| CA2662487C (en) | Method for the production of trichlorosilane | |
| US4102985A (en) | Arc heater production of silicon involving a hydrogen reduction | |
| JPH0264006A (ja) | 太陽のシリコンの製造方法 | |
| JPS6081010A (ja) | トリクロルシランの製造法 | |
| CN206033261U (zh) | 一种乙硅烷生产装置 | |
| JPS5829248B2 (ja) | トリクロルシランの製造法 | |
| GB1570131A (en) | Manufacture of silicon | |
| EP0334791A1 (en) | Process for the preparation of silicon nitride | |
| JPS61291410A (ja) | ケイ素の製造方法 | |
| JPH0829929B2 (ja) | ハロゲン化水素化シランの製造方法 | |
| JPS603002B2 (ja) | トリクロルシランの製造法 | |
| JPS63170210A (ja) | クロルシランの製造方法 | |
| JPS6221707A (ja) | トリクロルシランの製造方法 | |
| JPS5930645B2 (ja) | 高純度α型窒化珪素の製造法 | |
| JP7264165B2 (ja) | 三塩化ホウ素の製造方法 | |
| JPH02232309A (ja) | Ｆｅ―Ｓｉ―Ｃ系超微粒子の製造法 | |
| JPH07206421A (ja) | 四塩化珪素の製造方法 | |
| Kojima et al. | Kinetic study of monosilane pyrolysis for polycrystalline silicon production in a fluidized bed | |
| JPS6356210B2 (ja) | ||
| SU398550A1 (ru) | Способ получения арилхлорсиланов | |
| JPS62288109A (ja) | トリクロルシランの製造方法 | |
| JPH0245490A (ja) | 有機ケイ素化合物の製造方法 | |
| JP2795086B2 (ja) | ジメチルクロロシランの製造方法 |