NO342558B1 - Prosess og anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid - Google Patents

Prosess og anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid Download PDF

Info

Publication number
NO342558B1
NO342558B1 NO20073126A NO20073126A NO342558B1 NO 342558 B1 NO342558 B1 NO 342558B1 NO 20073126 A NO20073126 A NO 20073126A NO 20073126 A NO20073126 A NO 20073126A NO 342558 B1 NO342558 B1 NO 342558B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
distillation
trichlorosilane
silicon tetrachloride
compounds
column
Prior art date
Application number
NO20073126A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20073126L (no
Inventor
Gianfranco Ghetti
Original Assignee
Memc Electronic Mat Spa
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Memc Electronic Mat Spa filed Critical Memc Electronic Mat Spa
Publication of NO20073126L publication Critical patent/NO20073126L/no
Publication of NO342558B1 publication Critical patent/NO342558B1/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/10778—Purification
    • C01B33/10794—Purification by forming addition compounds or complexes, the reactant being possibly contained in an adsorbent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C01B33/107—Halogenated silanes
    • C01B33/10778—Purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Oppfinnelsen gjelder en prosess (og et tilsvarende anlegg) for rensing av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid som omfatter de følgende trinnene for å behandle teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid: kompleksdannelse av borurenheter (triklorid BCl3) og andre metalliske urenheter ved tilsetning av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan med dannelse av komplekse makromolekyler med høyt kokepunkt, første kolonnedestillasjon av produktene fra det kompleksdannende trinnet hvori de kompleksdannede borurenhetene sammen med andre metalliske urenheter blir fjernet som bunn, og andre kolonnedestillasjon av toppene av den foregående destillasjonen hvori elektronisk kvalitets triklorsilan (pluss eventuelt tilstedeværende diklorsilan) og/eller silisiumtetraklorid blir oppnådd som topper og fosforklorider PCl3 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsCl3 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle tilstedeværende metaller og metalloidforbindelser og karbosilanforbindelser som har en viss restmengde av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid, blir oppnådd som bunn.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen gjelder en prosess og et anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid.
Oppfinnelsen gjelder særlig rensing av teknisk kvalitets triklorsilan og silisiumtetraklorid for å oppnå elektronisk renhets triklorsilan og silisiumtetraklorid.
Det er kjent at råmaterialet for fremstillingen av silisiumpolykrystaller for elektronisk bruk består av teknisk kvalitets triklorsilan (også identifisert ved hjelp av akronymet TCS TG, hvori TCS står for triklorsilan og TG står for teknisk kvalitet) og/eller silisiumtetraklorid (identifisert med den ovenfor nevnte metodologi ved hjelp av akronymet TET TG). Disse produktene inneholder forskjellige urenheter som hovedsakelig består av andre silaner slik som silisiumtetraklorid og diklorsilan, men også av metalliske klorider, bortriklorid BC13 og andre borforbindelser (bor fungerer i silisium som et dopingmiddel av positive elektriske ladninger) og arsenikk- og fosfortriklorider AsC13 og PC13 (som i silisium virker som dopingsmidler av negative ladninger). Nærværet av nevnte urenheter hindrer teknisk kvalitets triklorsilan og silisiumtetraklorid fra å bli brukt i prosesser for produksjonen av halvledere, hvori kontrollen av den elektriske motstandsevnen blir håndtert ved en streng kontroll av dopingurenheter.
Videre er saltsyre som er brukt i syntesen av klorsilaner, som er et resirkulert produkt fra produksjonen av organosilaner, generelt forurenset med karbonurenheter.
Nærværet av metalliske urenheter, bor, arsenikk og fosforklorider og av karbonklorforbindelser tillater ikke direkte bruk av TCS TG eller TET TG, hverken for produksjonen av silisiumpolykrystaller for elektronisk bruk og for veksten av epitaksiale sjikt i konvensjonelle reaktorer som kalles Epi eller for produksjonen av elektroniske halvlederinnretninger.
For å bruke TCS TG og TET TG i disse prosessene, det vil si at de kan bli klassifisert med en elektronisk renhetskvalitet, må de bli ytterligere renset for å redusere konsentrasjonen av urenheter med en faktor på minst 10000 eller 100000 ganger.
Rensingen av TCS TG eller TET TG blir generelt oppnådd ved hjelp av hyperdestillasjon basert på forskjellen mellom urenhetenes koketemperatur og koketemperaturene til TCS og TET. Den følgende tabell 1 viser koketemperaturen til forskjellige forbindelser.
Tabell 1
Lavtkokende Høytkokende
Forbindelse T (°C) Forbindelse T (°C)
Triklorsilan TCS 33,0 Silisiumtetraklorid TET 57,6
Bortriklorid BC13 12,5 Fosfortriklorid PC13 75,5
Diklorsilan DCS 8,3 Arsenikktriklorid AsC13 130,2
Ikke desto mindre krever enkel destillasjon ved bruk av kolonner som har et høyt antall plater og et svært høye tilbakeløpsforhold, som impliserer svært høye kolonner og høye indre diametere, høye investeringskostnader. For slike borforbindelser som har et høyt kokepunkt svært nær det til TCS, kan destillasjon til og med være ute av stand til å fjerne urenheten på en effektiv måte.
En alternativ renseprosess består av renseprosessen ved hjelp av våte nitrogenbobler. I denne prosessen fører reaksjonen av TCS og/eller TET med fuktighet båret av nitrogen til dannelsen av Si02 og polysiloksaner med høyt kokepunkt (Si-OH-bindinger) som fungerer også som kompleksdannende midler. Renhetsgraden som kan oppnås ved hjelp av renseprosessen i "våt N2" overskrider ikke en P-type verdi på 100 ohm-cm. Faktisk er den kompleksdannende effekten av H20-molekylene og av polysiloksanene i ethvert tilfelle lavere enn den kompleksdannende kapasiteten som hører til elektronrike store molekyler.
Denne typen kapasitet som hører til enkelte forbindelser blir utnyttet i renseprosessene ved hjelp av kompleksdannelse av urenhetene med tinn- eller titanklorider eller med elektronrike store molekyler, hvori et første trinn av kompleksdannelse blir etterfulgt av destillasjon. Denne klassen av prosesser, til tross for det faktum at de er forbedringer med hensyn til den direkte destillasjonen og til kompleksdannelsen med H20, garanterer ikke en optimal renhetsgrad av elektronisk kvalitets TCS og TET når det gjelder p-typen motstandsevne (denne egenskapen er svært viktig i tilfeller der den oppnådde rensede TCS så blir brukt for veksten av sjikt i epitaksiale reaktorer).
Blant renseprosessene ved hjelp av kompleksdannelse av urenhetene finnes en kjent prosess (utviklet av Pechiney, patent GB975000) som anvender tinn- og titanklorider (SnC14 og TiC14), brom (Br2) og klor (C12) for å oksidere fosfor til P5+ og for å kompleksere det ved omgivelsestemperatur i en batchsyklus på 2-24 timer. Den etterfølgende fjerningen av de innførte metallene og andre urenheter (så som bor, aluminium, antimon, vanadium) blir oppnådd ved et utfellingstrinn ved å tilsette trifenylklormetan eller trifenylmetylklorid (TCM). Elektronisk kvalitets TCS blir deretter oppnådd ved hjelp av en etterfølgende destillasjon.
Renhetsnivået som kan oppnås ved hjelp av den ovenfor gitte prosessen kan med hell brukes i tilfeller der en TCS EG som har en verdi av p-typen på 1000 ohm-cm, er vurdert som tilstrekkelig. Faktisk ble denne typen prosess utviklet i en periode hvor dette renhetsnivået var i stand til å møte markedskravene.
En ytterligere prosess for rensing av klorsilaner, spesielt TCS, som tilhører den samme kategorien, ble utviklet av Dynamit Nobel (patent GB 1241108) og anvender en prosess for kompleksdannelse av bor og metalliske urenheter ved hjelp av én eller flere heterosykliske mononukleære eller polynukleære faste forbindelser som inneholder nitrogen (N) som del av en heterosyklisk ring og svovel (S) som del av en annen heterosyklisk ring og som har evnen til å blokkere urenhetene i form av faste komplekser og deretter tillate destillasjonen av rent TCS.
Som en felles egenskap har disse additivene (omtrent ti er opplistet i patentet) et svært høyt elektrontall og har dermed en stor evne til å danne kovalente bindinger, N (nitrogen) -bindinger, S (svovel) -bindinger, OH-grupper (for eksempel 6-metyl-2-tiouracil, N(fenyl)N-CH3-SH, N-metyl-2-tioimidazolin, H-N(fenyl)N-CH3-S, fenotiazin, HN-(fenylfenyl)S).
Denne prosessen ble også utviklet i den andre halvdelen av sekstiårene, hvor et TCS EG renhetsnivå rundt nivåer av p-typen på omtrent 1000 ohm-cm ble vurdert til å være tilstrekkelig til å møte markedets krav.
Løsningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen skal vurderes i denne sammenhengen med det formål å tilveiebringe en prosess og et anlegg for rensing av teknisk kvalitets triklorsilan og silisiumtetraklorid for å oppnå elektronisk kvalitets triklorsilan og silisiumtetraklorid ved hjelp av en reaksjon ved kompleksdannelse av borurenhetene (triklorid BC13) og andre metalliske urenheter som eventuelt er tilstede, med difenyltiokarbazon (ditizon eller også DTZ) og trifenylklormetan (TCM) og etterfølgende fjerning av de kompleksdannende produktene og de gjenværende urenhetene.
Disse og andre resultater er oppnådd ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved å tilveiebringe en prosess i tre trinn: 1) fjerning av bortriklorid BC13, andre borforbindelser og metalliske urenheter ved hjelp av kompleksdannelse derav, 2) fjerning av fosforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle metallene og metalloide forbindelser og karbonsilanforbindelser ved hjelp av destillasjon (renhetsnivået oppnådd etter fjerningen av disse forbindelsene er tilstrekkelig for produksjonen av polykrystall med elektronisk kvalitet), 3) ijerning av mulig tilstedeværende diklorsilan ved hjelp av ytterligere destillasjon (for produksjon av TCS EG som er egnet for å mate epitaksiale reaktorer).
Det er derfor en første spesifikk hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en prosess for rensing av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid som omfatter de følgende trinnene for å behandle teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid:
kompleksdannelse av borurenhetene (triklorid BC13) og andre metalliske urenheter ved tilsetning av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan med dannelsen av komplekse makromolekyler som har høyt kokepunkt,
- første kolonnedestillasjon av komplekseringstrinnproduktene, hvori de kompleksdannede borurenhetene sammen med andre metalliske urenheter blir fjernet ved bunnen, og
andre kolonnedestillasjon på toppene av den foregående destillasjonen hvori den elektroniske kvalitets triklorsilan (pluss diklorsilan som muligens kan være tilstede) og/eller silisiumtetraklorid blir oppnådd som toppen og fosforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle tilstedeværende metaller og metalloide forbindelser og karbosilanforbindelser som har en bestemt restmengde av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid, blir oppnådd som bunnen.
Renseprosessen ifølge oppfinnelsen kan omfatte et ytterligere destillasjonstrinn på bunnene av nevnte andre destillasjonen gjennom hvilken triklorsilan og/eller diklorsilan fritt silisiumtetraklorid blir oppnådd som topp og fosforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle metaller og metalloider og karbonsilanforbindelser som er tilstede blir oppnådd som bunn.
Særlig skjer nevnte kompleksdannelse ifølge oppfinnelsen ved tilsetning av en overskuddsmengde med hensyn til den støkiometriske mengden av en eller begge difenylkarbazon og/eller trifenylklormetan.
Fortrinnsvis skjer nevnte kompleksdannelse ifølge oppfinnelsen ved å tilsette difenyltiokarbazon i en mengde som er den dobbelte av mengden av trifenylklormetan.
Videre er i prosessen ifølge oppfinnelsen i det nevnte første destillasjonstrinn bunntemperaturen omfattet mellom 38 og 48°C (fortrinnsvis er den 42°C) for rensingen av triklorsilan og mellom 65 og 75°C (fortrinnsvis 69°C) for rensingen av silisiumtetraklorid.
Ifølge oppfinnelsen blir særlig det nevnte første destillasjonstrinnet initielt operert med et totalt tilbakeløp på toppene for å tillate bor og andre metallurenheter å fullføre kompleksdannelsen, fortrinnsvis i et tidsrom på minst 3 timer og etter denne perioden med totalt tilbakeløp ble destillasjonen utført med en topp tilbakeløpsstrøm som omfattet mellom 0,3 som et minimum og 2,8 som et maksimum, foretrukket 1,33 når det gjelder TCS og mellom 0,17 som et minimum og 5 som et maksimum, fortrinnsvis 2,5 når det gjelder TET.
Nevnte verdier representerer tilbakeløpsforholdet, det vil si forholdet mellom strømmen av kondensattoppene som blir returnert til toppen av kolonnen og strømmen av ekstraherte topper (destillat).
Det er videre en andre spesifikk hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe et anlegg for rensingen av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid som omfatter de følgende innretninger for behandling av teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid:
- en kolonne for kompleksdannelse og destillasjon av bor- (triklorid BC13) urenheter og andre metalliske urenheter, arbeidende i batch ved å tilsette difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan med dannelse av komplekse makromolekyler med høyt kokepunkt, hvori de kompleksdannede borurenhetene sammen med andre kompleksdannede metalliske urenheter blir fjernet som bunn, og
- en kolonne for destillasjonen av toppene av den foregående kompleksdannelsen og destillasjonskolonnen hvori elektronisk kvalitets triklorsilan (og eventuelt tilstedeværende diklorsilan) og/eller silisiumtetraklorid blir oppnådd som topp og forforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle metaller og metalloider og karbonsilanforbindelser som er tilstede sammen med en viss restmengde av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid blir oppnådd som bunn, og eventuelt
et mellomliggende kar mellom nevnte komplekserings- og destillasjonskolonne og nevnte destillasjonskolonne, hvori toppene av komplekserings- og destillasjonskolonnen blir samlet for å utgjøre et matereservoar for destillasjonskolonnen under startfasen av den følgende operative syklusen av komplekserings- og destillasjonskolonnen, og
en ytterligere destillasjonskolonne for bunnen av nevnte destillasjonskolonne, hvori triklorsilan og/eller diklorsilan fritt silisiumtetraklorid blir oppnådd som topper og fosforklorider PC13, fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle metaller og metalloider og karbonsilanforbindelser som er tilstede sammen med en visst restmengde av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid, blir oppnådd som bunn.
Ifølge oppfinnelsen er særlig det nevnte renseanlegg ifølge ethvert av kravene 11-13 kjennetegnet ved at bunntemperaturen i nevnte komplekserings- og destillasjonskolonne er omfattet mellom 38 og 48°C (foretrukket 42°C) for rensingen av triklorsilan og mellom 65 og 75°C (foretrukket 69°C) for rensingen av silisiumtetraklorid, mens den termiske fluidtemperaturen til veksleren på bunnen av kolonnen er mellom 58 og 73 °C (foretrukket 60°C) for rensingen av triklorsilan og mellom 75 og 83 °C (foretrukket 79°C).
Renseanlegget ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter videre forbindelseskanaler mellom de forskjellige innretningene, forbindelseskanaler til andre anlegg, innløpskanaler for materialer som skal behandles og utløpskanaler for behandlede materialer, pumper, justerings- og kontrollinstrumenter.
Effektiviteten til renseprosessen og anlegget ifølge den foreliggende oppfinnelsen er åpenbar. Faktisk har anvendelsen av to kompleksdannende midler TCM og DTZ og den strenge kontrollen av den kompleksdannende temperaturen mye høyere reduserende kraft for bor- og metallurenheter enn tidligere kjente prosesser og er i stand til å garantere en bemerkelsesverdig stabilitet og kvalitativ repeterbarhet over tid.
Selv dersom TCM og DTZ tillater å realisere kompleksdannelse av TCS- og TET-urenheter også dersom de blir brukt enkeltvis (TCM tillater kompleksdannelse av mange metaller bortsett fra bor), er anvendelsen av disse kompleksdannende midlene sammen spesielt nødvendig for å kompleksere alle urenheter.
Som en konklusjon viser den kombinerte effekten av TCM og DTZ optimal kompleksdannende effektivitet som danner en synergi med hensyn til separat og/eller sekvensiell anvendelse av de nevnte to kompleksdannende midlene.
Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli beskrevet for illustrative, men ikke begrensende, hensikter med referanse spesielt til figur 1 som vedlagt, der det vises et skjematisk flytdiagram relatert til rensingen av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid ifølge en foretrukket utforming av den foreliggende oppfinnelsen.
Særlig vises en komplekserings- og destillasjonskolonne 1, en destillasjonskolonne 2 og en ytterligere destillasjonskolonne 3 av det diklorsilan fritt triklorsilan.
Komplekserings- og destillasjonskolonnen 1 er innretningen hvori borurenhetene (triklorid BC13) og andre metalliske urenheter blir ijemet fra triklorsilan TCS TG og/eller fra silisiumtetraklorid TET TG ved hjelp av en batchprosess som består av en kompleksdannende reaksjon av nevnte urenheter med difenyltiokarbazon (ditizon eller DTZ) og trifenylklormetan (TCM).
De kompleksdannende additivene fremmer dannelsen av kovalente bindinger mellom urenhetene og selve additivene, som forårsaker dannelsen av komplekse makromolekyler med høy koketemperatur. Spesielt skjer reaksjonen mellom store molekyler av ditizon og TCM som er rike på tilgjengelige elektroner, og molekylene til BC13 og andre borforbindelser og eventuelt andre metallkloridmolekyler som er elektronfattige, som danner sterke komplekser som har et svært høyt kokepunkt.
Det er en kritisk egenskap ved denne prosessen for å oppnå en effektiv fjerning av urenhetene å kontrollere temperaturen ved hvilken den kompleksdannende reaksjonen finner sted. Faktisk er det nødvendig med en svært streng kontroll av temperaturområdet ved hvilket den kompleksdannende reaksjonen skjer, ellers kan de oppnådde kompleksene dekomponere. Det vil være nødvendig å kontrollere at temperaturen på bunnen av kolonnen alltid er mellom 38 og 48°C (foretrukket lik 42°C) for at rensingen av triklorsilan skal finne sted og mellom 65 og 75°C (foretrukket 69°C) for rensingen av silisiumtetraklorid.
Bunnen av komplekserings- og destillasjonskolonnen 1 blir varmet opp ved hjelp av en varmeveksler 4 i hvilken det strømmer et termisk fluid, hvis temperatur er omfattet mellom 58 og 73 °C (foretrukket lik 60°C) i tilfelle av triklorsilanrensing og mellom 75 og 83°C (foretrukket 79°C) for rensing av silisiumtetraklorid.
Oppvarming av bunnen av kolonne 1 fører til fordampning av forbindelsene med lavest kokepunkt i blandingen som skal behandles. Disse forbindelsene begynner å stige langs kolonnen 1, passerer gjennom de forskjellige trinn som kolonnen er delt opp i opptil topptrinnet. Her forårsaker en kondensator 5 kondensering av dampene og deres tilbakeløp til kolonnen. I stasjonære betingelser settes en likevekt mellom dampstrømmen oppover på innsiden av kolonne log væskestrømmen nedover på innsiden av den samme kolonne 1 og separasjon av kompleksdannede borurenheter blir oppnådd, disse urenhetene blir ljemet på bunnen av kolonne 1 sammen med andre kompleksdannede metalliske urenheter. For å oppnå likevektsbetingelser blir kolonne 1 initielt operert med 100% tilbakeløp på toppen. Etter at likevektsbetingelsen er oppnådd, blir kolonne 1 operert ifølge utformingsspesifikasjoner til fullstendig tømming av batchen.
Toppene av kolonne 1 blir brukt for å mate en midtseksjon av destillasjonskolonne 2 i hvilken elektronisk kvalitets triklorsilan (og eventuelt tilstedeværende diklorsilan) og/eller silisiumtetraklorid blir oppnådd som topper og fosforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle tilstedeværende metaller og metalloider og karbonsilanforbindelser, sammen med en viss restmengde av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid, blir oppnådd som bunn.
Destillasjonskolorme 2 er en vanlig pakket kolonne med en kondensator 6 på toppen og en fraksjoneringskoker 7 på bunnen.
Mellom komplekserings- og destillasjonskolonne 1 og destillasjonskolonne 2 vises et mellomliggende kar 8 i hvilken toppene av kolonne 1 blir akkumulert for å utgjøre en reserve for mating av destillasjonskolonne 2 under startfasen av den etterfølgende operative syklusen av komplekserings- og destillasjonskolonne 1. Videre kan det på innsiden av det mellomliggende karet 8 toppene av kolonne 1 bli blandet sammen med en strøm av triklorsilan, diklorsilan og forskjellige urenheter (som ikke omfatter bor og/eller andre metalliske urenheter) som kommer fra reaktorene til et produksjonsanlegg av polykrystallinsk silisium.
Bunnene av destillasjonskolonne 2 blir brukt for å mate midtseksjonen av en ytterligere destillasjonskolonne 3 som er tilstede i det tilfellet at elektronisk kvalitets triklorsilan har blitt brukt for avsetning av epitaksiale sjikt. Faktisk inneholder TCS EG som er egnet for produksjon av silisiumpolykry stall, en viss prosentandel av diklorsilan (DCS) som må fjernes dersom TCS EG anvendes for avsetning av epitaksiale sjikt.
Destillasjonskolonne 3 er også en pakket kolonne med en kondensator 9 på toppen og en fraksjoneringskoker 10 på bunnen i hvilke triklorsilan og/eller diklorsilan fri silisiumtetraklorid blir oppnådd som topp og fosforklorider PC13 og fosforholdige forbindelser, arsenikklorider AsC13 og arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser og generelt alle tilstedeværende metaller og metalloider og karbonsilanforbindelser blir oppnådd som bunn.
EKSEMPEL
I det følgende blir egenskaper av forskjellige prosessparametere til et anlegg for rensing av triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid som er realisert ifølge den foreliggende oppfinnelsen listet opp.
Tabell 1 viser egenskapene til TCS TG-matingen til komplekserings- og destillasjonskolonne 1.
Tabell 1
Parameter Område Notater TCS (vekt%) > 99,7
DCS (vekt%) < 0,1
TET (vekt%) < 0,2
C-H, overførsel (cellevei = 10 mm) 3,37 - 3,42 > 75%
Metylsilaner (totalt) < 6 ppm Beregnet på vekt Bor < 300 ppb Beregnet på vekt Fosfor < 5 ppb Beregnet på vekt Arsenikk < 5 ppb Beregnet på vekt
Tabell 2 viser egenskapene til TET TG-matingen til komplekserings- og destillasjonskolonnen 1.
Tabell 2
Parameter Område Notater TCS (mg/kg) < 500
SiOH (RC) < 0,30
-CH (RC) < 0,30
Fe, Co, Ni (mg/kg) <0,10
Cr, Mn, Cu (mg/kg) < 0,10
Titan (mg/kg) < 0,01
Metaller total (mg/kg) < 0,30
Aluminium (mg/kg) < 0,10
Bor (mg/kg) < 0,50
Natrium (mg/kg) < 0,50
Kalsium (mg/kg) <0,20
Metyltriklorsilan (mg/kg) < 0,50
I det etterfølgende blir standarden og foretrukne verdier rapportert for en serie av driftsparametere (med referanse til tilfellet triklorsilan (TCS) og silisiumtetraklorid (TET) -rensing):
Komplekserings- og destillasjonskolonne 1-nivå: Over 2500 kg (foretrukket 6900 kg) for TCS; over 3500 kg (foretrukket 11500 kg) for TET.
Mengde kompleksdannende middel: Foretrukket 50 g TCM og 25 g DTZ for TCS; 100 g TCM og 50 g DTZ for TET.
Total topptilbakeløp funksjonerende fasetidsrom for kolonne 1: Mer enn 3 timer (foretrukket 3 timer) for både TCS og TET.
Topp tilbakeløpsstrøm ved totale tilbakeløpsbetingelser (under start og kompleksdannende fase): Mellom 3100 og 3800 kg/time (foretrukket 3500 kg/time) for TCS; mellom 3500 og 6000 kg/time (foretrukket 5000 kg/time) for TET.
Topp ekstraksjons strøm (destillat etter kompleksdannende tidsrom): Mellom 1000 og 2400 kg/time (foretrukket 1500 kg/time) for TCS; mellom 1000 og 3000 kg/time (foretrukket 2000 kg/time) for TET.
Kolonnens bunntemperatur: Mellom 38 og 48°C (foretrukket 42°C) for TCS; mellom 65 og 75°C (foretrukket 69°C) for TET.
Termisk fluidtemperatur for kolonnens fraksjonerinskoker: Mellom 58 og 73°C (foretrukket 60°C) for TCS; mellom 75 og 83°C (foretrukket 79°C) for TET.
Den foreliggende oppfinnelsen er blitt beskrevet for illustrative, men ikke begrensende, formål ifølge sine foretrukne utforminger, men det skal forstås at endringer og/eller modifikasjoner kan gjøres av fagfolk på området uten å ljerne seg fra det relaterte omfanget av beskyttelsen, som definert ved de vedlagte krav.

Claims (10)

PATENTKRAV
1. En prosess for rensing av teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid til elektronisk kvalitets triklorsilan og/eller elektronisk kvalitets silisiumtetraklorid,
k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter de følgende trinn:
- tilsetning av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan til teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid for å danne komplekse makromolekyler med urenheter fra teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid, der urenhetenene er valgt gruppen bestående av borurenheter, bortriklorid, metalliske urenheter, og kombinasjoner derav;
- destillering av den tekniske kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid som har komplekse makromolekyler i en første kolonnedestillasjon, der første kolonnedestillasjon resulterer i første detillasjons topper og første destillasjons bunner, der de første destillasjons bunner omfatter komplekse makromolekyler og fjernes fra første destillasjons topper; og
- destillering av første destillasjons topper i en andre kolonnedestillasjon, hvori andre kolonnedestillasjon resulterer i andre destillasjons topper og andre destillasjons bunner, der de andre destillasjons bunner består av triklorsilanrester og/eller silisiumtetrakloridrester og en forbindelse valgt fra gruppen bestående av fosforklorider, andre fosforholdige forbindelser, arsenikklorider, andre arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser, andre metallforbindelser, metalloidforbindelser, karbosilanforbindelser og kombinasjoner derav, og andre destillasjons topper består av elektronisk kvalitets triklorsilan og/eller silisiumtetraklorid.
2. Renseprosess ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter en ytterligere tredje kolonnedestillasjon der bunner fra nevnte andre destillasjon destilleres til tredje destillasjons topper og tredje destillasjons bunner, der tredje destillasjons bunner består av forbindelser valgt fra gruppen bestående av fosforklorider, andre fosforholdige forbindelser, arsenikklorider, andre arsenikkholdige forbindelser, aluminiumforbindelser, antimonforbindelser, andre metallforbindelser, metalloidforbindelser, karbosilanforbindelser, og kombinasjoner derav.
3. Renseprosess ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at tilsetningen av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan til teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid omfatter tilsetning av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan i en overskuddsmengde med hensyn til den støkiometriske mengden.
4. Renseprosess ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d tilsetningen av difenyltiokarbazon og/eller trifenylklormetan til teknisk kvalitets triklorsilan og/eller teknisk kvalitets silisiumtetraklorid omfatter tilsetning av difenyltiokarbazon i en mengde som er den dobbelte av mengden av trifenylklormetan.
5. Renseprosess ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at temperaturen i nevnte første destillasjons bunn er mellom 38 og 48 ºC for rensing av teknisk kvalitets triklorsilan og mellom 65 og 75 ºC for rensing av teknisk kvalitets silisiumtetraklorid.
6. Renseprosess ifølge krav 5,
k a r a k t e r i s e r t v e d at temperaturen i nevnte første destillasjons bunn er 42 ºC for rensing av triklorsilan og 69 ºC for rensing av silisiumtetraklorid.
7. Renseprosess ifølge krav 1,
k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte første kolonnedestillasjon initielt blir operert med et totalt tilbakeløp av toppene slik at urenheter fullstendig danner komplekse makromolekyler.
8. Renseprosess ifølge krav 7,
k a r a k t e r i s e r t v e d at nevnte første kolonnedestillasjon initielt blir operert med et totale tilbakeløp ved toppene i et tidsrom på minst 3 timer.
9. Renseprosess ifølge krav 7,
k a r a k t e r i s e r t v e d at etter nevnte periode med totalt tilbakeløp av første destillasjons topper er forholdet mellom mengden av første destillasjons kondensattopper returnert til toppen av den første kolonnedestillasjonen og mengden av første destillasjons kondensattopper ekstrahert (destillat) fra den første kolonnedestillasjonen mellom 0,3:1 og 2,8:1 for triklorsilan og mellom 0,17:1 og 5:1 for silisiumtertraklorid.
10. Renseprosess ifølge krav 9,
k a r a k t e r i s e r t v e d forholdet mellom mengden av første destillasjons kondensattopper returnert til toppen av den første kolonnedestillasjonen og mengden av første destillasjons kondensattopper ekstrahert (destillat) fra den første kolonnedestillasjonen er 1,33 for triklorsilan og 2,5 for silisiumtetraklorid.
NO20073126A 2004-11-19 2007-06-18 Prosess og anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid NO342558B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000570A ITRM20040570A1 (it) 2004-11-19 2004-11-19 Procedimento e impianto di purificazione di triclorosilano e di tetracloruro di silicio.
PCT/IT2005/000662 WO2006054325A2 (en) 2004-11-19 2005-11-14 Process and plant for the purification of trichlorosilane and silicon tetrachloride

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20073126L NO20073126L (no) 2007-06-18
NO342558B1 true NO342558B1 (no) 2018-06-18

Family

ID=36250726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20073126A NO342558B1 (no) 2004-11-19 2007-06-18 Prosess og anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid

Country Status (10)

Country Link
US (3) US7879198B2 (no)
EP (2) EP2634143A3 (no)
JP (1) JP2008520535A (no)
KR (1) KR100981813B1 (no)
CN (1) CN101065324B (no)
IT (1) ITRM20040570A1 (no)
NO (1) NO342558B1 (no)
RU (1) RU2393991C2 (no)
SG (2) SG191588A1 (no)
WO (1) WO2006054325A2 (no)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITRM20040570A1 (it) 2004-11-19 2005-02-19 Memc Electronic Materials Procedimento e impianto di purificazione di triclorosilano e di tetracloruro di silicio.
DE102007014107A1 (de) * 2007-03-21 2008-09-25 Evonik Degussa Gmbh Aufarbeitung borhaltiger Chlorsilanströme
DE102008004396A1 (de) 2008-01-14 2009-07-16 Evonik Degussa Gmbh Anlage und Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen
DE102008004397A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens
US7736614B2 (en) * 2008-04-07 2010-06-15 Lord Ltd., Lp Process for removing aluminum and other metal chlorides from chlorosilanes
DE102008002537A1 (de) 2008-06-19 2009-12-24 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Entfernung von Bor enthaltenden Verunreinigungen aus Halogensilanen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens
CN101486465B (zh) * 2009-01-09 2011-06-01 北京先锋创新科技发展有限公司 一种精三氯氢硅的生产方法
KR101133658B1 (ko) * 2009-02-09 2012-04-10 코아텍주식회사 금속촉매를 이용한 삼염화실란의 제조방법 및 장치
KR101055751B1 (ko) * 2009-02-11 2011-08-11 코아텍주식회사 촉매와 반응열을 이용한 삼염화실란의 제조방법 및 장치
JP5368909B2 (ja) * 2009-08-12 2013-12-18 信越化学工業株式会社 クロロシラン類の精製方法
US8298490B2 (en) 2009-11-06 2012-10-30 Gtat Corporation Systems and methods of producing trichlorosilane
KR101292545B1 (ko) * 2009-12-28 2013-08-12 주식회사 엘지화학 트리클로로실란의 정제 방법 및 정제 장치
EP2385017B1 (en) * 2010-05-05 2013-12-11 Shyang Su Process for purifying silicon source material by high gravity roating packed beds
KR101256593B1 (ko) * 2010-09-20 2013-04-22 주식회사 엘지화학 트리클로로실란의 정제장치 및 정제방법
US8524048B2 (en) * 2010-10-05 2013-09-03 Memc Electronic Materials, Inc. Processes for recovering silane from heavy-ends separation operations
JP5826854B2 (ja) * 2010-10-05 2015-12-02 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッドＭｅｍｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ シランを精製する方法及びシステム
US8524044B2 (en) * 2010-10-05 2013-09-03 Memc Electronic Materials, Inc. Systems for recovering silane from heavy-ends separation operations
CN102030335B (zh) * 2010-11-16 2013-06-12 天津大学 双塔热耦反应精馏除去氯硅烷体系中硼杂质的方法和装置
CN102120095A (zh) * 2010-12-13 2011-07-13 江苏沿江化工资源开发研究院有限公司 连续单塔侧线出料精馏法分离四氯化硅、丙基三氯硅烷及γ-氯丙基三氯硅烷混合液的方法
WO2012087795A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-28 Memc Electronic Materials, Inc. Production of polycrystalline silicon in substantially closed-loop processes that involve disproportionation operations
DE102011003453A1 (de) * 2011-02-01 2012-08-02 Wacker Chemie Ag Verfahren zur destillativen Reinigung von Chlorsilanen
CN102285658B (zh) * 2011-06-07 2013-03-06 天津大学 超纯三氯氢硅制备的多级全热耦合精馏生产装置和工艺方法
CN102417182A (zh) * 2011-08-30 2012-04-18 沁阳市瑞元物资有限公司 提纯高低沸物中三氯氢硅的分离装置和方法
WO2013070043A1 (ko) * 2011-11-11 2013-05-16 주식회사 엘지화학 트리할로실란의 정제 장치
US10011493B2 (en) * 2012-04-27 2018-07-03 Corner Star Limited Methods for purifying halosilane-containing streams
CN103113401B (zh) * 2013-03-20 2016-05-18 中国科学院上海高等研究院 生产高纯有机硅的方法及装置
CN104058409B (zh) * 2014-06-26 2016-01-27 中国恩菲工程技术有限公司 纯化四氯化硅的系统
CN104558015B (zh) * 2015-01-22 2017-11-07 中国科学院上海有机化学研究所 一种高纯有机硅单体的制备方法
CN105502409B (zh) * 2015-12-04 2017-11-17 天津大学 全回流精馏提纯光纤级四氯化硅的方法及装置
CN105800617A (zh) * 2016-02-29 2016-07-27 天津大学 一种含化学吸附的反应精馏除氯硅烷中硼、磷杂质的方法和设备
CN106219551B (zh) * 2016-07-06 2018-01-12 成都蜀菱科技发展有限公司 高纯度四氯化硅的提纯方法
CN106744685B (zh) * 2016-11-21 2018-10-23 亚洲硅业（青海）有限公司 电子级多晶硅生产中循环氢气的深度净化方法
JP6944362B2 (ja) * 2017-02-24 2021-10-06 信越化学工業株式会社 トリクロロシランの精製システム
US10584035B2 (en) * 2017-02-24 2020-03-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Purification system of trichlorosilane and silicon crystal
DE102017125221A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Nexwafe Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen aus Chlorsilanen
KR102618387B1 (ko) * 2018-12-07 2023-12-27 와커 헤미 아게 할로실란 함유 조성물내 보론 화합물의 함량을 감소시키는 방법
CN110790785A (zh) * 2019-10-31 2020-02-14 张继 一种去除有机硅中金属离子的方法
CN114728799B (zh) * 2019-11-27 2023-11-28 瓦克化学股份公司 从氯硅烷混合物中除去杂质的方法
RU2759500C1 (ru) * 2021-03-12 2021-11-15 Лев Эдуардович Барышников Способ очистки гексахлордисилана от примесей хлоридов металлов
CN113292588A (zh) * 2021-05-26 2021-08-24 苏州金宏气体股份有限公司 一种电子级正硅酸乙酯的提纯方法及提纯系统
CN115092933B (zh) * 2022-05-16 2024-01-12 内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司 一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统
CN114735709A (zh) * 2022-06-15 2022-07-12 北京化工大学 一种精馏、吸附、膜分离联合生产电子级三氯氢硅的装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB975000A (en) * 1960-03-11 1964-11-11 Pechiney Prod Chimiques Sa A process for the purification of liquid halosilanes or halogermanes
GB1241108A (en) * 1968-09-28 1971-07-28 Dynamit Nobel Ag Method of purifying chlorosilanes
US4409195A (en) * 1981-06-15 1983-10-11 Motorola, Inc. Purification of silicon source materials

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL235008A (no) * 1958-01-11
US3069239A (en) * 1958-10-28 1962-12-18 Westinghouse Electric Corp Purification of halogenated silicon compounds
US4099936A (en) * 1976-12-16 1978-07-11 Union Carbide Corporation Process for the purification of silane
CA1162028A (en) 1979-08-01 1984-02-14 Larry M. Coleman Ultrahigh purity silane and silicon production
US4340574A (en) * 1980-08-28 1982-07-20 Union Carbide Corporation Process for the production of ultrahigh purity silane with recycle from separation columns
US4755370A (en) 1982-03-18 1988-07-05 General Electric Company Purification of silicon halides
US4481178A (en) * 1982-11-08 1984-11-06 General Electric Company Purification of chlorosilanes
US5211931A (en) * 1992-03-27 1993-05-18 Ethyl Corporation Removal of ethylene from silane using a distillation step after separation using a zeolite molecular sieve
BE1010603A3 (fr) * 1995-09-08 1998-11-03 Kaneka Corp Procede de purification de composes du type silane.
DE19860146A1 (de) * 1998-12-24 2000-06-29 Bayer Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Silan
ITRM20040570A1 (it) 2004-11-19 2005-02-19 Memc Electronic Materials Procedimento e impianto di purificazione di triclorosilano e di tetracloruro di silicio.
DE102008004397A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens
DE102008004396A1 (de) * 2008-01-14 2009-07-16 Evonik Degussa Gmbh Anlage und Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB975000A (en) * 1960-03-11 1964-11-11 Pechiney Prod Chimiques Sa A process for the purification of liquid halosilanes or halogermanes
GB1241108A (en) * 1968-09-28 1971-07-28 Dynamit Nobel Ag Method of purifying chlorosilanes
US4409195A (en) * 1981-06-15 1983-10-11 Motorola, Inc. Purification of silicon source materials

Also Published As

Publication number Publication date
US20110114469A1 (en) 2011-05-19
NO20073126L (no) 2007-06-18
US8691055B2 (en) 2014-04-08
RU2007122758A (ru) 2008-12-27
US20080314728A1 (en) 2008-12-25
CN101065324A (zh) 2007-10-31
RU2393991C2 (ru) 2010-07-10
KR100981813B1 (ko) 2010-09-13
US20120325645A1 (en) 2012-12-27
WO2006054325A3 (en) 2006-07-06
SG158071A1 (en) 2010-01-29
WO2006054325A2 (en) 2006-05-26
EP1812343B1 (en) 2016-05-11
EP2634143A3 (en) 2014-09-10
US8282792B2 (en) 2012-10-09
EP2634143A2 (en) 2013-09-04
CN101065324B (zh) 2011-03-16
ITRM20040570A1 (it) 2005-02-19
KR20070086356A (ko) 2007-08-27
US7879198B2 (en) 2011-02-01
EP1812343A2 (en) 2007-08-01
SG191588A1 (en) 2013-07-31
JP2008520535A (ja) 2008-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO342558B1 (no) Prosess og anlegg for rensing av triklorsilan og silisiumtetraklorid
KR101292545B1 (ko) 트리클로로실란의 정제 방법 및 정제 장치
JP5876589B2 (ja) ヒドロシランの製造システムおよび方法
JP2007001791A (ja) 三塩化シランの精製方法
CN101445240A (zh) 转换反应气体的分离回收方法
US8568597B2 (en) Process for purifying silicon source material by high gravity rotating packed beds
CN106698441A (zh) 一种多晶硅生产中的残液及渣浆的处理方法
KR20130009701A (ko) 유기금속 화합물의 정제
CN107867695A (zh) 三氯硅烷的纯化系统和多晶硅的制造方法
JP5573852B2 (ja) 不活性ガスを用いたベンディングシステムによるホウ素化合物量を低減した多結晶シリコンの製造装置および製造方法
US20180141819A1 (en) Primary distillation boron reduction
JP5429464B2 (ja) 三塩化シランの精製方法
KR20170027824A (ko) 클로로실레인의 정제 방법
CN206985725U (zh) 四氯化硅废液回收处理装置
EP2385017B1 (en) Process for purifying silicon source material by high gravity roating packed beds
TWI472486B (zh) 用於純化三氯矽烷及四氯化矽之方法和裝置
US20120048719A1 (en) Silane distillation with reduced energy use
JP2020176039A (ja) ジクロロシランの精製方法
KR101256593B1 (ko) 트리클로로실란의 정제장치 및 정제방법
JP4061770B2 (ja) 二塩化エタンの精製方法
RU2341455C1 (ru) Способ переработки кубового остатка, содержащего полисиланхлориды

Legal Events

Date Code Title Description
CHAD Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften)

Owner name: GLOBALWAFERS CO., TW