RU2038297C1 - Способ получения трихлорсилана - Google Patents
Способ получения трихлорсиланаInfo
- Publication number
- RU2038297C1 RU2038297C1 RU93019572A RU93019572A RU2038297C1 RU 2038297 C1 RU2038297 C1 RU 2038297C1 RU 93019572 A RU93019572 A RU 93019572A RU 93019572 A RU93019572 A RU 93019572A RU 2038297 C1 RU2038297 C1 RU 2038297C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trichlorosilane
- mixture
- separation
- silicon
- chlorosilanes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения высокочистого трихлорсилана, применяемого в качестве источника кремния в технологиях микроэлектроники. Сущность изобретения: трихлорсилан получают взаимодействием тетрахлорида кремния с техническим кремнием и хлористым водородом при 380 - 450°С и разделением смеси хлорсиланов на диффузионных мембранах. Получают трихлорсилан с содержанием SiCl46·10-2 об.% и примесей металлов менее 1·10-6 мас.%.
Description
Предлагаемое изобретение относится к получению кремнийсодержащих материалов и может быть использовано в производстве хлорсиланов, применяемых в качестве источника кремния в технологиях микроэлектроники.
Известны способы получения трихлорсилана по реакции взаимодействия тетрахлорида кремния с техническим кремнием и водородом в присутствии хлористого водорода при ≈ 300оС и катализаторов меди и/или ее соединений или расплавов галогенидов (например, AlCl3 и NaCl или KCl), катионного материала на основе гетерополикислот и др. с последующим разделением смеси хлорсиланов дистилляцией и/или ректификацией и рециркуляцией непрореагировавшего тетрахлорида кремния.
Недостатком этих способов является использование водорода, что усложняет проведение процесса с точки зрения его безопасности, и катализаторов, загрязняющих трихлорсилан примесями за счет хлорирования материала катализатора. Кроме того, под действием трихлорсилана катализаторы разрушаются.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению является способ получения трихлорсилана по реакции взаимодействия тетрахлорида кремния с техническим кремнием и водородом в присутствии хлористого водорода при 1100-1300оС с последующим разделением смеси хлорсиланов ректификацией и дистилляцией и рециркуляцией непрореагировавшего тетрахлорида кремния.
Недостатком этого способа является также использование водорода и высокая температура проведения реакции, в связи с чем материал аппаратуры подвергается коррозии, происходит загрязнение получаемого трихлорсилана примесями из материала аппаратуры и технического кремния, а также значительные энергозатраты. Проведена оценка скорости поступления примесей в трихлорсилан из материала аппаратуры в зависимости от температуры его получения. Например, для стали Х20Н6ЗМ16Б, содержание железа в поверхностном слое которой составляет 6 .10-2 мас. скорость поступления примесей при 400 и 1200оС может отличаться в 16 раз.
Из-за близости значений температуры кипения тетрахлорида кремния и трихлорсилана их трудно разделить методами дистилляции или ректификации (коэффициент разделения α 2,5 для смеси трихлорсилана и тетрахлорида кремния).
Для упрощения процесса с точки зрения его безопасности, увеличения срока службы аппаратуры, предотвращения загрязнения трихлорсилана материалом аппаратуры и снижения энергозатрат в предлагаемом способе трихлорсилан получают по реакции взаимодействия тетрахлорида кремния с техническим кремнием и хлористым водородом при 380-450оС и разделением смеси хлорсиланов на диффузионных мембранах.
В соответствии с предлагаемым способом получают трихлорсилан с суммарным содержанием SiCl4 6.10-2 об. и примесей металлов менее 1.10-6мас.
Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с известным показывает, что предлагаемый способ отличается от известного отсутствием водорода в реакционной смеси, температурой проведения реакции, которая значительно ниже и составляет 380-450оС, а также способом разделения смеси хлорсилана, в частности с помощью диффузионных мембран; при этом одновременно происходит глубокая очистка трихлорсилана.
Температура 380-450оС, при которой идет реакция образования смеси хлорсиланов, была подобрана экспериментальным путем и, как показали опыты, является оптимальной с точки зрения выхода трихлорсилана 30-40% При температуре менее 380оС реакция не идет с заметным выходом, а при температуре выше 450оС выход трихлорсилана снижается. Кроме того, при температуре выше 450оС сказывается загрязняющее действие материала аппаратуры, например при температуре 500оС скорость поступления примесей в трихлорсилан увеличивается ≈ на 40% по сравнению со скоростью поступления примесей в трихлорсилан при температуре 450оС. Поэтому температура, выбранная в интервале 380-450оС, является оптимальной еще и с точки зрения поступления примесей в получаемый трихлорсилан, т.е. при возможно максимальном выходе трихлорсилана 30-40% происходит минимальное загрязнение продукта материалом аппаратуры. Метод разделения смеси хлорсиланов с помощью диффузионных мембран был подобран эксперименталным путем (определены коэффициенты разделения α например, для смеси трихлорсилана и тетрахлорида кремния, для трихлорсилана и силана, для смеси трихлорсилана и примесей металлов Fe. Mg, Mn, Cr и др.) и, как показали опыты, является оптимальным с точки зрения получения высокочистого трихлорсилана, т. е. эффективным методом разделения трихлорсилана от тетрахлорида кремния и других хлорсиланов и одновременно его глубокой очистки от молекулярных примесей и примесей металлов. Расчетами и теоретическими предпосылками нельзя было предсказать, что разделение с помощью диффузионных мембран будет наиболее эффективным для получения высокочистого трихлорсилана.
Таким образом, подобранная экспериментально температура 380-450оС, при которой идет реакция образования смеси хлорсилана (на этой стадии до минимума снижено загрязняющее действие материала аппаратуры) и метод разделения смеси с помощью диффузионных мембран с одновременной глубокой очисткой выделенного трихлорсилана от молекулярных примесей и примесей в виде взвешенных частиц, очень существенны, так как они обуславливают получение высокочистого трихлорсилана.
Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ.
П р и м е р 1. В кварцевый реактор загружают 4 г технического кремния и нагревают до 380оС. Затем готовят парогазовую смесь, состоящую из 27 г тетрахлорида кремния с хлористым водородом, которую пропускают через реактор. Через 2 ч получают 27 г продукта, который анализируют на содержание трихлорсилана. По данным газохроматографического анализа содержание трихлорсилана в смеси составляет 30% Затем полученную смесь разделяют на диффузионных мембранах при комнатной температуре. Непрореагировавший тетрахлорид кремния возвращают в реактор. По данным газохроматографического анализа содержание SiCl4 составляет 6.10-2 об. по данным химико-спектрального анализа содержание металла составляет, мас. Mn < 1˙10-7, Cu < 1˙10-7; Fe < 4˙10-7; Ni < 2˙10-6, Cr < 3˙10-7.
П р и м е р 2. Условия опыта аналогичны условиям примера 1, только реактор с кремнием нагревают до 450оС. По данным газохроматографического анализа содержание трихлорсилана в смеси составляет 40% Содержание SiCl4 и металлов в полученном трихлорсилане, как в примере 1.
П р и м е р 3. Условия опыта аналогичны условиям примера 1, только в реактор с техническим кремнием нагревают до 420оС. По данным газохроматографического анализа содержание трихлорсилана в смеси составляет 37% Содержание SiCl4 и металлов в полученном трихлорсилане, как в примере 1.
В сравнении с известными предлагаемый способ позволяет
значительно упростить процесс получения трихлорсилана с точки зрения безопасности благодаря отсутствию водорода в реакционной смеси;
снизить загрязняющее действие материала аппаратуры в 16 раз за счет проведения процесса при температуре 380-450оС вместо 1100-1300о;
увеличить срок службы, уменьшить энергозатраты.
значительно упростить процесс получения трихлорсилана с точки зрения безопасности благодаря отсутствию водорода в реакционной смеси;
снизить загрязняющее действие материала аппаратуры в 16 раз за счет проведения процесса при температуре 380-450оС вместо 1100-1300о;
увеличить срок службы, уменьшить энергозатраты.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИХЛОРСИЛАНА, включающий взаимодействие тетрахлорида кремния с техническим кремнием и хлористым водородом с последующим разделением смеси хлорсиланов и рециркуляцией непрореагировавшего тетрахлорида кремния, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при 380 450oС и разделение смеси хлорсиланов проводят на диффузионных мембранах.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93019572A RU2038297C1 (ru) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Способ получения трихлорсилана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93019572A RU2038297C1 (ru) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Способ получения трихлорсилана |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93019572A RU93019572A (ru) | 1995-04-30 |
RU2038297C1 true RU2038297C1 (ru) | 1995-06-27 |
Family
ID=20140376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93019572A RU2038297C1 (ru) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | Способ получения трихлорсилана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2038297C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012033434A1 (ru) | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Глобал Силикон С.А. | Способ получения высокочистого трихлорсилана |
-
1993
- 1993-04-16 RU RU93019572A patent/RU2038297C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Заявка Японии N 2 -172811, C 01B 33/107, 1990. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012033434A1 (ru) | 2010-09-09 | 2012-03-15 | Глобал Силикон С.А. | Способ получения высокочистого трихлорсилана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7033561B2 (en) | Process for preparation of polycrystalline silicon | |
JP5374091B2 (ja) | 多結晶シリコンの製造方法 | |
EP2634142B1 (en) | Method for purifying chlorosilanes | |
CN1193932C (zh) | 生产六氯乙硅烷的方法 | |
JP4714198B2 (ja) | クロロシラン類の精製方法 | |
RU2368568C2 (ru) | Способ получения кремния | |
US7790132B2 (en) | Method for producing trichlorosilane and method for producing polycrystalline silicon | |
JP2012158515A (ja) | クロロシランの蒸留による精製方法 | |
US10207932B2 (en) | Trichlorosilane purification system and method for producing polycrystalline silicon | |
JPH07315829A (ja) | ベントガス流中の塩化物の回収法 | |
RU2038297C1 (ru) | Способ получения трихлорсилана | |
EP0283905B1 (en) | Process for preparing chloropolysilanes | |
JP2710382B2 (ja) | 高純度ジクロロシランの製造方法 | |
JP3990029B2 (ja) | ジクロロシラン含量の減少したトリクロロシランの製造方法 | |
US4695441A (en) | Manufacture of silane | |
US12060376B2 (en) | Process for reducing the content of boron compounds in halosilane-containing compositions | |
JPH01234316A (ja) | ジシランの製造方法 | |
JPS62230752A (ja) | 高純度ペンタクロロニトロベンゼンの取得方法 | |
JP2000178018A (ja) | 多結晶シリコンの製造方法および高純度シリカの製造方法 | |
JPS5913618A (ja) | 四塩化けい素の精製方法 |