RU2142909C1 - Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method - Google Patents

Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2142909C1
RU2142909C1 RU98114964A RU98114964A RU2142909C1 RU 2142909 C1 RU2142909 C1 RU 2142909C1 RU 98114964 A RU98114964 A RU 98114964A RU 98114964 A RU98114964 A RU 98114964A RU 2142909 C1 RU2142909 C1 RU 2142909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
plasma
silicon
trichlorosilane
reagents
Prior art date
Application number
RU98114964A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Гусев
Г.Г. Девятых
А.Ю. Суханов
Е.М. Дианов
А.М. Прохоров
Original Assignee
Институт химии высокочистых веществ РАН
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 Институт химии высокочистых веществ РАН filed Critical Институт химии высокочистых веществ РАН
Priority to RU98114964A priority Critical patent/RU2142909C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2142909C1 publication Critical patent/RU2142909C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: production of silicon-containing materials; production of chlorosilanes used in microelectronics and high-purity silicon. SUBSTANCE: high-frequency plasma discharge is excited in plasma chemical reactor and reagents - hydrogen and silicon tetrachloride - are fed to zone of discharge; then their interaction is ensured and trichlorosilane is separated from products of reaction as target product. Plasma discharge is excited between two silicon electrodes in form of localized plasmoid of spherical form and reagents are fed to central zone of plasmoid by directional flow from its periphery to center. Device for reralization of this method includes plasma chemical reactor fitted with two electrodes made from high-purity silicon and located at distance relative to each other taking into account forming of plasmoid between them and unit for forming flow of reagents made in form of at least one circular slotted nozzle located coaxially relative to electrode; outer wall of nozzle is formed by surface of truncated cone whose vertex is located in center of zone of formation of plasmoid; outer wall of electrode is used as inner wall of nozzle. Device includes also high-frequency oscillator connected to electrodes. EFFECT: enhanced efficiency. 8 cl, 3 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к получению кремнийсодержащих материалов плазмохимическим методом и, более точно, касается способа получения высокочистого трихлорсилана и устройства для его осуществления. Изобретение с успехом может быть использовано в производстве хлорсиланов, применяемых в качестве летучих соединений кремния в технологии микроэлектроники и высокочистого кремния. The present invention relates to the production of silicon-containing materials by the plasma-chemical method and, more specifically, relates to a method for producing high-purity trichlorosilane and a device for its implementation. The invention can be successfully used in the production of chlorosilanes used as volatile silicon compounds in microelectronics and high-purity silicon technology.

Известен способ получения высокочистого трихлорсилана путем взаимодействия тетрахлорида кремния с техническим кремнием и хлористым водородом при 380-450oC и разделением смеси хлорсиланов на диффузионных мембранах (SU, A, 2038297). Способ позволяет получить трихлорсилан с содержанием летучих примесей 6•10-2 об.% и примесей металлов менее 1•10-6 мас.%.A known method for producing high-purity trichlorosilane by reacting silicon tetrachloride with technical silicon and hydrogen chloride at 380-450 o C and separation of the mixture of chlorosilanes on diffusion membranes (SU, A, 2038297). The method allows to obtain trichlorosilane with a content of volatile impurities of 6 • 10 -2 vol.% And impurities of metals less than 1 • 10 -6 wt.%.

Однако этот способ характеризуется низкой удельной производительностью порядка 1 г/см3•час.However, this method is characterized by a low specific productivity of the order of 1 g / cm 3 • hour.

Известен, кроме того, способ получения трихлорсилана (US,A, 4309259), состоящий в том, что в плазмохимическом реакторе возбуждают высокочастотный плазменный разряд между металлическими электродами (в частности, вольфрамовым и медным), при этом плазменный разряд формируют вблизи вольфрамового электрода, а медный электрод является корпусом реактора, через отверстие в вольфрамовом электроде подают в зону разряда реагенты - водород и тетрахлорид кремния, обеспечивают их взаимодействие при атмосферном давлении и из продуктов реакции, в качестве целевого продукта, выделяют трихлорсилан и дихлорсилан. In addition, a method for producing trichlorosilane (US, A, 4309259) is known, consisting in the fact that a high-frequency plasma discharge between metal electrodes (in particular, tungsten and copper) is excited in a plasma chemical reactor, and a plasma discharge is formed near the tungsten electrode, and a copper electrode is a reactor vessel; reagents — hydrogen and silicon tetrachloride — are fed into the discharge zone through a hole in a tungsten electrode, and ensure their interaction at atmospheric pressure and from the reaction products, as left product recovered trichlorosilane and dichlorosilane.

Из того же источника известно устройство для осуществления вышеописанного способа получения высокочистого трихлорсилана взаимодействием тетрахлорида кремния с водородом, содержащее плазмохимический реактор, оснащенный двумя электродами, патрубком подачи реагентов и патрубком отвода продуктов реакции, а также генератор ВЧ колебаний, электрически связанный с электродами. From the same source, a device is known for implementing the above-described method for producing high-purity trichlorosilane by reacting silicon tetrachloride with hydrogen, containing a plasma-chemical reactor equipped with two electrodes, a supply pipe for reactants and a pipe for removing reaction products, as well as an RF oscillator electrically connected to the electrodes.

Известный способ требует для своего осуществления относительно высоких затрат энергии, связанных с необходимостью охлаждения металлических электродов, в особенности медного, характеризуется невысоким выходом трихлорсилана (около 42%), поскольку реагенты подаются в реактор расходящимся потоком и не в полном объеме попадают в зону жгутообразного плазменного сгустка. Кроме того, при осуществлении известного способа с использованием устройства, оснащенного медным и вольфрамовым электродами очень высока возможность загрязнения получаемого продукта материалом электрода. The known method requires for its implementation relatively high energy costs associated with the need to cool metal electrodes, especially copper, is characterized by a low yield of trichlorosilane (about 42%), since the reagents are fed into the reactor with a diverging stream and do not completely enter the zone of the bundle-like plasma clot . In addition, when implementing the known method using a device equipped with copper and tungsten electrodes, the possibility of contamination of the resulting product with electrode material is very high.

В основу изобретения поставлена задача создать способ получения высокочистого трихлорсилана, пригодного для использования в качестве источника кремния в технологиях микроэлектроники, который исключал бы возможность загрязнения получаемого продукта материалом электродов, позволял бы повысить процент выхода продукта и при этом характеризовался бы невысокой энергоемкостью, а также создать надежное в работе и удобное в эксплуатации устройство для осуществления такого способа. The basis of the invention is the task to create a method for producing high-purity trichlorosilane suitable for use as a silicon source in microelectronics technologies, which would eliminate the possibility of contamination of the resulting product with electrode material, would increase the yield of the product and at the same time be characterized by low energy consumption, and also create reliable in operation and convenient to use device for implementing this method.

Эта задача решается тем, что в способе получения высокочистого трихлорсилана, состоящем в том, что в плазмохимическом реакторе возбуждают высокочастотный плазменный разряд, подают в зону разряда реагенты - водород и тетрахлорид кремния, обеспечивают их взаимодействие и из продуктов реакции в качестве целевого продукта выделяют трихлорсилан, согласно изобретению, плазменный разряд возбуждают в промежутке между двумя электродами из высокочистого кремния в виде локализованного сгустка, по существу, сферической формы, и реагенты подают в центральную зону сгустка направленным потоком от его периферии к центру. This problem is solved by the fact that in the method for producing high-purity trichlorosilane, consisting in the fact that a high-frequency plasma discharge is excited in a plasma chemical reactor, reagents - hydrogen and silicon tetrachloride are fed into the discharge zone, ensure their interaction and trichlorosilane is isolated from the reaction products, according to the invention, a plasma discharge is excited in the gap between two electrodes of high-purity silicon in the form of a localized bunch, essentially spherical in shape, and the reagents are fed into the central zone of the bunch with a directed flow from its periphery to the center.

Целесообразно реагенты подавать двумя потоками под углом друг к другу, предпочтительно под углом 90o.It is advisable to apply the reagents in two streams at an angle to each other, preferably at an angle of 90 o .

Возможно, кроме того, реагенты подавать двумя потоками, направленными встречно. It is possible, in addition, to apply the reagents in two flows directed in the opposite direction.

Желательно в плазмохимическом реакторе поддерживать давление в интервале 0,5-5 атм, однако, предпочтительно, с точки зрения обеспечения наиболее высокого (~ 60%) выхода трихлорсилана давление поддерживать равным, по существу, 0,7 атм. It is desirable to maintain a pressure in the range of 0.5-5 atm in the plasma chemical reactor, however, it is preferable from the point of view of ensuring the highest (~ 60%) yield of trichlorosilane to maintain the pressure substantially equal to 0.7 atm.

Поставленная задача решается также и тем, что в устройстве получения высокочистого трихлорсилана взаимодействием тетрахлорида кремния с водородом, содержащем плазмохимический реактор, оснащенный двумя электродами, патрубком подачи реагентов и патрубком отвода продуктов реакции, а также генератором ВЧ колебаний, электрически связанным с электродами, согласно изобретению, электроды выполнены из кремния и расположены на расстоянии друг от друга выбранном с учетом формирования между ними плазменного сгустка, по существу, сферической формы, при этом реактор оснащен средством формирования потока реагентов, выполненным в виде по меньшей мере одного щелевого сопла кольцеобразной формы, расположенного коаксиально электроду, причем наружная стенка сопла образована поверхностью усеченного конуса с вершиной, по существу в центре зоны формирования сгустка, а функцию внутренней стенки сопла выполняет наружная поверхность электрода. The problem is also solved by the fact that in the device for producing high-purity trichlorosilane by the interaction of silicon tetrachloride with hydrogen containing a plasma-chemical reactor equipped with two electrodes, a supply pipe for reactants and a pipe for removal of reaction products, as well as a generator of RF oscillations electrically connected to the electrodes, according to the invention, the electrodes are made of silicon and are located at a distance from each other selected taking into account the formation of a plasma bunch between them, essentially a spherical while the reactor is equipped with a reagent flow forming means made in the form of at least one slotted nozzle of a ring-shaped shape, located coaxially to the electrode, the outer wall of the nozzle being formed by the surface of a truncated cone with an apex essentially in the center of the clot forming zone, and the function of the inner wall the nozzle performs the outer surface of the electrode.

Целесообразно электроды выполнить в виде стержней и расположить под углом один к другому, предпочтительно под углом 90 градусов. It is advisable to make the electrodes in the form of rods and arrange them at an angle to one another, preferably at an angle of 90 degrees.

Возможно, кроме того, электроды выполнить в виде стержней и расположить соосно. It is also possible to make the electrodes in the form of rods and arrange them coaxially.

Использование электродов, выполненных из высокочистого кремния, исключает их загрязняющее действие, обеспечивает достижение чистоты получаемого трихлорсилана на уровне чистоты исходного тетрахлорида кремния. Т.к. область разряда находится между двумя кремниевыми электродами и при этом они расположены на достаточно близком друг от друга расстоянии, создается легкоуправляемая локальная область плазменного разряда. Каждый электрод омывается исходным газовым потоком исходной реакционной смеси, при этом поток формируется по типу сопловой горелки (концентрацией струи в области центра плазменного разряда). The use of electrodes made of high-purity silicon, eliminates their contaminating effect, ensures the purity of the resulting trichlorosilane at the level of purity of the original silicon tetrachloride. Because the discharge region is located between two silicon electrodes and at the same time they are located at a fairly close distance from each other, an easily controlled local region of the plasma discharge is created. Each electrode is washed by the initial gas flow of the initial reaction mixture, while the flow is formed by the type of nozzle burner (concentration of the jet in the region of the center of the plasma discharge).

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает схематически устройство для получения высокочистого трихлорсилана, согласно изобретению, электроды расположены под углом;
фиг. 2 - то же, что и на фиг. 1, электроды расположены соосно;
фиг. 3 - блок-схему производственной установки получения трихлорсилана, включающей устройство согласно изобретению.
The invention is further explained in the description of specific options for its implementation and the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 schematically shows a device for producing high-purity trichlorosilane according to the invention, the electrodes are angled;
FIG. 2 is the same as in FIG. 1, the electrodes are aligned;
FIG. 3 is a block diagram of a production plant for producing trichlorosilane comprising a device according to the invention.

Устройство получения высокочистого трихлорсилана взаимодействием тетрахлорида кремния с водородом, схематически представленное на фиг. 1, согласно изобретению, включает в себя плазмохимический реактор 1, оснащенный двумя электродами 2 из высокочистого кремния, расположенными под углом друг к другу, в предпочтительном варианте под углом 90o и на достаточно малом расстоянии один от другого, выбранном с учетом формирования в зоне между ними локализованного плазменного сгустка 3, по существу, сферической формы. В реакторе 1, кроме того, предусмотрено средство 4 формирования потока реагентов, выполненное в виде по меньшей мере одного, в описываемом примере двух щелевых сопел 5, наиболее удаленная от поверхности электрода 2 стенка 6 каждого из которых расположена наклонно к поверхности электрода 2. В описываемом примере электроды 2 имеют форму стержней, а щелевое сопло 5 имеет кольцеобразную форму и его наклонная стенка 6 расположена концентрично электроду 2, наружная поверхность которого образует вторую стенку кольцеобразного сопла 5. Сама наклонная стенка 6 имеет форму поверхности усеченного конуса, вершина которого находится, по существу, в центре зоны формирования плазменного сгустка 3. В верхней части реактора 1 имеются патрубки 7 подачи реагентов и патрубок 8 отвода продуктов реакции. Энергия для осуществления химической реакции подается от генератора 9 ВЧ колебаний, электрически связанного с электродами 2.A device for producing high-purity trichlorosilane by reacting silicon tetrachloride with hydrogen, schematically represented in FIG. 1, according to the invention, includes a plasma-chemical reactor 1, equipped with two high-purity silicon electrodes 2, located at an angle to each other, preferably at an angle of 90 o and at a sufficiently small distance from one another, selected taking into account the formation in the zone between them localized plasma clot 3, essentially spherical in shape. In the reactor 1, in addition, there is provided a means 4 for forming a reagent flow, made in the form of at least one, in the described example, two slotted nozzles 5, the wall 6 of which is farthest from the surface of the electrode 2, each of which is inclined to the surface of the electrode 2. In the described As an example, the electrodes 2 have the shape of rods, and the slotted nozzle 5 has an annular shape and its inclined wall 6 is concentric with the electrode 2, the outer surface of which forms the second wall of the annular nozzle 5. The inclined itself Tenkai 6 has the shape of a frustoconical surface whose apex is located substantially in the center zone forming plasma clot 3. In the upper part of the reactor 1 there are nozzles 7 and reactant feed pipe 8 outlet of the reaction products. Energy for the implementation of the chemical reaction is supplied from the generator 9 RF oscillations, electrically connected to the electrodes 2.

Изображенное на фиг. 2 устройство получения высокочистого трихлорсилана отличается от варианта устройства, представленного на фиг. 1 тем, что в нем электроды 2' расположены соосно. Этот вариант устройства более компактный и проще в изготовлении. Depicted in FIG. 2, the device for producing high-purity trichlorosilane differs from the variant of the device shown in FIG. 1 by the fact that in it the electrodes 2 'are aligned. This version of the device is more compact and easier to manufacture.

На фиг. 3 изображена блок-схема производственной установки получения высокочистого трихлорсилана. Установка включает в себя установленные последовательно по ходу технологического процесса источник 10 водорода, палладиевый фильтр 11, барботер 12 с жидким тетрахлоридом кремния, плазмохимический реактор 13, ловушку 14, в которой поддерживается температура -78oC для выделения из продуктов реакции хлорсиланов, адсорбер 15 с активированным углем для улавливания хлористого водорода. К электродам реактора 13 через согласующее устройство 16 подключен генератор 17 ВЧ колебаний.In FIG. 3 shows a block diagram of a production plant for the production of high-purity trichlorosilane. The installation includes a hydrogen source 10, a palladium filter 11, a bubbler 12 with liquid silicon tetrachloride, a plasma-chemical reactor 13, a trap 14, which maintains a temperature of -78 o C to isolate chlorosilanes from the reaction products, and an adsorber 15 sec activated carbon for trapping hydrogen chloride. To the electrodes of the reactor 13 through the matching device 16 is connected to the generator 17 of the RF oscillations.

Способ получения высокочистого трихлорсилана согласно изобретению станет понятным из описания работы устройства, представленного на фиг. 1-3. The method for producing high purity trichlorosilane according to the invention will become apparent from the description of the operation of the device shown in FIG. 1-3.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Исходную парогазовую смесь реагентов - водорода и тетрахлорида кремния подают через патрубки 7 и сопла 5 в плазмохимический реактор 1. При этом благодаря тому, что наружная стенка 6 щелевого сопла 5 выполнена в форме поверхности усеченного конуса с вершиной в центральной части зоны формирования плазменного сгустка 3, реагенты подаются, по существу, в центр сгустка 3 направленным потоком от его периферии. При этом в варианте устройства, представленном на фиг. 1, благодаря расположению электродов 2 под углом 90o удается организовать потоки реагентов с минимумом воздействия на электроды 2 химически активных частиц.The initial vapor-gas mixture of reagents - hydrogen and silicon tetrachloride is fed through the nozzles 7 and nozzles 5 into the plasma chemical reactor 1. Moreover, due to the fact that the outer wall 6 of the slot nozzle 5 is made in the form of a surface of a truncated cone with an apex in the central part of the zone of formation of the plasma clot 3, the reagents are fed essentially to the center of the bunch 3 in a directed flow from its periphery. Moreover, in the embodiment of the device shown in FIG. 1, due to the arrangement of the electrodes 2 at an angle of 90 o, it is possible to organize the flow of reagents with a minimum of exposure to the electrodes 2 of chemically active particles.

Создание плазменного сгустка 3 осуществляют путем организации высокочастотного электрического разряда между электродами 2. Мощность разряда выбирают минимальной при условии стабильного горения разряда. Предпочтительно использовать частоту электрических колебаний 40 МГц. Исходные реагенты, проходя через область плазменного сгустка 3, реагируют с образованием трихлорсилана и хлористого водорода. Продукты реакции выводятся из реактора через патрубок 8. Выходящая парогазовая смесь состоит из непрореагировавших водорода и тетрахлорида кремния, а также из трихлорсилана и хлористого водорода. Полученная смесь разделяется, например, путем конденсации с выделением в качестве полезного продукта трихлорсилана и хлористого водорода. Водород и тетрахлорид кремния улавливаются ловушкой 14 и адсорбером 15 и возвращаются в цикл. The creation of a plasma bunch 3 is carried out by organizing a high-frequency electric discharge between the electrodes 2. The discharge power is chosen to be minimal, provided that the discharge is stable. It is preferable to use an electrical frequency of 40 MHz. The starting reagents, passing through the region of the plasma clot 3, react with the formation of trichlorosilane and hydrogen chloride. The reaction products are discharged from the reactor through pipe 8. The exhaust gas-vapor mixture consists of unreacted hydrogen and silicon tetrachloride, as well as trichlorosilane and hydrogen chloride. The resulting mixture is separated, for example, by condensation to isolate trichlorosilane and hydrogen chloride as a useful product. Hydrogen and silicon tetrachloride are trapped by trap 14 and adsorber 15 and returned to the cycle.

Применение кремниевых электродов 2 позволило уменьшить энергозатраты в 4 раза и снизить загрязнение целевого продукта. Устройство формирования потока реагентов позволило увеличить выход трихлорсилана с 42% до 60%. The use of silicon electrodes 2 allowed to reduce energy consumption by 4 times and to reduce the pollution of the target product. The reagent flow forming device allowed to increase the yield of trichlorosilane from 42% to 60%.

Предпочтительно осуществлять способ при давлении 0,5-5 атм, а электроды использовать в виде достаточно длинных стержней, чтобы минимизировать поток энергии в виде тепла на электрододержатели. Стержни имеют цилиндрическую конфигурацию, которая, в свою очередь, обеспечивает устойчивый во времени плазменный разряд. It is preferable to carry out the method at a pressure of 0.5-5 atmospheres, and the electrodes are used in the form of sufficiently long rods to minimize the flow of energy in the form of heat to the electrode holders. The rods have a cylindrical configuration, which, in turn, provides a time-stable plasma discharge.

Проведение процесса при давлении менее 0,5 атм приводит к выходу трихлорсилана менее 20%. При давлении более 5 атм возникают технические трудности при реализации процесса. Carrying out the process at a pressure of less than 0.5 atm leads to the release of trichlorosilane less than 20%. At a pressure of more than 5 atm, technical difficulties arise in the implementation of the process.

Использование электродов из высокочистого кремния, исключает их загрязняющее действие, обеспечивает достижение чистоты получаемого трихлорсилана на уровне чистоты исходного тетрахлорида кремния. Т.к. область разряда находится между двумя кремниевыми электродами, при этом они расположены на достаточно близком друг от друга расстоянии, создается легко управляемая локальная область устойчивого плазменного разряда. Каждый электрод 2 омывается газовым потоком исходной реакционной смеси, при этом поток формируется по типу сопловой горелки (концентрацией струи в области центра плазменного разряда). Проведение процесса при давлении 0,5-5 атм с подачей исходных реагентов в виде сформированного, согласно изобретению, газового потока повышает выход трихлорсилана до 45-60%, при этом предпочтительным является одновременное использование вышеперечисленных признаков. При проведении процесса без использования формирователя газового потока выход трихлорсилана составляет менее 40%. Предпочтительно использовать кремниевые электроды в виде стержней, т. к. они создают цилиндрическую конфигурацию, что позволяет обеспечить устойчивый во времени плазменный разряд. The use of electrodes made of high-purity silicon, eliminates their contaminating effect, ensures the purity of the resulting trichlorosilane at the level of purity of the original silicon tetrachloride. Because The discharge region is located between two silicon electrodes, while they are located at a fairly close distance from each other, an easily controlled local region of a stable plasma discharge is created. Each electrode 2 is washed by the gas stream of the initial reaction mixture, while the flow is formed by the type of nozzle burner (concentration of the jet in the region of the center of the plasma discharge). Carrying out the process at a pressure of 0.5-5 atmospheres with the supply of the starting reagents in the form of a gas stream formed according to the invention increases the yield of trichlorosilane up to 45-60%, while it is preferable to use the above characteristics simultaneously. When carrying out the process without using a gas flow former, the yield of trichlorosilane is less than 40%. It is preferable to use silicon electrodes in the form of rods, because they create a cylindrical configuration, which allows for a stable plasma discharge in time.

Для более четкого понимания существа настоящего способа ниже приводится конкретный пример его осуществления. For a clearer understanding of the essence of the present method below is a specific example of its implementation.

Пример
В реакторе, изготовленном из кварцевого стекла, устанавливали электроды из кремния. Заполнив реактор водородом до давления 0,7 атм, зажигали высокочастотный разряд. Устанавливали мощность разряда, обеспечивающую устойчивое горение. Пропускали через плазму разряда парогазовую смесь, содержащую тетрахлорид кремния, с содержанием примесей (см. таблицу) и водород, очищенный путем диффузии через палладиевый фильтр, в отношении по объему 1:4,5. Расход парогазовой смеси поддерживали равным 0,058 моль/мин. Прошедшую парогазовую смесь анализировали на содержание трихлорсилана, молекулярных примесей и примесей в виде взвешенных частиц. По данным хроматографического анализа содержание трихлорсилана в смеси хлорсиланов составляло 60%, содержание молекулярных примесей в полученном продукте приведено в таблице. Примеси в виде взвешенных частиц анализировали химико-атомно-эмиссионным методом, содержание указанных примесей приведено в таблице.
Example
Silicon electrodes were installed in a reactor made of quartz glass. Filling the reactor with hydrogen to a pressure of 0.7 atm, a high-frequency discharge was ignited. The discharge power was set to ensure stable combustion. A vapor-gas mixture containing silicon tetrachloride with an impurity content (see table) and hydrogen purified by diffusion through a palladium filter were passed through the discharge plasma in a volume ratio of 1: 4.5. The flow rate of the gas-vapor mixture was maintained equal to 0.058 mol / min. The passed gas-vapor mixture was analyzed for the content of trichlorosilane, molecular impurities and impurities in the form of suspended particles. According to chromatographic analysis, the content of trichlorosilane in the mixture of chlorosilanes was 60%, the content of molecular impurities in the resulting product is shown in the table. Impurities in the form of suspended particles were analyzed by the chemical atomic emission method, the content of these impurities is shown in the table.

В зависимости от производительности устанавливали оптимальные мощность разряда, расход реагентов и их соотношение, соответствующие конкретной реализации способа. При необходимости, подбирали условия для проведения процесса в непрерывном варианте, при котором не происходит травление электродов. Depending on the performance, the optimal discharge power, reagent consumption and their ratio, corresponding to the specific implementation of the method, were established. If necessary, we selected the conditions for the process in a continuous form, in which the etching of the electrodes does not occur.

От конструктивных особенностей установки не зависят такие признаки как ведение процесса при давлении 0,5-5,0 атм (варьируя давление в указанных пределах, выход трихлорсилана составляет 45-60%); использование кремниевых электродов (в случае необходимости получения высокочистого трихлорсилана и на случай возможного травления электродов, их готовят из высокочистого кремния); и использование формирователя газового потока. Such features as process control at a pressure of 0.5-5.0 atm do not depend on the design features of the installation (by varying the pressure within the indicated limits, the trichlorosilane yield is 45-60%); the use of silicon electrodes (if it is necessary to obtain high-purity trichlorosilane and in case of possible etching of the electrodes, they are prepared from high-purity silicon); and use of a gas flow former.

Claims (8)

1. Способ получения высокочистого трихлорсилана, состоящий в том, что в плазмохимическом реакторе возбуждают высокочастотный плазменный разряд, подают в зону разряда реагенты - водород и тетрахлорид кремния, обеспечивают их взаимодействие и из продуктов реакции в качестве целевого продукта выделяют трихлорсилан, отличающийся тем, что плазменный разряд возбуждают в промежутке между двумя электродами из высокочистого кремния в виде локализованного сгустка, по существу, сферической формы и реагенты подают в центральную зону плазменного сгустка направленным потоком от его периферии к центру. 1. A method for producing high-purity trichlorosilane, consisting in the fact that a high-frequency plasma discharge is excited in a plasma-chemical reactor, reagents hydrogen and silicon tetrachloride are fed into the discharge zone, they interact, and trichlorosilane is isolated from the reaction products, characterized in that the plasma the discharge is excited in the gap between two electrodes of high-purity silicon in the form of a localized bunch, essentially spherical in shape, and the reagents are fed into the central zone of the plasma gustka directional flow from the periphery to the center. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагенты подают двумя потоками под углом друг к другу, предпочтительно под углом 90o.2. The method according to claim 1, characterized in that the reactants are fed in two streams at an angle to each other, preferably at an angle of 90 o . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реагенты подают двумя потоками, направленными встречно. 3. The method according to claim 1, characterized in that the reagents are fed in two streams directed in the opposite direction. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в плазмохимическом реакторе поддерживают давление в интервале 0,5 - 5 атм. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure in the range of 0.5 to 5 atm is maintained in the plasma chemical reactor. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что давление поддерживают равным, по существу, 0,7 атм. 5. The method according to claim 4, characterized in that the pressure is maintained equal to essentially 0.7 atm. 6. Устройство получения высокочистого трихлорсилана взаимодействием тетрахлорида кремния с водородом, содержащее плазмохимический реактор, оснащенный двумя электродами, патрубком подачи реагентов и патрубком отвода продуктов реакции, а также генератором ВЧ колебаний, электрически связанным с электродами, отличающееся тем, что в нем электроды выполнены из кремния и расположены на расстоянии друг от друга, выбранном с учетом формирования между ними плазменного сгустка, по существу, сферической формы, при этом реактор оснащен средством формирования потока реагентов, выполненным в виде по меньшей мере одного щелевого сопла кольцеобразной формы, расположенного коаксиально электроду, причем наружная стенка сопла образована поверхностью усеченного конуса с вершиной, по существу, в центре зоны формирования сгустка, а функцию внутренней стенки сопла выполняет наружная поверхность электрода. 6. A device for producing high-purity trichlorosilane by the interaction of silicon tetrachloride with hydrogen, containing a plasma-chemical reactor equipped with two electrodes, a supply pipe for reactants and a pipe for removing reaction products, as well as an RF oscillator electrically connected to the electrodes, characterized in that the electrodes are made of silicon and are located at a distance from each other, selected taking into account the formation between them of a plasma clot, essentially spherical in shape, while the reactor is equipped with ormirovaniya reactant stream, formed in the form of at least one slot nozzle annular shape disposed coaxially with the electrode, wherein the outer wall of the nozzle formed surface of a truncated cone with the apex at substantially the center of the zone of formation of the clot, and the inner wall of the function of the nozzle performs outer surface of the electrode. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что электроды выполнены в форме стержней и расположены под углом один к другому, предпочтительно под углом 90o.7. The device according to claim 6, characterized in that the electrodes are made in the form of rods and are located at an angle to one another, preferably at an angle of 90 o . 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что электроды выполнены в форме стержней и расположены соосно. 8. The device according to claim 6, characterized in that the electrodes are made in the form of rods and are located coaxially.
RU98114964A 1998-07-30 1998-07-30 Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method RU2142909C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98114964A RU2142909C1 (en) 1998-07-30 1998-07-30 Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98114964A RU2142909C1 (en) 1998-07-30 1998-07-30 Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2142909C1 true RU2142909C1 (en) 1999-12-20

Family

ID=20209296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98114964A RU2142909C1 (en) 1998-07-30 1998-07-30 Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2142909C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502555C2 (en) * 2008-05-27 2013-12-27 Спонт Прайват С.А.Р.Л. Halogenated polysilane and plasochemical method of its obtaining

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2502555C2 (en) * 2008-05-27 2013-12-27 Спонт Прайват С.А.Р.Л. Halogenated polysilane and plasochemical method of its obtaining

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9227169B2 (en) Plasma reactor for carrying out gas reactions and method for the plasma-supported reaction of gases
KR100345022B1 (en) Plasma reactor with improved plasma uniformity due to gas addition, reduced chamber diameter and reduced RF wafer pedestal diameter
US4434188A (en) Method for synthesizing diamond
US7658900B2 (en) Reactor and process for the preparation of silicon
KR19990023573A (en) Manufacturing method of high pure silicon particle
US7862782B2 (en) Apparatus and methods for producing nanoparticles in a dense fluid medium
US20050142046A1 (en) Method and apparatus for chemical synthesis
JPH06166512A (en) Method for separating silicon particle from by-product liquid flow containing silane
KR20010022638A (en) Apparatus and method for the in-situ generation of dopants
RU2142909C1 (en) Method of production of high-purity trichlorosilane and device for realization of this method
CN101734666B (en) Method for preparing trichlorosilane and dichlorosilane by hydrogenating silicon tetrachloride through microwave plasma
CN107001044B (en) Method of separating carbon structures from seed structures
GB1570131A (en) Manufacture of silicon
KR101329750B1 (en) Plasma hydrogenation apparatus
WO2004082823A1 (en) Microchannel structure body
JP4555947B2 (en) Chemical reaction apparatus and chemical reaction method
KR20010049398A (en) Method of synthesizing carbon nanotubes using low pressure chemical vapor deposition
JP4497813B2 (en) Method for producing silicon
RU2414993C2 (en) Method of producing nanopowder using low-pressure transformer-type induction charge and device to this end
CA3144306C (en) Device and method for producing liquid silicon
JP2002173394A (en) Method of producing diamond, plasma apparatus and method of producing diamond using the plasma apparatus
JPH06295870A (en) Chemical vapor deposition system
RU2350558C2 (en) Method of production of trichlorosilane by plasma chemical hydrogenation of silicon tetrachloride and device to this end
JPS61267315A (en) Plasma cvd device
JPS62292607A (en) Method and apparatus for producing fine powder by cvd

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130731

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20141110