RU2410326C2 - Способ глубокой очистки моносилана - Google Patents
Способ глубокой очистки моносилана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410326C2 RU2410326C2 RU2009113774/05A RU2009113774A RU2410326C2 RU 2410326 C2 RU2410326 C2 RU 2410326C2 RU 2009113774/05 A RU2009113774/05 A RU 2009113774/05A RU 2009113774 A RU2009113774 A RU 2009113774A RU 2410326 C2 RU2410326 C2 RU 2410326C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monosilane
- silane
- ethylene
- sorbent
- ethylsilane
- Prior art date
Links
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 18
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 37
- KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N ethylsilane Chemical compound CC[SiH3] KCWYOFZQRFCIIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 15
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 32
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 claims description 8
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 claims 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N arsane Chemical compound [AsH3] RBFQJDQYXXHULB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- -1 palladium- Chemical compound 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 60
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 101150098159 TSHR gene Proteins 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical class [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
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
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/037—Purification
- C01B33/039—Purification by conversion of the silicon into a compound, optional purification of the compound, and reconversion into silicon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
- B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/20—Purification, separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в производстве поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты. Моносилан подвергают ректификации для удаления углеводородов, кипящих выше моносилана. Затем очищают моносилан от этилена на активном оксиде алюминия или на модифицированном платиной, палладием, рутением, титаном или цирконием оксиде алюминия, после чего моносилан подвергают ректификации для удаления углеводородов, кипящих ниже этилсилана. Очищенный моносилан пропускают через наноразмерный полидисперсный порошок кремнийорганического сорбента, содержащий 47-54 мас.% двуокиси кремния и 52-45 мас.% углерода, имеющий насыпную плотность не более 0,2 г/см2 и суммарный объем пор не менее 0,95 см3/г. Поглотительная способность сорбента имеет значения по углеводородам от 4,0 до 10 кг/кг. Изобретение позволяет получать моносилан с содержанием этилена, этилсилана менее 10 ppb и фосфина, арсина менее 0,02 ppb. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологии получения высокочистых силанов, а именно к способам глубокой очистки моносилана, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения.
Силан - это важный газ для получения кремния, используемого в полупроводниковой и фотогальванической промышленности. Чистота кремния, особенно в изготовлении полупроводников, очень важна для обеспечения надлежащих электрических свойств в изделиях, изготовленных из него. Соответственно, решающее значение имеет чистота газа-предшественника (силана), который используется для получения кремния любым из имеющихся способов. Таким образом, существует необходимость в процессах получения кремния такой чистоты, чтобы содержание углерода в нем не превышало 100 ppb, а электрически активных примесей, таких как бор, мышьяк, фосфор и др., было меньше 1 ppb.
Было установлено, что примесь углерода ухудшает электрические свойства свободного от других примесей кремния, и, соответственно, нарушается правильное функционирование устройств, изготовленных из кремния. Таким образом, необходимо снижение содержания углерода в кремнии до низкого уровня, и поэтому очень важна очистка газа-предшественника осаждения кремния до приемлемого уровня содержания углеродных примесей.
В процессе получения силана из натрийалюминийгидрида и тетрафторида кремния образуется ряд нежелательных примесей. Среди них присутствуют тяжелые примеси (которые могут быть отогнаны при температуре, большей, чем температура кипения силана), такие как этан, этилен, этилсилан и диэтилсилан, и легкие (которые могут быть отогнаны при температуре, меньшей, чем температура кипения силана), такие как метан и водород.
Было обнаружено, что большую часть этих примесей кроме этилена сравнительно легко удалить ректификацией. Оставшийся этилен представляет собой проблему, потому что он не может быть удален из силана традиционной ректификацией, так как этилен имеет температуру кипения, близкую к температуре кипения силана, и вообще с трудом отделяется от целевого силана. Далее имеющийся этилен может играть роль углеродной примеси в последующих применениях силана, что наиболее заметно при получении высокочистого ПКК.
Известен способ очистки силана от этилена, в котором поток газов пропускают через цеолит (предпочтительно цеолит 4А), а затем проводят выделение очищенного силана. В качестве цеолитов используют любые кристаллические алюмосиликаты, способные поглощать этилен из потока силана. Цеолит, имеющий пористую структуру, селективно удаляет этилен, имеет высокую емкость по этилену и легко регенерируется. Первой стадией процесса является ректификация силана для удаления любых углеводородных примесей кроме этилена. Второй стадией является пропускание потока силана через цеолит, селективно удаляющий этилен. Третьей стадией - выделение очищенного силана. В процессе очистки содержание этилена в силане снижается от 1-10 ppm до менее 0,025 ppm (ниже предела обнаружения) (Патент США №4,554,141, МПК С10Н 23/00, 1985).
К недостаткам известного метода очистки силана можно отнести превращение части этилена в этилсилан во время прохождения потока силана через цеолит. Этилсилан является нежелательной примесью.
Известен способ разделения этилсилана и силана с использованием активированного угля, представляющего собой гранулированный углерод с высокой площадью поверхности (гранулированная углеродная сажа), гранулы которого имеют размер объема пор около 0,5-1 см3/г, а плотность 0,8-0,9 г/см3.
Однако в процессе очистки наряду с адсорбцией этилсилана происходит также значительная адсорбция силана, что приводит к большим потерям силана в процессе регенерации сорбента.
Известен способ разделения силана и этилена в смеси без образования заметных количеств (до 5% вес) этилсилана с использованием молекулярных сит. Молекулярные сита предварительно подвергают обработке силаном при температуре, давлении (Патент США №5,206,004, МПК С01В 33/34, 1993).
Однако данный способ имеет существенные недостатки:
- необходимость проведения дополнительной подготовки, регенерации и замены цеолитов, быстро теряющих свою адсорбционную емкость;
- дополнительные энергозатраты.
Для получения ультравысокочистого силана разработан способ очистки силана, содержащего примесь фосфора, путем пропускания потока силана через слой К-А молекулярных сит, модифицированных переходными элементами ванадием, хромом, марганцем, железом, кобальтом, никелем, медью, цинком и их смесями. При этом происходит снижение содержания примеси фосфина от 0,2 ppb до 0,005 ppb (Патент США №2002/0028167 А1 МПК В01D 53/02, 2002).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному способу является способ удаления примесей из потока силана, в частности этилена, с использованием цеолитов в сочетании с ректификацией. Процесс удаления примесей включает:
1) пропускание потока силана через первую ректификационную колонну при температуре и давлении, достаточных для выделения легких углеводородных примесей из потока силана;
2) пропускание очищенного от легких примесей потока силана через молекулярные сита 4А при температуре от 24 до 180°С и давлении от 110 до 575 psig (или от 285 до 300 psig), при которых практически весь этилен превращается в этилсилан;
3) пропускание очищенного от этилена потока силана через вторую ректификационную колонну при температуре и давлении, достаточных для отделения силана от тяжелых углеводородных примесей, включая этилсилан. Создается окончательный поток очищенного силана с содержанием этилсилана менее 0,01 ppm.
Таким образом, удаление этилена в указанном способе достигается комбинацией адсорбции и конверсии этилена в этилсилан, который может быть отогнан от силана (Патент США №5,211,931, МПК С01В 33/04, 1993).
Недостатками указанного способа являются невозможность полного превращения этилена в этилсилан при пропускании потока силана через молекулярные сита 4А в связи с высокой адсорбционной активностью и адсорбционной емкостью молекулярных сит по отношению к этилену, а также большая зависимость степени превращения этилена в этилсилан от параметров проведения процесса и необходимость использования давления до 40 атм.
Задачей настоящего изобретения является разработка надежного и высокоэффективного способа глубокой очистки моносилана, благодаря которому даже отклонения в ведении процесса производства и очистки силана не будут сказываться на качестве конечного продукта.
Указанная задача решается тем, что предложен способ глубокой очистки моносилана, загрязненного углеводородами и другими примесями, включающий первую ректификацию силана для удаления углеводородов, кипящих выше силана, последующую очистку силана от этилена на молекулярных ситах путем превращения этилена в этилсилан, вторую ректификацию силана для удаления этилсилана и других углеводородов, кипящих ниже этилсилана, отличающийся тем, что после первой ректификации проводят очистку силана от этилена на активном оксиде алюминия или на модифицированном оксиде алюминия, превращая его количественно в этилсилан, а после второй ректификации для более глубокой очистки силан пропускают через наноразмерный кремнийорганический сорбент.
Способ осуществляют следующим образом.
Силан, содержащий примерно 5 мас.% легких и 1 мас.% тяжелых углеводородов и 40 ppm этилена подвергают первой ректификации, в результате которой происходит удаление легких примесей. Затем силан, содержащий этилен и тяжелые примеси, пропускают через слой активного оксида алюминия, а для полноты превращения этилена в этилсилан за счет повышенных каталитических свойств сорбента применяют окись алюминия, на которую нанесена платина, палладий или рутений, или с целью образования полимерных соединений пропускают через активный оксид алюминия, модифицированного титаном или цирконием. Платина наносится на оксид алюминия химическим осаждением из растворов ее соединений или в виде винильного комплекса. Процесс протекает при температуре и давлении, достаточных для предотвращения конденсации силана в контактном слое. Далее силан подвергают второй ректификации, где происходит его очистка от этилсилана, полимерных и других тяжелых примесей, при температуре и давлении, достаточных для отделения очищенного силана от оставшихся примесей.
Затем очищенный силан пропускают через слой наноразмерного кремнеуглеродного сорбента для удаления ультраследовых количеств фосфина, арсина и оставшихся углеродных примесей. Сорбент представляет собой полидисперсный порошок, образующийся при термической обработке шелухи риса. Сорбент содержит 47-54 мас.% двуокиси кремния и 52-45 мас.% углерода, насыпная плотность сорбента не более 0,2 г/см2. Суммарный объем пор составляет не менее 0,95 см3/г, при этом поглотительная способность сорбента имеет значения по углеродам от 4,0 до 10 кг/кг. После сорбента получаем ультрачистый силан, содержание примесей в котором составляет:
этилена - менее 10 ppb,
этилсилана - менее 10 ppb,
фосфина, арсина - менее 0,02 ppb каждого.
Такой способ глубокой очистки моносилана позволяет получать ультрачистый силан с содержанием примесей менее 10 ppb, использование активной окиси алюминия, в том числе модифицированной, для удаления этилена приводит к количественному превращения этилена в этилсилан и полимеры за счет уникальных каталитических свойств сорбента. Предложенный способ и схема его осуществления являются более удобными для практического применения благодаря фактическому отсутствию необходимости проведения регенерации сорбента. Разработка новой схемы глубокой очистки приводит к расширению количества способов очистки силана и не требует применения высоких давлений.
Использование кремнеуглеродного сорбента ТШР позволяет удалять следы углеводородных примесей после второй ректификации, удалять примеси фосфина, арсина и др. до содержания менее 0,02 ppb и получать на выходе ультрачистый силан.
Предложенная схема исключает возможность проскока примесей в результате нарушения технологических параметров процессов ректификации и очистки (температура, давление).
На чертеже представлена принципиальная технологическая схема.
На схеме позициями обозначены: 1 - ректификационная колонна для отделения легкокипящих примесей из исходного газа силана; 2 - адсорбционная колонна, заполненная платиновым или палладиевым катализатором; 3 - ректификационная колонна для выделения высококипящих примесей из потока силан-этилсилан; 4 - адсорбционная колонна глубокой очистки силана от остаточных примесей.
В ректификационную колонну 1 подают исходный силан, где происходит отделение примесей, кипящих при температуре, меньшей, чем температура кипения силана.
Далее силан поступает в адсорбционную колонну 2, проходит через слой активного оксида алюминия, модифицированного платиной или палладием, при этом содержащийся в нем этилен превращается в этилсилан. Из колонны 2 очищенный силан поступает на ректификацию в колонну 3, в которой отделяют чистый силан от тяжелокипящих компонентов, из верхней части ректификационной колонны газообразный поток силана направляют в адсорбционную колонну 4 глубокой очистки, где удаляют следовые количества примесей.
Claims (1)
- Способ глубокой очистки моносилана, загрязненного углеводородами и другими примесями, включающий первую ректификацию моносилана для удаления углеводородов, кипящих выше моносилана, последующую очистку моносилана от этилена на молекулярных ситах путем превращения этилена в этилсилан, вторую ректификацию моносилана для удаления этилсилана и других углеводородов, кипящих ниже этилсилана, отличающийся тем, что после первой ректификации проводят очистку моносилана от этилена на активном оксиде алюминия или на модифицированном платиной, палладием, рутением, титаном или цирконием оксиде алюминия, превращая его количественно в этилсилан, а после второй ректификации для более глубокой очистки моносилан пропускают через наноразмерный кремнийорганический сорбент в виде полидисперсного порошка, который содержит 47-54 мас.% двуокиси кремния и 52-45 мас.% углерода, его насыпная плотность не более 0,2 г/см2, суммарный объем пор составляет не менее 0,95 см3/г, при этом поглотительная способность сорбента имеет значения по углеводородам от 4,0 до 10 кг/кг.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113774/05A RU2410326C2 (ru) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Способ глубокой очистки моносилана |
| KR1020090098479A KR101136417B1 (ko) | 2009-04-14 | 2009-10-15 | 실란의 정제 방법 |
| PCT/KR2009/006927 WO2010120025A1 (ko) | 2009-04-14 | 2009-11-24 | 실란의 정제 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009113774/05A RU2410326C2 (ru) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Способ глубокой очистки моносилана |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009113774A RU2009113774A (ru) | 2010-10-20 |
| RU2410326C2 true RU2410326C2 (ru) | 2011-01-27 |
Family
ID=43133339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009113774/05A RU2410326C2 (ru) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Способ глубокой очистки моносилана |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101136417B1 (ru) |
| RU (1) | RU2410326C2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104159848B (zh) * | 2011-12-30 | 2017-03-15 | Memc电子材料有限公司 | 用于提纯硅烷的方法和系统 |
| CN113816986A (zh) * | 2021-10-29 | 2021-12-21 | 新疆晶硕新材料有限公司 | 去除氯硅烷粗单体中氯碳化合物、不饱和烃的方法及系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2009
- 2009-04-14 RU RU2009113774/05A patent/RU2410326C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2009-10-15 KR KR1020090098479A patent/KR101136417B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100113966A (ko) | 2010-10-22 |
| RU2009113774A (ru) | 2010-10-20 |
| KR101136417B1 (ko) | 2012-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6433867B2 (ja) | 水素ガス回収システムおよび水素ガスの分離回収方法 | |
| US5051117A (en) | Process for removing gaseous contaminating compounds from carrier gases containing halosilane compounds | |
| JP5232686B2 (ja) | ガスの精製方法および精製装置 | |
| JP5122700B1 (ja) | モノシランの精製方法 | |
| WO2020103799A1 (zh) | 一种反应精馏去除三氯氢硅中甲基二氯硅烷的装置和方法 | |
| EP2484631B1 (en) | Method for reusing hydrogen | |
| JP3892794B2 (ja) | クロロシラン及びその精製方法 | |
| SG178848A1 (en) | Method for purifying chlorosilane | |
| JP5824318B2 (ja) | 圧力スイング吸着処理による精製水素ガスの製造装置および方法 | |
| JP3727470B2 (ja) | 炭素含有量の少ない多結晶シリコンの製造方法 | |
| JP2008537720A (ja) | 三フッ化窒素の精製 | |
| RU2410326C2 (ru) | Способ глубокой очистки моносилана | |
| CN108467042B (zh) | 电子级多晶硅的制备方法 | |
| CN108129256B (zh) | 从2-氯-1,1,1,2-四氟丙烷中分离卤代烯烃杂质的方法 | |
| CN113321184A (zh) | 一种高纯电子级氯气纯化生产装置及其工艺 | |
| JP6698762B2 (ja) | 水素ガス回収システムおよび水素ガスの分離回収方法 | |
| KR101134230B1 (ko) | 염화실란 정제 방법 및 시스템, 그리고 금속계 불순물 정제용 흡착제 | |
| KR101780199B1 (ko) | 연속 또는 반-연속 공정에 의한 고순도 게르만 제조방법 | |
| CN112827319B (zh) | 一种含低浓度硅烷与碳二以上轻烃类的氯基SiC-CVD外延尾气全温程变压吸附提氢与循环再利用方法 | |
| JP3229033B2 (ja) | 水素精製用分子篩炭素材 | |
| JPS641405B2 (ru) | ||
| CN115092933B (zh) | 一种电子级多晶硅还原尾气的处理系统 | |
| WO2023094629A1 (en) | A method for the removal of impurities from a pyrolysis oil | |
| JP2023081436A (ja) | 水素の回収方法及び再利用方法 | |
| JPH03170321A (ja) | アンモニアガスの精製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160415 |