WO2009089951A2 - Anlage und verfahren zur verminderung des gehaltes von elementen, wie bor, in halogensilanen - Google Patents

Anlage und verfahren zur verminderung des gehaltes von elementen, wie bor, in halogensilanen Download PDF

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    • C01B33/10794—Purification by forming addition compounds or complexes, the reactant being possibly contained in an adsorbent

Definitions

  • the invention relates to a process for reducing the content of elements of the third main group of the periodic table, preferably of boron and aluminum, in technical grade halosilanes for the production of ultrahigh-purity halosilanes, in particular ultrahigh-purity chlorosilanes. Furthermore, the invention relates to a system for carrying out this method.
  • boron-containing impurities (BCI 3 ) are transferred in a first step by addition of diphenylthiocarbazone and triphenylchloromethane in high-boiling complexes and removed by column distillation in the second step, in the third step, phosphorus chlorides (PCI3) and Phosphorus-containing impurities and arsenic and aluminum-containing impurities and other metallic Impurities separated as distillation residues in a second column distillation.
  • PCI3 phosphorus chlorides
  • PCI3 Phosphorus-containing impurities and arsenic and aluminum-containing impurities and other metallic Impurities
  • the object of the present invention is to develop a simpler and thus more economical process and a plant for the production of ultrahigh-purity halosilanes, in particular chlorosilanes, which are suitable for the production of solar silicon or in particular also for the production of semiconductor silicon.
  • a process is provided which allows the production of ultrahigh-purity halosilanes from technical grade halogensilanes in which the elements of the third main group of the Periodic Table (III PSE), in particular boron and / or aluminum, are removed quantitatively, in particular starting from a hydrohalogenation of metallurgical silicon ,
  • the invention relates to a process for reducing the content of elements of the third main group of the periodic table, in particular the boron and / or aluminum content, in technical grade halosilanes for the production of ultrahigh-purity halosilanes, consisting of the following steps: a) addition of the halosilanes to be purified with triphenylmethyl chloride to form complexes with compounds of these elements, in particular with boron and / or aluminum-containing compounds, and b) obtaining ultrahigh-purity halosilanes by distillative separation of the complexes, in particular by a single distillation.
  • the separation of the complexes formed takes place according to the invention by means of a one-time distillation of the reaction mixture from step a) via a distillation column, for example-but not exclusively-via a rectification column having from one to 100 theoretical plates.
  • the complexes formed thereby remain advantageously in the distillation residue.
  • High-purity halosilanes according to the invention have an impurity content of boron and aluminum of ⁇ 50 ⁇ g / kg in each case in relation to the element per kilogram of halosilane.
  • the technical grade of halosilanes have not previously been subjected to any separation of compounds containing phosphorus or phosphorus and / or the ultrahigh-purity halosilanes are not subjected to any subsequent separation of phosphorus and / or phosphorus-containing compounds.
  • the phosphorus content in the technical grade halogen silanes is already below 4 ⁇ g / kg, preferably ⁇ 2 ⁇ g / kg, in particular
  • the content of phosphorus is determined by means of a method familiar to the competent expert for analysis. For example, by IPC-MS, wherein the content of phosphorus in the sample is previously enriched by conventional methods.
  • the content of boron in the obtained ultrahigh-purity halosilanes is preferred
  • halosilanes silicon tetrachloride and / or trichlorosilane are usually carried out at head temperatures of about 31, 8 0 C and 56.7 0 C and a pressure of about 1013.25 hPa or 1013.25 mbar a bs- At higher or lower pressures, the head temperature changes accordingly , In the case of volatile halogenosilanes, it may be expedient to distill under excess pressure.
  • step (a) the displacement of the halosilanes to be purified with triphenylmethyl chloride to form the complexes, takes place in a complexing device (2) from which the halosilanes and the complexes are at least partly preferably completely, in a distillation column (3) for the separation of the complexes in step (b) are transferred.
  • step (a) is carried out separately from step (b), in particular spatially separated. About the distillation column (3), the quantitative separation of boron and aluminum-containing complexes.
  • the steps (a) and (b) are incorporated in a continuous process for the preparation of ultrahigh-purity halosilanes, preferably starting from a reaction of metallurgical silicon, in particular starting from a hydrohalogenation of metallurgical silicon.
  • the advantage of this procedure lies in the fact that the complexation is separated from the separation and in this way the separation of boron and / or aluminum-containing compounds can be integrated into a continuous overall process.
  • This can be done, for example, such that at least one device for complexing (2), preferably a plurality of devices (2) connected in parallel, are assigned to a distillation column (3).
  • devices connected in series for complexing are each assigned to a distillation column (3).
  • the device or devices for complexation (2) can, for example, batchwise or continuously - set reactor or tubular reactor - filled with halosilanes or be flowed through, the content of boron and optionally further impurities can be determined analytically.
  • the halosilanes to be purified are treated with Thphenylmethylchlohd, preferably with a slight excess of ⁇ 20 mol .-%, ⁇ 10 mol .-%, preferably of ⁇ 5 mol .-% or less.
  • the resulting reaction mixture can be homogenized in order to ensure complete complexing of the boron and / or aluminum-containing compounds.
  • the homogenization can be carried out by stirring or in the tubular reactor by turbulence. Subsequently, the halosilanes and optionally the complexes are transferred to the distillation column (3) or into the associated distillation flask. There, according to the invention, the distillative separation of the halosilanes and the complexes follows in order to obtain ultrahigh-purity halosilanes.
  • the process of the invention can be integrated into a continuous overall process for the production of ultrahigh halosilanes starting from a hydrohalogenation of metallurgical silicon.
  • boron and / or aluminum and process-related compounds containing boron and / or aluminum may be mentioned.
  • the thphenylmethylchlohd can form complexes with all typical Lewis acids.
  • these may also be tin, titanium, vanadium and / or antimony or compounds containing these foreign metals.
  • Halogensilanes are preferably chlorosilanes and / or bromosilanes, silicon tetrachloride, trichlorosilane and / or mixtures thereof Silanes optionally with further halogenated silanes, such as dichlorosilane and / or monochlorosilane, are particularly preferred. Therefore, the method is generally well suited for reducing the content of elements of the third main group of the periodic table in halosilanes, if these compounds would have a comparable boiling point as the halosilanes or would proceed as an azeotrope with the halosilanes and / or in which the solubility the complexes formed is correspondingly low.
  • the method can also be used for the purification of tetrabromosilane, tribromosilane and / or mixtures of halosilanes.
  • each halogen can be selected independently of other halogen atoms from the group fluorine, chlorine, bromine or iodine, so that, for example, mixed halosilanes such as SiBrCl 2 F or SiBr 2 CIF can be included.
  • Halogen silanes of industrial purity are understood as meaning, in particular, halosilanes whose content of halosilanes is> 97% by weight and whose content of elements of the third main group of the periodic system is in each case ⁇ 0.1% by weight. preferably between ⁇ 0.1% by weight and> 100 ⁇ g / kg, more preferably between ⁇ 0.1% by weight and> 30 ⁇ g / kg. They preferably have at least a content of 99.00% by weight, in particular a content of at least 99.9% by weight, of the desired halosilane (s).
  • the composition may have a content of 97.5% by weight of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and 2.2% by weight of trichlorosilane (HSiCl 3 ), or approx. 85 wt .-% SiCI 4 and 15 wt .-% HSiCI 3 , or even to 99.0 wt .-% silicon tetrachloride. It is preferred if the phosphorus content in the technical grade halosilanes is already below 4 ⁇ g / kg, particularly preferably ⁇ 2 ⁇ g / kg, in particular ⁇ 1 ⁇ g / kg, in particular without the phosphorus content being removed by the formation of precipitates ,
  • the highest-purity halosilanes are halosilanes having a content of halosilanes of> 99.99% by weight and having a maximum impurity with one element each of the third main group of the PSE, in particular of boron and of aluminum-containing compounds, of ⁇ 30 ⁇ g / kg with respect to the element per kilogram of halosilane, in particular of ⁇ 25 ⁇ g / kg, preferably from
  • ⁇ 2 ⁇ g / kg or ⁇ 1 ⁇ g / kg per element in the halosilane is particularly preferred according to the invention each of boron and aluminum.
  • the halosilanes of industrial purity are, in particular, halosilanes, which also comprise halosilane mixtures containing> 97% by weight of halosilanes and ⁇ 0.1% by weight of elements of the third main group of the periodic table, preferably with a content of elements between ⁇ 0.1 wt .-% and> 6 micrograms / kg, more preferably between ⁇ 0.1 wt .-% and> 5 micrograms / kg, then apply as ultrahigh halogensilanes the halosilanes, the a content of halosilanes of ⁇ 99.99 wt .-% and maximum contamination with, respectively a member of the third main group of the PSE, in particular of boron and in particular of aluminum-containing compounds, of ⁇ 5 ⁇ g / kg with respect to the element per kilogram of halosilane.
  • halosilanes which also comprise halosilane mixtures containing> 97% by weight of halosilanes and ⁇ 0.1% by weight of elements of the third main
  • Boron-containing compounds are, for example, boron trichloride or boron esters.
  • all boron-containing compounds produced in the synthesis of halosilanes or entrained in the processes can be up to a residual content of in particular ⁇ 20 ⁇ g / kg, preferably ⁇ 5 ⁇ g / kg, ⁇ 2 ⁇ g / kg, more preferably ⁇ 1 ⁇ g / kg of boron per kilogram of halosilane are reduced.
  • boron and / or a boron-containing compound can be reduced by 50 to 99.9% by weight, depending on the starting concentration thereof.
  • a typical aluminum-containing compound is AICI 3 .
  • the complex-forming compound triphenylmethyl chloride is preferably added in an amount such that the solubility product of the formed complexes of an element of the third main group of the periodic table (purple PSE) is exceeded with triphenylmethyl chloride, in particular of the compounds containing this element preferably the boron and / or aluminum-containing compounds, and forms a sparingly soluble complexes.
  • the amount of added triphenylmethyl chloride is such that this compound only in a slight excess of about ⁇ 20 mol .-%, in particular ⁇ 10 mol .-%, particularly preferably ⁇ 5 mol .-% in Is added to the contamination with elements of the third main group of the periodic table.
  • the content of impurities should be determined in the technical grade halosilanes which form low-volatility and / or sparingly soluble complexes with triphenylmethyl chloride.
  • These are in particular the above-mentioned boron and / or aluminum-containing compounds.
  • the content determination can be done for example by means of ICP-MS.
  • the required amount of triphenylmethyl chloride can then be determined.
  • triphenylmethyl chloride was added in significant excess to the boron compounds contained.
  • the required amount of triphenylmethyl chloride can be adapted to the degree of contamination.
  • the added amount of triphenylmethyl chloride can, for example, be adapted more precisely to the solubility product of the sparingly soluble boron and / or aluminum complexes in an environmentally friendly manner.
  • triphenylmethyl chloride in process step a) can be carried out by a single metered addition or else stepwise. It can vary depending on
  • Plant type or process management the addition as a solid or dissolved in a solvent.
  • solvents inert, high-boiling
  • Solvent or preferably ultrahigh halosilane, such as silicon tetrachloride and / or trichlorosilane can be used. In this way, the addition of the triphenylmethyl chloride can be metered very accurately and a thorough mixing in a short time
  • the halosilanes of technical purity are usually with
  • Triphenylmethyl chloride under an inert gas atmosphere, optionally stirred.
  • stirring follows for several hours.
  • the reaction mixture is stirred for 5 minutes to 10 hours, usually up to one hour.
  • the mixture is then worked up by distillation. The process can be carried out batchwise or continuously as needed.
  • Examples 1 a to 1 d show that to reduce the content of boron, the distillative workup can be carried out directly after the addition of the triphenylmethyl chloride to separate the sparingly soluble complexes. A certain service life of the reaction mixture leads to no further reduction of the content of boron in the ultrahigh-purity halosilanes. Similarly, thermal treatment of the reaction mixture in terms of heating to complete the reaction is not essential.
  • halosilanes prepared in this way in particular the ultrahigh-purity silicon tetrachloride and / or trichlorosilane, can be used to produce epitaxial
  • the invention further relates to a plant (1), as well as their use to reduce the content of elements of the third main group of the periodic table (purple PSE), in particular the boron and / or aluminum content, in halosilanes technical grade for the production of ultrahigh-purity halosilanes comprising a device for complexing (2) compounds of these elements, which is associated in particular with a metering device, and a distillation column (3) assigned to the device for complexing.
  • purple PSE the third main group of the periodic table
  • halosilanes technical grade for the production of ultrahigh-purity halosilanes comprising a device for complexing (2) compounds of these elements, which is associated in particular with a metering device, and a distillation column (3) assigned to the device for complexing.
  • purple PSE the third main group of the periodic table
  • halosilanes of technical purity for the production of ultrahigh-purity halosilanes from a device for complexation (2) in particular associated with a metering device, and from a distillation column (3) associated with the device (2).
  • the distillation column (3) is connected downstream of at least one apparatus for complexation (2), in particular the distillation column (3) is separated from the apparatus for complexing (2).
  • the apparatus for complexing (2) parallel and / or in series reactors, such as set and / or tubular reactors, for semi- or continuous complexation and homogenization of the reaction mixture, downstream of which at least one distillation column (3) for the separation of the halosilanes is assigned by the complexes.
  • the reactors connected in series are each assigned a distillation column (3).
  • the distillation column (3) are associated with a distillation bubble and at least one distillation template for receiving the ultrahigh-purity halosilanes.
  • the distillation column (3) in particular a rectification column, has between 1 and 100 theoretical plates.
  • the distillatively purified product fractions of ultrahigh-purity halosilanes such as silicon tetrachloride and / or trichlorosilane, are recovered, while the soluble and / or nonvolatile complexes remain in the distillation still.
  • the system can be operated in batch mode or continuously.
  • the plant (1) may be part of a larger plant, the production of ultrahigh-grade halosilanes starting from metallurgical Silicon is used, in particular the plant (1) is associated with a complete plant comprising a reactor for the conversion of metallurgical silicon.
  • the weighing of silicon tetrachloride and triphenylmethyl chloride was carried out as quickly as possible in a beaker on a balance with the respective accuracy.
  • the added amount of triphenylmethyl chloride was determined by weighing back the weighing dish. As a rule, a yellow, flaky precipitate formed directly upon addition of the complexing agent.
  • the temperature of the reaction mixture did not change.
  • the reaction mixture was then transferred to a 500 ml four-necked flask. In the following, a batch was refluxed for an additional hour before the distillative purification of the silicon tetrachloride was carried out. All further batches were processed directly by distillation.
  • the distillation was carried out via a distillation column with Keramiksattel analyses (6 mm, 20 cm) and a column head without removal control, with stirring with a Magnetic stir bar under a nitrogen atmosphere.
  • the temperature was supplied via an oil bath with temperature control. The bath temperature was during distillation about 80 0 C and the temperature in the distillation bubble towards the end of a distillation up to 60 0 C.
  • the boiling point of silicon tetrachloride was at about 57 0 C at atmospheric pressure.
  • Triphenylmethyl chloride formed a yellow, fluffy precipitate. There were obtained 186.8 g of a colorless, clear distillate and 9.7 g of a distillation residue.
  • the boron content before the addition of the triphenylmethyl chloride was 880 ⁇ g / kg and after the distillation ⁇ 5 ⁇ g / kg.
  • FIG. 1 Schematic representation of a plant with a distillation column.
  • the plant (1) shown in Figure 1 for reducing the content of elements of the third main group of the Periodic Table in halosilanes is made of a material resistant to the reaction conditions, for example, a stainless steel alloy.
  • the plant (1) comprises a device for complexing (2) compounds containing these elements and a distillation column (3) associated with the device.
  • the apparatus for complexing (2) is usually a reactor, this may be a boiler reactor or a tubular reactor, which is assigned to the distillation column (3).
  • the complexing device (2) has one or two feeders (2.1) and (2.2). About the feed (2.1), the triphenylmethyl chloride and the feed (2.2) can be fed to the technical grade of halosilanes.
  • the distillation column with one to 100 theoretical plates is assigned a distillation bubble for the removal of higher-boiling impurities and complexes with triphenylmethyl chloride (3.2) and at least one distillation template (3.1) for receiving in each case one ultrahigh-purity halosilane.
  • the distillation column (3) is arranged downstream of the device for complexing (2).
  • the complexing device (2) may be assigned a metering device (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere von Bor und Aluminium enthaltenden Verbindungen in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen, insbesondere von höchstreinen Chlorsilanen. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Anlage und Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen, wie Bor, in Halogensilanen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, bevorzugt von Bor und Aluminium, in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen, insbesondere von höchstreinen Chlorsilanen. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind zwei Verfahren zur Aufreinigung von Halogensilanen bekannt, die auf der Verwendung von Thphenylmethylchlohd in Verbindung mit weiteren Komplexbildnern beruhen. Dies ist zum einen das mehrstufige Verfahren der GB 975 000 bei dem zur destillativen Abtrennung von Phosphor enthaltenden Verunreinigungen in Halogensilanen zunächst Zinntetrahalogenide und/oder Titantetrahalogenide zur Bildung von festen Niederschlägen zugegeben wurden. Im nächsten Schritt konnte zu dem erhaltenen Destillat Triphenylmethylchlorid in großem Überschuss zugegeben werden, um mit dem nun vorhandenen Zinn- oder Titansalzen Niederschläge zu bilden. Weitere gegebenenfalls vorhandene Verunreinigungen, zu denen auch Bor, Aluminium oder andere Verunreinigungen zählen können als Niederschläge entfernt werden. Im nächsten Schritt wurde destilliert.
Aus der WO 2006/054325 A2 ist ein mehrstufiges Verfahren zur Herstellung von electronic Grade Siliziumtetrachlorid (Sieg) oder Trichlorsilan aus Siliziumtetrachlorid oder Trichlorsilan technischer Reinheit bekannt. Ausgehend von Siliziumtetrachlorid und/oder Trichlorsilan technischer Reinheit werden unter anderem Bor enthaltende Verunreinigungen (BCI3) in einem ersten Schritt durch Zugabe von Diphenylthiocarbazon und Triphenylchlormethan in hochsiedende Komplexe überführt und im zweiten Schritt mittels Kolonnendestillation entfernt, im dritten Schritt werden Phosphorchloride (PCI3) und Phosphor enthaltende Verunreinigungen sowie Arsen und Aluminium enthaltende Verunreinigungen und weitere metallische Verunreinigungen als Destillationsrückstände in einer zweiten Kolonnendestillation abgetrennt. Es wird ausgeführt, dass zur Abtrennung aller Verunreinigungen die Verwendung beider Komplexbildner notwendig ist, weil Triphenylchlormethan die Komplexierung einer Vielzahl metallischer Verunreinigungen, mit Ausnahme von Bor, erlaubt. Erst in einem vierten Schritt wird Dichlorsilan destillativ entfernt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfacheres und damit wirtschaftlicheres Verfahren sowie eine Anlage zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen, insbesondere Chlorsilanen zu entwickeln, die sich zur Herstellung von Solarsilizium oder insbesondere auch zur Herstellung von Halbleitersilizium eignen.
Gelöst wird die Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren bereitgestellt, dass die Herstellung von höchstreinen Halogensilanen aus Halogensilanen technischer Reinheit erlaubt, in dem die Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (III PSE), insbesondere Bor und/oder Aluminium, quantitativ abgetrennt werden, insbesondere ausgehend von einer Hydrohalogenierung metallurgischen Siliziums.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, insbesondere des Bor- und/oder Aluminiumgehaltes, in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen, bestehend aus den folgenden Schritten: a) Versetzen der aufzureinigenden Halogensilane mit Triphenylmethylchlorid zur Bildung von Komplexen mit Verbindungen dieser Elemente, insbesondere mit Bor- und/oder Aluminium enthaltenden Verbindungen, und b) Erhalten von höchstreinen Halogensilanen durch destillatives Abtrennen der Komplexe, insbesondere durch eine einmalige Destillation.
Um unmittelbar die höchstreinen Halogensilane zu erhalten erfolgt die Abtrennung der gebildeten Komplexe erfindungsgemäß mittels einer einmaligen Destillation der Reaktionsmischung aus Schritt a) über eine Destillationskolonne, beispielsweise - aber nicht ausschließlich - über eine Rektifizierkolonne mit ein bis 100 theoretischen Böden. Die gebildeten Komplexe verbleiben dabei vorteilhaft im Destillationsrückstand. Erfindungsgemäße höchstreine Halogensilane weisen einen Gehalt an Verunreinigung mit Bor und Aluminium von jeweils < 50 μg/kg in Bezug auf das Element je Kilogramm Halogensilan auf.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Halogensilane technischer Reinheit zuvor keiner Abtrennung von Phosphor oder Phosphor enthaltenden Verbindungen unterzogen wurden und/oder die höchstreinen Halogensilane keiner nachfolgenden Abtrennung von Phosphor und/oder Phosphor enthaltenden Verbindungen unterzogen werden . Insbesondere liegt der Phosphorgehalt in den Halogensilanen technischer Reinheit bereits unter 4 μg/kg, bevorzugt < 2 μg/kg, insbesondere
< 1 μg/kg, entsprechendes gilt für die höchstreinen Halogensilane. Bestimmt wird der Gehalt an Phosphor mittels einer dem zuständigen Fachmann für Analytik geläufigen Methode. Beispielsweise mittels IPC-MS, wobei der Gehalt an Phosphor in der Probe zuvor durch übliche Methoden angereichert wird.
Der Gehalt an Bor in den erhaltenen höchstreinen Halogensilanen beträgt bevorzugt
< 20 μg/kg und besonders bevorzugt < 5 μg/kg Bor je Kilogramm Halogensilan. Die destillative Aufreinigung von den bevorzugten Halogensilanen Siliziumtetrachlorid und/oder Trichlorsilan erfolgt in der Regel bei Kopftemperaturen von etwa 31 ,8 0C und 56,7 0C und einem Druck von etwa 1013,25 hPa oder 1013,25 mbarabs- Bei höheren oder niedrigeren Drücken ändert sich die Kopftemperatur entsprechend. Bei leichtflüchtigen Halogensilanen kann es zweckmäßig sein unter Überdruck zu destillieren.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren so ausgeführt werden, dass Schritt (a), das Versetzen der aufzureinigenden Halogensilane mit Triphenylmethylchlorid zur Bildung der Komplexe, in einer Vorrichtung zur Komplexierung (2) erfolgt, aus der die Halogensilane und die Komplexe zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in eine Destillationskolonne (3) zur Abtrennung der Komplexe im Schritt (b) überführt werden. Gemäß einer alternativen Verfahrensführung erfolgt Schritt (a) separiert von Schritt (b), insbesondere räumlich getrennt. Über die Destillationskolonne (3) erfolgt die quantitative Abtrennung der Bor und Aluminium enthaltenden Komplexe. Erfindungsgemäß sind die Schritte (a) und (b) in ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen eingebunden, vorzugsweise ausgehend von einer Umsetzung von metallurgischem Silizium, insbesondere ausgehend von einer Hydrohalogenierung metallurgischen Siliziums.
Der Vorteil dieser Verfahrensführung liegt darin begründet, dass die Komplexierung von der Abtrennung separiert ist und auf diese Weise die Abtrennung von Bor und/oder Aluminium enthaltenden Verbindungen, in ein kontinuierliches Gesamtverfahren integriert werden kann. Dies kann beispielsweise derart geschehen, dass mindestens eine Vorrichtung zur Komplexierung (2), vorzugsweise mehrere parallel geschaltete Vorrichtungen (2), einer Destillationskolonne (3) zugeordnet sind. Alternativ sind in Reihe geschaltete Vorrichtungen zur Komplexierung jeweils einer Destillationskolonne (3) zugeordnet. Die Vorrichtung bzw. Vorrichtungen zur Komplexierung (2) können beispielsweise satzweise oder kontinuierlich - Satzreaktor oder Rohrreaktor - mit Halogensilanen befüllt oder durchströmt werden, der Gehalt an Bor und gegebenenfalls weiterer Verunreinigungen kann analytisch bestimmt werden. Anschließend werden die aufzureinigenden Halogensilane mit Thphenylmethylchlohd versetzt, vorzugsweise mit einem leichten Überschuss von < 20 Mol.-%, < 10 Mol.-%, vorzugsweise von < 5 Mol.-% oder weniger. Dabei kann die resultierende Reaktionsmischung homogenisiert werden, um eine vollständige Komplexierung der Bor und oder Aluminium enthaltenden Verbindungen zu gewährleisten.
Die Homogenisierung kann durch Rühren oder im Rohrreaktor durch Verwirbelung erfolgen. Anschließend werden die Halogensilane und gegebenenfalls die Komplexe in die Destillationskolonne (3) bzw. in die zugeordnete Destillationsblase überführt. Dort schließt sich erfindungsgemäß die destillative Trennung der Halogensilane und der Komplexe an, um höchstreine Halogensilane zu erhalten.
Durch die satzweise, semikontinuierlich oder kontinuierlich, parallel durchgeführten Komplexierungen (Schritt a) und der nachfolgenden destillative Abtrennung der Halogensilane, kann das erfindungsgemäße Verfahren in ein kontinuierliches Gesamtverfahren zur Herstellung höchstreiner Halogensilane ausgehend von einer Hydrohalogenierung von metallurgischem Silizium integriert werden.
Für das Verfahren relevante Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (lila PSE), deren Gehalt in den Halogensilanen technischer Reinheit zu vermindern ist, sind insbesondere Bor und/oder Aluminium sowie prozessbedingte Verbindungen enthaltend Bor und/oder Aluminium zu nennen. Generell kann das Thphenylmethylchlohd mit allen typischen Lewis-Säuren Komplexe bilden. Dies können neben Bor und Aluminium auch Zinn, Titan, Vanadium und/oder Antimon oder Verbindungen enthaltend diese Fremdmetalle sein.
Unter Halogensilanen werden bevorzugt Chlorsilane und/oder Bromsilane verstanden, wobei Siliziumtetrachlorid, Trichlorsilan und/oder Mischungen dieser Silane gegebenenfalls mit weiteren halogenierten Silanen, wie Dichlorsilan und/oder Monochlorsilan, besonders bevorzugt sind. Daher ist das Verfahren generell gut zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems in Halogensilanen geeignet, wenn diese Verbindungen einen vergleichbaren Siedepunkt bzw. -bereich wie die Halogensilane aufweisen oder mit den Halogensilanen als Azeotrop übergehen würden und/oder in denen die Löslichkeit der gebildeten Komplexe entsprechend gering ist. Verbindungen enthaltend Elemente der dritten Hauptgruppe des Periodensystems können daher teilweise nur schwer destillativ oder überhaupt nicht von den Halogensilanen abgetrennt werden. Als Siedepunkt, der im Bereich des Siedepunktes eines Halogensilans liegt, wird ein Siedepunkt angesehen, der im Bereich von ± 20 0C des Siedepunktes eines der Halogensilane bei Normaldruck (etwa 1013,25 hPa oder 1013,25 mbar) liegt.
Zweckmäßigerweise kann das Verfahren auch zur Reinigung von Tetrabromsilan, Tribromsilan und/oder Mischungen von Halogensilane angewandt werden. Generell kann in den Halogensilanen jedes Halogen unabhängig von weiteren Halogenatomen ausgewählt sein aus der Gruppe Fluor, Chlor, Brom oder Jod, so dass beispielsweise auch gemischte Halogensilane wie SiBrCI2F oder SiBr2CIF enthalten sein können. Neben diesen bevorzugt monomeren Verbindungen können aber auch dimere oder höhermolekulare Verbindungen, wie Hexachlordisilan, Decachlortetrasilan, Octachlortrisilan, Pentachlordisilan, Tetrachlordisilan sowie liquide Mischungen enthaltend monomere, dimere, lineare, verzweigte und/oder cyclische oligomere und/oder polymere Halogensilane entsprechend in ihrem Borgehalt vermindert werden.
Als Halogensilane technischer Reinheit werden insbesondere Halogensilane verstanden, deren Gehalt an Halogensilanen > 97 Gew.-% ist und deren Gehalt an Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems jeweils bei < 0,1 Gew.-% liegt, bevorzugt zwischen < 0,1 Gew.-% und > 100 μg/kg, besonders bevorzugt zwischen < 0,1 Gew.-% und > 30 μg/kg. Bevorzugt weisen sie mindestens einen Gehalt von 99,00 Gew.-%, insbesondere einen Gehalt von mindestens 99,9 Gew.-% des oder der gewünschten Halogensilane auf. Beispielsweise kann die Zusammensetzung einen Gehalt von 97,5 Gew.-% Siliziumtetrachlorid (SiCI4) und 2,2 Gew.-% Trichlorsilan (HSiCI3), oder rd. 85 Gew.-% SiCI4 und 15 Gew.-% HSiCI3, oder auch zu 99,0 Gew.-% Siliziumtetrachlorid aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Phosphorgehalt in den Halogensilanen technischer Reinheit bereits unter 4 μg/kg liegt, besonders bevorzugt < 2 μg/kg, insbesondere < 1 μg/kg, insbesondere ohne dass der Gehalt an Phosphor durch eine Bildung von Niederschlägen entfernt wurde.
Als höchstreine Halogensilane gelten Halogensilane mit einem Gehalt an Halogensilanen von > 99,99 Gew.-% und mit einer maximalen Verunreinigung mit jeweils einem Element der dritten Hauptgruppe des PSE, insbesondere von Bor als auch von Aluminium enthaltenden Verbindungen, von < 30 μg/kg in Bezug auf das Element je Kilogramm Halogensilan, insbesondere von < 25 μg/kg, bevorzugt von
< 20 μg/kg, < 15 μg/kg oder < 10 μg/kg, wobei eine Verunreinigung von < 5 μg/kg,
< 2 μg/kg oder < 1 μg/kg je Element in dem Halogensilan besonders bevorzugt ist, erfindungsgemäß jeweils von Bor und Aluminium.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gelten als Halogensilane technischer Reinheit insbesondere Halogensilane, die auch Halogensilanmischungen umfassen, mit einem Gehalt an Halogensilanen von > 97 Gew.-% und einem Gehalt an Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems von jeweils < 0,1 Gew.-%, bevorzugt mit einem Gehalt an Elementen zwischen < 0,1 Gew.-% und > 6 μg/kg, besonders bevorzugt zwischen < 0,1 Gew.-% und > 5 μg/kg, wobei dann als höchstreine Halogensilane die Halogensilane gelten, die einen Gehalt an Halogensilanen von < 99,99 Gew.-% und eine maximale Verunreinigung mit jeweils einem Element der dritten Hauptgruppe des PSE, insbesondere von Bor und insbesondere von Aluminium enthaltenden Verbindungen, von < 5 μg/kg in Bezug auf das Element je Kilogramm Halogensilan aufweisen.
Bor enthaltende Verbindungen sind beispielsweise Bortrichlorid oder Borester. Generell können aber alle bei der Synthese der Halogensilane hergestellten oder in den Verfahren mitgeschleppte Bor enthaltenden Verbindungen bis auf einen Restgehalt von insbesondere < 20 μg/kg, bevorzugt von < 5 μg/kg, < 2 μg/kg, besonders bevorzugt auf < 1 μg/kg Bor je Kilogramm Halogensilan vermindert werden. Im Allgemeinen kann Bor und/oder eine Bor enthaltende Verbindung in Abhängigkeit von dessen Ausgangskonzentration um 50 bis 99,9 Gew.-% vermindert werden. Entsprechendes gilt für Aluminium oder für Aluminium enthaltende Verbindungen. Eine typische Aluminium enthaltende Verbindung ist AICI3.
Erfindungsgemäß wird im Verfahrensschritt a) des Verfahrens bevorzugt die komplexbildende Verbindung Triphenylmethylchlorid in einer Menge zugesetzt, dass das Löslichkeitsprodukt des oder der gebildeten Komplexe eines Elementes der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (lila PSE) mit Triphenylmethylchlorid überschritten wird, insbesondere der dieses Element enthaltenden Verbindungen, besonders bevorzugt der Bor und/oder Aluminium enthaltenden Verbindungen, und sich ein schwerlöslicher Komplexen bildet. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Menge an zugegebenen Triphenylmethylchlorid so bemessen ist, dass diese Verbindung nur in einem geringen Überschuss von etwa < 20 Mol.-%, insbesondere < 10 Mol.-%, besonders bevorzugt < 5 Mol.-% in Bezug auf die Verunreinigung mit Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems zugegeben wird.
Daher sollte vor dem Versetzen mit Triphenylmethylchlorid der Gehalt von Verunreinigungen, insbesondere der Elemente der lila des PSE und gegebenenfalls weiterer Verunreinigungen in den Halogensilanen technischer Reinheit bestimmt werden, die mit Triphenylmethylchlorid schwerflüchtige und/oder schwerlösliche Komplexe bilden. Dies sind insbesondere die oben aufgeführten Bor und/oder Aluminium enthaltenden Verbindungen. Die Gehaltsbestimmung kann beispielsweise mittels ICP-MS geschehen. In Abhängigkeit von den Gehalten dieser Elemente (lila PSE) und/oder gegebenenfalls weiterer Verunreinigungen, die mit Triphenylmethylchlorid reagieren, kann dann die benötigte Menge an Triphenylmethylchlorid bestimmt werden.
Bislang wurde im Stand der Technik Triphenylmethylchlorid in deutlichem Überschuss zu den enthaltenen Borverbindungen zugesetzt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die benötigte Menge an Triphenylmethylchlorid an den Verunreinigungsgrad angepasst werden. Auf diese Weise kann umweltschonend die zugesetzte Menge an Triphenylmethylchlorid beispielsweise genauer an das Löslichkeitsprodukt der schwerlöslichen Bor- und/oder Aluminiumkomplexe angepasst werden. Zum besseren Verständnis der
Vorgehensweise wird auf die Ausführungen in den Anwendungsbeispielen verwiesen.
Die Zugabe des Triphenylmethylchlorids in Verfahrensschritt a) kann durch einmaliges zudosieren oder auch schrittweise erfolgen. Dabei kann je nach
Anlagentyp oder Verfahrensführung die Zugabe als Feststoff oder auch gelöst in einem Lösungsmittel erfolgen. Als Lösungsmittel können inerte, hochsiedende
Lösemittel oder bevorzugt höchstreines Halogensilan, wie Siliziumtetrachlorid und/oder Trichlorsilan verwendet werden. Auf diese Weise kann die Zugabe des Triphenylmethylchlorids sehr genau dosiert und eine gute Durchmischung in kurzer
Zeit erzielt werden.
Die Halogensilane technischer Reinheit werden in der Regel mit
Triphenylmethylchlorid unter Schutzgasatmosphäre versetzt, gegebenenfalls wird gerührt. Geeigneterweise schließt sich ein Rühren über mehre Stunden an. Üblicherweise wird die Reaktionsmischung zwischen 5 Minuten bis zu 10 Stunden, in der Regel bis zu einer Stunde gerührt. Anschließend wird destillativ aufgearbeitet. Die Verfahrensführung kann je nach Bedarf diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen.
Die Beispiele 1 a bis 1d zeigen, dass zur Verminderung des Gehaltes an Bor direkt nach Zugabe des Triphenylmethylchlorids die destillative Aufarbeitung zur Abtrennung der schwerlöslichen Komplexe erfolgen kann. Eine gewisse Standzeit der Reaktionsmischung führt zu keiner weiteren Verminderung des Gehaltes an Bor in den höchstreinen Halogensilanen. Ebenso ist eine thermische Behandlung der Reaktionsmischung im Sinne von einem Erhitzen zum Vervollständigen der Reaktion nicht unbedingt notwendig.
Die auf diese Weise hergestellten Halogensilane, insbesondere das höchstreine Siliziumtetrachlorid und/oder Trichlorsilan, können zur Herstellung epitaktischer
Schichten, zur Herstellung von Silizium für die Herstellung von mono-, multi- oder polykristallinen Ingots oder von Wafern zur Herstellung von Solarzellen oder zur
Herstellung von höchstreinem Silizium zur Anwendung in der Halbleiterindustrie, beispielsweise in elektronischen Bauteilen, oder auch in der Pharmazeutischen Industrie zur Herstellung von SiO2, zur Herstellung von Lichtwellenleitern oder weiteren Silizium enthaltenden Verbindungen verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage (1 ), als auch deren Verwendung, zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (lila PSE), insbesondere des Bor- und/oder Aluminiumgehaltes, in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen umfassend eine Vorrichtung zur Komplexierung (2) von Verbindungen dieser Elemente, der insbesondere eine Dosiervorrichtung zugeordnet ist, und eine der Vorrichtung zur Komplexierung zugeordnete Destillationskolonne (3). Gemäß einer bevorzugten Alternative besteht die Anlage (1 ) zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (lila PSE), insbesondere des Bor- und Aluminiumgehaltes, in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen aus einer Vorrichtung zur Komplexierung (2), der insbesondere eine Dosiervorrichtung zugeordnet ist, und aus einer der Vorrichtung (2) zugeordneten Destillationskolonne (3).
In einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Anlage (1 ) ist die Destillationskolonne (3) mindestens einer Vorrichtung zur Komplexierung (2) stromabwärts nachgeschaltet, insbesondere ist die Destillationskolonne (3) von der Vorrichtung zur Komplexierung (2) separiert. Dies erlaubt eine Integration der Anlage (1 ) in eine Gesamtanlage zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen ausgehend von einer Hydrohalogenierung metallurgischen Siliziums, beispielsweise in eine kontinuierlich arbeitende Gesamtanlage. Dabei kann die Vorrichtung zur Komplexierung (2) parallel und/oder in Reihe geschaltete Reaktoren, wie Satz- und/oder Rohreaktoren, zur semi- oder kontinuierlichen Komplexierung und Homogenisierung der Reaktionsmischung aufweisen, denen stromabwärts mindestens eine Destillationskolonne (3) zur Abtrennung der Halogensilane von den Komplexen zugeordnet ist. Zweckmäßig ist den in Reihe geschalteten Reaktoren jeweils eine Destillationskolonne (3) zugeordnet. Der Destillationskolonne (3) sind eine Destillationsblase und mindestens eine Destillationsvorlage zur Aufnahme der höchstreinen Halogensilane zugeordnet. Die Destillationskolonne (3), insbesondere eine Rektifizierkolonne, weist zwischen 1 und 100 theoretische Böden auf. Am Kopf der Kolonne werden die destillativ gereinigten Produktfraktionen der höchstreinen Halogensilane, wie Siliziumtetrachlorid und/oder Trichlorsilan, gewonnen, während die löslichen und/oder schwerflüchtigen Komplexe in der Destillationsblase zurückbleiben. Betrieben werden kann die Anlage in Satzbetrieb oder kontinuierlich.
Die Anlage (1 ) kann dabei Bestandteil einer größeren Anlage sein, die der Herstellung von höchstreinen Halogensilanen ausgehend von metallurgischem Silizium dient, insbesondere ist die Anlage (1 ) einer Gesamtanlage umfassend einen Reaktor zur Umsetzung von metallurgischem Silizium zugeordnet.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren näher, ohne die Erfindung auf diese Beispiele zu beschränken.
Beispiele
Bestimmung des Borgehaltes: Die Probenvorbereitung und Messung der Proben erfolgte in einer dem Analytikfachman geläufigen Weise, indem die Probe mit demineralisiertem Wasser hydrolysiert und das Hydrolysat mittels Flusssäure
(suprapur) abfluoriert wurde. Der Rückstand wurde in demineralisiertem Wasser aufgenommen und der Elementgehalt mittels ICP-MS (ELAN 6000 Perkin Eimer) bestimmt.
Beispiel 1
Allgemeine Verfahrensvorschrift
Die Einwaage von Siliziumtetrachlorid und Triphenylmethylchlorid erfolgte schnellstmöglich in ein Becherglas auf einer Waage mit der jeweils entsprechenden Genauigkeit. Die zugegebene Menge an Triphenylmethylchlorid wurde durch Rückwaage der Wiegeschale bestimmt. In der Regel bildete sich direkt bei Zugabe des Komplexbildners eine gelbe, flockige Ausfällung. Die Temperatur des Reaktionsgemisches veränderte sich dabei nicht. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einen 500 ml Vierhalskolben überführt. Im Folgenden wurde ein Ansatz noch eine Stunde unter Rückfluss gekocht bevor die destillative Aufreinigung des Siliziumtetrachlorids erfolgte. Alle weiteren Ansätze wurden direkt destillativ aufgearbeitet. Die Destillation erfolgte über eine Destillationskolonne mit Keramiksattelkörper (6 mm, 20 cm) und einem Kolonnenkopf ohne Abnahmesteuerung, unter Rühren mit einem Magnetrührstäbchen unter Stickstoffatmosphäre. Die Temperaturzuführung erfolgte über ein Ölbad mit Temperatursteuerung. Die Badtemperatur betrug während der Destillation etwa 80 0C und die Temperatur in der Destillationsblase gegen Ende einer Destillation bis zu 60 0C. Der Siedepunkt des Siliziumtetrachlorids lag bei etwa 57 0C bei Normaldruck.
Beispiel 1a
Das Reaktionsgemisch aus 201 ,0 g Siliziumtetrachlorid (Probe 1 : GC Reinheit 97,5 Gew.-% SiCI4, 2,2 Gew.-%SiHCI3) und 0,27 g Triphenylmethylchlorid (Acros, Reinheit 99 %) wurde eine Stunde unter Rückfluss erhitzt, bevor die Destillation des Siliziumtetrachlorids durchgeführt wurde. Der Gehalt an Triphenylmethylchlorid entsprach 0,134 Gew.-% in Bezug auf die Menge des eingesetzten Halogensilans. Nach der Zugabe des Triphenylmethylchlorids bildete sich eine gelbe, flockige Ausfällung. Erhalten wurden 182,3 g farbloses, klares Destillat. Der Destillationsrückstand betrug 6,5 g. Der Gehalt an Bor konnte von 880 μg/kg vor der Zugabe des Triphenylmethylchlorids auf < 5 μg/kg nach der Destillation vermindert werden.
Beispiel 1b
Das Reaktionsgemisch aus 199,6 g Siliziumtetrachlorid (Probe 1 : GC Reinheit 97,5 Gew.-% SiCI4, 2,2 Gew.-%SiHCI3) und 0,01 g Triphenylmethylchlorid (Acros,
Reinheit 99 %) wurde direkt nach der Zugabe des Komplexbildners destillativ aufgereinigt. Der Gehalt an zugesetztem Triphenylmethylchlorid entsprach
0,005 Gew.-% in Bezug auf das eingesetzte Halogensilan. Nach Zugabe des
Triphenylmethylchlorids bildete sich eine gelbe, flockige Ausfällung. Es wurden 186,8 g eines farblosen, klaren Destillats und 9,7 g eines Destillationsrückstandes erhalten. Der Gehalt an Bor betrug vor der Zugabe des Triphenylmethylchlorids 880 μg/kg und nach der Destillation < 5 μg/kg.
Beispiel 1c
Das Reaktionsgemisch aus 401 ,7 g Siliziumtetrachlorid (Probe 2: GC Reinheit 99 Gew.-% SiCI4) und 0,01 g Triphenylmethylchlorid (Acros, Reinheit 99 %) wurde direkt nach Zugabe des Komplexbildners destillativ aufgereinigt. Der Gehalt an zugesetztem Triphenylmethylchlorid entsprach 0,002 Gew.-% in Bezug auf das eingesetzte Chlorsilan. Nach Zugabe des Triphenylmethylchlorids bildete sich vereinzelt eine gelbe, flockige Ausfällung. Es wurden 380,0 g farbloses, klares Destillat isoliert und 14,8 g blieben als Destillationsrückstand zurück. Der Gehalt an Bor konnte von 289 μg/kg vor der Zugabe des Triphenylmethylchlorids auf < 5 μg/kg nach der Destillation vermindert werden.
Beispiel 1d
Das Reaktionsgemisch aus 400,1 g Siliziumtetrachlorid (Probe 2: GC Reinheit 99 Gew.-% SiCI4) und 0,0052 g Triphenylmethylchlorid (Acros, Reinheit 99 %) wurde direkt nach der Zugabe des Komplexbildners destillativ aufgereinigt. Der Gehalt an zugesetztem Triphenylmethylchlorid entsprach 0,001 Gew.-% in Bezug auf das eingesetzte Chlorsilan. Nach Zugabe des Triphenylmethylchlorids bildete sich vereinzelt eine gelbe, flockige Ausfällung. Es wurden 375,3 g farbloses, klares Destillat und 19,7 g eines Destillationsrückstandes erhalten. Der Gehalt an Bor wurde von 289 μg/kg vor der Zugabe des Triphenylmethylchlorids auf 5 μg/kg nach der Destillation reduziert.
Die erfindungsgemäße Anlage wird im Folgenden anhand des in der Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellt dar: Figur 1 : Schematische Darstellung einer Anlage mit Destillationskolonne.
Die in Figur 1 dargestellte Anlage (1 ) zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems in Halogensilanen ist aus einem gegenüber den Reaktionsbedingungen beständigen Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus einer Edelstahllegierung. Die Anlage (1 ) umfasst eine Vorrichtung zur Komplexierung (2) von Verbindungen enthaltend diese Elemente und eine der Vorrichtung zugeordnete Destillationskolonne (3). Die Vorrichtung zur Komplexierung (2) ist in der Regel ein Reaktor, dies kann ein Kesselreaktor oder ein Rohrreaktor sein, dem die Destillationskolonne (3) zugeordnet ist. Die Vorrichtung zur Komplexierung (2) verfügt über eine oder zwei Zuführungen (2.1 ) und (2.2). Über die Zuführung (2.1 ) kann das Triphenylmethylchlorid und über die Zuführung (2.2) können die Halogensilane technischer Reinheit zugeführt werden. Der Destillationskolonne mit ein bis 100 theoretischen Böden ist eine Destillationsblase zur Abnahme höhersiedender Verunreinigungen und Komplexe mit Triphenylmethylchlorid (3.2) und mindestens eine Destillationsvorlage (3.1 ) zur Aufnahme jeweils eines höchstreinen Halogensilans zugeordnet. Die Destillationskolonne (3) ist stromabwärts der Vorrichtung zur Komplexierung (2) angeordnet. Zur genauen Dosierung der Triphenylmethylchloridmenge kann der Komplexiervorrichtung (2) eine Dosiervorrichtung (nicht eingezeichnet) zugeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten Hauptgruppe des Periodensystems in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen, bestehend aus den folgenden
Schritten,
a) Versetzen der aufzureinigenden Halogensilane mit Triphenylmethyl- chlorid zur Bildung von Komplexen mit Verbindungen dieser Elemente, b) Erhalten von höchstreinen Halogensilanen durch destillatives
Abtrennen der Komplexe.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a), das Versetzen der aufzureinigenden Halogensilane mit
Thphenylmethylchlohd zur Bildung der Komplexe, in einer Vorrichtung zur Komplexierung (2) erfolgt, aus der die Halogensilane und die Komplexe zumindest teilweise in eine Destillationskolonne (3), zur Abtrennung der Komplexe im Schritt (b), überführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte (a) und (b) in ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen ausgehend von der Umsetzung von metallurgischem Silizium eingebunden sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt von Bor und/oder Aluminium vermindert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt von Bor und Aluminium vermindert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halogensilane Chlorsilanen entsprechen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halogensilane Tetrachlorsilan und/oder Trichlorsilan entsprechen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Verunreinigungen in den Halogensilanen technischer Reinheit bestimmt wird, die mit Triphenylmethylchlorid Komplexe bilden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass höchstreine Halogensilane mit einem Gehalt jeweils eines Elementes der dritten Hauptgruppe des Periodensystems von < 30 μg/kg erhalten werden.
10. Anlage (1 ) zur Verminderung des Gehaltes von Elementen der dritten
Hauptgruppe des Periodensystems in Halogensilanen technischer Reinheit zur Herstellung von höchstreinen Halogensilanen umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Komplexierung (2) von Verbindungen enthaltend diese
Elemente und eine der Vorrichtung zugeordnete Destillationskolonne (3).
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillationskolonne (3) mindestens einer Vorrichtung zur Komplexierung (2) stromabwärts nachgeschaltet ist.
12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Destillationskolonne eine Destillationsblase und mindestens eine Destillationsvorlage zugeordnet sind.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung zur Komplexierung (2) eine Dosiervorrichtung zugeordnet ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1 ) einer Gesamtanlage umfassend einen Reaktor zur Umsetzung von metallurgischem Silizium zugeordnet ist.
15. Verwendung der Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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