Способ выделения трихлорсилана и четыреххлористого кремния из смеси хлорсиланов Советский патент 1990 года по МПК C01B33/107 

Изобретение относится к способам выделения трихлорсилана и четырех- хлористого кремния из смеси хлорсила- нов и может быть использовано в производстве полупроводникового кремния.

Цель изобретения - повышение чистоты продуктов, а также повышение производительности процесса.

Пример. Исходную смесь хлорсиланов (82 мас. 8ШС1з, 0,2 мас. полисиланхлориды (ПСХ), остальное SiCl) подвергают ректификации в три стадии. На первой стадии в колонне с 6 ситчатыми тарелками 01200 мм подают исходную смесь в верхнюю часть

колонны. Туда«же подают хлорсиланы, содержащие кислородсодержащие силаны, с первой стадии цикла выделения и очистки тетрахлорида кремния при массовом соотношении 10:1 соответственно.

.Из куба колонны первой стадии отбирают паровую фазу, конденсируют ее в холодильнике, расположенном на верхней отметке, и из холодильника поток жидких хлорсиланов, содержащих три- хлор силан (ТХС), подают на вторую стадию ректификации в куб колонны. На второй стадии используют две параллельно работающие колонны с б тарелками, р 600 мм.

сл

со

со

В кубы колонны потоком инертного аза подают также, пары воды при темературе паровой фазы в зоне контакта лорсиланов и паров воды 106 Си, та- ИМ образом, формируют кислородсодеращие хлорсиланы.

Массовое соотношение трихлорсйлан: :кислородсодержащие силаны поддерживают в кубе, равным 20:1,

Из куба колонны второй стадии жидкую фазу, содержащую кислородсодержащие хлорсиланы отбирают и подают в количестве 230-600 кг/ч в колонну

J 600 мм с 6 тарелками на стадию j очистки от полисиланхлоридов.

Дистиллят из дефлегматора колонны 2-й стадии ректификации .хлорсиланов, также содержащий кислородсодержащие хлорсиланы, подают в нижнюю часть лонны третьей стадии ректификации в количестве, обеспечивающем массовое соотношение кислородсодержащих сила- нов, направляемых на стадию очистки и на третью стадию ректификации, рав-25

ное 75:1.

На, третьей стадии в- колонне 1200 мм с 64 тарелками отбор го- ,тового продукта - трихлорсилана с дефлегматора составляет 1950 кг/ч. Q

Кубовый остаток 3-й стадии ректификации смеси хлорсиланов подают в верхнюю часть колонны 1-й стадии 2- стадийной ректификации вместе с дистиллятом колонны стадии отделения полисиланхлоридов, содержащим кисло- 35 родсодержащие силаны ,при массовом соотношении кубовый остаток:кислородсодержащие силаны, равном 16:1. Колонна 1-й стадии выделения тетрахло- рида кремния имеет 01200 мм-с 64 тарелками. Из куба этой колонны продукт подают на стадию обезвреживания, а из дефлегматора на 1-ю стадию очису- ки трихлорсилана в количестве 80 - 150 кг/ч совместно с исходной смесью хлорсиланов.

Па ровую фазу из куба колонны первой стадии выделения и очистки тетра- хлорида кремния (ТК) направляют в .конденсатор, расположенный на верхней отметке, где пары конденсировались, а конденсат направляют в нижнюю часть второй колонны 01200 мм

40

С б тарелками для выделения и очист ки тетрахлорида кремния. Кубовый про- .дукт этой колонны подают на стадию обезвреживания полисиланхлоридов, а

.55

Q

Q 5

Q

35 -

40

55

из дефлегматора отбирают чистый тет- рахлорид кремния.

Полученный целевой продукт - трихлорсйлан содержит не более 0,1 мас. других хлорсиланов и не более 2

х10-в мас.% бора. Максимальное количество полученного трихлорсилана 1970 кг/ч. Тетрахлорид кремния, по- .лучаемый в результате двухстадийногр выделения и очистки содержит не более 0,01 мас. других хлорсиланов (трихлорсилана и полисиланхлоридов в сумме) .

Результаты остальных опытов и известные данные представлены в таблице.

Для оценки качества получаемого ТХС по содержанию фосфора определяют долю, поликристаллов с сопротивлением более 500 по донорам, выращенным из определенного количества трихлорсилана..

1

Таким образом, предлагаемый спо- , соб позволяет увеличить выход продуктов и его чистоту по В, А1. и Р.

Формула изобретения

Способ выделения трихлорсилана и четыреххлористого кремния из смеси хлорсиланов, включающий трехстадий- ную ректификацию этой смеси, контактирование водородсодержащего реагента с кубовым остатком второй стадии, содержащим трихлорсйлан, выделение трихлорсилана из дефлегматора колонны третьей стадии, выделение четыреххлористого кремния из кубового остатка,отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты продуктов и производительности процесса, выделение тетрахлорида кремния осуществляют двухстадийной ректификацией кубового остатка третьей стадии ректификации смеси хлорсиланов, а в качестве водородсодержащего реагента используют пары воды, контактирова- ние осуществляют при 40-1Об С до образования кислородсодержащих силанов в количестве, обеспечивающем в кубе массовое соотношение трихлосилан: :кислородсодержащие силаны, равное (10-20):1, затем образовавшиеся кислородсодержащие силань направляют одновременно на отделение полисиланхлоридов и на третью стадию ректификации смеси хлорсиланов при массовом

51

соотношении (98-75):1 соответственно после, отделения полисиланхлоридов кислородсодержащие силаны направляю на первую стадию двухстадийной ректи фикации в количестве, обеспечивающем массовое соотношение кубовый остаток третьей стадии ректификации:кислород

содержащие силаны, равное .(5-Т57:1, причем на первую стадию ректификации хлорсиланов подают дополнительно дис- , тиллят, выделенный из дефлегматора колонны первой стадии двухстадийной ректификации при массовом соотношении (10-19): соответственно.

8

Продолжение таблицы

Изобретение относится к способам выделения трихлорсилана и тетрахлорида кремния из смеси хлорсиланов, может быть использовано в производстве полупроводникового кремния и позволяет повысить чистоту продуктов и их выход. Смесь хлорсиланов подвергают трехстадийной ректификации с подачей в куб колонны второй стадии паров воды при 40-106°С для формирования кислородсодержащих силанов в количестве, обеспечивающем массовое соотношение в кубе второй стадии трихлорсилан:кислородсодержащие силаны, равное (12,2-20):1. Образовавшиеся кислородсодержащие силаны одновременно направляют на отделение полисиланхлоридов и на третью стадию ректификации смеси хлорсиланов при массовом соотношении (98-75):1 соответственно. Кубовый продукт совместно с очищенными от полисиланхлоридов кислородсодержащими силанами направляют на первую стадию двухстадийной ректификации для выделения SICL₄ при массовом соотношении (5-16):1 соответственно. При этом на первую стадию ректификации смеси хлорсиланов подают дополнительно дистиллят, выделенный из дефлегматора ректификации при массовом соотношении (10-19):1 соответственно. 1 ил., 1 табл.

Хуже, чем в известном способе. .Не допускается по ТУ i 8-it-l80-77 (содержание В 2-3-10

мае

.%).