Способ очистки хлорсиланов

 

Использование: при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового кремния . Сущность изобретения: смешивают потоки влажного инертного газа и пары исходных хлорсиланов в кубе ректификационной колонны при скоростях, обеспечивающих соотношение критериев Рейнольдса в пределах , проводят ректификацию при молярном отношении потоков конденсата и инертного, газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300)р смесь выдерживают 8-16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны в которой осуществлялось смешивание с влажным инертным газом, з очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята. 1 табл,, 1 пример .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s,С 01 В 3 /107

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГО С ПАТЕ НТ С С С P) К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929107/26 (22) 17.04.91 (46) 23 08.93. Бюл. 31 (71) Запорожский титано-магниевый комбинат (72) B.А.ЕФремов, В,И.Крикавцов, И.И,Лиходед, И.А.Тищенко и Л.Я.Нварцман (56) Патент ФРГ Р 1072227, кл. 12. g l/01, 1950. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ХЛОРСИЛАНОВ (57) Использование: при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового крем" ния. Сущность изобретения: смешивают потоки влажного инертного газа и пары исходных хлорсиланов в кубе ректяфикационной колонны при скоростях, Изобретение относится к химической технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового кремния.

Известен способ очистки хлорсиланов путем контактирования их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректификацией .

Смешение потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов проводят в кубе ректификационной колонны. При повышении производительности происходит ухудшение степени очистки по бору. Содержание бора в готовом продукте повышалось до ° 10 3, что не

„„ЯЦ„„1835386 А1 обеспечивающих соотношение критериев

-ю

Рейнольдса в пределах 10 з-i0, проводят ректификацию при молярном отношении потоков конденсата и инертного, газа в пределах 3-300, кубовый про" дукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении

1:(90-300), смесь выдерживают 8"16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны, в которой осуществ.ь лялось смешивание с влажным инертным

Ф газом, а очищенные хлорсиланы отбира- 3 ют в виде дистиллята. 1 табл,, 1 пример.

Л

ОФ допускается по технологии. Поэтому

1 возникает задача дальнейшего повышения производительности при сохранении или улучшении качества трихлорсилана.

Цель изобретения " повышение йро-, изводительности при сохранении высо.Ь-. кой степени очистки. указанная цель достигается тем, что в способе очистки хлорсиланов, включающем контактирование их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректификацией, контактирование осуществляют смешением потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов в кубе ректификацис-,ной колонны при скоростях, обеспечи1835386 вающих соотношение критериев Рей" нольдса в пределах 10 з-10 ректификацию проводят при молярном отношении потоков конденсата и инертного газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с; исходными хлорсиланами в соотношении

1:(90:300),. смесь выдерживают 8"16 ч, направляют в верхнюю часть колонны 10 очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб, ректифи-щ кационной колонны, в которой осуществлялось контактирование с влажным инертным газом, а очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята.

Практика работы по глубокой очист- 0 ке хлорсиланов показала, что дальнейшее повышение производительности or"" раничено "проскоком" бора в целевой продукт, очевидно, теряется эффективность перевода бора в труднолетучие 25 соединения. Механизм этого процесса неясен, однако, дополнительные операции, предложенные в новом техническом решении, позволяют дополнительно уве" личить производительность на 15-203 ЗО при сохранении качества и даже некотором его улучшении. Дополнительный контакт с кубовым продуктом осуществляется в колонне очистки от легко" летучих соединений. Здесь происходит интенсивное перемешивание и улучшается контакт.

Значительное влияние на достижение поставленной цели оказывает соотношение, при котором смешивают кубо" вый продукт из колонны увлажнения и исходный загрязненный продукт, поступающий на очистку.

Если это соотношение меньше, чем

1:90, то снижается производительность 4> из-за высокого. разбавления исходного сырья, повышается температура в ко лонне отбора легкой фракции, что затрудняет дальнейшую очистку.

Если это соотношение больше чем щ

l:300, . то не достигается цель, т.к, при дальнейшем повышении производи" тельности наблюдается проскок бора и ухудшается качество.

Если исходные хлорсиланы выдерживают в смеси с кубовым продуктом менее 8 ч, то при повышении производительности наблюдается ухудшение качества, если этот период больше 16 ч, то снижается производительность всей технологической цепочки.

Пример. Исходную смесь хлорсиланов (203 тетрахлорида кремния и

803 трихлорсилана), содержащую 3х

« 10 / бора, смешивали с кубовым продуктом, в соотношении 1:80-320, колонны увлажнения и выдерживали в ем» кости 25 мз в течение б, 8, 10, 16, 18 ч, после чего подавали на 48 та» релку колонны очистки от легколетучих соединений. Из куба этой колонны в виде паров отбирали кубовый продукт и подавали его на теплообменник, гд.-. конденсировали пары хлорсиланов и сконденсированный продукт напра вляли в колонну увлажнения в куб этой колонны под слой жидкости.

В паровую фазу куба этой колонны через трубу ф 20 мм подавали увлажненный азот. Скорости поддерживались таким образом, чтобы соотношение критериев Рейнольдса при контактировании влажного инертного газа и паров хлорсиланов находилось в пределах

10 -10 з, Молярное отношение потоков конденсата и инертного газа в ректификационной колонне поддерживалось в пределах 3-300, Из куба колонны отбирали продукт в количестве, обеспечивающем соотношение при смешивании с исходными хлорсиланами 1:80, 1:90, 1:150, 1:220, 1:300„ 1:320,и направляли в сборник исходного продукта, где смесь выдерживалась от 6 до

18 ч. Из дефлегматора этой колонны отбирали целевой продукт, который направлялся на дальнейшую переработку. Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что в опыте 1 производительность снижается, хотя ухудшения качества существенно не происходит. В то же время в опыте 9 качество несколько даже улучшается, но снижается производительность. Если увеличивать при условиях опыта 9 производительность, то наблюдается резкое снижение качества .

В опытах 5 и 6 при повышении производительности увеличивается проскок бора и ухудшается качество, поэтому производительность сохраняется такой же как и в основном изобретении. При проведении очистки в условиях опытов

2-4, 7;8, содержание примесей. было минимальным даже при повышении произ18353

Способ очистки хлорсиланов, вклю- чающий контактирование их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректиФикацией, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це25

Повыаение Примечание (+) или снижение (-) произ водитель" ност.и т/год

Содержание бора в конеч" ном про-. дукте,. мас.3

Моля рное отношеН оныта

Соотношение критериев

Рейнольдса для потоков влажного га за и паров хлорсиланов

Соотношение к б.продукт и исх. ТХС

Время выдержки смеси перед очисткой ние исх.

ТХС конденсат азот

3 10 -500

1/80

0,03 снижение производ.

8 10

1 ° 10

2 10

1 -10

6 10

1 10

99101 10

+700

12

0,03

0,03

0,01

0,03

0,03

0,03

0,01

0,03

1/9 0

1/220

3

5

7

1000

12

+1300

100

12

1/30 0

1/320

1/150

1/1 50

1/150

1/150

12

8

16

+1000

+1500

100

"300 снижение производ, не допускается по техническим условиям

Составитель Я.Ярмолюк

Редактор И.Ленина Техред И.Иоргентал Корректор Il. Гереши

Заказ 2975 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 водитель ности . Произ водительн ость схемы очистки была достаточно высокой, по целевому продукту, кроме того возникла возможность дополнительного извлечения тетрахлорида кремния, который раньше попадал в целевой продукт.

Дополнительно извлеченный по предложенной схеме тетрахлорид кремния после дополнительной очистки получался в качестве побочного продукта и реализовывался потребителю как продукт улучшенного качества.

Результаты опытов в таблице явля" 1в; ются усредненными результатами груп" пы опытов по 5 экспериментов в одинаковых решениях.

Формула изобретения 2О

86 6 лью повышения производительности при

I сохранении высокой степени очистки, контактирование осуществляют смеше-: нием потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов в кубе ректификационной колонны при скоростях, обеспечивающих соотношение, критериев Рейнольдса в пределах 10->"10, ректификацию проводят при молярном отношении потоков конденсата и инертного газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300), смесь выдерживают

8-16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих при" месных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны, в которой осуществлялось контактирование с влажным инертным газом, а очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята.