Способ очистки триалкилгаллия

 

с т-: -антк э-тт ° ч чв.-.х

1,...,. -" . !

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1ц 5466I7

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 18.12.75 (21) 2199818/04 с присоединением заявки № (51) М. Кл С 07F 5/00 (23) П

Приоритет

Совета Министров СССР ло делан изобретений и открмтий (53) УДК 547.254.81.07 (088.8) Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 06.04.77 (72) Авторы изобретения

А. А. Ефремов, Е. Е. Гринберг, Ю. М. Фетисов, В. П. Красавин и Е. А. Рябенко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРИАЛКИЛГАЛЛИЯ

Изобретение относится к усовершенствованию способа очистки триалкилгаллия, который находит применение в производстве полупроводниковых материалов.

Известен способ получения триалкилгаллия или индия взаимодействием хлорида галлия или индия и триалкилалюминия при нагревании в инертной атмосфере. При этом в реакционную массу добавляют органическое соединение — углеводород с температурой кипения, лежащей между температурой кипения целевого продукта и соответствующего ему исходного металлоорганического соединения, и процесс ведут в кубе ректифпкационной колонки.

При добавлении углеводорода к реакционной массе между выделяемым и исходным продуктами создается промежуточная фракция, играющая роль вытеснителя целевой фракции, и поэтому увеличивается чистота выделяемого продукта (1).

Известен также способ очистки триалкплгаллия ректификацией (2). При этом целевой продукт загрязнен примесями, масс.%: цинка

4.10, кадмия 1.10 —, серы 8.10 — 6, селена

1.10 . Такая степень чистоты триметилгаллия при использовании его в пленочной технологии полупроводников явно недостаточна и обусловлена, с одной стороны, низкими коэффициентами разделения жидкость — пар разбавленных растворов, растворов днметилцинка и днметплкадмня в трнметплгаллпи и, с другой стороны, хемосорбционными свойствами примесей серы и селена в триметнлгаллпп.

Для увеличения степени чистоты целевого

5 продукта по предлагаемому способу перед ректифпкацией трпалкплгаллнй в парообразном состоянии предварительно подвергают взаимодействию с расплавом особо чистого металлического галлия прн нагревании (напрп)О мер прп 80 — 100 С).

Для пнтенсифнкацш1 процесса рскомсндустся металлический галлий предварительно обрабатывать осооо чистым водородом прн температуре 400 †5 С.

15 При взаимодействии трпмстнлгаллия с металлическим галлием, с одной стороны, протекают обменные реакции между алкплпропзводнымн цинка н кадмия с осооо чистым галлием с ооразованием нелетучнх металлических

2Э цинка и кадмия, концснтрнрующнхся в особо чистом галлии, с другой стороны, примеси серы и селсна образуют нелетучне по отношению к трналкилгаллпю сульфпды и селеннды гал;. ня.

25 Пример 1. 300 г трнмстилгаллня контактируют пр:1 80 С с 100 г осооо чистого металлического галлия марки ГЛ-000. предварительно обраоотанного прн 450 С в особо чистом водороде. Контакт проводят в аосорбцн30 онпом аппарате барботажного типа в прнну546617

Таблица 1

Se

Примеси

4-10

1 10

4 10-

8 10

8 10-

1 10-

3 10 — 4

1 10-

Триметилгаллий исходный

2 10

5 10

5 10

Таблица 2

Примеси

7 10

1. 10 — ь

6 10

2. 10

3 10

8.10

8 10 — 4

4 10

Триэтилгаллий исходный

7 10

1 10

10 — 7

110 а дительпым перемешиванисм с разбрызгиванием расплавленного галлия вращающимися щетками. Время обработки паров триметилгаллия, входящих в аппарат, и на выходе конденсирующихся, составляет 2 ч. Далее триметилгаллий ректифицируют в насадочной колонне при 55 C общейэффективностью70единиц переноса при флегмовом числе 60 и выхоТриметилгаллнй, очищенный только ректификацией (по известному способу) Триметилгаллий, очищенный по .предлагаемому способу

П р и м ер 2. 200 г триэтилгаллия контактируют при 100"С с 80 г особо чистого галлия марки ГЛ-000. Подготовка особо чистого галлия, режимы контактирования, параметры реТриэтилгаллий, очищенный ректификацией по известному способу

Триэтилгаллий, очищенный по предлагаемому способу

Предлагаемый способ очистки триалкилгаллия позволяет не только повысить степень чистоты, например триметилгаллия, до и выше уровня мировых стандартов (например, фирмы Alfa Inorganis США, Catalog 1972 г.), но и существенно улучшить технико-экономические показатели производства, Учитывая, что обработка триметилгаллия металлическим галлием проходит без потерь очищаемого продукта, необходимо отметить, что после предварительной очистки процесс ректификации возможно проводить с большим извлечением особо чистого триалкилгаллия (90% вместо

75 — 80% в известном процессе) — меньшими отходами легколетучей и труднолетучей фракций. С учетом высокой стоимости триалкилгаллия (12 — 15 тыс. в CILIA, 4,0 — 6,5 тыс. руб. в СССР за 1 кг) и фондируемости всех соединений галлия, относящегося к редким и рассеянным элементам, нетрудно представить значительный экономический эффект предлокенного способа.

По предварительным расчетам экономический эффект от внедрения предложенного споде очищенного продукта 270 r (90% от загрузки с учетом отделения легколетучей и труднолетучей фракции). 0 качестве триметилгаллия, очищенного по предлагаемому спо5 собу и подвергнутого обычной ректификации (выход 80% ), можно судить из данных, приведенных в табл. I. ктификации, проводимый при 116 С, анало10 гичны таковым в примере 1.

Выход очищенного триэтилгаллия 180 г (90% от загрузки); о качестве можно судить из данных, приведенных в табл, 2. соба составит 1,2 — 2,0 тыс. руб. на 1 кг три15 алкилгаллия.

Формула изобретения

l. Способ очистки триалкилгаллия путем ре20 ктификации, отл ич а ющи йся тем, что, с

;;елью повышения чистоты целевого продукта, триалкилгаллий В пароооразном состоянии предварительно подвергают взаимодействию с расплавом особо чистого металлического гал25 лия при нагревании, например при 80 †1 С.

2. Способ по п. l, отличающийся тем, что металлический галлий предварительно обрабатывают особо чистым водородом при температуре 400 †5 С.

30 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 417429, кл. С 07F 5/00, 1972 г.

2. В. А. Федоров и др., О проведении приме35 сей в процессах синтеза и ректификации триметилгаллия, Ж. П. Х. 1975 r., № 8, 1810—

1814 (прототип).