Способ очистки неорганических гидридов и хлоридов полупроводниковых материалов

 

О П Иб А--Н-=И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (щ 4l7377

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 05.07.71 (21) 1682972,23-26 (51) Ч. Кл. < 01Ь 6, 06

С 01Ь 9/02 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 28.02.74. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 13.08.74

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изооретений и открытий (53) gK 621 315 592 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Ефремов, П. И. Житин, Я. Д. Зельвенский, В. В. Пеллер, А. Г. Петрик и А. И. Семенов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ГИДРИДОВ

И ХЛОРИДОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к химической технологии особо чистых неорганических веществ и может быть использовано в производстве полупроводниковых материалов, а также при получении чистого титана, мышьяка, молибде- 5 на, вольфрама и т. д.

Известен способ очистки неорганических гидридов и хлоридов полупроводниковых материалов ректификацией в колонне с погружными нагревателями. Процесс ведут при тем- 10 пературе на поверхности нагревателей, не превышающей точку кипения кубовой жидкости более, чем íà 10 — 100 С.

Однако по этому способу углеродсодержащие и металлоорганические примеси, присут- 15 ствующие в хлоридах и гидридах, не удаляются, так как они стабильнее основного компонента.

Глубокая очистка веществ от примесей органического и металлоорганического характе- 20 ра очень важна, так как их присутствие влияет на качество получаемых впоследствии полупроводниковых элементов и чистых металлов. Очистка ректификацией осложняется тем, что некоторые из этих примесей имеют темпе- 2S ратуры кипения, близкие к очищаемому гидриду или хлориду. Так, в случае глубокой очистки трихлорсилана и тетрахлорсилана, не удается методом ректификации эффективно отделить наряду с углеродом (хлоралканы и Зо кремнийорганические соединения) такие нежелательные для полупроводникового кремния примеси, как бор и фосфор, поскольку последние входят в состав неизвестных органических соединений с температурами кипения, близкими к указанным хлорсиланам. Аналогичные затруднения имеются при очистке треххлорпстого мышьяка от мышьякорганичсских соединений, тетрахлорпда германия от ацетилхлор идов.

С целью очистки от углеродсодержащих и металлоорганических примесей согласно предлагаемому способу температуру на нагревателях поддерживают равной 300 — 700 С.

Согласно изобретению на нагревателях куба поддерживают температуру, равную температуре разложения углеродсодержащих примесей в очищаемом веществе, и при этом мощность на нагревателях соответствует количеству образующихся паров, необходимых для оптимального гидродинамического режима процесса ректификации. Процесс разложения углеродсодержащих примесей и примесей термонестабильных веществ производится в парожидкостной зоне, находящейся в непосредственной близости к поверхности нагревателя. Очищенное от органических и металлоорганических соединений основное вещество непрерывно поступает в виде паров в ректификационную колонну для дальнейшей очн417377

1 оставитель В. Безбородова

Редактор К. ВейсбейН Ч ехред Л. Богданова Корректор Л, Чуркийа

Заказ 1914)5 Изд. Мз 1378 Тираж 537 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-Зб, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 стки от высококипящих примесей и продуктов разложения, которые непрерывно с кубовыми остатками выводятся из куба колонны. Как правило, продуктами разложения является элементарный углерод и газообразные, летучие вещества.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить расходы на глубокую очистку веществ и повысить качество получаемых на их основе полупроводниковых материалов и металлов. При этом удаляются органические и элементоорганические примеси с близкими к основному веществу температурами кипения (например, очистки AsCI от CHqAsCI ), а также примеси, лабильные в процессе ректификационной очистки, т. е. изменяющие химическую форму (например, очистка беС14 от примесей ацетилхлоридов). По предлагаемому способу за счет ректификационного концентрирования повышается концентрация примесей в зоне куба колонны термоочистки и осуществляется их многократная циркуляция, что обеспечивает более высокую эффективность процесса в целом.

П р и мер 1. A. В ректификационную кварцевую колонну загружают трихлорсилан в количестве 500 мл с примесью диметилхлорсилана (0,05 вес. ), Режим обогрева куба погружным электрооборгевателем 500 — 700 С.

После операции терморазложения, при которой наблюдают потемнение кубовой жидкости, отгоняют продукт (80% от загрузки) с содержанием примеси (СНз) SIHCI)1 10 "/о. Подобные результаты при обычных режимах колонны достигнуть невозможно ввиду малого коэффициента разделения равновесия жидкость — пар (а 1,14);

В. Аналогично на укрупненно-лабораторной установке ведут процесс с техническим трихлорсиланом. Температура на нагревателях

300 — 500 С. Происходит эффективное разложение органических соединений, содержащихся в исходном трихлорсилане. Установлено,что продукты разложения состоят в основном из углерода и содержат более 10 —" вес. % бора, фосфора, серы и других примесей. Эффективность очистки трихлорсилана методом ректификации значительно возрастает. Так, при загрузке в куб трихлорсилана с содержанием, %, хлористого метилена 3 10 —, метилтрихлорсилана 5 10 —, бора 1 10 —, фосфора 2 10 —, алюминия 4,5 10 —, железа 5.10 — ", концентрация примесей в трихлорсилане после ректификации на колонне эффективностью 8 т.ст.р. составляет, : метилена хлористого <7 10 — 4, 5

Зо

45 метилтрихросилана (7 10 вЂ, бора<2 10 -", фосфора <2 10 —, алюминия 3.10 —, железа

3,5 10- .

Пример 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 и. А, но с разбавленным раствором

СНзАзС1а в AsCI>. Температура нагревателей

300 — 700 С. Исходная концентрация мегилдихлорарсина в AsCIa 1. 10 — вес. После ректификации AsClq содержание CH>AsCI> в нем снижается до )5 10 — вес. %

В. Аналогично проводят процесс на укрупненно-лабораторной установке с техническим треххлористым мышьяком, полученным из технического As марка А-1. Содержание серной кислосты (воды) по данным ИК-спектрометрического анализа 0,08 вес.%. Содержание серы 1 10 %, селена 5 10 — 4. Температура на нагревателях 500 — 700 С. Происходит эффективное разложение органических примесей, хлорид мышьяка в кубе чернеет. Установлено, что продукты разложения состоят в основном из углерода с повышенным содержанием (10 — 10 — /о ) селена, теллура, сурьмы. Содержание примесей в очищенном AsC13. .серы (1 ° 10, селена 5 10 . теллура (1 10 — %.

Пример 3. Процесс ведут аналогично примеру 1 п. А, но с GeC14, содержащим примеси, %. хлоралканов 2.10 —, ацетилхлоридов

3 10 — и германийорганическихвеществ 5 10 — .

Температура нагревателя 500 — 600 С. После ректификации содержание органических и германийорганических примесей снижается до

1.10 — з вес. /0

П р и м ер 4. В куб ректификационной колонны загружают SiH4 с содержанием, %. бора 7 10 4, фосфора 4 10 —, мышьяка 2 10 — з и

3,5 10 — углерода, входящего в состав неизвестных органических соединений. При температуре стенки куба 180 — 220 С моносилан эффективно очищается от углеродсодержащих и других примесей. Так, после отбора с колонны 90% от загруженного моносилана концентрация примесей в полученном продукте снижается до предела чувствительности анализа, т. е. бора 2.10 — з% фосфора 2.10 — % мышьяка 1. 10 — % углерода 2 10 — 4%

Предмет изобретен ия

Способ очистки неорганических гидридов и хлоридов полупроводниковых материалов ректификацией в колонне с погружеными нагревателями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью очистки углеродсодержащих и металлоорганических примесей, температуру на нагревателях поддерживают равной 300 — 700 С,

Способ очистки неорганических гидридов и хлоридов полупроводниковых материалов Способ очистки неорганических гидридов и хлоридов полупроводниковых материалов 

 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам хранения газов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности

Изобретение относится к области неорганической химии, а именно к способу получения мышьяковистого водорода
Изобретение относится к получению германийсодержащих материалов и касается разработки электрохимического способа получения высокочистого гидрида германия, пригодного к использованию в качестве источника германия в технологиях микроэлектроники
Изобретение относится к способам хранения газов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности
Наверх