Способ получения дихлорсилана

 

Ссиоз Советскик

Соцналнстнческия республик

% (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 250180 (21) 28 73634/23-26 (я)м. к,.

С 01 В 33/04 с присоединением заявки М—

Гвеуаврственнцй номнтет

СССР не леман нзобретеннй п открмтнй (23) Приоритет—

Опубликоваио 23.09.81. Ьюллетеиь 89 35 (53) УДК 661. 68 (088. 8) Дата опубликовання описания 23 0981

«»-В.Ф. Попенко, Е.A. Ефремов, Л.A. Д огова,.,-"

В.А, Федоров и Э.П. Филиппов г, . 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИХЛОРСИЛАНА

2з1+5нсŠ— Мнее 51н СС +Н

Изобретение относится к области получения кремнийсодержащих материалов и может быть использовано в производстве хлорсиланов, широко применяющихся в качестве источника кремния в технологии микроэлектроники.

Известен способ получения дихлорсилана, заключающийся в пропускании парообразной смеси S1C14 с Н над металлическим титаном, взятым в качестве катализатора (1) .

Однако выход дихлорсилана мал— не более 30 мас. Ъ.

Кроме того, в результате реакции образуется сложная смесь, состоящая из хлоргидридсиланов, моносилана и исходного тетрахлорсилана, требующая проведения дополнительных процессов ее разделения, а образующий- 2О ся моносилан является взрывоопасным соединением.

С целью увеличения производительности процесса, восстановительнь1е реакции необходимо проводить при температурах, превышающих 300ОC что значительно сказывается на чистоте получаемого продукта.

Наиболее близким к изобретению является способ получения дихлорси- 30 лана путем пропускания хлористого водорода через порошок кремнемедной массы, содержащей около 5% Си. реакция проводится в условиях псевдоожиженного слоя при 250-260 С. В результате реакции образуется преимущественно трихлорсилан (73 мас. Ъ) и в незначительном количестве дихлорсилан (27 мас. е) (2) .

Недостатком известного метода является невысокий выход дихлорсилана

Цель изобретения — увеличение выхода дихлорсилана.

Поставленная цель достигается тем что через кремнемедную массу предварительно пропускают хлор со скоростью 5-15 л/ч при 300-350 С.

Способ осуществляют следующим образом.

Порошкообразную кремнемедную массу, приготовленную сплавлением моносиланового кремния с 5 мас. Ъ меди, загружают в вертикальный кварцевый реактор малого диаметра и большой высоты (d = 30 мм, h =

= 1500 мм). В нижней части реактора находится стальной шарик на конусо865790 образной поверхности, который используется в качестве газораспределителя.

При скорости хлора ниже 5 л/ч и

300 C реакция активации кремнемецной массы протекает слишком замедленно.

При скорости хлора выше 15 л/ч и температуре выше 350 С реакция протекает очень бурно с большой потерей хлора, а также происходит унос потоком газа с поверхности соединений типа SiC1 .

В присутствии меди образуется предпочтительно соединение Б1С1, которое и является непосредственным участником реакции дальнейшего взаимодействия осушенного хлористого водорода с кремнемедной массой.

В результате Реакции

% 250-300

S Ce4+ÌÈ,СЕ, где SiC1 — активированная хлором кремнемедная масса, образуется смесь хлорсиланов, содержащая значительное количество дихлорсилана.

Псевдоожижение активированного хлором кремнемедного порошка осуществляют пульсирующей подачей (c частотой 2-3 имп./с)предварительно осушенного хлористого водорода со скоростью 15-30 л/ч при 250-300 С.

Применение пульсирующей подачи реакционного газа ведет к увеличению степени превращения газообразного реагента и, соответственно, производительности процесса. Через кРемнемедную массу предварительно пропускают хлор со скоростью 5-15 л/ч при

300-350 С.

Полученный конденсат представляет собой смесь хлорсиланов.

Конденсат отбирают в емкость, охлажденную до -10 С, а дихлорсилан отдувают из этой емкости в другую, о ,которую охлаждают до -75 С.

Выбранные температуры сборников обьясняются различиями в давлении паров над собираемыми жидкостями.

Пример 1. В кварцевый реактор (d = 30 мм, h = 1500 мм) загружают порошкообраэную кремнемедную иассу (Si + 5 мас. % Си; размер частиц 40-70 мкм). Псевдоожижение кремнемедной массы осуществляют пульсирующей подачей аргона, предварительно очищенного от кислорода и воды.

Затем в течение 30 мин проводят активизацию кремнемедной массы хлором, который пропускает со скоростью

15 л/ч при 300 С.

После осуществления аквитации кремнемедной массы хлором температуру в реакторе понижают., подачу хлора прекращают и в реактор отдельными импульсами (2-3 имп./c) подают осушенный хлористый водород. Получаеинй конденсат отбирают в емкость, охлажденную до -10 С, а дихлорсилан отдувают из этой емкости в другую емкость, охлажпенную до -75ОC.

В результате получают 33,3 мас.% дихлорсилана.

Пример 2. В кварцевый реактор загружают порошкообраэную кремнемедную массу (Si + 5 мас. % Си; размер частиц 40-70 мкм) . Псевдоожижение кремнемедной массы осуществля)ют пульсирующей подачей аргона, предварительно осущенного и очищенного от кислорода. Затем в течение 30 мин проводят активацию кремнемедной массы хлОром, который пропускают со скоростью 5 л/ч при 300 С.

После осуществления активации

15 кремнемедной массы хлором температуру в реакторе понижают, подачу хлора прекращают и в реактор отдельными импульсами (2-3 имп./c) подают осушенный хлористый водород. ПолучаеЩ мый конденсат отбирают в емкость, охлажденную до -10 С, а дихлорсилан о отдувают из этой емкости в другую, охлажденную до -75ОС.

B результате получают 39,20 мас.%

25 дихлорсилана

Пример 3. В кварцевый реактор загружают порошкообраэную кремнемедную массу (Si + 5 мас.% Cu; размер частиц 40-70 мкм). Псевдоожижение кремнемедной массы осуществляют пульсирующей подачей аргона, предварительно очищенного от кислорода и воды. Затем в течение 30 мин проводят активацию кремнемедной массы хлором, который пропускают со скоростью 5 л/ч при 350 С.

После осуществления активации температуру в реакторе понижают, подачу хлора прекращают и в реактор отдельными импульсами (2-3 имп./с) подают осушенный хлористый водород.

Полученный конденсат отбирают в емкость, охлажденную до -10 С, а дио хлорсилан отдувают из этой емкости в другую, охлажденную до — 75 С.

В результате получают 36,6 мас.% дихлорсилана.

П P и м е р 4. В кварцевый реактор загружают порошкообразную кремнемедную массу (Si + 5 мас.% Си; размер частиц 40-70 мкм). Псевдоожижение кремнемедной массы осуществляют пульсирующей подачей аргона, предварительно очищенного от кислорода и воды. Затем в течение 30 мин проводят активацию кремнемедной массы хлором, который пропускают со скоростью 15 л/ч при 350 С.

B результате получают 35,2 мас.% дихлорсилана.

Пример 5. При тех же условиях, но при скорости хлора 10 л/ч и 325 С, получают дихлорсилан в кто личестве 38 мас. %.

Пример 6. При тех же условиях, но при скорости хлора 5 л/ч и

865790

Формула изобретения

Составитель В. Попенко

Техред З,фанта Корректор С. Щомак

Редактор Г. Кацалап

Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7973/33

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

325О С получают дихлорсилан в количестве 37 мас. 4.

II р и м е р 7. При тех же условиях, но при скорости хлора 15 л/ч и

325ОС полуЧают дихлорсилан в количестве 35 мас.В.

П риме р 8. При тех же условиях, но при скорости хлора 10 л/ч и 300ОC получают дихлорсилан в количестве 35,2 мас. В.

Пример 9. При тех же условиях, но при скорости хлора 10 л/ч и 350 С получают дихлорсилан в колиО честве 36 мас. %.

Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным увеличение выхода дихлорсилана и повыаение степени его чистоты эа счет проведения предварительной активации порошка кремнемедной.массы хлором и получение параллельно с дихлорсиланом в качестве побочного продукта трихлорсилана особой чистоты, который также может быть использован в качестве источника кремния в микроэлектронике.

Кроме того, предлагемый способпоэволяет осуществить автоматизацию процесса получения дихлорсилана.

Способ получения дихлорсилана путем пропускания хлористого водорода через кремнемедную массу при повиаенной температуре, о т л и ч а ю щ.и йс я тем, что, с целью увеличения выхода дихлорсилана, через,кремнембдную массу предварительно пропускают хлор со с .оростью 5-15 л/ч при 300350 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 75-17035, ;Щ кл. 16 С 941, 18.06.75.

2. Белый A ° Ï. и др. Механизм реакции кремния с хлористым водородом. Журнал физической химии, 1969, Р 5, т. 43, с. 144-1148.

Способ получения дихлорсилана Способ получения дихлорсилана Способ получения дихлорсилана 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой степени чистоты, пригодного для формирования тонкопленочных полупроводниковых изделий, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения (полупроводниковая техника, солнечная энергетика)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении кремния

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к получению силанов, и может быть использовано в производстве поликристаллического кремния, а также полупроводниковых структур методами газовой эпитаксии

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к устройствам для проведения гетерогенных процессов между твердым телом и газом
Изобретение относится к технологии получения моносилана, который может быть использован при получении особо чистого полупроводникового кремния
Изобретение относится к способу получения силана, применяемого в полупроводниковой промышленности
Изобретение относится к технологии получения полупроводникового кремния, а также к технологии формирования различных кремнийсодержащих слоев в микроэлектронике
Изобретение относится к технологии получения полупроводникового кремния, а также к технологии формирования различных кремнийсодержащих слоев в микроэлектронике

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой чистоты и низкой стоимости, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения
Наверх