Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
В работе [95] рассмотрены методы очистки от соединений бора, основанные на более легкой гидролизуемости этих соединений. Гидролизованные соединения бора менее летучи, поэтому должны оставаться в кубовом продукте. Например, для трихлорида бора а = 1,47 [119] и его отделить ректификацией очень сложно. Вместе с тем если избирательно гидрализировать трихлорид бора, то он переводится в труднолетучее соединение, которое легко отделяется.
Исследования реакций гидролиза методом ИК-спектроскопии в паровой фазе трихлорида бора, три- и тетрахлорсилана позволили установить константы скорости гидролиза (по убыли основного продукта),- которые составили соответственно 7,8; (9,9+12,35) • IO-4, 2,84- IO"4 с"1 при 333 К. Энергия активации определена в пределах 8,4-16,7 Дж/моль. Из приведенных данных следует, что избирательный гидролиз хлорида бора в паровой фазе в смеси с три- и тетрахлор-силаном является более предпочтительным, чем гидролиз хлорсиланов.
Трихлорсилан-конденсат из сборников подается в напорные емкости и после фильтрации поступает на очистку от нижекипящих примесей (см. рис. 89). Дистиллят из дефлегматора отбирается в специальные емкости и является готовым продуктом. Продукт из куба с паровым обогревом подают в куб с электроподогревом.
Продукт, дополнительно обработанный специальными реактивами в
204
кубе колонны, отбирается из дефлегматора и поступает на тарелку другой колонны для очистки от нижекипящих соединений.
Кубовые остатки, обогащенные вышбкипящими примесями, отбирают в специальные емкости и передают на доизвлечение ценных компонентов или на обезвреживание.
Очищенный трихлорсилан из дефлегматора поступает в сборники как целевой продукт. Кубовые остатки, обогащенные тетрахлорсиланом, полисиланхлоридами и другими вышекипящими примесями, поступают на передел получения тетрахлорсилана.
В случае, если производство трихлорсилана и поликристаллического кремния организовано на разных заводах (или удалено друг от друга на расстояние > 500-1000 м на одном заводе), перед подачей в установки водородного восстановления трихлорсилан дополнительно подвергают ректификации на двух колоннах или более.
Очистка тетрахлорсилана
Тетрахлорсилан получают путем ректификационной очистки кубового продукта из колонны (см. рис. 89). Кроме того, в процессе водородного восстановления трихлорсилана попутно образуется некоторое количество тетрахлорсилана, который также отделяется от трихлорсилана и в виде кубового продукта поступает на получение тетрахлорсилана.
Тетрахлорсилан получают в соответствии с требованиями технических условий и используют в производстве кремнийорганических соединений1. В готовом продукте ограничивается содержание примесей, < 1 • IO-5 В и Р; < 5 • IO'7 Ni, Cu, Cr, Pb, Sn, Mn и Mg; 5 • IO'5 Ca и Ti; 5 • IO"6 Al; 1,5 • IO'5 Fe.
Тетрахлорсилан выделяется на работающих последовательно двух ректификационных колоннах с ситчатыми тарелками (рис. 90). Первая колонна служит для выделения фракции, обогащенной трихлорсила-ном, вторая - для очистки из полисиланхлоридов и других вышекипя-щих примесей.
Исходный продукт из сборников подается в напорную емкость, откуда самотеком поступает на 48-ю тарелку колонны, где происходит выделение фракции, обогащенной трихлорсиланом. Эта фракция отбирается из дефлегматора и подается на колонну для доизвлечения трихлорсилана.
Даровая фаза из куба подается на холодильник, где конденсируется жидкий продукт, который после конденсации поступает на 24-ю тарелку
1 После дополнительной очистки такой тетрахлорсилан может быть также использован для производства полупроводникового кремния.
205
на утилизацию Иа утилизацию
(потребителю) (потребителю,і
Рис. 90. Аппаратурно-технологическая схема очистки тетрахлорсилана:
1, 4 — ректификационные колонны очистки от трихлорсилана и от вышекипящих примесей соответственно; 2 — дефлегматоры; 3 — холодильник; 5 — кубы-испарители
колонны, служащую для очистки тетрахлорсилана с целью получения товарного продукта.
Чистовой продукт отбирается из дефлегматора и поступает на склад готовой продукции. Кубовые остатки колонн отбираются и в дальнейшем поступают на операцию нейтрализации известковым молоком.
Образующиеся в процессе получения и очистки три- и тетрахлорсилана жидкие отходы подвергаются утилизации на отдельной колонне ректификации с целью отделения смеси три- и тетрахлорсилана от полисиланхлоридов и других высококипящих примесей, входящих в состав кубовых остатков. Смесь трихлорсилана с тетрахлорсиланом отбирается из дефлегматора и передается на колонну, а кубовая жидкость, в которой сконцентрировались полисиналхлориды и высоко-кипящие примеси, направляется на нейтрализацию известковым молоком.
206
Технология очистки моносилана ректификацией
В литературе [117, 124] подробно описаны условия работы и конструкция ректификационных колонн для очистки моносилана методом низкотемпературной ректификации. Моносилан эффективно очищается от углеродсодержащих примесей и целого ряда неорганических веществ. Наиболее трудноудаляемыми примесями являются этилен и диборан, имеющие при температуре кипения моносилана а = 1,26±0,09 и 1,3±0,20 соответственно. Большинство примесей образуется в результате побочных реакций, сопровождающих реакцию диспропорционирования триэтоксисилана.