Способ получения трихлорсилана и тетрахлорида кремния

) 558637 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.е С 018 33,08 Государственный комитет Совета Мнннстоов СССР ло делам изобретенийн открытий(72) Авторы изобретения Иностранцы Ганс Иоахим Кетцш, Ганс Иоахим Оаленсик и Ьальтер Иостен(ФРГ) Иностранная фирма Динамит Нобель, АГ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИХЛОРСИЛАНА И ТЕТРАХЛОРИДА КРЕМНИЯИзобретение относися к способу получения трихлорсилана и тетрахлорида кремшя, которые могут быть использованы в полупроводниковой технике и в силанорганической химии,Известен способ получения тетрахлорида кремния путем хлорирования элементарного кремния при температуре ниже 1000 С 1.1-едостатком этого способа является невозможность одновременного получения четырех- хлористого кремния и трихлорсилана с регулируемым выходом последнего.Известен также способ получения трихлорсилана и тетрахлорпда кремния нуем Обработки кремния при температуре выше 260-С хлористым водородом в псевдоожиженном слое 1"2). При этом реакционная смесь разогревается до температуры выше 400 С, что приводит к снижению выхода трихлорсилана с 90 й при 260 С, до 40 Оо при 400 С и до 10 ф, при 500 С. Выше 500 С соотношение тетрахлорид кремния: трихлорсилан примерно 9: 1 остается почти постоянным. Для снижения местного перегрева вводят инертные газы: водород, азот, которые смешивают с хлорным водородом. Применение инертных газов приводит к тому, что хлористый Водород реагирует неполностью, к тому же инертныи газ уносит с собой большое количество три.;лорсилапа из-за высокого парциального давления(400 торр при 15 С, 30 торр при - 40 С). 1-1 едостатками этого способа яьляются низкий выход трихлорсилана и невозможность регулирования состава газовой смеси.С целью повышения выхода трихлорсиланаи обеспечения возможности регугпрования состава газовой смеси предложено процесс вести в присутствии соединений железа, Взятых в количестве 10 - 43 вес. % от оощего веса вещества в псевдоожиженном слое, предпочтительно 16 - 36 ьес, %, при 260 в 6 С, предпоиелно 260 в 4. 15 качестве соединений железа предложено применять хлорид дВухВалентного желез 2.15 11 редложенный способ позволяет повыситьвыход трихлорсплана до 90%, а также получать смеси трнх;Орсилана с тетрахлоридом в любом желаемом соотношении ог 10 до 90)о,П р и м е р 1. 410 г элементарного кремния, 20 содержащего более 99 "о 51, менее 1 уо 1-с иЛ 1 следы 1, с грану лометрическм сост 2 ьом от 0,04 до 0,6 мм тщательно смешивают с 228 г ме.) коиз мелые ного, схо) о Осзводно о хлорид 2 железа 11) и испо.ьзуОт как псОВ доожиженный слОЙ, наполняя пм кварцевыйре 2 кт 01). г 1 еподвпжный слОЙ имеет Высоту 320 мм. . станОВ п 1)едварельгО наг)сва)от до 440 С и вводят в нее 220 нл)ч хлористого водорода (что соо,ветствует скорости подачи 3,2 см/с из расчета на пустой реактор), при558637 Формула изобретения Составитель В. Кириленко Тсхрсд М. Семенов Редактор Т. Девятко Коррсктор Л, Орлова Заказ 264/16 И,д Мо 466 Тираж 668 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 5Типография, ир Сапунова, 2 чем слой расширяется до высоты 380 мм и вследств;1 е саморазогревания при протекании реакции гидрохлорирования в нем устанавливастся температура 478 С, Эту температуру поддержива 1 от примерно в течение 70 ч с точностью примерно -5 С, За это время постоянно добавляют свежий кремний (всего 5096 г). Образовавшийся сырой продукт конденсацией и промывкой гексахлордисилоксапом улавливают при - 30 С,В результате отгонки гексахлордисилоксана, который возвращают в процесс, получают сырой продукт (всего 29384 г), состоя 1 ций пз трихлорсилана и тетрахлорсилана, который согласно газохроматографическому анализу и газообъемному определению активного водорода содержит примерно 14% трихлорсилана.Перегонкой сырого продукта в колонне получают 4341 г трихлорсилана и 24790 г тетрахлорсилана. Из расчета на применяемый хлористый водород этот результат соответствует выходу 96 о/о, из расчета на применяемый чистый кремний - выходу 97 о/о. 1 х,ак пооочный продукт в циклоне выделяют 121 г хлорида алюминия. Псевдоожпженпый слой по окончании рабочего периода содсрхкнт 19,4/о железа,П р и м е р 2. Опыт по примеру 1 прерывают через 70 ч, Затем температуру пссвдоожиженного слоя доводят до 290 С и продолжают процесс аналогично примеру 1, причем в пссвдоожиж ином слое в результатссаморазогрсвания образуется гомогенная температура 304 С. Эту температуру поддержпваот в течение 70 ч.Полученный сырой продукт (всего 30270 г) согласно газохроматографическому анализу и газообьемному определеншо активного водорода содержит 88% трихлорсилана,Перегонкой сырого продукта в колонне получают 27163 г трихлорсилана н 3176 г тетрахлорсилана. Из расчета на хлористый водород выход составляет 97%, из расчета на кремний 98%. Как побочный продукт получают 136 г хлорида алюминия.Г 1 севдоожиженный слой по окончании рабочего периода содержит 23,8 о/о железа. 151, Способ получения трихлорсилана и тетрахлорида кремния путем обработки кремнияпри нагревании хлористым водородом в псевдоожижснном слое, о т л и ч а ю щ и й с я тем,20 что, с целью повышения выхода трихлорсилана и обеспечения возможности регулированиясостава газовой смеси, процесс ведут в присутствии соединений железа, взятых в количестве 10 - 43 вес, /о от общего веса вещсства в25 псевдоожиженном слое, предпочтительно 16 -Зб вес. %, при 260 - 600 С, прсдпочтп.с;.ьно260 - 400 С,2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что в качестве соединений железа применяют30 хлорпд двухвалсптного железа.Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе изобретения1. М, Е. Гозин. 1 ехнология минеральных солей, Издат. Химия, Л., 1974, ч. 11, с, 1497 -35 1498.2, 11 атент ФРГ ЛЪ 1067010, кл. 121 33/08,03,03.60,