Способ очистки хлорсиланов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 ц 5 .С 01 В 3 /107 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(72) В,А.ЕФремов,И.И,Лиходед, И.А.Т 1 Р 3тано-магниевый В.И,Крикавцов,ищенко и Л.Я.Нв 1072227 ХЛОРСИЛАНОВ при глубокой очиедназначенных для водникового крем" тения: смешивают тного газа и панов в кубе рекы при скоростях,нные хлорсиланы иллята. 1 табл,Изобретение относится к химическо технологии полупроводниковых материа лов и может быть использовано при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупро водникового кремния.Известен способ очистки хлорсиланов путем контактирования их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректификацией .Смешение потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов проводят в кубе ректификационной колонны. При повышении производительности происходит ухудшение степени очистки по бору. Содержание бора в готовом продукте повышалось до10 3, что не хнологии, Поэт дальнейшего по ности при сохр ества трихлорс допускается по т возникает задача ния производител или улучшении ка 1 ышенении росо евай газа и паифика цис-:обеспечи(5 б) Патент ФРГ кл. 12 ц 1/01, 1950 (54) спосоБ очистки (57) Использование: стке хлорсиланов, и производства полупр ния. Сущность изобр потоки влажного ине ры исходных хлорсил тяфикационной колон обеспечивающих соотношение критериев Рейнольдса в пределах 10-э, про" водят ректификацию при молярном отношении потоков конденсата и инертного, газа в пределах 3-300, кубовый про" дукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300), смесь выдерживают 8"16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны, в которой осуществлялось смешивание с влажным инертным газом, а очище отбирают в виде дист 1 приЦель изобретения " повышение иизводительности при сохранении вы.Ькой степени очистки.указанная цель достигается тем,что в способе очистки хлорсиланов,включающем контактирование их с влным инертным газом с последующим оделением примесей ректификацией, контактирование осуществляют смешениепотоков влажного инертногоров хлорсиланов в кубе ректной колонны при скоростях, 183386вающих соотношение критериев Рей"нольдса в пределах 10 з -10 , ректификацию проводят при молярном отношении потоков конденсата и инертногогаза в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с;исходными хлорсиланами в соотношении1:(90:300),. смесь выдерживают 8"16 ч,направляют в верхнюю часть колонны 10очистки от легкокипящих примесныхсоединений, из куба которой отбираютпары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб . ректиФи кационной колонны, в которой осуществлялось контактирование с влажныминертным газом, а очищенные хлорси"ланы отбирают в виде дистиллята.Практика работы по глубокой оцистке хлорсиланов показала, что дальнейшее повышение производительности ог"раничено "проскоком" бора в целевойпродукт, очевидно, теряется эффективность перевода бора в труднолетуцие 25соединения. Механизм этого процессанеясен, однако, дополнительные операции, предложеннье в новом техническомрешении, позволяют дополнительно уве"лицить производительность на 15-203при сохранении качества и даже некотором его улучшении. Дополнительныйконтакт с кубовым продуктом осуществляется в колонне очистки от легко"летучих соединений, Здесь происходитинтенсивное перемешивание и улучшается контакт,Значительное влияние на достижение поставленной цели оказывает соотношение, при котором смешивают кубо"вый продукт из колонны увлажнения иисходный загрязненный продукт, поступающий на очистку.Если это соотношение меньше, чем1:90, то снижается производительность 4из-за высокого разбавления исходногосырья, повышается температура в колонне отбора легкой фракции, что затрудняет дальнейшую очистку.1Если это соотношение больше цем щ1:300,.то не достигается цель, т,к,при дальнейшем повышении производи"тельности наблюдается проскок бора иухудшается качество,Если исходные хлорсиланы выдерживают в смеси с кубовым продуктом менее 8 ч, то при повышении производительности наблюдается ухудшение качества, если этот период больше 16 ч,то снижается производительность всейтехнологической цепочки. П р и м е р. Исходную смесь хлорсиланов (20 тетрахлорида кремния и803 трихлорсилана), содержащую Зхх 10бора, смешивали с кубовым продуктом, в соотношении 1:80-320, колонны увлажнения и выдерживали в емкости 25 мз в течение б, 8, 1 О, 16,18 ч, после чего подавали на 48 та,релку колонны очистки от легколетучих соединений, Из куба этой колонныв виде паров отбирали кубовый продукти подавали его на теплообменник, гд;.конденсировали пары хлорсиланов исконденсированный продукт напра влялив колонну увлажнения в куб этой колонны под слой жидкости.В паровую фазу куба этой колоннычерез трубу ф 20 мм подавали увлажненный азот. Скорости поддерживалисьтаким образом, чтобы соотношение критериев Рейнольдса при контактировании влажного инертного газа и паровхлорсиланов находилось в пределах1 О -10 з, Молярное отношениепотоковконденсата и инертного газа в ректификационной колонне поддерживалось впределах 3-300, Из куба колонны отбирали продукт в количестве, обеспечивающем соотношение при смешивании сисходными хлорсиланами 1:80, 1;90,1:150, 1;220, 1:300 1:320,и направляли в сборник исходного продукта,где смесь выдерживалась от 6 до18 ч, Из дефлегматора этой колонныотбирали целевой продукт, которыйнаправлялся на дальнейшую переработку. Результаты испытаний приведены втаблице,Из таблицы видно, что в опыте 1 производительность снижается, хотя ухудшения качества существенно не происходит, 0 то же время в опыте 9 качество несколько даже улучшается, но снижается производительность. Если увеличивать при условиях опыта 9 производительность, то наблюдается резкое снижение качества .В опытах 5 и 6 при повышении производительности увеличивается проскок бора и ухудшается качество, поэтому производительность сохраняется такой же как и в основном изобретении, При проведении очистки в условиях опытов 2-4, 7",8, содержание примесей. было минимальным даже при повышении произСоотношение критериев Рейнольдса для потоков влажного га за и паровхлорсиланов Соотношениекб,продукт и исх. ТХС Время выдержки смеси передочисткой ние исх. ТХСконденсат азот 3 10 -500 1/80 12 0,03 снижение производ,8 101102 1071 1 О6 1 О1 109, 1 О-ф1 1 О"300 снижение производ,не допускается по техническим условиям Составитель И,Ярмолюк Редактор М,Ленина Техред М,Моргентал Корректор П.ГерешиЗаказ 2975 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 юПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, О 1 водитель ности. Произ водительн остьсхемы очистки была достаточно высокой,по целевому продукту, кроме того возникла возможность дополнительногоизвлечения тетрахлорида кремния, который раньше попадал р целевой продукт,Дополнительно извлеченный по предложенной схеме тетрахлорид кремнияпосле дополнительной очистки получался в качестве побочного продукта иреализовывался потребителю как продукт улучшенного качества,Результаты опытов в таблице явля" 1 ф;ются усредненными результатами груп"пы опытов по 5 экспериментов в одинаковых решениях. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 20 86 6лью повышения производительности присохранении высокой степени очистки,контактирование осуществляют смеше-:нием потоков влажного инертного газаи паров хлорсиланов в кубе ректификационной колонны при скоростях,обеспечивающих соотношение, критериев Рейнольдса в пределах 10-з"10 ф,ректификацию проводят при молярномотношении потоков конденсата и инертного газа в пределах 3-300, кубовыйпродукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300), смесь выдерживают8-16 ч, направляют в верхноо частьколонны очистки от легкокипящих при"месных соединений, из куба которойотбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в кубректификационной колонны, в которойосуществлялось контактирование свлажным инертным газом, а очищенныехлорсиланы отбирают в виде дистиллята.