三氯氫硅提純中如何去除磷硼雜質(zhì)

【摘 要】在三氯氫硅中，磷、硼雜質(zhì)的存在，不僅影響三氯氫硅材料質(zhì)量，也降低三氯氫硅產(chǎn)能。優(yōu)化三氯氫硅提純工藝，去除對磷、硼雜質(zhì)，不僅可以降低能耗，也可以更好的控制三氯氫硅質(zhì)量，提高產(chǎn)能。以下本篇淺析在三氯氫硅提純中如何去除磷硼雜質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】提純；三氯氫硅；除硼；除磷

在實際中，要得到三氯氫硅，需要先用硅粉制備粗三氯氫硅，然后對三氯氫硅提純，去除三氯氫硅中的硼、磷等雜質(zhì)，提升三氯氫硅品質(zhì)。以下對比做具體分析。

1.三氯氫硅的合成

三氯氫硅的制法主要有硅粉在280-320℃條件下與氯化氫反應(yīng)制備，也可通過四氯化硅在500℃條件下加氫氫化制備。

2.三氯氫硅提純工藝

三氯氫硅中，由于磷硼雜質(zhì)會參合成反應(yīng)，降低三氯氫硅純度，實現(xiàn)三氯氫硅提純，則可以有效去除磷硼雜質(zhì)[1]。粗硅中含有硼、磷等雜質(zhì)，且雜質(zhì)多以硅化構(gòu)成硅酸鹽，在三氯氫硅提純中，由于其存在磷、硼等雜質(zhì)，可以采用物理精餾提純法，對三氯氫硅進行精餾，可以根據(jù)同一工況下各種物質(zhì)沸點差異精餾分離三氯氫硅中的各項雜質(zhì)，提高三氯氫硅純度。三氯氫硅提純中，應(yīng)用精餾法提純方法，工藝簡單、操作方便，多用于除磷雜質(zhì)[2]。由于，三氯氫硅中，除硼效果會受到一定限制，故此在實際中三氯氫硅提純方面，可以采用絡(luò)合物法除硼。

3.去除三氯氫硅磷、硼雜質(zhì)的提純操作

3.1除磷雜質(zhì)提純

在三氯氫硅除磷雜質(zhì)中，應(yīng)用精餾提純方法，設(shè)計精餾塔，如下圖所示：

采用鐘罩式的蒸餾設(shè)備，其主要有爐筒（鐘罩）、電極、底盤、窺視孔以及進出氣管等部分組成，觀察爐內(nèi)各種情況，提供爐內(nèi)反應(yīng)所需的溫度，使電極與載體用石墨夾頭進行連接；并設(shè)置列管式換熱器，將還原尾氣溫度降低至100℃，輸送到還原尾氣回收工序中。

對于三氯氫硅提純中，每段可設(shè)兩到三級塔或多級塔，以提高三氯氫硅的純度。塔的材質(zhì)可以是不銹鋼，不銹鋼襯四氟，碳鋼襯四氟，四氟塑料塔等。三氯氫硅提純中，蒸餾塔的直徑有350，600等。塔的高度有24m，32m等。在精餾塔內(nèi)使欲分離液體冷凝和氣化多次反復(fù)地進行。使沸點高低不同的組分分離（低于31.5oC時所有氣體取出稱為高沸點物，加熱大于31.5oC排出所有液體稱為低沸點物）。三氯氫硅提純除去雜質(zhì)中，由于金屬與非金屬雜質(zhì)的氯化物沸點相差很大，應(yīng)用精餾提純方法，就可以將磷雜質(zhì)去除。

3.2除硼雜質(zhì)提純

三氯氫硅提純中，對于除去硼雜質(zhì)中，可以應(yīng)用絡(luò)合物法除硼，效果較好，可以加入乙腈CH3CN等絡(luò)合劑與三氯化硼形成絡(luò)合物，而可以除去硼雜質(zhì)[3]。三氯氫硅提純中，在溫度過高知識，就會增強沉積硅中的化學(xué)活性，從而會直接影響磷硼雜質(zhì)，其化合物隨溫度增高，還原量也增大，從而進入硅中。三氯氫硅提純中，除硼雜質(zhì)，要在開爐前，可以往爐內(nèi)通入純氮氣，置換出爐內(nèi)空氣，進行高壓啟動或硅芯預(yù)熱啟動，確定蒸發(fā)器的溫度、壓力、液位達到要求后，可將混合氣體按照所需的流量通入還原爐中，則可以確保立即開始進行還原反應(yīng)。同時，在三氯氫硅提純中，硅和其他的半導(dǎo)體材料相似，在其提純過程中，從氣相往固態(tài)載體沉積之時，都會表現(xiàn)出一個最高的溫度值，若是除雜反應(yīng)的溫度超過了這個值之時，溫度不斷升高，則雜質(zhì)沉積速率會下降。除去雜質(zhì)中，溫度過高，還會發(fā)生硅的腐蝕反應(yīng)：

除硼雜質(zhì)中，應(yīng)用絡(luò)合物法除硼，對于各種不同硅鹵化物，其也有著不同最高溫度的值，在反應(yīng)中要確保反應(yīng)溫度不可以超過這個值。三氯氫硅提純中可以將蒸餾塔中的SiHCl3 料，按照絡(luò)合物法除硼工藝要求，將其經(jīng)管道連續(xù)的加入到CH3CN絡(luò)合劑進料罐。在完成混合過程以后，混合物料經(jīng)過螺旋管換熱器（李比希管）的熱量以后，可以使其進入到還原爐。三氯氫硅提純中，對于絡(luò)合物法反應(yīng)氣體，則會沿著管路進到反應(yīng)爐中，之后在進料罐中，通過氫氣加壓的方式將CH3 CN輸送到氣體控制臺中，有效去除硼雜質(zhì)。絡(luò)合物法除硼，除去雜質(zhì)，在除雜尾氣回收之中，對于那些被冷凝、冷凝以及分離下來的雜質(zhì)，則可以將其送到分離提純系統(tǒng)之中，再次進行分離提純，去除硼雜質(zhì)，提高三氯氫硅純度。

4.結(jié)論

綜上所述，對于三氯氫硅提純中，可以總結(jié)分析去除磷、硼雜質(zhì)的工藝方法，提高三氯氫硅純度，有效去除三氯氫硅中的磷硼雜質(zhì)。

【參考文獻】

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