DE1767667B2 - METHOD FOR CLEANING UP CHLOROSILANES - Google Patents
METHOD FOR CLEANING UP CHLOROSILANESInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Chlorsilanen cyclische und/oder polymere Acetale, in Mengen von 0,05-5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01-2,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge Chlorsilan, zusetzt und das resultierende Gemisch anschließend durch Destillation trennt.The invention relates to a method for purifying chlorosilanes, which is characterized is that the chlorosilanes cyclic and / or polymeric acetals, in amounts of 0.05-5.0% by weight, preferably 0.01-2.0% by weight, based on the amount of chlorosilane, and that resulting mixture then separates by distillation.
Silicium für Halbleiterzwecke muß besonders rein sein. Spuren von Begleitstoffen beeinträchtigen die Halbleitereigenschaften des Siliciums erheblich. Solche störenden Spurenverunreinigungen sind beispielsweise die Elemente Bor, Aluminium, Titan, Phosphor, Arsen, Eisen etc. Sie stammen hauptsächlich aus den zur Herstellung von Reinsilicium üblicherweise verwendeten Chlorsilanen, aus denen sie bei dem gebräuchlichen Reduktionsverfahren mit Wasserstoff bei erhöhter Temperatur mitabgeschieden werden.Silicon for semiconductor purposes must be particularly pure. Traces of accompanying substances affect the Semiconductor properties of silicon are considerable. Such troublesome trace impurities are for example the elements boron, aluminum, titanium, phosphorus, arsenic, iron etc. They come mainly from the for Production of pure silicon commonly used chlorosilanes, from which they are commonly used Reduction processes with hydrogen are also deposited at elevated temperature.
Während die meisten Störelemente durch Zonenschmelzen entfernbar sind, führt diese Maßnahme bei einigen Verunreinigungen, wie bei Bor, nicht zum Ziel. Das Bor ist in beiden Phasen des Siliciums beim Zonenschmelzen löslich. Es besteht daher großes Interesse, das Bor mittels geeigneter Reinigungsmethoden aus den Chlorsilanen zu entfernen.While most of the disruptive elements can be removed by zone melting, this measure does not achieve the goal with some impurities, such as with Bo r. The boron is soluble in both phases of silicon during zone melting. There is therefore great interest in removing the boron from the chlorosilanes using suitable cleaning methods.
Bekanntlich konnten die für die Halbleiterherstellung benötigten Reinheitsgrade bisher nicht durch eine Extraktions- oder Destillationsmethode erreicht werden. Daher sind Verfahren entwickelt worden, die die Abtrennung der Begleitstoffe auf chemischem Wege erreichen sollen. So ist es beispielsweise bekannt, einige der Begleitstoffe mit Hydrogensilanen in flüchtige Hydride zu überführen. Es werden dabei jedoch nicht alle Elemente erfaßt und die Hydrierung verläuft auch nicht vollständig. Außerdem werden die Anlagen von den Hydriden contaminiert. Der Reinigungseffekt reicht daher nicht aus. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens ist die meist hohe Giftigkeit der betreffenden Hydride.It is well known that the degrees of purity required for semiconductor production could not be achieved by a Extraction or distillation method can be achieved. Therefore, methods have been developed that the To achieve separation of the accompanying substances by chemical means. For example, it is known to some to convert the accompanying substances into volatile hydrides with hydrogen silanes. However, it won't all elements are included and the hydrogenation is not complete either. In addition, the systems of contaminated the hydrides. The cleaning effect is therefore not sufficient. A particular disadvantage of this Process is the mostly high toxicity of the hydrides in question.
Nach einem anderen Verfahren werden Zusätze, z. B. Salze der Äthylendiamintetraessigsäure und der Pyrrolidinodithiocarbaminsäure verwendet und unter Anwendung längerer Reaktionszeiten teilweise unter Druck und erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht. Diese Zusätze bewirken Fällungen, welche bei einer kontinuierlichen Betriebsweise vor der Destillation erst entfernt werden müssen, um eine Verlegung der Destillationskolonne zu verhindern.According to another method, additives such. B. salts of ethylenediaminetetraacetic acid and pyrrolidinodithiocarbamic acid used and, using longer reaction times, partially reacted under pressure and elevated temperature. These Additives cause precipitates which, in the case of continuous operation, are only removed before the distillation must be in order to prevent the distillation column from being relocated.
Weiterhin ist ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem Wasserdampf zusammen mit einem Trägergas in die zu reinigenden Chlorsilane geleitet wird. Dieses Verfahren führt jedoch zur Verkieselung. Außerdem fts entstehen Substanzverluste, weil die Rückgewinnung von mit dem Gasstrom mitgerissenem Chlorsilan aufwendig ist und meist auch nur unvollständig gelingt.Furthermore, a method has become known, according to which water vapor together with a carrier gas in the chlorosilanes to be cleaned is passed. However, this process leads to silicification. In addition, fts Substance losses occur because of the recovery of the chlorosilane entrained with the gas flow is laborious and usually only partially succeeds.
Gegenüber einfacher Destillation erfordern alle bekannten Methoden einen erheblich größeren Aufwand an Zeit und Betriebsmitteln.Compared to simple distillation, all known methods require considerably more effort in terms of time and resources.
Es wurde nun gefunden, daß man Chlorsilane auf einfache Weise ohne die geschilderten Nachteile reinigen kann, indem man den Chlorsilanen cyclische und/oder polymere Acetale in Mengen von 0,005-5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,01-2,OGew.-°/o, bezogen auf die Menge Chlorsilan, zusetzt und das resultierende Gemisch anschließend durch Destillation trennt. Neben allen anderen anorganischen Fremdstoffen der Chlorsilane werden, insbesondere Borverbindungen, bis zu analytisch nicht mehr erfaßbaren Konzentrationen, entfernt.It has now been found that chlorosilanes can be obtained in a simple manner without the disadvantages described can clean by adding cyclic and / or polymeric acetals to the chlorosilanes in amounts of 0.005-5.0% by weight, preferably 0.01-2.0% by weight, based on the amount of chlorosilane, added and the resulting mixture then by distillation separates. In addition to all other inorganic foreign substances of the chlorosilanes, especially boron compounds, up to analytically no longer detectable concentrations, removed.
Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, technische Chlorsilanqualitäten auf Halbleiterqualität zu reinigen. Geeignete Chlorsilane sind beispielsweise Tretrachlorsilan, Trichlorsilan, Dichlorsilan, Hexachlorodisilan und ähnliche Verbindungen. Diese Verbindungen können auch durch die folgende allgemeine Formel umschrieben werden:The process according to the present invention makes it possible to obtain technical grade chlorosilane to clean semiconductor quality. Suitable chlorosilanes are, for example, tetrachlorosilane, trichlorosilane, Dichlorosilane, hexachlorodisilane and similar compounds. These connections can also be through the following general formula can be circumscribed:
Cl- Si—ClCl-Si-Cl
worin X Chlor oder Wasserstoff und Y gleich X oder -Si-(Cl)3 sein kann. Als reinigende Zusätze können beispielsweise die folgenden cyclischen Acetale verwendet werden: Trioxan, Tetroxan, Metaldehyd, Paraldehyd u.a. wherein X can be chlorine or hydrogen and Y can be X or -Si- (Cl) 3 . The following cyclic acetals, for example, can be used as cleaning additives: trioxane, tetroxane, metaldehyde, paraldehyde, etc.
Geeignete polymere Acetale sind: Polyoxymethylene, Polyglyoxa! u. a. Das Molekulargewicht der Polyacetale ist nicht kritisch. Die verwendeten polymeren Acetale können endgruppenverschlossen oder auch endgruppenunverschlossen sein. Zweckmäßigerweise werden niedermolekulare Polyacetale verwendet, die mit den Verunreinigungen lösliche Komplexe bilden.Suitable polymeric acetals are: polyoxymethylene, polyglyoxa! i.a. The molecular weight of the polyacetals is not critical. The polymeric acetals used can be end-group-capped or also end-group-unlocked be. Appropriately, low molecular weight polyacetals are used with the Impurities form soluble complexes.
Die erfindungsgemäße Reinigung erfolgt durch Zugabe des Komplexbildners zusammen mit den Rohsilanen entweder in die Destillationsblase oder in die Kolonneneingabe. Temperatur- und Druckbedingungen können beliebig gewählt werden. Ohne weitere Behandlung kann dann die destillative Aufarbeitung angeschlossen werden. Die anorganischen Begleitstoffe gehen mit den Reinigungszusätzen in nichtflüchtiger Form in den Destillationssumpf, der zweckmäßigerweise nicht ganz ausdestilliert wird. Es kann sowohl im Chargenbetrieb als auch kontinuierlich gearbeitet werden. Als besonderer Vorteil des Verfahrens wäre noch zu erwähnen, daß technische Chlorsilane mit hohen Konzentrationen an verunreinigenden Fremdstoffen ohne Vorbehandlung eingesetzt und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf die geforderte hohe Reinheit gebracht werden können.The cleaning according to the invention is carried out by adding the complexing agent together with the Crude silanes either in the still or in the column inlet. Temperature and pressure conditions can be chosen at will. Work-up by distillation can then be carried out without further treatment be connected. The inorganic accompanying substances go with the cleaning additives in non-volatile Form in the distillation sump, which is expediently not completely distilled off. It can be used in both Batch operation as well as continuously can be worked. As a particular advantage of the procedure would be It should also be mentioned that technical chlorosilanes with high concentrations of contaminating foreign substances used without pretreatment and according to the process according to the invention to the required high level Purity can be brought.
Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.The following examples are intended to illustrate the invention.
In einen 10-l-Kolben aus Geräteglas wurden 5 kg Trichlorsilan, 10 g Trioxan und weitere 5 kg Trichlorsilan eingefüllt und die Mischung über eine 30-Boden-Kolonne mit dem Rücklaufverhältnis 10 destilliert. Es wurde technisches Trichlorsilan mit einem Bor-Gehalt von 90 ppm und einem Eisen-Gehalt von 0,02 Gew.-% eingesetzt. Im Destillat waren weder Eisen noch BorA 10-liter flask made of appliance glass was placed under 5 kg Trichlorosilane, 10 g of trioxane and a further 5 kg of trichlorosilane are introduced and the mixture is passed through a 30-tray column distilled with the reflux ratio 10. It became technical grade trichlorosilane with a boron content of 90 ppm and an iron content of 0.02% by weight. There was neither iron nor boron in the distillate
nachweisbar. Dagegen waren die Reaktionen auf Eisen und Bor im Destillationsrückstand, der 340 g wog, sehr stark.verifiable. On the other hand, the reactions to iron and boron in the still residue, which weighed 340 g, were very strong strong.
Beispiel 2
Analog vorstehendem Beispie! wurde technischesExample 2
Analogous to the example above! became technical
Paraldehyd behandelt In dem klaren Destillat war kein Bor mehr nachweisbar. Der Destillationsrückstand von 510 g enthielt einen hohen Anteil Bor.Paraldehyde treated In the clear distillate was none Boron more detectable. The distillation residue of 510 g contained a high proportion of boron.
Beispiel 3
Wiederholung des Beispiels 2 mit 1 g MetaldehydExample 3
Example 2 is repeated with 1 g of metaldehyde
Analog vorstehendem Beispie! wurde technisches Wieaernoiung ac* οαιμ.^. ...» ;& ■·■—·--■·Analogous to the example above! became technical wieaernoiung ac * οαιμ. ^. ... »; & ■ · ■ - · - ■ ·
Trichlorsilan der gleichen Zusammensetzung mit 2 g anstelle des Paraldehyds brachte das gleiche ErgsbnisTrichlorosilane of the same composition with 2 g instead of the paraldehyde brought the same result
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681767667 DE1767667C3 (en) | 1968-06-01 | Process for cleaning chlorosilanes |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19681767667 DE1767667C3 (en) | 1968-06-01 | Process for cleaning chlorosilanes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1767667A1 DE1767667A1 (en) | 1971-09-23 |
DE1767667B2 true DE1767667B2 (en) | 1976-12-09 |
DE1767667C3 DE1767667C3 (en) | 1977-07-21 |
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DE1767667A1 (en) | 1971-09-23 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |