DE1767667C3 - Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von ChlorsilanenInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen. welches dadurch gekenuzeichnet
ist, daß man den Chlorsilanen cyclische und/oder polymere Acetafe, 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.
Silicium für Halbleiierzweckc 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.
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 dahei großes
Interesse, das Bor mittels geeigneter Reinigungsmethoden aus den Chlorsilanen zu entfernen.
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 cor-.taminiert. Der Reinigimgseffekt reicht
daher nicht aus. Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens ist die meist hohe Giftigkeit der betreffenden
Hydride.
Nach einem anderen Verfahren werden Zusätze, 2. B. Salze der Äthylendiamintetraessigsäure und der Pyrrolidinodithiocarbaminsäure
verwendet und unter Anwen- s.s dung längerer Reaktionszeiten teilweise unter Druck
und erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht. Diese Zusätze bewirken Fällungen, welche bei einer kontinuierlichen
Betriebsweise vorder Destillation erst entfernt werden müssen, um eine Verlegung der Destillationsko- Oo
lonne zu verhindern.
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
entstehen Substanzverluste, weil die Rückgewinnung von mit dem Gasstrom mitgerissenem Chlorsilan
aufwendig ist und meist auch nur unvollständig gelingt.
Gegenüber einfacher Destillation erfordern alle bekannten Methoden einen erheblich größeren Aufwand
an Zeit und Betriebsmitteln.
Es wurde nun gefunden, daß man Chlorsilane auf einfache Weise bhne 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 - 2,0 Gew.-%,
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.
Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, technische Chlorsilanqualitä-
ten 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:
Cl- 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
Geeignete polymere Acetale sind: Polyoxymethylene. Polyglyoxal 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.
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.
Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.
In einen 101-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 Destilla' waren weder Eisen noch Bor
nachweisbar. Dagegen waren die Reaktionen auf Eisen und Bor im DestillationsrQckstand, der 340 g wog, sehr
stark.
Analog vorstehendem Beispiel wurde technisches Triohlorsilan der gleichen Zusammensetzung mit 2 g
Paraldehyd behandelt In dem klaren Destillat war kein Bor mehr nachweisbar. Der Destillationsrückstand von
510 g enthielt einen hohen Anteil Bor.
Wiederholung des Beispiels2 mit Ig Metaldehyd
anstelle des Paraldehyds brachte das gleiche Ergebnis,
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen durch Destillation, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gjilorsllanen cyclische und/oder polymere Acetale in Mengen von 0,005 - 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0.01-2,0 Gew.-%, bezogen auf die Menge Chlorsilan, zusetzt und das resultierende Gemisch anschließend durch Destillation trenntIO
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| DE19681767667 DE1767667C3 (de) | 1968-06-01 | Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19681767667 DE1767667C3 (de) | 1968-06-01 | Verfahren zur Reinigung von Chlorsilanen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1767667A1 DE1767667A1 (de) | 1971-09-23 |
| DE1767667B2 DE1767667B2 (de) | 1976-12-09 |
| DE1767667C3 true DE1767667C3 (de) | 1977-07-21 |
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