RU2116963C1 - Способ получения кремния - Google Patents
Способ получения кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2116963C1 RU2116963C1 RU97109607A RU97109607A RU2116963C1 RU 2116963 C1 RU2116963 C1 RU 2116963C1 RU 97109607 A RU97109607 A RU 97109607A RU 97109607 A RU97109607 A RU 97109607A RU 2116963 C1 RU2116963 C1 RU 2116963C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- gaseous
- reaction
- purity
- tatkf
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии кремния и может быть использовано в производстве полупроводникового кремния. Сущность изобретения заключается в способе получения кремния, основанном на реакции термического разложения газообразного, кремнийсодержащего химического соединения на нагретых электрическим током кремниевых подложках с образованием элементарного кремния и газообразных продуктов реакции; в качестве кремнийсодержащего химического соединения используют тетраамминтрикремнефторид Si3(NH3)4F12. Использование способа позволяет повысить чистоту полупроводникового кремния и увеличить выход продукта. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии кремния и может быть использовано в производстве полупроводникового кремния.
Известен способ получения кремния водородным восстановлением хлорсиланов (Фалькевич Э. С. Технология полупроводникового кремния.-М.: Металлургия, 1992, с. 213), где исходные реагенты водород и трихлорсилан в мольном соотношении около 15/1 соответственно, в виде парогазовой смеси подают в реактор и проводят реакцию на кремниевых подложках при 1000oC, газообразные продукты реакции выводят из реактора, смешивают с водородом и вместе с исходными реагентами вновь запускают на цикл.
Этому процессу присущи такие недостатки, как присутствие в исходной газовой смеси продуктов неполного восстановления трихлорсилана, низкий выход продукта (60%), протекание побочных реакций, таких как образование силана и полисиланов, необходимость дальнейшей доочистки полученного кремния зонной плавкой при выращивании монокристалла, необходимость использования реагентов высокой чистоты (соизмеримой с чистотой образующегося кремния) от 1•10-7 до 1•10-9 мас.% по ряду примесей.
Из известных способов наиболее близким к заявляемому является способ получения кремния методом термического разложения силана (Фалькевич Э.С. Технология полупроводникового кремния.-М.: Металлургия, 1992, с.242), который предполагает подачу газообразного силана в реактор и его термическое разложение на нагретых электрическим током до 900oC кремниевых подложках, с образованием кремния и газообразных продуктов реакции, выводимых из ее зоны.
Недостатки этого способа проявляются в необходимости доочистки полученного кремния зонной плавкой в процессе выращивания монокристалла, в необходимости использования силана высокой чистоты, соизмеримой с чистотой образующегося кремния, в образовании полисиланов в зоне реакции, негативно влияющих на ход процесса и способствующих потере кремния.
Техническим результатом изобретения является повышение чистоты конечного продукта, исключающее необходимость доочистки его в процессе выращивания монокристалла, повышение выхода продукта до 95%, возможность использования более грязного (1•10-5 мас.%) исходного реагента, по сравнению с чистотой образующегося кремния 1•10-8 мас.%, а также возможность использования в качестве сырья для синтеза исходного кремнийсодержащего реагента кварцевого песка низкой чистоты.
Технический результат достигается тем, что в способе получения кремния, основанном на реакции термического разложения газообразного, кремнийсодержащего химического соединения на нагретых электрическим током кремниевых подложках, с образованием элементарного кремния и газообразных продуктов реакции, в качестве кремнийсодержащего химического соединения используют тетраамминтрикремнефторид Si3(NH3)4F12.
На фиг. 1 приведена схема одного из возможных устройств, при помощи которого реализуется данный способ; на фиг.2 - диаграмма зависимости константы реакции разложения тетраамминтрикремнефторида от температуры при постоянном давлении.
Использование в качестве кремнийсодержащего соединения тетраамминтрикремнефторида (ТАТКФ), обеспечивающего технический результат, обусловлено природой химических связей, посредством которых образовано соединение. Энергия связей находится в функциональной зависимости от количества примесей в составе вещества, обеспечивая таким образом распределение примесей в зоне реакции. Характеристический максимум функции Kp=f(T), p=const, лежащий в области от 600oC, свидетельствует о расщеплении колебательного уровня молекулы, приводящем ее к более стабильному состоянию через окислительно-восстановительное разложение в первом случае и к нестабильному состоянию через термическую диссоциацию - во втором. Падение константы реакции при температурах выше 1000oC свидетельствует о протекании других химических реакций с участием кремния и продуктов разложения. Процесс образования кремния можно представить уравнением
Si3(NH3)4F12(ж) = 3Si(тв) + 2N2(г) + 12HF(г)
Существенное влияние на характер зависимости константы реакции оказывает химический состав молекулы ТАТКФ, характеризующий процесс термического разложения как внутримолекулярную реакцию, в связи с чем она облегчена.
Si3(NH3)4F12(ж) = 3Si(тв) + 2N2(г) + 12HF(г)
Существенное влияние на характер зависимости константы реакции оказывает химический состав молекулы ТАТКФ, характеризующий процесс термического разложения как внутримолекулярную реакцию, в связи с чем она облегчена.
Способ получения ТАТКФ основан на цепочке обменных реакций и реакций присоединения по донорно-акцепторному механизму. Исходными веществами являются четырехфтористый кремний, аммиак и оксид азота (VI). На первых двух стадиях, представляющих собой реакции присоединения, синтезируют фторид диамминкремния Si(NH3)2F4 и аддукт четырехфтористого кремния с димером диоксида азота Si(N2O4)2F4, из которых непосредственно проводят синтез ТАТКФ. Синтез фторида диамминкремния ведут при температуре ниже 0oC из газовой фазы
SiF4(г) + 2NH3(г) = Si(NH3)2F4(тв.)
Si(N2O4)2F4 получают путем пропускания четырехфтористого кремния через охлаждаемую колонку с N2O4
2N2O4(тв) + SiF4(г) = Si(N2O4)2F4(тв.)
Затем из полученных веществ при нагревании до 40oC в инертной атмосфере проводят синтез ТАТКФ
2Si(NH3)2F4(тв) + Si(N2O4)2F4(тв) = Si3(NH3)4F12(ж.) + 4NO2(г)
Полученную жидкость перегоняют при пониженном давлении.
SiF4(г) + 2NH3(г) = Si(NH3)2F4(тв.)
Si(N2O4)2F4 получают путем пропускания четырехфтористого кремния через охлаждаемую колонку с N2O4
2N2O4(тв) + SiF4(г) = Si(N2O4)2F4(тв.)
Затем из полученных веществ при нагревании до 40oC в инертной атмосфере проводят синтез ТАТКФ
2Si(NH3)2F4(тв) + Si(N2O4)2F4(тв) = Si3(NH3)4F12(ж.) + 4NO2(г)
Полученную жидкость перегоняют при пониженном давлении.
Пример конкретного выполнения способа с наиболее оптимальными параметрами приведен ниже.
ТАТКФ, содержащий 25 контролируемых примесных элементов в количестве 0,43•10-4 мас.%, массой 590 г, находящийся в жидком состоянии при нормальных условиях, под действием создаваемого разрежения переводится в газовую фазу и подвергается разложению на нагретых электрическим током до 780oC кремниевых подложках. В результате образуется 123 г кремния, содержащего контролируемые примесные элементы в количестве 6,8•10-8 мас.%. Скорость осаждения кремния составляет 0,056 г/(ч•см2). Выход продукта составляет 94,6%. Способ осуществим в температурном интервале от 600 до 1000oC, однако максимальный выход продукта достигается при 780oC. Примесный состав полученного кремния по некоторым элементам приведен в таблице.
Способ можно уяснить, рассмотрев работу устройства, схема которого приведена на фиг. 1, где 1 - приемник-термостат, 2 - трубопровод, 3 - регулировочный вентиль, 4 - реактор, 5 - секция подложек, 6 - вакуумный насос, 7 - вакуумметр.
Из приемника-термостата под действием разрежения, создаваемого вакуумным насосом и контролируемого вакуумметром, через регулировочный вентиль по трубопроводу подаются пары ТАТКФ в реактор разложения, имеющий полезный объем 1,42 л. Пары ТАТКФ разлагаются на кремниевых подложках, объединенных в секцию 60 (d = 0,64 см; h = 30 см), общей площадью поверхности 3600 см2, нагретых до 780oC, образуя элементарный кремний и газообразные продукты реакции, выводящиеся из реактора путем откачки.
Использование предлагаемого способа позволяет повысить чистоту полупроводникового кремния и увеличить выход продукта. Показатели улучшения качества кремния по сравнению со стандартами, предусмотренными ГОСТ 26239.1-84 и ГОСТ 26550-85 для известных способов, приведены в таблице.
Claims (1)
- Способ получения кремния, основанный на реакции термического разложения газообразного кремнийсодержащего химического соединения на нагретых электрическим током кремниевых подложках с образованием элементарного кремния и газообразных продуктов реакции, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего химического соединения используют тетраамминтрикремнефторид Si3(NH3)4F12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109607A RU2116963C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Способ получения кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109607A RU2116963C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Способ получения кремния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2116963C1 true RU2116963C1 (ru) | 1998-08-10 |
RU97109607A RU97109607A (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20193957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97109607A RU2116963C1 (ru) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | Способ получения кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2116963C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001025148A1 (fr) * | 1999-10-07 | 2001-04-12 | Institut Khimii Vysokochistykh Veschestv Rossiiskoi Akademii Nauk | Procede de fabrication de silicium si-28 a isotope unique |
RU2518613C2 (ru) * | 2008-11-05 | 2014-06-10 | Хемлок Семикэндактор Корпорейшн | Способ получения кремния в реакторе с псевдоожиженным слоем с использованием тетрахлорсилана для снижения осаждения на стенках реактора |
RU2540644C2 (ru) * | 2008-11-27 | 2015-02-10 | Шмид Силикон Текнолоджи Гмбх | Способ и устройство для получения ультрачистого кремния |
-
1997
- 1997-06-06 RU RU97109607A patent/RU2116963C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Фалькевич Э.С. Технология полупроводникового кремния. - М.: Металлургия, 1992, с.242 - 249. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001025148A1 (fr) * | 1999-10-07 | 2001-04-12 | Institut Khimii Vysokochistykh Veschestv Rossiiskoi Akademii Nauk | Procede de fabrication de silicium si-28 a isotope unique |
RU2518613C2 (ru) * | 2008-11-05 | 2014-06-10 | Хемлок Семикэндактор Корпорейшн | Способ получения кремния в реакторе с псевдоожиженным слоем с использованием тетрахлорсилана для снижения осаждения на стенках реактора |
RU2540644C2 (ru) * | 2008-11-27 | 2015-02-10 | Шмид Силикон Текнолоджи Гмбх | Способ и устройство для получения ультрачистого кремния |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101468755B1 (ko) | 고급 실란의 제조 방법 | |
KR100981263B1 (ko) | 규소의 제조방법 | |
EP1437327B1 (en) | Method for producing silicon | |
US3933985A (en) | Process for production of polycrystalline silicon | |
KR100323628B1 (ko) | 비스(t-부틸아미노)실란을 사용하여 이산화규소 및 옥시질화규소를 침착시키는 방법 | |
US9139702B2 (en) | Method for producing halogenated polysilanes | |
EP3590888B1 (en) | Apparatus and method for the condensed phase production of trisilylamine | |
JP5317707B2 (ja) | クロロシラン統合プラント内での高沸点化合物の再利用方法 | |
US4264565A (en) | Method for producing powder of α-silicon nitride | |
KR101569594B1 (ko) | 중간 사슬 길이의 폴리실란 및 그 제조방법 | |
JPS6112844B2 (ru) | ||
RU2116963C1 (ru) | Способ получения кремния | |
KR20140105014A (ko) | 고순도 클로로폴리실란의 제조방법 | |
KR20140034261A (ko) | 모노클로로실란 및 암모니아로부터의 트리실릴아민의 제조 방법 | |
WO2011024257A1 (ja) | アミン化合物によるクロロシラン類の精製 | |
US4542004A (en) | Process for the hydrogenation of silicon tetrachloride | |
US4795622A (en) | Method for producing silicon-imide | |
JPH0471008B2 (ru) | ||
EP0063067B1 (fr) | Procédé de fabrication de silane | |
US4914063A (en) | Process for producing organic products containing silicon, hydrogen, nitrogen, and carbon by the direct reaction between elemental silicon and organic amines | |
JPH0297415A (ja) | 塩化水素又は塩化水素と塩素との混合物と金属珪素含有物質との反応の際に四塩化珪素の量を上昇させるための方法 | |
RU2071938C1 (ru) | Способ получения карбида кремния | |
EP0225412A1 (en) | Production of silicon imides and of silicon nitride thereof | |
RU2116964C1 (ru) | Тетраамминтрикремнефторид | |
Pugar et al. | Low temperature direct reactions between elemental silicon and liquid ammonia or amines for ceramics and chemical intermediates |