三氯氫硅提純中如何去除磷硼雜質

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

【關鍵詞】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，提升三氯氫硅品質。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，由于磷硼雜質會參合成反應，降低三氯氫硅純度，實現三氯氫硅提純，則可以有效去除磷硼雜質[1]。粗硅中含有硼、磷等雜質，且雜質多以硅化構成硅酸鹽，在三氯氫硅提純中，由于其存在磷、硼等雜質，可以采用物理精餾提純法，對三氯氫硅進行精餾，可以根據同一工況下各種物質沸點差異精餾分離三氯氫硅中的各項雜質，提高三氯氫硅純度。三氯氫硅提純中，應用精餾法提純方法，工藝簡單、操作方便，多用于除磷雜質[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，可以采用絡合物法除硼。

3.去除三氯氫硅磷、硼雜質的提純操作

3.1除磷雜質提純

在三氯氫硅除磷雜質中，應用精餾提純方法，設計精餾塔，如下圖所示：

采用鐘罩式的蒸餾設備，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，觀察爐內各種情況，提供爐內反應所需的溫度，使電極與載體用石墨夾頭進行連接；并設置列管式換熱器，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，每段可設兩到三級塔或多級塔，以提高三氯氫硅的純度。塔的材質可以是不銹鋼，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。在精餾塔內使欲分離液體冷凝和氣化多次反復地進行。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中，由于金屬與非金屬雜質的氯化物沸點相差很大，應用精餾提純方法，就可以將磷雜質去除。

3.2除硼雜質提純

三氯氫硅提純中，對于除去硼雜質中，可以應用絡合物法除硼，效果較好，可以加入乙腈CH3CN等絡合劑與三氯化硼形成絡合物，而可以除去硼雜質[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活性，從而會直接影響磷硼雜質，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，要在開爐前，可以往爐內通入純氮氣，置換出爐內空氣，進行高壓啟動或硅芯預熱啟動，確定蒸發器的溫度、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。同時，在三氯氫硅提純中，硅和其他的半導體材料相似，在其提純過程中，從氣相往固態載體沉積之時，都會表現出一個最高的溫度值，若是除雜反應的溫度超過了這個值之時，溫度不斷升高，則雜質沉積速率會下降。除去雜質中，溫度過高，還會發生硅的腐蝕反應：

除硼雜質中，應用絡合物法除硼，對于各種不同硅鹵化物，其也有著不同最高溫度的值，在反應中要確保反應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，按照絡合物法除硼工藝要求，將其經管道連續的加入到CH3CN絡合劑進料罐。在完成混合過程以后，混合物料經過螺旋管換熱器（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，對于絡合物法反應氣體，則會沿著管路進到反應爐中，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。絡合物法除硼，除去雜質，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，則可以將其送到分離提純系統之中，再次進行分離提純，去除硼雜質，提高三氯氫硅純度。

4.結論

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

【參考文獻】

[1]黃小明，楊邦美.高純三氯氫硅生產中磷硼雜質的去除[J].化工生產與技術，2012，19（5）：55-56，64.

[2]聶少林，湯忠科，肖建輝等.2種除三氯氫硅中硼、磷工藝的比較[J].氯堿工業，2010，46（11）：31-32.

[3]宗鳳云，李琰，高炎等.三氯氫硅中硼、磷含量檢驗方法研究[J].內蒙古科技與經濟，2012，（21）：83-84.