[發(fā)明專利]通過采用各種含氟物質(zhì)、無定形二氧化硅以及硫酸連續(xù)生產(chǎn)四氟硅烷的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010544173.1
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102275934A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜京勛;趙燃爽;金世鐘
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社KCC
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 任永利

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過采用各種含氟物質(zhì)、無定形二氧化硅(SiO₂)以及硫酸(H₂SO₄)連續(xù)生產(chǎn)四氟硅烷(SiF₄)的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過在單個反應(yīng)器中使(i)能夠與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氟化氫(HF)的氟化物源物質(zhì)、(ii)無定形二氧化硅以及(iii)硫酸進行反應(yīng)；并且隨后將得到的氣態(tài)產(chǎn)物通過H₂SO₄洗滌器以生產(chǎn)四氟硅烷的方法。根據(jù)本發(fā)明，四氟硅烷的產(chǎn)率能夠提高并且能夠通過采用除氟化氫以外的各種含氟物質(zhì)以環(huán)境友好的方式低成本連續(xù)生產(chǎn)。此外，由于將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氟化氫(即氫氟酸)的量減到最少，所以能夠使設(shè)備的腐蝕降到最低，并且通過在高溫下將反應(yīng)產(chǎn)物，即四氟硅烷(SiF₄)和水的混合氣體，通過H₂SO₄洗滌器以除去水，能夠抑制由冷凝水和SiF₄的副反應(yīng)導(dǎo)致的硅膠和六氟硅酸(H₂SiF₆)的產(chǎn)生，從而避免管道堵塞以及SiF₄產(chǎn)率降低。

背景技術(shù)

四氟硅烷(SiF₄)已在半導(dǎo)體制造工業(yè)中被用作基于石英的光學(xué)纖維的氟摻雜劑、半導(dǎo)體光刻的光掩膜原料，并在化學(xué)氣相沉積(CVD)中用于制造半導(dǎo)體。隨著電子器件集成度及其性能變得更高，四氟硅烷純度的重要性也隨之增長。近來，四氟硅烷已經(jīng)成為一種非常重要的基本原料，作為太陽能電池或類似領(lǐng)域中用于制備多晶硅的原料甲硅烷(SiH₄)的前體，對其的需求日益增長。

已知的制備四氟硅烷的方法是通過六氟硅酸(H₂SiF₆)濃縮物與硫酸的加熱脫水反應(yīng)制備(WO?2005/030642)，該六氟硅酸通常是在磷酸鹽肥料生產(chǎn)中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生；或通過由六氟硅酸制備的固體六氟硅酸鹽(M₂SiF₆，其中M＝Na，K)的熱分解反應(yīng)(US?2,615,872)制備。然而，由于這些常規(guī)方法熱分解作為磷酸鹽肥料生產(chǎn)中的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的六氟硅酸，為了按比例擴大四氟硅烷的生產(chǎn)，就不得不改進或按比例擴大磷酸鹽肥料的生產(chǎn)過程。

US?4,382,071提出了一種通過使溶于硫酸中的氟化氫與二氧化硅反應(yīng)以生產(chǎn)四氟硅烷的方法。然而這種方法存在需要預(yù)先制備氟化氫的問題，因為其被用作起始原料。

US?6,770,253提出了一種通過在高溫條件下如300℃或更高下使冶金硅(Si)與氟化氫(HF)反應(yīng)以生產(chǎn)四氟硅烷的方法。然而這種方法存在生產(chǎn)成本高的問題，因為所采用的冶金硅(Si)粉末非常昂貴。

現(xiàn)有技術(shù)出版物

專利出版物

國際公開號WO?2005/030642

美國專利號2,615,872

美國專利號4,382,071

美國專利號6,770,253

發(fā)明內(nèi)容

所要解決的問題

為了解決如上文所述的現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)四氟硅烷的方法，其中氟化氫和四氟硅烷能夠在單個反應(yīng)器中連續(xù)生產(chǎn)，通過該方法四氟硅烷的產(chǎn)率能夠提高并且由此將未反應(yīng)的氟化氫的量減到最少，從而使設(shè)備的腐蝕能夠降到最低，進而使四氟硅烷能夠以環(huán)境友好的方式低成本生產(chǎn)，此外，通過抑制由水和SiF₄的副反應(yīng)導(dǎo)致的硅膠和六氟硅酸(H₂SiF₆)的產(chǎn)生，能夠避免管道堵塞以及SiF₄產(chǎn)率降低。

技術(shù)手段

為了實現(xiàn)如上文所述的目的，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)四氟硅烷的方法，包括步驟：(1)在單個反應(yīng)器中使(i)能夠與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氟化氫(HF)的氟化物源物質(zhì)、(ii)無定形二氧化硅以及(iii)硫酸進行反應(yīng)；并且(2)將步驟(1)得到的氣態(tài)產(chǎn)物通過H₂SO₄洗滌器。

發(fā)明效果