[發(fā)明專利]生產(chǎn)四氟化硅的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611206327.X
• 申請日: 2010-12-18
• 公開（公告）號: CN106587074B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·布薩拉普;P·古普塔
• 申請（專利權(quán)）人: 各星有限公司
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107;C01B33/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 彭飛;林柏楠

本發(fā)明涉及生產(chǎn)四氟化硅的方法，其中任選在硅源存在下酸消解堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽；本發(fā)明還涉及生產(chǎn)硅烷的方法，包括酸消解硅烷生產(chǎn)的副產(chǎn)物以產(chǎn)生四氟化硅。

本申請是申請?zhí)枮?01080060027.X、申請日為2010年12月18日、發(fā)明名稱為“生產(chǎn)四氟化硅的方法”的申請的分案申請。

背景技術(shù)

本發(fā)明涉及生產(chǎn)氟化物的方法，更特別涉及通過酸消解堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽而生產(chǎn)四氟化硅的方法。

硅烷是具有許多工業(yè)用途的多用途化合物。在半導(dǎo)體工業(yè)中，硅烷可用于在半導(dǎo)體晶片上沉積外延硅層和用于生產(chǎn)多晶硅。多晶硅是用于生產(chǎn)許多商品(包括例如集成電路和光伏(即太陽能)電池)的重要原材料，其可通過硅烷在流化床反應(yīng)器中在硅粒子上熱分解來生產(chǎn)。

可以通過使四氟化硅與氫化堿金屬或堿土金屬鋁(例如四氫化鋁鈉)反應(yīng)生產(chǎn)硅烷，如美國專利No.4,632,816所述，該專利出于所有相關(guān)和相容的目的經(jīng)引用并入本文。硅烷生產(chǎn)可能產(chǎn)生數(shù)種副產(chǎn)物，例如堿金屬或堿土金屬和鋁的各種氟化物鹽(例如，NaAlF₄、Na₅Al₃F₁₄和Na₃AlF₆)。傳統(tǒng)上，這些廢物被低價出售或棄置在垃圾填埋場中。

三氟化鋁是多用途材料，可用作生產(chǎn)鋁用的電解質(zhì)熔體中的組分，并可用于各種氟化反應(yīng)。傳統(tǒng)上通過使氟化氫與相對昂貴的氧化鋁或三水合氧化鋁反應(yīng)來生產(chǎn)三氟化鋁。四氟化硅也是多用途材料，可用于生產(chǎn)硅烷或各種鹵代硅烷，并可用于離子注入、氟化二氧化硅的等離子體沉積、純二氧化硅或氮化硅的生產(chǎn)，并可用作金屬硅化物蝕刻劑。

仍然需要再利用在硅烷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物的方法，以降低必須填埋或低價出售的材料量，并改進生產(chǎn)硅烷和所得商品(例如光伏電池)的經(jīng)濟性。還需要生產(chǎn)有價值的原材料(例如三氟化鋁和四氟化硅)的方法。發(fā)明概述

在本發(fā)明的一個方面中，生產(chǎn)四氟化硅的方法包括使氟鋁酸鹽進料、酸和硅源接觸以產(chǎn)生四氟化硅和至少一種副產(chǎn)物。該氟鋁酸鹽進料含有至少大約30重量％的堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽。

另一方面，生產(chǎn)四氟化硅的方法包括使堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽、酸和硅源接觸，以產(chǎn)生四氟化硅和至少一種副產(chǎn)物。將四氟化硅與所述副產(chǎn)物分離，以回收四氟化硅作為產(chǎn)物。

本發(fā)明的再一方面涉及生產(chǎn)硅烷和四氟化硅的方法。該方法包括使四氟化硅與四氫化鋁的堿金屬或堿土金屬鹽接觸，以產(chǎn)生硅烷和流出物。該流出物含有堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽。使該流出物、酸和硅源接觸，以產(chǎn)生四氟化硅和至少一種副產(chǎn)物。將四氟化硅與所述副產(chǎn)物分離。

再一方面，生產(chǎn)硅烷和四氟化硅的方法包括使氟鋁酸鹽進料、酸和硅源接觸，以產(chǎn)生四氟化硅和至少一種副產(chǎn)物。該氟鋁酸鹽進料含有堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽。將四氟化硅與所述副產(chǎn)物分離。使該四氟化硅與四氫化鋁的堿金屬或堿土金屬鹽以產(chǎn)生硅烷。

聯(lián)系本發(fā)明的上述方面提高的要素存在各種細化。也可以在本發(fā)明的上述方面中并入進一步要素。這些細化和附加要素可獨立存在或以任何組合存在。例如，下面聯(lián)系本發(fā)明的任何示例性實施方案論述的各種要素可以獨自或以任何組合并入本發(fā)明的任何上述方面中。

發(fā)明詳述

本發(fā)明提供了通過消解堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽而生產(chǎn)氟化物(例如三氟化鋁或四氟化硅)的方法。該消解反應(yīng)可以在含水環(huán)境中或在基本無水環(huán)境中進行。還提供了生產(chǎn)硅烷和氟鋁酸鹽副產(chǎn)物的方法、以及這些副產(chǎn)物用于生產(chǎn)選自三氟化鋁和四氟化硅的原材料的用途。

反應(yīng)通常如下進行：使堿金屬或堿土金屬和鋁的氟化物鹽與選自硫酸和鹽酸的酸接觸，以產(chǎn)生氟化物(例如三氟化鋁或四氟化硅)和各種副產(chǎn)物，例如氟化氫和堿金屬或堿土金屬的氯化物鹽或硫酸鹽。該反應(yīng)可以在硅源存在下進行，在這種情況下產(chǎn)生四氟化硅。如果在不存在硅源的情況下進行反應(yīng)，則產(chǎn)生三氟化鋁。