[發(fā)明專利]三氯硅烷的純化系統(tǒng)和多晶硅的制造方法

在審

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• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107867695A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岸亮太;石田昌彥;禰津茂義
• 申請（專利權(quán)）人: 信越化學工業(yè)株式會社
• 主分類號: C01B33/107
• 分類號: C01B33/107
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11219
• 代理人: 滿鳳,金龍河

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三氯硅烷的純化技術(shù)。

背景技術(shù)

三氯硅烷作為半導體級的高純度多晶硅的制造用原料得到廣泛使用。高純度三氯硅烷例如通過將使冶金級的金屬硅與四氯硅烷以及氫氣或氯化氫反應得到的粗制三氯硅烷經(jīng)過蒸餾等工序進行純化而得到。

利用西門子法等方法使這樣的高純度三氯硅烷析出而得到多晶硅，但該析出反應中，會產(chǎn)生四氯硅烷作為副產(chǎn)物。這種作為副產(chǎn)物的四氯硅烷經(jīng)還原而形成三氯硅烷，可以將其純化后再次用于多晶硅的析出反應。

多晶硅的制造中，要求低成本化，但另一方面，伴隨著半導體器件的高集成化等，還要求進一步的高品質(zhì)化。具體而言，存在要求使多晶硅中的雜質(zhì)(碳、摻雜物、重金屬等)的濃度降低至極限的趨勢。因此，三氯硅烷的高純度化在多晶硅的制造技術(shù)中具有極其重要的意義。

三氯硅烷中的碳雜質(zhì)的大部分是由上述粗制三氯硅烷制造中使用的金屬硅中含有的雜質(zhì)碳、反應爐等的內(nèi)壁材料中含有的碳副生成的烴類。

因此，為了制造高純度三氯硅烷，需要將這樣的烴類除去。一般而言，三氯硅烷的純化通過蒸餾來進行，但在作為雜質(zhì)含有的烴類的沸點接近三氯硅烷的沸點的情況下，難以通過蒸餾充分地除去烴類。

特別是碳原子數(shù)為5的烴類和碳原子數(shù)接近5的烴類的沸點與三氯硅烷的沸點極為接近，因此，實際情況是，通過蒸餾進行分離并不容易。例如，作為碳原子數(shù)為5的支鏈烷烴且為烴類的異戊烷(i-C₅H₁₂)的沸點為27.7℃，與三氯硅烷的沸點(31.8℃)極為接近，是難以通過蒸餾進行分離的物質(zhì)之一。

鑒于這樣的情況，作為三氯硅烷的純化技術(shù)，提出了如下所述的方法。

在專利文獻1(日本特開2009-062212號公報)中提出了在氯化工序中利用光氯化將異戊烷高沸化而使其容易從三氯硅烷中蒸餾分離的方法。

另外，在專利文獻2(DE1222481B公報)中記載了將來自第一析出反應器的廢氣(排氣)導入至第二析出反應器中，在該第二析出反應器中制造更高純度的多晶硅的方法，該方法中，為了提高收率，在上述第二析出反應器中新添加高純度的氫氣。

另外，在專利文獻3(日本特開2012-056836號公報)中公開了將來自第一反應器中的第一析出工藝的純化后的凝結(jié)液供給至第二反應器，在該第二反應器中的第二析出工藝時進行使用的多晶硅的制造法。在該方法中，在第一反應器和第二反應器中分別進行氫氣循環(huán)，未消耗的氫氣純化后被再次使用。

但是，這些方法均存在如下的缺點：反應的控制等較為困難，而且在純化時大量的氯硅烷被排出至體系外，因此多晶硅的收率降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-062212號公報

專利文獻2：DE1222481B公報

專利文獻3：日本特開2012-056836號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的問題

本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種三氯硅烷的純化技術(shù)，在由含有烴類的氯硅烷餾分純化出高純度三氯硅烷時，無需將大量的氯硅烷排出至體系外，并且也能夠容易地進行反應控制。

用于解決問題的方法

為了解決上述問題，本發(fā)明的三氯硅烷的純化系統(tǒng)是用于由含有烴類的氯硅烷餾分得到高純度三氯硅烷的系統(tǒng)，其特征在于，具備：將所述氯硅烷餾分中的烴類熱解而進行低沸點化的熱解反應器、和將從所述熱解反應器輸送來的所述氯硅烷餾分中含有的三氯硅烷與其他成分分離的蒸餾器。

優(yōu)選上述熱解反應器至少能夠進行異戊烷、甲基三氯硅烷、甲基二氯硅烷的低沸點化。

另外，優(yōu)選上述熱解反應器能夠?qū)⑸鲜龅头悬c化時的壓力控制為0.01～2MPa的范圍。

另外，優(yōu)選上述熱解反應器能夠?qū)⑸鲜龅头悬c化時的溫度控制為300～1200℃的范圍。

另外，優(yōu)選上述熱解反應器的內(nèi)壁材質(zhì)中的鐵的含量為65重量％以下，進一步優(yōu)選為50重量％以下。

在某一方式中，具備向上述熱解反應器內(nèi)導入四氯硅烷和氫氣的氣體管線。

另外，在某一方式中，能夠?qū)纳鲜鰵怏w管線導入至上述熱解反應器內(nèi)的氫氣的量([H₂])以與四氯硅烷的量([STC])之比([H₂]/[STC])為1～6的范圍的方式進行控制。