[發明專利]一種同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的系統和方法

在審

• 申請號: 202011623066.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112758936A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 陶剛義;汪俊
• 申請（專利權）人: 內蒙古興洋科技有限公司
• 主分類號: C01B33/04
• 分類號: C01B33/04;C01B33/107;B01J19/00;B01D3/14;B01D3/32
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的系統，包括：氫化系統、歧化塔一、歧化塔二、硅烷分離提純裝置、一氯硅烷分離提純裝置、冷凝器一和冷凝器二；其中，冷凝器一固定在歧化塔一的頂端，并與歧化塔一連通；冷凝器二固定在歧化塔二的頂端，并與歧化塔二連通；氫化系統的頂端出口與歧化塔一的入口連通；歧化塔一的頂端出口與歧化塔二的入口連通，底端出口與氫化系統的入口連通；歧化塔二的底端出口與歧化塔一的入口連通，頂端出口與硅烷分離提純裝置的入口連通；硅烷分離提純裝置的底端出口與一氯硅烷分離提純裝置的入口連通，一氯硅烷分離提純裝置的底端出口與歧化塔二的入口連通。

技術領域

本發明涉及化學合成技術領域，更具體地說是涉及一種同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的生產系統和方法

背景技術

一氯硅烷是一種無機硅化合物，其化學式為SiH₃Cl，英文名為：monochlorosilane，英文縮寫表示為MCS，目前一氯硅烷更多作為中間體合成TSA等化合物，廣泛應用在半導體芯片行業以及太陽能行業。TSA作為硅源前驅體，具有較強的揮發性、無碳無氯的優點，能夠以氣態形式無需加熱即可進入反應器，同時減少沉積過程中碳的摻雜，消除了沉積過程中固體NH₄Cl的形成。TSA可以作為硅源或氮源用于多種工藝，目前被用于生產先進的存儲器和邏輯芯片，隨著器件特征尺寸縮小到14nm技術節點及以下，其需求將會有大幅增長。目前報道的TSA合成方法主要是通過一氯硅烷(MCS)和氨來制備。隨著TSA等化合物應用的不斷拓展，中間體一氯硅烷也具有了更為廣闊的市場前景。目前一氯硅烷的合成方法主要有硅烷和二氯二氫硅歸中法和二氯二氫硅歧化法。

硅烷主要用于制備特大或超大規模集成電路、芯片、平板顯示器、非晶硅薄膜太陽能電池、高純多晶硅生長、制備氮化硅、制備碳化硅微粉等。目前硅烷的主要生產工藝有三種：硅鎂合金法工藝、金屬氫化物工藝。

但是，目前還沒有可以同時生產一氯硅烷和硅烷的系統和方法。

因此，如何提供一種可以同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的系統和方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的系統和方法，通過氫化系統和歧化塔，合成三氯硅烷并發生歧化反應，通過逐級分離提純，在整個反應過程中同時獲得硅烷和一氯硅烷。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種同時生產電子級硅烷和電子級一氯硅烷的系統，包括：氫化系統、歧化塔一、歧化塔二、硅烷分離提純裝置、一氯硅烷分離提純裝置、冷凝器一和冷凝器二；其中，所述冷凝器一固定在所述歧化塔一的頂端，并與所述歧化塔一連通；所述冷凝器二固定在所述歧化塔二的頂端，并與所述歧化塔二連通；所述氫化系統的頂端出口與所述歧化塔一的入口連通；所述歧化塔一的頂端出口與所述歧化塔二的入口連通，底端出口與所述氫化系統的入口連通；所述歧化塔二的底端出口與所述歧化塔一的入口連通，頂端出口與所述硅烷分離提純裝置的入口連通；所述硅烷分離提純裝置的底端出口與所述一氯硅烷分離提純裝置的入口連通，所述一氯硅烷分離提純裝置的底端出口與所述歧化塔二的入口連通。

以上技術方案達到的技術效果是：氫化系統中以硅、四氯化硅和氫氣為原料進行反應，獲得三氯化硅；然后在歧化塔一和歧化塔二中發生三步歧化反應，生成一氯硅烷、硅烷和其他副產物；產物經硅烷分離提純裝置分離出甲硅烷；經一氯硅烷分離提純裝置分離提純出一氯硅烷，達到了同時生產一氯乙硅烷和甲硅烷的效果，效率高，而且獲得的甲硅烷和一氯硅烷的純度高達99.9999％。

作為本發明優選的技術方案，所述氫化系統包括：反應器本體、溫度檢測裝置、壓力檢測裝置、除塵裝置和流化床；所述溫度檢測裝置、所述壓力檢測裝置和所述除塵裝置相鄰設置，并固定在所述反應器本體內；所述流化床固定在所述反應器本體中部。