论文部分内容阅读
【摘 要】在三氯氢硅中，磷、硼杂质的存在，不仅影响三氯氢硅材料质量，也降低三氯氢硅产能。优化三氯氢硅提纯工艺，去除对磷、硼杂质，不仅可以降低能耗，也可以更好的控制三氯氢硅质量，提高产能。以下本篇浅析在三氯氢硅提纯中如何去除磷硼杂质。
【关键词】提纯；三氯氢硅；除硼；除磷
在实际中，要得到三氯氢硅，需要先用硅粉制备粗三氯氢硅，然后对三氯氢硅提纯，去除三氯氢硅中的硼、磷等杂质，提升三氯氢硅品质。以下对比做具体分析。
1.三氯氢硅的合成
三氯氢硅的制法主要有硅粉在280-320℃条件下与氯化氢反应制备，也可通过四氯化硅在500℃条件下加氢氢化制备。
2.三氯氢硅提纯工艺
三氯氢硅中，由于磷硼杂质会参合成反应，降低三氯氢硅纯度，实现三氯氢硅提纯，则可以有效去除磷硼杂质[1]。粗硅中含有硼、磷等杂质，且杂质多以硅化构成硅酸盐，在三氯氢硅提纯中，由于其存在磷、硼等杂质，可以采用物理精馏提纯法，对三氯氢硅进行精馏，可以根据同一工况下各种物质沸点差异精馏分离三氯氢硅中的各项杂质，提高三氯氢硅纯度。三氯氢硅提纯中，应用精馏法提纯方法，工艺简单、操作方便，多用于除磷杂质[2]。由于，三氯氢硅中，除硼效果会受到一定限制，故此在实际中三氯氢硅提纯方面，可以采用络合物法除硼。
3.去除三氯氢硅磷、硼杂质的提纯操作
3.1除磷杂质提纯
在三氯氢硅除磷杂质中，应用精馏提纯方法，设计精馏塔，如下图所示：
采用钟罩式的蒸馏设备，其主要有炉筒（钟罩）、电极、底盘、窥视孔以及进出气管等部分组成，观察炉内各种情况，提供炉内反应所需的温度，使电极与载体用石墨夹头进行连接；并设置列管式换热器，将还原尾气温度降低至100℃，输送到还原尾气回收工序中。
对于三氯氢硅提纯中，每段可设两到三级塔或多级塔，以提高三氯氢硅的纯度。塔的材质可以是不锈钢，不锈钢衬四氟，碳钢衬四氟，四氟塑料塔等。三氯氢硅提纯中，蒸馏塔的直径有350，600等。塔的高度有24m，32m等。在精馏塔内使欲分离液体冷凝和气化多次反复地进行。使沸点高低不同的组分分离（低于31.5oC时所有气体取出称为高沸点物，加热大于31.5oC排出所有液体称为低沸点物）。三氯氢硅提纯除去杂质中，由于金属与非金属杂质的氯化物沸点相差很大，应用精馏提纯方法，就可以将磷杂质去除。
3.2除硼杂质提纯
三氯氢硅提纯中，对于除去硼杂质中，可以应用络合物法除硼，效果较好，可以加入乙腈CH3CN等络合剂与三氯化硼形成络合物，而可以除去硼杂质[3]。三氯氢硅提纯中，在温度过高知识，就会增强沉积硅中的化学活性，从而会直接影响磷硼杂质，其化合物随温度增高，还原量也增大，从而进入硅中。三氯氢硅提纯中，除硼杂质，要在开炉前，可以往炉内通入纯氮气，置换出炉内空气，进行高压启动或硅芯预热启动，确定蒸发器的温度、压力、液位达到要求后，可将混合气体按照所需的流量通入还原炉中，则可以确保立即开始进行还原反应。同时，在三氯氢硅提纯中，硅和其他的半导体材料相似，在其提纯过程中，从气相往固态载体沉积之时，都会表现出一个最高的温度值，若是除杂反应的温度超过了这个值之时，温度不断升高，则杂质沉积速率会下降。除去杂质中，温度过高，还会发生硅的腐蚀反应：
除硼杂质中，应用络合物法除硼，对于各种不同硅卤化物，其也有着不同最高温度的值，在反应中要确保反应温度不可以超过这个值。三氯氢硅提纯中可以将蒸馏塔中的SiHCl3 料，按照络合物法除硼工艺要求，将其经管道连续的加入到CH3CN络合剂进料罐。在完成混合过程以后，混合物料经过螺旋管换热器（李比希管）的热量以后，可以使其进入到还原炉。三氯氢硅提纯中，对于络合物法反应气体，则会沿着管路进到反应炉中，之后在进料罐中，通过氢气加压的方式将CH3 CN输送到气体控制台中，有效去除硼杂质。络合物法除硼，除去杂质，在除杂尾气回收之中，对于那些被冷凝、冷凝以及分离下来的杂质，则可以将其送到分离提纯系统之中，再次进行分离提纯，去除硼杂质，提高三氯氢硅纯度。
4.结论
综上所述，对于三氯氢硅提纯中，可以总结分析去除磷、硼杂质的工艺方法，提高三氯氢硅纯度，有效去除三氯氢硅中的磷硼杂质。
【参考文献】
[1]黄小明，杨邦美.高纯三氯氢硅生产中磷硼杂质的去除[J].化工生产与技术，2012，19（5）：55-56，64.
[2]聂少林，汤忠科，肖建辉等.2种除三氯氢硅中硼、磷工艺的比较[J].氯碱工业，2010，46（11）：31-32.
[3]宗凤云，李琰，高炎等.三氯氢硅中硼、磷含量检验方法研究[J].内蒙古科技与经济，2012，（21）：83-84.
【关键词】提纯；三氯氢硅；除硼；除磷
在实际中，要得到三氯氢硅，需要先用硅粉制备粗三氯氢硅，然后对三氯氢硅提纯，去除三氯氢硅中的硼、磷等杂质，提升三氯氢硅品质。以下对比做具体分析。
1.三氯氢硅的合成
三氯氢硅的制法主要有硅粉在280-320℃条件下与氯化氢反应制备，也可通过四氯化硅在500℃条件下加氢氢化制备。
2.三氯氢硅提纯工艺
三氯氢硅中，由于磷硼杂质会参合成反应，降低三氯氢硅纯度，实现三氯氢硅提纯，则可以有效去除磷硼杂质[1]。粗硅中含有硼、磷等杂质，且杂质多以硅化构成硅酸盐，在三氯氢硅提纯中，由于其存在磷、硼等杂质，可以采用物理精馏提纯法，对三氯氢硅进行精馏，可以根据同一工况下各种物质沸点差异精馏分离三氯氢硅中的各项杂质，提高三氯氢硅纯度。三氯氢硅提纯中，应用精馏法提纯方法，工艺简单、操作方便，多用于除磷杂质[2]。由于，三氯氢硅中，除硼效果会受到一定限制，故此在实际中三氯氢硅提纯方面，可以采用络合物法除硼。
3.去除三氯氢硅磷、硼杂质的提纯操作
3.1除磷杂质提纯
在三氯氢硅除磷杂质中，应用精馏提纯方法，设计精馏塔，如下图所示：
采用钟罩式的蒸馏设备，其主要有炉筒（钟罩）、电极、底盘、窥视孔以及进出气管等部分组成，观察炉内各种情况，提供炉内反应所需的温度，使电极与载体用石墨夹头进行连接；并设置列管式换热器，将还原尾气温度降低至100℃，输送到还原尾气回收工序中。
对于三氯氢硅提纯中，每段可设两到三级塔或多级塔，以提高三氯氢硅的纯度。塔的材质可以是不锈钢，不锈钢衬四氟，碳钢衬四氟，四氟塑料塔等。三氯氢硅提纯中，蒸馏塔的直径有350，600等。塔的高度有24m，32m等。在精馏塔内使欲分离液体冷凝和气化多次反复地进行。使沸点高低不同的组分分离（低于31.5oC时所有气体取出称为高沸点物，加热大于31.5oC排出所有液体称为低沸点物）。三氯氢硅提纯除去杂质中，由于金属与非金属杂质的氯化物沸点相差很大，应用精馏提纯方法，就可以将磷杂质去除。
3.2除硼杂质提纯
三氯氢硅提纯中，对于除去硼杂质中，可以应用络合物法除硼，效果较好，可以加入乙腈CH3CN等络合剂与三氯化硼形成络合物，而可以除去硼杂质[3]。三氯氢硅提纯中，在温度过高知识，就会增强沉积硅中的化学活性，从而会直接影响磷硼杂质，其化合物随温度增高，还原量也增大，从而进入硅中。三氯氢硅提纯中，除硼杂质，要在开炉前，可以往炉内通入纯氮气，置换出炉内空气，进行高压启动或硅芯预热启动，确定蒸发器的温度、压力、液位达到要求后，可将混合气体按照所需的流量通入还原炉中，则可以确保立即开始进行还原反应。同时，在三氯氢硅提纯中，硅和其他的半导体材料相似，在其提纯过程中，从气相往固态载体沉积之时，都会表现出一个最高的温度值，若是除杂反应的温度超过了这个值之时，温度不断升高，则杂质沉积速率会下降。除去杂质中，温度过高，还会发生硅的腐蚀反应：
除硼杂质中，应用络合物法除硼，对于各种不同硅卤化物，其也有着不同最高温度的值，在反应中要确保反应温度不可以超过这个值。三氯氢硅提纯中可以将蒸馏塔中的SiHCl3 料，按照络合物法除硼工艺要求，将其经管道连续的加入到CH3CN络合剂进料罐。在完成混合过程以后，混合物料经过螺旋管换热器（李比希管）的热量以后，可以使其进入到还原炉。三氯氢硅提纯中，对于络合物法反应气体，则会沿着管路进到反应炉中，之后在进料罐中，通过氢气加压的方式将CH3 CN输送到气体控制台中，有效去除硼杂质。络合物法除硼，除去杂质，在除杂尾气回收之中，对于那些被冷凝、冷凝以及分离下来的杂质，则可以将其送到分离提纯系统之中，再次进行分离提纯，去除硼杂质，提高三氯氢硅纯度。
4.结论
综上所述，对于三氯氢硅提纯中，可以总结分析去除磷、硼杂质的工艺方法，提高三氯氢硅纯度，有效去除三氯氢硅中的磷硼杂质。
【参考文献】
[1]黄小明，杨邦美.高纯三氯氢硅生产中磷硼杂质的去除[J].化工生产与技术，2012，19（5）：55-56，64.
[2]聂少林，汤忠科，肖建辉等.2种除三氯氢硅中硼、磷工艺的比较[J].氯碱工业，2010，46（11）：31-32.
[3]宗凤云，李琰，高炎等.三氯氢硅中硼、磷含量检验方法研究[J].内蒙古科技与经济，2012，（21）：83-84.