【摘 要】在三氯氫硅中，磷、硼雜質(zhì)的存在，不僅影響三氯氫硅材料質(zhì)量，也降低三氯氫硅產(chǎn)能。優(yōu)化三氯氫硅提純工藝，去除對(duì)磷、硼雜質(zhì)，不僅可以降低能耗，也可以更好的控制三氯氫硅質(zhì)量，提高產(chǎn)能。以下本篇淺析在三氯氫硅提純中如何去除磷硼雜質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】提純；三氯氫硅；除硼；除磷

在實(shí)際中，要得到三氯氫硅，需要先用硅粉制備粗三氯氫硅，然后對(duì)三氯氫硅提純，去除三氯氫硅中的硼、磷等雜質(zhì)，提升三氯氫硅品質(zhì)。以下對(duì)比做具體分析。

1.三氯氫硅的合成

三氯氫硅的制法主要有硅粉在280-320℃條件下與氯化氫反應(yīng)制備，也可通過(guò)四氯化硅在500℃條件下加氫氫化制備。

2.三氯氫硅提純工藝

三氯氫硅中，由于磷硼雜質(zhì)會(huì)參合成反應(yīng)，降低三氯氫硅純度，實(shí)現(xiàn)三氯氫硅提純，則可以有效去除磷硼雜質(zhì)[1]。粗硅中含有硼、磷等雜質(zhì)，且雜質(zhì)多以硅化構(gòu)成硅酸鹽，在三氯氫硅提純中，由于其存在磷、硼等雜質(zhì)，可以采用物理精餾提純法，對(duì)三氯氫硅進(jìn)行精餾，可以根據(jù)同一工況下各種物質(zhì)沸點(diǎn)差異精餾分離三氯氫硅中的各項(xiàng)雜質(zhì)，提高三氯氫硅純度。三氯氫硅提純中，應(yīng)用精餾法提純方法，工藝簡(jiǎn)單、操作方便，多用于除磷雜質(zhì)[2]。由于，三氯氫硅中，除硼效果會(huì)受到一定限制，故此在實(shí)際中三氯氫硅提純方面，可以采用絡(luò)合物法除硼。

3.去除三氯氫硅磷、硼雜質(zhì)的提純操作

3.1除磷雜質(zhì)提純

在三氯氫硅除磷雜質(zhì)中，應(yīng)用精餾提純方法，設(shè)計(jì)精餾塔，如下圖所示：

采用鐘罩式的蒸餾設(shè)備，其主要有爐筒（鐘罩）、電極、底盤(pán)、窺視孔以及進(jìn)出氣管等部分組成，觀察爐內(nèi)各種情況，提供爐內(nèi)反應(yīng)所需的溫度，使電極與載體用石墨夾頭進(jìn)行連接；并設(shè)置列管式換熱器，將還原尾氣溫度降低至100℃，輸送到還原尾氣回收工序中。

對(duì)于三氯氫硅提純中，每段可設(shè)兩到三級(jí)塔或多級(jí)塔，以提高三氯氫硅的純度。塔的材質(zhì)可以是不銹鋼，不銹鋼襯四氟，碳鋼襯四氟，四氟塑料塔等。三氯氫硅提純中，蒸餾塔的直徑有350，600等。塔的高度有24m，32m等。在精餾塔內(nèi)使欲分離液體冷凝和氣化多次反復(fù)地進(jìn)行。使沸點(diǎn)高低不同的組分分離（低于31.5oC時(shí)所有氣體取出稱為高沸點(diǎn)物，加熱大于31.5oC排出所有液體稱為低沸點(diǎn)物）。三氯氫硅提純除去雜質(zhì)中，由于金屬與非金屬雜質(zhì)的氯化物沸點(diǎn)相差很大，應(yīng)用精餾提純方法，就可以將磷雜質(zhì)去除。

3.2除硼雜質(zhì)提純

三氯氫硅提純中，對(duì)于除去硼雜質(zhì)中，可以應(yīng)用絡(luò)合物法除硼，效果較好，可以加入乙腈CH3CN等絡(luò)合劑與三氯化硼形成絡(luò)合物，而可以除去硼雜質(zhì)[3]。三氯氫硅提純中，在溫度過(guò)高知識(shí)，就會(huì)增強(qiáng)沉積硅中的化學(xué)活性，從而會(huì)直接影響磷硼雜質(zhì)，其化合物隨溫度增高，還原量也增大，從而進(jìn)入硅中。三氯氫硅提純中，除硼雜質(zhì)，要在開(kāi)爐前，可以往爐內(nèi)通入純氮?dú)?，置換出爐內(nèi)空氣，進(jìn)行高壓?jiǎn)?dòng)或硅芯預(yù)熱啟動(dòng)，確定蒸發(fā)器的溫度、壓力、液位達(dá)到要求后，可將混合氣體按照所需的流量通入還原爐中，則可以確保立即開(kāi)始進(jìn)行還原反應(yīng)。同時(shí)，在三氯氫硅提純中，硅和其他的半導(dǎo)體材料相似，在其提純過(guò)程中，從氣相往固態(tài)載體沉積之時(shí)，都會(huì)表現(xiàn)出一個(gè)最高的溫度值，若是除雜反應(yīng)的溫度超過(guò)了這個(gè)值之時(shí)，溫度不斷升高，則雜質(zhì)沉積速率會(huì)下降。除去雜質(zhì)中，溫度過(guò)高，還會(huì)發(fā)生硅的腐蝕反應(yīng)：

除硼雜質(zhì)中，應(yīng)用絡(luò)合物法除硼，對(duì)于各種不同硅鹵化物，其也有著不同最高溫度的值，在反應(yīng)中要確保反應(yīng)溫度不可以超過(guò)這個(gè)值。三氯氫硅提純中可以將蒸餾塔中的SiHCl3 料，按照絡(luò)合物法除硼工藝要求，將其經(jīng)管道連續(xù)的加入到CH3CN絡(luò)合劑進(jìn)料罐。在完成混合過(guò)程以后，混合物料經(jīng)過(guò)螺旋管換熱器（李比希管）的熱量以后，可以使其進(jìn)入到還原爐。三氯氫硅提純中，對(duì)于絡(luò)合物法反應(yīng)氣體，則會(huì)沿著管路進(jìn)到反應(yīng)爐中，之后在進(jìn)料罐中，通過(guò)氫氣加壓的方式將CH3 CN輸送到氣體控制臺(tái)中，有效去除硼雜質(zhì)。絡(luò)合物法除硼，除去雜質(zhì)，在除雜尾氣回收之中，對(duì)于那些被冷凝、冷凝以及分離下來(lái)的雜質(zhì)，則可以將其送到分離提純系統(tǒng)之中，再次進(jìn)行分離提純，去除硼雜質(zhì)，提高三氯氫硅純度。

4.結(jié)論

綜上所述，對(duì)于三氯氫硅提純中，可以總結(jié)分析去除磷、硼雜質(zhì)的工藝方法，提高三氯氫硅純度，有效去除三氯氫硅中的磷硼雜質(zhì)。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]宗鳳云，李琰，高炎等.三氯氫硅中硼、磷含量檢驗(yàn)方法研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2012，（21）：83-84.