FI82232C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. - Google Patents
FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. Download PDFInfo
- Publication number
- FI82232C FI82232C FI891207A FI891207A FI82232C FI 82232 C FI82232 C FI 82232C FI 891207 A FI891207 A FI 891207A FI 891207 A FI891207 A FI 891207A FI 82232 C FI82232 C FI 82232C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- silicon
- plasma
- process according
- reaction
- gas
- Prior art date
Links
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 37
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 37
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- -1 silicon halide Chemical class 0.000 claims description 13
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 241001130469 Tila Species 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910004016 SiF2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N difluorosilicon Chemical compound F[Si]F MGNHOGAVECORPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N trifluorosilicon Chemical compound F[Si](F)F ATVLVRVBCRICNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004014 SiF4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- PUUOOWSPWTVMDS-UHFFFAOYSA-N difluorosilane Chemical compound F[SiH2]F PUUOOWSPWTVMDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000000175 multiple-ion monitoring Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012066 reaction slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N silicon tetrachloride Chemical class Cl[Si](Cl)(Cl)Cl FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Description
t 82232t 82232
Menetelmä piihalogenidin valmietamieeksi Tämä keksintö kohdistuu menetelmään piihalogenidin valmistamiseksi pelkistämällä piitetrahalogenidia plasma 1iekissä suo-jakaasuatmoefäärissä. Erityisesti tämä keksintö kohdistuu menetelmään reaktiivisen piidifluoridin ja sen homologien valmistamiseksi korkeassa lämpötilassa plasmatekniikkaa hyväksi käyttäen.This invention relates to a process for the preparation of a silicon halide by reduction of a silicon tetrahalide in a plasma flame in a shielding gas atmosphere. In particular, this invention relates to a process for the preparation of reactive silicon fluoride and its homologues at high temperature using plasma technology.
Piidifluoridi ja sen homologit ovat käyttökelpoisia välituotteita, jotka sisältävät piitä erittäin reaktiivisessa muodossa ja joista voidaan lievällä lämpökäsittelyllä valmistaa erilaisia piipohjaisia tuotteita, kuten erittäin puhdasta piitä esimerkiksi valokennoja ja piisiruja varten, ja piikeraameja.Silicon fluoride and its homologues are useful intermediates which contain silicon in a highly reactive form and from which various silicon-based products can be prepared by mild heat treatment, such as high purity silicon for photocells and silicon chips, for example, and silicon frames.
US-4 070 444:ssä on selostettu menetelmä puhtaan puolijohde- laatuieen piin valmistamiseksi, jossa metallurgista piitä ja piitetrafluoridia saatetaan reagoimaan korotetussa yli o 1000 C:n lämpötilassa ja alipaineessa piidifluoridikaasun muodostamiseksi. Koska piidifluoridikaasu kuitenkin alemmissa lämpötiloissa pyrkii purkautumaan takaisin lähtöaineekseen, on reaktioseos käytännössä sammutettava nopeasti alhaiseen lämpötilaan, jolloin hajoaminen kineettisesti estyy. Jäähdyttämällä o vähintään -70 C:een tuote polymeroituu ja muuttuu siten kiinteäksi. Tämän menetelmän rajoituksena on sen alhainen saanto, joka johtuu vastuskuumennukseen liittyvästä lämpötilarajoi-tuksesta. Saantoa voidaan nostaa alentamalla reaktion painetta, mutta tällöin myös valmistuskapasiteetti vastaavasti laskee massavirtana ilmoitettuna.U.S. Pat. No. 4,070,444 discloses a process for producing pure semiconductor grade silicon in which metallurgical silicon and silicon trifluoride are reacted at an elevated temperature above 1000 ° C and under reduced pressure to form silicon fluoride gas. However, since silicon fluoride gas tends to discharge back to its starting material at lower temperatures, in practice the reaction mixture must be quenched rapidly to a low temperature, thus kinetically preventing decomposition. Upon cooling to at least -70 ° C, the product polymerizes and thus becomes solid. A limitation of this method is its low yield due to the temperature limitation associated with resistance heating. The yield can be increased by lowering the reaction pressure, but then the production capacity correspondingly decreases in terms of mass flow.
Plasman käyttö piipitoisten aineiden käsittelyssä on myös ennestään tunnettua. Siten esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 4 309 259, 4 377 564 ja 4 439 410 on selostettu piipitoisten aineiden pelkistystä plasmassa piin ja sen yhdisteiden valmistamiseksi .The use of plasma in the treatment of silicon-containing materials is also known. Thus, for example, U.S. Patent Nos. 4,309,259, 4,377,564 and 4,439,410 disclose the reduction of silicon-containing substances in plasma to produce silicon and its compounds.
2 82232 US-patenttijulkaisuesa 4 309 259 on selostettu menetelmä pii-tetrakloridin hydraamiseksi plasmassa käyttäen korkeapaineista plasmaa vedyn ja piitetrakloridin saattamiseksi reagoimaan trikloorisilaanikei ja muiksi hydratuiksi piiklorideiksi.U.S. Patent No. 2,82232 to U.S. Patent No. 4,309,259 discloses a process for hydrogenating silicon tetrachloride in plasma using high pressure plasma to react hydrogen and silicon tetrachloride to trichlorosilane and other hydrogenated silicon chlorides.
US-patenttijulkaisussa 4 377 564 taas on selostettu menetelmä piin valmistamiseksi kehittämällä plasma piiyhdistettä sisältävässä kaasuvirrassa, niin että piiyhdiste pelkistyy tai hajoaa piiksi. Piiyhdisteenä voi olla piitetrakloridi ja pel-kistimenä voidaan käyttää esimerkiksi vetyä. Tässä julkaisussa on yksityiskohtaisesti selostettu menetelmiä ja laitteita plasman kehittämiseksi.U.S. Patent No. 4,377,564, on the other hand, discloses a process for producing silicon by developing a plasma in a gas stream containing a silicon compound so that the silicon compound is reduced or decomposed into silicon. The silicon compound may be silicon tetrachloride and, for example, hydrogen may be used as a reducing agent. Methods and devices for plasma generation are described in detail in this publication.
US-patenttijulkaisussa 4 439 410 valmistetaan piitä silika-pitoisesta jauheesta suihkuttamalla tämä yhdessä pelkistysai-neen kanssa kaasuplasmaan yhdessä kantokaaeun kanssa. Tämän jälkeen seos johdetaan kiinteän pelkistyeaineen ympäröimään reaktiokammioon, jossa eilika sulaa ja pelkistyy nestemäiseksi piiksi. Pelkistimenä on käytetty hiiltä.U.S. Patent No. 4,439,410 prepares silicon from a silica-containing powder by spraying it together with a reducing agent into a gas plasma together with a carrier gas. The mixture is then introduced into a reaction chamber surrounded by a solid reducing agent, where the yeast melts and is reduced to liquid silicon. Carbon has been used as a reducing agent.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada entistä yksinkertaisempi ja taloudellisempi menetelmä piihalogenidin valmistamiseksi pelkistämällä piitetrahaloge-nidia plasma1iekissä inerttikaasuatmosfäärissä. Esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista se, että sen sijaan, että käytettäisiin välituotteen tai lopputuotteen kannalta vierasta pelkistintä, käytetään nyt pelkistimenä juuri sitä ainetta, jota halutaan puhdistaa, nimittäin hienojakoista piitä. Käytettäessä välituotteena saatua piihalogenidia edelleen vapauttamalla siitä pii lievällä lämpökäsittelyllä, saadaan samalla piitetrahalogenidia, jota siten voidaan kerätä takaisin ja käyttää uudestaan keksinnön mukaisessa menetelmässä. Esillä olevan keksinnön etuna on, ettei tarvita mitään erillistä pelkistintä vaan pelkistimenä voidaan käyttää puhdistettavaaIt is therefore an object of the present invention to provide an even simpler and more economical process for the preparation of silicon halide by reducing the silicon tetrahalide in a plasma flame under an inert gas atmosphere. The present invention is characterized in that, instead of using a reducing agent foreign to the intermediate or final product, the exact substance to be purified is now used, namely finely divided silicon. By further using the silicon halide obtained as an intermediate by liberating the silicon by mild heat treatment, a silicon tetrahalide is obtained at the same time, which can thus be recovered and reused in the process according to the invention. An advantage of the present invention is that no separate reducing agent is required, but a purifier can be used as the reducing agent
IIII
3 82232 hienojakoista piitä ja toisena reagenssina käytettyä piitet-rahalogenidia voidaan kierrättää lopputuotteen valmistuksesta.3,822,232 finely divided silicon and silicon halide used as a second reagent can be recycled from the final product.
Lisäksi on havaittu, että kun piitetrahalogenidia pelkistetään plasma 1ieklseä merttikaasuatmosfäärissä korkeassa yli o 2000 C:n lämpötilassa, voidaan toimia normaalipaineessa ja silti saavuttaa korkea reaktioaste.In addition, it has been found that when the silicon tetrahalide is reduced to plasma in a sea gas atmosphere at a high temperature above about 2000 ° C, it is possible to operate at normal pressure and still achieve a high reaction rate.
Saadun piiha1ogenidin takaisinreaktion estämiseksi jäähdytetään sitä edullisesti hyvin nopeasti lämpötilavä1i1lä 1200- o 200 C. Jäähdytys tulee suorittaa noin 1-2 sekunnin sisällä. Pelkistimenä käytetään edullisesti metallurgista piijauhetta, jonka osaskoko on alle 10 /Um ja plasma 1iekkiin syötetään piitetrafluoridia ja piitä edullisesti moolisuhteessa 0,8-1,5.To prevent the resulting silicon halide from reacting back, it is preferably cooled very rapidly at a temperature of 1200 ° C to 200 ° C. Cooling should be carried out within about 1-2 seconds. As the reducing agent, a metallurgical silicon powder having a particle size of less than 10 μm is preferably used, and silicon trifluoride is fed to the plasma plate, and silicon is preferably present in a molar ratio of 0.8 to 1.5.
Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä valmistetaan reaktiivista piidifluoridiyhdistettä siten syöttämällä hienojakoista piijauhetta ja kaasumaista piitetrafluoridia korkea-taajuudella herätettyyn argon-plasmaan. Menetelmälle on luonteenomaista aikaisempia menetelmiä oleellisesti korkeampi reaktiolämpötila, jolloin saanto on korkea. Reaktio voidaan suorittaa normaalipaineessa, jolloin aiempiin menetelmiin verrattuna saavutetaan suurempi kapasiteetti käytettyä netto-tehoa kohti. Valmistus on lisäksi plasman toimintatavasta johtuen jatkuvatoiminen ja siten prosessiteknieesti käyttökelpoinen .In the process of the present invention, a reactive silicon fluoride compound is thus prepared by feeding finely divided silicon powder and gaseous silicon trifluoride to a high-frequency excited argon plasma. The process is characterized by a substantially higher reaction temperature than previous processes, resulting in high yields. The reaction can be carried out at normal pressure, whereby a higher capacity per net power used is achieved compared to previous methods. Furthermore, due to the mode of operation of the plasma, the production is continuous and thus process-technically useful.
Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu piihalogenidi on käyttökelpoinen välituote valmistettaessa puhdasta puolijoh-delaatuista piitä tai piikeraameja. Saatu piihalogenidi on polymeeri, joka saostuu reaktorin seinämille kumimaisena tahnana ja jota tulee säilyttää suojakaasuatmosfäärissä, koska se eyttyy ilmassa palamaan. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua piihaiogenidipolymeeriä voidaan esittää yleiskaavalla Sin+jF^n + 2> jossa n on kokonaisluku (0, 1, 2, 3...).The silicon halide prepared by the process of the invention is a useful intermediate in the preparation of pure semiconductor silicon or silicon frames. The resulting silicon halide is a polymer that precipitates on the reactor walls as a rubbery paste and should be stored in a shielding gas atmosphere as it loses combustion in the air. The silicon halide polymer prepared by the process of the invention can be represented by the general formula Sin + jF ^ n + 2> where n is an integer (0, 1, 2, 3 ...).
4 822324,82232
Yksinkertaisuuden vuoksi tuotetta kuvataan tässä kuitenkin monomeerina S1F2.However, for simplicity, the product is described herein as monomer S1F2.
Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää reaktion SiF^+Si = 2S1F2 reaktioaetetta paineen funktiona en lämpötiloissa ja kuvio 2 esittää poikk 11 e 1 kattua pystykuvantoa keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuvasta plasmageneraat-torista .The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the reaction slurry of the reaction SiF1 + Si = 2S1F2 as a function of pressure at temperatures and Figure 2 shows a cross-sectional view of a plasma generator suitable for carrying out the process according to the invention.
Kuten kuviosta 1 nähdään suosivat korkea lämpötila ja alennettu paine piidifluoridin muodostumista. Nähdään myös, että o mikäli reaktio toteutetaan yli 2000 C:ssa, voidaan toimia jopa normaalipaineessa (viivoitettu alue).As seen in Figure 1, high temperature and reduced pressure favor silicon fluoride formation. It is also seen that o if the reaction is carried out above 2000 C, it is possible to operate even at normal pressure (dashed range).
Piihalogenidin valmistuslaitteisto on esitetty kuviossa 2 ja siinä vee1 jäähdytetty reaktori on yleisesti merkitty viitenumerolla 8. Sen yläpäässä on syöttörengas 6, jonka kautta syötetään piitet rafluoridia johdon 5 kautta. Syöttörenkaan 6 yläpuolella taas on vee1 jäähdytetty induktiosoihtu <3 MHz), joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 7. Induktiosoihdun 7 yläpäässä on keskeinen veeijäähdytetty syöttöputki 2 johtoa 1 pitkin syötettävää piijauhetta varten ja induktiosoih-dun 7 yläosassa on lisäksi tuloaukot plasmakaaeu11 e 3 ja suo-jakaasulle 4, jotka kumpikin ovat argonia.The apparatus for producing silicon halide is shown in Fig. 2, in which the water-cooled reactor is generally indicated by reference numeral 8. At its upper end there is a feed ring 6 through which silicon rafluoride is fed via line 5. Above the supply ring 6, on the other hand, is a water-cooled induction torch <3 MHz), generally indicated by reference numeral 7. At the upper end of the induction torch 7 there is a central water-cooled supply pipe 2 for the silicon powder 4, both of which are argon.
Veeijäähdytetyn reaktorin 8 alapäässä on poistojohto 15 kaasuille, jossa on painemittari 13 ja pumppu 14. Vesijäähdytetyn reaktorin 8 sisään työntyy myöskin sen alaosasta pystysuorasti ylöspäin näytteenottoputki 9, jonka kautta kaasua imetään reaktorista suotimen 10 kautta ka 1vopumpu1la 11 massaspektrometrille 12.At the lower end of the water-cooled reactor 8 there is an outlet line 15 for gases with a pressure gauge 13 and a pump 14. Also inside the water-cooled reactor 8 a sampling pipe 9 protrudes vertically upwards through it.
Il 5 82232Il 5 82232
Veeijäähdytetyn reaktorin 8 pituus on 530 mm ja sisäha1kaisi-ja 125 mm. Ruostumattomasta teräksestä valmistetun vesijääh-dytetyn näytteenottoputken 9 pituus taas on 475 mm ja sisä-halkaisija 3,2 mm ja se on vuorattu Pyrex-lasiputkella. Pii-jauheen vesιjäähdytetty syöttöputki 2 on samoin valmistettu ruostumattomasta teräksestä ja suodin 10 sisältää teräsvillaa.The length of the water-cooled reactor 8 is 530 mm and the inner diameter is 125 mm. The water-cooled sampling tube 9 made of stainless steel, on the other hand, has a length of 475 mm and an inner diameter of 3.2 mm and is lined with a Pyrex glass tube. The water-cooled supply pipe 2 of silicon powder is likewise made of stainless steel and the filter 10 contains steel wool.
Vesijäähdytetyn reaktorin 8 sisäseinämän alaosaan saostuu pii-difluoridipolymeeriä, joka on poistettavissa kaapimalla. Kuviossa 2 esitetyllä laitteistolla saavutetaan helposti yli o 2000 C:n reaktio1ämpdtila, jolloin reaktioaste normaalipaineessa on käytännössä 100 %. Prosessi voidaan lisäksi toteuttaa jatkuvatoimisena ja laitetta käytettäessä havaittiin, että argonilla aikaansaatuun plasmasoihtuun syötetty alle 10 /um:n piijauhe höyrystyi lähes kokonaan.Silicon difluoride polymer precipitates in the lower part of the inner wall of the water-cooled reactor 8 and can be removed by scraping. The apparatus shown in Fig. 2 easily achieves a reaction temperature of more than 2000 ° C, in which case the reaction rate at normal pressure is practically 100%. In addition, the process can be carried out continuously, and when the device was used, it was found that the silicon powder fed below the plasma torch provided with argon was almost completely evaporated.
Vesijäähdytetyn reaktorin 8 pituussuuntaista lämpötilaprofii- o lia säädetään niin, että lämpötilavä1i1lä 1200-200 C jäähdytetään piidifluoridikaasua pikaisesti 1-2 sekunnin sisällä ja siten estetään piidifluoridin takaisinreaktio ja saadaan reaktorin seinämille saostumaan polymeeristä piidifluoridia, joka voidaan ottaa talteen ja lievällä lämpökäsittelyllä käyttää erilaisten piipohjäisten tuotteiden valmistukseen.The longitudinal temperature profile of the water-cooled reactor 8 is adjusted so that silicon fluoride gas is rapidly cooled to 1200-200 ° C within 1-2 seconds, thereby preventing silicon fluoride reaction and precipitating polymeric silicon fluoride on the reactor walls. .
Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkkien avulla.The invention is described in more detail below by means of examples.
Esimerkki 1Example 1
Kuvion 2 mukaista laitteistoa käytettiin piidifluoridin syn-tetisoimiseksi piijauheesta ja piitetrafluoridistä. Plasma-kaasuna käytettävää argonia 3 syötettiin nopeudella 66 1/min induktiosoihdun 7 keskelle. Soihdun vesijäähdytettyä kvartsi-seinämää suojattiin argon-suojakaasulla 4, jota syötettiin 88 1/min.The apparatus of Figure 2 was used to synthesize silicon fluoride from silicon powder and silicon trifluoride. Argon 3 used as plasma gas was fed at a rate of 66 l / min to the center of the induction torch 7. The water-cooled quartz wall of the torch was protected with argon shielding gas 4, which was fed at 88 l / min.
6 822326 82232
Ennen plasmallekin sytyttämistä kalibroitiin massaspektrometri 12 syöttämällä argon-virtaukseen 1, 2 ja 5 * piitetrafluoridia 5 syöttörenkaan 6 kautta. Massaspektrometri oli kvadrupoli-tyyppinen, ja sitä ajettiin alijännitteellä 19 eV, jotta SiF^:stä ei syntyisi tutkittavassa reaktiossa syntyneen SiF2:n analysointia häiritsevää fragmentti-SiF2: a . Multiple ion monitoring-moodissa rekisteröitiin seuraavat massaluvut: m/z Ioni 20 Ar/2 40 ArPrior to even the ignition of the plasma, the mass spectrometer 12 was calibrated by feeding 1, 2 and 5 * silicon trifluoride 5 to the argon stream through the feed ring 6. The mass spectrometer was of the quadrupole type and was operated at an undervoltage of 19 eV in order to avoid the formation of fragment SiF2 from SiF2, which interferes with the analysis of SiF2 formed in the reaction under study. In the Multiple ion monitoring mode, the following mass numbers were recorded: m / z Ion 20 Ar / 2 40 Ar
47 S i F47 S i F
66 SiF2 85 SiF3 104 SiF466 SiF2 85 SiF3 104 SiF4
Kaaaunäyte imettiin näytteenottoputken 9 kautta massaspektrometrille 12 kalvopumpun 11 kuljettamana maesaepektrometrin etupumpun ja turbomolekyylipumpun (eivät näy kuvassa) kehittämän paine-eron avulla. Kaasunäytteen sammutusnopeus näyt- o teenottoputkessa 9 reaktio lämpötilasta alle 200 C:een oli riittävä käänteisreaktion estämiseksi.The gas sample was sucked through the sampling tube 9 to the mass spectrometer 12 carried by the membrane pump 11 by means of the pressure difference generated by the front pump of the ground spectrometer and the turbomolecular pump (not shown). The quench rate of the gas sample in the sampling tube 9 from reaction to below 200 ° C was sufficient to prevent the reverse reaction.
Analysoitavan kaasueeoksen SiF2-pitoisuus laskettiin seuraa-valla kaavalla vertaamalla massaspektriä tunnettuun kalib-rointiseoksen spektriin (numerot kuvaavat ko. massan intensiteettiä) : <66seos/66kalibr>The SiF2 content of the gas mixture to be analyzed was calculated by comparing the mass spectrum with that of a known calibration mixture (the numbers represent the intensity of the mass in question) using the following formula: <66 mixture / 66 calibr>
SiF2~pit. (*) ------------------------------------- x 100 % *®®seos^®®kalibr + *04eeos/104kalibr*SiF2 ~ pit. (*) ------------------------------------ x 100% * ®®mixture ^ ®® caliber + * 04eeos / 104kalibr *
Plasma syttyi, kun kaasutiiviiseen laitteistoon imettiin vesi rengaspumpulla 14 0,25 baarin paine. Plasmageneraattorin tehoksi (plate power) säädettiin 23 kW. SiF^-virtaus säadet-The plasma ignited when water was sucked into the gas-tight equipment with a ring pump 14 at a pressure of 0.25 bar. The plate generator power was set to 23 kW. SiF ^ flow
IIII
7 82232 tiin vaa'alla 13,9 g : aan minuutissa, mikä vastasi 3 1/min ja 1,9 %:n tilavuueosuutta kokonaiekaasuvirtauksesta.7,82232 was weighed to 13.9 g per minute, corresponding to 3 l / min and a volume fraction of 1.9% of the total gas flow.
Piijauhe 1 (d50 = 5 /um) johdettiin pneumaattisesti plasma- reaktorin päälle ja syötettiin plasmasoihdun keskelle syöttö-putkella 2. Syötön massavirtaa vaihdeltiin SiF4/Si-stokiomet-rian molemmin puolin siten, että ensin syötettiin 2,5 g/min ja kaasuana lyye i n stabiloiduttua (n. 5 min) 4,5 g/mm.Silicon powder 1 (d50 = 5 .mu.m) was pneumatically introduced onto the plasma reactor and fed to the center of the plasma torch by feed tube 2. The feed mass flow was varied on both sides of the SiF4 / Si stoichiometry by first feeding 2.5 g / min and gas after stabilization (about 5 min) 4.5 g / mm.
Laskentakaavalla lasketut tulokset olivat seuraavat:The results calculated by the calculation formula were as follows:
Si-syotto Syötön mooli- SiF2-pit.Si-feed Molar SiF2-pit of the feed
g/min suhde (SiF^/Si) (%) 2.5 1,5 62 4.5 0,8 70g / min ratio (SiF 3 / Si) (%) 2.5 1.5 62 4.5 0.8 70
Tulosta voidaan edelleen parantaa esim. nostamalla piipitois-ten komponenttien pitoisuutta plasmakaaeuseoksessa, jolloin reaktion aikaansaavien ionien törmäystodennäkoιsyys nousee. Myös piireaktanttien syöttötekniikan optimointi parantaa tulosta .The result can be further improved, for example, by increasing the concentration of the silicon-containing components in the plasma gas mixture, whereby the probability of collision of the ions causing the reaction increases. Optimization of circuit acanth input technology also improves the result.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI891207A FI82232C (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI891207 | 1989-03-14 | ||
| FI891207A FI82232C (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI891207A0 FI891207A0 (en) | 1989-03-14 |
| FI891207L FI891207L (en) | 1990-09-15 |
| FI82232B FI82232B (en) | 1990-10-31 |
| FI82232C true FI82232C (en) | 1991-02-11 |
Family
ID=8528051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI891207A FI82232C (en) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI82232C (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010025948A1 (en) | 2010-07-02 | 2012-01-05 | Spawnt Private S.À.R.L. | Medium chain polysilanes and process for their preparation |
-
1989
- 1989-03-14 FI FI891207A patent/FI82232C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI891207L (en) | 1990-09-15 |
| FI82232B (en) | 1990-10-31 |
| FI891207A0 (en) | 1989-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0052615B1 (en) | High pressure plasma hydrogenation of silicon tetrachloride | |
| EP1411032B1 (en) | Process for producing a high purity powder | |
| US7632478B2 (en) | Process for producing silicon | |
| US9758383B2 (en) | Process for the preparation of hexachlorodisilane by cleavage of higher polychlorosilanes such as octachlorotrisilane | |
| GB1570253A (en) | Method of preparing nitrogen trifluoride | |
| JPH0747484B2 (en) | Method of refining silicon | |
| KR101811933B1 (en) | Process and apparatus for preparation of octachlorotrisilane | |
| US20090202419A1 (en) | Method for preparing carbon nitride c3n4 | |
| Wang et al. | Rate constant of the gas phase reaction of SO3 with H2O | |
| JPH0264006A (en) | Production of solar silicon | |
| KR20040025590A (en) | Deposition of a solid by thermal decomposition of a gaseous substance in a cup reactor | |
| FI82232C (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV KISELHALOGENID. | |
| JP3878278B2 (en) | Method for producing polycrystalline silicon with low phosphorus content | |
| US5077027A (en) | Method for producing silicon halides by reducing silicon tetrhalides under a plasma torch | |
| US3790459A (en) | Process for removing hydrogen silanes from chlorosilanes | |
| EP0819109B1 (en) | Preparation of tetrafluoroethylene | |
| US4229307A (en) | Apparatus for preparing red phosphorus | |
| EP1394114A3 (en) | Method for producing high purity germanium tetrafluoride | |
| US5684218A (en) | Preparation of tetrafluoroethylene | |
| RU2618265C1 (en) | Method of obtaining isotopricated silicon tetrachloride | |
| RU2173297C2 (en) | Method for production of monosilane from silicon tetrachloride | |
| Ambartsumyan et al. | Purification of materials in the gaseous phase by infraredlaser radiation | |
| RU2038297C1 (en) | Method of trichlorosilane synthesis | |
| SU823276A1 (en) | Method of preparing sulfur tetrafluoride | |
| US3323866A (en) | Synthesis of fluoro compounds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: KEMIRA OY |