[发明专利]通过使至少一种部分氢化的氯乙硅烷在固体非官能化吸附剂上反应来获得六氯乙硅烷的方法

说明书

本发明涉及一种获得六氯乙硅烷的方法，所述方法包括以下步骤：‑使处于液态的通式H_xSi₂Cl_(6‑x)(其中x＝1至5)的至少一种部分氢化的氯乙硅烷与选自硅酸盐、铝硅酸盐、有机聚合物及它们的组合的固体非官能化吸附剂材料接触，以及‑任选地分离六氯乙硅烷和/或任选地分离吸附剂材料。

本发明涉及一种获得六氯乙硅烷的方法，其中将至少一种部分氢化的氯乙硅烷与固体非官能化吸附剂材料接触，然后任选地分离六氯乙硅烷和/或吸附剂材料。

作为用于高纯度氮化硅、氧化硅和碳化硅层的气相沉积的前体化合物，六氯乙硅烷(HCDS)是微电子学领域的重要原料。它另外用于低温外延以沉积外延硅层。

对于微电子学中的使用，即使是最微量的杂质，特别是掺杂剂诸如硼、磷、砷和锑，也会产生相当大的问题。如果HCDS被掺杂剂污染，则这些杂质会导致不希望的掺杂效应，并通过迁移过程缩短电子元件的使用寿命。

JPS60145908A公开了HCDS可以通过冶金硅和氯的反应来获得。然而，冶金硅中存在的杂质会导致形成副产物诸如AlCl₃和TiCl₄，由于它们的沸点与HCDS的沸点相似，因此会妨碍蒸馏纯化。

相比之下，经济生产高纯度HCDS的一种选择是从通过例如西门子方法沉积多晶硅(多晶硅)的尾气中获得。尾气的冷凝提供与具有较低杂质浓度的其他氯甲硅烷和氯乙硅烷混合的HCDS。由于非常类似的沸点，从HCDS中分离部分氢化的乙硅烷在技术上是复杂的。

EP 1 264 798 A1公开了从多晶硅生产的尾气流中最初分离低沸点组分(例如三氯硅烷(TCS))。随后通过蒸馏除去四氯化硅。然后将获得的馏分进行重新的蒸馏纯化，或者在通过蒸馏将HCDS与高沸点化合物(例如八氯丙硅烷)分离之前，加入氯以使部分氢化的乙硅烷(例如四氯乙硅烷)氯化。

US 7,691,357 B2描述了来自多晶硅生产的尾气流的氯硅烷混合物的氯化。然而，这不仅使含氢的乙硅烷氯化，而且导致乙硅烷，尤其是HCDS的裂解。除了裂解引起的HCDS的产率损失外，氯的添加也会导致杂质的引入。此外，存在的任何含氯尾气都需要复杂的清洁，并且氯的使用通常会增加设备成本和复杂性。

JP 2006176357 A2公开了在高温和高压下使用活性炭将四氯乙硅烷和五氯乙硅烷由部分氢化的乙硅烷的混合物部分转化为HCDS。这确实提高了HCDS产率，但在转化之后，产物仍含有相当大量的部分氢化的乙硅烷，并且因此这些需要昂贵且复杂的蒸馏去除。

DE 3503262公开了在20℃至160℃的温度下使用非质子有机氮和有机磷化合物来实现乙硅烷混合物的裂解。五氯乙硅烷的分解可能比HCDS的分解进行得更快，并且通过选择合适的工艺参数可以获得基本上未分解的HCDS。有机氮和有机磷化合物被引入到产品混合物中并且可能代表污染源。由于磷作为掺杂剂的作用，磷化合物的存在尤其可能是关键的。所描述的过程也不形成额外的HCDS。

WO 2016/091240 A1公开了使用具有催化活性的有机氮和有机磷化合物从多晶硅生产的工艺尾气流中获得HCDS。然而，除了部分氢化的乙硅烷转化为HCDS之外，还可能出现大量的高沸点化合物。这尤其可以归因于乙硅烷的歧化，因为催化剂可以充当歧化催化剂(参见CA1162028A)。在这里，有机氮和有机磷化合物的使用也会导致目标产品的污染。HCDS的产率也相当低。

因此，本发明的目的是提供一种生产适用于电子工业的HCDS的有效方法，该方法避免了现有技术已知的缺点。

该目的是通过一种获得HCDS的方法实现的，该方法包括以下步骤：

a)使处于液态的通式H_xSi₂Cl_(6-x)(其中x＝1至5)的至少一种部分氢化的氯乙硅烷与选自包括硅酸盐、铝硅酸盐(例如沸石、分子筛)、有机聚合物及它们的组合的组的固体非官能化吸附剂材料接触，