專利名稱：高純四氟化硅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純四氟化硅的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，四氟化硅主要用在兩個方面，一方面作為生產(chǎn)多晶硅再到晶圓的材料(MEMC工藝)。另外一方面用于半導(dǎo)體行業(yè)中層間絕緣膜(FSG膜)，作為Low-k材料的一種。主 要被用于130納米和90納米生產(chǎn)線的一部分，但不用于最新的微細工序。四氟化硅用作以 上工藝中純度要求非常高，關(guān)于其制備方法，已知的有如下方法1、硅與氟反應(yīng)的制造方法；Si+2F2 — SiF4 (1)2、二氧硅與氟化氫反應(yīng)的制造方法；Si02+4HF — SiF4+2H20 (2)3、氟硅酸鹽熱分解的制造方法；BaSiF6 — SiF4+BaF2 (3)4、螢石等的氟化物、二氧硅及硫酸反應(yīng)的制造方法；2CaF2+Si02+2H2S04 — SiF4+2CaS04+2H20 (4)5、由制造磷酸時的副產(chǎn)物，也可以得到四氟化硅。在反應(yīng)式⑴中，要得到價廉大量的氟是困難的。因此，不適用于四氟化硅的大量 生產(chǎn)的需要。在反應(yīng)式(2)的制造方法中，如下反應(yīng)式(5)所示，副產(chǎn)的水又會水解四氟化 硅，生成氟硅酸與二氧化硅。3SiF4+2H20 — 2H2SiF6+Si02 (5)根據(jù)反應(yīng)式⑵在制造四氟化硅時，為了去除副產(chǎn)的水，使用濃硫酸等作脫水劑。 具體方法為向懸浮有二氧化硅的濃硫酸中導(dǎo)入氟化氫，產(chǎn)生四氟化硅如反應(yīng)式(6)、(7)， 二氧化硅與氟氫酸發(fā)生反應(yīng)合成氟硅酸后，通過濃硫酸脫水分解氟硅酸產(chǎn)生四氟化硅。Si02+6HF — H2SiF6 (6)H2SiF6+H2S04 — SiF4+2HF+H2S04 (7)采用這種方法時，為了抑制雜質(zhì)氟硅醚的產(chǎn)生和四氟化硅在硫酸中溶解，要保證 硫酸的高濃度。另外，在大量制造四氟化硅時，有含有高濃度氟化氫的硫酸溶液(以下簡稱 廢硫酸)產(chǎn)生，其排除方法和成本成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種操作簡單，制備成本低的 高純四氟化硅的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高純四氟化硅的制備方法，其包括如下步驟(1)四氟化硅生成工序，用質(zhì)量比為二氧化硅氟硅酸濃硫酸=1 (10 15) (38 42)反應(yīng)，生成四氟化硅；
(2)四氟化硅提純工序，生成的四氟化硅經(jīng)氣液分離、濃硫酸干燥及分子篩吸附處 理得到高純四氟化硅；(3)硫酸生成工序，對四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氫的廢硫酸進行水蒸 氣蒸餾，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提純工序中。
所述步驟(1)中所述二氧化硅的含量為99%以上。所述步驟(1)中濃硫酸的溫度為60°C以下，濃硫酸的濃度為95%以上。所述步驟(1)中氟硅酸為氟硅酸水溶液，氟硅酸水溶液的濃度為40%。所述步驟(2)中干燥處理所用的濃硫酸的濃度為95%以上。所述步驟(2)中吸附處理所用的分子篩包括質(zhì)量比為1 1 1的3A、4A和13X 三種分子篩。所述步驟(3)中的硫酸中所含的氟化氫的含量為50ppm以下。本發(fā)明的有益效果是制備的四氟化硅純度可達到99. 9%，且可回收循環(huán)使用硫 酸，減低了生產(chǎn)成本，且減少了廢棄物量。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方法作進一步說明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明高純四氟化硅的制備方法，其包括如下步驟1、用清水清洗整個反應(yīng)裝置，并用高氮將系統(tǒng)置換、吹干；2、四氟化硅生成工序，用質(zhì)量比為二氧化硅氟硅酸濃硫酸=1 (10 15) (38 42)反應(yīng)，生成四氟化硅，其反應(yīng)方程式為H2SiF6 HsSQ4^ SiF4+2HFSi02+4HF — SiF4+2H20先向反應(yīng)釜中加入135g含量為99%的二氧化硅，然后加入3L濃度為95%的濃硫 酸3L，向加料斗中加入1. 5L濃度為40%的氟硅酸，通過加熱導(dǎo)熱油間接加熱反應(yīng)釜，然后 將加料斗中的氟硅酸逐步加入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)釜中的溫度為60°C，壓強為0. 02MPa ；3、四氟化硅提純工序，反應(yīng)釜中生成的四氟化硅通過氣液分離器分離，濃硫酸干 燥及分子篩吸附處理后得到高純度四氟化硅，將其收集到吸收鋼瓶中，并將吸收鋼瓶置于 裝有液氮的容器中進行冷凍保存；4、硫酸生成工序，對四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氫的廢硫酸在蒸發(fā)罐中 進行水蒸氣蒸餾，再將硫酸在濃縮罐中的濃縮至四氟化硅生成工序和四氟化硅提純工序所 需濃度后，回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提純工序中。本實施例的檢測結(jié)果1、鋼瓶質(zhì)量反應(yīng)前 W1 = 8058. 5g，反應(yīng)后 W2 = 8617. Og,2、每個吸收鋼瓶內(nèi)的充裝氣體的質(zhì)量為558. 5g，體積為8L，壓強為1. 45Mpa3、檢測結(jié)果制備的四氟化硅氣體中含有々化(空氣)、502、!12、0)2和冊，其中
SiF4 含量為 99. 98 % ；Air 含量為 0· 0046 % ；SO2 含量為 0. 0023 % ;H2 含量為 0. 0065% ；CO2 含量< 0. 0015% ；HF 含量< 0. 0054%
權(quán)利要求
一種高純四氟化硅的制備方法，其特征是其包括如下步驟(1)四氟化硅生成工序，用質(zhì)量比為二氧化硅∶氟硅酸∶濃硫酸＝1∶(10～15)∶(38～42)反應(yīng)，生成四氟化硅；(2)四氟化硅提純工序，生成的四氟化硅經(jīng)氣液分離、濃硫酸干燥及分子篩吸附處理得到高純四氟化硅；(3)硫酸生成工序，對四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氫的廢硫酸進行水蒸氣蒸餾，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提純工序中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(1)中所述 二氧化硅的含量為99%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(1)中濃硫 酸的溫度為60°C以下，濃硫酸的濃度為95%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(1)中氟硅 酸為氟硅酸水溶液，氟硅酸水溶液的濃度為40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(2)中干燥 處理所用的濃硫酸的濃度為95%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(2)中吸附 處理所用的分子篩包括質(zhì)量比為1 1 1的3A、4A和13X三種分子篩。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純四氟化硅的制備方法，其特征是所述步驟(3)中的硫 酸中所含的氟化氫的含量為50ppm以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純四氟化硅的制備方法，其包括如下步驟四氟化硅生成工序，用質(zhì)量比為1∶(10～15)∶(38～42)的二氧化硅、氟硅酸及濃硫酸反應(yīng)，生成四氟化硅；四氟化硅提純工序，生成的四氟化硅經(jīng)氣液分離、濃硫酸干燥及分子篩吸附處理得到高純四氟化硅；硫酸生成工序，對四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氫的廢硫酸進行水蒸氣蒸餾，生成的硫酸再回收利用到四氟化硅生成工序和四氟化硅提純工序中；本發(fā)明的有益效果是制備的四氟化硅純度可達到99.9％，且可回收循環(huán)使用硫酸，減低了生產(chǎn)成本，且減少了廢棄物量。
文檔編號C01B33/107GK101863478SQ20101020574
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者李忠燦, 桂思祥, 潘慧娟, 石平湘 申請人:石平湘