[发明专利]高纯四氟化硅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯四氟化硅的制备方法。

背景技术

目前，四氟化硅主要用在两个方面，一方面作为生产多晶硅再到晶圆的材料(MEMC工艺)。另外一方面用于半导体行业中层间绝缘膜(FSG膜)，作为Low-k材料的一种。主要被用于130纳米和90纳米生产线的一部分，但不用于最新的微细工序。四氟化硅用作以上工艺中纯度要求非常高，关于其制备方法，已知的有如下方法：

1、硅与氟反应的制造方法；

Si+2F₂→SiF₄    (1)

2、二氧硅与氟化氢反应的制造方法；

SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O    (2)

3、氟硅酸盐热分解的制造方法；

BaSiF₆→SiF₄+BaF₂    (3)

4、萤石等的氟化物、二氧硅及硫酸反应的制造方法；

2CaF₂+SiO₂+2H₂SO₄→SiF₄+2CaSO₄+2H₂O    (4)

5、由制造磷酸时的副产物，也可以得到四氟化硅。

在反应式(1)中，要得到价廉大量的氟是困难的。因此，不适用于四氟化硅的大量生产的需要。在反应式(2)的制造方法中，如下反应式(5)所示，副产的水又会水解四氟化硅，生成氟硅酸与二氧化硅。

3SiF₄+2H₂O→2H₂SiF₆+SiO₂    (5)

根据反应式(2)在制造四氟化硅时，为了去除副产的水，使用浓硫酸等作脱水剂。具体方法为：向悬浮有二氧化硅的浓硫酸中导入氟化氢，产生四氟化硅如反应式(6)、(7)，二氧化硅与氟氢酸发生反应合成氟硅酸后，通过浓硫酸脱水分解氟硅酸产生四氟化硅。

SiO₂+6HF→H₂SiF₆    (6)

H₂SiF₆+H₂SO₄→SiF₄+2HF+H₂SO₄    (7)

采用这种方法时，为了抑制杂质氟硅醚的产生和四氟化硅在硫酸中溶解，要保证硫酸的高浓度。另外，在大量制造四氟化硅时，有含有高浓度氟化氢的硫酸溶液(以下简称废硫酸)产生，其排除方法和成本成为问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种操作简单，制备成本低的高纯四氟化硅的制备方法。

本发明的技术方案是：一种高纯四氟化硅的制备方法，其包括如下步骤：

(1)四氟化硅生成工序，用质量比为二氧化硅∶氟硅酸∶浓硫酸＝1∶(10～15)∶(38～42)反应，生成四氟化硅；

(2)四氟化硅提纯工序，生成的四氟化硅经气液分离、浓硫酸干燥及分子筛吸附处理得到高纯四氟化硅；

(3)硫酸生成工序，对四氟化硅生成工序中形成的含有氟化氢的废硫酸进行水蒸气蒸馏，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纯工序中。

所述步骤(1)中所述二氧化硅的含量为99％以上。

所述步骤(1)中浓硫酸的温度为60℃以下，浓硫酸的浓度为95％以上。

所述步骤(1)中氟硅酸为氟硅酸水溶液，氟硅酸水溶液的浓度为40％。

所述步骤(2)中干燥处理所用的浓硫酸的浓度为95％以上。

所述步骤(2)中吸附处理所用的分子筛包括质量比为1∶1∶1的3A、4A和13X三种分子筛。

所述步骤(3)中的硫酸中所含的氟化氢的含量为50ppm以下。

本发明的有益效果是：制备的四氟化硅纯度可达到99.9％，且可回收循环使用硫酸，减低了生产成本，且减少了废弃物量。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本发明高纯四氟化硅的制备方法，其包括如下步骤：

1、用清水清洗整个反应装置，并用高氮将系统置换、吹干；