[发明专利]在泡罩塔中制备硅烷的方法

说明书

公开了在泡罩塔中制备硅烷的方法。一些实施方案涉及使用不机械搅拌且其中反应物可以以逆流配置引入的塔。一些实施方案涉及使用具有多个反应区的挡板塔。

本申请是申请号为201280031623.4、申请日为2012年6月20日、发明名称为“在泡罩塔中制备硅烷的方法”的专利申请的分案申请。

相关申请交叉引用

本申请要求2011年6月28日提交的美国临时专利申请No.61/502,145的利益，通过引用将其并入本文中。

技术领域

本公开内容的领域涉及制备硅烷的方法，特别是包括使用柱形反应区的方法，其中引入进料气体和氢化物进料。一些特定实施方案涉及这样的方法，所述方法涉及使卤代硅烷(例如四卤化硅气体如SiF₄)与氢化物(例如氢化铝的碱或碱土金属盐如NaAlH₄)反应以制备硅烷。

背景技术

硅烷为具有许多工业用途的通用化合物。在半导体工业中，硅烷可用于使外延硅层沉积于半导体片上以及用于制备多晶硅。多晶硅为用于制备许多商品，包括例如集成电路和光伏(即太阳能)电池的重要原料，其可通过在流化床反应器中使硅烷热分解成硅颗粒而制备。

硅烷可通过使四氟化硅与碱或碱土金属铝氢化物如四氢化铝钠反应而制备，如美国专利Nos.4,632,816和5,075,092所述，通过引用将其二者关于所有相关和一致目的并入本文中。该方法的特征是高能量效率；然而，原料成本可能负面影响该体系的经济性。

因此，持续需要制备硅烷的经济方法和可相对改进反应器生产率和各反应物转化率的方法。

发明内容

本公开内容的一个方面涉及在柱形反应容器中制备硅烷的方法。容器包含下部入口、下部出口、上部入口和上部出口，且包含在容器内的反应混合物。将包含氢化物的氢化物进料引入反应容器的上部入口。将包含卤代硅烷的进料气体引入反应容器的下部入口以使进料气体鼓泡通过反应混合物。氢化物与卤代硅烷反应以制备硅烷和卤化物盐。将包含硅烷的产物气体从上部出口排出。将包含卤化物盐的流出物从下部出口排出。

本公开内容的另一方面涉及在反应容器中制备硅烷的方法，所述反应容器具有在容器内的反应混合物。该容器具有一个或多个挡板，所述挡板产生两个或更多个串联连接的反应区。将包含氢化物的氢化物进料引入反应容器中。将包含卤代硅烷的进料气体引入反应容器中以将进料气体鼓泡通过反应混合物。氢化物与卤代硅烷反应以制备硅烷和卤化物盐。将包含硅烷的产物气体从反应容器中排出。将包含卤化物盐的流出物从反应容器中排出。搅拌反应混合物。

存在关于本公开内容的上述方面指出的特征的各种细化。也可将其它特征并入本公开内容的上述方面中。这些细化和其它特征可单独地或以任何组合存在。例如，可将下面关于本公开内容的任何所述实施方案所公开的各个特征单独或以任何组合并入本公开内容的任何上述方面中。

附图说明

图1为制备硅烷的反应容器的示意图，其显示流入反应容器中以及从反应容器中流出的反应物和产物流；

图2为用于制备硅烷的具有两个反应区的反应容器的示意图，其显示流入反应容器中以及从反应容器中流出的反应物和产物流；和

图3为用于制备硅烷的具有三个反应区的反应容器的示意图，其显示流入反应容器中以及从反应容器中流出的反应物和产物流。

在整个图中，相应的参考符号表示相应的部件。

具体实施方式