由在工艺废气流中所含的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法技术

本发明专利技术涉及由在工艺废气流中所含的通式SixHyCl2x+2‑y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5。因此，本发明专利技术的目的在于提供能够以高产率由在氢与通式SixHyCl2x+2‑y其中x等于1且y等于0–2的甲硅烷的热反应中产生的所述氯硅烷混合物分离出六氯乙硅烷的方法。该目的是通过由在工艺废气流中所含的通式SixHyCl2x+2‑y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法实现的，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5，其特征在于，将废气流或其一部分转化成液相，然后通过催化使在氯硅烷混合物中所含的、通式SixHyCl2x‑2y‑1(x＝2，y＝1–5)的部分氢化的氯代乙硅烷额外地反应生成六氯乙硅烷，并通过蒸馏由所产生的混合物分离出六氯乙硅烷。

Method of chlorine contained by the silane mixture in the process of the exhaust gas flow to obtain the hexachlorodisilane

Method of obtaining hexachlorodisilane chlorosilane mixture contained by the invention relates to a process in the exhaust gas flow y formula SixHyCl2x+2, where x = 1 and y = 0 - 3 and x = 2 and y = 0 - 5. Therefore, the purpose of the invention is to provide the chlorosilane mixtures produced by thermal reaction with high yield in hydrogen and Y formula SixHyCl2x+2 wherein x equals 1 and Y equals 0 - 2 silane in separating method of hexachlorodisilane. This is achieved through the method of obtaining hexachlorodisilane chlorosilane mixture contained by the exhaust gas flow in the process of formula SixHyCl2x+2 y, where x = 1 and y = 0 - 3 and x = 2 and y = 0 - 5, which is characterized in that the exhaust gas flow or a part of it into the liquid phase, and then through the catalyst contained in chlorosilane in the mixture, the formula SixHyCl2x 2Y 1 (x = 2, y = 1 - 5) of partially hydrogenated hexachloro B generated chloro DISILANES extra reaction of silane, and the resulting mixture by distillation by separating hexachlorodisilane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由在工艺废气流中所含的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法
本专利技术涉及由在工艺废气流中所含的通式SixHyCl2x+2-y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5。
技术介绍
工艺废气流除了包含通式SixHyCl2x+2-y其中x＝1且y＝0–3的氯代乙硅烷，还可以包含显著的比例的通式SixHyCl2x+2-y其中x＝2且y＝1–5的部分氢化的氯代乙硅烷，以及小比例的更高沸点的硅化合物以及在与氢的反应中通式SixHyCl2x+2-y其中x＝1且y＝0–2的氯硅烷。工艺过程，例如由通式SixHyCl2x+2-y其中x可以等于1且y可以等于0–2的甲硅烷化学气相沉积硅，例如在西门子法的化学气相沉积中，以及在微电子学的其他使用氯硅烷的CVD过程中，使四氯化硅氢化而产生目标三氯硅烷或者由冶金硅合成三氯硅烷例如产生此类工艺废气。此外，在通式SixHyCl2x+2-y其中x＝1且y＝1–3的氯硅烷的等离子反应(T>200℃)中，其中不加入氢，也产生此类废气。工艺过程，例如将三氯硅烷在电极燃烧器中加热至>200℃，如在DE1142848B中所述，可以提供此类工艺废气。在本身已知的工业上常用的方法步骤中，在一个或多个蒸馏步骤中部分或完全地分离出所述工艺废气的易沸组分(在1013.25mbar下的沸腾温度<57℃)。包含沸腾温度>57℃(在1013.25mbar下)的组分的氯硅烷混合物留在蒸馏底液(Destillationssumpf)中。该氯硅烷混合物包含Si2Cl6(六氯乙硅烷)以及其他通式SixHyCl2x+2-y的部分氢化的氯代乙硅烷，其中x等于2且y等于1–5。在微电子学中六氯乙硅烷是重要原料。该化合物特别是在高纯度的氮化硅层、氧化硅层或碳化硅层的CVD沉积中的前体。此外，六氯乙硅烷在制造晶体管时在存储芯片中发挥重要作用。借助低温外延法沉积外延硅层。目前由于六氯乙硅烷和其他部分氢化的氯代乙硅烷的沸点非常接近，所以获得纯的六氯乙硅烷(Si2Cl6)馏份存在困难。为此需要分离阶段数量多的在能量和技术上复杂的蒸馏，如在EP1264798中所述。所得的六氯乙硅烷产率低，只有通过额外的氯化步骤使用氯化剂氯使部分氢化的氯硅烷氯化才能得到提高。氯的使用增加了设备复杂性和安全性成本。目前的方法的目的尤其是在于消除在该方法中通常作为非期望的副产物生产的通式SixHyCl2x+2-y其中x等于2且y等于0–5的氯代乙硅烷。该组分的纯水解更加不利地导致高反应性固体物质。因此使得该高沸点组分的消除变得困难。在EP2544795B1和US2009/0104100A1中描述了该氯硅烷的消除。另一种方法描述了与氯气的反应，根据EP2036859B1导致硅硅键断裂，由此消除通式SixHyCl2x+2-y其中x等于2且y等于1–5的高级乙硅烷。该反应的目的是使乙硅烷转化成四氯化硅并重新送回物料循环中，从而提高物料产率。在DE3503262A1中描述了六氯乙硅烷/五氯乙硅烷混合物对有机氮化合物或有机磷化合物的催化反应。申请人的目的在于使所述乙硅烷完全分解成三氯硅烷、四氯化硅和固体多氯硅烷。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供能够由在氢与通式SixHyCl2x+2-y其中x等于1且y等于0–2的甲硅烷的热反应中产生的所述氯硅烷混合物以高产率分离出六氯乙硅烷的方法。该目的通过由在工艺废气流中所含的、通式SixHyCl2x+2-y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法实现，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5，其特征在于，将所述废气流或其一部分转化成液相，然后通过催化使在氯硅烷混合物中所含的、通式SixHyCl2x-2y-1(x＝2，y＝1–5)的部分氢化的氯代乙硅烷额外地反应生成六氯乙硅烷，并通过蒸馏由所产生的混合物分离出六氯乙硅烷。在从属权利要求中给出其他优选的实施方案。然后通过冷凝或者在溶剂中吸收从而将废气转化成液相，及在0至100℃的温度及最高20巴的压力下进行催化反应。在本专利技术的一个有利的实施方案中，以分批方式或在连续过程中实施所述反应。所述方法的另一个优选的实施方案在于，催化剂以在无机固体物质如Al2O3、SiO2或有机固体物质如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物上固定、分散或溶解在氯硅烷混合物中的方式使用。在一个根据本专利技术的实施方案中，使用以下化合物作为催化剂：-通式I的伯、仲、叔胺：其中R1、R2和R3是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，R1≠R2≠R3、R1＝R2≠R3或R1＝R2＝R3，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，-通式II的季胺/铵盐：其中R1、R2、R3和R4是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，A是卤素、拟卤素、磷酸根和硫酸根，R1≠R2≠R3≠R4、R1＝R2＝R3≠R4或R1＝R2≠R3≠R4或R1＝R2＝R3＝R4，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，-环大小为4至8的通式III的杂环氮化合物：其中R1、R2、R3和R4是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，R1≠R2≠R3≠R4、R1＝R2＝R3≠R4或R1＝R2≠R3≠R4或R1＝R2＝R3＝R4，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，-在环中具有一至四个氮原子的杂环芳族化合物(吖嗪)，如吡啶、吡嗪、三嗪及其衍生物，其取代基可以是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，-通式IV的有机磷化合物，如伯、仲、叔膦，其中R1、R2和R3是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，R1≠R2≠R3、R1＝R2≠R3或R1＝R2＝R3，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，及-通式V的季膦其中R1、R2、R3和R4是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，A是卤素、拟卤素、磷酸根和硫酸根，R1≠R2≠R3≠R4、R1＝R2＝R3≠R4或R1＝R2≠R3≠R4或R1＝R2＝R3＝R4，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的。在本专利技术的另一个实施方案中，将四氯化硅混入氯硅烷混合物，这更加有利地提高产率。另一个实施方案的特征在于，在氯硅烷混合物的催化反应之后通过蒸馏分离反应混合物，或者在反应蒸馏期间进行催化反应。在此情况下优点尤其是在于更低的设备复杂性和更佳的能量平衡。与升高温度、催化反应、冷却、重新加热然后蒸馏相比，升高温度然后催化反应及立即蒸馏在能量和技术上更加有利。特别有利的是，使用均相形式的催化剂如烷基化或芳基化的叔胺，如三甲胺，或者固定在无机或有机载体材料上的烷基化或芳基化的叔胺，其具有诸如二甲氨基、杂环氮化合物(吖嗪)、吡啶基或腈的基团，或者是季胺，其具有三甲基氯化铵基，其固定在有机载体材料上，例如苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物，或者在无机载体材料上，例如二氧化硅。使用粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
由在工艺废气流中所含的通式SixHyCl2x+2‑y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5，其特征在于，将所述废气流或其一部分转化成液相，然后使在所述氯硅烷混合物中所含的、通式SixHyCl2x‑2y‑1(x＝2，y＝1–5)的部分氢化的氯代乙硅烷额外地进行催化反应生成六氯乙硅烷，并通过蒸馏由所产生的混合物分离出六氯乙硅烷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.10 DE 102014018435.81.由在工艺废气流中所含的通式SixHyCl2x+2-y的氯硅烷混合物获得六氯乙硅烷的方法，其中x＝1且y＝0–3及x＝2且y＝0–5，其特征在于，将所述废气流或其一部分转化成液相，然后使在所述氯硅烷混合物中所含的、通式SixHyCl2x-2y-1(x＝2，y＝1–5)的部分氢化的氯代乙硅烷额外地进行催化反应生成六氯乙硅烷，并通过蒸馏由所产生的混合物分离出六氯乙硅烷。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过冷凝或者在溶剂中吸收从而将所述废气转化成液相，及在0至100℃的温度及最高20巴的压力下进行所述催化反应。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，以分批方式或在连续过程中进行所述反应。4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，催化剂以在无机固体物质如Al2O3、SiO2或有机固体物质如苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物上固定、分散或溶解在氯硅烷混合物中的方式使用。5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，使用以下化合物作为催化剂-通式I的伯、仲、叔胺其中R1、R2和R3是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，R1≠R2≠R3、R1＝R2≠R3或R1＝R2＝R3，其中所述有机基团可以是线性的也可以是分支的，-通式II的季胺/铵盐其中R1、R2、R3和R4是氢、具有C1至C10的烷基、环大小为4至8的环烷基、具有C1至C10的烯基或环大小为4至8的芳基，A是卤素、拟卤素、磷酸根和硫酸根，R1≠R2≠R3≠R4、R1＝R2＝R3≠R4或R1＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施莱，M·卡茨，F·沙夫，
申请(专利权)人：比特菲尔德硅产品两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE