DE1044781B - Process for the production of the purest silicon or germanium - Google Patents
Process for the production of the purest silicon or germaniumInfo
- Publication number
- DE1044781B DE1044781B DEK32451A DEK0032451A DE1044781B DE 1044781 B DE1044781 B DE 1044781B DE K32451 A DEK32451 A DE K32451A DE K0032451 A DEK0032451 A DE K0032451A DE 1044781 B DE1044781 B DE 1044781B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- germanium
- production
- purest
- group
- iii
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims description 7
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N germane Chemical compound [GeH4] QUZPNFFHZPRKJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052986 germanium hydride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000104 sodium hydride Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 aluminum alkyl hydrides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001343 alkyl silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical class OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002483 hydrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- YTHCQFKNFVSQBC-UHFFFAOYSA-N magnesium silicide Chemical compound [Mg]=[Si]=[Mg] YTHCQFKNFVSQBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021338 magnesium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012312 sodium hydride Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000375 suspending agent Substances 0.000 description 1
- IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N tetrachlorogermane Chemical compound Cl[Ge](Cl)(Cl)Cl IEXRMSFAVATTJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical group C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/04—Hydrides of silicon
- C01B33/046—Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G17/00—Compounds of germanium
- C01G17/003—Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B41/00—Obtaining germanium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
Description
Verfahren zur Herstellung von reinstem Silicium oder Germanium Es ist bekannt, reinstes Silicium, das für Halbleiterzwecke verwendbar ist, herzustellen durch thermische Spaltung von SiH4. Das hierfür erforderliche S i H4 kann z. B. hergestellt werden durch Hydrolyse von Magnesiumsilicid, durch Hydrierung von Sic14 mit LiA1H4 und nach anderen bekannten Methoden. Aber auch nach diesen Verfahren sind einige als Verunreinigungen vorhandenen Elemente sehr schwierig zu beseitigen, da sie, wie z. B. das Bor, in ihre Wasserstoffverbindungen übergeführt werden und das Si114 begleiten. Es ist daher bei den bisher bekannten Verfahren erforderlich, das Si114 oder die Ausgangsprodukte langwierigen und ausbeutevermindernden Reinigungs- bzw. Destillationsprozessen zu unterwerfen, wenn es überhaupt möglich war, den erforderlichen hoben Reinheitsgrad zu erreichen.Process for the production of the purest silicon or germanium It is known to produce the purest silicon, which can be used for semiconductor purposes, by thermal cleavage of SiH4. The S i H4 required for this can, for. B. be prepared by hydrolysis of magnesium silicide, by hydrogenation of Sic14 with LiA1H4 and other known methods. But even after this process, some elements present as impurities are very difficult to remove because they, such as. B. the boron, are converted into their hydrogen compounds and accompany the Si114. It is therefore necessary in the previously known processes to subject the Si114 or the starting products to lengthy and yield-reducing purification or distillation processes, if it was at all possible to achieve the required high degree of purity.
Es wurde nun gefunden, daß reinstes, direkt für Halbleiterzwecke verwendbares Silicium oder Geri-nanium durch thermische Zersetzung ihrer Hydride in der Weise hergestellt werden kann, daß noch Bor-, Arsen-, Antimon- oder ähnliche '#,'erunreinigungen enthaltendes, auf beliebige Weise hergestelltes Si H 4 oder GeH4 durch eine Suspension eines Alkalihvdrids, die außerdem eine organische Verbindung, eines Elements der III. Gruppe des Periodischen Systems enthält, geleitet wird und das abgeführte SH4 bzw. GeH4 einer an sich bekannten thermischen Zersetzung unterworfen wird.It has now been found that the purest can be used directly for semiconductor purposes Silicon or Geri-nanium by thermal decomposition of their hydrides in the way can be produced that still boron, arsenic, antimony or similar '#,' impurities containing Si H 4 or GeH 4 produced in any way by a suspension of an alkali metal, which is also an organic compound, an element of III. Group of the periodic table contains, is directed and the discharged SH4 or GeH4 is subjected to a known thermal decomposition.
Für die gewissermaßen als Katalysator benutzten organischenVerbindungen der Elemente der III. Gruppe des Periodischen Systems kommen insbesondere aluminiumorganische Verbindungen in Frage, von diesen insbesondere die Aluminiumtrialkyle, z. B. Aluminiumtrimethyl, -triäthyl oder -tributyl. Des weiteren können Aluminiumalkylhydride, Aluminiumalkylalkoholate oder Aluminiumalkoholate (weniger günsti-, infolge ihrer -eringeren Reaktionsfähigkeit Bortr ialkyle, Borsäureester, Alkylborsäureester, Galliumalk-yle usw. eingesetzt werden. Diese Verbindungen haben die Eigenschaft, schon in geringen Mengen ihre Wirkung zu entfalten. Beispielsweise genügen 5 bis 10 Molprozent, bezogen auf eingesetztes Alkalihydrid, um die Reaktion durchzuführen. Es können aber auch größere Mengen an organischen Verbindungen der 111. Gruppe des Periodischen Systems eingesetzt werden, beispielsweise 10 bis 30 oder 30 bis 100 Molprozent oder mehr, bezogen auf eingesetztes Alkalihydrid. Insbesondere bei Verwendung der stöchiometrischen Menge der organischen Verbindung der III. Gruppe kann die Reaktionstemperatur stark ermäßigt werden, und es hat sich herausgestellt, daß selbst so tiefe Temperaturen wie -50' C und darunter angewendet werden können. Für die Herstellung von reinstem Silicium ist es jedoch von Vorteil, mit praktisch katalytischen Mengen zu arbeiten und dabei eine Reaktionstemperatur von mehr als etwa +60' C zu verwenden.For the organic compounds of the elements of III. Group of the Periodic Table, in particular organoaluminum compounds come into question, of these in particular the aluminum trialkyls, z. B. aluminum trimethyl, triethyl or tributyl. It is also possible to use aluminum alkyl hydrides, aluminum alkyl alcoholates or aluminum alcoholates (less favorable, due to their lower reactivity, boron alkyls, boric acid esters, alkyl boric acid esters, gallium alkyls, etc. These compounds have the property of being effective even in small amounts 5 to 10 mol percent, based on the alkali hydride used, to carry out the reaction, but larger amounts of organic compounds of group 111 of the Periodic Table can also be used, for example 10 to 30 or 30 to 100 mol percent or more, based on the alkali hydride used In particular when using the stoichiometric amount of the organic compound of group III, the reaction temperature can be greatly reduced, and it has been found that even temperatures as low as -50 ° C. and below can be used it however v One advantage of working with practically catalytic amounts and using a reaction temperature of more than about +60 ° C.
Die organische Verbindung eines Elements der III. Gruppe des Periodischen Systems braucht nicht als solche zugesetzt zu werden, sondern kann auch erst durch Umsetzung nach einem beliebigen be- kannten Verfahren in der Suspension selbst erzeugt werden.The organic compound of an element of III. Group of the periodic system need not be added as such but can be produced only by the reaction according to any known processes in the suspension itself.
Als Alkalihydrid kommt als weitaus billigstes insbesondere Natriumhydrid in Frage, jedoch können ebenso auch Li H, K H oder deren Gemische verwendet werden.Sodium hydride, in particular, is by far the cheapest alkali hydride in question, but Li H, K H or mixtures thereof can also be used.
Zur schnelleren und besseren Reaktionsdurchführung ist es zweckmäßig, das Alkalihydrid in feinteiliger Form einzusetzen, obwohl bei größeren Ansätzen auch grobkörnigeres Alkalihydrid verwendet werden kann. Gutes Rühren erleichtert allgemein die Umsetzung. Das Verfahren wird zweckmäßigerweise in Ge-enwart von Lösungs- oder Suspensionsmitteln durchgeführt, wobei als solche die verschiedensten organischen Verbindungen verwendet werden können, sofern sie mit den Ausgangs- und Endprodukten nicht reagieren.For faster and better implementation of the reaction, it is advisable to to use the alkali hydride in finely divided form, although in larger batches coarser-grained alkali hydride can also be used. Good stirring makes it easier general implementation. The process is expediently carried out in the presence of or suspending agents carried out, as such the most varied organic Compounds can be used provided they are compatible with the starting and end products not react.
Geeignet sind beispielsweise aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkylsilane, Mineralöle und viele mehr.For example, aliphatic and aromatic hydrocarbons are suitable, Alkylsilanes, mineral oils and many more.
Die Umsetzungstemperatur kann in weiten Grenzen variiert werden und liegt beispielsweise zwischen - 50 und + 150' C. The reaction temperature can be varied within wide limits and is, for example, between -50 and + 150 ° C.
Als Zersetzungstemperatur des Hydrids reicht für si H4 im all-emeinen 500 bis etwa 1400' C aus, bei GeH4 liegt sie niedriger, etwa 500 bis 1200' C. Zweckmäßigerweise wird das Si oder Ge bereits auf reinstes Si oder Ge niedergeschlagen.The decomposition temperature of the hydride is generally 500 to about 1400 ° C for si H4; for GeH4 it is lower, about 500 to 1200 ° C. The Si or Ge is expediently deposited on the purest Si or Ge.
Es ist zweckmäßig, die erfindungsgemäße Umsetzung in mehreren hintereinandergeschalteten Reaktionsgefäßen durchzuführen, wobei die hinteren nicht mit Katalysator beschickt sind. Man erreicht dabei, daß, falls der Katalysator leicht flüchtig ist, er in das nächste Gefäß, das nur Alkalihydrid enthält, mit-,gerissen wird. Selbstverständlich können mehrere dieser Einheiten hintereinandergeschaltet werden.It is expedient to carry out the reaction according to the invention in several series-connected Carry out reaction vessels, the rear one not being charged with catalyst are. What is achieved here is that, if the catalyst is highly volatile, it in the next vessel, which only contains alkali hydride, is dragged along. Of course several of these units can be connected in series.
\Tach dem beanspruchten neuen Verfahren wird erreicht, daß insbesondere die im reinsten Silicium schwer zu entfernenden und sehr unliebsamen Verunreinigungen an Bor beseitigt werden. Es wurde nun gefunden, daß beispielsweise die im SiH4 noch enthaltenen flüchtigen Borverbindungen mit dem katalysierten NaH entweder zu NaBH4 umgesetzt werden ,) unter Bildung von oder mit dem Katalysator (AIR, B R, reagieren, das sofort mit dem anwesenden Alkalihydrid zum Komplex NaHBR, umgesetzt und abgeschieden wird. Ähnliche Verhältnisse liegen für die Herstellung von reinstem Germanium aus Germaniumtetrachlorid vor. Beispiel Ein 0,5 Molprozent B, H" enthaltendes Si H4 wurde durch eine 20%ige Suspension von NaH in einem Mineralöl vom Kp.,. etwa 200' C bei 100 bis 140' C geleitet, welche 15 Molprozent Al (C2 H5) ., bezogen auf eingesetztes NaH, enthielt. Das austretende SiH4 wurde durch einen zweiten Reaktor, der gleichermaßen, und zwei weitere, die wie der erste und der zweite, jedoch ohne Al (C,H"), beschickt sind, geleitet. Nach thermischer Zersetzung bei 800 bis 1000' C konnte in dem erhaltenen reinsten Silicium kein Bor mehr nachzewiesen werden.According to the claimed new process, it is achieved that in particular the very unpleasant boron impurities which are difficult to remove in the purest silicon and which are very undesirable. It has now been found that, for example, the volatile boron compounds still contained in the SiH4 are either converted to NaBH4 with the catalysed NaH, reacting with the formation of or with the catalyst (AIR, BR, which immediately reacts with the alkali hydride present to form the NaHBR complex and deposited. Similar conditions exist for the production of pure germanium from germanium tetrachloride before. example a 0.5 mole percent B, H "containing Si H4 was passed through a 20% suspension of NaH in mineral oil, bp.,. 200 ' C at 100 to 140 ° C , which contained 15 mol percent Al (C2 H5)., Based on the NaH used. The emerging SiH4 was passed through a second reactor, which is the same, and two more, which are like the first and the second, but without Al (C, H "), are fed. After thermal decomposition at 800 to 1000 ° C., no more boron could be detected in the purest silicon obtained.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEK32451A DE1044781B (en) | 1957-06-17 | 1957-06-17 | Process for the production of the purest silicon or germanium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEK32451A DE1044781B (en) | 1957-06-17 | 1957-06-17 | Process for the production of the purest silicon or germanium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1044781B true DE1044781B (en) | 1958-11-27 |
Family
ID=7219452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEK32451A Pending DE1044781B (en) | 1957-06-17 | 1957-06-17 | Process for the production of the purest silicon or germanium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1044781B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1139103B (en) * | 1960-04-07 | 1962-11-08 | Metallgesellschaft Ag | Process for the production of monosilane |
-
1957
- 1957-06-17 DE DEK32451A patent/DE1044781B/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1139103B (en) * | 1960-04-07 | 1962-11-08 | Metallgesellschaft Ag | Process for the production of monosilane |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69801392T2 (en) | Manufacture of methyl chloride | |
| DE1142608B (en) | Process for the preparation of aluminum trialkyl having at least one n-octyl group | |
| DE1044781B (en) | Process for the production of the purest silicon or germanium | |
| DE2550076C3 (en) | Process for the preparation of dichlorosilane by dismutation of trichlorosilane in the presence of tetraalkylurea | |
| DE2052144C3 (en) | Process for the preparation of alkali aluminum dialkyl dihydrides and stable solutions of alkali aluminum dialkyl dihydrides | |
| DE19621466A1 (en) | Process for the catalytic production of alkali alcoholates | |
| DE4029323A1 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF OLIGOGLYCERINE MIXTURES WITH A HIGH DIGLYCERINE CONTENT | |
| DE1768859A1 (en) | Process for the production of cyclohexene or methylcyclohexene | |
| DE2527650C3 (en) | Process for the preparation of phenylthiophosphonyl dichloride | |
| DE1046578B (en) | Process for the production of the purest elements | |
| DE3779772T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING 0.0-DI-LOW-ALKYL CHLOROTHIOPHOSPHATES. | |
| EP0136549A1 (en) | Process for the preparation of alkylchlorides from alcohol-ether mixtures obtained by the etherification of cellulose | |
| DE1170410B (en) | Process for converting halogen-containing organoaluminum compounds into halogen-containing aluminum compounds which contain other hydrocarbon radicals | |
| AT221532B (en) | Process for the production of hydrides of the elements boron, aluminum, carbon, silicon, germanium or tin | |
| EP0569690B1 (en) | Process for the preparation of trimethyl aluminium by the reduction of methyl aluminium chloride with sodium using high shearing force | |
| DE1038019B (en) | Process for the preparation of hydrogen boride compounds | |
| DE1085505B (en) | Process for the production of hydrogen compounds of the elements of main group IV of the Periodic Table with atomic numbers 14 to 50 | |
| DE1291736B (en) | Process for the preparation of 2-chloro-2-methyl-6-methylene-7-octene | |
| DE1096341B (en) | Process for the production of monosilane | |
| DE855854C (en) | Process for the dealkylation of alkylphenols | |
| DE937288C (en) | Process for the preparation of diallyl compounds | |
| DE1177154B (en) | Process for increasing the content of trialkylhalosilanes and tetraalkylsilanes in the alkylation products formed in the reaction of low molecular weight alkyl halides with silicon or its alloys or mixtures with metals in the presence of hydrogen halide | |
| DE68913299T2 (en) | Process for the preparation of 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide. | |
| DE698006C (en) | cal pressure hydrogenation of solid carbonaceous substances | |
| DE1163326B (en) | Process for producing the organometallic component of a mixed catalyst containing aluminum and beryllium compounds suitable for the polymerization of ª-olefins |