三氯硅烷的制备及精制工艺进展

三氯硅烷

(HSiCl3)是一种重要的高附加值原料，主要用作半导体工业中制造超

纯多晶硅和高纯硅烷的原料及外延生长的硅源。

    1  HSiCl3 的制备

    1.1  硅氢氯化法

    该方法是用冶金级硅粉或硅铁、硅铜作原料与 HCl 气体反应，可使用 Cu 或

Fe 基催化剂，反应在 200-800℃和 0.05-3MPa 下进行，反应式如下：

    2Si+7HCl→HSiCl3 +SiCl4 +3H2   (1) 

    该反应所用反应器经历了从固定床、搅拌床到流化床的发展过程，工艺也从

间歇发展到连续。反应器由碳钢制成，预先将

Si 粒子加入反应器，加热至所需

温度后，从底部连续通入

HCl 气体，产物及未反应原料被连续输出，经除尘、

精制后，用于生产高纯多晶硅或高纯硅烷。

    上述反应是放热反应，反应热为－141.8 kJ/mol。升高温度有利于提高反应

速率，但同时导致

HSiCl3 的选择性下降。通过优化反应温度，可明显提高

HSiCl3 的选择率，例如在 300-425℃和 2-5kPa 条件下使 Si 与 HCl 反应，产

物以

600-1000kg/h 连续输出，HSiCl3 的选择率高达 80%-88%，副产物包

括质量分数

1%-2% H2SiCl2 和 1%-4%缩聚物，其余为 SiCl4。

    HCl 气体中的水分对 HSiCl3 收率有很大影响，因此必须严格干燥。Si 与 HCl

生成

HSiCl3 的反应是零级反应，使用纯度大于 99.99%的 Si 作原料时，

HSiCl3 的收率较低。Anderson 等在一个微型反应器中用不同级别的 Si 作原料

研究了上述反应，结果表明，冶金级

Si 原料中所含杂质 Al 对反应有催化作用，

可使反应温度降低，

HSiCl3 收率提高。此外，Anderson 和 Hoel 等研究还发现，

Si 原料中 Cr 和 Mn 的含量对上述反应有明显的影响。Cr 对 HSiCl3 的选择性有

正面影响，当原料中含有质量分数

(3-10 00)×10-5 的 Cr 时，HSiCl3 的选择

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