去除砷中痕量氯的方法与流程

本公开涉及半导体领域，具体涉及去除砷中痕量氯的方法。
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：高纯砷是合成砷化镓化合物、砷化锌、砷化铟、硒化砷化合物等的主要原料。高纯砷广泛应用于集成电路，芯片器件，霍尔元件，硫系玻璃，5g通讯等领域。近年来随着高新技术产业的发展，高纯砷的应用领域日益广泛，对高纯砷的纯度要求越来越高。其中生产高纯砷的常见方法是氯化砷的氢化还原法，三氯化砷和h2在高温下发生化学反应生成砷单质和hcl，生成的hcl大部分随着气流被带走，砷单质产品中还是残留有痕量级别的氯。上述的说明仅是提供
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，并未承认上文的“
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”构成本公开的现有技术。技术实现要素：鉴于
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存在的问题，本公开提供了去除砷中痕量氯的方法，可以去除砷单质产品中残留的痕量级别的氯。在一实施例中，本公开去除砷中痕量氯的方法包含步骤：a.将进气管连接到石英管，将砷放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端连接出气管；b.向石英管中先通入不活泼气体置换掉石英管中空气，再通入氢气，同时给石英管中的砷加热以去除砷表面的氯；c.维持步骤b中的氢气流量，继续升高步骤b中的加热温度，使砷气化升华，控制石英管的另一端的温度使砷蒸气冷凝；d.对于冷凝的砷，将其尾部的砷去除，即得最终除氯后的砷产品。本公开的有益效果如下：本公开提供的去除砷中痕量氯的方法操作简单、无污染、效率高、分离彻底，生产成本低，易于规模化生产。用本公开的方法得到的砷产品纯度可以达到7.5n以上，氯含量可以稳定小于5ppb的水平，可以达到设备的检测极限值，达到mbe源的使用要求。附图说明图1为本公开一实施例的去除砷中痕量氯的方法的示意图。具体实施方式应理解的是，所公开的实施例仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。在本申请的描述中，除非另有规定或说明，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。在本公开的说明中，未明确说明的术语、专业用词均为本领域技术人员的公知常识，未明确说明的方法均为本领域技术人员公知的常规方法。本公开利用了氢气的气流带动作用以及与氢气和亲和反应而去除砷中痕量氯。首先，hcl与砷单质沸点存在差异，在加热条件下残留在单质砷表面的氯会优先挥发掉，此外，在固体砷块内部还是会夹杂残留少量的氯，此时利用砷可以升华为砷蒸气，并且通入氢气，而氯与氢会亲和生成hcl的特性，而砷蒸气和hcl可以容易地分离，hcl会被氢气流带走，因此可以进一步除去砷中的痕量氯。在一实施例中，本公开的去除砷中痕量氯的方法包含步骤：a.将进气管连接石英管，将砷放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端连接出气管；b.向石英管中先通入不活泼气体置换掉石英管中空气，再通入氢气，同时给石英管中的砷加热以去除砷表面的氯；c.维持步骤b中的氢气流量，继续升高步骤b中的加热温度，使砷气化升华，控制石英管的另一端的温度使砷蒸气冷凝；d.对于冷凝的砷，将其尾部的砷去除，即得最终除氯后的砷产品。在一实施例中，在步骤a中，在进气管连接石英管之前，先在石英管中通过王水、超纯水对其进行预处理。该预处理过程可以有效去除石英管中的杂质成分，避免后续的加热分离过程中杂质引入最终的砷产品。在一些实施例中，在步骤b中，不活泼气体包含氮气、稀有气体中的至少一种。在一些实施例中，在步骤b中，对砷加热的温度为100℃-450℃，恒温时间为2.5h-3.5h，该温度范围可以保证砷表面的氯能够较快的去除，从而缩短分离除氯的时间。通入的氢气流量不能过大，氢气流量过大会导致砷蒸气还来不及冷凝被氢气的气流通过出气管带出石英管；而通入的氢气流量也不能过小，氢气流量过小会导致氢气与氯反应不彻底，并且气流太小无法发挥氢气流带动砷蒸气到石英管另一端冷凝的分离作用。因此，在一些实施例中，在步骤b中，通入的氢气流量为100l/h-500l/h。在一些实施例中，在步骤c中，升高后的加热温度为500℃-700℃，恒温时间为4h-6h，该温度范围可以保证砷有效气化，缩短分离除氯的时间。在一些实施例中，在步骤c中，砷的升华速度为0.5kg/h-5kg/h，当砷的升华速度控制在该范围时，可以进一步降低最终砷中的含氯量。在一些实施例中，在步骤c中，石英管的另一端的温度控制为300℃-400℃，该温度范围可以保证砷及时冷凝。在一些实施例中，在步骤d中，对于冷凝的砷，将其尾部的10％-15％的砷去除后得到最终的砷产品。石英管的直径不受具体限制，只要其能够匹配所要提纯的砷的重量、进气管和出气管的大小即可。在一些实施例中，石英管的直径可为100mm-200mm。出气管的直径大小不受具体限制，只要其能够匹配石英管即可。在一些实施例中，出气管的直径为石英管直径的1/4-1/2。在一些实施例中，出气管未连接石英管的一端连接尾气处理装置，以进一步处理氢气和hcl气体。在一实施例中，出气管未连接石英管的一端首先连接装有碱性液体的处理装置以优先处理hcl气体。下面结合实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。在下述实施例、对比例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得或本领域中公知的方法制备获得。实施例1选一条直径为130mm的石英管，通过王水，超纯水预处理干净，连接好进气管接入石英管，将9kg砷块放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端接入出气管。向石英管中先通入流量200l/h的氮气30min置换掉石英管中空气，再通入流量为100l/h的氢气，同时给石英管的砷块加热，温度设计为300℃维持3h，以去除砷块表面的氯。保持氢气流量，继续升高温度到600℃，恒温5h，砷块逐渐汽化升华掉。同时在石英管靠近出气管的一端砷蒸汽重新冷凝，而夹杂在固体砷块中的游离氯一同汽化后与氢气生成的氯化氢，氯化氢伴随着气流从石英管的尾端排出。取重新凝结的砷块，去除尾部的10％的砷产品，即可收集到产品。实施例2选一条直径为130mm的石英管，通过王水，超纯水预处理干净，连接好进气管接入石英管，将12kg砷块放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端接入出气管。向石英管中先通入流量200l/h的氮气30min置换掉石英管中空气，再通入流量为150l/h的氢气，同时给石英管的砷块加热，温度设计为350℃维持3h，以去除砷块表面的氯。保持氢气流量，继续升高温度到600℃，恒温6h，砷块逐渐汽化升华掉。同时在石英管靠近出气管的一端砷蒸汽重新冷凝，而夹杂在固体砷块中的游离氯一同汽化后与氢气生成的氯化氢，氯化氢伴随着气流从石英管的尾端排出。取重新凝结的砷块，去除尾部的10％的砷产品，即可收集到产品。实施例3其他条件同实施例1，区别在于：收集尾部的10％的砷产品，随机取三个样品。对比例1选一条直径为130mm的石英管，通过王水，超纯水预处理干净，连接好进气管接入石英管，将9kg砷块放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端接入出气管。向石英管中先通入流量200l/h氮气30min置换掉石英管中空气，再通入流量100l/h氢气，同时给石英管的砷块加热，温度设计为300℃维持3h，收集得到的砷产品。对比例2选一条直径为130mm的石英管，通过王水，超纯水预处理干净，连接好进气管接入石英管，将12kg砷块放入石英管靠近进气管的一端，同时将石英管的另一端接入出气管。向石英管中先通入流量200l/h氮气30min置换掉石英管中空气，再通入流量150l/h氢气，同时给石英管的砷块加热，温度设计为350℃维持3h，收集得到的砷产品。实施例1-3和对比例1-2中初始砷产品中氯的含量和最终砷产品中氯的含量采用辉光放电质谱法(gd-ms)检测，测试结果如表1所示。表1示例初始砷产品中氯的含量/ppb最终砷产品中氯的含量/ppb实施例1800<5实施例2600<5实施例38006，<5，5.2对比例1800120对比例260080通过表1中的测试结果可知，用本公开的方法得到的砷产品中的氯含量可以稳定地小于5ppb的水平，达到mbe源的使用要求。另外，本公开提供的去除砷中痕量氯的方法操作简单、无污染、效率高、分离彻底，生产成本低，易于规模化生产。当前第1页12