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Génération de SiF4

IP.com Disclosure Number: IPCOM000200736D
Publication Date: 2010-Oct-27
Document File: 5 page(s) / 119K

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Génération de SiF4

Contexte

Les contraintes liées à la sécurité de la mise en œuvre de gaz toxiques et/ou nocifs et/ou corrosifs peuvent conduire à l’impossibilité d’utilisation des ces gaz, soit pour des raisons techniques, soit pour des raisons réglementaires, soit pour des raisons économiques.

En particulier, le SiF4 est un gaz corrosif et toxique qui peut-être utilisé pour les dépôts de couches minces de silicium et former ainsi du Si :H :F.

La mise au point de méthodes de distribution sûrs de produits dangereux est donc un axe de recherche fort. Par exemple, des solutions permettant d’avoir un stockage d’hydrures (PH3, AsH3) plus sûrs ont été développées dans le passé (bouteilles SDS de Matheson).

 

Problème à résoudre

Le problème à résoudre est la génération de SiF4 au plus proche du point d’utilisation. Le but est de s’affranchir du transport et du stockage de cylindre de SiF4 et lui substituer le transport et le stockage d’un produit moins dangereux.

Invention pour solutionner le problème

Pour réaliser ceci nous proposons l’invention consistant à mettre des fluorures à priori solides dans un contenant de type cartouche chauffée dans le quel nous faisons passer un gaz porteur.

L’invention s’appuie sur la réaction chimique de certains fluorures avec le SiF4 pour former des complexes solides. Par exemple, d’après les propriétés des hexa-fluoro-silicates (voir en annexe) il apparait que du tétrafluorure de silicium est susceptible d’être émis par un apport de chaleur à une charge de hexafluorosilicate[1] :

On peut envisager de généraliser le principe à d’autres types de sels suivant la réaction suivante :

Avec n=2 si M est un métal alcalin : Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Avec n=1 si M est un métal alcalino terreux : Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

D’autres métaux peuvent donner lieu aux hexafluorosilicates, mais on s’attend à une stabilité moindre. Tous les fluorures de ce type sont des solides blancs cristallins.

Parmi les différents sels envisagés, le hexafluorosilicate de sodium semble présenter quelques avantages :

  • disponible  à l’état naturel.
  • Economique.

Comme candidat préféré il est suivi par le CaSiF6,2H2O :

  • moins stable (sa décomposition interviendra à une température inférieure);
  • sous-produit de préparation de minerais à partir des roches phosphatées (dans la préparation de l’aluminium par exemple);
  • mais moins disponible à la pureté requise.

Ainsi, une première façon envisageable de générer du SiF4 est de :

1.    Mettre dans une bouteille du Na2SiF;

2.    Chauffer cette bouteille à plus de 300°C ;

Cela générera du SiF4 qui pourra ensuite être utilisé selon son choix.

Une seconde possibilité consiste à :

1.    Mettre du Na2SiF6 dans une cartouche;

2.    Chauffer cette cartouche à plus de 300°C;

3.    Balayer la  cartouche avec un gaz porteur (N2, H2, Ar …) ou tout gaz non réactif avec le sel et le SiF4 (SiH4, O2…);

Cela générera un mé...