JPH0436090B2 - - Google Patents
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- JPH0436090B2 JPH0436090B2 JP59182772A JP18277284A JPH0436090B2 JP H0436090 B2 JPH0436090 B2 JP H0436090B2 JP 59182772 A JP59182772 A JP 59182772A JP 18277284 A JP18277284 A JP 18277284A JP H0436090 B2 JPH0436090 B2 JP H0436090B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、モノシランの製造方法に関する。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to a method for producing monosilane.
エレクトロニクス産業市場の急成長に伴いモノ
シランは、IC、太陽電池、光感光体ドラム等に
おける半導体薄膜を形成するための原料ガスとし
て近年急激に需要が増加している。モノシランガ
スの製造方法として四塩化硅素又は三塩化硅素等
のクロロシラン類をアルカリ金属ハイドライド又
はアルキルアルミニウムハイドライドで還元する
方法が一般的である。前記したエレクトロニクス
分野の用途に使用される原料ガスとしてのモノシ
ランは、極めて高い純度のものが要求される。そ
のために、吸着精製処理に際して、吸着剤の使用
量を増やして精製したり、不活性ガスを製品であ
るモノシランとともに除去したりすることにより
要求に応えようとしている。
With the rapid growth of the electronics industry market, demand for monosilane has increased rapidly in recent years as a raw material gas for forming semiconductor thin films in ICs, solar cells, photoreceptor drums, etc. A common method for producing monosilane gas is to reduce chlorosilanes such as silicon tetrachloride or silicon trichloride with an alkali metal hydride or an alkyl aluminum hydride. Monosilane as a raw material gas used in the electronics field described above is required to have extremely high purity. To this end, attempts are being made to meet this demand by increasing the amount of adsorbent used during adsorption purification treatment and by removing inert gas along with the monosilane product.
本発明者らは、例えばモノシランガスを原料と
してこれをグロー放電分解やCVD処理して半導
体シリコン薄膜とし、非晶質シリコン太陽電池を
形成する場合においては、少量の不純物、とくに
窒素や電池の性能と深い相関を有し、これを極微
量とすることによりとくに経日劣化特性が格段に
向上することを見い出した。しかしながら、前記
したような従来の方法では、モノシラン中の窒
素、酸素の含有量が1ppm以下、0.5ppm以下にま
で効果的に精製することはきわめて困難である。
For example, when monosilane gas is used as a raw material and subjected to glow discharge decomposition or CVD treatment to form a semiconducting silicon thin film to form an amorphous silicon solar cell, we believe that small amounts of impurities, especially nitrogen, may affect battery performance. It has been found that there is a deep correlation, and that by reducing this amount to an extremely small amount, the deterioration characteristics over time can be significantly improved. However, with the conventional methods as described above, it is extremely difficult to effectively purify monosilane to a level where the nitrogen and oxygen contents are 1 ppm or less, or 0.5 ppm or less.
しかして本発明の目的は、たとえば窒素含量
1ppm以下、酸素含量0.5ppm以下という超高純度
のモノシランを製造する方法を提供することであ
る。 The object of the invention is therefore to reduce the nitrogen content, e.g.
An object of the present invention is to provide a method for producing ultra-high purity monosilane with an oxygen content of 1 ppm or less and an oxygen content of 0.5 ppm or less.
本発明の上記目的は、一般式、SiNoCl4-o(ここ
に、nは、0、1、2又は3を表わす。)で示さ
れる一種又は二種以上のクロロシラン類を還元し
てモノシランを製造する方法において、実質的に
窒素及び酸素を含有しないクロロシラン類及び/
又は還元剤、場合により溶媒を反応原料として用
いることにより達成される。
The above object of the present invention is to reduce one or more chlorosilanes represented by the general formula SiN o Cl 4-o (where n represents 0, 1, 2 or 3) to produce monosilane. In the method for producing chlorosilanes and/or substantially nitrogen- and oxygen-free
Alternatively, this can be achieved by using a reducing agent, and in some cases a solvent, as a reaction raw material.
以下本発明を詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below.
一般式、SiHoCl4-oで示されるクロロシラン類
は、四塩化硅素、トリクロロシラン、ジクロロシ
ラン、モノクロロシランである。これらの一種又
は二種以上のクロロシラン類を還元剤を用いて公
知の手段で還元してモノシランが製造される。還
元剤としては、アルキルアルミニウムハイドライ
ドやリチウムハイドライド、リチウムアルミニウ
ムハイドライド等の金属ハイドライドを用いられ
る。還元剤として金属ハイドライドを用いる場合
は、溶媒として、例えばジブチルエーテル、テト
ラヒドロフラン等が用いられる。 The chlorosilanes represented by the general formula SiH o Cl 4-o are silicon tetrachloride, trichlorosilane, dichlorosilane, and monochlorosilane. Monosilane is produced by reducing one or more of these chlorosilanes by a known method using a reducing agent. As the reducing agent, metal hydrides such as alkyl aluminum hydride, lithium hydride, and lithium aluminum hydride are used. When a metal hydride is used as the reducing agent, dibutyl ether, tetrahydrofuran, etc. are used as the solvent.
本発明においては、クロロシラン類および還元
剤、場合により溶媒等(以下反応系原料という)
を、実質的に窒素及び酸素を含有しない状態で用
いるものである。ここで実質的に窒素等を含有し
ない状態とは、窒素および酸素含量をガスクロの
検出限界未満とするものである。すなわち窒素は
1ppm未満、酸素は0.5ppm未満とすればよい。 In the present invention, chlorosilanes, reducing agents, and optionally solvents (hereinafter referred to as reaction system raw materials)
is used in a state substantially free of nitrogen and oxygen. Here, the state of substantially not containing nitrogen or the like means that the nitrogen and oxygen contents are below the detection limit of gas chromatography. In other words, nitrogen is
The content of oxygen may be less than 1 ppm, and the content of oxygen may be less than 0.5 ppm.
これら反応系原料から実質的に窒素及び酸素を
除去するには、減圧下で脱気するか、水素でパー
ジ(ストリツピング;放散処理)することにより
容易に行なうことができる。沸点の高い液体又は
固体の反応系原料は、減圧下の脱気処理が好まし
い。また、沸点の低い液体は水素によるパージが
効果的である。例えば、四塩化硅素、トリクロロ
シラン等のクロロシラン類は、水素でパージし、
溶存する酸素、窒素を追い出す。同時に含有され
ているアルゴン等も原料から除くことができる。
還元剤としてアルキルアルミニウムハイドライド
を使用する場合は、水素でパージするのが好まし
いが、沸点の高いアルキルアルミニウムハイドラ
イドを用いるときは、減圧下で脱気することもで
きる。また、還元剤として、リチウムハイドライ
ド、リチウムアルミニウムハイドライド等の金属
ハイドライドを使用する場合には、通常ジブルエ
ーテル、テトラヒドロフラン等の溶媒が用いられ
るので、この場合は、溶媒を水素でパージするの
が好ましい。水素によるパージの条件は、処理す
る物質の性状量に応じて適宜選択される。 Nitrogen and oxygen can be substantially removed from these reaction raw materials by degassing under reduced pressure or by purging (stripping; dispersion treatment) with hydrogen. A liquid or solid reaction material having a high boiling point is preferably degassed under reduced pressure. Furthermore, purging with hydrogen is effective for liquids with low boiling points. For example, chlorosilanes such as silicon tetrachloride and trichlorosilane are purged with hydrogen,
Drives out dissolved oxygen and nitrogen. At the same time, argon and the like contained can also be removed from the raw material.
When an alkyl aluminum hydride is used as the reducing agent, it is preferable to purge with hydrogen, but when an alkyl aluminum hydride with a high boiling point is used, degassing under reduced pressure can also be performed. Further, when a metal hydride such as lithium hydride or lithium aluminum hydride is used as a reducing agent, a solvent such as dibru ether or tetrahydrofuran is usually used, and in this case, it is preferable to purge the solvent with hydrogen. The conditions for purging with hydrogen are appropriately selected depending on the properties and quantities of the substance to be treated.
例えば、アルミニウムジエチルハイドライド
500は、35℃で、50/時の水素で4時間バブ
リングすることにより、窒素及び酸素は実質的に
除去される。また、四塩化硅素100は、室温に
て、10/時の水素で4時間バブリングすること
により、窒素及び酸素は実質的に除去される。 For example, aluminum diethyl hydride
Nitrogen and oxygen are substantially removed by bubbling 500 with hydrogen at 50/hour for 4 hours at 35°C. In addition, nitrogen and oxygen are substantially removed from silicon tetrachloride 100 by bubbling hydrogen at 10/hour for 4 hours at room temperature.
以上のようにして、窒素及び酸素を実質的に完
全に除いたクロロシラン類、還元剤又は還元剤を
含む溶液を反応器に供給し、圧力0Kg/cm2G〜10
Kg/cm2G、温度10℃〜150℃で還元反応を行うこ
とにより、モノシランが生成する。反応液に溶在
しているモノシラは水素でストリツピングして発
生したモノシランガスとともに精製工程に送られ
る。精製は、活性炭、モレキユラーシーブ等の吸
着剤を用いて行なわれる。精製されたモノシラン
ガスは、凝縮器で凝縮し、次いで気液分離器で水
素ガスを分離して、製品貯槽に貯液する。 As described above, a solution containing chlorosilanes, a reducing agent, or a reducing agent from which nitrogen and oxygen have been substantially completely removed is supplied to the reactor, and the pressure is 0 Kg/cm 2 G~10
Monosilane is produced by performing a reduction reaction at Kg/cm 2 G and a temperature of 10°C to 150°C. Monosilane dissolved in the reaction solution is sent to a purification process together with monosilane gas generated by stripping with hydrogen. Purification is carried out using adsorbents such as activated carbon and molecular sieves. The purified monosilane gas is condensed in a condenser, and then hydrogen gas is separated in a gas-liquid separator and stored in a product storage tank.
以下本発明を実施例により具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below using examples.
実施例 1
1m3のオートクレーブにアルミニウムジエチル
ハイドライド500を仕込み、35℃で毎時50の
水素で4時間バブリングした。次いで、あらかじ
め、常温で毎時10の水素で4時間バブリング処
理した四塩化硅素100を毎時20の速度でオー
トクレーブに供給した。圧力は9Kg/cm2Gとなつ
た。次に、毎時10Nm3の水素をオートクレーブに
供給しながら、生成したモノシランをストリツピ
ングし、10の活性炭を充填した吸着塔、次いで
5のモレキユラーシーブを充填した吸着塔を通
して精製したところ、15Kgのモノシランが得られ
た。このモノシラン中の窒素は1ppm以下、酸素
は0.5ppm以下であつた。Example 1 A 1 m 3 autoclave was charged with 500% aluminum diethyl hydride and bubbled with hydrogen at 50% per hour at 35°C for 4 hours. Next, 100 g of silicon tetrachloride, which had been bubbled with hydrogen at room temperature for 4 hours at a rate of 10 g/h, was supplied to the autoclave at a rate of 20 g/h. The pressure became 9Kg/cm 2 G. Next, while supplying 10 Nm 3 of hydrogen per hour to the autoclave, the produced monosilane was stripped and purified through an adsorption tower packed with 10 activated carbons and then an adsorption tower packed with 5 molecular sieves. Monosilane was obtained. The nitrogen content in this monosilane was 1 ppm or less, and the oxygen content was 0.5 ppm or less.
比較例 1
アルミニウムジエチルハイドライド及び四塩化
硅素を水素でバブリングしない以外は実施例1と
同様にして、15Kgのモノシランを得た。モノシラ
ン中の窒素は5ppm、酸素は2ppmであつた。Comparative Example 1 15 kg of monosilane was obtained in the same manner as in Example 1 except that aluminum diethyl hydride and silicon tetrachloride were not bubbled with hydrogen. Nitrogen and oxygen in the monosilane were 5 ppm and 2 ppm, respectively.
本発明によれば、反応系原料をパージするごと
き極めて簡単な操作をするのみで窒素1ppm以下、
酸素0.5ppm以下の超高純度のモノシランを製造
することが可能となり、このモノシランは、例え
ば、非晶質シリコン太陽電池に用いるときは電池
の性能、とくに経日劣化特性を格段に向上せしめ
ることができる。
According to the present invention, nitrogen can be reduced to 1 ppm or less by simply performing an extremely simple operation such as purging the raw materials of the reaction system.
It is now possible to produce ultra-high purity monosilane containing less than 0.5 ppm of oxygen, and when used in, for example, amorphous silicon solar cells, this monosilane can significantly improve the performance of the battery, especially its aging characteristics. can.
一方、本発明の処理を施さないで製造したモノ
シランは、通常窒素5ppm、酸素2ppm程度を含有
しており、これを例えば脱気処理して窒素1ppm
以下、酸素0.5ppm以下の超高純度にすることは
極めて困難である。 On the other hand, monosilane produced without the treatment of the present invention normally contains about 5 ppm of nitrogen and 2 ppm of oxygen;
It is extremely difficult to achieve ultra-high purity of oxygen below 0.5 ppm.
Claims (1)
2又は3を表わす。)で示される一種又は二種以
上のクロロシラン類を還元してモノシランを製造
する方法において、減圧下で脱気するか、水素で
パージすることにより、窒素は1ppm未満、酸素
は0.5ppm未満としたクロロシラン類及び還元剤
を用いることを特徴とする高純度モノシランの製
造方法。1 General formula, SiH o Cl 4-o (where n is 0, 1,
Represents 2 or 3. ) In the method of producing monosilane by reducing one or more chlorosilanes, nitrogen is reduced to less than 1 ppm and oxygen is reduced to less than 0.5 ppm by degassing under reduced pressure or purging with hydrogen. A method for producing high purity monosilane, characterized by using chlorosilanes and a reducing agent.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18277284A JPS6163515A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Production of monosilane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18277284A JPS6163515A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Production of monosilane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6163515A JPS6163515A (en) | 1986-04-01 |
| JPH0436090B2 true JPH0436090B2 (en) | 1992-06-15 |
Family
ID=16124147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18277284A Granted JPS6163515A (en) | 1984-09-03 | 1984-09-03 | Production of monosilane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6163515A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000069774A1 (en) * | 1999-05-14 | 2000-11-23 | Texaco Development Corporation | Hydrogen recycle and acid gas removal using a membrane |
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| WO2008119505A1 (en) | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Rev Renewable Energy Ventures Inc. | Catalytic hydrogenation |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120511A (en) * | 1982-01-07 | 1983-07-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Silane purification method |
-
1984
- 1984-09-03 JP JP18277284A patent/JPS6163515A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6163515A (en) | 1986-04-01 |
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