JPS60180909A - 水素化ケイ素の製造方法 - Google Patents

水素化ケイ素の製造方法

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JPS60180909A
JPS60180909A JP3482984A JP3482984A JPS60180909A JP S60180909 A JPS60180909 A JP S60180909A JP 3482984 A JP3482984 A JP 3482984A JP 3482984 A JP3482984 A JP 3482984A JP S60180909 A JPS60180909 A JP S60180909A
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博治 宮川
Toshihiro Abe
智弘 安部
Kenji Iwata
健二 岩田
Kiyougo Koizumi
鏡悟 小泉
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マグネシウムおよびケイ素を含む合金と酸と
を反応させることにより一般式S i n H2n+2
(nは1以上の正の整数)で表わされる水素化ケイ素を
製造する方法に関する。さらに詳しくは、鎖状あるいは
環状の含チツ素有機化合物の溶媒中にて実質的に水を含
まない条件下で該ケイ素合金と酸とを反応させ、水素化
ケイ素を製造する方法に関する。
近年、エレクトロニクス工業の発展に伴い、多結晶シリ
コンあるいはアモルファスシリコン等の半導体用シリコ
ンの需要が急激に増大している。
水素化ケイ素S i n H2n+2はかかる半導体用
シリコンの製造用原料として最近その重要性を増してお
り、特にシラy(SiH4)、ジシラン(SizHs)
は太陽電池用半導体の原料等として、今後大幅な需要増
加が期待されている。
従来より、水素化ケイ素を製造する主たる方法として下
記の方法が知られている。
■ケイ素合金と酸ヲ水溶液中にて反応させる方法、例え
ばMfg Si + 4 HC↑計−→2 Mr C1
,+18 i n H2n+z+ (1−T) H! リケイ素合金と酸を液体アンモニア中にて作用させる方
法、例えばへ411 S i + 4 N +14 B
r−一→2 MW Brz+ 4 N11a+ T 5
in)]2n+2−F−(1−T ) IIs■ハロゲ
ン化ケイ#Y有り溶媒中にて還元剤と作用させる方法、
例えばSi CIA+ Li Atl−14−−→Li
C1+ AtCts+ Si t14 ■ハロゲン乞含有1−る水素化ケイ素の不均化による方
法、例えばSi + Si Ct4+ 2 rI2Si
 LIC4s+ Si HsCt しかして(刀の方法は、はぼ常温、常圧で反LF;Y行
ない祷るか、各4111の水素化ケイ素及び半導体用ガ
スとしては使用上向と1の多い含酸素ケイ、低化合物(
倒置ばシリルエーテル等)か不純物として生成し、それ
らの分離が困雉であること、及び水素化ケイ素5inH
2n+2への転化率が低い等の致命的な問題がある。■
の方法は、液体アンモニア中にて反応を行なうため常圧
下で実施する場合には、アンモニアの沸点以下の冷媒を
使用して反応温度を制$1i1する必要があり工業的に
実施するのはやっかいである。さらに■の方法は還元剤
が高1であること、■の方法は高温、高圧での反応浬1
+卸を必要とする等の問題を含んでいる。
不発明者らは、これら従来の方法の間粗点を解決−rべ
(、新しい製造方法の開発に税慧努力したいは水素であ
って、同一分子中にあるHの少なくとも一個は炭化水素
基である)で表わされる群より選択される・(口状もし
くは環状の含チッ素有磯化合物の少くとも14g4’Y
溶媒として使用し、核浴媒存゛在下にマグネシウムおよ
びケイ素を含む合金と酸とを実質的に水を含まない条件
下で反応させることを特徴とする水素化ケイ素の製造方
法である。
、本発明によれば、含酸素ケイ素化合物等の不純物を含
まない高純度の水素化ケイ素を低コストで製造すること
が可能である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明において用いられるケイ素合金とは、ケイ素及び
マグネシウムを必須成分とするものであり、他に第6成
分金属を含むこともできる。マグネシウムとケイ素の原
子比(■/Si)は1/3〜6/1の範囲であることが
望ましい。具体例としては、Mh Si 、 Mh S
i Ni 、 Mh Si At 、 MfzSi2B
a 1MfSiBa。
Ce MW2 S i2、MW6 Si4 Cu16、
Mf8S i6 k/4 F e等が挙げられる。これ
らは2種以上の混合物として用いることもできる。また
合金の粒度は特に制限はないが、細かい程好ましい。し
かしながら経済上又は取扱い上、20及至300メツシ
ユの範囲であることが望ましい。
1 及至Ruは炭化水素基、あるいは水素であって、同一分
子中にあるRの少な(とも−個は炭化水素基である)で
表わされるものであり、実質的に無水のものである。か
かる含チツ素有機化合物の具体例としては、メチルアミ
ン、エチルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミン、
ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジローブチルアミン
、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N−メチルエ
チルアミン、N−メチルブチルアミ/、N−エチル−N
−メチルプロピルアミン、エチレンジアミン、トリメチ
レンジアミン、1,2.5−トリアミノプロパン、ジエ
チレントリアミン、ピペリジン、アリルアミン、インプ
ロパツールアミン、メチルジ(2−クロルエチル)アミ
ン、アニリン、アニシジン、2−エチル−P−フェニン
/ジアミン、ナフチルアミン、ピリジン等か好ましいも
のとしてあげら梃=≠−6琴碍上および反応温度の制御
上特に望ましい。なお、これらは2種以上の混合溶媒と
して用いることもでき、また含チツ素有機化合物以外の
溶剤、例えばエーテル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化
水素類等を併用することもできる。
本発明においては含チン素化合物を実質的に無水の条件
で使用するが脱水方法には特に制限はな(、通常用いら
れる方法を採用できる。含水量は1ooopμη以下、
好ましくは1100pp以下であることが望ましい。例
えば、ナトリウム、カリウム、塩化カルシウム、硫酸ナ
トリウム、五酸化リン、モレキュラーシープなどの脱水
剤もしくは吸着剤による処理で充分に目的は達せられる
酸としては、塩化水素、臭化水素、フッ化水素、硫酸、
リン酸などの無機酸、および酢酸、ギ酸、プロピオン酸
などの有機酸が挙げられ、これらは脱水処理後実質的に
無水の状態で用いられる。これらのうち塩化水素、硫酸
が水素化ケイ素の収率上好ましい。
次に反応の様式について述べる。
本発明は、実質的に無水の状態で含チツ素有機溶媒中に
てケイ素合金と酸とを反応させるものであり、これら各
反応成分の装入方法等について特に限定するものではな
い。例えば、含チツ素有機溶媒中にケイ素合金と酸を同
時に装入、あるいは酸を溶解させた含チツ素有機溶媒中
にケイ軒金を装入、あるいはケイ素合金をけん濁させた
中に酸を装入するなど種々の反応様式を採用できる。
含チツ素有機溶媒、酸およびケイ素合金の量バランスは
、それぞれ反応様式および含チツ素有機溶媒の種類によ
って変え得るが、水素化ケイ素の収率上、酸の使用量は
ケイ素合金の反応当量以上であることが必要である。
反応温度は一25及至300℃、好ましくは室温から該
含チツ素有機溶媒の沸点までである。また反応は通常、
常圧下または加圧下で行なうが、減′圧下にても行ない
得る。雰囲気ガスは必ずしも必要としないが、必要に応
じ生成する水素化ケイ素と反応しない、例えば窒素、水
素、ヘリウム、アルゴン等を用い得る。反応器の形成に
制限はないが、ケイ素合金の表面に形成される副生マグ
ネシウム塩の除去のためにもある程度攪拌によって内容
物を摩砕できるものが望ましい。生成ガスの分離及び精
製はそれぞれ通常の深冷分離、吸着剤等によって行ない
得る。
本発明によれば、反応条件に、常圧下または加圧下で低
温の冷媒を必要としない反応温度を選択することが可能
である。かつケイ箪合金中のケイ素の水素化ケイ素5i
nH2n+2への転化率が高いため低コストで水素化ケ
イ素、特にシラン(SiII4)を製造することが可能
である。さらに本発明によって得られる水素化ケイ素中
には、含酸素ケイ素化合物等の不純物が少な(、煩雑な
精製工程を経ずども充分に高純度な水素化ケイ素が得ら
れるのである。
以下、本発明を実施例によって説明する。
〈実施例1〉 容量500−のセパラブルフラスコに、モレキュラーシ
ブ−6Aにて脱水したアニリン200tntを装入し、
さらに該アニリンの温度を150”Cとした後、これに
五酸化リンで脱水した塩化水素ガスを吹き込んだ。アニ
リン中に含まれている塩化水素及び水の量はそれぞれ1
0wt、%、5wt、ppmであった。
次に水素ガス雰囲気中、このアニリン溶液に、ガラスピ
ース(直径3ma)約1001nlを加え、摩砕かつ攪
拌しながら更にケイ化マグネシウム(Mr2S i )
6、Of(粒度100及至200メツシユ、78.2 
mmo +−8I)を40分間一定速度で加え続けた。
この間、熱媒により液を加熱することにより反応温度を
150℃に保った。生成ガスは、液体チノ素温度で冷却
したトラップ中に捕集し、反応終了後(ケイ化マグネシ
ウム投入終了後)、捕集ガス中の5−44.5i2Hs
、SiaHgの量をガスクロマトグラフにより分析、定
量した。又反応液中に溶存して(・るSiH4,5I2
H6、Si3H8の定量もガスクロマトグラフにより行
なった。
生成したSiH4、S i 2 H6、SigHsの量
はそれぞれ451mno l 、 3.8 mmo I
、0.5 +nno Iであった。これら6種類の水素
化ケイ素の量は、反応に供したケイ化マグネシウム中の
ケイ素の696%に相当する。又シリンダーに得られた
ガスについてそのガスクロマトグラフ質量分析計による
測定を行なったが、シリルエーテル結合(Si−0−8
i結合)を有する化合物の存在は認められなかった。
〈実施例2〜6〉 実施例1において、アニリンのかわりにエチレンジアミ
ン、n−プロピルアミン、ヘキシルアミン、ピリジン、
アニシジンを用いた以外は実施例1と同様に実験を行な
った。
結果を第1素に示す。
〈比較例〉 実施例1において、含水量5wt、%のアニリンを用い
た以外は実施例1と同様に実験を行なった。
結果を第1表に示す。なお実施例1と同様にしてシリン
ダー中の捕集ガスについてガスクロマトグラフ質量分析
計による測定を行なったところ、シリルエーテル結合(
Si−0−8i)に対応する複数個の化合物のピークが
認められ、これより相当量のシリルエーテル結合を有す
る化合物が副生じていることが推察された。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 あるいは水素であって、同一分子中にあるRの少7Z 
    くとも−個は炭化水素基である)で表わされる41#よ
    り選択される鎖状もしくは環状の含チツ素有機化合物の
    少くとも1種な溶媒として使用し、核Cδ媒存在丁にマ
    グネシウムおよびケイ素を含む合金と酸とを実質的に水
    をSまない条件下で反応させること′1に:%徴とする
    一般式5inH2n+z(nは1以上の正のwk数)で
    表わされる水素化ケイ素の製造方法。 鵡)マグネシウムおよびケイJAv含む合金がケイ化マ
    グネシウムである特許請求の範囲第(す頃に記載の方法
    。 (3)酸が、ハロゲン化水素酸、硫酸、リン酸、有機酸
    である特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。
JP3482984A 1984-02-25 1984-02-25 水素化ケイ素の製造方法 Granted JPS60180909A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2927620A1 (fr) * 2008-02-14 2009-08-21 Guillonnet Didier Procede et systeme pour produire du gaz silane de haute purete
JP2016047781A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 株式会社豊田自動織機 シリコン材料の製造方法

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FR2927620A1 (fr) * 2008-02-14 2009-08-21 Guillonnet Didier Procede et systeme pour produire du gaz silane de haute purete
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