專利名稱：制造氫化硅烷的方法
制造氫化硅烷的方法本發(fā)明涉及一種由鹵硅烷制備氫化硅烷的方法。氫化硅烷及其混合物在文獻(xiàn)中被描述為制造硅層的可能原料。氫化硅烷應(yīng)理解為表示基本只含有硅和氫原子的化合物。氫化硅烷可以是氣體、液體或固體，并且在固體的情況下，基本可溶于例如甲苯或環(huán)己烷的溶劑，或例如環(huán)戊硅烷的液體硅烷。實(shí)例包括甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、環(huán)戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三個(gè)或四個(gè)硅原子的氫化硅烷可以具有帶有Si-H鍵的直鏈、支鏈或(任選雙-/多-)環(huán)結(jié)構(gòu)，并且可以由特定通式SinH2n+2 (直鏈或支鏈；其中η彡幻，SinH2n (環(huán)狀；其中η彡幻或SinH2ilri)(雙-或多環(huán)；η彡4 ； i ={環(huán)數(shù)}_1)描述。制備氫化硅烷的許多方法基于低級(jí)氫化硅烷，特別是SiH4,脫氫聚合反應(yīng)為高級(jí)硅烷，伴隨形式上的H2脫除。脫氫聚合反應(yīng)可以1)用熱的方法進(jìn)行(US 6，027，705 A，在該情況下不使用催化劑)，和/或幻通過(guò)使用催化劑進(jìn)行，所述催化劑例如a)元素過(guò)渡金屬(非均相催化；US 6，027，705 A，在該情況下使用鉬族金屬，即Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt ；US 5，700，400 A，3B-7B族和8-族的金屬，即過(guò)渡金屬/鑭系元素，除T Cu和Zn族之外)，b)非金屬氧化物(非均相催化；US 6，027，705 A，在該情況下使用Al2O3或SiO2)，c)鈧、釔或稀土的氫負(fù)離子環(huán)戊二烯基絡(luò)合物(均相催化；US 4，965，386 A、US 5，252，766 A)，d)過(guò)渡金屬絡(luò)合物(均相催化；US 5，700, 400 A，3B-7B和8-族的金屬的絡(luò)合物，即過(guò)渡金屬/鑭系元素，除了 Cu和Si族之外JP 02-184513 A)或e)固定在載體上的特殊過(guò)渡金屬(非均相催化；US 6，027，705 A，在該情況下使用例如SiO2的載體上的鉬族金屬，US 5，700，400 A， 固定在碳、5丨02或々1203上的釕、銠、鈀或鉬)或過(guò)渡金屬絡(luò)合物(非均相催化，US 6，027，705 A，在該情況下使用例如S^2的載體上的鉬族金屬絡(luò)合物)。但是，所有這些方法的缺點(diǎn)是使用的低級(jí)氫化硅烷本身首先必須以復(fù)雜的方式來(lái)制備。這些方法的另一個(gè)缺點(diǎn)為由于原料的自燃性，它們需要高的設(shè)備投入。最后，這些方法迄今并不能實(shí)現(xiàn)足夠高的產(chǎn)率。此外， 需要復(fù)雜地純化。制備氫化硅烷的另一種方法例如由EP 0 673 960 Al描述，其中二鹵硅烷，任選與三鹵硅烷和/或四鹵硅烷一起通過(guò)電化學(xué)途徑轉(zhuǎn)化。但是該方法也具有缺點(diǎn)，由于電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程，其需要高的設(shè)備投入和另外高的能量密度。最后，在此各二-或三鹵硅烷首先還必須預(yù)先復(fù)雜地制備。另外，也可以通過(guò)用堿金屬使鹵硅烷脫鹵和縮聚來(lái)制備高級(jí)氫化硅烷(GB 2 077 710 A)。但是，這種方法也不產(chǎn)生足夠高的產(chǎn)率。另外，這種方法非常沒(méi)有選擇性。A. Kaczmarczyk 等人，J. Inorg. Nucl. Chem.，1964,26 卷，421—425，禾口 G. Urry, J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，26卷，409-414教導(dǎo)由低級(jí)氯硅烷催化合成高級(jí)氯硅烷，特別是形成十二氯五硅(新戊硅烷，Si(SiH3)4的氯同系物)。例如，A. Kaczmarczyk等人， J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，26卷，421-425教導(dǎo)由六氯二硅烷合成五硅十二氯，其中產(chǎn)生四氯硅烷。其另外描述了合適地使用八氯三硅烷時(shí)產(chǎn)生十二氯五硅和六氯二硅烷。使用的催化劑有三甲胺。G. Urry, J. Inorg. Nucl. Chem.，1964，洸卷，409-414教導(dǎo)催化由六氯二硅烷經(jīng)三甲胺催化合成十二氯五硅，其中形成四氯硅烷；或由八氯三硅烷經(jīng)三甲胺催化合成
4十二氯五硅，其中形成六氯二硅烷。其中并未描述將產(chǎn)物氫化為氫化硅烷。另外，這些方法并未獲得令人滿意的高級(jí)全氯硅烷的產(chǎn)率。此外，不利的是與在基于六氯二硅烷的方法變型中形成的四氯硅烷相比，在使用八氯三硅烷的合成變型中形成的六氯二硅烷副產(chǎn)物在室溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力下不易揮發(fā)，并且因此并未被抽出，而是必須耗費(fèi)地蒸餾出。WO 2008/051328 Al教導(dǎo)通過(guò)使式)(3SiSi)(3的六鹵二硅烷與叔胺催化劑反應(yīng)，形成包括四(三鹵甲硅烷基)硅烷(Si(Si)Q4)和四鹵硅烷的第一混合物，來(lái)獲得含有新戊硅烷的組合物?？梢詫煞N主要成分，四(三鹵甲硅烷基)硅烷和四鹵硅烷，彼此分離。獲得的四(三鹵甲硅烷基)可以通過(guò)用氫化二異丁基鋁氫化，轉(zhuǎn)化為新戊硅烷(Si (SiH3)4)。但是，基于反應(yīng)方程式G Si2Cl6-Si5Cl12 + 3 SiCl4),這種方法也仍然并未產(chǎn)生令人滿意的產(chǎn)率。因此，本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。特別地，本發(fā)明的目的是提供一種方法，用該方法可以更快速地和以高產(chǎn)率由鹵硅烷，特別是新戊硅烷，制備氫化硅烷，而不形成難以分離的副產(chǎn)物。這一目的在本文中通過(guò)本發(fā)明的由鹵硅烷制備氫化硅烷的方法實(shí)現(xiàn)，其中
a) i)至少一種通式SinXw2的鹵硅烷(其中η≥3，且X = F、Cl、Br和/或I)，用 ii)至少一種以下通式的催化劑 NRR' aR"bYc
其中a = 0或l，b = 0或1，和c = 0或1，和
或
權(quán)利要求
1.由鹵硅烷制備氫化硅烷的方法， 特征在于a)i)至少一種通式SinX2n+2的鹵硅烷(其中η彡3且X = F、Cl、Br和/或I)，和ii)至少一種以下通式的催化劑 NRR' aR"bYc其中a = 0或l，b = 0或1，和c = 0或1，和
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法， 特征在于通式SinX2n+2的鹵硅烷為直鏈硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法， 特征在于所述至少一種鹵硅烷為選自具有通式SiA或Si4Xltl的化合物，其中X = F、Cl、Br和/ 或Io
4.根據(jù)在前權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法， 特征在于所述催化劑選自有或沒(méi)有其它雜原子的環(huán)狀、二環(huán)和多環(huán)胺化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法， 特征在于所述催化劑為二氮雜雙環(huán)辛烷、吡啶或N，N-1, 4- 二甲基哌嗪。
6.根據(jù)在前權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法， 特征在于在氫化之前，通過(guò)在-30至+100°C的溫度和0.01至1100 mbar的壓力下蒸餾出或抽出 Si)(4，將所述至少一種通式SimX2m+2的鹵硅烷與SU4分離。
7.根據(jù)在前權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法， 特征在于通過(guò)添加至少一種氫化劑進(jìn)行氫化，該氫化劑選自第1至3主族的金屬的金屬氫化物或由LiAlH4、NaBH4、iBu2AlH組成的氫化物形式的化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法， 特征在于所述氫化劑優(yōu)選以基于存在的鹵硅烷計(jì)，2至30倍，優(yōu)選10至15倍摩爾過(guò)量存在。
9.能由根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的方法制備的氫化硅烷。
10.至少一種能根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)制備的氫化硅烷用于制造電子或光電部件層的用途。
11.至少一種能根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)制備的氫化硅烷用于制造含硅層，優(yōu)選元素硅層的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由鹵硅烷制備氫化硅烷的方法，a)使i)至少一種通式SinX2n+2的鹵硅烷(其中n≥3且X=F、Cl、Br和/或I)，和ii)至少一種以下通式的催化劑NRR'aR''bYc，其中a=0或1，b=0或1，c=0或1，和式(I)，其中aa)R，R'和/或R''為-C1-C12-烷基，-C1-C12-芳基，-C1-C12-芳烷基，-C1-C12-氨基烷基，-C1-C12-氨基芳基，-C1-C12-氨基芳烷基，和/或兩個(gè)或三個(gè)R、R'和R''基團(tuán)(如果c=0)一起形成含N的環(huán)狀或二環(huán)、雜脂族或雜芳族體系，條件是至少一個(gè)R、R'或R''基團(tuán)不為-CH3，和/或bb)R和R'和/或R''(如果c=1)為-C1-C12-亞烷基、-C1-C12-亞芳基、-C1-C12-亞芳烷基、-C1-C12-亞雜烷基、-C1-C12-亞雜芳基、-C1-C12-亞雜芳烷基和/或-N=，或cc)(如果a=b=c=0)R=≡C-R'''(其中R'''=-C1-C10-烷基，-C1-C10-芳基，和/或-C1-C10-芳烷基)反應(yīng)，同時(shí)形成包含至少一種通式SimX2m+2(其中m＞n，且X=F、Cl、Br和/或I)的鹵硅烷和SiX4(其中X=F、Cl、Br和/或I)的混合物，和b)將至少一種通式SimX2m+2的鹵硅烷氫化，同時(shí)形成通式SimH2m+2的氫化硅烷。本發(fā)明還涉及可根據(jù)所述方法制備的氫化硅烷及其用途。Y=，，或(I)。
文檔編號(hào)C01B33/04GK102596806SQ201080052337
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者C.瓦爾克納, E.米, H.勞勒德, H.施蒂格, M.帕茨, M.特羅赫, S.韋伯 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)德固賽有限公司