JP5520602B2 - ハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法およびその処理方法 - Google Patents
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Description
シリコン生成の役割をも果たすハロゲン化ポリシランの混合物は、SiX4と、H2からのプラズマ化学手順において作られる。この方法は、ドクトル.オネル教授の特許出願PCT/DE2006/000891号「ハロゲンシランからの珪素の製造方法」に記載されている。プラズマ反応は、例えば、連続的な刺激(連続的な波)により、実施できる。
個々の成分もしくは分画は、生成物混合物から、例えば、蒸留により得られる。
2. 次の分画は、例えば、オクタクロロトリシラン、デカクロロトリシラン、デカクロロイソテトラシランなどの、低塩素化オリゴシランにより形成される。
3. 通常の圧力の下で、分解温度が沸点以下であるポリシランは、残滓として残る。
ハロゲン化ポリシランの水素化により、部分的に水素化された化合物、および、過水素化された化合物が、得られる。すなわち、ハロゲン原子が部分的にもしくは完全に、水素原子と交代される。水素化は、エーテル、トルエンなどの不活性の溶剤中で行える。この場合、水素化剤として望ましくは、水素化金属と、水素化メタロイドが、ふさわしい。この関係において、水素化ナトリウムアルミニウム、および、例えば水素化ナトリウム硼素などの幾つかの水素化硼素を、特に述べておかなければならない。水素化時、形成されるポリシランの分解を抑制するために、(室温若しくはそれ以下の)可能な限り低い温度で操作しなければならない。好ましくは、所望の分画だけを水素化することにより、可能な限り均等な生成物/生成物混合物が得られる。
1.(ハロゲン化ポリシランの)生成物混合物の、もしくは、個々の成分の、完全なる熱分解は結果として、例えば、ポリシランの生成に相応の純粋な出発化合物が使われている場合、光起電性の、もしくは、マイクロ電子的な目的に利用可能なシリコンの形成が生じる。
、完全にまたは部分的に水素化したポリシランが得られる。従って、揮発性を有する水素化オリゴシランが、気相からの堆積に利用できる。そして、揮発性の低い水素化ポリシランは、非希釈状で、もしくは、不活性の溶剤(例えばトルエン)に溶解させてキャリヤーに適用可能であり、適当な手段(例えば、加熱、紫外線光等)により分解されて、これにより、シリコン層が形成される。
持つ部分的にメチル化したまたは過メチル化した化合物オルガノポリシランが得られる。そして、オルガノポリシランを例えばカップリング反応(例えば、ウルツ−カップリング)により、ポリマーに導入する、もしくは、既存のポリマーに「継ぎ木」する。これにより、ポリシラン鎖の特別な光学特性、電子特性が利用できる。無機合成化学においては、別々に置換されたポリシランの化学的転換のために、鎖の分裂や、環の開放、並びに、例えばハロゲンによる置換基の部分的交代などの、異なる各方法が知られている。これらの方法は、主たるポリシラン混合物に対し、もしくは、分離後の個々の分画に対し、もしくは、分離された純粋な化合物に対し、もしくは、対応のポリシランにおけるハロゲン原子の部分的または完全なる置換による「娘」生成物に対して適用できる。従って、例えば、完全に有機置換された環状シランは、環の開放により、端部にのみハロゲン置換基を持った鎖に転換できるし、また、完全に有機置換されたシクロシランにおいては、適合した条件のもとで、一つまたは二つの置換基のみが、ハロゲンに交代でき、これにより、環のシステムが維持される。例えば、適当な基材上の薄い層という形態での、適宜誘導化されたポリシランの直接的な使用は可能である。LEDの製造は、有機ポリシランの可能な利用方法である。
ポリシラン利用のための本発明方法は図面に示している。
1.プラズマ反応器
2.電磁無線周波数発生器I
3.電磁無線周波数発生器II
4.電磁無線周波数発生器III
5.主として低分子ハロゲン化ポリシランの除去
6.主として中分子ハロゲン化ポリシランの除去
7.主として高分子ハロゲン化ポリシランの除去
8.主として低分子ハロゲン化ポリシランの蒸留
9.主として中分子ハロゲン化ポリシランの蒸留
10.主として高分子ハロゲン化ポリシランの蒸留
11.非蒸留低分子ハロゲン化ポリシランの除去
12.蒸留残渣の除去
13.蒸留残渣の除去
14.蒸留残渣の除去
15.低分子蒸留物の除去
16.非蒸留中分子ハロゲン化ポリシランの除去
17.蒸留残渣の除去
18.蒸留残渣の除去
19.蒸留残渣の除去
20.蒸留残渣の除去
21.蒸留残渣の除去
22.中分子蒸留物の除去
23.非蒸留高分子ハロゲン化ポリシランの除去
24.蒸留残渣の除去
25.蒸留残渣の除去
26.蒸留残渣の除去
27.蒸留残渣の除去
28.蒸留残渣の除去
29.高分子蒸留物の除去
30.低分子ハロゲン化ポリシランの貯蔵タンク
31.中分子ハロゲン化ポリシランの貯蔵タンク
32.高分子ハロゲン化ポリシランの貯蔵タンク
33.主として低分子ハロゲン化ポリシラン混合物の貯蔵タンク
34.低分子ポリシラン混合物からのシリコンのための堆積装置
35.気体状低分子水素化ポリシランからのシリコン層のための堆積装置
36.水素化反応器
37.液体低分子水素化ポリシランの貯蔵タンク
38.メチル化反応器
39.低分子オルガノポリシランの貯蔵タンク
40.主として中分子ハロゲン化ポリシラン混合物の貯蔵タンク
41.中分子ポリシラン混合物からのシリコンのための堆積装置
42.水素化反応器
43.気体状中分子水素化ポリシランからのシリコン層のための堆積装置
44.中分子オルガノポリシランの貯蔵タンク
45.メチル化反応器
46.高分子ポリシラン混合物からのシリコンのための堆積装置
47.主として高分子ハロゲン化ポリシラン混合物の貯蔵タンク
48.気体状高分子水素化ポリシランからのシリコン層のための堆積装置
49.水素化反応器
50.液体高分子水素化ポリシランの貯蔵タンク
51.気体状高分子オルガノポリシランの貯蔵タンク
52.メチル化反応器
53.液体高分子オルガノポリシランの貯蔵タンク
Claims (29)
- シリコン及び/またはシリコンを主成分とする組成物の生成のためのハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法であって、
プラズマ化学的工程中でハロゲンシランとH2から生成された、気相または液相のハロゲン化ポリシランの混合物を、
1つまたは複数の蒸留塔中で個別の留分に分離し、
蒸留物を直接処理し、
かつさらなる処理工程に供給し、
前記さらなる処理に達するハロゲン化ポリシランの混合物は、製造プロセスおよび材料流の調整に関して制御されるものであって、
生成されたハロゲン化ポリシランは、置換基がハロゲン(X=F、Cl、Br、I)と水素からなり、水素が少なくその比率はH:X≦1:5であることを特徴とするハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。 - 前記ハロゲン化ポリシランの混合物の組成の制御のために、ハロゲンシランとH2とからなる前記混合物が、1つまたは複数のプラズマ反応器を次々に通過し、各プラズマ反応器の通過後に、前記ハロゲン化ポリシランの混合物の平均モル質量が増加することを特徴とする請求項1記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記ハロゲン化ポリシランの混合物の組成の制御のために、1つのプラズマ反応器中に複数のプラズマ源を設け、前記複数のプラズマ源を前記反応混合物が通過し、前記1つのプラズマ反応器中の各プラズマ源の通過後に、前記ハロゲン化ポリシランの混合物の平均モル質量が増加するものである請求項1または2記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記プラズマ反応器または個別の成分の温度が室温以下に維持され、かつ、得られる前記ハロゲン化ポリシランの混合物の粘度が、前記気体混合物における水素含有量とハロゲンシラン含有量との混合比率によって制御されるものである請求項1〜3のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記プラズマ反応器中で用いられる前記プラズマ源に、パルスを発生させるものである請求項1〜4のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記プラズマ反応器におけるプラズマは、定期的に追加的な電磁的交番磁界により急冷させられ、または、マイクロ波源に同調させられた共振器チャンバーを通過するものである請求項1〜5のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記プラズマパルス発生および/または追加的な放電および/またはプラズマ急冷が、前記プラズマ反応器において交互に行われるものである請求項1〜6のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 前記プラズマ反応器における前記プラズマに、追加的に、赤外光、可視光または紫外光が放射されるものである請求項1〜7のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 主として低分子ポリシラン混合物が蒸留部へ導かれ、低分子ハロゲン化ポリシランが純粋な状態で得られるものである請求項1〜8のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 中分子ポリシランの蒸留残渣が、直接さらなる処理へ導かれること、または、別の蒸留塔内へ導かれるものである請求項1〜9のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 主として分解されていない蒸留可能な中分子ポリシラン混合物が、蒸留部へ導かれ、純粋な状態の個別の成分および/または特定の沸騰範囲の留分を得るものである請求項1〜9のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 主として低分子または高分子ポリシランの蒸留物または蒸留残渣が、直接さらなる処理へ導かれること、または、別の蒸留塔へ導かれるものである請求項1〜8のいずれか1項又は11項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- 主として高分子ポリシラン混合物に対して、サイズ選択クロマトグラフィーによる分離法が行われ、高分子及び中分子のポリシラン留分を得るものである請求項1〜8のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の製造方法。
- シリコン及び/またはシリコンを主成分とする組成物の生成のためのハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法であって、
プラズマ化学的工程中でハロゲンシランとH2から生成された、気相または液相のハロゲン化ポリシランの混合物を、
1つまたは複数の蒸留塔中で個別の留分に分離し、
蒸留物を直接処理し、
かつさらなる処理工程に供給し、
前記さらなる処理に達するハロゲン化ポリシランの混合物は、製造プロセスおよび材料流の調整に関して制御されるものであって、
生成されたハロゲン化ポリシランは、置換基がハロゲン(X=F、Cl、Br、I)と水素からなり、水素が少なくその比率はH:X≦1:5であることを特徴とするハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。 - 主として低分子または中分子ポリシランの分離留分が、直接さらなる処理へ供給されること、または、別の蒸留塔内へ導かれるものである請求項14に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 前記蒸留後または他の分離方法の後に得られる低、中、または、高分子ポリシランが水素化され、部分的に水素化されたまたはペルヒドロ化(最大級に水素化)された化合物が得られるものである請求項14に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 前記水素化が、エーテルおよび/または芳香族溶剤中で行われるものである請求項16に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 水素化剤として、水素化金属、水素化半金属、水素化ナトリウムアルミニウムまたは水素化ナトリウム硼素が使用されるものである請求項16又は17に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 前記水素化が、20℃以下の温度で実施されるものである請求項16〜18のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 蒸留後に得られる前記低、中、高分子ポリシランがメチル化され、そして、SinXaMeb(a+b=2n)およびSinXcMed(c+d=2n+2)という形態の部分的にメチル化またはペルメチル化された有機ポリシランが得られるものである請求項14又は15に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- メチル化剤として、メタロイド化合物および/または金属有機化合物が使われるものである請求項20に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 得られた有機ポリシランがポリマーへ挿入されるか、または、ポリマーにグラフトされるものである請求項20又は21に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- シリコンを析出させるために、低分子ハロゲン化ポリシラン混合物が、気相から直接に加熱された表面へ導かれ、そこで熱分解的に分解されるものである請求項14又は15に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 液体ハロゲン化ポリシラン混合物または適切な溶剤中に溶かされた前記液体ハロゲン化ポリシラン混合物の溶液が、析出表面へ塗布され、そこで熱分解により分解され、そこでシリコンが析出させられるものである請求項14又は15に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 選択された分子量を有する高純度の気相水素化ポリシランが、加熱された表面へ導かれ、前記加熱された表面上で、シリコンが熱分解により析出させられるものである請求項16〜19のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 選択された分子量を有する液相または溶液中の水素化ポリシランが、適切な表面上に塗布され、加熱により分解され、これにより、シリコンが前記表面で析出させられるものである請求項16〜19のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 最終生成物として、アモルファスの多結晶質または単結晶質のシリコン薄層が、所望の担体面上で得られるものである請求項23〜26のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- シリコンは、400℃以上のハロゲン化ポリシラン混合物または200℃以上の水素化ポリシランから所望の厚さをもった層として析出させられるものである請求項23〜27のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
- 析出させられたシリコン層には、加熱後処理がなされるものである請求項23〜28のいずれか1項に記載のハロゲン化ポリシランの混合物の処理方法。
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