JPH04230292A - 高純度アルキルホスフィンの製造方法 - Google Patents

高純度アルキルホスフィンの製造方法

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JPH04230292A
JPH04230292A JP13717191A JP13717191A JPH04230292A JP H04230292 A JPH04230292 A JP H04230292A JP 13717191 A JP13717191 A JP 13717191A JP 13717191 A JP13717191 A JP 13717191A JP H04230292 A JPH04230292 A JP H04230292A
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alkyl
phosphine
alkyl phosphine
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tert
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徹 伊森
Takayuki Ninomiya
二宮 貴之
Kazuhiro Kondo
一博 近藤
Koichi Nakamura
中村 紘一
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルキルホスフィンの
製造方法に関する。特に本発明はM0CVD(Meta
lorganic Chemical Vapor D
eposition)法により化合物半導体薄膜を形成
する際の原料となる高純度アルキルホスフィンの製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】インジウムーリンをはじめとするIII
族ーV族化合物半導体薄膜は電子デバイスを作製する材
料として有用である。化合物半導体薄膜を形成する方法
としては、■MBE(Molecular Beam 
Epitaxy) 、■ハライドCVD、■MOCVD
 、■MOMBE(MetalorganicMole
cular Beam Epitaxy) などがある
。これらの中でもMOCVD あるいはMOMBE は
結晶成長系内を高真空に保つ必要がなく原料の交換が容
易であり、メンテナンスが楽であるため、使用頻度の高
まりとともに注目されつつある結晶成長法である。
【0003】ところがこれらの方法によってIII族ー
リン化合物半導体を作製する際には、リン化合物の原料
として、毒性の高いリンの水素化物であるホスフィンを
用いているため、量産化に伴う原料の多量使用に不安が
もたれている。そこで近年、リン原料として、ホスフィ
ンに代わってアルキルホスフィンが提案され、特にモノ
アルキルホスフィンは水素を2個有するため半導体薄膜
への炭素の混入が少なく、毒性を低減したホスフィン代
替材料として注目されている。(例えばJ.Cryst
al Growth. 77(1986) 11)
【0004】アルキルホスフィンの合成法としては■ 
 アルキルハロゲノリン化合物の水素化アルミニウムリ
チウムあるいはナトリウムによる還元 2RPCl2+LiAlH4→2RPH2 +LiAl
Cl4 RPCl2 +4Na ─→(+H2O→) 
RPH2 +2NaCl +2NaOH ■  亜ホス
ホン酸ジアルキルやホスホン酸ジアルキルの水素化アル
ミニウムリチウムによる還元R1P(OR2)2 +L
iAlH4→R1PH2 ■  ホスフィンとオレフィ
ンの反応 PH3 +CnH2n →CnH2n+1・PH2 +
 (CnH2n+1)2・PH+(CnH2n+1)3
P などが知られている。 (R,R1 ,R2 :アルキル基)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらのアルキルホス
フィンの合成法のうち、■のアルキルハロゲノリン化合
物の還元による方法においては、従来還元剤として、収
率の点から主として水素化アルミニウムリチウム(Li
AlH4)が用いられている。しかし、水素化アルミニ
ウムリチウムを用いてアルキルハロゲノリン化合物を還
元すると、水素化アルミニウムリチウムの強い還元力に
起因して、副反応生成物としてハロゲン化アルキルが生
成し、これが生成アルキルホスフィン中に混入する。
【0006】また水素化アルミニウムリチウムは通常ジ
エチルエーテルを溶媒として製造されているので、還元
生成物であるアルキルホスフィンが低沸点の場合、生成
物中にジエチルエーテルが混入し、これらの化合物が生
成物中に残存することがアルキルホスフィンの高純度化
の障害となっていた。また水素化アルミニウムリチウム
は、発火性、爆発性の強い非常に活性で危険な試薬であ
り、取扱が困難である。還元剤としてはその他に水素化
ホウ素ナトリウムを用いることもできるが、この方法で
は得られるアルキルホスフィンの収率が低い。
【0007】本発明の発明者らは水素化アルミニウムリ
チウムに代替する還元剤を検討した結果、ナトリウム水
素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムを用い
ると、還元反応においてハロゲン化アルキルが殆ど生成
せず、またジエチルエーテルの混入もなく、高純度のア
ルキルホスフィンが高収率で得られることを見出し本発
明に至った。従って本発明の目的はハロゲン化アルキル
およびジエチルエーテルを実質的に含まない高純度のア
ルキルホスフィンを得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明はアルキ
ルハロゲノリン化合物を還元して、アルキルホスフィン
を合成する反応において、還元剤としてナトリウム水素
化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムを用いる
ことを特徴とするアルキルホスフィンの製造方法である
【0009】本発明は、いずれのアルキル基を有するア
ルキルホスフィンの製造にも適用することができ、MO
CVD 法により化合物半導体薄膜を形成する際の原料
となるイソプロピル、tert−ブチル、フェニル等の
モノアルキルホスフィン製造に適用し、不純物の少ない
モノアルキルホスフィンを製造することができる。
【0010】また本発明は二ハロゲン化亜ホスホニル(
RPX2 )又は二ハロゲン化ホスホニル(RP(O)
X2 )のようなアルキルジハロゲノリン化合物の還元
によるモノアルキルホスフィンの製造、ハロゲン化亜ホ
スフィニル(R2 PX)又はハロゲン化ホスフィニル
(R2 P(O)X)のようなジアルキルハロゲノリン
化合物の還元によるジアルキルホスフィンの製造のいず
れにも適用することができる。
【0011】ナトリウム水素化ビス(2−メトキシエト
キシ)アルミニウムは通常70%トルエン溶液として市
販されているため還元反応の前にトルエンを加熱留去す
ることが望ましい。還元剤の添加量はアルキルハロゲノ
リン化合物の量に対し3倍当量以上加えることが反応率
の点から好ましい。反応溶媒としては、高沸点エーテル
系溶媒が好ましい。特に低沸点アルキルホスフィンを合
成する場合は高沸点エーテルであるジブチルエーテル等
を用いるのが良い。
【0012】反応終了後、塩酸を加えることによってア
ルキルホスフィンは有機層に抽出されるので、分離回収
することができる。添加する塩酸の濃度、量は、反応収
率の点からは6Nの塩酸を多量に加えることが好ましい
が、ハロゲン化アルキル混入の低減の観点からは、添加
する塩はできるだけ少ない方が好ましい。
【0013】
【実施例】実施例1 操作はすべて不活性雰囲気下で行った。ナトリウム水素
化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウム70%ト
ルエン溶液323gをフラスコに入れ100℃、5mm
Hg、3時間でトルエンを加熱減圧留去した。常温にも
どした後ジブチルエーテル100mlを加えた。一方ジ
ブチルエーテル200mlを加え溶解させたtert−
ブチルジクロロホスフィン(tert−BuPCl2 
)66g(0.42mol)を滴下ロートに入れ約−1
0℃に冷却したナトリウム水素化ビス(2−メトキシエ
トキシ)アルミニウムへ滴下した。滴下終了後60℃で
1時間加熱攪拌した。常温にもどした後、再び約−10
℃に冷却し6N塩酸水溶液900mlを徐々に加えた。 反応液は白濁し、さらに加えると完全に2層分離した。 上層の有機相を抽出し、無水硫酸ナトリウムを加え一夜
放置後、無水硫酸ナトリウムをろ別し、濾液を蒸留して
21gの無色液体を得た。31P−NMR 及び1H−
NMRよりこの液体はtert−ブチルホスフィン(t
ert−BuPH2)と同定された。収率56%、ガス
クロマトグラフにより定量したところ、ジエチルエーテ
ルが7ppm 以下、tert−ブチルクロライドが7
ppm以下であった。
【0014】実施例2 操作はすべて不活性雰囲気下で行った。ナトリウム水素
化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウム(NaA
lH2(OC2H4OCH3)2)70%トルエン溶液
396gをフラスコに入れ100℃、5mmHg、3時
間でトルエンを加熱減圧留去した。常温にもどした後ジ
ブチルエーテル100mlを加えた。一方ジブチルエー
テル200mlを加え溶解させたtert−ブチルジク
ロロホスホニル(tert−BuP(O)Cl2)80
g(0.46mol)を滴下ロートに入れ約−10℃に
冷却したナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキシ
)アルミニウムへ滴下した。滴下終了後60℃で1時間
加熱攪拌した。常温にもどした後、再び約−10℃に冷
却し6N塩酸水溶液900mlを徐々に加えた。有機相
を抽出し、無水硫酸ナトリウムを加え一夜放置後、無水
硫酸ナトリウムをろ別し、濾液を蒸留して28gの無色
液体を得た。31P−NMR 及び1H−NMRよりこ
の液体はtert−ブチルホスフィン(tert−Bu
PH2)と同定された。収率68%、ガスクロマトグラ
フにより定量したところ、ジエチルエーテルが7ppm
 以下、tert−ブチルクロライドが7ppm 以下
であった。
【0015】比較例1 操作はすべて不活性雰囲気下で行った。水素化アルミニ
ウムリチウム24g をジブチルエーテル100mlを
フラスコに入れ、ジブチルエーテル200mlを加え溶
解させたtert−ブチルジクロロホスホニル(ter
t−BuP(O)Cl2)75g (0.43mol)
を滴下ロートを用い滴下した。滴下終了後70℃で1時
間加熱攪拌した。常温にもどした後、再び−10℃に冷
却し6N塩酸水溶液900mlを徐々に加えた。反応液
は2層に分離した。上層の有機相を抽出し無水硫酸ナト
リウムを加え一夜放置後、無水硫酸ナトリウムをろ別し
蒸留を行い20g の無色液体を得た。31P−NMR
 及び1H−NMRよりこの液体はtert−ブチルホ
スフィンと同定された。収率52%、ガスクロマトグラ
フにより定量したところジエチルエーテル500ppm
 、tert−ブチルクロライドが120ppm 混入
していた。
【0016】比較例2 操作はすべて不活性雰囲気下で行った。水素化ホウ素ナ
トリウム41g をジグライム50mlに懸濁させ約−
10℃に冷却後ジグライムに溶解させたtert−ブチ
ルジクロロホスフィン(tert−BuPCl2 )3
0g を滴下ロートを用い滴下した。滴下終了後70℃
で1時間加熱攪拌した。 常温にもどした後、再び−10℃に冷却し、抽出溶剤と
してドデカンを150mlを加えた後6N塩酸水溶液2
00mlを加えた。上層の有機相を抽出し無水硫酸ナト
リウムを加え一夜放置後、無水硫酸ナトリウムをろ別し
蒸留を行ったが、得られたtert−ブチルホスフィン
は0.8g(収率5%)であった。
【0017】
【発明の効果】本発明によればアルキルハロゲノリン化
合物の還元剤としてナトリウム水素化ビス(2−メトキ
シエトキシ)アルミニウムを用いることにより高収率で
、かつハロゲン化アルキル、エーテルのような有機不純
物を実質的に含有せず、半導体薄膜製造用の高純度アル
キルホスフィンを得ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  アルキルハロゲノリン化合物を還元し
    て、アルキルホスフィンを合成する反応において、還元
    剤としてナトリウム水素化ビス(2−メトキシエトキシ
    )アルミニウムを用いることを特徴とするアルキルホス
    フィンの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0839817A3 (en) * 1996-10-31 1998-11-18 Furukawa Co., Ltd. Method for purifying mono-alkyl-arsines or mono-alkyl-phosphines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0839817A3 (en) * 1996-10-31 1998-11-18 Furukawa Co., Ltd. Method for purifying mono-alkyl-arsines or mono-alkyl-phosphines

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