[发明专利]制备高级卤硅烷和氢化硅烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过低级卤硅烷歧化反应制备高级卤硅烷的方法。本发明还涉及从通过歧化反应制备的高级卤硅烷制备高级氢化硅烷的方法。本发明另外涉及包含通过所述方法制备的至少一种高级卤硅烷或至少一种高级氢化硅烷的混合物。本发明最后涉及这种包含至少一种高级氢化硅烷的混合物用于制备电子或光电部件层或制备含硅层的用途。

背景技术

在文献中记载了氢化硅烷和其混合物作为可能的原料用于制备硅层。氢化硅烷应理解为表示基本只含有硅和氢原子的化合物。氢化硅烷可以是气态、液态或固态，并且它们—在固态的情况下—基本上可溶于诸如甲苯或环己烷的溶剂中，或诸如环戊硅烷的液态硅烷中。实例包括甲硅烷、乙硅烷、丙硅烷、环戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三个或四个硅原子的氢化硅烷可以具有带有Si-H键的直链、支链或(任选双-/多-)环结构，并且可以由特定通式Si_nH_2n+2 (直链或支链；其中n≥2)，Si_nH_2n (环状；其中n≥3)或Si_nH_2(n-i) (双-或多环；n≥4；i ={环数}-1)描述。

制备氢化硅烷的许多方法基于低级氢化硅烷，特别是SiH₄，脱氢聚合反应为高级硅烷，伴随形式上的H₂脱除。脱氢聚合反应可以1)用热的方法进行(US 6,027,705 A，在该情况下不使用催化剂)，和/或2)通过使用催化剂进行，所述催化剂例如a)元素过渡金属(非均相催化；US 6,027,705 A，在该情况下使用铂族金属，即Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt；US 5,700,400 A，3B-7B族和8-族的金属，即过渡金属/镧系元素，除了Cu和Zn族之外)，b)非金属氧化物(非均相催化；US 6,027,705 A，在该情况下使用Al₂O₃或SiO₂)，c)钪、钇或稀土的氢负离子环戊二烯基络合物(均相催化；US 4,965,386 A、US 5,252,766 A)，d)过渡金属络合物(均相催化；US 5,700,400 A，3B-7B和8-族的金属的络合物，即过渡金属/镧系元素，除了Cu和Zn族之外；JP 02-184513 A)或e)固定在载体上的特定过渡金属(非均相催化；US 6,027,705 A，在该情况下使用例如SiO₂的载体上的铂族金属，US 5,700,400 A，固定在碳、SiO₂或Al₂O₃上的钌、铑、钯或铂)或过渡金属络合物(非均相催化，US 6,027,705 A，在该情况下使用例如SiO₂的载体上的铂族金属络合物)。但是，所有这些方法的缺点是使用的低级氢化硅烷本身首先必须以复杂的方式来制备。这些方法的另一个缺点为由于原料的自燃性，它们需要高的设备投入。最后，这些方法迄今并不能实现足够高的产率。此外，需要对具体的目标产物进行复杂的纯化。

制备氢化硅烷的另一种方法例如由EP 0 673 960 A1描述，其中二卤硅烷，任选与三卤硅烷和/或四卤硅烷一起通过电化学途径转化。但是该方法也具有缺点，由于电化学反应进程，其需要高的设备投入和另外高的能量密度。最后，在此各二-或三卤硅烷首先还必须预先复杂地制备。

另外，也可以通过用碱金属使卤硅烷脱卤化和缩聚来制备高级氢化硅烷(GB 2 077 710 A)。但是，这种方法也不会产生足够高的产率。

WO 2008/051328 A1教导通过使式X₃SiSiX₃的六卤二硅烷与叔胺催化剂反应，形成包括四(三卤甲硅烷基)硅烷(Si(SiX₃)₄)和四卤硅烷的第一混合物，来获得含有新戊硅烷的组合物。可以将两种主要成分，四(三卤甲硅烷基)硅烷和四卤硅烷，彼此分离。获得的四(三卤甲硅烷基)可以通过用氢化二异丁基铝氢化，转化为新戊硅烷(Si(SiH₃)₄)。然而，这种方法显示出的缺点是只能获得新戊硅烷。

DE 102005024041 A1描述了卤代聚硅烷可以从H_nSiX_(4-n)形式(X = F、Cl、Br、I；n = 0-3)的卤硅烷通过产生等离子体放电而形成。该方法在减压下和以中等收率进行。