[发明专利]制备五氯二硅烷的方法和包含其的纯化反应产物

说明书

公开了一种制备五氯二硅烷的方法。所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。所述方法进一步包括纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。还公开了包含根据所述方法形成的五氯二硅烷的纯化反应产物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月31日提交的美国临时申请号62/538,858的优先权和所有优点，将所述临时申请的内容通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种制备五氯二硅烷的方法，并且更具体地涉及一种以优异的产率和转化率制备包含五氯二硅烷的纯化反应产物的方法，并且涉及由此形成的纯化反应产物。

背景技术

硅烷化合物在本领域中已知并且用于各种最终应用。例如，硅烷化合物可以用于制备有机聚硅氧烷，例如有机硅聚合物或树脂。可替代地，硅烷化合物广泛用于电子工业中。例如，硅烷化合物用于通过沉积(例如化学气相沉积、原子层沉积等)形成薄膜。根据所使用的硅烷化合物的选择，所述薄膜可以包含晶体硅或二氧化硅(SiO₂)。典型地，此类硅烷化合物包含硅键合的氢原子(硅氢化物)和/或硅键合的卤素原子。

硅烷化合物的一个这样的实例为五氯二硅烷。然而，五氯二硅烷很难合成，并且以其他方式获得很昂贵。例如，用于合成五氯二硅烷的一种技术涉及在氢气(H₂)的存在下将单硅烷(例如SiCl₄)低聚。另一种技术涉及在高阶硅烷化合物(例如三阶或更高阶硅烷化合物)中切割硅-硅键。然而，此类技术需要大量的能量和/或昂贵的起始试剂。

发明内容

本发明提供了一种制备五氯二硅烷的方法。所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。所述方法进一步包括纯化所述反应产物，以得到包含所述五氯二硅烷的纯化反应产物。

还提供了包含根据所述方法形成的五氯二硅烷的纯化反应产物。

具体实施方式

公开了一种制备五氯二硅烷的方法。五氯二硅烷在纯化反应产物中制备，并且可以用于各种最终应用。例如，在例如通过共水解和共缩合制备有机聚硅氧烷时，五氯二硅烷可以用作起始组分。可替代地或此外，五氯二硅烷可以用于沉积，例如硅(包括多晶硅或单晶硅)或二氧化硅膜。

所述方法包括用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷，以得到包含五氯二硅烷的反应产物。用金属氢化物化合物部分还原六氯二硅烷通常包括将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合。将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合还可以称为将六氯二硅烷与金属氢化物化合物接触。换句话讲，除了将六氯二硅烷与金属氢化物化合物组合之外，不存在采取主动步骤进行部分还原的需要。

“部分还原”意指与将六氯二硅烷完全还原为二硅烷相比，六氯二硅烷被金属氢化物化合物部分还原以得到五氯二硅烷。更具体地，部分还原是指六个硅键合的氯原子中的仅一个被硅键合的氢原子置换或以其他方式取代，从而一次还原母体二硅烷(即，六氯二硅烷)以得到五氯二硅烷。本发明方法中的部分还原限于六个硅键合的氯原子中的仅一个，以得到五氯二硅烷。通过本发明方法，六个硅键合的氯原子中的任一个都可以用硅键合的氢置换；例如，五氯二硅烷可以由HCl₂Si*SiCl₃和/或Cl₃Si*SiCl₂H表示。如以下所述，六氯二硅烷的部分还原可能产生反应产物中除五氯二硅烷以外的副产物。例如，反应产物还可以包括四氯二硅烷、三氯二硅烷等。还如以下所述，在本发明方法中对反应产物进行纯化，以最小化和/或消除反应产物中的此类副产物，从而得到包含五氯二硅烷的纯化反应产物。