[发明专利]二碘硅烷的制造方法

说明书

本发明的目的是安全且高效地进行利用苯基硅烷与碘的反应的二碘硅烷的工业规模的制造。提供一种二碘硅烷的制造方法，其中，在低温下开始苯基硅烷与碘的反应，在滴加、混合工序结束后，至少包含一边使反应溶液少量地连续地升温一边进行移送的工序。

技术领域

本发明涉及碘硅烷、特别是作为电子材料用途的成膜材料使用的碘硅烷的工业制造方法。

背景技术

包含碘硅烷的卤代硅烷类在半导体制造时，作为通过CVD法(化学气相生长法)、或ALD法(原子层沉积法)来形成氮化硅等含硅膜的情况下的原材料被广泛使用。

特别是二碘硅烷从其反应性的高低、蒸气压的观点出发受到关注，近年来需求提高。

二碘硅烷的合成方法从很早就已知，报道了通过苯基硅烷与碘的反应以2个阶段来生成。

苯基硅烷与碘的反应由于为固液反应所以反应难以开始，此外由于为放热反应，所以能使稳定的反应持续的条件是困难的。特别是反应最后由于碘的固体变小、比表面积变大、成为高活性，所以稳定地控制反应变得非常困难。

Keinan等在无溶剂的情况下进行了该反应，但其规模为NMR管内(内径为4mm左右)这样的小规模，以-20℃这样的低温反应进行(参照下述非专利文献1)。Kerrigan等提出了3L规模的制造方法，但反应一边以-65℃的低温浴进行冷却，一边控制为-6℃～+6℃，之后，用15小时小心地恢复至室温(下述专利文献1)。这表示在反应最后也仍然残存未反应的原料。Kerrigan等的制造方法若与Keinan等进行比较，则可以说规模扩大，但为了以工业规模来进行，仍然残留有许多课题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2016/0264426号说明书

非专利文献

非专利文献1：J.Org.Chem.Vol.52，1987，第4846-4851页

发明内容

发明所要解决的课题

为了以适于工业的规模来制造二碘硅烷，优选可以采用下述条件：最低以例如10L以上、优选以30L以上、根据情况以100L或其以上的大规模进行制造等，大量地投入原料，并且能够缩短反应时间等。此时，若大量地投入原料而使其反应，则急剧地放热，反应失控的可能性大，需要重新研究用于抑制反应的失控的反应温度的控制方法。

为了缩短反应时间，已知通过在一定程度提高的反应温度下进行来促进反应的进行，但若无法抑制大量地投入原料使其反应的情况下的反应的失控，则有可能导致重大的事故。

通过苯基硅烷与碘的反应来制造二碘硅烷的反应为下式那样的2个阶段反应，但作为固液反应的第1阶段成为决速步骤，第2阶段的利用碘化氢的脱苯基反应与第1阶段相比快速地进行。因此，认为碘化氢在系统内的蓄积少。但是，第1阶段的反应和第2阶段的反应均为放热反应，若第1阶段的反应进行则立即成为引起第1阶段与第2阶段一并放热这样的状况，针对其的对策非常重要。

Ph-SiH₃+I₂→Ph-SiH₂-I+HI

Ph-SiH₂-I+HI→I-SiH₂-I+H-Ph

需要说明的是，上述反应化学式中，Ph表示苯基。

放热反应的控制如何一边维持反应、一边除去反应热而防止反应的失控成为关键，但随着反应规模变大，进行放热的体积呈3次方地增加，与此相对，进行冷却的表面积仅呈2次方地增加，所以冷却方法、温度的控制变得非常重要。