[發(fā)明專利]制備鹵化聚硅烷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080054817.7
• 申請(qǐng)日: 2010-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102666381A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯蒂安·鮑赫;斯文·霍爾;魯門·德?tīng)柼厣峋S;加瓦德·莫赫森尼;安德烈·盧邊佐夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯帕恩特私人有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/107
• 分類號(hào): C01B33/107
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 許偉群;王磊

本發(fā)明涉及一種用于制備作為純化合物或化合物混合物的鹵化聚硅烷的方法，所述混合物在主要是含硼的化合物方面具有特殊的純度。

鹵化聚硅烷例如用于在例如太陽(yáng)能電池工業(yè)的半導(dǎo)體工藝中制備高純硅。由此通常需要純度非常高的鹵化聚硅烷。PCT申請(qǐng)WO?2009/047238?A1描述了一種用于制備高純六氯二硅烷的方法，其中在蒸餾包含六氯二硅烷的混合物過(guò)程中存在最高為10ppbw(以重量計(jì)的十億分之一)的量的水。所述文獻(xiàn)描述了，水與氯硅烷的反應(yīng)會(huì)主要形成二硅氧烷，其對(duì)期望的六氯二硅烷的純度起到不利的作用。

本發(fā)明的實(shí)施形式的目的在于，制備具有提高的純度的鹵化聚硅烷，其例如還滿足在光伏工業(yè)中應(yīng)用的要求。

所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的方法的其他有利擴(kuò)展方案是其他從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明的一種實(shí)施形式提供了用于由混合物制備通式為H_pSi_n-pX_(2n+2)-p，其中n＝1至50；0≤p≤2n+1并且X＝F，Cl，Br，I的、作為單一化合物或化合物混合物的鹵化聚硅烷的方法，其中所述混合物已經(jīng)包含鹵化聚硅烷或在所述混合物中形成鹵化聚硅烷。所述混合物額外包含含硼的雜質(zhì)。所述方法在此包括下列方法步驟：

a)所述混合物與至少1ppbw(以重量計(jì)的十億分之一)的形成硅氧烷的氧化劑或與硅氧烷自身反應(yīng)，其中含硼的雜質(zhì)與硅氧烷形成具有不同于鹵化聚硅烷的揮發(fā)性和/或溶解性的化合物；和

b)將所述鹵化聚硅烷與上述化合物分離，

其中在實(shí)施方法過(guò)程中存在最多1ppmw的水和最少1ppbw的硅氧烷。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鹵化聚硅烷中的含硼雜質(zhì)與硅氧烷、或在添加促進(jìn)硅氧烷形成的氧化劑時(shí)形成化合物，例如硼酸，其揮發(fā)性和/或溶解性與鹵化硅氧烷不同，結(jié)果是，所形成的含硼化合物在隨后的方法步驟b)中能夠與鹵化聚硅烷分離，從而得到純度增加的鹵化聚硅烷。

雜質(zhì)多的情況下，雜質(zhì)與濕度、例如水能夠尤其在低聚硅烷和聚硅烷情況下形成應(yīng)避免或減少其形成的爆炸性沉積，所謂的“罌粟凝膠(poppy?gels)”。同時(shí)，在存在濕度例如水的情況下，通過(guò)縮聚反應(yīng)或交聯(lián)形成硅醇且最后形成聚合的類似硅膠的產(chǎn)品，它們?cè)诜磻?yīng)器的管道中形成沉淀物并可能導(dǎo)致堵塞。水例如還以不期望的方式與鹵化聚硅烷中的硅-鹵-鍵反應(yīng)，而硅氧烷主要與含硼雜質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。為了減少或者避免不期望的“罌粟凝膠”或類似硅酸的沉積的形成，在根據(jù)本發(fā)明的方法過(guò)程中存在最多1ppmw的水。這例如可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：干燥導(dǎo)入的鹵化聚硅烷混合物或用于形成鹵化聚硅烷的初始產(chǎn)物，其中所述干燥可以根據(jù)任意的、至今已知的用于干燥氣體和液體的方法來(lái)完成。

與水不同，形成硅氧烷的氧化劑釋放例如反應(yīng)性氧物質(zhì)，所述反應(yīng)性氧物質(zhì)能夠主要攻擊兩個(gè)Si原子之間的鍵，形成硅氧烷。

作為硅氧烷可以例如使用具有下列通式R¹R²R³Si-O-SiR⁴R⁵R⁶的化合物，其中R¹至R⁶可以互相獨(dú)立地是Cl、F、Br、I、H、SiR¹R²R³和-O-SiR¹R²R³。這種硅氧烷在此還可以包含二硅氧烷，例如能夠通過(guò)氧或反應(yīng)性氧物質(zhì)與六氯二硅烷反應(yīng)形成的六氯二硅氧烷。具體的硅氧烷化合物還可以是例如可以通過(guò)八氯三硅烷與氧的反應(yīng)形成的三氯水楊基-五氯二硅氧烷。所述通式同樣包括具有Si-OH基團(tuán)的硅雜環(huán)戊二烯(Silole)。還可以是具有超過(guò)一個(gè)Si-O-S鍵的硅氧烷。

這類硅氧烷或形成硅氧烷的氧化劑與濕度例如水不同，其不傾向于與鹵化聚硅烷不受控制地進(jìn)行聚合反應(yīng)，所述聚合反應(yīng)促進(jìn)在設(shè)備中形成“罌粟凝膠”或類似固態(tài)硅酸的沉積。硅氧烷能夠在方法步驟a)中例如通過(guò)如下方式添加：添加已經(jīng)包含大量硅氧烷的鹵化聚硅烷。

作為促進(jìn)硅氧烷形成的氧化劑可以例如使用干燥的氧、干燥的空氣、臭氧、氧化膦和它們的組合。氧化膦特別適合用于從鹵化聚硅烷中除去含硼雜質(zhì)，所述鹵化聚硅烷之后用于制備應(yīng)摻雜有磷的高純硅。

另外優(yōu)選至少在含硼的雜質(zhì)中添加化學(xué)計(jì)算量的硅氧烷或形成硅氧烷的氧化劑。因此優(yōu)選在方法步驟a)中添加至少10ppbw、更優(yōu)選至少100ppbw的硅氧烷或形成硅氧烷的氧化劑。