[发明专利]通过分步结晶提高低聚硅烷和低聚硅烷化合物纯度的方法

说明书

本发明涉及提高低聚硅烷和/或低聚硅烷化合物纯度的方法，其中提供由至少50％低聚硅烷化合物形成的第一液体物质混合物，该低聚硅烷化合物包含无机低聚硅烷和/或卤代低聚硅烷和/或有机取代的低聚硅烷，并且所述第一液体物质混合物经历至少一个纯化工序，其中在第一步骤a)中，将液体物质混合物的温度调节到至少一部分低聚硅烷化合物固化的温度，并在第二步骤中b)中分离至少一部分液体物质混合物。

本发明涉及提高低聚硅烷和低聚硅烷化合物纯度的方法，尤其是无机低聚硅烷、卤代低聚硅烷或有机取代的低聚硅烷。

半导体工业中用于微电子元件的硅化合物的杂质和污染物导致不良的掺杂，经过该不良的掺杂，微电子元件的功能（例如信号传输和热量生成）受到不利的影响。从现有技术中已知从卤代硅烷中去除特定污染物的方法。因此，DE 10 2009 027 729 A1公开了一种减少金属或类金属元素化合物对硅烷的污染的方法，其中有机化合物作为清除剂添加到相应的硅烷中。因此，清除剂使用氨基作为配体与金属中心或类金属中心配位。不利的是，该方法不能用于低聚硅烷，即具有至多十个硅原子的多个硅原子的硅烷，因为清除剂使用的氨基可导致低聚硅烷中的骨架重新排列。这种骨架重排有利于短链硅烷（例如四氯化硅）的形成，另一方面有利于长链支链硅烷（例如(SiCl₃)₄Si）的形成，但是，这些长链支链硅烷不适于进一步加工和/或可导致期望的产物完全分解。

Van Dyke等人，（Inorg. Chem., Vol.3, No.5, 1964 pp 747-752）描述了三氯化硼与各种甲硅烷基硅氧烷的反应，其中这些甲硅烷基硅氧烷分裂成硅基氯化物。但是，该方法仅涉及去除各种硅氧烷，其中不能实现减少含掺杂剂的化合物，例如硼化合物、磷化合物、砷化合物和锑化合物。

从DE10 2014 013 250 A1知道另一种降低硅烷中杂质的方法，该方法通过添加氟化物和有机低聚醚或聚醚可以去除金属或类金属元素杂质。这种方法基本上被设想用于去除金属杂质，其中纯化效果取决于杂质与所用氟化物的反应性。不利的是，路易斯碱和路易斯酸同样也不能很好地被去除。此外，有机试剂的加入会引起不良的副反应，这就需要去除这些试剂。

现有技术中已知的方法都不能从杂质（例如掺杂剂、金属化合物和有机和无机分子化合物）中释放出低聚硅烷同时不对所需的产物产生基本的影响。

本发明的目的是提出一种方法，该方法使由掺杂剂、金属化合物、有机和无机分子化合物在低聚硅烷及其化合物中引起的杂质减少，同时能够提高低聚硅烷及其化合物的纯度。

根据本发明的目的是通过根据权利要求1的方法来实现的。本发明的有利实施例和发展可以通过从属权利要求所示的特征来实现。

根据本发明用于提高低聚硅烷和/或低聚硅烷化合物纯度的方法中，提供至少50%低聚硅烷化合物的第一液体物质混合物，所述低聚硅烷化合物包含无机低聚硅烷和/或卤代低聚硅烷和/或有机取代的低聚硅烷，所述第一液体物质混合物经历至少一个纯化工序，其中在第一步骤a）将物质混合物的温度调节到至少一部分低聚硅烷化合物固化的温度，并在第二步骤b）分离至少一部分的液体物质混合物。

优选地，步骤a）中形成的固体可与步骤b）中的液体物质混合物完全分离。所形成的固体主要为低聚硅烷化合物的晶体。所获得的晶体可以通过温度调节重新液化，其中所获得的液体具有较低的掺杂剂浓度和/或较高浓度或较高纯度的低聚硅烷化合物。为进一步提高得到的晶体纯度，可以在第二纯化工序中，对液化的晶体重复纯化工序。这样，用于第二纯化工序的液化的晶体称为第二液体物质混合物。还有可能进行进一步的纯化工序，如第三、第四和第五纯化工序，其中进行的纯化工序的次数没有限制。