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JPH0645447B2 - 水素化ケイ素の精製方法 - Google Patents
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JPH0645447B2 - 水素化ケイ素の精製方法 - Google Patents

水素化ケイ素の精製方法

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JPH0645447B2
JPH0645447B2 JP61052666A JP5266686A JPH0645447B2 JP H0645447 B2 JPH0645447 B2 JP H0645447B2 JP 61052666 A JP61052666 A JP 61052666A JP 5266686 A JP5266686 A JP 5266686A JP H0645447 B2 JPH0645447 B2 JP H0645447B2
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sio
silicon hydride
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zeolite
adsorbent
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正義 伊藤
博治 宮川
智弘 安部
圭一 池田
雅美 村上
紀行 柳川
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三井東圧化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般式SinH2n+2(nは1,2,3又は4)で
表わされる水素化ケイ素、特にはモノシラン(SiH4)、
ジシラン(Si2H6)中に微量含まれるホスフィン(PH3
を除去し水素化ケイ素を精製する方法に関する。
背景技術 近年エレクトロニクス工業の発展に伴い、多結晶シリコ
ンあるいはアモルファスシリコン等の半導体用のシリコ
ンの需要が急激に増大している。水素化ケイ素はかかる
半導体用シリコンの製造用原料として最近その重要性を
増しており、今後の需要増加が期待されている。
これら水素化ケイ素の製造方法としては、以下に例示す
るようないくつかの方法が知られているがいずれの方法
を採用するにせよ通常合成された水素化ケイ素ガス中に
は微量 のPH3が含まれる。その含有量は製造法によつても異な
るが、たとえば上記、による方法で製造した水素化
ケイ素中には濃度百ppm前後のPH3が含有される。半導体
ガスとして使用される水素化ケイ素中における不純物と
してのPH3の影響は大きく、通常その含有量を10−9
以下(ppb以下)にする必要がある。
従来技術 水素化ケイ素たとえばSiH4中における微量のPH3を除去
する方法としては、吸着剤を用いるのが一般的であり、
例えば以下に例示するような方法が知られている。すな
わち、吸着剤として、合成ゼオライトAまたは合成ゼオ
ライトXを使用するもの(特公昭36−1774)、シ
ランを殆ど吸着しない均一細孔径を有するゼオライト
(例えば合成ゼオライト3A,4A)中の交換可能な陽
イオンを2価の陽イオン、特には亜鉛、鉛に交換したも
の(特公昭48−41437、48−41439)、合
成ゼオライト4A中のナトリウムイオンを2価の陽イオ
ン、あるいは銀イオンに交換したもの(特開昭48−7
5475、特開昭59−30711)、活性炭および合
成ゼオライト−4Aを併用するもの(特開昭58−69
715、58−172220)、水素吸蔵用金属材料ま
たは金属水素化物を使用するもの(特開昭58−120
511)などの方法が報告されている。しかしながらこ
れらの吸着剤は吸着容量が小さいこと、シランの吸着ロ
スが大きいこと、再生が不可能なことなどの種々の問題
があった。
本発明者等は、水素化ケイ素中のホスフィンを選択的に
除去できる吸着剤の開発に鋭意努力し、吸着剤としてシ
リカ含有量の大きいゼオライトを用いることによりこれ
らの問題点が解決できることを見出し、本発明を完成し
た。
発明の要旨 本発明はホスフィンを含有する水素化ケイ素を、SiO
およびAlを構成成分に含み、かつSiO
Alの含有モル比(SiO/Al
モル比が5以上であるモルデナイト以外の合成あるいは
天然のゼオライト吸着剤で処理することを特徴とする水
素化ケイ素の精製方法である。
発明の詳細な開示 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の対象とする水素化ケイ素とは、一般式SinH2n+2
(nは1,2,3又は4)で表わされるものであるが、
特にはSiH4が最も好ましい。またもちろんこれらは混合
物であつても、またPH3以外のガスを含むものであつて
も良い。
本発明における吸着剤とは、SiOおよびAl
を構成成分に含み、かつSiO2とAl2O3の含有モル比(SiO
2/Al2O3モル比が5以上の、モルデナイト以外の天然
あるいは人工のゼオライトである。ゼオライトの化学組
成はアルカリ金属、アルカリ土類金属または他の金属を
含有するアルミノケイ酸塩である。(SiO2/Al2O3
モル比が従来のものより高い、いわゆるハイシリカゼオ
ライトは近年数多くの種類のものが合成できるようにな
つてきた。
具体的には、例えばシリカ源およびアルミナ源から4級
アンモニウム化合物アミン類等の有機塩基を用いて近年
モービルオイル社、ユニオンカーバイド社、ICI社、
帝人油化、新燃料油開発技術研究組合等で合成されたZ
SM、NU、EU、TPZ、ISI等の各ゼオライトに
代表されるもの(例えばUS Pat3308069、US Pat370
2886、USPat3950496、特開昭56−73618、特公昭
56−49850、特開昭57−200218、特開昭
57−149819、特開昭57−95821等);有
機塩基のかわりにアルコール、エーテル、ケトン、エス
テル、カルボン酸等の有機化合物を用いてICI社、三
菱重工、新燃料油開発技術研究組合等で合成された高シ
リカゼオライト;ZSM−5を種結晶とし、アルカリ金
属の水酸化物等の無機塩基を用いてモービルオイル社、
出光興産で合成された高シリカゼオライト(例えば特開
昭56−37215、特開昭57−7819);脱アル
ミニウム処理によつてシリカリッチとしたゼオライトな
どがいずれも好適に用いうる。更に上記のゼオライトの
交換可能な陽イオンの全部又は一部をマグネシウムイオ
ン、カウシウムイオン、マンガンイオン、亜鉛イオン、
鉛イオン、コバルトイオン等の2価の陽イオン、又はプ
ロトンで交換したもの、およびチタンイオン、ホウ素イ
オンなどの多価の陽イオンを含むアルミノケイ酸塩でも
よい。プロトンによる陽イオンの交換は、通常の方法、
すなわち塩酸や塩化アンモニウムなどの水溶液中にて行
ない得る。
本発明に適用されるゼオライトは、ゼオライト中のSiO2
とAl2O3の組成割合がモル比で5以上である、モルデナ
イト以外のゼオライトで、その結晶構造は特に制限され
ない。
本発明は以上のごとき(SiO2/Al2O3モル比≦5のモ
ルデナイト以外のゼオライト吸着剤によりホスフィンを
含有する水素化ケイ素を処理し精製するものであるが、
次にゼオライトを用いての精製の条件ついて述べる。
吸着処理は、減圧下でも加圧下でも行なうことができる
が好ましくは常圧以上である。水素化ケイ素は気相でも
液相でも良いが通常は気相で行うのが好ましい。吸着処
理温度は、本発明において特に制限するものではないが
水素化ケイ素の種類によって異なり、好ましくはSiH4
は−80乃至30℃、Si2H6では−30乃至50℃、Si3
H8では0乃至100℃、Si4H10では0乃至150℃であ
る。この範囲より低温では水素ケイ素、特にモノシラン
の吸着が顕著となり好ましくなく、高温ではPH3の吸着
量が減少するので好ましくない。
水素化ケイ素中のPH3の含有量には特に制限はないが、
通常1%以下、特には0.1%以下である。また水素化ケ
イ素中にはPH3以外のガス(例えば、水素、窒素、稀ガ
ス、メタン等)が含まれても良い。
また本発明以外の吸着剤と併用することも可能である。
本発明におけるPH3除去用の新規な吸着剤は従来公知の
吸着剤に比較し吸着容量が大きいことが特徴である。
以下、本発明を実施例によつて説明する。
<実施例1> 内径3mm、長さ42mmの吸着管に、ゼオライトTSZ−
320NAA(東洋曹達社製、(SiO2/Al2O3モル比
=5.6、フォージャサイト型構造、30乃至60メッ
シュ)0.25gを充填した。400℃にてヘリウム中1時
間、減圧下(0.2mmHg)2時間処理した後、吸着管の温
度を−20℃に設定し、PH3を279ppm含むSiH4ガスを
流量36ml/minの速度(線速度8.5cm/sec、接触時間
0.49sec)で流通させた。吸着管からの出口ガス中のPH3
濃度は、逐次FPDを検出器とするガスクロマトグラフ
ィーにより分析した。なお、低濃度のPH3の分析は本発
明者らが提案している濃縮分析法によつた。
結果を第1図に示す。第1図より、該吸着容量(吸着管
出口のpH3濃度が10ppbとなる点、以下同じ)は約4mg
・PH3/g吸着剤であることがわかつた。
<実施例2乃至8> 実施例1において、吸着剤にゼオライトZSM−5(モ
ービルオイル社特開昭56−73618の実施例16に
従い合成したもの;(SiO2/Al2O3モル比=65、ペ
ンタシル型構造、30乃至60メッシュ)0.25g、
ZSM−12(モービルオイル社特開昭56−7361
8の実施例9に従い合成したもの;(SiO2/Al2O3
モル比=338、30乃至60メッシュ)0.25g、
NU−10(ICI社特開昭57−200218の実施
例7に従い合成したもの;(SiO2/Al2O3モル比=8
7、ZSM−22型構造、30乃至60メッシュ)0.
25g、EU−7(ICI社、特開昭59−88310
の実施例1に従い合成したもの(SiO2/Al2O3モル比
=60)0.25g、TPZ−2(帝人油化特許、特開
昭57−149819の実施例1に従い合成したもの;
(SiO2/Al2O3モル比=100、ZSM−23型構
造、30乃至60メッシュ)0.25gISI−2(新
燃料油開発技術研究組合、特開昭59−73428の実
施例2に従い合成したもの;(SiO2/Al2O3モル比
76、ZSM−39型構造、30乃至60メッシュ)
0.25g、LZ−132(UCC社、特開昭58−1
81720の実施例1に従い合成したもの(SiO2/Al2O
3モル比=27、ZSM−45型構造、30乃至60
メッシュ)0.25gをそれぞれ用いた以外は実施例1
と同様に実験を行なつた。
これらの場合における吸着容量は、それぞれ第1表に示
すとおりであつた。
<比較例1乃至3> モレキュラーシーブー3A(西尾工業社製、(SiO2/Al
2O3モル比=1.0、30乃至60メッシュ)の交換
可能な陽イオンの48%を亜鉛イオンで交換したもの;
モレキュラーシーブー4A(ユニオンカーバイド社製、
(SiO2/Al2O3モル比=1.0 30乃至60メッシ
ュ)の交換可能な陽イオンの82%を銀イオンで交換し
たもの;およびモレキュラーシーブー13X(富デヴィ
ソン社製、(SiO2/Al2O3モル比=1.4、30乃至
60メッシュ)をそれぞれ0.25g用いた以外は実施例1
と同様に前処理をし、吸着実験を行なつた。
これらの場合における吸着容量は、それぞれ第1表に示
すとおりであつた。
<比較例4> 比較例1において、吸着試験終了後の亜鉛で交換したモ
レキュラーシーブー3Aを減圧下(0.1mmHg)350℃
にて2時間加熱再生処理した。その後この再生した吸着
剤を−20℃に設定し実施例1と同様に実験を行なつ
た。
結果は第1表に示すごとく、その吸着容量は最初の1/3
以下に低下した。
さらに再度この吸着剤を同様に減圧処理し、2回再生を
くり返したところその吸着容量は1mg/g・吸着剤以下
となつてしまつた。
発明の効果 本発明の方法における特定の吸着剤は実施例に示したご
とく吸着容量が大きく再生が可能であるなどすぐれた吸
着能力を有する。特にSi2H6、Si3H8、Si4H10中のpH3
去に有効な吸着剤については過去に殆ど報告例がなく、
本発明の方法によつて初めて有効なpH3除去精製法が提
供されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は吸着管出口ガス中のpH3濃度とpH3吸着量の関係
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−101411(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ホスフィンを含有する水素化ケイ素を、S
    iOおよびAlを構成成分に含み、かつSiO
    とAlの含有モル比、(SiO/Al
    )モル比が5以上である、モルデナイト以外の合
    成あるいは天然のゼオライト吸着剤で処理することを特
    徴とする水素化ケイ素の精製方法。
  2. 【請求項2】水素化ケイ素がシラン又はジシランである
    特許請求の範囲第1項に記載の方法。
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