本發(fā)明屬于氣體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及生產(chǎn)甲硅烷（SiH4）、乙硅烷（Si2H6）、丙硅烷（Si3H8）等的方法，尤其適用乙硅烷的制造方法。
背景技術(shù)：
在微電子產(chǎn)品制造過(guò)程，硅用以隔離電子精密組件中各導(dǎo)電層。由于組件，例如芯片，一再追求精密度，規(guī)格設(shè)計(jì)越來(lái)越細(xì)，從微米級(jí)進(jìn)步到納米級(jí)，所以硅隔離層已經(jīng)無(wú)法用機(jī)械方法切割形成，而必須用氣相層積法形成，所以硅烷類的使用形成必須之材料。
乙硅烷是一種很有前途的硅膜先體。與甲硅烷相比，它具有沉積速度快、溫度要求低、膜均勻度高等優(yōu)越性，是半導(dǎo)體工業(yè)中頗有吸引力的特種氣體之一。
傳統(tǒng)的硅烷制備方法至少有兩種。一種是硅鎂法，或稱小松法，以硅粉及鎂粉為初始材料，先合成硅化鎂，Si+2Mg----→Mg2Si。再以硅化鎂與氯化氨依用量比例反應(yīng)，在液氨的環(huán)境下，生成硅甲烷氣相及六氨氯化鎂固相殘?jiān)?。該方法因產(chǎn)率低、副產(chǎn)品多、設(shè)備昂貴導(dǎo)致生產(chǎn)成本過(guò)高。其中，用硅化鎂與氯化銨在液氨中反應(yīng)的生成物絕大部份是甲硅烷，少于2%的乙硅烷只能作為副產(chǎn)品回收以獲取極為有限的回報(bào)。第二種方法是以三氯氫硅提純法(即俗稱UCC法)。此方法之制程，首先以硅粉與氯化氫(俗稱鹽酸)反應(yīng)生成三氯氫硅，Si+3HCl--→HSiCl3+H2。再以三氯氫硅與氫氣反應(yīng)，藉由氫氣與氯元素結(jié)合而形成二氯氫硅及氯化氫，HSiCl3+H2---→H2SiCl2+HCl。依序再以二氯氫硅與氫氣反應(yīng)，藉由氫氣與氯元素結(jié)合而形成單氯氫硅及氯化氫，H2SiCl2+H2---→H3SiCl+HCl。然后，單氯氫硅再與氫氣反應(yīng)，也就是由氫氣與氯元素結(jié)合而形成硅甲烷及氯化氫，H3SiCl+H2
---→SiH4+HCl。此方法可以生成硅甲烷。然而，硅乙烷、硅丙烷等的產(chǎn)品則無(wú)法由該方法制得。
換言之，無(wú)論半導(dǎo)體、液晶顯示屏、太陽(yáng)能電池、節(jié)能玻璃等行業(yè)，已經(jīng)漸漸從硅甲烷的使用轉(zhuǎn)向硅乙烷，而且對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求已經(jīng)是所有人的共識(shí)，因此，一種新穎有效滿足上述需求的制造方法必須應(yīng)運(yùn)而生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
一種乙硅烷的制造方法，其特征在于，以硅化鎂與氯化氨為原料進(jìn)行反應(yīng)，在液氨及催化劑存在下生成乙硅烷氣體，反應(yīng)溫度為-10℃--50℃，反應(yīng)壓力為0.2-1MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:2-5，所述催化劑為鋅的配合物；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)純化裝置進(jìn)行提純，所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅系催化劑。
進(jìn)一步，所述銅系催化劑是負(fù)載型催化劑，催化劑的載體是分子篩。
進(jìn)一步，所述銅系催化劑含有銅和氯化亞銅。
進(jìn)一步，所述銅系催化劑含有摩爾比為3～3.5∶1的銅和氯化亞銅。
進(jìn)一步，所述銅系催化劑是銅鎳合金催化劑。
進(jìn)一步，所述催化劑的載體是鈦硅分子篩或二氧化硅分子篩。
進(jìn)一步，所述分子篩的孔徑為0.2-50nm。
進(jìn)一步，所述分子篩的孔徑為0.4-1nm。
本發(fā)明的乙硅烷制造方法中，乙硅烷是生產(chǎn)過(guò)程的主產(chǎn)品，因而可解決大規(guī)模生產(chǎn)乙硅烷的副產(chǎn)品問(wèn)題，大大提高生產(chǎn)高純乙硅烷的生產(chǎn)效率，耗能低，降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
一種乙硅烷的制造方法，其特征在于，以硅化鎂與氯化氨為原料進(jìn)行反應(yīng)，在液氨及催化劑存在下生成乙硅烷氣體，反應(yīng)溫度為-10℃--50℃，反應(yīng)壓力為0.2-1MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:2-5，所述催化劑為鋅的配合物；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)純化裝置進(jìn)行提純，所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅系催化劑。所述純化裝置是多個(gè)串聯(lián)的直徑為10cm ～ 40cm，高1-3m的不銹鋼容器。
實(shí)施例1
依照上述方法生產(chǎn)乙硅烷。其中，反應(yīng)溫度為-10℃，反應(yīng)壓力為0.2MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:2，所述催化劑為C54H52P4ZnCl2，所述反應(yīng)在3M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行。所述純化裝置是2個(gè)串聯(lián)的直徑為10cm，高1m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅系催化劑。所述銅系催化劑是負(fù)載型催化劑，催化劑的載體是孔徑為0.2nm的鈦硅分子篩。
實(shí)施例2
重復(fù)實(shí)施例1，不同之處在于，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)壓力為1MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:5，所述催化劑為C54H45P3ZnX2，所述反應(yīng)在10M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜配置磁力攪拌器。所述純化裝置是2個(gè)串聯(lián)的直徑為40cm，高3m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置氯化亞銅催化劑。所述氯化亞銅的載體是孔徑為50nm的二氧化硅分子篩。
實(shí)施例3
重復(fù)實(shí)施例1，不同之處在于，反應(yīng)溫度為20℃，反應(yīng)壓力為0.6MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:3.5，所述催化劑為C52H48P4ZnCl2，所述反應(yīng)在6.5M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜配置磁力攪拌器。所述純化裝置是4個(gè)串聯(lián)的直徑為20cm，高2m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅和氯化亞銅催化劑。所述銅和氯化亞銅的摩爾比為3∶1，催化劑載體是孔徑為1nm的二氧化硅分子篩。
實(shí)施例4
重復(fù)實(shí)施例1，不同之處在于，反應(yīng)壓力為0.25MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:3，所述催化劑為C68H56Fe2P4ZnY2，所述反應(yīng)在8.4M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜配置磁力攪拌器。所述純化裝置是8個(gè)串聯(lián)的直徑為15cm，高1.5m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅鎳合金催化劑，催化劑載體是孔徑為0.4nm的二氧化硅分子篩。
實(shí)施例5
重復(fù)實(shí)施例4，不同之處在于，反應(yīng)壓力為0.55MPa，所述催化劑為C54H45P3ZnX2與C68H56Fe2P4ZnY2的混合物。所述乙硅烷氣體通過(guò)低溫減壓在儲(chǔ)罐中以液相進(jìn)行儲(chǔ)存，所述儲(chǔ)罐為夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)為-30℃乙二醇冷卻介質(zhì)。所述純化裝置是6個(gè)串聯(lián)的直徑為15cm，高1.5m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅和氯化亞銅催化劑。所述銅和氯化亞銅的摩爾比為3.5∶1，催化劑載體是孔徑為0.5nm的鈦硅分子篩。
實(shí)施例6
重復(fù)實(shí)施例5，不同之處在于，反應(yīng)壓力為0.4MPa，所述催化劑為C54H45P3ZnX2與C52H48P4ZnCl2的混合物，所述儲(chǔ)罐夾套內(nèi)的壓力為10Pa。所述純化裝置是8個(gè)串聯(lián)的直徑為40cm，高2.5m的不銹鋼容器。所述純化裝置內(nèi)設(shè)置銅鎳合金催化劑，催化劑載體是孔徑為10nm的二氧化硅分子篩。
實(shí)施例7
重復(fù)實(shí)施例2，不同之處在于，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:3，所述催化劑為C68H56Fe2P4ZnY2，所述反應(yīng)在8.4M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜配置磁力攪拌器。所述乙硅烷氣體通過(guò)低溫減壓在儲(chǔ)罐中以液相進(jìn)行儲(chǔ)存，所述儲(chǔ)罐為夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)為-30℃乙二醇冷卻介質(zhì)。所述純化裝置中分子篩的孔徑為0.2nm。
實(shí)施例8
重復(fù)實(shí)施例3，不同之處在于，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:3，所述催化劑為C68H56Fe2P4ZnY2與C52H48P4ZnCl2的混合物，所述反應(yīng)在8.4M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述反應(yīng)釜配置磁力攪拌器。所述乙硅烷氣體通過(guò)低溫減壓在儲(chǔ)罐中以液相進(jìn)行儲(chǔ)存，所述儲(chǔ)罐為夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)為-30℃乙二醇冷卻介質(zhì)。所述儲(chǔ)罐夾套內(nèi)的壓力為6Pa。所述純化裝置中催化劑的載體是鈦硅分子篩。
實(shí)施例9
重復(fù)實(shí)施例4，不同之處在于，反應(yīng)溫度為20℃，反應(yīng)壓力為0.6MPa，所述催化劑為C54H45P3ZnX2與C52H48P4ZnCl2的混合物，所述乙硅烷氣體通過(guò)低溫減壓在儲(chǔ)罐中以液相進(jìn)行儲(chǔ)存，所述儲(chǔ)罐為夾套結(jié)構(gòu)，夾套內(nèi)為-30℃乙二醇冷卻介質(zhì)。所述純化裝置中所述銅系催化劑含有摩爾比為3.3∶1的銅和氯化亞銅。
實(shí)施例10
重復(fù)實(shí)施例5，不同之處在于，反應(yīng)溫度為-10℃，反應(yīng)壓力為0.3MPa，所述硅化鎂與氯化氨的摩爾比為1:4，所述催化劑為C54H52P4ZnCl2，所述反應(yīng)在8.4M3的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，所述儲(chǔ)罐夾套內(nèi)的壓力為2Pa。所述純化裝置中所述銅系催化劑是銅鎳合金催化劑。
以上的詳細(xì)說(shuō)明用以揭示本發(fā)明之技術(shù)內(nèi)容及特征，并輔以實(shí)施例說(shuō)明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員據(jù)此得以實(shí)施，然而上述說(shuō)明并非用于限制本發(fā)明之權(quán)利范圍，舉凡簡(jiǎn)單之置換或等效技術(shù)之取代，仍應(yīng)隸屬本發(fā)明之范疇。