실란가스의 열분해

MS : SiH4 → Si + 2H2

MCS : SiH3Cl → Si + 2HCl + 0.5H2

DCS : SiH2Cl2 → Si + 2HCl

TCS : SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl

- DCS, TCS 사용의 단점은 반응에서 염화수소가 생성되고, 이는 내식성 재료의 사용을 필요로 한다

- 염화수소 존재의 장점은 염화수소가 증착된 규소의 불순물과 반응하여 당해 규소를 오염으로부터 보호할 수 있다는 것이다

- TCS가 사용되 경우 규소의 경제적인 제조에 대한 특이한 단점은 최대 수율이 규소의 20내지 25%라는 것이다.

- 증착반응의 역반응(Si + 3HCl → TCS + H2_에서 증착된 규소의 부분 또는 전체의 용해가 발생하기 때문이다. 증가된 전기 에너지의 소비와 함께 낮은 수율로 인해 광전지 활용을 위한 규소 제조에 있어서 당해 증착 공정은 비경제적이다.

- 충분한 온도와 체류 시간에서 모노실랑은 완전히 분해된다.

- 상당 부분이 제공된 시드 재료 상의 목적하는 괴상 형태로 증착되지 않는다. 반면 과량이 사용가능한 규소의 효율을 현저히 감소시키는 미세 먼지 형태로 수득된다. 이러한 먼지는 거대 표면적으로 인해 표면 상의 산화와 흡수되는 외부 재료에 의한 오염에 매우 민감하므로 제거되어야 한다. 연구 개발에서의 상당한 노력이 상기 미세 먼지 함량의 감소 또는 이의 완전한 회피에 집중되고 있다.

- 모노실란이 실온 및 고압에서 초임계 기체이고, 증류로 이를 정제하기 위해 저온이 요구된다

- 모노실란은 현재 주로 TCS 불균화 반응에 의해 제조된다. 트리클로로실란은 단계적으로 DCS, MCS 및 최종의 MS로 전환된다. 형성된 MS는 일반적으로 더욱 고온의 가열에서의 증류에 의해 분리되어야 하고, 할로겐화 실란은 불균환 반응으로 재순환된다.

- 증류에 의한 분리는 저온 및 고압을 필요로 한다. 저온으로 인해 저온 염수 또는 액체 질소 같은 고가의 냉각 방법을 사용하는 것이 필수적이고, 이는 공정의 경제성에 중요한 효과를 갖는다.

- 불균화 반응에서 촉매로 사용되는 아민의 열적 안정화

- 모노실란이 대기산소 및 물과 격렬한 반응을 수행하여 이산화규소, 물 및 수소를 형성하고 이는 폭발을 유발하기 때문에 응축은 높은 안전 위험성을 수반한다. 매우 소량의 유출도 방지해야 하고 이는 이송부를 갖는 장치의 경우 곤란하고 고가이다.

 출처 : 데구사 특허