ジクロロシラン

ジクロロシラン (Dichlorosilane) の概要

ジクロロシランは、化学式H2SiCl2で表される化合物で、一般にはDCSと略称されます。この物質は主に半導体処理において、LPCVD（低圧化学蒸着）チャンバー内でアンモニアと混合集成され、窒化ケイ素の成長に使用されます。DCSとNH3の濃度比率が高い（16：1）場合、通常はストレスが少ない窒化物膜を生成することが知られています。

歴史

ジクロロシランは1919年に発見され、モノシランと塩化水素の気相反応によって初めて調製されました。この発見は、StockとSomieskiによって報告されました。ジクロロシランは水蒸気と反応して、ガス状のプロシロキサン（H2SiO）を生成します。このプロシロキサンは、液相で急速に重合し、気相ではゆっくりと重合することで、ポリシロキサンが得られます。液体部分は真空蒸留によって分離され、粘性を持ち、室温でゲル状に変化します。加水分解により得られるポリマーの平均組成は、[H2SiO]6に相当し、分子の数nは実験によって6から7の範囲であることが確認されました。

反応と生成

ジクロロシランのほとんどは、トリクロロシランの生成を目的とした塩化水素とケイ素の反応の副生成物として形成されます。この反応によって、

```
2 SiHCl3 → SiCl4 + SiH2Cl2
```

という不均化反応が進行します。また、StockとSomieskiはH2SiCl2のベンゼン溶液を水と接触させることで加水分解に成功しました。大規模加水分解は、0℃のエーテル/アルカン混合溶媒システムで行われ、揮発性および不揮発性のポリシロキサンの混合物が得られました。さらに、6H2Oのような水の供給源を利用し、−10℃で希薄なEt2O/CCl4を使用することで成功した例もあります。

分解

SuとSchlegalは、ジクロロシランの分解を計算によって研究しました。この際、逓移状態理論（TST）が用いられ、一次分解生成物としてSiCl2およびSiClHが特定されました。また、分解に関するさまざまな計算によって、詳細なメカニズムが解明されています。

超精製

ジクロロシランは、マイクロエレクトロニクスにおける半導体エピタキシャルシリコン層の製造に使用される際に、超精製されることが必要です。この過程により、強固な構造を持つ厚いエピタキシャル層が生成されることが期待されます。

使用の利点

この化合物は、電子機器に見られる半導体シリコン層の重要な原料として位置付けられています。その理由は、低温で分解しやすく、シリコン結晶の成長速度が速い点にあります。

安全上の危険

ジクロロシランは、化学的に非常に活性なガスであり、大気中で容易に加水分解し自己発火する危険性があります。そのため、扱う際には非常に注意が必要であり、使用時には皮膚や目への炎症や吸入の危険も考慮する必要があります。適切な安全対策を講じることが重要です。

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