(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の中の少なくとも一つはアルコキシド基であって、全てがアルコキシド基でない場合における残りの基はアルキル基）、及びＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌ（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６はアルキル基）を含む物質からＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌを精製する方法であって、
前記Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌとビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを接触させる工程を具備する
ことを特徴とするトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項２】
接触工程は、
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌ及びＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌを含む物質と、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、混合処理する工程である
ことを特徴とする請求項１のトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項３】
接触工程は、
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌ及びＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌを含む物質と、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、還流処理する工程である
ことを特徴とする請求項１のトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項４】
接触工程は、
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌ及びＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌを含む物質を、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中を、通過させる工程である
ことを特徴とする請求項１のトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項５】
接触工程は、
Ｒ１Ｒ２Ｒ３Ａｌ及びＲ４Ｒ５Ｒ６Ａｌを含む気相状態の物質を、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中を、通過させる工程である
ことを特徴とする請求項１のトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項６】
接触工程後に蒸留工程を具備する
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかのトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項７】
接触工程後に濾過工程を具備する
ことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかのトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【請求項８】
ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムが、
ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスイソプロピルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスターシャリーブチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスペンタメチルシクロペンタジエニルマグネシウムの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上の化合物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかのトリアルキルアルミニウムの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリアルキルアルミニウムに関する。特に、例えば化合物半導体用Ａｌ系膜と言ったＡｌ系膜の形成に用いられるトリアルキルアルミニウムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体は、半導体発光ダイオード、レーザ、或は赤外検知器等の分野において有用に用いられる。そして、有機金属化合物を気相成長させて得られる化合物半導体の品質は、原料である有機金属化合物の不純物によって大きな影響を受ける。
【０００３】
例えば、化合物半導体の気相成長原料の一つであるトリアルキルアルミニウム（例えば、トリメチルアルミニウム）における酸素（Ｏ）は、未だ、解決できない大きな問題の一つである。
【０００４】
すなわち、トリメチルアルミニウムは酸素や水分と敏感に反応し、発火・発煙が起きる。この為、トリアルキルアルミニウムにおける酸素不純物には、酸素や水分に限られず、酸素（Ｏ）を含んだ（有する）化合物、例えばアルミニウムアルコキシド［（ＣＨ３）２Ａｌ−Ｏ−ＣＨ３］のような形態のものも含まれる。
【０００５】
さて、酸素分子（Ｏ２）の混入であれば、このような不純物は、例えば蒸留操作によって簡単に除去できる。或は、脱気操作によって簡単に除去できる。水（Ｈ２Ｏ）の混入であれば、例えば乾燥剤による脱水操作によって簡単に除去できる。
【０００６】
ところが、アルミニウムアルコキシド［（ＣＨ３）２Ａｌ−Ｏ−ＣＨ３］のような形態で混入した酸素原子（Ｏ）は、簡単には除去できない。特に、トリメチルアルミニウムの場合、混入した酸素含有化合物は、その共沸現象により、精密蒸留を以ってしても、分離が困難である。
【０００７】
そこで、還元剤との反応によって、酸素化合物を除去する方法が考えられる。
【０００８】
前記方法における還元剤には、Ｌｉ，Ｎａ等のアルカリ金属系の還元剤が知られている。しかしながら、アルカリ金属は、半導体デバイスに欠陥を引き起こす。従って、アルカリ金属の使用は避けられるべきである。
【０００９】
アルカリ土類金属も還元剤として知られている。そして、アルカリ土類金属系の還元剤も還元能力が強い。例えば、ジメチルマグネシウムは、蒸気圧が極めて低い為、反応後の蒸留による分離が容易である。しかしながら、ジメチルマグネシウムは、トリアルキルアルミニウムと錯体を形成する。この為、トリアルキルアルミニウムの製造（精製）にジメチルマグネシウムを用いた場合、蒸留操作では、分離が出来ない。
【００１０】
その他の族にも還元性を示す物が認められる。しかしながら、高い蒸気圧を持つ為、還元反応後において蒸留操作を施しても、分離が困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明が解決しようとする課題は、高純度のトリアルキルアルミニウムを提供することである。
例えば、トリアルキルアルミニウム中の酸素含有化合物（不純物）を除去できる技術を提供することである。更には、酸素含有化合物（不純物）を還元反応によって除去した後、還元剤として用いた化合物とトリアルキルアルミニウムとを簡単に分離できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決する為の研究が、鋭意、押し進められて行く中に、本発明者は、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムによって、トリアルキルアルミニウム中の酸素濃度が低下することを見出すに至った。更に、ビスシクロペンタジエニルマグネシウムはトリアルキルアルミニウムと錯体を形成しない事が判明し、蒸留によってビスシクロペンタジエニルマグネシウムとの分離が可能であることも判った。
【００１３】
このような知見に基づいて本発明が達成されたものである。
【００１４】
すなわち、前記の課題は、
酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを接触させる
ことを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００１５】
例えば、酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、混合処理することを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００１６】
或いは、酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、還流処理することを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００１７】
若しくは、酸素を有するトリアルキルアルミニウムを、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中に通すことを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００１８】
又は、酸素を有する気相状態のトリアルキルアルミニウムを、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中に通すことを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００１９】
又、上記トリアルキルアルミニウムの製造方法であって、好ましくは、トリアルキルアルミニウムとビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとの接触工程後に蒸留工程を有することを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００２０】
又、上記トリアルキルアルミニウムの製造方法であって、好ましくは、トリアルキルアルミニウムとビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとの接触工程後に濾過工程を有することを特徴とするトリアルキルアルミニウムの製造方法によって解決される。
【００２１】
又、上記トリアルキルアルミニウムの製造方法によって得られたトリアルキルアルミニウムによって解決される。
【発明の効果】
【００２２】
Ｏを持つ不純物成分が少ない高純度なトリアルキルアルミニウムが簡単に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】トリアルキルアルミニウムの製造装置（精製装置）の概略図
【図２】トリアルキルアルミニウムの製造装置（精製装置）の概略図
【図３】トリアルキルアルミニウムの製造装置（精製装置）の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明はトリアルキルアルミニウムの製造方法（精製方法）である。この方法は、酸素を有するトリアルキルアルミニウム（例えば、不純物成分としてＯを有するトリアルキルアルミニウム）と、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを接触させる工程を有する。例えば、酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、処理する工程を有する。例えば、酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、混合処理する工程を有する。若しくは、酸素を有するトリアルキルアルミニウムと、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとを、還流処理する工程を有する。或いは、酸素を有するトリアルキルアルミニウムを、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中に通す工程を有する。又は、酸素を有する気相状態（又は液相状態）のトリアルキルアルミニウムを、ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウム中に通す工程を有する。好ましくは、上記接触工程後に、蒸留工程及び／又は濾過工程を有する。
【００２５】
トリアルキルアルミニウムはＲ３Ａｌ又はＲＲ’Ｒ”Ａｌ（Ｒ，Ｒ’，Ｒ”はアルキル基。Ｒ，Ｒ’，Ｒ”は同一でも異なるものでも良い。）で表される化合物である。例えば、（ＣＨ３）３Ａｌ，（Ｃ２Ｈ５）３Ａｌ，（Ｃ３Ｈ７）３Ａｌ，（Ｃ４Ｈ９）３Ａｌ，（ＣＨ３）２ＡｌＣ２Ｈ５，（Ｃ２Ｈ５）２ＡｌＣＨ３等のトリアルキルアルミニウムが代表的なものとして挙げられる。好ましいアルキル基は炭素数が７以下の炭化水素基である。更に好ましいアルキル基は炭素数が４以下の炭化水素基である。アルキル基は、全てが同一のものでも異なるものでも良い。尚、酸素を有するトリアルキルアルミニウム（Ｒ３Ａｌ，ＲＲ’Ｒ”Ａｌ）とは、前記Ｒ，Ｒ’，Ｒ”がＲＯ，Ｒ’Ｏ，Ｒ”Ｏの如きのアルコキシド基に代わった構造の化合物が代表的な例として挙げられる。例えば、ＲＲ’ＡｌＯＲ”等で表される化合物である。
【００２６】
ビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムは、例えば下記の一般式［Ｉ］で表される化合物である。
一般式［Ｉ］
0005489155.tif 000002
尚、上記一般式［Ｉ］中、Ｒ１〜Ｒ１０は、Ｈ又はアルキル基である。好ましいアルキル基は炭素数が７以下の炭化水素基である。更に好ましいアルキル基は炭素数が４以下の炭化水素基である。
【００２７】
特に好ましいビスアルキルシクロペンタジエニルマグネシウムとしては、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスイソプロピルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスターシャリーブチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスペンタメチルシクロペンタジエニルマグネシウムが挙げられる。
【００２８】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を説明する。但し、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００２９】
［実施例１］
ビスシクロペンタジエニルマグネシウム［Ｃｐ２Ｍｇ］を用いてトリメチルアルミニウム［ＴＭＡｌ：（ＣＨ３）３Ａｌ］の精製を行った。
【００３０】
すなわち、図１に示される装置が用いられた。尚、図１中、１は蒸留釜、２は蒸留塔、３は塔頂温度計、４は冷却器、５は流出物捕集器である。
【００３１】
先ず、蒸留釜１に２ｇのＣｐ２Ｍｇが入れられた。この後、５０ｇのＴＭＡｌ（ＴＭＡｌは不純物成分としてＯを有する）が入れられた。
【００３２】
この後、還流処理が行なわれた。そして、２時間後に留出塔頂温度１２５℃で留出したＴＭＡｌが捕集器５に捕集された。
【００３３】
前記還流・蒸留処理後の蒸留釜１に残された溶液を観察した処、これは薄赤色に着色したものであった。
【００３４】
上記還流・蒸留処理で精製された物をＨ−ＮＭＲで分析した。その結果は、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／５以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００３５】
［実施例２］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにＭｅＣｐ２Ｍｇ（ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／５以下に減少していた。かつ、ＭｅＣｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００３６】
［実施例３］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにＥｔＣｐ２Ｍｇ（ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／５以下に減少していた。かつ、ＥｔＣｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００３７】
［実施例４］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにｉ-ＰｒＣｐ２Ｍｇ（ビスイソプロピルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／５以下に減少していた。かつ、ｉ-ＰｒＣｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００３８】
［実施例５］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにｔ-ＢｕＣｐ２Ｍｇ（ビスターシャリーブチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／５以下に減少していた。かつ、ｔ-ＢｕＣｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００３９】
［実施例６］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにＭｅ５Ｃｐ２Ｍｇ（ビスペンタメチルシクロペンタジエニルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／４以下に減少していた。かつ、Ｍｅ５Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４０】
［実施例７］
実施例１において、ＴＭＡｌの代わりにＴＥＡｌ（トリエチルアルミニウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、Ｃ２Ｈ５Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／４以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４１】
［実施例８］
実施例１において、ＴＭＡｌの代わりにＴＰＡｌ（トリプロピルアルミニウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、Ｃ３Ｈ７Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／４以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４２】
［実施例９］
実施例１において、ＴＭＡｌの代わりにＴＢＡｌ（トリブチルアルミニウム）を用いた以外は同様に行なった。
その結果は同様なものであった。すなわち、処理前の物に比べて、Ｃ４Ｈ９Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／４以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４３】
［実施例１０］
実施例１において、ＴＭＡｌの代わりにＤＭＥＡｌ（ジメチルエチルアルミニウム）を用いた以外は同様に行なった。その結果は同様なものであった。
【００４４】
［実施例１１］
図２に示される装置が用いられた。尚、図２中、１はＴＭＡｌ（ＴＭＡｌは不純物成分としてＯを有する）が入れられた容器、２はＣｐ２Ｍｇが入れられた容器、３は捕集器、４は冷却器、５は配管、６は窒素ガスボンベである。
容器２には３０ｇのＣｐ２Ｍｇが入れられている。そして、窒素ガスボンベ６から容器１内に窒素ガスが供給された。この供給された窒素ガスによるバブリングによって、容器１内のＴＭＡｌは気相状態で容器２内に送り込まれた。
この送り込まれたＴＭＡｌは、Ｃｐ２Ｍｇと接触しながら、容器２内を通過した。容器２を出たＴＭＡｌは、冷却器４で冷却され、容器３内に捕集された。
上記方法によるＣｐ２Ｍｇで精製されたＴＭＡｌをＨ−ＮＭＲで分析した。その結果は、処理（精製）前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／３以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４５】
［実施例１２］
図３に示される装置が用いられた。尚、図３中、１はＴＭＡｌ（ＴＭＡｌは不純物成分としてＯを有する）が入れられた容器、２はＣｐ２Ｍｇ充填容器、３は捕集器、４は濾過器、５は配管、６は窒素ガスボンベである。
容器２には３０ｇのＣｐ２Ｍｇが入れられている。そして、窒素ガスボンベ６から容器１内に窒素ガスが供給された。この供給された窒素ガスによるバブリングによって、容器１内のＴＭＡｌ（液体）はＣｐ２Ｍｇ充填容器１内に圧送された。
この圧送された液体ＴＭＡｌは、Ｃｐ２Ｍｇと接触しながら、Ｃｐ２Ｍｇ層を通過した。そして、Ｃｐ２Ｍｇ充填容器２を出た液体ＴＭＡｌは、濾過器４で濾過され、容器３内に捕集された。
上記方法によるＣｐ２Ｍｇで精製されたＴＭＡｌをＨ−ＮＭＲで分析した。その結果は、処理（精製）前の物に比べて、ＣＨ３Ｏ−Ａｌのプロトンによるピーク強度が１／４以下に減少していた。かつ、Ｃｐ２Ｍｇに由来のピークは認められなかった。
【００４６】
［比較例１］
実施例１において、Ｃｐ２Ｍｇの代わりにＭｅ２Ｍｇ（ジメチルマグネシウム）を用いた以外は同様に行なった。
本比較例の場合、留出した液体に錯体［Ｍｅ８Ａｌ２Ｍｇ］が認められた。
【図２】
0005489155.tif 000003
【図３】
0005489155.tif 000004
【図１】
0005489155.tif 000005