在高純硅的制備方法中，熱分解法SiH4具有廣闊的應(yīng)用前景。該方法的整個過程可分為三個部分：SiH4的合成、提純和熱分解。

（1） SiH4的合成

桂花鎂熱分解制備SiH4是工業(yè)上廣泛使用的方法。硅化鎂（Mg2Si）是由硅粉和鎂粉在500～550℃的氫氣（真空或氬氣）中混合而成。反應(yīng)式如下：

2Mg+Si=Mg2Si

然后硅化鎂和固體氯化銨在液氨介質(zhì)中反應(yīng)生成SiH4。

Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+2MgCl2+4NH3↑

液氨不僅是介質(zhì)，還提供低溫環(huán)境。通過這種方法獲得的SiH4相對純凈，但在實際生產(chǎn)中仍然存在未受影響的鎂，因此會發(fā)生以下副反應(yīng)：

Mg+2NH4Cl=MgCl2+2NH3+H2↑

因此，產(chǎn)生的SiH4氣體通常與氫混合。

制造氯化銨時使用的氯化銨必須是干燥的，否則硅化鎂與水相互作用產(chǎn)生的產(chǎn)品不是SiH4，而是氫，其反應(yīng)式如下：

2Mg2Si+8 NH4Cl+H2O=4 MgCl2+Si2H2O3+8 NH3↑+6 H2↑

由于SiH4在空氣中易燃，在高濃度下容易爆炸，因此整個系統(tǒng)必須與氧氣隔離，不得與外部空氣接觸。

（2） SiH4的提純

SiH4在室溫下處于氣態(tài)。一般來說，氣體清潔比液體和固體更容易。由于SiH4的形成溫度較低，大多數(shù)金屬食品在如此低的溫度下不容易形成揮發(fā)性氫化物，即使它們能夠形成，但由于其沸點較高，很難與SiH4一起蒸發(fā)，因此SiH4在生成過程中被冷卻一次，有效地去除雜質(zhì)，不產(chǎn)生揮發(fā)性氫化物。

SiH4在液氨中進行。在低溫下，乙烷（B2H6）和液氨形成的非揮發(fā)性絡(luò)合物（B2H6-2NH3）被去除，因此生成的SiH4不是硼雜質(zhì)，這是SiH4方法的優(yōu)點之一。然而，SiH4還含有氨、氫、微量磷化氫（PH3）、硫化氫（H2S）、砷化氫（AsH3）、銻化物（SbH3），甲烷（CH4）、水和其他雜質(zhì)。由于SiH4的沸點與它們的沸點相差很大，因此可以通過低溫液化去除水和氨，通過蒸餾去除其他雜質(zhì)。此外，還可以使用吸附法、預(yù)熱法分解法（因為除SiH4外，其他雜質(zhì)氫化物氣體的分解溫度低于380℃，SiH4可以分解高達600℃，所以將預(yù)熱爐的溫度控制在380℃左右可以分解雜質(zhì)氫化物，達到提純SiH4的目的），或者幾種方法可以結(jié)合起來達到清潔的目的。

（3） SiH4的熱分解

SiH4氣體被送入SiH4分解爐。在800～900℃的加熱硅芯上，SiH4分解并沉積高純度多晶硅。反應(yīng)式如下：SiH4=Si+2H2↑

SiH4熱分解法具有以下優(yōu)點：

① 在分解過程中，不添加還原劑，因此還原劑不會變色。

② SiH4純度高。在SiH4合成過程中，金屬雜質(zhì)被有效去除。特別有價值的是，氨對硼氫化合物有很強的絡(luò)合作用，可以去除最難從硅中分離出的有害雜質(zhì)硼。然后，還可以使用對磷化氫、砷、硫化氫和硼烷等雜質(zhì)具有高吸附能力的分子篩純化SiH4，以獲得高純度產(chǎn)品，這是SiH4方法的另一個突出優(yōu)點。

③ SiH4的分解溫度一般為800～900℃，遠低于其他方法，因此高溫蒸發(fā)或擴散引入的雜質(zhì)很少。同時，SiH4的分解產(chǎn)物無腐蝕性，可防止設(shè)備腐蝕和腐蝕對硅的污染。然而，四氯化硅或三氯氫硅的氫還原會產(chǎn)生高度腐蝕性的氯化氫氣體。