[發明專利]環硼氮烷化合物的制備方法

無效

• 申請號: 201210004593.X
• 申請日: 2006-01-28
• 公開（公告）號: CN102584877A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 山本哲也;神山卓也
• 申請（專利權）人: 株式會社日本觸媒
• 主分類號: C07F5/05
• 分類號: C07F5/05
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 熊玉蘭;劉健

本申請是申請日為2006年1月28日、申請號為200610067307.9、發明名稱為“環硼氮烷化合物的制備方法”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及環硼氮烷化合物的制備方法。環硼氮烷化合物用于形成例如半導體用層間絕緣膜、障壁金屬層、蝕刻阻止層。

背景技術

隨著信息設備的高性能化，LSI的設計標準正在逐年精細化。在精細設計標準的LSI制造中，構成LSI的材料也必須是高性能的，并且即使在精細LSI上也能發揮功能。

例如，就用于LSI中的層間絕緣膜的材料而言，高介電常數成為其信號延遲的原因。在精細的LSI中，該信號延遲的影響特別大。因此，希望開發能用作層間絕緣膜的新型低介電材料。另外，為了能夠用作層間絕緣膜，不僅要求介電常數低，而且還要求耐濕性、耐熱性、機械強度等特性優良。

作為適應這種要求的物質，提出了分子內具有環硼氮烷環骨架的環硼氮烷化合物(例如，參照US申請公開2002-58142A號)。由于具有環硼氮烷環骨架的環硼氮烷化合物的分子極化率小，因而形成的覆膜介電常數低。而且，形成的覆膜的耐熱性也優良。

作為環硼氮烷化合物之一，有構成環硼氮烷環的氮原子與烷基結合的N-烷基環硼氮烷。N-烷基環硼氮烷本身可以用作半導體用層間絕緣膜等的原料。另外，也可以作為制備其它環硼氮烷化合物時的中間體。例如，通過用烷基取代結合在N-烷基環硼氮烷的硼上的氫原子，可以制備六烷基環硼氮烷。

作為制備環硼氮烷化合物的方法，已知有：1)使堿金屬硼氫化物(例如，硼氫化鈉(NaBH₄))與胺鹽(例如，甲胺鹽酸鹽(CH₃NH₃Cl))在溶劑中反應的方法；2)使乙硼烷(B₂H₆)與胺(例如，甲胺(CH₃NH₂))在溶劑中反應的方法。

發明內容

本發明人對通過上述合成方法得到的環硼氮烷化合物進行了詳細分析，結果發現，該環硼氮烷化合物中含有各種雜質，這是使所需的環硼氮烷化合物純度降低的原因。具體來講，除被視為環硼氮烷化合物的分解物的化合物(例如，胺和硼酸)以及由于溶劑中的微量成分生成的硼醚(ボロンェ-テル)化合物之外，在合成N-烷基環硼氮烷化合物時，其副產物N-烷基環硼烷氨(ボラザン)也可以作為雜質摻雜在其中。當考慮用于層間絕緣膜等精密儀器時，優選作為雜質含有的這些化合物的含量降低至最低限度。另外，如果合成環硼氮烷化合物時產生副產物N-烷基環硼烷氨，還會產生別的問題。即，當環硼氮烷化合物的合成進行時，具有升華性的N-烷基環硼烷氨會在合成裝置的冷凝部析出。當N-烷基環硼烷氨的析出持續下去時，根據情況冷凝部恐怕會閉塞，不可能繼續合成。另外，因合成裝置的壓力上升，其安全性恐怕會受損。即使在冷凝部閉塞前將其除去，也必須定期停止合成，從而導致其合成效率下降。作為參考，N-烷基環硼氮烷、硼醚化合物及N-烷基環硼烷氨的結構如下所示。另外，式中，R表示烷基。

N-烷基環硼氮烷???硼醚化合物?????N-烷基環硼烷氨

另外，本發明人還發現，上述合成方法中伴隨反應生成的氫氣，有時會在反應時發生大量生成的現象，由于該現象還會引發各種問題。例如，當擴大合成反應規模時，氫氣的產生量也增加，但如果氫氣的產生量過于增加，恐怕不能充分確保制造環境的安全性。另外，采用在反應容器上安裝蒸餾精制裝置、在反應結束后直接進行蒸餾精制的實施方式時，伴隨著氫氣的噴出，反應溶液會飛濺到餾出物側，也會導致精制效率下降。

因此，本發明的目的在于，提供一種安全且高收率地制備高純度的環硼氮烷化合物的方法。

根據本發明的一種方式，提供一種環硼氮烷化合物的制備方法，其中，包括以下階段：準備階段，準備a)ABH₄(A是鋰原子、鈉原子或鉀原子)表示的堿金屬硼氫化物及(RNH₃)_nX(R是氫原子或烷基，X是硫酸根或鹵素原子，n為1或2)表示的含水量為1質量％以下的胺鹽、或者b)乙硼烷(B₂H₆)及RNH₂(R是氫原子或烷基)表示的含水量為1質量％以下的胺；合成階段，使上述堿金屬硼氫化物與上述胺鹽、或者上述乙硼烷與上述胺在溶劑中反應，合成環硼氮烷化合物。根據本方式的制備方法，分解物的含量少，能夠以高收率制備高純度的環硼氮烷化合物。