[發明專利]三（二甲胺基）硅烷的制備方法

無效

• 申請號: 201310132270.3
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103172653A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 馮波;高川;劉春輝;張晨宇;周芹剛;王龍;王駿;劉征
• 申請（專利權）人: 上海宏銳新材料科技有限公司
• 主分類號: C07F7/10
• 分類號: C07F7/10
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種三（二甲胺基）硅烷的制備方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路技術的不斷發展，作為其基礎器件的MOS晶體管尺寸不斷縮小，當SiO₂柵介質的厚度減小到納米量級時，通過SiO₂的漏電流隨厚度減小成指數增長，這樣巨大的漏電流不僅嚴重影響到器件性能，而且最終導致SiO₂不能起到絕緣作用。使用高介電常數(即高K材料)替代SiO₂是目前最有希望解決此問題的途徑。近年來，人們一直致力于發展多種硅的前驅體源來改善SiO₂的ALD工藝過程，從而能進行原子層厚度的控制，也可以避免使用含氯的前驅體。高K材料的使用使得在保持相同電容密度的同時柵介質可以有比較大的物理厚度，從而避免了在超薄SiO₂柵介質中隧穿導致的漏電流問題。

目前新發展的硅前驅體多包含新的配體或者多個配體的組合，這些配體本身的大小、空間位阻以及鍵能具有一定的可調范圍，從而可以調節硅前驅體的反應性，使得其具有較好的蒸汽壓，這些配體包含胺基以及烴基等等。

相關的研究表明，三（二甲胺基）硅烷作為前驅體源不僅具有較好的穩定性、較高的蒸汽壓，而且表現出了相當高的反應性，所以這種有機硅源成了目前ALD方法沉積SiO₂研究的熱點。

目前報道的三（二甲胺基）硅烷常用合成方法有：1、用三氯硅烷直接和二甲胺氣體反應，但反應中需使用6倍當量的二甲胺氣體，其中3倍當量的二甲胺用于吸收反應生成的酸性物質，造成原料二甲胺嚴重的浪費，而且反應中三氯硅烷上的氯不能完全徹底地被消除取代，產生大量的副產品，后處理復雜且產率很低；2、在極低的溫度條件下，用四（二甲胺基）鈦和過量的硅烷在甲苯溶液中反應，反應溫度條件苛刻，且原料四（二甲胺基）鈦需預先制備獲得，制備過程復雜，成本高，甲苯作溶劑污染大，有毒性；3、在90°C條件下用三（二甲胺基）氯化硅和叔丁基鋰在甲苯溶液中反應，同樣地，反應原料三（二甲胺基）氯化硅需預先制備獲得，制備過程復雜，成本高，同時這種合成方法產生大量的副產物三（二甲胺基）叔丁基硅，反應的產率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三（二甲胺基）硅烷的制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

為解決上述技術問題，本發明一種三（二甲胺基）硅烷的制備方法，包括如下步驟：1）在惰性氣氛保護下，在反應器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機鋰化合物，制得二甲胺的鋰鹽；2）向體系中加入三氯硅烷；3）反應結束后進行蒸餾，得到所述三（二甲胺基）硅烷。

所述有機鋰化合物可以選用甲基鋰、丁基鋰、苯基鋰等，優選正丁基鋰；

二甲胺與有機鋰化合物的用量摩爾比為1-2：1；有機鋰化合物與三氯硅烷的用量摩爾比為3-3.6：1；

步驟1）是在-78℃下反應8-12小時；

步驟2）是在-78℃下反應8-12小時；

所述蒸餾步驟優選收集142-145℃的餾分；

所述烴類溶劑可選自C₅-C₁₀的烷烴，優選正己烷和正庚烷；

所述惰性氣氛可選擇常用的惰性氣體，例如但不限于氮氣、氦氣等。

上述原料均采用常規市售產品。

本發明方法首先從簡單易得的有機鋰化合物，例如正丁基鋰，和二甲胺反應生成二甲胺的鋰鹽，然后和三氯硅烷在烴類溶劑中直接反應，反應結束后，無需過濾除去生成的鋰鹽，而是直接進行常壓蒸餾即可高效地得到目標產物，反應操作簡單易行。

本發明與現有合成方法相比具有以下顯著優點：

1）反應以簡單易得的二甲胺、有機鋰化合物和三氯硅烷為原料，操作簡單且降低了成本。

2）反應使用簡單的烴類作為溶劑，不僅降低了反應的成本，而且大大降低了體系的毒性和污染。

3）反應的后處理無需過濾，直接蒸餾，大大簡化了反應的操作，減少過多后處理過程中的損失。

4）反應過程中的副產物相對較少，產率較高。

具體實施方式

實施例1

（1）氮氣氣氛下，在2L的反應瓶中加入90g二甲胺、200mL正己烷，保持體系溫度在－78°C，邊攪拌邊加入2.5mol/L的正丁基鋰溶液800mL，加畢攪拌反應10小時。

（2）將68g三氯硅烷滴加至上述反應體系中，保持反應體系溫度不高于60°C，惰性氣體保護下攪拌反應24小時。