[發明專利]一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法

有效

• 申請號: 201410020179.7
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103788124B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 姜標;張黎明;陳君;諸平;陳旭敏
• 申請（專利權）人: 上海愛默金山藥業有限公司
• 主分類號: C07F7/21
• 分類號: C07F7/21
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明屬于化學化工技術領域，具體涉及一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法。

背景技術

八甲基環四硅氧烷（簡稱D4），無色透明或乳白色液體，可燃，無異味，是一種以二甲基二氯硅烷為主要原料，在經過水解合成工序制得的水解物基礎上經過分離、精餾，或者是在水解物經過裂解后再分離、精餾后制得的有單獨定義的化合物。初級形態二甲基環體硅氧烷主要用于進行開環聚合成不同聚合度的硅油、硅橡膠和硅樹脂等。這些聚合物進一步加工成制品廣泛應用于建筑、電子、紡織、汽車、個人護理、食品、機械加工等各個領域，也有少量直接應用。

隨著超大規模集成電路制造的發展，芯片中的互連線密度不斷增加，互連線的寬度和間距不斷減小，因此由互連電阻（R）和電容（C）所產生的寄生效應越來越明顯。當集成電路的發展進入0.25微米的技術時代，由傳統的鋁和二氧化硅互連引起的信號延遲將超過門極延遲，已成為制約芯片性能提升的重要因素，為了降低互連RC延遲，國際上采用低介電常數（k）介質和銅導線的互連方案。1998年低k/銅互連技術被成功地應用到芯片生產中，該技術中關鍵的低k材料的研發和生產開始成為一個重要課題。

現有的低k前驅體主要是有機硅和有機氟化合物。盡管含氟有機材料具有較低的k值和低的吸水率，但由于通常的前驅體是含多個氟原子的芳香族化合物，其中的氟原子易于在等離子體作用下與分子中相鄰的氫結合，或者直接與另一氟原子結合為氟氣溢出，在大規模集成電路中應用受限。而有機硅前驅體多為含硅的大籠狀化合物，盡管在制成固體薄膜后k值低，但因其合成收率低、純化困難，導致成本較高，同樣限制其使用。八甲基環四硅氧烷作為一種與大籠狀有機硅結構相似的含硅大環化合物的前驅體，已經有大規模工業化生產，其獨特的性能在低k材料的研發生產中具有較高的應用價值。

用于集成電路制造的有機硅原料必須達到電子級，而一般商業化的八甲基環四硅氧烷通過普通提純后含量只有99%，且含有雜質重金屬離子，會對集成電路材料的制造造成嚴重影響。其中重金屬離子的去除是一個最難的問題。常規方法是用石英或聚四氟乙烯包裹的精餾裝置精餾，但由于微量的重金屬具有升華揮發性，本身就存在于原料中的重金屬還是會隨著原料的蒸發而升華揮發，從而消除不干凈。本發明人創造性的使用高效特殊金屬絡合配體，在溶液中將微量的重金屬離子絡合住，生成不能揮發的高沸點化合物，從而在根本上解決了重金屬離子的提純問題。該特殊配體市場上已經有商業化產品供應，其用途主要是催化特定的化學反應，本發明創造性的將該配體用到電子級八甲基環四硅氧烷的提取中，根本上消除了重金屬離子的影響，獲得了非常好的效果。因此本方法適合工業化生產。

發明內容

本發明的目的是提供一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法，即生產純度99.99%以上的八甲基環四硅氧烷的方法。

本發明提供的一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法步驟如下：

1.將99%含量的八甲基環四硅氧烷通過硅烷壓縮機進入電子級硅烷精制系統脫輕塔，脫輕塔采用減壓操作，壓力0.02-0.03Mpa，塔頂接收餾分溫度為90-96℃，此主要為分離出的六甲基環三硅氧烷（D3）。推薦采用含有波紋填料、20～60理論塔板數的脫輕塔，采用更高的塔板數對分離沒有影響。

2.將脫完D3的八甲基環四硅氧烷從塔底流入脫重精餾塔反應釜內，投入物料重量比例0.01%-0.1%的特殊高效金屬絡合配體，加熱到90-100℃，反應1-10小時。該金屬配體結構式如下所示：

絡合反應結束后，脫重精餾塔采用減壓操作，在0.005-0.01Mpa壓力下，塔頂接收100-110℃的餾分，得到99.99%以上含量的八甲基環四硅氧烷。高沸點雜質通過塔底放出。推薦采用含有波紋填料、30～80理論塔板數的脫重精餾塔，但是采用更高的塔板數對分離沒有影響。

在本發明提供的一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法中，對操作環境有特殊要求，即最后一步的脫重精餾塔須放置在超凈室中操作。

本發明提供的一種電子級八甲基環四硅氧烷的提純方法中，對操作設備有特殊要求，即最后一步的脫重精餾塔的反應釜和塔內壁與接收管路容器都采用聚四氟乙烯包裹，脫重精餾塔的填料采用聚四氟乙烯包裹。

本發明方法簡便，得到的八甲基環四硅氧烷純度達到了99.99%以上，且雜質重金屬離子含量合格，符合電子工業需求，而且是一種適合工業生產的方法。

具體實施方式

通過以下實施例有助于理解本發明，但不限于本發明的內容。