[發明專利]一種單胺基取代硅烷的制備方法

在審

• 申請號: 202211328391.0
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115677747A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 唐超;朱思坤;李建恒
• 申請（專利權）人: 合肥安德科銘半導體科技有限公司
• 主分類號: C07F7/10
• 分類號: C07F7/10;C07F7/20
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 田浩

本發明公開了一種單胺基取代硅烷的制備方法，涉及應用于原子層沉積的硅基前驅體材料制備技術領域。本發明以二級有機胺、堿化合物為原料，以烷烴溶劑或醚類溶劑為反應溶劑，反應得到有機胺基堿溶液，將該有機胺基堿溶液與一氯硅烷反應，得到反應物。將反應物過濾得到濾液，濾液蒸餾后得到液體即為單胺基取代硅烷粗品，將粗品精餾，得到單胺基取代硅烷精品。本發明制備得到的單胺基取代硅烷粗品GC純度＞95％，收率大于85％，氯含量低于10ppm。使后續精餾處理得到的單胺基取代硅烷中氯含量低于1ppm，符合半導體行業對此類產品7N的規格要求。

技術領域

本發明涉及應用于原子層沉積的硅基前驅體材料制備技術領域，具體涉及一種單胺基取代硅烷的制備方法。

背景技術

單胺基取代硅烷，通式可寫作(R₁R₂N)SiH₃，其中R₁、R₂可以獨立自由地選具有1至6個碳原子的直鏈和支鏈烷基基團。由于此類分子含有較多 Si-H，反應活性高，因此在ALD和CVD中經常用于低溫氧化硅、氮化硅薄膜的沉積。

現有技術主要公開以下幾種合成單胺基取代硅烷的方法：美國專利申請US20120277457A1中公開了通過還原胺基硅鹵代物制備單胺基取代硅烷的方法，該方法中用到價格昂貴的還原劑，工藝風險性高；還原反應中生成大量的無機鹽，后處理復雜，同時過程中使用了烷烴與四氫呋喃等不同類型的溶劑，溶劑分離工藝復雜，不利于溶劑的回收使用。美國專利號 US7875556的中公開采用苯硅烷為原料，與三氟甲磺酸反應得到三氟甲磺基硅烷CF₃SO₃SiH₃，再與二異丙胺反應制備得到二異丙胺基硅烷，方法中使用到不易得到的苯硅烷，同時反應產生毒性較大的苯。中國專利號 CN104876957的專利中使用亞胺與硅烷在催化劑作用下一步得到單胺基取代硅烷，催化劑一般選用過渡金屬、鑭系、錒系元素特殊結構的催化劑，反應使用到高度易燃的硅烷為原料，同時使用價格昂貴的貴金屬催化劑。中國專利號CN105793270B公開了有機胺與硅烷結構(Si-H)在催化劑作用下脫氫得到胺基取代的硅烷，催化劑優選Ru/C等貴金屬催化劑，反應使用到高度易燃的硅烷為原料，催化劑價格昂貴。中國專利號CN108586514 的專利中公開使用一氯硅烷和二異丙胺在負載的碳納米管作用下制備得到二異丙胺基硅烷，但是專利中負載的碳納米管需要專門制備，制備過程復雜。

而且，隨著半導體技術節點推進，對產品規格純度的要求越來越高，對其中總氯含量的要求也越來越高；特別地，現在普遍要求硅烷衍生物前驅體產品中氯含量在1ppm以下。常規方法，即有機胺+一氯硅烷的路線，生成大量有機胺鹽酸鹽，即R₁R₂N·HCl。R₁R₂N·HCl可部分溶于胺基取代的硅烷產品中，導致產品中的氯含量偏高(幾十到幾百ppm)。若不能有效地將此類有機胺鹽酸鹽除去(即除氯)，會影響薄膜沉積設備的穩定性，降低薄膜質量，進而會影響芯片的良率；因此需要在提純過程中將氯元素除去，確保7N產品(99.99999％)規格。

理論上，精餾過程可以有效除氯，但有機胺鹽酸鹽容易升華并再次冷凝成為固體，堵塞精餾管路，損壞設備。因此更有效的辦法是在精餾前將總氯含量降至一個偏低的數值。這就需要比較復雜的除氯工藝和除氯設備。增加了制備成本，大大延長了生產周期。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單胺基取代硅烷的制備方法，解決以下技術問題：

現有技術中制備單取代的氨基硅烷的方法復雜、危險系數高以及收率低等缺陷。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種單胺基取代硅烷的制備方法，包括如下步驟：

(1)在惰性氣體氛圍中，將有機胺、反應溶劑加入反應器中，機械攪拌、降溫，繼續向反應器中加入堿性化合物溶液，控制反應溫度-30～ 0℃，得到胺基堿溶液；