專利名稱：三(二甲胺基)硅烷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三(二甲胺基)硅烷的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，作為其基礎(chǔ)器件的MOS晶體管尺寸不斷縮小，當(dāng)SiO2柵介質(zhì)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(shù)增長，這樣巨大的漏電流不僅嚴(yán)重影響到器件性能，而且最終導(dǎo)致SiO2不能起到絕緣作用。使用高介電常數(shù)(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(fā)展多種硅的前驅(qū)體源來改善SiO2的ALD工藝過程，從而能進(jìn)行原子層厚度的控制，也可以避免使用含氯的前驅(qū)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(zhì)可以有比較大的物理厚度，從而避免了在超薄SiO2柵介質(zhì)中隧穿導(dǎo)致的漏電流問題。目前新發(fā)展的硅前驅(qū)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(diào)范圍，從而可以調(diào)節(jié)硅前驅(qū)體的反應(yīng)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(guān)的研究表明，三(二甲胺基)硅烷作為前驅(qū)體源不僅具有較好的穩(wěn)定性、較高的蒸汽壓，而且表現(xiàn)出了相當(dāng)高的反應(yīng)性，所以這種有機(jī)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(yīng)，但反應(yīng)中需使用6倍當(dāng)量的二甲胺氣體，其中3倍當(dāng)量的二甲胺用于吸收反應(yīng)生成的酸性物質(zhì)，造成原料二甲胺嚴(yán)重的浪費，而且反應(yīng)中三氯硅烷上的氯不能完全徹底地被消除取代，產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品，后處理復(fù)雜且產(chǎn)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(yīng)，反應(yīng)溫度條件苛刻，且原料四(二甲胺基)鈦需預(yù)先制備獲得，制備過程復(fù)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(yīng)，同樣地，反應(yīng)原料三(二甲胺基)氯化硅需預(yù)先制備獲得，制備過程復(fù)雜，成本高，同時這種合成方法產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物三(二甲胺基)叔丁基硅，反應(yīng)的產(chǎn)率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種三(二甲胺基)硅烷的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種三(二甲胺基)硅烷的制備方法，包括如下步驟:
I)在惰性氣氛保護(hù)下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機(jī)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(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)硅烷。所述有機(jī)鋰化合物可以選用甲基鋰、丁基鋰、苯基鋰等，優(yōu)選正丁基鋰；二甲胺與有機(jī)鋰化合物的用量摩爾比為1-2:1 ;有機(jī)鋰化合物與三氯硅烷的用量摩爾比為3-3.6:1;步驟I)是在-78°c下反應(yīng)8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時；所述蒸餾步驟優(yōu)選收集142_145°C的餾分；所述烴類溶劑可選自C5-Cltl的烷烴，優(yōu)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(guī)市售產(chǎn)品。本發(fā)明方法首先從簡單易得的有機(jī)鋰化合物，例如正丁基鋰，和二甲胺反應(yīng)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(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，無需過濾除去生成的鋰鹽，而是直接進(jìn)行常壓蒸餾即可高效地得到目標(biāo)產(chǎn)物，反應(yīng)操作簡單易行。本發(fā)明與現(xiàn)有合成方法相比具有以下顯著優(yōu)點:I)反應(yīng)以簡單易得的二甲胺、有機(jī)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(yīng)使用簡單的烴類作為溶劑，不僅降低了反應(yīng)的成本，而且大大降低了體系的毒性和污染。3)反應(yīng)的后處理無需過濾，直接蒸餾，大大簡化了反應(yīng)的操作，減少過多后處理過程中的損失。 4)反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物相對較少，產(chǎn)率較高。
具體實施例方式實施例1(I)氮氣氣氛下，在2L的反應(yīng)瓶中加入90g 二甲胺、200mL正己烷，保持體系溫度在一 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(yīng)10小時。(2)將68g三氯硅烷滴加至上述反應(yīng)體系中，保持反應(yīng)體系溫度不高于60° C，惰性氣體保護(hù)下攪拌反應(yīng)24小時。(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標(biāo)化合物三(二甲胺基)硅烷，收得產(chǎn)品43g，產(chǎn)率為53%，產(chǎn)品通過了核磁氫譜的鑒定。實施例2(I)氮氣氣氛下，在2L的反應(yīng)瓶中加入108g 二甲胺、200mL正庚烷，保持體系溫度在一 78° C，邊攪拌邊加入2.5mol/L的正丁基鋰溶液850mL，加畢攪拌反應(yīng)24小時。(2)將68g三氯硅烷滴加至上述反應(yīng)體系中，保持反應(yīng)體系溫度不高于60° C，惰性氣體保護(hù)下攪拌反應(yīng)24小時。(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標(biāo)化合物三(二甲胺基)硅烷，收得產(chǎn)品49g，產(chǎn)率為61%，產(chǎn)品通過了核磁氫譜的鑒定。實施例3(I)氮氣氣氛下，在2L的反應(yīng)瓶中加入126g 二甲胺、200L正庚烷，保持體系溫度在一 78° C，邊攪拌邊加入2.5mol/L的正丁基鋰溶液950mL，加畢攪拌反應(yīng)24小時。(2)將68g三氯硅烷滴加至上述反應(yīng)體系中，保持反應(yīng)體系溫度不高于60° C，惰性氣體保護(hù)下攪拌反應(yīng)24小時。
(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標(biāo)化合物三 (二甲胺基)硅烷，收得產(chǎn)品56g，產(chǎn)率為69%，產(chǎn)品通過了核磁氫譜的鑒定。
權(quán)利要求
1.一種三(二甲胺基)硅烷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:I)在惰性氣氛保護(hù)下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機(jī)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(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)硅烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)鋰化合物為正丁基鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二甲胺與有機(jī)鋰化合物的用量摩爾比為1-2:1 ;所述有機(jī)鋰化合物與三氯硅烷的用量摩爾比為3-3.6:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟I)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應(yīng)8-12小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述蒸餾步驟是收集142-145°C的餾分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述烴類溶劑可選自C5-C10烷烴的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述烴類溶劑為正己烷或正庚烷。
8.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性氣氛為氮氣氣氛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三(二甲胺基)硅烷的制備方法，包括如下步驟在惰性氣氛保護(hù)下，在反應(yīng)器中加入二甲胺和烴類溶劑，然后向體系中加入有機(jī)鋰化合物，制得二甲胺的鋰鹽；向體系中加入三氯硅烷；反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)硅烷。本發(fā)明與現(xiàn)有合成方法相比具有以下顯著優(yōu)點反應(yīng)以簡單易得的原料，操作簡單且降低了成本；使用簡單的烴類作為溶劑大大降低了體系的毒性和污染；大大簡化后處理操作，減少過多后處理過程中的損失；反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物相對較少，產(chǎn)率較高。
文檔編號C07F7/10GK103172653SQ201310132270
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者馮波, 高川, 劉春輝, 張晨宇, 周芹剛, 王龍, 王駿, 劉征 申請人:上海宏銳新材料科技有限公司