三(二甲胺基)矽烷的製備方法
2023-06-29 04:02:26 2
專利名稱：三(二甲胺基)矽烷的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種三(二甲胺基)矽烷的製備方法。
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電晶體尺寸不斷縮小，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，人們一直致力於發展多種矽的前驅體源來改善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。目前新發展的矽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範圍，從而可以調節矽前驅體的反應性，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)矽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，所以這種有機矽源成了目前ALD方法沉積SiO2研究的熱點。 目前報導的三(二甲胺基)矽烷常用合成方法有:1、用三氯矽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倍當量的二甲胺用於吸收反應生成的酸性物質，造成原料二甲胺嚴重的浪費，而且反應中三氯矽烷上的氯不能完全徹底地被消除取代，產生大量的副產品，後處理複雜且產率很低；2、在極低的溫度條件下，用四(二甲胺基)鈦和過量的矽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)鈦需預先製備獲得，製備過程複雜，成本高，甲苯作溶劑汙染大，有毒性；3、在90° C條件下用三(二甲胺基)氯化矽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)氯化矽需預先製備獲得，製備過程複雜，成本高，同時這種合成方法產生大量的副產物三(二甲胺基)叔丁基矽，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)矽烷的製備方法，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)矽烷的製備方法，包括如下步驟:
I)在惰性氣氛保護下，在反應器中加入二甲胺和烴類溶劑，然後向體系中加入有機鋰化合物，製得二甲胺的鋰鹽；2)向體系中加入三氯矽烷；3)反應結束後進行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)矽烷。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矽烷的用量摩爾比為3-3.6:1;步驟I)是在-78°c下反應8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應8-12小時；所述蒸餾步驟優選收集142_145°C的餾分；所述烴類溶劑可選自C5-Cltl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，例如但不限於氮氣、氦氣等。上述原料均採用常規市售產品。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，然後和三氯矽烷在烴類溶劑中直接反應，反應結束後，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:I)反應以簡單易得的二甲胺、有機鋰化合物和三氯矽烷為原料，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汙染。3)反應的後處理無需過濾，直接蒸餾，大大簡化了反應的操作，減少過多後處理過程中的損失。 4)反應過程中的副產物相對較少，產率較高。
具體實施例方式實施例1(I)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10小時。(2)將68g三氯矽烷滴加至上述反應體系中，保持反應體系溫度不高於60° C，惰性氣體保護下攪拌反應24小時。(3)反應結束後，將反應裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標化合物三(二甲胺基)矽烷，收得產品43g，產率為53%，產品通過了核磁氫譜的鑑定。實施例2(I)氮氣氣氛下，在2L的反應瓶中加入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24小時。(2)將68g三氯矽烷滴加至上述反應體系中，保持反應體系溫度不高於60° C，惰性氣體保護下攪拌反應24小時。(3)反應結束後，將反應裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標化合物三(二甲胺基)矽烷，收得產品49g，產率為61%，產品通過了核磁氫譜的鑑定。實施例3(I)氮氣氣氛下，在2L的反應瓶中加入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24小時。(2)將68g三氯矽烷滴加至上述反應體系中，保持反應體系溫度不高於60° C，惰性氣體保護下攪拌反應24小時。
(3)反應結束後，將反應裝置直接改為蒸餾裝置，收集142-145° C的餾分，即為目標化合物三 (二甲胺基)矽烷，收得產品56g，產率為69%，產品通過了核磁氫譜的鑑定。
權利要求
1.一種三(二甲胺基)矽烷的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟:I)在惰性氣氛保護下，在反應器中加入二甲胺和烴類溶劑，然後向體系中加入有機鋰化合物，製得二甲胺的鋰鹽；2)向體系中加入三氯矽烷；3)反應結束後進行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)矽烷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述有機鋰化合物為正丁基鋰。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述二甲胺與有機鋰化合物的用量摩爾比為1-2:1 ;所述有機鋰化合物與三氯矽烷的用量摩爾比為3-3.6:1。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，步驟I)是在_78°C下反應8-12小時；步驟2)是在_78°C下反應8-12小時。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述蒸餾步驟是收集142-145°C的餾分。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述烴類溶劑可選自C5-C10烷烴的一種或多種。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述烴類溶劑為正己烷或正庚烷。
8.根據權利 要求1所述的方法，其特徵在於，所述惰性氣氛為氮氣氣氛。
全文摘要
本發明公開了一種三(二甲胺基)矽烷的製備方法，包括如下步驟在惰性氣氛保護下，在反應器中加入二甲胺和烴類溶劑，然後向體系中加入有機鋰化合物，製得二甲胺的鋰鹽；向體系中加入三氯矽烷；反應結束後進行蒸餾，得到所述三(二甲胺基)矽烷。本發明與現有合成方法相比具有以下顯著優點反應以簡單易得的原料，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汙染；大大簡化後處理操作，減少過多後處理過程中的損失；反應過程中的副產物相對較少，產率較高。
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 優先權日2013年4月16日
發明者馮波, 高川, 劉春輝, 張晨宇, 周芹剛, 王龍, 王駿, 劉徵 申請人:上海宏銳新材料科技有限公司