本發明涉及雙(二乙氨基)硅烷提純,具體涉及一種電子級雙(二乙氨基)硅烷的提純方法。
背景技術:
1、高純雙(二乙基氨基)硅烷(hdeas)作為半導體技術中的一種重要原材料,近年來在低溫原子層氣相沉積(ald)技術中的應用愈發廣泛。該材料不僅是制備高質量氧化硅的理想有機源,還被廣泛應用于硅系高k薄膜的制備,為半導體器件的性能提升提供了有力支持。
2、高純雙(二乙基氨基)硅烷的主要優點在于其高揮發性,這使得其在ald過程中能夠在較低的溫度下實現自限性生長。自限性生長特性是指材料在沉積過程中,隨著反應物的不斷吸附和反應,薄膜的生長速率會逐漸減緩并最終停止,從而確保了薄膜的均勻性和一致性。這一特性在半導體制造中至關重要,因為它能夠有效避免因過度沉積而導致的薄膜缺陷。
3、在薄膜的組成和性質方面,高純雙(二乙基氨基)硅烷能夠形成恒定的組分和性能穩定的薄膜。這一點對于高性能半導體器件的制造至關重要,因為器件的性能往往依賴于薄膜材料的均勻性和一致性。hdeas的使用不僅提高了薄膜的質量,還降低了材料的消耗,這對于降低生產成本和提高生產效率具有重要意義。
4、隨著半導體技術的快速進步,尤其是在集成電路和微電子器件領域,對高純雙(二乙基氨基)硅烷等系列產品的需求不斷增加。ald工藝對原材料的金屬雜質含量有嚴格的控制要求,因此,使用純度達到99.99%的高純雙(二乙基氨基)硅烷,能夠有效保證生長材料的導電性效率符合技術要求。這種高純度不僅能夠提高器件的性能,還能延長其使用壽命,提升整體可靠性。
5、為了得到雙(二乙基氨基)硅烷,可以選擇不同的合成方法制備,獲得粗品的高純雙(二乙基氨基)硅烷,經過精餾提純,得到高純雙(二乙基氨基)硅烷產品。
6、現有專利及文獻技術所使用雙(二乙基氨基)硅烷(bdeas)精制,大多使用精餾方式,雙(二乙基氨基)硅烷純度難以超過99.99%。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足,本發明的目的在于提供一種電子級雙(二乙氨基)硅烷的提純方法。
2、為了實現上述目的,本發明采取如下技術方案:
3、一種電子級雙(二乙氨基)硅烷的提純方法,包括如下步驟:
4、s1、脫輕處理
5、將雙(二乙氨基)硅烷粗品加入到第一精餾塔中,進行減壓精餾脫輕處理,將脫輕后的產物從塔底引出。
6、本步驟中,減壓精餾的壓力為30-40mmhg,在本發明一些實施例中,例如可以選擇30mmhg、31mmhg、32mmhg、33mmhg、34mmhg、35mmhg、36mmhg、37mmhg、38mmhg、39mmhg、40mmhg;減壓精餾的溫度為60-65℃,例如可以選擇60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃;但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
7、s2、脫重處理
8、將脫輕后的產物引入第二精餾塔中,進行減壓精餾脫重處理,將脫重后的產物從塔頂引出。
9、本步驟中,減壓精餾的壓力為30-40mmhg,在本發明一些實施例中,例如可以選擇30mmhg、31mmhg、32mmhg、33mmhg、34mmhg、35mmhg、36mmhg、37mmhg、38mmhg、39mmhg、40mmhg;減壓精餾的溫度為70-75℃,例如可以選擇70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃,但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
10、s3、雜質吸附
11、將脫重后的產物引入吸附罐,吸附罐內裝有復合改性吸附劑,進行雜質吸附。
12、本步驟中,所述復合改性吸附劑的制備方法如下:
13、(1)將可溶性鋅鹽和對苯二甲酸加入到有機溶劑中,混合均勻,隨后加入活性炭,分散均勻后加熱反應,待反應完成后,經過濾、洗滌、干燥,得到復合材料;
14、(2)將復合材料分散在乙醇水溶液中,然后向其中加入乙烯基三甲氧基硅烷,攪拌1-3h,待反應完成后,經過濾、洗滌、干燥,得到乙烯基復合材料;
15、(3)將乙烯基復合材料分散在有機溶劑中,然后向其中加入2-乙烯基吡啶、4-咪唑丙烯酸和偶氮二異丁腈,加熱攪拌反應,待反應完成后,經過濾、洗滌、干燥,即得到復合改性吸附劑。
16、具體的,步驟(1)中,可溶性鋅鹽、對苯二甲酸和活性炭的質量比為5-10:4-8:15-20,例如可以選擇5:4:15、5:4:20、5:4:15、5:6:20、8:6:15、8:6:20、10:8:15、10:8:20,但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
17、具體的,所述可溶性鋅鹽選自氯化鋅、硝酸鋅或硫酸鋅。
18、具體的,步驟(1)中,加熱反應的溫度為120-150℃,例如可以選擇120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃;加熱反應的時間為4-8h,例如可以選擇4h、5h、6h、7h、8h,但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
19、具體的,步驟(2)中,復合材料和乙烯基三甲氧基硅烷的質量比為8-12:1-3,例如可以選擇8:1、8:2、8:3、10:1、10:2、10:3、12:1、12:2、12:3,但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
20、具體的,步驟(3)中,乙烯基復合材料、2-乙烯基吡啶、4-咪唑丙烯酸和偶氮二異丁腈的質量比為10-15:4-6:3-5:0.5-1。
21、具體的,步驟(3)中,加熱攪拌反應的溫度為70-90℃,例如可以選擇70℃、75℃、80℃、85℃、90℃;加熱攪拌反應的時間為3-5h,例如可以選擇3h、3.5h、4h、4.5h、5h;但不限于所列舉的數值,數值范圍內其它未列舉的數值同樣適用。
22、s4、提純得到電子級雙(二乙氨基)硅烷
23、將完成吸附后的產物進行精餾提純處理,收集餾分,即得到電子級雙(二乙氨基)硅烷。
24、本步驟中,精餾提純處理時,精餾純化器內部壓力為30mmhg,餾分收集溫度為70℃。
25、與現有技術相比,本發明具有如下有益效果:
26、(1)本發明提供的電子級雙(二乙氨基)硅烷的提純方法,通過精餾-吸附聯合處理雙(二乙氨基)硅烷粗品,其中通過減壓精餾脫輕處理,可以去除一些低沸點的物質;通過減壓精餾脫重處理,可以脫除在反應過程中形成的聚合物或大分子結構;但是在精餾過程中,雙(二乙氨基)硅烷粗品中的含磷雜質以及金屬雜質始終無法與雙(二乙氨基)硅烷進行分離,本發明采用吸附處理的方法,將雙(二乙氨基)硅烷中殘留的含磷雜質以及金屬雜質進行吸附分離,從而得到電子級雙(二乙氨基)硅烷,產品純度可以達到99.99%以上。
27、(2)本發明提供的復合改性吸附劑,以活性炭作為吸附載體,活性炭具有較高的比表面積和孔隙率,是一種常用的吸附材料,但其對含磷雜質和金屬雜質的吸附性能不佳,本發明通過加熱合成的方法,先將鋅基mof材料負載在活性炭的表面,一方面增大了活性炭的比表面積,另一方面鋅基mof材料對含磷雜質具有良好的吸附作用,進而提高了活性炭對含磷雜質的吸附性能;隨后采用乙烯基三甲氧基硅烷對復合材料進行處理,在復合材料的表面引入雙鍵,再通過雙鍵的加成作用,將2-乙烯基吡啶和4-咪唑丙烯酸接枝在復合材料上,提高了吸附劑對含磷雜質的吸附性能;同時,4-咪唑丙烯酸中含有羧基官能團,可以與金屬雜質形成配位鍵,進而提高了吸附劑對金屬雜質的吸附性能,從而提高了雙(二乙氨基)硅烷的純度,使其達到電子級。