新氨基-甲硅烷基胺化合物、制备其的方法和使用其的含硅薄膜的制作方法_2

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063] 通过使以下化学式4表示的化合物与以下化学式6表示的化合物反应制备以下化 学式8表不的化合物;和
[0064] 在(C1-C7)烷基锂存在下,通过使以下化学式8表示的化合物与以下化学式3表 示的化合物反应制备上述化学式1表示的化合物:
[0065] 化学式3

[0073] 在化学式3、4、6和8中,
[0074] 1^到1?4各自独立地为氢、卤素、((:1-〇7)烷基、(〇2-〇7)链烯基、(〇2-〇7)炔基、 (C3-C7)环烷基或(C6-C12)芳基;
[0075] 矿到1?8各自独立地为氢、((:1-〇7)烷基、(〇2-〇7)链烯基、(〇2-〇7)炔基、(〇3-(:10) 环烷基或(C6-C12)芳基,或彼此相邻的取代基可连接形成5元到7元脂肪族环;
[0076] R1到R 4的烷基、链烯基、炔基、环烷基和芳基,和R5到R 8的烷基、链烯基、炔基、环 烷基和芳基可进一步用卤素、(C1-C7)烷基、(C1-C7)烷氧基或(C1-C7)芳氧基取代;和
[0077] X1或X 2是卤素。
[0078] 在另一个总的方面,本发明提供了一种用于制备上述化学式1表示的氨基-甲硅 烷基胺化合物的方法,所述方法包括:
[0079] 在以下化学式2表示的碱或(C1-C7)烷基锂存在下,通过使以下化学式3表示的 化合物与以下化学式4表示的化合物反应制备以下化学式5表示的化合物;和
[0080] 在以下化学式2表示的碱存在下,通过使以下化学式5表示的化合物与以下化学 式7表示的化合物反应制备以下化学式1表示的化合物:
[0081] 化学式2
[0082] N(Rn) (R12) (R13),

[0091] 在化学式2到5和7中,
[0092] Rn到R 13各自独立地为(C1-C7)烷基;
[0093] #到1?4各自独立地为氢、卤素、((:1-07)烷基、化2-07)链烯基、化2-07)炔基、 (C3-C7)环烷基或(C6-C12)芳基;
[0094] 妒到1?8各自独立地为氢、((:1-〇7)烷基、(〇2-〇7)链烯基、(〇2-〇7)炔基、(〇3-(:10) 环烷基或(C6-C12)芳基,或彼此相邻的取代基可连接形成5元到7元脂肪族环;
[0095] R1到R 4的烷基、链烯基、炔基、环烷基和芳基,和R5到R 8的烷基、链烯基、炔基、环 烷基和芳基可进一步用卤素、(C1-C7)烷基、(C1-C7)烷氧基或(C1-C7)芳氧基取代;和
[0096] X1或X 2是卤素。
[0097] 根据本发明的示例性实施方案,(C1-C7)烷基锂是其中锂键合到具有1到7个碳 原子的烷基的化合物,例如甲基锂、正丁基锂等,并且优选为正丁基锂。
[0098] 根据本发明的示例性实施方案,(C1-C7)烷基金属是其中金属键合到具有1到7个 碳原子的烷基的化合物,其中金属是碱金属,例如Li、Na、K等,并且优选为Li。
[0099] 所述方法可进一步包括:
[0100] 在以下化学式11表示的化合物存在下,通过使以下化学式12表示的化合物与以 下化学式13表示的化合物反应制备以下化学式14表示的化合物;和
[0101] 通过使以下化学式14表示的化合物与以下化学式15表示的化合物反应制备上述 化学式3表示的化合物:
[0102] 化学式11
[0103] MXn,
[0104] 化学式12
[0105]
[0110] 化学式15
[0111] HN(Rs) (R6),
[0112] 在化学式11到15中,
[0113] M 是 B、Al 或 Sn;
[0114] R21到R 23各自独立地为(Cl-C7)烷基;
[0115] #和1?2各自独立地为氢、卤素、((:1-07)烷基、化2-07)链烯基、化2-07)炔基、 (C3-C7)环烷基或(C6-C12)芳基;
[0116] #和1?6各自独立地为氢、((:1-〇7)烷基、(〇2-〇7)链烯基、(〇2-〇7)炔基、(〇3-(:10) 环烷基或(C6-C12)芳基,或可连接形成5元到7元脂肪族环;和
[0117] X11和X 12各自独立地为卤素。
[0118] 根据本发明的示例性实施方案,化学式11是卤化金属,其中金属是B、A1或Sn,优 选为A1。
[0119] 如果溶剂不与一般有机溶剂中的起始材料反应,则用于本发明的制备方法的溶剂 并不受限制,例如,可以是选自由以下组成的组中的至少一种:正己烷(η-己烷)、环己烷、 正戊烷(η-戊烷)、乙醚、甲苯、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)和三氯甲烷(氯仿)。 [0120] 如果温度用于一般有机合成中,则在本发明的制备方法中的反应温度并不受限 制;但是,其可以根据反应时间、反应材料和起始材料的量而变化,其中通过NMR、GC等确认 起始材料被完全消耗后,需要结束反应。当反应结束时,溶剂可通过过滤,然后在减压下粗 蒸馏而去除,从而通过一般方法例如在减压下分馏,蒸馏等分离和提纯希望的物质。
[0121] 在另一个总的方面,本发明提供了一种用于薄膜沉积的含硅组合物,所述含硅组 合物包括如上所述的氨基-甲硅烷基胺化合物,并且提供了一种制备包括其的含硅薄膜的 方法。
[0122] 用于薄膜沉积的含硅组合物可包含氨基-甲硅烷基胺化合物作为用于薄膜沉积 的前体,并且在组合物中的氨基-甲硅烷基胺化合物可具有在本领域技术人员考虑到膜形 成条件或厚度,特性等所认可的范围内的含量。
[0123] 在另一个总的方面,本发明提供了一种通过包含如上所述的氨基-甲硅烷基胺化 合物而制备的含硅薄膜。
[0124] 本发明的含硅薄膜可通过一般方法制备,例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、原 子层沉积(ALD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、等离子 体增强原子层沉积(PEALD)等。
[0125] 本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物具有低活化能、高反应性和很少的非挥发性副 产物,使得通过使用氨基-甲硅烷基胺化合物作为前体而制备的含硅薄膜可具有高纯度和 优良的物理和电特性。
[0126] 有益效果
[0127] 本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物具有优良的热稳定性和高反应性,使得通过使 用氨基-甲硅烷基胺化合物作为前体而制备的含硅薄膜可具有高纯度和相当优良的物理 和电特性。
[0128] 另外,本发明的氨基-甲硅烷基胺化合物可具有高含量的硅并且在室温下和大气 压下保持液态,从而容易储存和处理并且具有高挥发性以快速和容易地沉积,并且有可能 沉积具有优良的内聚力和阶梯覆盖的薄膜。
【附图说明】
[0129] 结合附图从给定的优选实施方案的以下描述,本发明的上述和其它目的、特征和 优势将变得显而易见,其中:
[0130] 图1示出通过测量由实施例2制备的烷基氨基硅烷的蒸汽压得到的结果;
[0131] 图2示出通过分析由实施例3和4制备的烷基氨基硅烷的热重量得到的结果;
[0132] 图3示出通过测量由实施例3和4制备的烷基氨基硅烷的蒸汽压得到的结果;
[0133] 图4示出通过分析由实施例6制备的烷基氨基硅烷的热重量得到的结果;
[0134] 图5示出通过测量由实施例6制备的烷基氨基硅烷的蒸汽压得到的结果;
[0135] 图6示出由实施例7和8和比较例实施的含硅薄膜沉积方法;
[0136] 图7示出通过椭偏仪分析由实施例7和比较例制备的含硅薄膜的膜厚度的结果;
[0137] 图8示出通过红外光谱分析由实施例7和比较例制备的沉积的含硅薄膜得到的结 果;
[0138] 图9示出通过椭偏仪分析由实施例8和比较例制备的含硅薄膜的膜厚度的结果;
[0139] 图10示出通过红外光谱分析由实施例8制备的沉积的含硅薄膜得到的结果。 具体实施方案
[0140] 在下文中,通过参考以下示例性实施方案将更详细地描述本发明。但是,以下示例 性实施方案只是通过实施例的方式描述本发明,但不限于此。
[0141] 所有化合物的以下实施例在无水和惰性气氛下利用手套箱或Schlenk管实施,产 物通过 1H核磁共振(NMR)、热重量分析(TGA)和气相色谱法(GC)进行分析,沉积的薄膜厚 度通过椭偏仪测量,并且膜的成分通过红外光谱法分析。
[0142] 实施例1二乙氨基二甲基二硅氮烷的合成
[0143] 在无水和惰性气氛下,将250g(l. 55mol)六甲基二硅氮烷(((CH3)3SD2NH)和 10g(0. 075mol)三氯化铝(AlCl3)加入到2000mL火焰干燥的Schlenk烧瓶中,同时搅拌, 将499. 80g(3.87mol)二氯二甲基硅烷((CH3)2SiCl2)缓慢加入其中,同时保持25°C的温 度,并且反应溶液的温度缓慢升至40°C。混合的反应溶液搅拌3小时,并且在减压下通 过粗蒸馏或蒸馏从其中移除产生的三甲基氯硅烷((CH 3)3SiCl)和过量加入的二氯二甲 基硅烷((CH3)2SiCl 2)。搅拌回收的氯二甲基二硅氮烷(((CH3)2SiCD2NH))溶液,然后将 475. 45g(6.5mol)二乙胺((CH3CH2)2NH)缓慢加入其中,同时保持温度为-15°C。添加完 成后,将反应溶液的温度缓慢升至室温,并且反应溶液在室温下搅拌6小时。移除通过 过滤得到的白色固体
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