专利名称：环硼氮烷化合物的制备方法
技术领域：
本发明涉及环硼氮烷化合物的制备方法。环硼氮烷化合物用于形成例如半导体用层间绝缘膜、障壁金属层、蚀刻阻止层。
背景技术：
随着信息设备的高性能化，LSI的设计标准正在逐年精细化。在精细设计标准的 LSI制造中，构成LSI的材料也必须是高性能的，并且即使在精细LSI上也能发挥功能。例如，就用于LSI中的层间绝缘膜的材料而言，高介电常数成为其信号延迟的原因。在精细的LSI中，该信号延迟的影响特别大。因此，希望开发能用作层间绝缘膜的新型低介电材料。另外，为了能够用作层间绝缘膜，不仅要求介电常数低，而且还要求耐湿性、耐热性、机械强度等特性优良。作为适应这种要求的物质，提出了分子内具有环硼氮烷环骨架的环硼氮烷化合物 (例如，参照US申请公开2002-58142A号)。由于具有环硼氮烷环骨架的环硼氮烷化合物的分子极化率小，因而形成的覆膜介电常数低。而且，形成的覆膜的耐热性也优良。作为环硼氮烷化合物之一，有构成环硼氮烷环的氮原子与烷基结合的N-烷基环硼氮烷。N-烷基环硼氮烷本身可以用作半导体用层间绝缘膜等的原料。另外，也可以作为制备其它环硼氮烷化合物时的中间体。例如，通过用烷基取代结合在N-烷基环硼氮烷的硼上的氢原子，可以制备六烷基环硼氮烷。作为制备环硼氮烷化合物的方法，已知有1)使碱金属硼氢化物(例如，硼氢化钠 (NaBH4))与胺盐(例如，甲胺盐酸盐(CH3NH3Cl))在溶剂中反应的方法；2)使乙硼烷(B2H6) 与胺(例如，甲胺(CH3NH2))在溶剂中反应的方法。
发明内容
本发明人对通过上述合成方法得到的环硼氮烷化合物进行了详细分析，结果发现，该环硼氮烷化合物中含有各种杂质，这是使所需的环硼氮烷化合物纯度降低的原因。具体来讲，除被视为环硼氮烷化合物的分解物的化合物(例如，胺和硼酸)以及由于溶剂中的微量成分生成的硼醚(*' π >工-^ )化合物之外，在合成N-烷基环硼氮烷化合物时， 其副产物N-烷基环硼烷氨(*' 9 V > )也可以作为杂质掺杂在其中。当考虑用于层间绝缘膜等精密仪器时，优选作为杂质含有的这些化合物的含量降低至最低限度。另外，如果合成环硼氮烷化合物时产生副产物N-烷基环硼烷氨，还会产生别的问题。即，当环硼氮烷化合物的合成进行时，具有升华性的N-烷基环硼烷氨会在合成装置的冷凝部析出。当N-烷基环硼烷氨的析出持续下去时，根据情况冷凝部恐怕会闭塞，不可能继续合成。另外，因合成装置的压力上升，其安全性恐怕会受损。即使在冷凝部闭塞前将其除去，也必须定期停止
3合成，从而导致其合成效率下降。作为参考，N-烷基环硼氮烷、硼醚化合物及N-烷基环硼烧氣的结构如下所不。另外，式中，R表不烧基。
权利要求
1.一种环硼氮烷化合物的制备方法，其中，包括以下阶段准备阶段，准备a) ABH4表示的碱金属硼氢化物及(RNH3)nX表示的含水量为I质量％以下的胺盐，或者b)乙硼烧(B2H6)及RNH2表示的含水量为I质量％以下的胺，其中式ABH4中的A是锂原子、钠原子或钾原子，式(RNH3)nX中的R是氢原子或烷基，X是硫酸根或卤素原子，η为I或2，式RNH2中的R是氢原子或烷基；合成阶段，使上述碱金属硼氢化物与上述胺盐、或者上述乙硼烷与上述胺在溶剂中反应，合成环硼氮烷化合物。
2.如权利要求I所述的制备方法，其中，反应使用含水量为I质量％以下的上述碱金属硼氢化物或乙硼烷。
3.如权利要求I或2所述的制备方法，其中，反应使用含水量为I质量％以下的上述溶剂。
4.如权利要求I 3中任一项所述的制备方法，其中，通过在20 150°C下加热干燥使上述胺盐或上述胺的含水量达到I质量％以下。
5.如权利要求4所述的制备方法，其中，上述加热干燥时的压力条件为0.0001 O. 7Pa的减压条件。
6.一种环硼氮烷化合物的制备方法，其中，包括以下阶段准备阶段，准备a)ABH4表示的碱金属硼氢化物及(RNH3)nX表示的胺盐，或者b)乙硼烷 (B2H6)及RNH2表示的胺，其中，式ABH4中的A是锂原子、钠原子或钾原子，式(RNH3)nX中的 R是氢原子或烷基，X是硫酸根或卤素原子，η为I或2，式RNH2中的R是氢原子或烷基；合成阶段，将i)上述碱金属硼氢化物或上述乙硼烷、以及ii)上述胺盐或上述胺中的至少一方缓缓供给反应容器，使上述碱金属硼氢化物与上述胺盐、或者上述乙硼烷与上述胺在溶剂中反应，合成环硼氮烷化合物。
7.如权利要求6所述的制备方法，其中，包括下述阶段在上述反应容器中，加入上述碱金属硼氢化物或上述乙硼烷的阶段；将上述胺盐或上述胺缓缓供给上述反应容器的阶段。
8.如权利要求6所述的制备方法，其中，包括下述阶段在上述反应容器中，加入上述胺盐或上述胺的阶段；将上述碱金属硼氢化物或上述乙硼烷缓缓供给上述反应容器的阶段。
9.如权利要求6所述的制备方法，其中，包括下述阶段将上述碱金属硼氢化物及上述胺盐两者、或者将上述乙硼烷及上述胺两者缓缓供给上述反应容器的阶段。
全文摘要
通过a)ABH4(A是锂原子、钠原子或钾原子)表示的碱金属硼氢化物与(RNH3)nX(R是氢原子或烷基，X是硫酸根或卤素原子，n为1或2)表示的胺盐的反应，或者b)乙硼烷(B2H6)和RNH2(R是氢原子或烷基)表示的胺的反应合成环硼氮烷化合物时，将原料的含水量控制在规定值以下，使用具有规定沸点的不同溶剂的混合溶剂作为反应用溶剂，或者在反应时将原料缓缓供给反应容器。或者，对环硼氮烷化合物进行蒸馏精制处理及过滤处理。这样，可以安全且高收率地制备高纯度的环硼氮烷化合物。
文档编号C07F5/05GK102584877SQ20121000459
公开日2012年7月18日 申请日期2006年1月28日 优先权日2005年2月3日
发明者山本哲也, 神山卓也 申请人:株式会社日本触媒