一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法，尤其涉及一種用于半導(dǎo)體行業(yè)化學(xué)氣相沉積用電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法，先用絡(luò)合劑絡(luò)合原料中大部分金屬雜質(zhì)后，用0.１微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；通過(guò)陽(yáng)離子交換塔、石英板式蒸餾塔、亞沸蒸餾器，嚴(yán)格控制溫度，去除微量金屬雜質(zhì)、乙醇及其有機(jī)雜質(zhì)和水份。采用常規(guī)提純?cè)O(shè)備，操作方便，利于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法，尤其涉及一種用于半導(dǎo)體行業(yè)化學(xué)氣相沉積用電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體電子元件的制造中，必須將元件包封在玻璃中，或用玻璃作為層間絕緣層。通常，玻璃層是用化學(xué)汽相沉積(CVD)方法制作在晶片表面上的S 102層。 [0003]最初使用的是劇毒易燃的硅烷作為氣相沉積源，隨著電子材料和技術(shù)的更新?lián)Q代，人們?cè)谧非螽a(chǎn)品的高性能同時(shí)，更注重它的無(wú)毒、綠色、環(huán)境友好等特點(diǎn)。正硅酸四乙酯相對(duì)硅烷毒性大大降低，在常溫下是液體，操作更為簡(jiǎn)便。且比硅烷成膜的致密度大大提高，從而減少了多層電路板層與層之間漏電的可能。
[0004]工業(yè)正硅酸四乙酯通過(guò)一般制備后含量可達(dá)99%，但仍含有高達(dá)I %的雜質(zhì)，其中金屬離子是電活性雜質(zhì)，會(huì)降低沉積在半導(dǎo)體器件S 102薄膜層絕緣性能，會(huì)導(dǎo)致微米級(jí)的電路相互接通，從而導(dǎo)致電路板報(bào)廢；其中的非電活性雜質(zhì)如水份、有機(jī)物會(huì)影響沉積的膜層均勻和平整性。
[0005]美國(guó)專(zhuān)利US5840953中使用氣相色譜制備正硅酸四乙酯，且用氫化鋰去除水雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品(以金屬雜質(zhì)計(jì))純度不低于99.999999%的正硅酸四乙酯，水份含量小于2PPM，由于氣相色譜儀主要用于微量元素的分析檢測(cè)，且氣相色譜儀設(shè)備昂貴，提高了生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種以金屬雜質(zhì)計(jì)其純度不低于99.999999%(w/w)電子級(jí)正娃酸四乙酯的制備方法,有機(jī)雜質(zhì)(以乙醇計(jì))的含量低于Ippm,水份含量低于0.3ppm，采用常規(guī)制備設(shè)備，操作方便，利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品成本低，質(zhì)量能滿(mǎn)足半導(dǎo)體行業(yè)氣相沉積源的要求。
[0007]本發(fā)明通過(guò)下列措施達(dá)到上述目的:
(1)本發(fā)明首先用分析純的乙二胺四乙酸絡(luò)合劑絡(luò)合原料中大部分金屬雜質(zhì)，經(jīng)充分混合、攪拌，用0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；
(2)將收集到的濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，收集產(chǎn)品，進(jìn)一步去除微量金屬雜質(zhì)。
[0008](3)本發(fā)明采用石英板式蒸餾塔，通過(guò)高效蒸餾，嚴(yán)格控制裝置采出餾分溫度，待餾分溫度控制在159.0~166.(TC范圍內(nèi)，全回流7~16h小時(shí)之后，從塔頂開(kāi)始采出餾份，乙醇及其有機(jī)雜質(zhì)含量小于Ippm,金屬雜質(zhì)總含量小于5ppm。
[0009](4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，嚴(yán)格控制蒸餾溫度90~100°C，進(jìn)一步去除物料中的水分、其它無(wú)機(jī)相雜質(zhì)，產(chǎn)品中的水份含量至0.3ppm以下。
[0010]在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品不接觸外界，其中所述過(guò)濾器、陽(yáng)離子交換柱和管道材質(zhì)采用聚四氟乙烯，板式蒸餾塔、亞沸蒸餾器材質(zhì)采用石英。[0011]本發(fā)明一種用于半導(dǎo)體行業(yè)化學(xué)氣相沉積(CVD)源電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法。通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
(I)在工業(yè)級(jí)正硅酸四乙酯原料中加入分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑，充分混合、攪拌30 - 60分鐘，進(jìn)入0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；(2)將收集到的濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，收集產(chǎn)品，進(jìn)一步去除微量金屬雜質(zhì)；(3)將過(guò)濾所得濾液加入蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，全回流7~16h小時(shí)之后，從塔頂采集餾份159.0~166.(TC ； (4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，調(diào)節(jié)亞沸蒸餾器加熱裝置電壓，維持液面溫度在90~100°C，收集90~100°C蒸餾品；(5)所得產(chǎn)品在整體不大于千級(jí)、局部不大于百級(jí)的潔凈室，采用石英源瓶進(jìn)行灌裝，得到電子級(jí)正硅酸四乙酯產(chǎn)品。
[0012]本發(fā)明的制備方法，其中所述加入的分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑質(zhì)量為原料正硅酸四乙酯質(zhì)量的3 — I O %，混合攪拌時(shí)間優(yōu)選為40 - 50分鐘。
[0013]本發(fā)明的制備方法，其中所述的微孔過(guò)濾器濾膜以聚四氟乙烯作為膜材料。
[0014]本發(fā)明的制備方法，其中所述的蒸餾塔采用石英板式蒸餾塔，塔頂采集餾份優(yōu)選為 164 ~166.(TC。
[0015]本發(fā)明的制備方法，其中所述亞沸蒸餾溫度保持在95~98°C。
[0016]本發(fā)明的制備方法，其中所述過(guò)濾器、陽(yáng)離子交換柱和管道材質(zhì)采用聚四氟乙烯，板式蒸餾塔、亞沸蒸餾器材質(zhì)采用石英。
[0017]本發(fā)明的制備方法，其特征是用上述方法得到的正硅酸四乙酯產(chǎn)品純度不低于99.999999% (w/w)，有機(jī)雜質(zhì)(以乙醇計(jì))的含量< Ippm ;水含量< 0.3ppm。
[0018]本發(fā)明的效果:本發(fā)明采用微孔過(guò)濾、塔板蒸餾、亞沸蒸餾相結(jié)合，采用常規(guī)提純?cè)O(shè)備，操作方便，能有效除去 原料中固體雜質(zhì)、金屬雜質(zhì)、低沸物、微量水分，產(chǎn)品純度(以金屬雜質(zhì)計(jì))不低于99.999999%(w/w),且本方明制備方法利于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品成本低，質(zhì)量能滿(mǎn)足半導(dǎo)體行業(yè)氣相沉積源的要求。
[0019]本發(fā)明產(chǎn)品具有純度高，安全、無(wú)毒、難燃等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)環(huán)境污染小。
[0020]本發(fā)明產(chǎn)品采用石英源瓶包裝，客戶(hù)使用方便。
[0021]本發(fā)明產(chǎn)品可為半導(dǎo)體行業(yè)、集成電路、半導(dǎo)體分離器件提供高效環(huán)保無(wú)毒、低成本硅沉積源，促進(jìn)半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了說(shuō)明本發(fā)明，提供以下實(shí)施案例。但應(yīng)理解為本發(fā)明的權(quán)利要求不受以下實(shí)施方案的限制。
[0023]實(shí)施例1:
一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法:(I)取工業(yè)合成的正硅酸四乙酯粗品I 2 kg于20L的聚四氟乙烯容器中，加入0.36kg分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑，充分混合、攪拌30分鐘，然后用0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；(2)將收集到的濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，進(jìn)一步去除金屬雜質(zhì)，收集濾液；(3)將收集的濾液加入板式石英蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，全回流7小時(shí)之后，從塔頂采集餾份163°C; (4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，調(diào)節(jié)亞沸蒸餾器加熱裝置電壓，維持液面溫度在95°C，收集95°C蒸餾品，取樣檢測(cè)；(5 )所得產(chǎn)品在整體不大于千級(jí)、局部不大于百級(jí)的潔凈室，采用石英源瓶進(jìn)行灌裝，得到電子級(jí)正硅酸四乙酯廣品。
[0024]產(chǎn)品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測(cè)其中的L1、Na、Mg、Al等常規(guī)I 7種金屬雜質(zhì)含量，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測(cè)乙醇等有機(jī)雜質(zhì)含量，用卡爾-費(fèi)休(KF)滴定法檢測(cè)水含量。
[0025]檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)附表。
[0026]實(shí)施例2:
一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法:(I)取工業(yè)合成的正硅酸四乙酯粗品I 2 kg于20L的聚四氟乙烯容器中，加入0.72kg分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑，充分混合、攪拌45分鐘，然后用0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；(2)將收集到的濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，進(jìn)一步去除金屬雜質(zhì)，收集濾液；(3)將收集的濾液加入板式石英蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，全回流10小時(shí)之后，從塔頂采集餾份165°C; (4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，調(diào)節(jié)亞沸蒸餾器加熱裝置電壓，維持液面溫度在98°C，收集98°C蒸餾品，取樣檢測(cè)；(5)所得產(chǎn)品在整體不大于千級(jí)、局部不大于百級(jí)的潔凈室，采用石英源瓶進(jìn)行灌裝，得到電子級(jí)正硅酸四乙酯廣品。
[0027]產(chǎn)品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測(cè)其中的L1、Na、Mg、Al等常規(guī)I 7種金屬雜質(zhì)含量，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測(cè)乙醇等有機(jī)雜質(zhì)含量，用卡爾-費(fèi)休(KF)滴定法檢測(cè)水含量。
[0028]檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)附表。
[0029]實(shí)施例3:
一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法:(I)取工業(yè)合成的正硅酸四乙酯粗品I 2 kg于20L的聚四氟乙烯容器中，加入1.2kg分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑，充分混合、攪拌60分鐘，然后用0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾；(2)將收集到的濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，進(jìn)一步去除金屬雜質(zhì)，收集濾液；(3)將收集的濾液加入板式石英蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，全回流15小時(shí)之后，從塔頂采集餾份163°C; (4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，調(diào)節(jié)亞沸蒸餾器加熱裝置電壓，維持液面溫度在90°C，收集90°C蒸餾品，取樣檢測(cè)；(5)所得產(chǎn)品在整體不大于千級(jí)、局部不大于百級(jí)的潔凈室，采用石英源瓶進(jìn)行灌裝，得到電子級(jí)正硅酸四乙酯廣品。
[0030]產(chǎn)品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)檢測(cè)其中的L1、Na、Mg、Al等常規(guī)I 7種金屬雜質(zhì)含量，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)檢測(cè)乙醇等有機(jī)雜質(zhì)含量，用卡爾-費(fèi)休(KF)滴定法檢測(cè)水含量。
[0031]檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)附表。
附表
【權(quán)利要求】
1.一種電子級(jí)正硅酸四乙酯的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)在工業(yè)級(jí)正硅酸四乙酯原料中加入分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑，充分混合、攪拌30 - 60分鐘，進(jìn)入0.1微米的微孔過(guò)濾器過(guò)濾； (2)將過(guò)濾所得濾液經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換柱裝置，收集濾液； (3)將收集的濾液加入蒸餾塔進(jìn)行蒸餾，全回流7~16h小時(shí)之后，從塔頂采集餾份159 ~166? ； (4)將收集到的餾份經(jīng)亞沸蒸餾器進(jìn)行蒸餾，調(diào)節(jié)亞沸蒸餾器加熱裝置電壓，保持液面溫度在90~100°C，收集90~100°C蒸餾品； (5 )將收集到的蒸餾品在整體不大于千級(jí)、局部不大于百級(jí)的潔凈室，用石英源瓶進(jìn)行灌裝，得到電子級(jí)正硅酸四乙酯產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述加入的分析純乙二胺四乙酸絡(luò)合劑質(zhì)量為原料正硅酸四乙酯質(zhì)量的3 — I O %，混合攪拌時(shí)間優(yōu)選為40 - 50分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其中所述的微孔過(guò)濾器濾膜以聚四氟乙烯作為膜材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述的蒸餾塔采用石英板式蒸餾塔，塔頂采集餾份優(yōu)選為164~166.(TC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中所述亞沸蒸餾溫度維持在95~98°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一 5所述的制備方法，其中所述過(guò)濾器、陽(yáng)離子交換柱和管道材質(zhì)采用聚四氟乙烯，板式蒸餾塔、亞沸蒸`餾器材質(zhì)采用石英。
7.根據(jù)權(quán)利要求1一 5所述的制備方法，其特征在于用上述方法得到的正硅酸四乙酯產(chǎn)品以金屬雜質(zhì)計(jì)純度不低于99.999999%w/w，有機(jī)雜質(zhì)以乙醇計(jì)的含量< Ippm ;水含量< 0.3ppm。
【文檔編號(hào)】C07F7/04GK103772424SQ201310747619
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】趙順, 王天喜, 孫剛, 祝飄, 郭之軍, 汪忠發(fā), 蔡金剛, 陳進(jìn) 申請(qǐng)人:貴州威頓晶磷電子材料有限公司