本发明专利技术涉及一种氨基吡啶基硅化合物，采用以下方法制备：(1)将氨基吡啶或其衍生物溶解在反应溶剂中，在-78～0℃搅拌条件下加入烷基锂溶液，氨基吡啶或其衍生物与烷基锂的摩尔比为1:1～1.2；恢复到室温后继续搅拌反应0.5～3小时，得到反应混合物；(2)将步骤(1)得到的反应混合物过滤，得到锂盐固体，将锂盐固体溶于有机溶剂中，得到锂盐溶液；(3)在-78～0℃按照锂盐与含硅反应物摩尔比1～4：1，向锂盐溶液中滴加含硅反应物或其溶液，升至一定温度反应3～10小时；(4)将步骤(3)得到的反应混合物进行过滤，滤液浓缩后结晶或减压蒸馏得到氨基吡啶基硅化合物。本发明专利技术所述化合物可以在集成电路生产中用于制备氮化硅、含碳氮化硅等薄膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有特定结构即氨基吡啶基的有机硅化合物，同时此类化合物可用作集成电路薄膜材料前质体，属于微电子材料
技术介绍
随着集成电路产业快速且良性的发展，与其相关行业的要求也随之有了高技术含量、高品质要求、高进入门槛的三高要求的行业特点，这对整个集成电路用相关材料而言，即是面临着新的挑战与机遇。在集成电路众多工艺环节中，含硅薄膜可以被用作电容器膜、门极膜、阻挡莫、门极绝缘膜等电子部件的电子构件或光波导、光开关、光放大器等光通讯用设备的光学构件，在光电材料等领域有着不可或缺的地位，因此用于集成电路领域的含硅薄膜前质体材料的研制具有十分重要的实际意义与价值。在CVD/ALD工艺技术中，前质体的性质至关重要，它要求前质体具有适当的热稳定性和较高的挥发性的同时，还应当有制备简单，容易运输和储存等特点以利于生产和使用。目前含硅薄膜前质体材料逐渐在从传统材料诸如硅烷、四氯化硅、六氯乙硅烷、二甲基二氯硅烷、二氯硅烷等向具有特定结构基团的有机硅化合物过渡，主要原因有三点：1)传统前质体材料大多为气体或极易挥发性液体不易储存与运输；2)传统前质体材料具有相当的毒性，同时由于自身的极度活泼的化学性质容易造成危险，需要投入大笔资金用于安保工作；3)传统前质体材料一般卤素含量高，在成膜工艺中容易产生过多的氯化氢，会对设备产生腐蚀。这些原因在很大程度上阻碍了传统含硅薄膜前质体材料的工业化发展，同时随着集成电路产业的飞速发展，急需一种或更多的新材料来弥补传统材料的不足，进而替代传统材料，实现工业化。于是研究者们开始把目光纷纷转向具有特定结构基团的有机硅化合物。专利CN101648964A以及CN102282291A公开了氨基硅烷前质体，CN1518076A公开了肼基硅烷前质体，此两类前质体在一定程度上解决了传统材料的极易挥发的问题，且方便储存，但是由于自身含有较多的硅氢键，性质活泼，因此仍然存在一些潜在的危险且具有一定的毒性。专利US2010/0285663A1主要介绍了以六氯乙硅烷为基本构架的氨基硅烷前质体，此类前质体毒性小且活泼性适中，但是由于硅硅键骨架的存在，在一定程度上反而使其挥发性相对低下，不利于前驱体进一步的成膜应用，同时此类物质合成相对复杂。由此可见，在已经公开的专利中，虽然目前发现的含硅薄膜材料的前质体都在一定程度上解决了传统前质体材料存在的不足，但是同时具备合适的热稳定性、活泼性以及相对无毒且容易合成的前质体材料仍然十分必要，且具有相当重要的实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统含硅薄膜材料前质体以及现有技术中存在的不足，提供一种新型集成电路薄膜材料用氨基吡啶基硅化合物前质体，在正己烷、甲苯、乙醚、二氯甲烷、四氢呋喃等有机溶剂中有较好的溶解性，有良好的挥发性和热稳定性，毒性小，活泼性适中，方便储存与运输，具有良好的成膜性能。按照本专利技术提供的技术方案，所述具有通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物前质体：其中含N基团的位置处于芳环N原子的邻位、间位或者对位，其中R1选自C1～C10烷基(如甲基、乙基、正丙基、异丙基等)、C2～C10链烯基(如乙烯基、烯丙基等)、C2～C10链炔基(如乙炔基、炔丙基等)、C3～C10环烷基(如环丙基、环戊基、环己基等)、C6～C17芳基(如苯基、邻甲苯基、萘基等)或—Si(R2R3R4)，其中R2、R3、R4独立的选自氢原子、卤素原子(F、Cl、Br、I)、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基、—Si(R2R3R4)、或—N(R5R6)，其中R5、R6独立的选自氢原子、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基，其中R5、R6不同时为氢原子。所制备的可用作集成电路薄膜材料前质体的氨基吡啶基硅化合物的制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)将氨基吡啶或其衍生物溶解在反应溶剂中，氨基吡啶或其衍生物与反应溶剂的质量比为1:10～1:20，在-78～0℃保持搅拌的条件下加入烷基锂溶液，氨基吡啶或其衍生物与烷基锂的摩尔比为1:1～1.2，烷基锂溶液的浓度为1.0～2.5M，搅拌速度为800～2000转/分钟；恢复到室温后继续搅拌反应0.5～3小时，得到反应混合物，进一步的，所述反应溶剂为正己烷、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃或乙醚；(2)将步骤(1)得到的反应混合物过滤，收集滤饼，得到锂盐固体，将锂盐固体与有机溶剂混合，锂盐固体与有机溶剂的质量比为1:10～20，得到锂盐溶液，进一步的，所述反应溶剂为正己烷、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃或乙醚；(3)在-78～0℃按照锂盐与含硅反应物摩尔比1～4：1，向上述锂盐溶液中滴加含硅反应物或其上述溶液，缓慢升至一定温度，其中所述温度为室温至所用溶剂对应的回流温度，在此温度下继续搅拌反应3～10小时；(4)将步骤(3)得到的反应混合物进行过滤，滤液真空浓缩后低温结晶或者减压蒸馏得到通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物；(5)或者在步骤(3)搅拌2～6小时后，在-78～0℃下，加入1～10摩尔当量的有机胺，缓慢升至一定温度，所述温度为室温至回流温度，在此温度下再继续搅拌反应2～6小时，滤液真空浓缩后低温结晶或者减压蒸馏得到通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物。进一步的，上述所有步骤均在惰性气体如氮气、氩气等保护下进行。进一步的，所述步骤(1)中所述烷基锂溶液为甲基锂、正丁基锂、叔丁基锂的乙醚或者正己烷溶液。进一步的，所述步骤(3)中，含硅反应物为SiX4、SiHX3、SiH2X2、SiH3X、Si2X6、(CH3)3SiX、(CH3)2SiX2、(CH3)SiX3、(CH3)2SiHX、(CH3)SiH2X、(CH3)SiHX2中的一种，其中X＝F、Cl、Br或I。进一步的，所述步骤(3)及(5)中，升温速度为0.5～1℃/分钟。进一步的，所述步骤(5)中有机胺具有以下结构：R5R6NH，其中R5、R6独立的选自氢原子、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基，更进一步的R5、R6不同时为自氢原子。进一步的，所述步骤(4)或(5)得到的反应混合物进行过滤，将滤液浓缩后，再进行低温结晶，或者减压蒸馏得到所述的氨基吡啶硅化合物；所述滤液浓缩的条件为：在20～50℃减压浓缩，浓缩或减压蒸馏压力为-0.1～-0.01MPa。进一步的，通过化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物：其中含N基团的位置处于芳环N原子的邻位、间位或者对位，其中R1选自C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基或—Si(R2R3R4)，其中R2、R3、R4独立的选自氢原子、卤素原子(F、Cl、Br、I)、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基、—Si(R2R3R4)、或—N(R5R6)，其中R5、R6独立的选自氢原子、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基，其中R5、R6不同时为氢原子。
【技术特征摘要】
1.一种具有通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物：
其中含N基团的位置处于芳环N原子的邻位、间位或者对位，其中R1选自C1～C10烷基、
C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基或—Si(R2R3R4)，其中R2、R3、
R4独立的选自氢原子、卤素原子(F、Cl、Br、I)、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔
基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基、—Si(R2R3R4)、或—N(R5R6)，其中R5、
R6独立的选自氢原子、C1～C10烷基、C2～C10链烯基、C2～C10链炔基、C3～C10环烷基、C6～C17芳基，其中R5、R6不同时为氢原子。
2.一种制备如权利要求1所述含氨基吡啶基硅化合物的方法，其特征是，包括以下合成步骤：
(1)将氨基吡啶或其衍生物溶解在反应溶剂中，氨基吡啶或其衍生物与反应溶剂的质量
比为1:10～1:20，在-78～0℃保持搅拌的条件下加入烷基锂溶液，氨基吡啶或其衍生物与烷
基锂的摩尔比为1:1～1.2，烷基锂溶液的浓度为1.0～2.5M，搅拌速度为800～2000转/分钟；
恢复到室温后继续搅拌反应0.5～3小时，得到反应混合物，所述反应溶剂为正己烷、甲苯、
二氯甲烷、四氢呋喃或乙醚；
(2)将步骤(1)得到的反应混合物过滤，收集滤饼，得到锂盐固体，将锂盐固体与有
机溶剂混合，锂盐固体与有机溶剂的质量比为1:10～20，得到锂盐溶液，所述反应溶剂为正
己烷、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃或乙醚；
(3)在-78～0℃按照锂盐与含硅反应物摩尔比1～4:1，向上述锂盐溶液中滴加含硅反
应物或其上述溶液，缓慢升至一定温度，所述温度为室温至所用溶剂的回流温度，在此温度
下继续搅拌反应3～10小时；
(4)将步骤(3)得到的反应混合物进行过滤，滤液真空浓缩后低温结晶或者减压蒸馏
得到通式(Ⅰ)的氨基吡啶基硅化合物；
(5)或在步骤(3)搅拌3～10小时后，在-78～0℃下，加入1～10摩尔当...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁玉强，杜立永，王大伟，许从应，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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