有机氨基硅烷及其制备方法技术

有机氨基硅烷，例如但不限于二异丙基氨基硅烷(DIPAS)，是用于沉积含硅薄膜例如二氧化硅和氮化硅薄膜的前体。本文描述了通过包含氢化硅烷的硅源经由亚胺的催化氢化硅烷化制备有机氨基硅烷化合物或其他化合物例如有机氨基乙硅烷和有机氨基碳硅烷的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2014年2月28日提交的美国临时申请序列号61/946, 164的优先权 权益，该临时申请通过引用以其整体并入本文。 专利技术背景 本文描述了制备有机氨基硅烷化合物的方法，该化合物可以用作例如用于沉积含 硅薄膜的化学前体。本文还描述了适用于多种工业应用的化合物，更具体地有机胺、有机氨 基硅烷、有机氨基乙硅烷和/或有机氨基碳硅烷（organoaminocarbosilane)化合物。 包含_5以3或-SiH2-部分的有机氨基硅烷是用于沉积含硅薄膜例如但不限于二氧 化硅和氮化硅薄膜或其掺杂形式的期望前体。例如，挥发性化合物例如但不限于有机氨基 硅烷、有机氨基乙硅烷和/或有机氨基碳硅烷是半导体器件的制造中用于沉积含硅薄膜的 重要前体。有机氨基硅烷化合物的一种【具体实施方式】是二异丙基氨基硅烷（DIPAS)，之前表 明其显示出控制该薄膜沉积的期望的物理特性。尽管DIPAS可以通过二异丙胺（DIPA)或 二异丙胺锂与一氯硅烷（MCS)或一氯乙硅烷（MCDS)的直接反应来制备，但MCS或MCDS不 是充足的化学商品并因此遭受有限的可用性和价格的不稳定性。此外，利用MCS合成有机 氨基硅烷可以产生可具有高吸收性的化学计量的胺盐酸盐，从而使有机氨基硅烷产物的回 收复杂化。 现有技术描述了 一些用于生产有机氨基硅烷化合物的方法。日本专利 JP49-1106732描述了一种在铑（Rh)络合物存在下通过亚胺和氢化硅烷（hydridosilane) 的反应来制备甲硅烷基胺的方法。所制备的示例性的甲硅烷基胺包括：PhCH 2N(Me)SiEt3、 PhCH2N(Me) SiHPh2、PhCH2N (Ph) SiEtJP PhMeCHN(Ph) SiHEt 2，其中 "Ph" 表示苯基，"Me" 表示 甲基和"Et"表示乙基。 美国专利号6, 072, 085描述了由包含亚胺、亲核活化剂、硅烷和金属催化剂的反 应混合物制备仲胺的方法。所述催化剂用于通过氢化硅烷化反应来催化亚胺的还原。 由本申请的受让人拥有的美国专利号6, 963, 003提供了一种用于制备有机氨基 硅烷化合物的方法，该方法包括使化学计量过量的至少一种胺与至少一种式R3nSiCl 4_n的氯 硅烷在足以使得产生包含氨基硅烷产物和胺盐酸盐的液体的无水条件下反应，所述至少一 种胺选自式R 1R2NH的仲胺、式妒順2的伯胺或其组合，其中R1和R 2可各自独立地为具有1到 20个碳原子的直链、环状或支链烷基；R3可以为氢原子、胺基、或具有1到20个碳原子的直 链、环状或支链烷基；和η是1到3的数字。 由本申请的受让人拥有的美国专利号7, 875, 556描述了一种通过使酸与芳基硅 烷在溶剂存在下反应、添加仲胺和叔胺、并利用相分离去除反应副产物和利用蒸馏去除溶 剂来制备有机氨基硅烷的方法。 由本申请的受让人拥有的美国公布号2012/0277457描述了一种制备具有下式的 有机氨基硅烷化合物的方法： H3SiNR1R2 其中R1和R2各自独立选自C ^Cltl直链、支链或环状、饱和或不饱和、芳族、杂环、取 代或未取代的烷基，其中R1和R2连接形成环状基团或其中R1和R 2不连接形成环状基团，该 方法包括下述步骤：使式HnSiX4_n的卤代硅烷（其中η是0、1或2和X是Cl、Br、或Cl和 Br的混合）与胺反应以提供包含卤代氨基硅烷化合物X^nHlriSiNR1R 2的浆料，其中η是选自 1、2和3的数字；和X是选自Cl、Br、或Cl和Br的混合的卤素；以及将还原剂引入所述浆 料，其中至少一部分还原剂与卤代氨基硅烷化合物反应并提供包含氨基硅烷化合物的最终 产物混合物。 韩国专利号10-1040325提供了一种用于制备烷基氨基硅烷的方法，该方法包括 使仲胺和三氯烷基硅烷在无水气氛下和在溶剂的存在下反应以形成烷基氨基氯硅烷中间 体，并将金属氢化物LiAlH 4作为还原剂添加至烷基氨基氯硅烷中间体以形成烷基氨基硅 烷。然后烷基氨基硅烷经历蒸馏过程，以分离和纯化所述烷基氨基硅烷。 题为〃Homogeneous Catalytic Hydrosilylation of Pyridines〃的参考文献， L. Hao 等，Angew. Chem.，Int. Ed.，Vol. 37, 1998,第 3126-29 页描述了由 PhSiH2Me、Ph2SiH2 和茂钛络合物催化剂如的存在下氢化硅烷化吡啶例如RC5H4N(R = H、 3-Me、4-Me、3-C02Et)，其提供高产率的1-甲硅烷基化的四氢吡啶衍生物和中间体甲硅烷基 茂钛加合物 Cp2Ti (SiHMePh) (C5H5N) (I)。 题为"Stoichiometric Hydrosilylation of Nitriles and Catalytic Hydrosilylation of Imines and Ketones Using a μ-Silane Diruthenium Complex"的 参考文献，H. Hashimoto 等，Organometallics，Vol. 22, 2003,第 2199-2201 页描述了在具 有 Ru-H-Si 相互作用的二钌络合物{Ru(CO)2(SiTol2H)}2(y-dppm) (μ-η2: H2-H2SiTol2) 与腈RCN的化学计量反应期间以高产率合成μ -亚氨基甲硅烷基络合物Ru2 (CO) 4 ( μ -dppm) U-SiTol2) (μ-RCH: NSiTol2) (R = Me、Ph、t-Bu、CH: CH2)的方法。 题为〃Titanocene-Catalyzed Hydrosilylation of Imines:Experimental and Computational Investigations of the Catalytically Active Species〃的参考文 献，H. Gruber-Woelfler 等，Organometallies, Vol. 28, 2009，第 2546-2553 页描述了米 用（R，R)_乙烯-1，2-双（n5-4,5,6,7-四氢-1-茚基）钛（R)-l，Γ-二萘基-2-油酸酯 (olate) (1)和（S，S)-乙烯-1，2-bis ( η 5_4, 5, 6, 7-四氢-1-茚基）二氯化钛（2)作为催 化剂前体来非对称地催化氢化硅烷化亚胺。用RLi (R=烷基、芳基）和硅烷活化后，这些络 合物是已知的用于氢化硅烷化反应的催化剂。 题为 ''Iridium-Catalyzed Reduction of Secondary Amides to Secondary Amines and Imines by Diethylsilane^ 的参考文献，C. Cheng 等,J. Am. Chem. Soc.，Vol. 134,2012,第110304-7页描述了通过利用铱催化剂例如2和二乙 基硅烷作为还原剂将仲酰胺催化还原为亚胺和仲胺。 上面描述的现有技术合成反应具有多种缺点。例如，在不使用催化剂的合成路线 中，有机氨基硅烷的合成需要采用例如（a)本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备选自有机氨基硅烷、有机氨基乙硅烷和有机氨基碳硅烷的化合物的方法，所述方法包括下述步骤：使式R‑N＝CR'R″的亚胺与包含氢化硅烷的硅源在催化剂存在下、在足以使所述亚胺和硅源反应并提供所述化合物的反应条件下反应，其中R、R’和R″各自独立地选自氢、C1‑10直链烷基、C3‑10支链烷基、C3‑10环烷基、C2‑10烯基、C4‑10芳基、C4‑10杂环基、C1‑10直链有机氨基、C2‑10支链有机氨基、甲硅烷基、C1‑10直链碳硅烷基和C2‑10支链碳硅烷基，其中R’和R″或R和R’中至少一者连接形成取代或未取代的环状环，或者R’和R”或R和R’均不连接形成取代或未取代的环状环。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萧满超，M·R·麦克唐纳德，R·霍，雷新建，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US