一种含铌的金属有机化合物的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种含铌的金属有机化合物的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将NbCl5分散于甲苯中，然后加入少量醚，待固体全部溶解后得到体系Ⅰ；S2、将体系Ⅰ冷却，向体系Ⅰ缓慢滴加HNR2R3，滴加完毕后恢复室温并持续搅拌，形成体系Ⅱ；S3、控制体系Ⅱ温度，向体系Ⅱ中慢慢滴加R1NH2，搅拌形成体系Ⅲ；S4、将体系Ⅲ温度降低，向其中缓慢加入R4Li，搅拌形成体系Ⅳ；S5、将体系Ⅳ过滤，浓缩，得到体系

【技术实现步骤摘要】
一种含铌的金属有机化合物的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及半导体材料领域，具体的是一种含铌的金属有机化合物的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]Nb2O5有比较宽的带宽(band gap＝3.6eV)，高折射率(n＝2.4)，高介电常数(29～200)。因此，Nb2O5可广泛应用于电容器介电层、防反射膜、催化剂支撑氧化物等。尤其在DRAM的应用中，Nb2O5开始逐渐引起人们的兴趣，以取代被广泛认知的、具有更高介电常数的SrTiO3或Al掺杂的TiO2薄膜。这是因为，具有较高介电常数的金红石结构TiO2，需要匹配钌及氧化钌作为电极，导致成本增加；而SrTiO3需要严格控制化学计量比，才能实现较高的介电常数。在新一代DRAM应用中，Nb2O5也作为掺杂材料，掺入ZrO2为主体的介电层中，用以调整优化其电学性能。
[0003]人们已经开发出一系列含Nb的金属有机化合物前驱体，可以实现高质量的Nb2O5原子层沉积(ALD)。此类前驱体产品包括：
t
BuN＝Nb(NEt2)3【TBTDEN】，
t
BuN＝Nb(NEtMe)3【TBTEMN】，
t
amylN＝Nb(OtBu)3等。其中，
t
BuN＝Nb(NEt2)3，
t
BuN＝Nb(NEtMe)3已被证明为蒸气压较好的液态前驱体材料，有较宽的ALD窗口；分解温度可达325℃以上。也有人报道用TBTDEN和TBTEMN沉积低电阻率的NbN薄膜(2010Semicond.Sci.Technol.25075009；Journal ofVacuum Science&Technology A35,01B143(2017))，类似的前驱体分子通式可以写作：R1N＝Nb(NR2R3)3，其中R1可以为乙基(Et)、正丙基(nPr)、异丙基(iPr)、正丁基(nBu)、仲丁基(sec
‑
Bu)、叔丁基(t
‑
Bu)等，R2/R3可以是甲基(Me)、乙基(Et)等。
[0004]已报道的含铌的金属有机化合物制备方法如下(Dalton Trans.,2008,3715
–
3722；Journal ofChinese Chemical Society,1998,45,355
‑
360.)：
[0005][0006][0007]此方法涉及使用大量吡啶(毒性大)；必须用分步反应，涉及切换溶剂(甲苯、正己烷)及中间产物分离，步骤复杂，反应时间长；产率低(28％或更低)。不满足大量生产的需求。因此有必要寻找一种新的制备方法，以提升产率，缩短反应时长、简化步骤，避免使用毒性大的原料。

技术实现思路

[0008]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种含铌的金属有机化合物的制备方法及应用，该制备方法产率高，反应时间短，步骤简单，且避免了使用毒性较大的吡啶原料。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0010]一种含铌的金属有机化合物的制备方法，其化学反应通式如下：
[0011][0012]具体包括以下步骤：
[0013]S1、将NbCl5分散于甲苯中，然后加入少量醚，待固体全部溶解后得到体系Ⅰ；
[0014]S2、将体系Ⅰ冷却，向体系Ⅰ缓慢滴加HNR2R3，滴加完毕后恢复室温并持续搅拌，形成体系Ⅱ；
[0015]S3、控制体系Ⅱ温度，向体系Ⅱ中慢慢滴加R1NH2，滴加完毕后恢复室温搅拌，形成体系Ⅲ；
[0016]S4、将体系Ⅲ冷却，向其中缓慢加入R4Li，滴加完毕后自然恢复室温搅拌，形成体系Ⅳ；
[0017]S5、将体系Ⅳ过滤，浓缩，得到体系
Ⅴ
；
[0018]S6、将体系
Ⅴ
用非极性溶剂清洗、萃取，再过滤、浓缩、减压蒸馏，得到粗品R1N＝Nb(NR2R3)3，精馏提纯后得到所述含铌的金属有机化合物。
[0019]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S1中醚选自四氢呋喃、乙醚、1,4
‑
二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚等，所述醚与甲苯的体积比为1:1
‑
100。
[0020]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S2中HNR2R3为二甲胺、二乙胺、甲乙胺或其他二级胺。
[0021]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S3中R1NH2为正丙胺、异丙胺、正丁胺、异丁胺、仲丁胺、叔丁胺或其他一级胺。
[0022]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S4中R4Li为甲基锂、正丁基锂、叔丁基锂或其他烷基锂。
[0023]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S6中非极性溶剂为正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、环辛烷的一种。
[0024]作为本专利技术进一步优选地方案，步骤S2中将体系Ⅰ冷却至20℃以下再滴加HNR2R3，所述步骤S3中控制体系Ⅱ温度小于20℃滴加R1NH2，所述步骤S4中将体系Ⅲ冷却至
‑
10℃以下再加入R4Li。
[0025]一种含铌的金属有机化合物的在Nb2O5原子层沉积中的应用，含铌的金属有机化合物上述方法制得。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术含铌的金属有机化合物制备，采用“一锅法”，无需切换溶剂，也不必将中间产物分离，步骤简单，反应总时间大大缩短；本方法产率高，由传统方法30％以下产率提升至60％以上)，便于放大生产。同时，本方法避免了使用毒性较大的吡啶原料，大大降低了对人体和环境的危害。
附图说明
[0028]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0029]图1是本专利技术实施例1制备的含铌的金属有机化合物的H
‑
NMR图谱。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]实施例1
[0033]一种含铌的金属有机化合物的制备方法，其化学反应式如下：
[0034][0035]具体包括以下步骤：
[0036](1)在手套箱中，称取56.3g五氯化铌(NbCl5)，加入2L三口烧瓶中；
[0037](2)加入干燥后的甲苯600ml，得到深棕色混合液，再向混合液中加入干燥后的四氢呋喃150ml(甲苯与四氢呋喃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含铌的金属有机化合物的制备方法，其特征在于，其化学反应通式如下：具体包括以下步骤：S1、将NbCl5分散于甲苯中，然后加入少量醚，待固体全部溶解后得到体系Ⅰ；S2、将体系Ⅰ冷却，向体系Ⅰ缓慢滴加HNR2R3，滴加完毕后恢复室温并持续搅拌，形成体系Ⅱ；S3、控制体系Ⅱ温度，向体系Ⅱ中慢慢滴加R1NH2，滴加完毕后恢复室温搅拌，形成体系Ⅲ；S4、将体系Ⅲ冷却，向其中缓慢加入R4Li，滴加完毕后自然恢复室温搅拌，形成体系Ⅳ；S5、将体系Ⅳ过滤，浓缩，得到体系
Ⅴ
；S6、将体系
Ⅴ
用非极性溶剂清洗、萃取，再过滤、浓缩、减压蒸馏，得到粗品R1N＝Nb(NR2R3)3，精馏提纯后得到所述含铌的金属有机化合物。2.根据权利要求1所述的含铌的金属有机化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中醚选自四氢呋喃、乙醚、1,4
‑
二氧六环、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚，所述醚与甲苯的体积比为1:1
‑
100。3.根据权利要求1所述的含铌的金属有机化合物的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昌锞，张学奇，唐超，朱思坤，李建恒，
申请(专利权)人：合肥安德科铭半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：