有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高純半導(dǎo)體級(jí)有機(jī)硅的制備領(lǐng)域，特別涉及有機(jī)硅化合物的提純及其去除有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路芯片的尺寸的減小，具有較低介電常數(shù)的沉積薄膜是先進(jìn)的半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵，因?yàn)樗墒菇饘倬€更緊密地封裝在一個(gè)芯片上而相鄰層之間的電信號(hào)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)較小。在半導(dǎo)體制造工藝中，有機(jī)硅化合物，例如:四甲基硅烷，二甲基二甲氧基硅烷，八甲基環(huán)四硅氧烷，三氟丙基環(huán)三硅氧烷等可作為低介電常數(shù)沉積膜的原料。
[0003]但是以上市售的有機(jī)硅材料通常含有相當(dāng)高濃度的不同的金屬和有機(jī)雜質(zhì)，這些金屬和有機(jī)雜質(zhì)對(duì)薄膜的質(zhì)量和介電常數(shù)值影響較大。特別是金屬雜質(zhì)，會(huì)顯著地增加沉積薄膜的介電常數(shù)值。因此，在半導(dǎo)體制造之前，低介電常數(shù)沉積膜的原料必須進(jìn)行純化以除去金屬和有機(jī)雜質(zhì)。
[0004]在申請(qǐng)?zhí)枮?00980149421.8的中國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了將吸附劑與硅化合物混合，再用過(guò)濾器過(guò)濾的方法除去硅化合物中的金屬雜質(zhì)。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，但是無(wú)法去除硅化合物中的有機(jī)硅雜質(zhì)而且較難去除環(huán)聚硅氧烷中的微量金屬雜質(zhì)，因?yàn)榄h(huán)聚硅氧烷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和S1-O鍵的負(fù)離子性，使部分金屬離子易與環(huán)聚硅氧烷絡(luò)合，如K+、Na+
坐寸ο
[0005]在專利號(hào)為US20050054211A1的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了將硅化合物通過(guò)吸附裝置去除有機(jī)雜質(zhì)、水、金屬雜質(zhì)等，然后為了進(jìn)一步提高純度，還可以通過(guò)過(guò)濾裝置去除固體顆粒物的方法及系統(tǒng)。該方法操作方便，但是無(wú)法完全去除環(huán)聚硅氧烷中的微量金屬雜質(zhì)。
[0006]在申請(qǐng)?zhí)枮閁S005312947A的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了先用極性溶劑與硅化合物混合，然后將溶劑蒸發(fā)，再通過(guò)過(guò)濾除去金屬雜質(zhì)的方法。該方法通過(guò)將極性溶劑與離子晶體混合增加了離子晶體的平均粒徑，從而提高了離子晶體的去除效率，但是該方法只能將金屬離子控制在0.1ppm的級(jí)別，無(wú)法滿足現(xiàn)在對(duì)高純硅氧烷的需求。
[0007]在申請(qǐng)?zhí)枮閁S20110259818A1的美國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了將由環(huán)烯烴共聚物或環(huán)烯烴聚合物組成的熔噴非織造基材制成凈化液體的過(guò)濾介質(zhì)，通過(guò)向該非織造基材上引入離子交換基團(tuán)或螯合基團(tuán)賦予其去除金屬化合物和金屬離子的功能，該方法可以去除酸、堿溶液，超純水，有機(jī)溶劑等粘度較小的液體中的金屬雜質(zhì)，但是很難去除有機(jī)硅氧烷特別是環(huán)聚硅氧烷中的微量金屬雜質(zhì)。
[0008]鑒于此，實(shí)有必要提供一種方法以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中有機(jī)硅氧烷特別是環(huán)聚硅氧烷中的微量金屬雜質(zhì)的問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法，該方法包括以下步驟:
[0011](I)將待提純的有機(jī)硅化合物與預(yù)定比例的金屬吸附劑和極性溶劑混合形成混合物；
[0012](2)在一定溫度和常壓下攪拌一定的時(shí)間；
[0013](3)分階段升高加熱溫度，在一定的真空度下，將混合物汽化然后冷凝，分別將不同階段的餾分收集在不同的接收瓶中。
[0014]優(yōu)選地，所述有機(jī)硅化合物包括有機(jī)硅氧烷。
[0015]優(yōu)選地，所述金屬吸附劑包括硅膠、活性炭、硅藻土中的一者或者兩者或兩者以上混合物。
[0016]優(yōu)選地，所述極性溶劑包括丙酮、異丙醇、乙醇或乙酸乙酯。
[0017]優(yōu)選地，所述有機(jī)硅氧烷包括環(huán)聚硅氧烷。
[0018]優(yōu)選地，所述的環(huán)聚硅氧烷包括八甲基環(huán)四硅氧烷或三氟丙基環(huán)三硅氧烷。
[0019]優(yōu)選地，所述有機(jī)硅氧烷、金屬吸附劑和極性溶劑同時(shí)混合形成混合物，并在室溫至300攝氏度下攪拌1-5小時(shí)。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟(I)和步驟(2)在精餾釜中進(jìn)行。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟(3)在精餾塔中進(jìn)行，真空度控制在0.1KPa-101.325KPa。
[0022]本發(fā)明解決了高純有機(jī)硅氧烷在制備過(guò)程中有機(jī)雜質(zhì)和金屬雜質(zhì)難去除的問(wèn)題，特別是環(huán)聚硅氧烷中微量金屬離子的去除，使有機(jī)硅氧烷中有機(jī)及金屬雜質(zhì)含量達(dá)到高純半導(dǎo)體級(jí)。同時(shí)，本方法將溶解、吸附和精餾相結(jié)合，一步法完成了有機(jī)硅氧烷的提純過(guò)程，簡(jiǎn)化了操作，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1顯示為本發(fā)明有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法的流程圖。
[0024]圖2顯示為本發(fā)明有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026]磁力加熱攪拌器11
[0027]精餾釜12
[0028]精餾塔13
[0029]冷凝器14
[0030]接收瓶15、16、17
[0031]閥門18、19、110
[0032]b冷凝液進(jìn)口
[0033]c冷凝液出口
[0034]S1-S3步驟
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0036]請(qǐng)參閱圖1至圖2所示。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明提供一種有機(jī)硅化合物中金屬雜質(zhì)的去除方法，該方法包括以下步驟:
[0038]S1:將待提純的有機(jī)硅化合物與預(yù)定比例的金屬吸附劑和極性溶劑混合形成混合物；
[0039]S2:在一定溫度和常壓下攪拌一定的時(shí)間；
[0040]S3:分階段升高加熱溫度，在一定的真空度下，將混合物汽化然后冷凝，分別將不同階段的餾分收集在不同的接收瓶中。
[0041]如附圖2所示，上述方法使用的設(shè)備主要為一套減壓精餾設(shè)備。其包括磁力加熱攪拌器11，用于加熱精餾釜12并將有機(jī)硅氧烷、金屬吸附劑和極性溶劑混合均勻。通過(guò)極性溶劑與金屬離子晶體的接觸，再將溶劑蒸發(fā)，使離子晶體的平均尺寸增加，從而易于被金屬吸附劑吸附，然后再通過(guò)精餾除去。本實(shí)施例中，有機(jī)硅氧烷與極性溶劑的質(zhì)量比優(yōu)選為10:1-1:1，有機(jī)硅氧烷與金屬吸附劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1000:1-10:1。加熱溫度范圍大致為室溫-300°c，攪拌速度最好是0-2400rpm/min。精餾釜12的材料為石英或不銹鋼，可以選擇兩口、三口或四口，大小為5-20L。位于所述精餾釜上的精餾塔13主要為分離極性溶劑、有機(jī)硅雜質(zhì)和金屬雜質(zhì)；其材質(zhì)為石英或不銹鋼，內(nèi)徑30-80mm，