一種高純有機硅單體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)高純有機硅單體的制備方法，具體涉及一種用于半導體行業(yè)的有機硅液態(tài)源單體的純化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機硅烷因具有優(yōu)異的介電性能，是超大規(guī)模集成電路制造過程中所需的重要原料，是不可缺少的微電子化學品之一。有機硅烷產(chǎn)品的純度直接影響集成電路的性能，產(chǎn)品中雜質(zhì)尤其是金屬離子的存在，很容易導致錯層的產(chǎn)生，因而增加漏電流、造成擊穿及降低載流子的壽命，對于納米級集成電路來說，幾個金屬離子或灰塵顆粒就足以報廢整個電路。因此，超大規(guī)模集成電路的發(fā)展需求電子級的高純有機硅液態(tài)源。
[0003]高純有機硅烷的提純過程主要包括有機雜質(zhì)、金屬離子及固體微粒的去除。其中，有機雜質(zhì)的去除主要采用吸收和精餾的方法，固體微粒則通過過濾過程加以去除，但金屬離子的去除難度較大，常規(guī)的純化方法對金屬離子去除效果不明顯，很難達到ppm以下，但用于高端芯片的硅烷，對金屬離子含量要求控制在1ppb以內(nèi)，因此需要一種生產(chǎn)高純度有機硅單體的純化技術(shù)。
[0004]美國專利US2008314728A1公開了一種純化三氯化硅和四氯化硅的方法，通過加入絡(luò)合劑絡(luò)合金屬離子形成聚合物沉淀，然后再通過精餾純化的方法，該方法最后金屬離子含量只能達到0.lppm，不能滿足電子級高純硅氧烷的制備要求。
[0005]美國專利US5312947A公開了一種增加離子晶體尺寸過濾的方法，通過在硅烷體系中引入極性溶劑，在一定溫度下充分攪拌后蒸發(fā)，基于金屬離子晶體尺寸增大來實現(xiàn)濾除的目的，但該方法只能將金屬離子控制在ppm級別。
[0006]美國專利US20050054211A1公開了一種吸收塔吸附提純有機硅的方法，通過硅烷溶于溶劑中，然后通過裝有吸附劑的吸收塔過濾，再蒸發(fā)和濃縮，然后重復操作已達到除去金屬離子的目的。該方法具有一定的除金屬離子效果，但是需要大量有機溶劑作為載體，生產(chǎn)產(chǎn)率低，且處理過程需要實時監(jiān)測，多次重復，處理過程可控性差，無法應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]中國專利CN102245618A公開了一種通過吸附劑吸附金屬離子凈化硅化合物的方法，該方法對特定種類的金屬離子有一定的去除效果，但只通過簡單的物理吸附過濾不能保證對所以種類的金屬離子去除，也不能保證因吸附劑活性炭或硅藻土的加入造成其他雜質(zhì)的引入。
[0008]因此，迫切需要一種工藝操作簡單、經(jīng)濟高效的去除有機硅中金屬離子的方法，以獲得電子級高純有機硅，尤其是可用于大規(guī)模集成電路的高純有機硅液態(tài)源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種工藝操作簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高的有機硅液態(tài)源單體的純化方法。
[0010]本發(fā)明的第一方面，提供了一種高純有機硅單體的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟:
[0011]⑴、使工業(yè)有機硅單體通過多重精餾塔，從而對其進行多重精餾，得到第一純化有機硅單體；
[0012]⑵、使所述的第一純化有機硅單體通過第一膜過濾器，從而進行粗濾，得到第二純化有機硅單體；
[0013]⑶、使所述的第二純化有機硅單體進入多重亞沸蒸餾器，對其進行多重亞沸蒸餾，并收集餾分，得到第三純化有機硅單體；
[0014]⑷、使所述的第三純化有機硅單體通過第二膜過濾器進行過濾，得到產(chǎn)物高純有機硅單體。
[0015]在另一優(yōu)選例中，所述的有機娃單體為有機娃燒，較佳地為液態(tài)有機娃燒。
[0016]在另一優(yōu)選例中，所述的多重精餾塔具有I?10組串聯(lián)或并聯(lián)的精餾塔，較佳地具有2?8組串聯(lián)或并聯(lián)的精餾塔；其中，每組精餾塔內(nèi)部具有2個以上相互串聯(lián)的精餾塔柱體。
[0017]在另一優(yōu)選例中，所述的多重精餾塔中，各精餾塔的柱體各自獨立地為選自下組的柱體:不銹鋼柱體、石英柱體、PFA內(nèi)襯柱體，或其組合；和/或
[0018]所述的多重精餾塔中，各精餾塔或精餾塔柱體內(nèi)的填料各自獨立地為選自下組的填料:不銹鋼規(guī)整填料、不銹鋼散堆填料、石英規(guī)整填料、石英散堆填料、PFA包覆的規(guī)整填料、PFA包覆的散堆填料，或其組合。
[0019]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟(I)中，所述的多重精餾在0.02?0.1MPa壓力下進行。
[0020]在另一優(yōu)選例中，所述的第一膜過濾器和第二膜過濾器為PP膜過濾器或PTFE膜過濾器；優(yōu)選地，所述的第一膜過濾器和第二膜過濾器的孔徑為0.002?0.5 μπι。
[0021]在另一優(yōu)選例中，所述的第一膜過濾器的孔徑為0.05-0.5 μπι。
[0022]在另一優(yōu)選例中，所述的第二膜過濾器的孔徑為0.002-0.1 μπι。
[0023]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟(3)在超凈條件下進行；和/或所述的步驟(3)在惰性氣氛下進行。
[0024]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟在惰性氣氛下進行指在所述的步驟中，純化環(huán)境中(優(yōu)選為多重亞沸蒸餾器內(nèi))有惰性氣氛保護。
[0025]在另一優(yōu)選例中，所述的惰性氣氛為氮氣氣氛或氬氣氣氛。
[0026]在另一優(yōu)選例中，所述的多重亞沸蒸餾器具有多組串聯(lián)或并聯(lián)的亞沸蒸餾器，優(yōu)選具有2?8組串聯(lián)或并聯(lián)的亞沸蒸餾器；優(yōu)選地，所述的亞沸蒸餾器器體采用PFA內(nèi)襯的不銹鋼或高純石英材料。
[0027]在另一優(yōu)選例中，所述的亞沸蒸餾器是可精確控溫的亞沸蒸餾器。
[0028]在另一優(yōu)選例中，所述的步驟⑶中還包括:收集(Τ-100)?T°C的餾分；其中，所述的T為目標有機硅單體的沸點；優(yōu)選地，收集(T-80)?(T-5)°C的餾分。
[0029]本發(fā)明的第二方面，提供了一種高純有機硅單體生產(chǎn)設(shè)備，所述設(shè)備包括:多重精餾塔組件、第一膜過濾器組件、多重亞沸蒸餾器組件、第二膜過濾器組件；且各組件之間通過輸送管路相連。
[0030]在另一優(yōu)選例中，所述的輸送管路為不銹鋼、石英、PFA內(nèi)襯的不銹鋼或PTFE材質(zhì)的管路。
[0031]在另一優(yōu)選例中，所述的第一膜過濾器組件包括:第一膜過濾器，以及中間產(chǎn)品儲槽。
[0032]在另一優(yōu)選例中，所述的多重亞沸蒸餾器組件包括:多個相互串聯(lián)的亞沸蒸餾器，以及第三中間產(chǎn)品儲槽。
[0033]在另一優(yōu)選例中，所述的多重精餾塔組件具有I?10組串聯(lián)或并聯(lián)的精餾塔，較佳地具有2?8組串聯(lián)或并聯(lián)的精餾塔；其中，每組精餾塔內(nèi)部具有2個以上相互串聯(lián)的精餾塔柱體；
[0034]優(yōu)選地，所述的多重精餾塔中，各精餾塔的柱體各自獨立地為選自下組的柱體:不銹鋼柱體、石英柱體、PFA內(nèi)襯柱體，或其組合；和/或
[0035]所述的多重精餾塔中，各精餾塔的填料各自獨立地為選自下組的填料:不銹鋼規(guī)整填料、不銹鋼散堆填料、石英規(guī)整填料、石英散堆填料、PFA包覆的規(guī)整填料、PFA包覆的散堆填料，或其組合。
[0036]在另一優(yōu)選例中，所述的多重精餾塔組件中，每個精餾塔還具有塔釜、前餾分儲槽、第一中間產(chǎn)品儲槽和后餾分儲槽。
[0037]在另一優(yōu)選例中，所述的第一膜過濾器和第二膜過濾器為PP膜過濾器、或PTFE膜過濾器；優(yōu)選地，所述的第一膜過濾器和第二膜過濾器的孔徑為0.002?0.5 μπι。
[0038]在另一優(yōu)選例中，所述的第一膜過濾器的孔徑為0.05-0.5 μπι。
[0039]在另一優(yōu)選例中，所述的第二膜過濾器的孔徑為0.002-0.0lym0
[0040]在另一優(yōu)選例中，所述的多重亞沸蒸餾器具有多組串聯(lián)或并聯(lián)的亞沸蒸餾器，優(yōu)選具有2?8組串聯(lián)或并聯(lián)的亞沸蒸餾器。
[0041]在另一優(yōu)選例中，所述的亞沸蒸餾器是可精確控溫的亞沸蒸餾器。
[0042]在另一優(yōu)選例中，所述的亞沸蒸餾器器體采用PFA內(nèi)襯的不銹鋼或高純石英材料。
[0043]應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附圖說明】
[0044]圖1為本發(fā)明的裝置示意圖，圖中，各圖例如下:
[0045]111、112 精餾塔
[0046]121、122 塔釜
[0047]131、132前餾分儲槽
[0048]141、142第一中間產(chǎn)品儲槽
[0049]23第二中間產(chǎn)品儲槽
[0050]34第三中間產(chǎn)品儲槽
[0051]151、152后餾分儲槽
[0052]161、21、31、41 計量泵
[0053]22第一膜過濾器
[0054]31、32亞沸蒸餾器
[0055]42第二膜過濾器。
【具體實施方式】
[0056]本發(fā)明人經(jīng)過長期而深入的研宄，意外地發(fā)現(xiàn)，有機硅液態(tài)源通過精餾，粗濾，亞沸蒸餾，再過濾，可得到高純度(純度大于99.99%)、低金屬離子(單一金屬離子雜質(zhì)含量小于0.1ppb)的產(chǎn)品，滿足極大規(guī)模集成電路對高純有機硅液態(tài)源的制備要求?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，發(fā)明人完成了本發(fā)明。
[0057]術(shù)語
[0058]如本文所用，術(shù)語“多重精餾塔”指具有一組以上串聯(lián)或并聯(lián)的精餾塔的組件，其中，每組精餾塔均具有兩個或兩個以上互相串聯(lián)的精餾塔柱體。
[0059]高純有機硅單體的制備
[0060]本發(fā)明提供了一種高純有機硅單體的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟: