[发明专利]一种高纯有机硅单体的制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种生产高纯有机硅单体的制备方法，具体涉及一种用于半导体行业的有机硅液态源单体的纯化方法。

背景技术

有机硅烷因具有优异的介电性能，是超大规模集成电路制造过程中所需的重要原料，是不可缺少的微电子化学品之一。有机硅烷产品的纯度直接影响集成电路的性能，产品中杂质尤其是金属离子的存在，很容易导致错层的产生，因而增加漏电流、造成击穿及降低载流子的寿命，对于纳米级集成电路来说，几个金属离子或灰尘颗粒就足以报废整个电路。因此，超大规模集成电路的发展需求电子级的高纯有机硅液态源。

高纯有机硅烷的提纯过程主要包括有机杂质、金属离子及固体微粒的去除。其中，有机杂质的去除主要采用吸收和精馏的方法，固体微粒则通过过滤过程加以去除，但金属离子的去除难度较大，常规的纯化方法对金属离子去除效果不明显，很难达到ppm以下，但用于高端芯片的硅烷，对金属离子含量要求控制在10ppb以内，因此需要一种生产高纯度有机硅单体的纯化技术。

美国专利US2008314728A1公开了一种纯化三氯化硅和四氯化硅的方法，通过加入络合剂络合金属离子形成聚合物沉淀，然后再通过精馏纯化的方法，该方法最后金属离子含量只能达到0.1ppm，不能满足电子级高纯硅氧烷的制备要求。

美国专利US5312947A公开了一种增加离子晶体尺寸过滤的方法，通过在硅烷体系中引入极性溶剂，在一定温度下充分搅拌后蒸发，基于金属离子晶体尺寸增大来实现滤除的目的，但该方法只能将金属离子控制在ppm级别。

美国专利US20050054211A1公开了一种吸收塔吸附提纯有机硅的方法，通过硅烷溶于溶剂中，然后通过装有吸附剂的吸收塔过滤，再蒸发和浓缩，然后重复操作已达到除去金属离子的目的。该方法具有一定的除金属离子效果，但是需要大量有机溶剂作为载体，生产产率低，且处理过程需要实时监测，多次重复，处理过程可控性差，无法应用于工业化生产。

中国专利CN102245618A公开了一种通过吸附剂吸附金属离子净化硅化合物的方法，该方法对特定种类的金属离子有一定的去除效果，但只通过简单的物理吸附过滤不能保证对所以种类的金属离子去除，也不能保证因吸附剂活性炭或硅藻土的加入造成其他杂质的引入。

因此，迫切需要一种工艺操作简单、经济高效的去除有机硅中金属离子的方法，以获得电子级高纯有机硅，尤其是可用于大规模集成电路的高纯有机硅液态源。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺操作简单、产品质量高的有机硅液态源单体的纯化方法。

本发明的第一方面，提供了一种高纯有机硅单体的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

⑴、使工业有机硅单体通过多重精馏塔，从而对其进行多重精馏，得到第一纯化有机硅单体；

⑵、使所述的第一纯化有机硅单体通过第一膜过滤器，从而进行粗滤，得到第二纯化有机硅单体；

⑶、使所述的第二纯化有机硅单体进入多重亚沸蒸馏器，对其进行多重亚沸蒸馏，并收集馏分，得到第三纯化有机硅单体；

⑷、使所述的第三纯化有机硅单体通过第二膜过滤器进行过滤，得到产物高纯有机硅单体。

在另一优选例中，所述的有机硅单体为有机硅烷，较佳地为液态有机硅烷。

在另一优选例中，所述的多重精馏塔具有1～10组串联或并联的精馏塔，较佳地具有2～8组串联或并联的精馏塔；其中，每组精馏塔内部具有2个以上相互串联的精馏塔柱体。

在另一优选例中，所述的多重精馏塔中，各精馏塔的柱体各自独立地为选自下组的柱体：不锈钢柱体、石英柱体、PFA内衬柱体，或其组合；和/或

所述的多重精馏塔中，各精馏塔或精馏塔柱体内的填料各自独立地为选自下组的填料：不锈钢规整填料、不锈钢散堆填料、石英规整填料、石英散堆填料、PFA包覆的规整填料、PFA包覆的散堆填料，或其组合。

在另一优选例中，所述的步骤(1)中，所述的多重精馏在0.02～0.1MPa压力下进行。

在另一优选例中，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器为PP膜过滤器或PTFE膜过滤器；优选地，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器的孔径为0.002～0.5μm。

在另一优选例中，所述的第一膜过滤器的孔径为0.05-0.5μm。

在另一优选例中，所述的第二膜过滤器的孔径为0.002-0.1μm。

在另一优选例中，所述的步骤(3)在超净条件下进行；和/或所述的步骤(3)在惰性气氛下进行。