[发明专利]三（二甲胺基）环戊二烯基锆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法。

背景技术

目前，CMOS集成电路的快速发展大大促进了硅基微电子工业的发展，有将近95％以上的半导体器件和99％以上的集成电路(IC)是用硅材料制作的。然而随着集成电路集成度的不断提高，MOS器件的特征尺寸的不断缩小，传统以二氧化硅或氮化硅作为栅极绝缘体的缺陷逐步凸显出来，尤其是当栅介质层的厚度小于2nm时，这样的硅基栅极绝缘体会发生漏电和杂质扩散现象。因此，有必要寻求一种新的栅介质层来替代二氧化硅。最直观的方法就是增加栅介质层的厚度，但是为了保持介质层的电容不变，新的栅介质层的介电常数必须比二氧化硅要大，而且介质层的介电常数越大，膜的厚度就可以越大，因此人们把目光集中在寻找高介电常数的新型材料上。

在过去的研究中，金属氧化物作为最有希望取代SiO₂栅介质的高k材料受到了广泛关注。锆位于元素周期表的第ⅣB族，其氧化物(ZrO₂)具有较高的电容率、良好的热稳定性及对硅的大的能带偏移，常用作取代硅基栅极绝缘体的高k材料之一，因此研究合适的锆源前驱体就非常具有价值。通常使用CVD或ALD技术获得氧化物薄膜的过程是首先引入气相的前驱体，随后前驱体在晶圆表面发生化学反应。为能成功用于生产中，理想的前驱体必须有足够的反应活性，并有足够的稳定性来保证操作安全，而且要有合适的蒸汽压，同时也要保证前驱体纯净以保证得到的薄膜不会导致器件问题(电流泄漏、阈值电压漂移等)。

三(二甲胺基)环戊二烯基锆在常温下是液体，是对空气和水汽非常敏感的化合物，能溶于烃类、四氯化碳等有机溶剂中，不仅具有较好的稳定性、较高的蒸汽压，而且表现出了相当高的反应性，因此三(二甲胺基)环戊二烯基锆的物理化学特性可用于CVD或ALD技术以制备锆氧化物薄膜。通常情况下在中间体上引入环戊二烯基基团大都需要两步，第一步是先合成环戊二烯基钠，第二步再与中间体反应，最终得到目标产物。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，无需先合成环戊二烯基钠，也无需中间体的分离，采用“一锅法”直接合成目标产物。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，特点是：包括以下步骤：

1)制备二甲胺基锂，在反应器中加入正丁基锂的正己烷的溶液，搅拌开启及惰性气氛保护下，然后通入二甲胺气体制备二甲胺基锂；

2)制备四(二甲胺基)锆，在搅拌开启及惰性气氛保护下向二甲胺基锂的溶液中加入四氯化锆；

3)通过二聚环戊二烯制备环戊二烯单体，在反应器中加入二聚环戊二烯，温度高于160℃条件下蒸馏出环戊二烯单体；

4)将环戊二烯单体滴加到四(二甲胺基)锆中，反应生成三(二甲胺基)环戊二烯基锆；

5)对三(二甲胺基)环戊二烯基锆蒸馏。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述步骤(1)，所述二甲胺与正丁基锂的用量摩尔比为1～1.2:1，反应温度为-20℃～-10℃。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述步骤(2)，所述正丁基锂试剂与四氯化锆的用量摩尔比为4～4.2:1，反应温度为-20℃～-10℃。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，四氯化锆加完后在回流状态下继续反应12小时。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述步骤(4)，在搅拌开启及惰性气氛保护下将环戊二烯单体滴加到四(二甲胺基)锆的溶液中。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述步骤(4)，反应温度为-20℃～-10℃。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述环戊二烯单体与四氯化锆的用量摩尔比为1～1.2:1。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述步骤(5)，通过减压蒸馏方式，收集115℃/2mmHg的馏分。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述搅拌的速度为100～200r/min。

进一步地，上述的三(二甲胺基)环戊二烯基锆的制备方法，其中，所述惰性气氛为氮气气氛或者氦气气氛或者氩气气氛。