專利名稱：環硼氮烷化合物的制備方法
技術領域：
本發明涉及環硼氮烷化合物的制備方法。環硼氮烷化合物用于形成例如半導體用層間絕緣膜、障壁金屬層、蝕刻阻止層。
背景技術：
隨著信息設備的高性能化，LSI的設計標準正在逐年精細化。在精細設計標準的 LSI制造中，構成LSI的材料也必須是高性能的，并且即使在精細LSI上也能發揮功能。例如，就用于LSI中的層間絕緣膜的材料而言，高介電常數成為其信號延遲的原因。在精細的LSI中，該信號延遲的影響特別大。因此，希望開發能用作層間絕緣膜的新型低介電材料。另外，為了能夠用作層間絕緣膜，不僅要求介電常數低，而且還要求耐濕性、耐熱性、機械強度等特性優良。作為適應這種要求的物質，提出了分子內具有環硼氮烷環骨架的環硼氮烷化合物 (例如，參照US申請公開2002-58142A號)。由于具有環硼氮烷環骨架的環硼氮烷化合物的分子極化率小，因而形成的覆膜介電常數低。而且，形成的覆膜的耐熱性也優良。作為環硼氮烷化合物之一，有構成環硼氮烷環的氮原子與烷基結合的N-烷基環硼氮烷。N-烷基環硼氮烷本身可以用作半導體用層間絕緣膜等的原料。另外，也可以作為制備其它環硼氮烷化合物時的中間體。例如，通過用烷基取代結合在N-烷基環硼氮烷的硼上的氫原子，可以制備六烷基環硼氮烷。作為制備環硼氮烷化合物的方法，已知有1)使堿金屬硼氫化物(例如，硼氫化鈉 (NaBH4))與胺鹽(例如，甲胺鹽酸鹽(CH3NH3Cl))在溶劑中反應的方法；2)使乙硼烷(B2H6) 與胺(例如，甲胺(CH3NH2))在溶劑中反應的方法。
發明內容
本發明人對通過上述合成方法得到的環硼氮烷化合物進行了詳細分析，結果發現，該環硼氮烷化合物中含有各種雜質，這是使所需的環硼氮烷化合物純度降低的原因。具體來講，除被視為環硼氮烷化合物的分解物的化合物(例如，胺和硼酸)以及由于溶劑中的微量成分生成的硼醚(*' π >工-^ )化合物之外，在合成N-烷基環硼氮烷化合物時， 其副產物N-烷基環硼烷氨(*' 9 V > )也可以作為雜質摻雜在其中。當考慮用于層間絕緣膜等精密儀器時，優選作為雜質含有的這些化合物的含量降低至最低限度。另外，如果合成環硼氮烷化合物時產生副產物N-烷基環硼烷氨，還會產生別的問題。即，當環硼氮烷化合物的合成進行時，具有升華性的N-烷基環硼烷氨會在合成裝置的冷凝部析出。當N-烷基環硼烷氨的析出持續下去時，根據情況冷凝部恐怕會閉塞，不可能繼續合成。另外，因合成裝置的壓力上升，其安全性恐怕會受損。即使在冷凝部閉塞前將其除去，也必須定期停止
3合成，從而導致其合成效率下降。作為參考，N-烷基環硼氮烷、硼醚化合物及N-烷基環硼燒氣的結構如下所不。另外，式中，R表不燒基。
權利要求
1.一種環硼氮烷化合物的制備方法，其中，包括以下階段準備階段，準備a) ABH4表示的堿金屬硼氫化物及(RNH3)nX表示的含水量為I質量％以下的胺鹽，或者b)乙硼燒(B2H6)及RNH2表示的含水量為I質量％以下的胺，其中式ABH4中的A是鋰原子、鈉原子或鉀原子，式(RNH3)nX中的R是氫原子或烷基，X是硫酸根或鹵素原子，η為I或2，式RNH2中的R是氫原子或烷基；合成階段，使上述堿金屬硼氫化物與上述胺鹽、或者上述乙硼烷與上述胺在溶劑中反應，合成環硼氮烷化合物。
2.如權利要求I所述的制備方法，其中，反應使用含水量為I質量％以下的上述堿金屬硼氫化物或乙硼烷。
3.如權利要求I或2所述的制備方法，其中，反應使用含水量為I質量％以下的上述溶劑。
4.如權利要求I 3中任一項所述的制備方法，其中，通過在20 150°C下加熱干燥使上述胺鹽或上述胺的含水量達到I質量％以下。
5.如權利要求4所述的制備方法，其中，上述加熱干燥時的壓力條件為0.0001 O. 7Pa的減壓條件。
6.一種環硼氮烷化合物的制備方法，其中，包括以下階段準備階段，準備a)ABH4表示的堿金屬硼氫化物及(RNH3)nX表示的胺鹽，或者b)乙硼烷 (B2H6)及RNH2表示的胺，其中，式ABH4中的A是鋰原子、鈉原子或鉀原子，式(RNH3)nX中的 R是氫原子或烷基，X是硫酸根或鹵素原子，η為I或2，式RNH2中的R是氫原子或烷基；合成階段，將i)上述堿金屬硼氫化物或上述乙硼烷、以及ii)上述胺鹽或上述胺中的至少一方緩緩供給反應容器，使上述堿金屬硼氫化物與上述胺鹽、或者上述乙硼烷與上述胺在溶劑中反應，合成環硼氮烷化合物。
7.如權利要求6所述的制備方法，其中，包括下述階段在上述反應容器中，加入上述堿金屬硼氫化物或上述乙硼烷的階段；將上述胺鹽或上述胺緩緩供給上述反應容器的階段。
8.如權利要求6所述的制備方法，其中，包括下述階段在上述反應容器中，加入上述胺鹽或上述胺的階段；將上述堿金屬硼氫化物或上述乙硼烷緩緩供給上述反應容器的階段。
9.如權利要求6所述的制備方法，其中，包括下述階段將上述堿金屬硼氫化物及上述胺鹽兩者、或者將上述乙硼烷及上述胺兩者緩緩供給上述反應容器的階段。
全文摘要
通過a)ABH4(A是鋰原子、鈉原子或鉀原子)表示的堿金屬硼氫化物與(RNH3)nX(R是氫原子或烷基，X是硫酸根或鹵素原子，n為1或2)表示的胺鹽的反應，或者b)乙硼烷(B2H6)和RNH2(R是氫原子或烷基)表示的胺的反應合成環硼氮烷化合物時，將原料的含水量控制在規定值以下，使用具有規定沸點的不同溶劑的混合溶劑作為反應用溶劑，或者在反應時將原料緩緩供給反應容器。或者，對環硼氮烷化合物進行蒸餾精制處理及過濾處理。這樣，可以安全且高收率地制備高純度的環硼氮烷化合物。
文檔編號C07F5/05GK102584877SQ20121000459
公開日2012年7月18日 申請日期2006年1月28日 優先權日2005年2月3日
發明者山本哲也, 神山卓也 申請人:株式會社日本觸媒