钛前驱体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种钛前驱体及其制备方法和应用。上述钛前驱体的制备方法包括如下步骤：在保护气氛下，先将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应，然后加入环戊二烯继续反应，制备钛前驱体；钛前驱体的结构式如下：其中，R1及R2各自独立地为烷基。上述钛前驱体的制备方法能够在保证钛前驱体高纯度的同时，在工业上易于合成、安全性高。安全性高。安全性高。

【技术实现步骤摘要】
钛前驱体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及半导体材料领域，特别是涉及一种钛前驱体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纳米二氧化钛(TiO2)薄膜具有很多优异的物理性能，如较高的介电常数、高热导率、抗辐射损伤能力强、抗碱离子渗透能力强以及在很宽的波长范围内透明性好等。因此，纳米二氧化钛薄膜在微电子、信息、传感器、光学等方面具有广泛应用。其传统的制备方法主要包括电镀、热氧化、化学气相沉积和物理气相沉积法，但这些方法普遍存在可重复性低、薄膜均匀性较差、制备工艺复杂等缺点。原子层沉积技术(ALD)作为一种前沿的纳米结构制造技术，通过基底表面发生的有序、自限性饱和化学反应，形成平滑、均匀的可控高质量薄膜，重复性好，使得其在微电子科学、光学薄膜、纳米科技等领域具有广泛应用。
[0003]另外，随着超大规模集成电路产业的发展，人们对半导体材料的性质及其制备工艺提出了更加严格的要求。通常使用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，理想的前驱体需要具备如下条件：足够的反应活性，足够的稳定性以保证反应安全，合适的蒸汽压，前驱体纯度高等。由于在原子层沉积工艺中，前驱体的纯度对薄膜的性能至关重要，因此半导体行业对前驱体的纯度要求极为苛刻，一般要求金属纯度达到4N以上，以保证得到的薄膜不会导致器件问题，如电流泄漏、阈值电压漂移等。
[0004]常用的原子层沉积法制备TiO2薄膜所用到的前驱体源包括四氯化钛(40℃/25mm Hg)、钛酸四丁酯(142℃/0.1mm Hg)、四异丙醇钛(58℃/1mm Hg)、四二甲氨基钛(50℃/0.1mm Hg)、四二乙胺基钛(112℃/0.1mm Hg)、四甲乙胺基钛(80℃/0.1mm Hg)等。一方面这些高纯前驱体源价格昂贵，大多需要国外进口，另一方面，部分前驱体如四二甲氨基钛的常规制备方法需要用到正丁基锂，而正丁基锂是一种极其危险的化学试剂，暴露在空气中会自燃，具有极大的安全隐患。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种在保证高纯度的同时，易于合成、安全性高的钛前驱体及其制备方法。
[0006]此外，还有必要提供一种上述钛前驱体的应用。
[0007]一种钛前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]在保护气氛下，先将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应，然后加入环戊二烯继续反应，制备钛前驱体；
[0009]所述钛前驱体的结构式如下：
[0010]其中，R1及R2各自独立地为烷基。
[0011]在其中一个实施例中，所述二烷基胺选自二甲胺、二乙胺及甲乙胺中的任一种或几种。
[0012]在其中一个实施例中，先将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应的步骤包括：在
‑
15℃～0℃下，向含有所述四氯化钛的无水溶剂中加入所述乙二醇和所述二烷基胺，加入完成后回流反应3h～5h。
[0013]在其中一个实施例中，所述无水溶剂包括烷烃类溶剂。
[0014]在其中一个实施例中，所述四氯化钛、所述乙二醇与所述二烷基胺的摩尔比为1：(0.4～0.6)：(7～8)。
[0015]在其中一个实施例中，所述加入环戊二烯继续反应的步骤包括：在
‑
15℃～0℃下，向反应体系中加入所述环戊二烯，加入完成后在10℃～30℃下继续反应12h～18h。
[0016]在其中一个实施例中，在反应结束后，还包括：除去溶剂，减压蒸馏的步骤。
[0017]在其中一个实施例中，所述四氯化钛与所述环戊二烯的摩尔比为1：(1～1.3)。
[0018]一种钛前驱体，所述钛前驱体的结构式如下：
[0019][0020]其中，R1、R2各自独立地为烷基。
[0021]一种钛前驱体在制备二氧化钛薄膜中的应用，所述钛前驱体通过上述的钛前驱体的制备方法制备得到或所述钛前驱体为上述的钛前驱体。
[0022]上述钛前驱体的制备方法先在保护气氛下，将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应，然后加入环戊二烯继续反应，制备钛前驱体，合成简单且原料易得，避免使用传统工艺中所需要的正丁基锂，安全性高，适合工业化放大生产。此外，实验证明，上述钛前驱体的制备方法得到的钛前驱体的金属纯度高，符合ALD技术的要求。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一些实施例中二氧化钛薄膜制备过程中的一种示意图。
具体实施方式
[0024]为了便于理解本专利技术，下面将结合具体实施方式对本专利技术进行更全面的描述。具体实施方式中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0026]本专利技术中，“一种或几种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。其中，“几种”指任两种或任两种以上。
[0027]本专利技术中，涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
[0028]本专利技术中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。
[0029]当本专利技术中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本专利技术中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
[0030]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0031]本专利技术实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或组件。
[0032]在本专利技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本专利技术所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0033]如
技术介绍
所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在保护气氛下，先将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应，然后加入环戊二烯继续反应，制备钛前驱体；所述钛前驱体的结构式如下：其中，R1及R2各自独立地为烷基。2.根据权利要求1所述的钛前驱体的制备方法，其特征在于，所述二烷基胺选自二甲胺、二乙胺及甲乙胺中的任一种或几种。3.根据权利要求1所述的钛前驱体的制备方法，其特征在于，所述先将四氯化钛、乙二醇与二烷基胺反应的步骤包括：在
‑
15℃～0℃下，向含有所述四氯化钛的无水溶剂中加入所述乙二醇和所述二烷基胺，加入完成后回流反应3h～5h。4.根据权利要求3所述的钛前驱体的制备方法，其特征在于，所述无水溶剂包括烷烃类溶剂。5.根据权利要求1～4任一项所述的钛前驱体的制备方法，其特征在于，所述四氯化钛、所述乙二醇与所述二烷基胺的摩尔比为1：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：逄增波，洪昌文，黄开元，
申请(专利权)人：苏州欣诺科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：