[发明专利]一种磷酸酯表面活性剂的合成工艺及其应用

说明书

一种磷酸酯表面活性剂的合成工艺及其在化学机械抛光浆料中的应用，其特征在于，包括：首先，将醇类预热；然后，加入五氧化二磷，进行酯化反应；然后，加入去离子水进行水解，制得含单双酯的磷酸酯。本发明通过升高加料温度降低醇类的粘度，有利于提高反应物混合的均匀性避免局部剧烈反应，另外，通过提高酯化后的水解温度和时间，改善了产品的储存稳定性，具有优异的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及化合物的制备方法领域，尤其涉及一种磷酸酯表面活性剂的合成工艺及其应用。

背景技术

磷酸酯表面活性剂是精细化工行业中常用的表面活性剂,广泛应用于纺织、塑料、化纤、印染、造纸、金属加工和日用化学品等领域，用作乳化剂、油剂、液体离子交换剂和抗静电剂。

现有的合成工艺通常包括步骤：①醇和五氧化二磷及水进行酯化水解反应，②醇和磷酸反应，③醇和聚磷酸反应，④醇和三氯氧磷反应。然而，反应物醇类在常温下粘度很高，搅拌困难，五氧化二磷加入后不能及时很好的分散，导致局部反应过于激烈，出现焦化现象。

目前，涉及磷酸酯合成专利也有很多，如CN 101125861 B专利，该专利中公开了一种脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯的合成方法，通过脂肪醇聚氧乙烯醚与聚合磷酸进行磷酸化反应，再加入双氧水和去离子水进行水解制得单酯含量大于90％以上的磷酸酯，但该专利未涉及到酯化前预热反应情况及单双酯的比例及产品的稳定性；如CN 104356376 A专利，该专利中公开了一种提高壬基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中单酯含量的方法，将壬基酚聚氧乙烯醚和水一定量的混合升温后，分批加入五氧化二磷反应数小时得到单酯含量大于90％的磷酸酯，但该专利未涉及单双酯的比例及产品的稳定性。如CN104710610_A专利，该专利中公开了一种醇醚磷酸酯的合成，通过脂肪醇、环氧乙烷、环氧丙烷和五氧化二磷来聚合、酯化来制备，但该专利未涉及到水解反应及单双酯的比例及产品的稳定性。

因此，针对现有的磷酸酯合成技术，寻求一种解决五氧化二磷原材料在醇类溶液中分散性差的技术手段是本行业内亟待解决的问题。

随着半导体技术的发展，电子部件的微小化，一个集成电路中包含了数以百万计的晶体管。运行过程整合了如此庞大数量的能迅速开关的晶体管，采用传统的铝或是铝合金互连线会导致信号传递速度降低，而且电流传递过程中需要消耗大量能源，这一定意义上也阻碍了半导体技术的发展。为了进一步发展，人们开始寻找具有更高电学性质的材料取代铝的使用。众所周知，铜的电阻小，具有良好的导电性，这加快了电路中晶体管间信号的传递速度，还可提供更小的寄生电容能力，减小电路对于电迁移的敏感性。这些电学优点都使得铜在半导体技术发展中显示出良好的发展前景。

但在铜的集成电路制造过程中我们发现，铜会迁移或扩散方式进入到集成电路的晶体管区域，从而对半导体晶体管的性能产生不利影响，因而铜的互连线只能以镶嵌工艺制造，即：在第一层里形成沟槽，在沟槽内填充铜阻挡层和铜，形成金属导线并覆盖在介电层上。然后通过化学机械抛光将介电层上多余的铜/铜阻挡层除去，在沟槽里留下单个互连线。铜的化学机械抛光过程一般分为3个步骤，第1步是先用较高的下压力，以快且高效的去除速率除去衬底表面上大量的铜，第2步是在快要接近阻挡层时降低下压力，降低去除速率抛光剩余的金属铜并停在阻挡层，第3步再用阻挡层抛光液去除阻挡层及部分介电层和金属铜，实现平坦化。

铜抛光一方面要尽快去除阻挡层上多余的铜，另一方面要尽量减小抛光后铜线的蝶形凹陷。在铜抛光前，金属层在铜线上方有部分凹陷。抛光时，介质材料上的铜在较高主体压力下易于被去除，而凹陷处的铜所受的抛光压力比主体压力低，铜去除速率小。随着抛光的进行，铜的高度差会逐渐减小，达到平坦化。但是在抛光过程中，如果铜抛光液的化学作用太强，静态腐蚀速率太高，则铜的钝化膜即使在较低压力下(如铜线凹陷处)也易于被去除，导致平坦化效率降低，抛光后的蝶形凹陷增大。