[发明专利]一种破除正硅酸乙酯共沸精馏的方法及系统

说明书

本发明提供了一种破除正硅酸乙酯共沸精馏的方法，具体是破除甲基三乙氧基硅烷、甲氧基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯所形成的共沸现象的方法，包括：S1)将正硅酸乙酯粗品进行脱重精馏，得到脱重精馏后的正硅酸乙酯；S2)将脱重精馏后的正硅酸乙酯与高沸点溶剂混合后进行脱轻精馏，得到脱轻精馏后的正硅酸乙酯；所述高沸点溶剂的沸点大于等于180℃。与现有技术相比，本发明先经脱重精馏脱除重组分，然后与高沸点溶剂混合后进行脱轻精馏，可破除精馏过程中的共沸现象，且更容易回收溶剂，提高了精馏的效率与收率，减轻了能耗与设备投入。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种破除正硅酸乙酯共沸精馏的方法及系统。

背景技术

SiO₂为自然氧化膜，在半导体工艺中有很重要的用途，如掩蔽杂质、栅氧电介质、表面钝化与保护、器件隔离、金属导电层间绝缘介质。半导体工艺形成SiO₂氧化层的方法主要有热氧化(针对能形成自身稳定氧化层的半导体材料)、低压化学气相沉积法(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积法(PECVD)和常压化学气相沉积法(APCVD)等，其中由于APCVD要求的气流量大，且工艺产生颗粒相对较多，目前大多数半导体工艺已很少使用。高纯的正硅酸乙酯(Tetraethyl Orthosilicate，简写TEOS，单体)用于LPCVD时，二氧化硅薄膜沉积的速率可以达到50à/min，薄膜的厚度均匀性小于3％，这些优良的工艺特性和在使用安全性方面的显著特点使其已逐步成为沉积二氧化硅薄膜的主流工艺。

但现有工业品正硅酸乙酯的制备多为四氯化硅与乙醇的反应后精馏得到，由于原料四氯化硅与乙醇中所带的杂质参与反应，最终形成乙醇、三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲氧基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯二聚体、正硅酸乙酯三聚体等有机硅杂质组份。在精馏过程中甲基三乙氧基硅烷、甲氧基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯会形成共沸现象，共沸时其组份浓度大致为甲基三乙氧基硅烷0.04％、甲氧基三乙氧基硅烷0.20％与正硅酸乙酯99.75％。这种共沸现象给精馏纯化带来了较大的困难，特别是制备高纯TEOS的精馏时，就需要重复精馏、更高的精馏塔或更大的回流比，增大了设备投入与能耗，且收率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种破除正硅酸乙酯共沸精馏的方法及系统，该方法能耗较低且具有较高的效率与收率。

本发明提供了破除正硅酸乙酯共沸精馏的方法，包括：

S1)将正硅酸乙酯粗品进行脱重精馏，得到脱重精馏后的正硅酸乙酯；

S2)将脱重精馏后的正硅酸乙酯与高沸点溶剂混合后进行脱轻精馏，得到脱轻精馏后的正硅酸乙酯；所述高沸点溶剂的沸点大于等于185℃。

优选的，还包括：

S3)将脱轻精馏后的正硅酸乙酯与高沸点溶剂混合后得到的釜液进行精馏，得到高纯正硅酸乙酯；所述高沸点溶剂的沸点大于等于185℃。

优选的，所述步骤S2)中的高沸点溶剂与步骤S3)中的高沸点溶剂各自独立地选自二苯醚、硝基苯、二甲基亚砜、乙二醇与丙三醇中的一种或多种。

优选的，所述步骤S2)中高沸点溶剂的质量为脱重精馏后的正硅酸乙酯质量的30％～80％；所述步骤S3)中釜液中正硅酸乙酯的质量浓度的5％～20％。

优选的，所述步骤S3)中精馏的温度为100℃～140℃；精馏的压力优选为-0.6～-1.0bar。

优选的，所述步骤S1)中脱重精馏的温度为100℃～140℃；脱重精馏的压力为-0.6～-1.0bar；脱重精馏时脱除重组分的质量为正硅酸乙酯粗品质量的1/5～1/12。

优选的，所述步骤S2)中脱轻精馏的温度为95℃～130℃；脱轻精馏的压力为-0.6～-1.0bar；脱轻精馏时脱除轻组分的质量为脱重精馏后的正硅酸乙酯质量的1/5～1/12。