[实用新型]一种适用于液固反应的连续生产装置

说明书

本实用新型提供了一种适用于液‑固反应的连续生产装置，包括至少两个液相原料罐和至少一个液固原料罐，液固原料罐内设置有搅拌器，与每个液相原料罐连通的输送线路上依次设置有平流泵或隔膜泵、第一预冷器，第一预冷器的输出端与连续流反应器的入口相连，连续流反应器的出口与动态管式反应器的入口相连；与液固原料罐连通的输送线路上依次设置有蠕动泵、第二预冷器，所述第二预冷器的出口也与动态管式反应器的入口相连；动态管式反应器的出口与过滤器的输入端相连，过滤器的液相输出端连接有蒸馏装置。和反应釜搅拌反应相比，本实用新型由特定的混合结构、换热系统、耐压材质构成的生产装置具有更高的稳定性和安全性更高，能够实现如过渡金属胺基络合物合成的液固的连续高效进行，产量更大，转化率更高，具有更高的生产效率。

【技术领域】

本发明属于半导体材料生产装置领域，尤其涉及一种适用于液固反应的连续生产装置。

【背景技术】

前驱体是半导体薄膜沉积工艺的主要原材料，指的是应用于半导体生产制造工艺、携有目标元素、呈气态或易挥发液态、具备化学热稳定性、同时具备相应的反应活性或物理性能的一类物质。在包括薄膜、光刻、互连、掺杂技术等的半导体制造过程中，前驱体主要应用于气相沉积(包括物理沉积PVD、化学气相沉积CVD及原子气相沉积ALD)，以形成符合半导体制造要求的各类薄膜层。此外，前驱体也可用于半导体外延生长、蚀刻、离子注入掺杂以及清洗等，是半导体制造的核心材料之一。

其中，过渡金属胺基络合物作为一类用于生成电容及栅极的代表性前驱体，是目前制备高介电常数(k)薄膜的最好选择，同时也适用于ALD工艺，具有广阔的市场潜力。然而，该类材料的原料和产物均对空气极其敏感，且反应放热量大、难以精确控制，又涉及到固-固、固-液反应，反应效率较低，原料闪点低也给安全生产带来较大压力。因此，高纯度的该类产品的制备十分困难。目前，该类材料的合成仍然以实验室制备流程为主，只能在反应釜中进行，通过搅拌进行混合、反应。这种反应釜生产装置的反应效率低，换热效率低，安全性差，并有较高的物料暴露报废的风险。

如四甲乙氨基铪(TEMAH，tetrakis(ethylmethylamino)hafnium，也称为四(甲乙胺基)铪或者四(甲基乙基胺基)铪)是一种化学气相沉积(CVD)或原子层沉积(ALD)工艺生产氮化铪或氧化铪的关键原材料。CN103601750A公开的四甲乙氨基铪的制备方法如下：在惰性气氛下，三颈瓶内加入甲乙胺和烷烃类溶剂，机械搅拌，并将反应瓶置于-10～-80℃之间，滴加正丁基锂的正己烷溶液，滴加完后搅拌反应5～12小时，然后将四氯化铪加入到上述反应体系中，在不高于60℃的惰性气体保护的条件下搅拌反应18～30小时，然后常压下除掉溶剂，减压蒸馏，可收集得到TEMAH；CN106916178A公开了另外的一种四(甲乙氨基)铪工业化生产方法，是在惰性气氛保护的反应器中加入正丁基锂-烷烃溶液，在0～-30℃、搅拌的条件下滴加入N-甲基乙基胺进行反应，保持0～-30℃反应8-12小时，然后分批加入四氯化铪，保持在0～-30℃反应8-12小时，再保持回流反应4-8小时，冷却后通过离心固液分离器移去副产物氯化锂，溶液转移到蒸馏器，减压蒸馏，得到TEMAH。

又如，四(二甲胺基)锆(TDMAZ，tetrakis(dimethylamino)zirconium)是一类用来通过CVD或ALD获得高k锆氧化物薄膜的前驱体，受到越来越多的关注。CN103910640A公开的四(二甲胺基)锆的合成方法如下：在氩气氛下,按比例向三颈瓶内加入二甲胺和正己烷，搅拌均匀，并将反应瓶置于-20～-60℃之间，向反应瓶中滴加的正丁基锂溶液，滴加完后搅拌反应10小时，然后将四氯化锆加入到上述反应体系中,保持反应体系的温度在-20℃到0℃之间，在惰性气体保护的条件下搅拌反应24–30小时，然后常压出去溶剂，减压蒸馏，得到TDMAZ。