[发明专利]金属有机配合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种金属有机配合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将金属单质、碘单质及配体化合物与有机溶剂混合，得到混悬液；(2)在保护气氛下，向混悬液中加入碱性试剂，在搅拌或加热回流的条件下进行反应；(3)反应结束后，抽滤、浓缩、精馏，得到目标产物；其中，金属单质为钛、锆、铪、铌或钽，配体化合物为有机胺或醇；当配体化合物为有机胺时，目标产物为氨基金属配合物；当配体化合物为醇时，目标产物为烷氧基金属配合物。本发明通过一锅法制备得到金属有机配合物，制备方法简单，反应物性质稳定、易存取，整体反应速率可控，减少了副反应的发生，提升了工艺的安全性和产品的产率。

技术领域

本发明涉及化学合成领域以及微电子材料技术领域，具体涉及一种金属有机配合物的制备方法。

背景技术

芯片制造工艺中会涉及到原子层沉积工艺(ALD)，目的是给基底沉积一层或多层金属氮化物薄膜或者金属氧化物薄膜，而这道工艺需要金属配合物作为前驱体。其中一些常用的前驱体有：以金属元素钛、锆、铪、钽等为核心元素的有机氨基配合物以及烷氧基配合物，这些配合物气化后通入沉积腔内，配合交替通入的水蒸气、氧气、氨气或臭氧等高纯气体，可以在硅基底上沉积相对应的金属氧化物薄膜或者氮化物薄膜。

目前，上述氨基或烷氧基金属配合物主要以金属氯化物为反应原料，通过与配体、溶剂及其他试剂反应得到，反应大多伴随剧烈的放热现象，需严格控制加料速度，加料过快会导致局部迅速升温，带来安全隐患的同时加重副反应的发生。此外，大多数金属氯化物具有高活性，极易与空气中的水蒸气和氧气反应，不利于存取。因此，目前氨基或烷氧基金属配合物的制备方法存在操作繁琐、反应条件及过程控制严苛且安全隐患较大等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种新的金属有机配合物的制备方法，使用低活性、易存取的原料，一锅法、两步反应制备得到这类金属配合物，整体的反应速率可通过温度控制第一步反应的速率来控制，整个工艺操作简单、反应速率可控，工艺的安全性得到较大的提升。

本发明提供了如下所述的技术方案：

本发明提供了一种金属有机配合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属单质、碘单质及配体化合物与有机溶剂混合，得到混悬液；

(2)在保护气氛下，向所述混悬液中加入碱性试剂，在搅拌或加热回流的条件下进行反应；

(3)反应结束后，抽滤、浓缩、精馏得到目标产物；

其中，所述金属单质为钛、锆、铪、铌或钽，所述配体化合物为有机胺或醇；当配体化合物为有机胺时，所述目标产物为氨基金属配合物；当配体化合物为醇时，所述目标产物为烷氧基金属配合物。

上述制备方法的反应方程式如下所示：

其中，M为金属单质，MI_n为金属碘化物，R₁-NH-R₂为有机胺，HOR₃为醇，M(NR₁R₂)_n为氨基金属配合物，M(OR₃)_n为烷氧基金属配合物。

第一步反应是金属单质与碘反应生成金属碘化物，反应速率可通过温度进行控制；

第二步反应是第一步反应生成的金属碘化物与配体化合物反应生成金属配合物，反应速率受限于第一步；

因此，整体的反应速率可以通过温度控制金属碘化物的生成速率来控制。

通常金属单质与碘的反应速率慢，部分金属在高温下仍需反应数天。而上述制备方法中，第一步反应生成的金属碘化物作为反应物立即参与第二步反应，这大大加快了第一步的反应速率，整体的反应速率得以提高。