¿Qué es el Trimetilsilano?
El trimetilsilano es un compuesto organosilícico con la fórmula química C3H10Si. También se conoce como hidruro de trimetilsililo y tiene un número de registro CAS de 993-07-7.
Presenta un peso molecular de 74,2 y se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente. Es un gas incoloro, casi inodoro o con un ligero olor desagradable. Su densidad es de 0,638 g/cm3 y tiene un peso específico de 2,6 (en comparación con el aire).
El trimetilsilano tiene un punto de fusión de -135,9°C y un punto de ebullición de 6,7°C. Es importante destacar que es altamente inflamable, con un punto de inflamación inferior a -20°C. No es combustible espontáneo y no reacciona violentamente con el agua.
Usos del Trimetilsilano
El principal uso del trimetilsilano es como materia prima para la formación de películas en la producción de semiconductores. Por ejemplo, el trimetilsilano se utiliza como gas de materia prima para la formación de películas dieléctricas intercalares de baja k en el método de CVD por plasma. Concretamente, se utiliza como material para las películas de SiC, SiOC, SiO2 y SiN.
Para utilizar el trimetilsilano sintetizado en la producción de semiconductores, es esencial aumentar su pureza mediante purificación. Entre las impurezas típicas se encuentran el metilsilano, el dimetilsilano, el silano y el clorosilano sin reaccionar que quedan del proceso de síntesis. Para eliminar estas impurezas, los métodos de purificación habituales utilizan operaciones de destilación, recristalización, reprecipitación y sublimación.
También se han desarrollado otros métodos, como el uso de carbón activado o la limpieza del gas con una solución de absorción. Estos se orientan hacia métodos de purificación más eficaces. En los métodos que utilizan soluciones de absorción, el trimetilsilano que contiene impurezas se pone en contacto con una solución de absorción de pH 2 a pH 4 y se limpia.
Principios del Trimetilsilano
1. Método de Síntesis del Trimetilsilano
El método más común para sintetizar el trimetilsilano es mediante la reducción del trimetilclorosilano ((CH3)SiCl) utilizando un agente hidrogenante o similar. Algunos métodos específicos incluyen:
- Reacción del trimetilclorosilano con hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) en disolvente dimetoxietano (DME) o en un disolvente orgánico de hidrocarburos aromáticos.
- Reacción del trimetilclorosilano con hidruro de litio (LiH).
- Reacción del trimetilclorosilano con hidruro de dietilaluminio ((C2H5)2AlH).
2. Propiedades Químicas del Trimetilsilano
El trimetilsilano es estable a temperatura ambiente y presión atmosférica, pero puede descomponerse en carburo de silicio e hidrógeno por encima de 500°C. No tiene combustibilidad espontánea, ni tendencia a reaccionar violentamente con el agua, ni propiedades explosivas.
Como ya se ha mencionado, es un gas inflamable que se inflama a temperatura ambiente. Al manipularlo, es necesario evitar el fuego y tomar medidas contra la electricidad estática. El punto de ignición es de 310°C.
Tipos de Trimetilsilano
El trimetilsilano se comercializa principalmente como un producto gaseoso a alta presión y como producto gaseoso licuado para aplicaciones industriales. Para manipularlo de manera segura, es necesario seguir las disposiciones establecidas por la Ley de Seguridad de Gases a Alta Presión.
La temperatura del recipiente debe mantenerse por debajo de 40°C y almacenarse en un lugar seco, bien ventilado y alejado de la luz solar directa. Al tratarse de un gas altamente inflamable, debe mantenerse alejado del fuego y de sustancias inflamables y combustibles en los alrededores.