هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم

يُوجد رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم (TMAH) عادةً على شكل محلول مائي، بتراكيز تتراوح بين 2 و25% تقريبًا، وبشكل أقل شيوعًا على شكل محاليل في الميثانول . تُعرف هذه المحاليل برقم CAS 75-59-2 . وقد تم بلورة العديد من الهيدرات ، مثل N(CH₃ ₎ ₄OH _· xH₂O _. ^{[ 3 ]} تحتوي هذه الأملاح على كاتيونات Me₄N⁺ منفصلة جيدًا ^{وأنيونات} _{هيدروكسيد} ( Me اختصار لمجموعة الميثيل ) . ترتبط مجموعات الهيدروكسيد بروابط هيدروجينية مع ماء التبلور . لم يتم عزل رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم اللامائي.

إحدى أقدم التحضيرات هي تلك التي قام بها ووكر وجونسون، ^{[ 4 ]} الذين صنعوها عن طريق تفاعل تبادل الملح لكلوريد رباعي ميثيل الأمونيوم وهيدروكسيد البوتاسيوم في الميثانول الجاف ، حيث يكون رباعي ميثيل الأمونيوم قابلاً للذوبان، لكن كلوريد البوتاسيوم غير قابل للذوبان:

NMe₄ ⁺ Cl⁻ ⁺ _KOH → _NMe₄ ⁺ OH⁻ ⁺ KCl

حيث يرمز Me إلى مجموعة الميثيل، –CH ₃ .

يُقدّم هذا التقرير أيضًا تفاصيل عزل رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم (TMAH) على هيئة خماسي الهيدرات، مع الإشارة إلى وجود ثلاثي الهيدرات، ويؤكد على ميل حتى الأول إلى امتصاص رطوبة الجو وثاني أكسيد الكربون . وقد أفاد الباحثون بأن درجة انصهار  خماسي الهيدرات تتراوح بين 62 و63 درجة مئوية، وأن ذوبانيته في الماء تُقدّر بمتوسط ​​220  غ/100 مل عند 15  درجة مئوية.

TMAH مركب مستقر، وله عمر نصف أطول من 61 ساعة في 6 مولار من NaOH عند 160 درجة مئوية. ^{[ 5 ]}

يخضع رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم (TMAH) لتفاعلات حمضية-قاعدية بسيطة لإنتاج أملاح رباعي ميثيل الأمونيوم (TMA) التي يُشتق أنيونها من الحمض المستخدم. ومن الأمثلة التوضيحية على ذلك تحضير فلوريد رباعي ميثيل الأمونيوم : ^{[ 6 ]}

NMe₄ ⁺ OH⁻ ⁺ HF → _NMe₄ ⁺ F⁻ ⁺ H₂O_​​

• ^{يمكن استخدام محاليل رباعي ميثيل هيدروكسيد الأمونيوم (TMAH )} لتحضير أملاح رباعي ميثيل الأمونيوم الأخرى في تفاعلات التبادل مع أملاح الأمونيوم (NH₄⁺ ₎ . على سبيل المثال، يمكن تحضير ثيوسيانات رباعي ميثيل الأمونيوم من ثيوسيانات الأمونيوم كما يلي: ^{[ 7 ]}

NMe₄ ⁺ OH⁻ ⁺ NH₄ ⁺ _SCN⁻ ^→ NMe₄ ⁺ SCN⁻ ⁺ NH₃ + _H₂O​​_​​​

يتحلل هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم (TMAH) والعديد من أملاح ثلاثي ميثيل الأمونيوم الأخرى التي تحتوي على أنيونات بسيطة حراريًا إلى ثلاثي ميثيل أمين . ^{[ 8 ]} يُعد ثنائي ميثيل الإيثر ناتجًا رئيسيًا للتحلل بدلًا من الميثانول . ^{[ 9 ]} المعادلة المثالية هي:

2 NMe ₄ ⁺ OH ⁻ → 2 NMe ₃ + MeOMe + H ₂ O

TMAH قاعدة قوية جداً . ^{[ 10 ]}

ينتمي هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم (TMAH) إلى عائلة محاليل هيدروكسيد الأمونيوم الرباعي (QAH)، ويُستخدم عادةً في حفر السيليكون بطريقة غير متناحية . يُفضّل استخدام TMAH على هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم في التطبيقات الحساسة لتلوث أيونات المعادن. ^{[ 13 ]} تتراوح درجات حرارة الحفر النموذجية بين 70 و90 درجة مئوية، وتتراوح التركيزات النموذجية بين 5 و25% وزناً من TMAH في الماء. في حالة السيليكون (100)، تزداد معدلات الحفر عمومًا مع ارتفاع درجة الحرارة، بينما تنخفض مع زيادة تركيز TMAH. تقل خشونة سطح السيليكون (100) المحفور مع زيادة تركيز TMAH، ويمكن الحصول على أسطح ملساء باستخدام محاليل TMAH بتركيز 20%. تتراوح معدلات الحفر عادةً بين 0.1 و1 ميكرومتر في الدقيقة.

تشمل مواد التغطية الشائعة لعمليات الحفر الطويلة في محلول هيدروكسيد رباعي ميثيل الأمونيوم ( TMAH ) ثاني أكسيد السيليكون (المُصنّع بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار عند ضغط منخفض والحراري) ونيتريد السيليكون . يتميز نيتريد السيليكون بمعدل حفر ضئيل في محلول TMAH. أما معدل حفر ثاني أكسيد السيليكون في محلول TMAH فيختلف باختلاف جودة الطبقة الرقيقة، ولكنه عادةً ما يكون في حدود 0.1 نانومتر/دقيقة. ^{[ 11 ]}