高性能含氟有機硅材料的合成、表征及性能研究.pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路（ULSI Ultra Large Scale Integrated Circuit）在新材料、新技術的不斷發(fā)展與進步，使得半導體產業(yè)在工業(yè)中占據(jù)重要的地位，成為不可忽視的一種產業(yè)力量。超大規(guī)模集成電路器件集成密度的不斷增加，元件尺寸向深微米級別的逐漸降低，線寬的不斷減小以及晶體管密度的不斷提高，導致導線間電容與層間電容信號，以及導線的電阻不斷增加，進而使得導線電阻（R）-電容產生（C）產生的RC信號延遲有所增加，這

2、樣不僅會極大限制器件的性能，還會增加器件的損耗，降低器件的使用壽命。市場上普遍使用的介電材料（SiO2）已經不能滿足超大規(guī)模集成電路發(fā)展的需求，這就造成了市場對低介電常數(shù)材料需求的逐漸增加，因此越來越多的科研工作者期望開發(fā)出新型的、低成本的高性能低介電常數(shù)材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料作為介質層，應用在超大規(guī)模集成電路中。本份論文對近些年來低介電常數(shù)材料在工業(yè)上的研究發(fā)展進行了綜述，并設計合成出幾種新型的含氟有機硅低介電常數(shù)材料。
　　氟原子

3、具有很高的電負性，其原子外圍的電子由于受到原子核較強的束縛，進而造成其原子可極化的能力相對較差，而且氟原子還會增加聚合物的自由體積。通過將氟原子引入到聚合物材料中，會使得聚合物大分子在外加電場的作用下較難被極化，從而會使得材料的介電常數(shù)有不同程度的降低。另一方面， C-F鍵的鍵能高于 C-H鍵，具有較小的極化率。因此含氟的聚合物材料，相對于不含氟的聚合物材料具有更高的熱穩(wěn)定性和力學強度。本份論文設計并合成了兩類含氟有機硅低介電常數(shù)聚合物

4、材料。其一是含多官能度的三氟乙烯基醚單體以及聚合物的合成、表征及性能研究。我們從含不同官能度酚羥基的單體出發(fā)，合成出三種含不同官能度烯丙基的單體，再通過硅氫加成反應，將三氟乙烯基醚官能團引入到單體中，進而合成出三種含不同官能度的三氟乙基醚單體，通過熱聚合的方式，將三氟乙烯基醚官能團轉換為含有六氟環(huán)丁基醚的網(wǎng)狀結構聚合物，并對聚合物材料進行性能研究。其二是含四官能度三氟乙烯基醚的有機硅氧烷單體以及聚合物的合成、表征及性能研究。我們從二甲氧

5、基甲基乙烯基硅烷單體出發(fā)，通過格氏反應，水解反應以及硅氫加成反應，合成出含四官能度三氟乙烯基醚的有機硅氧烷單體，通過熱聚合的方式，將三氟乙烯基醚官能團轉換為含有六氟環(huán)丁基醚的網(wǎng)狀結構聚合物，并對聚合物材料進行性能研究。該聚合物材料在沸水中72h浸泡,其吸水率低至0.12％，在30MHz處的介電常數(shù)低至2.56左右，其介電損耗為1.8×10-3，表現(xiàn)出良好的介電性能。該聚合材料還具有較為優(yōu)良的透光性，1.1mm的聚合物薄片材料在400~1