高性能含氟有机硅材料的合成、表征及性能研究

发布时间：2018-04-21 13:54

本文选题：低介电常数 + 三氟乙烯基醚　；参考：《郑州大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着超大规模集成电路(ULSI Ultra Large Scale Integrated Circuit)在新材料、新技术的不断发展与进步,使得半导体产业在工业中占据重要的地位,成为不可忽视的一种产业力量。超大规模集成电路器件集成密度的不断增加,元件尺寸向深微米级别的逐渐降低,线宽的不断减小以及晶体管密度的不断提高,导致导线间电容与层间电容信号,以及导线的电阻不断增加,进而使得导线电阻(R)-电容产生(C)产生的RC信号延迟有所增加,这样不仅会极大限制器件的性能,还会增加器件的损耗,降低器件的使用寿命。市场上普遍使用的介电材料(SiO2)已经不能满足超大规模集成电路发展的需求,这就造成了市场对低介电常数材料需求的逐渐增加,因此越来越多的科研工作者期望开发出新型的、低成本的高性能低介电常数材料来代替传统材料作为介质层,应用在超大规模集成电路中。本份论文对近些年来低介电常数材料在工业上的研究发展进行了综述,并设计合成出几种新型的含氟有机硅低介电常数材料。氟原子具有很高的电负性,其原子外围的电子由于受到原子核较强的束缚,进而造成其原子可极化的能力相对较差,而且氟原子还会增加聚合物的自由体积。通过将氟原子引入到聚合物材料中,会使得聚合物大分子在外加电场的作用下较难被极化,从而会使得材料的介电常数有不同程度的降低。另一方面,C-F键的键能高于C-H键,具有较小的极化率。因此含氟的聚合物材料,相对于不含氟的聚合物材料具有更高的热稳定性和力学强度。本份论文设计并合成了两类含氟有机硅低介电常数聚合物材料。其一是含多官能度的三氟乙烯基醚单体以及聚合物的合成、表征及性能研究。我们从含不同官能度酚羟基的单体出发,合成出三种含不同官能度烯丙基的单体,再通过硅氢加成反应,将三氟乙烯基醚官能团引入到单体中,进而合成出三种含不同官能度的三氟乙基醚单体,通过热聚合的方式,将三氟乙烯基醚官能团转换为含有六氟环丁基醚的网状结构聚合物,并对聚合物材料进行性能研究。其二是含四官能度三氟乙烯基醚的有机硅氧烷单体以及聚合物的合成、表征及性能研究。我们从二甲氧基甲基乙烯基硅烷单体出发,通过格氏反应,水解反应以及硅氢加成反应,合成出含四官能度三氟乙烯基醚的有机硅氧烷单体,通过热聚合的方式,将三氟乙烯基醚官能团转换为含有六氟环丁基醚的网状结构聚合物,并对聚合物材料进行性能研究。该聚合物材料在沸水中72h浸泡,其吸水率低至0.12%,在30MHz处的介电常数低至2.56左右,其介电损耗为1.8×10-3,表现出良好的介电性能。该聚合材料还具有较为优良的透光性,1.1mm的聚合物薄片材料在400~1100nm范围内的透光性高于90%。此外,该聚合物材料也具有良好的热稳定性,其在氮气环境中5%的热失重温度高达444℃。这些数据表明,这种新型的含氟有机硅氧烷聚合物材料可作为粘合剂和密封剂应用于微电子器件产业中。
[Abstract]:A new type of low dielectric constant material with low dielectric constant has been designed and synthesized . The polymer material also has good thermal stability , and the heat loss temperature of the polymer sheet material in the range of 400 - 1100 nm is higher than 90 % . The polymer material also has good thermal stability , and the heat loss temperature of the polymer sheet material in the nitrogen environment is up to 444 DEG C . The data show that the novel fluorine - containing organic siloxane polymer material can be used as an adhesive and a sealant in the micro - electronic device industry .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O634.41;TB34

【相似文献】