[发明专利]一种多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及集成电路制造技术领域，具体涉及一种多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜及其制备方法。本发明的多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜的制备方法，包括步骤：合成二乙炔基聚合物；将二乙炔基聚合物置于有机溶剂中溶解，浇注于成膜容器中，封闭该成膜容器，待部分有机溶剂挥发，直至形成二乙炔基聚合物薄膜；将二乙炔基聚合物薄膜固化，蒸发剩余有机溶剂致孔，得到多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜。该基本材料本征介电常数低，加工性能优良，而薄膜成型方法简单，成型过程中无污染产生，且微孔分布均匀且孔径较为均一，所得产物具有超低介电常数，耐热性能优良。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，具体涉及一种多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，电子芯片的性能飞速提高，仪器、设备的尺寸不断缩小。由于大规模集成电路的集成度越来越高，器件特征尺寸逐渐减小，多层布线和逻辑互连层数增加，导致导线电阻以及导线间和层间电容增加，RC延迟上升，这样限制了器件的传输速度，并且增加能耗，出现噪声干扰等一系列问题。而缓解此问题的重要方法之一就是降低介质材料的介电常数。

目前，向材料中引入微孔结构是一种降低材料介电常数行之有效的方法，引入微孔结构可以增加材料的自由体积，使得单位体积内的极化基团数降低，从而降低介电常数。目前研究较多的多孔介质材料主要有：多孔硅基材料，多孔聚酰亚胺材料，多孔含氟聚合物材料。对于多孔硅基材料，吴兆丰等人利用溶胶凝胶法，以CTAB作为模板剂，制备得到纳米微孔二氧化硅薄膜，介电常数可达到2.5。但多孔硅基材料脆性较大，在柔性电子材料中的应用受到了限制。对于多孔聚酰亚胺材料，其具有良好的力学性能、耐热性能等，但由于聚酰亚胺材料本征介电常数(2.9-3.6)较高，因此通过改性所得到的多孔聚酰亚胺薄膜介电常数受到限制。专利CN 14498900 A采用离子体增强化学气相沉积的工艺制备多孔聚酰亚胺薄膜，其介电常数在2.3-2.5之间。专利CN 104910409 A采用碳酸钙模板刻蚀的方法制备多孔聚酰亚胺薄膜，其介电常数2.60-3.15。对于多孔含氟聚合物材料，引入氟元素可以明显降低材料的介电常数，但含氟材料具有以下缺点：1.加热过程中放出氟化氢气体，影响基材相关性能；2.含氟聚合物由于其分子惰性导致其与电子器件基材的粘接性能较差。3.含氟材料制造成本较高。因此限制了含氟多孔材料的发展应用。专利CN 104201149 A以C₂F₆作为氟源，采用PEVCD工艺，获得含氟多孔聚酰亚胺薄膜，介电常数2.37-2.75。

目前所用的大多成型多孔薄膜的方法工艺都相对复杂，制备成本较高，且某些工艺产生的副产物会对环境造成污染，如采用模板刻蚀法去除成孔物质所采用的酸类物质如盐酸，硫酸等。因此，寻求一种本征介电常数足够低的多孔薄膜基体材料，制备所得材料介电常数足够低多孔薄膜以及制备工艺简单，对于电子信息技术的发展有着重要的推动作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜的制备方法，包括步骤：合成二乙炔基聚合物；将二乙炔基聚合物置于有机溶剂中溶解，浇注于成膜容器中，封闭该成膜容器，待部分有机溶剂挥发，直至形成二乙炔基聚合物薄膜；将二乙炔基聚合物薄膜固化，蒸发剩余有机溶剂致孔，得到多孔低介电常数二乙炔基聚合物薄膜。

进一步地，所述二乙炔基聚合物通式为：

其中：R₁和R₂均为非极性基团；

R4有机物表达式为：

-O-或-S-；

其中：R3为：

R5和R6也均为非极性基团。