[发明专利]一种高介电化合物及其制备方法、环氧高介电材料及其制备方法、半导体器件

说明书

本发明提供了一种高介电化合物及其制备方法、环氧高介电材料及其制备方法、半导体器件，高介电化合物的化学式为其中，R为中的一种。本发明的环氧高介电材料的制备方法，以高介电化合物作为光交联剂，而高介电化合物是采用具有高偶极距基团的双(乙烯基磺酰)甲烷等改性的功能分子既可以提高介电常数，同时也可以使得环氧高介电材料拥有光可控的自修复能力，延长材料的使用寿命。本发明得到的环氧高介电材料因为具有高介电常数而获得高电容，并且在不改变电学厚度的同时漏电流又能够得到明显的改善。

技术领域

本发明涉及环氧电介质材料技术领域，尤其涉及一种高介电化合物及其制备方法、环氧高介电材料及其制备方法、半导体器件。

背景技术

随着电子集成化程度越来越高，半导体器件特征尺寸的也在不断减小。传统SiO₂栅介质减薄到2nm时会导致栅极漏电流急剧增大，器件的使用性能会大大受到影响，所以为了满足发展的要求以及CMOS技术长远发展，我们需要寻求替代SiO₂的新型栅介质材料。以此来减少器件的隧穿电流和增加CMOS技术的可靠性。近年来，一些高k栅介质薄膜材料受到国内外学者广泛的关注，并且，聚合物基材料因为可以通过改变分子结构来设计材料的性能，而逐渐进入大众视野。

目前的聚合物基材料存在一些缺陷，比如介电常数较低，并且材料在使用过程中被磨损后漏电流增加，材料的使用寿命大大降低。

基于目前的聚合物基材料存在的技术缺陷有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种高介电化合物及其制备方法、环氧高介电材料的制备方法、半导体器件，以解决或至少部分解决现有技术中存在的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种高介电化合物，所述高介电化合物的化学式为

其中，R为中的一种。

第二方面，本发明还提供了一种所述的高介电化合物的制备方法，包括以下步骤：

将蒽酮和N-Boc-3-氨基丙基溴进行亲核加成反应，再经过脱Boc反应后得到第一产物；

将第一产物与R所对应的化合物进行加成反应，即得高介电化合物；

其中，第一产物的化学式为

若R为则R所对应的化合物为双(乙烯基磺酰)甲烷；

若R为则R所对应的化合物为二乙烯基砜；

若R为则R所对应的化合物为双(乙烯基磺酰)乙烷。

优选的是，所述的高介电化合物的制备方法，将蒽酮和N-Boc-3-氨基丙基溴进行亲核加成反应具体反应条件为：以四氢呋喃作为反应体系的溶剂，KOH作催化剂，于62～66℃下加热回流20～24h。

优选的是，所述的高介电化合物的制备方法，所述脱Boc反应后得到第一产物具体为：将蒽酮和N-Boc-3-氨基丙基溴进行亲核加成反应得到的反应产物置于二氯甲烷溶解，然后加入盐酸甲醇溶液，洗涤后，旋干后即得第一产物。

优选的是，所述的高介电化合物的制备方法，将第一产物与R所对应的化合物进行加成反应具体为：将第一产物与R所对应的化合物加入至甲苯中，加热回流后，置于醇溶剂中沉淀，洗涤后即得高介电化合物。

优选的是，所述的高介电化合物的制备方法，所述蒽酮和N-Boc-3-氨基丙基溴的摩尔比为1:(1.2～1.5)，所述第一产物与R所对应的化合物的摩尔比为1:(2～2.5)。

第三方面，本发明还提供了一种环氧高介电材料，包括环氧树脂、所述的制备方法制备得到的第一产物以及高介电化合物。

第四方面，本发明还提供了一种所述的环氧高介电材料的制备方法，包括以下步骤：