低介電常數(shù)聚苯并噁唑的制備及其性能研究.pdf

1、隨著微電子領(lǐng)域的飛速發(fā)展，超大規(guī)模集成電路(ULSI: Ultra Large Scale Integrated Circuit)器件的集成度越來(lái)越高，集成電路的特征尺寸也越來(lái)越趨向于微型化。但是當(dāng)器件集成度提高時(shí)，會(huì)引起電阻電容延遲上升,噪聲干擾增強(qiáng)和功率損耗增大等一系列問(wèn)題，極大限制了器件的高速性能。為了解決這一問(wèn)題，就需要開(kāi)發(fā)新型低介電常數(shù)（k<2.3）材料來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SiO2（k=3.9~4.2）作介質(zhì)層，而理想的低介電材料除了

2、滿(mǎn)足低介電常數(shù)的要求外，還必須具有良好的可加工性，較高的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，較低的熱膨脹系數(shù)，以及較高的力學(xué)性能。高性能芳香族聚合物，如聚苯并噁唑（PBO），由于滿(mǎn)足上述大多數(shù)要求而被認(rèn)為是傳統(tǒng)低介電材料的理想替代物，但是其介電常數(shù)（k=2.6~3.0）仍不能滿(mǎn)足要求。因此如何在保持聚合物良好本征性能的同時(shí)顯著降低其介電常數(shù)成為目前微電子材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。基于以上考慮，本學(xué)位論文將利用在線(xiàn)性PBO分子中引入支化結(jié)構(gòu)以及在PBO中摻

3、雜多孔無(wú)機(jī)填料這兩種方法來(lái)降低PBO的介電常數(shù)，并探討其對(duì)PBO熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能的影響。
　　第二章中，以2,2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷、對(duì)苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯為原料，首先合成了溶解性良好的含有支化結(jié)構(gòu)的聚苯并噁唑預(yù)聚物（pre-PBO），隨后將pre-PBO溶液澆鑄涂膜，并最終通過(guò)高溫?zé)岘h(huán)化制備了聚苯并噁唑（PBO）薄膜。采用烏式粘度計(jì)、凝膠色譜滲透儀（GPC）、紅外光譜（FT-IR）、核磁共振（NMR）對(duì)含

4、不同支化結(jié)構(gòu)含量的PBO進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。利用廣角X射線(xiàn)衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）研究了不同PBO薄膜微觀形態(tài)。應(yīng)用熱重分析（TGA）、差熱分析（DSC）、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)以及阻抗分析儀對(duì)PBO的熱性能、力學(xué)性能及介電性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明支化結(jié)構(gòu)的引入降低了預(yù)聚物的粘度及分子量，但是熱環(huán)化后的PBO仍然保持了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，同時(shí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及拉伸模量均有所提高。更為重要的是，由于支化結(jié)構(gòu)減小了分子鏈之間的作用力及破壞了

5、分子鏈間的緊密堆疊，增加了聚合物中的自由體積，因此在保持聚合物優(yōu)良熱學(xué)及力學(xué)性能的同時(shí)，顯著降低了PBO的介電常數(shù)。
　　第三章中，我們通過(guò)在PBO預(yù)聚物溶液中加入多孔金屬氧酸鹽硅鎢酸（SWA）并澆鑄涂膜，隨后高溫?zé)岘h(huán)化的方法，制備了具有不同SWA含量的復(fù)合PBO薄膜。首先通過(guò)FT-IR、XRD、SEM來(lái)表征了SWA/PBO雜化膜的結(jié)構(gòu)及形貌，隨后通過(guò)DSC、TGA、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定其熱性能、力學(xué)性能，采用阻抗分析儀對(duì)其介電性能