【摘 要】
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随着半导体行业电子元器件向高速、高集成度的发展,电路的互连延迟将逐渐增加,从而导致信号传输延迟、串扰和功率损耗。为了更好地满足超大规模集成电路(ULSI)对高速、高集成度发展的需求,开发高性能的低介电材料以降低互连时延、串扰和功率损耗是非常重要的。由于信号传输速率与材料的介电常数有关,因此开发具有优异综合性能的低介电常数(low-6))材料显得尤为重要。特别是随着新一代高频通信技术(如5 G或6
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随着半导体行业电子元器件向高速、高集成度的发展,电路的互连延迟将逐渐增加,从而导致信号传输延迟、串扰和功率损耗。为了更好地满足超大规模集成电路(ULSI)对高速、高集成度发展的需求,开发高性能的低介电材料以降低互连时延、串扰和功率损耗是非常重要的。由于信号传输速率与材料的介电常数有关,因此开发具有优异综合性能的低介电常数(low-6))材料显得尤为重要。特别是随着新一代高频通信技术(如5 G或6 G通信)的快速发展,新型高性能低介电材料的研究也成为最具吸引力的课题之一。苯并环丁烯(BCB)在聚合过程中不释放任何小分子作为副产物,因此很难将任何杂质引入BCB材料中,与其他材料相比,这些有趣的特性无疑提供了BCB基材料的一些优势。本论文的研究目的是将低极性、刚性结构和廉价的二聚环戊二烯(DCPD)和BCB结合,以优化BCB材料的介电性能。1)以苯酚和二聚环戊二烯为原料合成两种中间体,中间体与4Br BCB通过乌尔曼偶联反应,合成具有二聚环戊二烯结构的苯并环丁烯单体(SP-DCPDNO-BCB和DP-DCPDNO-BCB)。单体通过热固化的方式得到含二聚环戊二烯结构的苯并环丁烯聚合物,两种聚合物的6)值分别为3.0和2.77,Td5均为428℃,由于DP-DCPDNO-BCB聚合物的交联度更大,其介电性能表现更好。2)具有推电子基团的芳香化合物往往能够使傅克烷基化反应程度增加,同时甲基具有一定的体积,将甲基取代基引入聚合物主链,一定程度上也能够降低聚合物的介电常数。选用2,6-二甲基苯酚为原料,合成了两种含二聚环戊二烯结构和柠檬烯结构的苯并环丁烯单体(DCPDNO-BCB和DPNO-BCB),单体热固化制备了含二聚环戊二烯/柠檬烯结构的苯并环丁烯聚合物,两种聚合物的6)值分别为2.53和2.57,Td5分别为430℃和436℃。3)全碳氢结构的聚合物往往具有低介电性能。以苯并环丁烯和二聚环戊二烯为原料,BF3·Et2O作催化剂,通过傅克烷基化反应得到苯并环丁烯-二聚环戊二烯。其聚合物介电常数为2.50,Td5为401℃。聚合物的介电常数较低,可归因于其单体结构为全碳氢结构,极性低。然而聚合物的Td5较低,可能原因是全碳氢结构具有较低的键能,在较低的温度下聚合物分解。
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