專利名稱：納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低介電常數(shù)的材料，更具體的說，是一種納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料。
本發(fā)明還涉及所述低介電常數(shù)材料的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展伴隨著線寬的不斷減小、晶體管密度的不斷提升。自從1998年IBM公司微電子率先宣布使用銅互連技術(shù)以來，銅互連技術(shù)逐漸地在成為高性能超大規(guī)模集成電路芯片制造的主流工藝。目前，超大型集成電路芯片的設(shè)計(jì)和制造已從單層或雙層芯片發(fā)展到7-10層。國際上的Intel、AMD、Motorola、Infineon、TSMC及UMC等公司相繼宣布將在130nm及其以下的技術(shù)中使用低介電常數(shù)材料。低介電常數(shù)材料的研制越來越受到重視，發(fā)展迅速。
在傳統(tǒng)的集成電路芯片制造工藝中，CVD二氧化硅工藝一直是單層或雙層芯片金屬互聯(lián)線路間使用的絕緣材料。然而，隨著集成電路的高速度、高器件密度、低能耗，多層間互連的芯片越來越成為超大規(guī)模集成電路制造的主要產(chǎn)品。當(dāng)芯片中的導(dǎo)線密度不斷增加，導(dǎo)線寬度和間距不斷減小，帶來互連導(dǎo)線中的電阻(R)和互連層間的電容(C)增加，由此導(dǎo)致其相互間所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)(阻容遲滯，或RC延遲)問題越來越明顯。
阻容遲滯將而引起信號(hào)傳播延遲、線間干擾及功率耗散等致命問題，是制約芯片性能提升的重要因素。由于CVD二氧化硅的介電常數(shù)較高(k＝4.2)，無法阻止由阻容遲滯引起的弊端，問題的解決除了采用電阻率比金屬鋁低的金屬銅導(dǎo)線外，研制低介電常數(shù)材料替代傳統(tǒng)的CVD二氧化硅已成為有效的途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種由核殼型無機(jī)-有機(jī)雜化物致孔、介電常數(shù)為2.5～2.1的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供所述納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料的制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，以網(wǎng)絡(luò)狀硅氧四面體為主體、厚度為500～1500nm、含有硅片層和甲基硅氧烷薄膜層，所述薄膜層中含有孔洞，孔徑為8～12nm，空隙率為12～30％，介電常數(shù)為2.5～2.1。
所述納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，其熱穩(wěn)定性高于500攝氏度、模量高于4.0GPa、20～600攝氏度內(nèi)的吸水率小于0.2％、50-400攝氏度內(nèi)的熱膨脹系數(shù)為60～80(μm/m攝氏度)、填覆平整度高于95％、填覆料殘孔直徑小于50nm、可耐受化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
一種本發(fā)明的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料的制備方法，包括如下步驟(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體將甲基三乙氧基硅烷和有機(jī)溶劑A混合均勻，然后逐滴加入去離子水和濃鹽酸，持續(xù)攪拌10分鐘后于30～90℃下反應(yīng)4～20小時(shí)，蒸出大部分溶劑后，得到白色甲基硅氧烷前驅(qū)體；
(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷加入到混合酸中常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙猓缓笤?0～60℃下反應(yīng)5～10小時(shí)，緩慢降至室溫，將反應(yīng)液倒入冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即為八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物；(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將步驟(2)制備的八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物溶于有機(jī)溶劑B中，加入鈀碳催化劑和水合肼，在60～90℃下反應(yīng)1～10小時(shí)，緩慢降至室溫，然后過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥制得淺黃色固體即為八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物；(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將步驟(3)制備的八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物與二羥基丙醛、環(huán)己內(nèi)酮、二羥基苯甲醛在有機(jī)溶劑C中回流2～40小時(shí)，然后經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥而制得淺黃色固體即為核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物；(5)制備薄膜將步驟(1)制備的前驅(qū)體和步驟(4)制備的核殼型致孔劑加入到4-甲基-2戊酮中，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙庵频眯恳?，將旋涂液滴加到硅片上，在勻膠機(jī)上先以500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)10秒，再以3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)30秒涂成薄膜，然后在60℃下烘烤30分鐘，然后分別以2℃/min的升溫速率升溫到450℃，在450℃真空固化30分鐘后緩慢降至室溫，得致密的薄膜即為本發(fā)明的低介電常數(shù)材料。
步驟(1)中所述有機(jī)溶劑A為甲醇、乙醇、甲苯或者四氫呋喃；步驟(3)中所述有機(jī)溶劑B為二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或者四氫呋喃；步驟(4)中所述有機(jī)溶劑C為甲醇、乙醇、四氫呋喃、甲苯、丙酮或4-甲基-2-戊酮；所述甲基三乙氧基硅烷、有機(jī)溶劑A、去離子水、濃鹽酸的用量體積比為5～40∶40～100∶2～10∶0.1～5。
步驟(2)中所述混合酸為硝酸和硫酸的混合酸，硝酸和硫酸的體積比為100～1∶0～90；所述鈀碳催化劑是鈀含量為5～20％的鈀碳催化劑，所述八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物、有機(jī)溶劑B、鈀碳催化劑、水合肼的用量比為10～20∶20～100∶1～8∶1～10。
步驟(5)中所述的旋涂液是前驅(qū)體和核殼型致孔劑的濃度為5～40％的旋涂液。
本發(fā)明的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，能夠用作單層、雙層或者多層芯片金屬互聯(lián)線路間的絕緣材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)材料的介電常數(shù)值較傳統(tǒng)的CVD二氧化硅大幅度地降低，有效地降低了多層芯片銅走線互連導(dǎo)線中的電阻(R)和互連層間的電容(C)。
(2)材料的機(jī)械性能和加工性能優(yōu)于傳統(tǒng)的CVD二氧化硅，可耐受化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
圖1為本發(fā)明的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料的薄膜層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明方法制備的中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物的核磁共振氫譜圖；圖3為本發(fā)明方法制備的中間體核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的熱失重/差熱行為圖；圖4為本發(fā)明的低介電常數(shù)材料的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，本發(fā)明并不限于此。
實(shí)施例1(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的250ml的三口燒瓶中，加入10mL甲基三乙氧基硅烷和30ml乙氰，攪拌均勻后逐滴加入2.00ml去離子水和0.14ml濃鹽酸。繼續(xù)攪拌10分鐘后在45℃下反應(yīng)10小時(shí)，減壓蒸出大部分溶劑后，得到白色固體甲基硅氧烷前驅(qū)體6.6g。
所得甲基硅氧烷前驅(qū)體的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)3429w，2980w，2914vw，2350w，1622w，1410s，1114vs，1035vs，770s，530w。6PC(Mw＝850～5000)。
(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物稱取4g八苯基十二氧八硅立方烷，加入20mL硝酸和硫酸的混合酸(硝酸和硫酸的體積比80∶20)，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙猓?0℃下反應(yīng)5小時(shí)，緩慢降至室溫，然后將反應(yīng)液倒入600mL的冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.54g。
所得八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)為3100.90w and 2878.58w，1621.37w，1540.88vs，1456.55w，1349.23vs，1119.25vs，916.10w，881.61w，728.29m，663.13w，505.97vs.1H-NMR(ppm，in acetone-d6)9.061(d，1H)，8.397(m，2H).13C-NMR(ppm，in acetone-d6)156.664m，148.531s，134.292s，128.632m，121.600m。
(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.54g溶于40mL有機(jī)溶劑(二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或四氫呋喃)中，加鈀碳催化劑(鈀含量10％)0.8g，乙二胺10mL和水合肼0.5mL，在70℃下反應(yīng)5小時(shí)，緩慢降至室溫，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物3.56g。所得八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物的核磁共振氫譜如圖2所示。
(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物與二羥基苯甲醛在甲苯中回流4小時(shí)，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物。所得核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的熱失重/差熱分析結(jié)果表明八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的分解溫度在320～420攝氏度，其熱失重行為如圖3所示。
(5)制備薄膜將甲基硅氧烷前驅(qū)體和核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物加入到30mL4-甲基-2戊酮中，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙獾玫綕舛葹?.0％的旋涂液。將旋涂液滴加到硅片上，在勻膠機(jī)上先以500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)10秒，接著以3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)30秒涂成薄膜。經(jīng)60℃烘烤30分鐘，然后分別以2℃/min的升溫速率升溫到450℃，在450℃真空固化30分鐘后緩慢降至室溫，得致密的薄膜如圖1所示，即為本發(fā)明的納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，其介電常數(shù)為2.5，其富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜如圖4所示。
實(shí)施例2(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的250ml的三口燒瓶中，加入10mL甲基三乙氧基硅烷和30ml甲醇，攪拌均勻后逐滴加入1.62ml去離子水和0.13ml濃鹽酸。繼續(xù)攪拌10分鐘后在30℃下反應(yīng)20小時(shí)，蒸出大部分溶劑后，得到白色固體甲基硅氧烷前驅(qū)體6.8g。
所得甲基硅氧烷前驅(qū)體的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)3429w，2980w，2914vw，2350w，1622w，1410s，1114vs，1035vs，770s，530w。GPC(Mw＝850～5000)。
(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物稱取4g八苯基十二氧八硅立方烷，加入40mL硝酸中，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙猓?0℃下反應(yīng)10小時(shí)，緩慢降至室溫，然后將反應(yīng)液倒入400mL的冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.54g。
所得八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)為3100.90w and 2878.58w，1621.37w，1540.88vs，1456.55w，1349.23vs，1119.25vs，916.10w，881.61w，728.29m，663.13w，505.97vs.1H-NMR(ppm，in acetone-d6)9.061(d，1H)，8.397(m，2H).13C-NMR(ppm，in acetone-d6)156.664m，148.531s，134.292s，128.632m，121.600m。
(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.54g溶于40mL有機(jī)溶劑(二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或四氫呋喃)中，加鈀碳催化劑(鈀含量5％)1.5g和水合肼0.5mL，在80℃下反應(yīng)8小時(shí)，緩慢降至室溫，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物3.27g。所得八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物的核磁共振氫譜如圖2所示。
(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物分別與二羥基丙醛、環(huán)己內(nèi)酮、二羥基苯甲醛在甲醇或四氫呋喃中回流2小時(shí)，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物。所得核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的熱失重/差熱分析結(jié)果表明八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的分解溫度在320～420攝氏度，其熱失重行為如圖3所示。
(5)制備薄膜采用濃度為15.0％的旋涂液，其他與實(shí)施例1中(5)相同。得到的材料介電常數(shù)為2.1。
實(shí)施例3(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的250ml的三口燒瓶中，加入10mL甲基三乙氧基硅烷和50ml甲苯，攪拌均勻后逐滴加入1.53ml去離子水和0.3ml濃鹽酸。繼續(xù)攪拌10分鐘后在80℃下反應(yīng)8小時(shí)，蒸出大部分溶劑后，得到白色固體甲基硅氧烷前驅(qū)體5.2g。
所得甲基硅氧烷前驅(qū)體的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)3429w，2980w，2914vw，2350w，1622w，1410s，1114vs，1035vs，770s，530w。GPC(Mw＝850～5000)。
(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物稱取4g八苯基十二氧八硅立方烷，加入30mL硝酸和硫酸的混合酸(硝酸和硫酸的體積比1∶90)，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙?，?0℃下反應(yīng)8小時(shí)，緩慢降至室溫，然后將反應(yīng)液倒入500mL的冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.54g。
所得八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)為3100.90w and 2878.58w，1621.37w，1540.88vs，1456.55w，1349.23vs，1119.25vs，916.10w，881.61w，728.29m，663.13w，505.97vs.1H-NMR(ppm，in acetone-d6)9.061(d，1H)，8.397(m，2H).13C-NMR(ppm，in acetone-d6)156.664m，148.531s，134.292s，128.632m，121.600m。
(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.53g溶于40mL(二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或四氫呋喃)中，加鈀碳催化劑(鈀含量10％)1.0g，三乙氨10mL，甲醛3.5mL，在60℃下反應(yīng)10小時(shí)，緩慢降至室溫，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物3.23g。所得八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物的核磁共振氫譜如圖2。
(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物與二羥基丙醛在四氫呋喃中回流30小時(shí)，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物。所得核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的熱失重/差熱分析結(jié)果表明八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的分解溫度在320～420攝氏度，其熱失重行為如圖3所示。
(5)制備薄膜采用濃度為30.0％的旋涂液，其他與實(shí)施例1中(5)相同。得到的材料介電常數(shù)為2.3。
實(shí)施例4(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體在裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗的250ml的三口燒瓶中，加入10mL甲基三乙氧基硅烷和50ml乙醇，攪拌均勻后逐滴加入2.83ml去離子水和0.15ml濃鹽酸。繼續(xù)攪拌10分鐘后在90℃下反應(yīng)4小時(shí)，蒸出大部分溶劑后，得到白色固體甲基硅氧烷前驅(qū)體5.6g。
所得甲基硅氧烷前驅(qū)體的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)3429w，2980w，2914vw，2350w，1622w，1410s，1114vs，1035vs，770s，530w。GPC(Mw＝850～5000)。
(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物稱取4g八苯基十二氧八硅立方烷，加入30mL硝酸和硫酸的混合酸(硝酸和硫酸的體積比1∶1)，常溫?cái)嚢柚敝镣耆芙?，?0℃下反應(yīng)10小時(shí)，緩慢降至室溫，然后將反應(yīng)液倒入500mL的冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.43g。
所得八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物的富力葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(KBr，cm-1)為3100.90w and 2878.58w，1621.37w，1540.88vs，1456.55w，1349.23vs，1119.25vs，916.10w，881.61w，728.29m，663.13w，505.97vs.1H-NMR(ppm，in acetone-d6)9.061(d，1H)，8.397(m，2H).13C-NMR(ppm，in acetone-d6)156.664m，148.531s，134.292s，128.632m，121.600m。
(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物5.53g溶于40mL(二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或四氫呋喃)中，加鈀碳催化劑(鈀含量10％)1.0g和水合肼0.7mL，在90℃下反應(yīng)1小時(shí)，緩慢降至室溫，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物3.45g。所得八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物的核磁共振氫譜如圖2所示。
(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物與環(huán)己內(nèi)酮在乙醇中回流20小時(shí)，經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥，得淺黃色固體即核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物。所得核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的熱失重/差熱分析結(jié)果表明八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物的分解溫度在320～420攝氏度，其熱失重行為如圖3所示。
(5)制備薄膜采用濃度為40.0％的旋涂液，其他與實(shí)施例1中(5)相同。得到的材料介電常數(shù)為2.4。
權(quán)利要求
1.一種納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，其特征在于以網(wǎng)絡(luò)狀硅氧四面體為主體、厚度為500～1500nm、含有硅片層和聚甲基硅氧烷薄膜層，所述薄膜層中含有孔洞，孔徑為8～12nm，空隙率為12～30％，介電常數(shù)為2.5～2.1。
2.一種權(quán)利要求1所述納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)合成甲基硅氧烷前驅(qū)體將甲基三乙氧基硅烷和有機(jī)溶劑A混合均勻，然后逐滴加入去離子水和濃鹽酸，持續(xù)攪拌10分鐘后于30～90℃下反應(yīng)4～20小時(shí)，蒸出溶劑，得到白色甲基硅氧烷前驅(qū)體；(2)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物將八苯基十二氧八硅立方烷加入到混合酸中攪拌直至完全溶解，然后在40～60℃下反應(yīng)5～10小時(shí)，降至室溫，將反應(yīng)液倒入冰水中，經(jīng)過濾、水洗、干燥，得淺黃色固體即為八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物；(3)合成中間體八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物將步驟(2)制備的八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物溶于有機(jī)溶劑B中，加入鈀碳催化劑和水合肼，在60～90℃下反應(yīng)1～10小時(shí)，降至室溫，然后過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥制得淺黃色固體即為八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物；(4)制備核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物將步驟(3)制備的八苯基十二氧八硅立方烷氨基取代物與二羥基丙醛、環(huán)己內(nèi)酮、二羥基苯甲醛在有機(jī)溶劑C中回流2～40小時(shí)，然后經(jīng)過濾、重結(jié)晶、再過濾、洗滌、干燥而制得淺黃色固體即為核殼型致孔劑八苯基十二氧八硅立方烷分枝取代物；(5)制備薄膜將步驟(1)制備的前驅(qū)體和步驟(4)制備的核殼型致孔劑加入到4-甲基-2戊酮中，攪拌直至完全溶解制得旋涂液，將旋涂液滴加到硅片上，在勻膠機(jī)上先以500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)10秒，再以3000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)30秒涂成薄膜，然后在60℃下烘烤20分鐘，然后分別以2℃/min的升溫速率升溫到450℃，在450℃真空固化30分鐘后緩慢降至室溫，得致密的薄膜即為本發(fā)明的低介電常數(shù)材料。步驟(1)中所述有機(jī)溶劑A為甲醇、乙醇、甲苯或者四氫呋喃；步驟(3)所述有機(jī)溶劑B為二甲亞砜、二甲基乙酰胺、環(huán)己酮或者四氫呋喃；步驟(4)所述有機(jī)溶劑C為甲醇、乙醇、四氫呋喃、甲苯、丙酮或者4-甲基-2-戊酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(1)所述甲基三乙氧基硅烷、有機(jī)溶劑A、去離子水、濃鹽酸的用量體積比為5～40∶40～100∶2～10∶0.1～5。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)所述混合酸為硝酸和硫酸的混合酸，硝酸和硫酸的體積比為100～1∶0～90。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(3)所述鈀碳催化劑是鈀含量為5～20％重量的鈀碳催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(3)所述八苯基十二氧八硅立方烷硝基取代物、有機(jī)溶劑B、鈀碳催化劑、水合肼的用量比為10～20∶20～100∶1～8∶1～10。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(5)所述的旋涂液是前驅(qū)體和核殼型致孔劑的濃度為5～40％的旋涂液。
8.一種權(quán)利要求1所述納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料的應(yīng)用，其特征是用作單層、雙層或者多層芯片金屬互聯(lián)線路間的絕緣材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米孔型聚甲基硅氧烷低介電常數(shù)材料，是以網(wǎng)絡(luò)狀硅氧四面體為主體、厚度為500～1500nm、含有硅片層和聚甲基硅氧烷薄膜層，所述薄膜層中含有孔洞，孔徑為8～12nm，空隙率為12～30％，介電常數(shù)為2.5～2.1；本發(fā)明還涉及所述低介電常數(shù)材料的制備方法；所述材料適用單層、雙層或者多層芯片金屬互連線路間的絕緣材料?？山档投鄬有酒~走線互連導(dǎo)線中的電阻和互連層間的電容；材料的機(jī)械性能和加工性能優(yōu)于傳統(tǒng)的CVD二氧化硅，可耐受化學(xué)機(jī)械拋光。
文檔編號(hào)H01L21/312GK1909116SQ20061003662
公開日2007年2月7日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者陳宏基 申請人:暨南大學(xué)