低介电常数聚酰亚胺薄膜制备与性能研究

论文摘要

随着超大规模集成电路（ULSI）器件集成度的提高,信号容阻（RC）延迟、串扰以及能耗等问题也日益凸显出来,亟需开发新型低介电常数（low-k）材料解决上述问题。在聚合物基体中引入电负性基团以及纳米微孔可以有效降低材料的介电常数。本文研究了以聚酰亚胺为基体的低介电常数材料。本实验研究了具有纳米微孔结构的含氟聚酰亚胺制备方法及其性能。分别以ODA-PMDA和的3FEDAM-6FDA为单体,在溶剂N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）中,采用原位聚合法合成SiO2/聚酰亚胺（PI）复合薄膜。用氢氟酸刻蚀SiO2纳米粒子,引入纳米微孔,形成含有纳米微孔结构的聚酰亚胺薄膜。通过核磁共振和红外图谱表征聚酰亚胺分子结构。用透射电镜表征微孔结构,分析了分子结构和造孔剂（SiO2）含量对薄膜介电常数,耐热性,疏水性,机械强度等性质的影响。结果显示,成功合成含氟聚酰亚胺薄膜,纳米微孔最小孔径为40nm,分布均匀。造孔剂含量为9%时,含氟PI的介电常数可降低至2.45,并且具有良好的机械强度和耐热性。本实验为相关领域的进一步研究做出了一定贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 低k材料概述
• 1.1.1 低k材料基本特征
• 1.1.2 低k材料历史发展及现状
• 1.2 聚酰亚胺材料概述
• 1.3 聚酰亚胺类低k材料
• 1.3.1 不同分子结构的聚酰亚胺材料
• 1.3.2 聚酰亚胺无机杂化材料
• 1.3.3 聚酰亚胺多孔低k材料
• 1.4 论文研究的目的、内容及意义
• 第二章 合成与制备
• 2.1 实验材料及实验方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 制备过程
• 2.1.3 性能测试
• 2.2 实验药品预处理
• 2.2.1 含氟单体的预处理
• 2.2.2 纳米二氧化硅的预处理
• 2.3 聚酰亚胺结构表征
• 2.3.1 PI薄膜纳米微孔表征
• 2.3.2 含氟聚酰亚胺结构表征
• 2.4 本章小节
• 第三章 聚合物性能表征
• 3.1 透射电镜图
• 3.2 热性能测试
• 3.3 介电常数
• 3.3.1 DNS-2为造孔剂时PI薄膜的k值
• 2为造孔剂时的k值'>3.3.2 普通SiO₂为造孔剂时的k值
• 3.3.3 不同方法测得k值
• 3.4 机械强度
• 3.4.1 拉伸最大负荷
• 3.4.2 拉伸强度
• 3.4.3 弹性模量
• 3.4.4 断裂伸长率
• 3.5 接触角测定
• 3.6 本章小节
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介和攻读硕士学位期间研究成果
• 附录