多孔低介电常数组合物、其制备方法及其使用方法

摘要

本发明披露了一种多孔有机硅酸盐玻璃(OSG)薄膜：SivOwCxHyFz，其中v+w+x+y+z＝100％，v为10-35％原子，w为10-65％原子，x为5-30％原子，y为10-50％原子，而z为0-15％原子，所述薄膜具有带碳键如甲基(Si-CH3)的硅酸盐网络并且有直径小于3nm当量球体直径的孔，且介电常数小于2.7。由有机硅烷和/或有机硅氧烷前体，以及独立的成孔前体，通过化学气相淀积方法沉积预备薄膜。成孔剂前体在预备薄膜内形成孔，随后被除去以提供多孔薄膜。组合物，即成膜成套工具包括：含至少一个Si-H键的有机硅烷和/或有机硅氧烷化合物，以及含醇、醚、羰基、羧酸、酯、硝基、伯胺、仲胺和/或叔胺官能团或其组合的烃的成孔剂前体。

主权项

一种在基材上形成有机硅酸盐玻璃多孔薄膜的化学气相沉积方法，所述薄膜具有孔并且介电常数为2.7或更小，所述方法包括：使包含至少一种有机硅烷和/或有机硅氧烷前体和选自如下的成孔剂前体的前体混合物进行反应：a)包含一个或更多个醇基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑z(OH)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为化合物中醇基的数量并且在1和4之间，并且其中醇官能团可是环外和/或环内的；b)包含一个或更多个醚基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2yOz的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中醚键的数量并且在1和4之间，并且其中醚键可是环外和/或环内的；c)包含一个或更多个环氧基团并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2zOz的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中环氧基团的数量并且在1和4之间，并且其中环氧基团可连接至环上或直链上；d)包含一个或更多个醛基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2zOz的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中醛基的数量并且在1和4之间；e)包含一个或更多个酮基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2zOz的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中醛基的数量并且在1和4之间，并且其中酮基可是环外和/或环内的；f)包含一个或更多个羧酸基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑3z(OOH)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中羧酸基的数量并且在1和4之间；(g)包含偶数个羧酸基并且酸官能团被脱水以形成环状酸酐基团的烃结构，其中，所述结构的通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑6z(O3)z，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为结构中酸酐基的数量并且为1或2；(h)包含酯基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2z(O2)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构 中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且没有不饱和键与酯的羰基共轭，z为结构中酸酐基的数量并且为1或2；(i)包含丙烯酸酯官能团并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2z(O2)z的烃结构，所述官能团由酯基和至少一个与酯基的羰基共轭的不饱和键组成，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量且大于或等于1，其中至少不饱和键与酯的羰基共轭，z为结构中酯基的数量并且为1或2；(j)包含醚和羰基官能团并且通式为CnH2n+2‑2w‑2x‑2y(O)y(O)z的烃结构，其中n＝1‑12，w是通式中环的数量并且在0和4之间，x是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，y是结构中羰基的数量，其中羰基可为酮和/或醛，z为结构中醚基的数量并且为1或2，并且醚基可是环外或环内的；(k)包含醚和醇官能团并且通式为CnH2n+2‑2w‑2x‑y(OH)y(O)z的烃结构，其中n＝1‑12，w是结构中环的数量且在0和4之间，x是结构中不饱和键的数量并且在0‑n之间，y是结构中醇基的数量，z为结构中醚基的数量并且为1或2，并且其中醚基可是环外或环内的；(l)包含选自醇、醚、羰基和羧酸的官能团的任意组合并且通式为CnH2n+2‑2u‑2v‑w‑2y‑3z(OH)w(O)x(O)y(OOH)z的烃结构，其中n＝1‑12，u是结构中环的数量且在0和4之间，v是结构中不饱和键的数量且在0和n之间，w是通式中醇基的数量并且在0和4之间，x是结构中醚基的数量并且在0和4之间且该醚基可是环外或环内的，y是结构中羰基的数量且在0和3之间，其中羰基可为酮和/或醛，z为结构中羧酸基的数量并且在0和2之间；(m)包含一个或更多个伯胺基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑z(NH2)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为化合物中胺基的数量并且在1和4之间，并且其中胺官能团可是环外和/或环内的；(n)包含一个或更多个仲胺基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑2z(NH)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为化合物中仲胺基的数量并且在1和4之间，并且其中胺官能团可是环外和/或环内的；(o)包含一个或更多个叔胺基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑3z(N)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0 和n之间，z为化合物中叔胺基的数量并且在1和4之间，并且其中胺官能团可是环外和/或环内的；(p)包含一个或更多个硝基并且通式为CnH2n+2‑2x‑2y‑z(NO2)z的烃结构，其中n＝1‑12，x是结构中环的数量并且在0‑4之间，y是结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，z为化合物中硝基的数量并且在1和4之间，并且其中硝基官能团可是环外和/或环内的；(q)包含胺和醚官能团并且通式为CnH2n+2‑2u‑2v‑w‑2x‑3y‑z(NH2)w(NH)x(N)y(OH)z的烃结构，其中n＝1‑12，u是结构中环的数量并且在0和4之间，v是结构中不饱和键的数量且在0和n之间，w是伯胺基的数量，x是仲胺基的数量，y是叔胺基的数量，并且1＜w+x+y＜4，并且其中z为化合物中醇基的数量并且在1和4之间，并且醇基和/或胺基可是环外和/或环内的；(r)包含胺和醇官能团并且通式为CnH2n+2‑2u‑2v‑w‑2x‑3y‑z(NH2)w(NH)x(N)y(OH)z的烃结构，其中n＝1‑12，u是结构中环的数量并且在0和4之间，v为结构中不饱和键的数量并且在0和n之间，w是伯胺基的数量，x是仲胺基的数量，y是叔胺基的数量，并且1＜w+x+y＜4，z为化合物中醚基的数量并且在1和4之间，且醚基和/或胺基可是环外和/或环内的；(s)及其混合物。