均匀纳米孔SiO₂低介电薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种均匀纳米孔SiO2低介电薄膜的制备方法，该法以均匀有序化学连接的POSS杂化高分子为模板，通过旋涂或喷涂等薄膜制备方法在基底上形成均匀薄膜，采用原位氧化裂解工艺，制备出适合IC制程要求的均匀多孔IC低介电薄膜材料，通过改变网络模板的结构和网络间有机组分的结构控制，实现材料中孔洞大小、均匀性和结构的精确控制。

主权项

一种均匀纳米孔SiO2低介电薄膜的制备方法，包括步骤：(1)在溶液体系中，模板前躯体POSS与活性有机单体在20～90℃，反应0.5～48h，其中，模板前躯体POSS与有机单体的质量之比为5～100∶70～0，得高分子模板溶胶；(2)将上述高分子模板溶胶采用旋转涂布或喷涂法，在硅基片表面形成薄膜；(3)有氧气氛下，加热步骤(2)获得的带薄膜的硅基片，控制升温速率为0.5～2.0℃/min，从室温升至105℃，保温1.5～2.5h，再按0.5～2.0℃/min的升温速率，升温至450℃，保温3.5～4.5h，再按0.5～1.5℃/min的降温速率冷却至室温，得均匀纳米孔SiO2低介电薄膜；所述溶液体系中的溶剂是水、甲醇、乙醇、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或几种，其与模板前躯体POSS的质量比在100～1∶1范围内；模板前躯体POSS是含活性基团低聚倍半硅氧烷(RSiO1.5)n，其中n为8、10或12，其中R至少包含两个具有反应活性的基团，R基团分别独立为氢原子、卤原子、羟基、C1-20烷基、链烯基、炔基、芳基、脂环基、烷氧基、或-OSiR1R2R3，其中R1、R2、R3分别独立为氢原子、卤原子、羟基、C1-20烷基、链烯基、炔基、芳基、脂环基、烷氧基；其中反应活性基团为乙烯基、烯丙基、苯乙烯、炔基、环氧基、胺基、马来酰亚胺基、缩水甘油基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、羟基、巯基中的一种或其混合物；活性有机单体为两端具有活性的有机小分子，通式R1-R-R2，其中R1、R2是乙烯基、烯丙基、苯乙烯、炔基、环氧基、胺基、马来酰亚胺基、缩水甘油基、丙烯酸基、甲基丙烯酸基、羟基或巯基活性基团，其中R为C1-20烷基、链烯基、炔基、芳基、脂环基、烷氧基、胺酯基、羟基、羰基或酰胺通过化学键和的有机链段。