发明名称 低介电常数材料及其制备方法
摘要 本发明系关于低介电聚合物及这些低介电常数聚合物、介电材料及层和电子元件之制造方法。在一项本发明特点中,提供一种热固性单体之异构物混合物并聚合热固性单体之异构物混合物,其中该单体具有一个核心结构及多个支杆,而且聚合作用包括一种位于至少一个单体支杆之乙炔基的反应。在另一项本发明主题特点中,形成旋转涂覆(spin-on)低介电常数材料,其包含具有芳族部分及第一种反应基之第一个主干及具有芳族部分及第二种反应基之第二个主干,其中该第一个及第二个主干系在交联反应中,最好无额外的交联剂存在下,经由第一种反应基及第二种反应基进行交联,其中具有至少八(8)个原子之笼形构造物系共价键结至至少第一个及第二个主干中之一。
申请公布号 TWI295673 申请公布日期 2008.04.11
申请号 TW090128725 申请日期 2001.11.20
申请人 哈尼威尔国际公司 发明人 保罗 安潘;克瑞斯勒 鲁;刘凡光;伯瑞斯 寇洛里夫;安默 布鲁克;鲁斯蓝 塞尔宾;大卫 纳里瓦杰克;罗杰 梁
分类号 C08G14/04(2006.01) 主分类号 C08G14/04(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种异构热固性单体混合物,其包含异构物之可 溶混合物,其中混合物包含间位及对位异构物,及 其中该混合物包含至少一个具有下列结构之单体 其中Y系选自笼形化合物及矽原子,而且R1、R2、R3 及R4系独立地选自芳基、经分枝芳基及伸芳基醚, 其中该芳基、经分枝芳基及伸芳基醚中至少一个 具有乙炔基。 2.根据申请专利范围第1项之异构热固性单体混合 物,其中该Y系选自由金刚烷及二金刚烷(diamantane) 所组成之群。 3.一种溶剂,其具有根据申请专利范围第1项之异构 热固性单体混合物溶于其中。 4.根据申请专利范围第3项之溶剂,其中该溶剂是环 己酮。 5.一种旋转涂覆(spin-on)聚合物,其包含根据申请专 利范围第1项之异构热固性单体混合物。 6.根据申请专利范围第5项之旋转涂覆聚合物,其中 该聚合物具有低于3.0之介电常数。 7.根据申请专利范围第5项之旋转涂覆聚合物,其中 该聚合物具有低于2.7之介电常数。 8.一种具有下列结构之热固性单体, 其中Ar是芳基,而且R'1、R'2、R'3、R'4、R'5及R'6系独 立地选自芳基、经分枝芳基、伸芳基醚及氢,其中 各芳基、经分枝芳基及伸芳基醚具有至少一个乙 炔基。 9.一种旋转涂覆(spin-on)聚合物,其包含根据申请专 利范围第8项之热固性单体。 10.一种制造低介电常数聚合物之方法,其包括: 提供一种异构热固性单体混合物,其包含异构物之 可溶混合物,其中混合物包含间位及对位异构物, 及其中该混合物包含至少一个具有下列结构之单 体 其中Y系选自笼形化合物及矽原子,而且R1、R2、R3 及R4系独立地选自芳基、经分枝芳基及伸芳基醚, 其中芳基、经分枝芳基及伸芳基醚中至少一个具 有乙炔基;及聚合该热固性单体混合物,因此形成 低介电常数聚合物,其中该聚合反应包括一个乙炔 基之化学反应。 11.根据申请专利范围第10项之方法,其中该Y系选自 由金刚烷及二金刚烷(diamantane)所组成之群。 12.根据申请专利范围第10项之方法,其中该芳基包 含一个选自由苯基乙炔基苯基、苯基乙炔基苯基 乙炔基苯基及苯基乙炔基苯基苯基所组成之群之 部分。 13.根据申请专利范围第10项之方法,其中该伸芳基 醚包含苯基乙炔基苯基苯基醚。 14.根据申请专利范围第10项之方法,其中该芳基、 经分枝芳基及伸芳基醚中至少三个具有一个乙炔 基,而且其中该聚合作用包括一种至少三个乙炔基 之化学反应。 15.根据申请专利范围第10项之方法,其中所有芳基 、经分枝芳基及伸芳基醚皆具有一个乙炔基,而且 其中该聚合作用包括一个所有乙炔基之化学反应 。 16.根据申请专利范围第10项之方法,其中该聚合物 包含聚(伸芳基醚)。 17.根据申请专利范围第10项之方法,其中聚合该热 固性单体混合物之步骤可在无额外交联分子参与 下发生。 18.根据申请专利范围第10项之方法,其中该异构热 固性单体混合物系溶于溶剂中。 19.一种制造旋转涂覆低介电常数聚合物之方法,其 包括: 提供一种具有下列结构之热固性单体 其中Ar是芳基,而且R'1、R'2、R'3、R'4、R'5及R'6系独 立地选自芳基、经分枝芳基、伸芳基醚及氢,其中 各芳基、经分枝芳基及伸芳基醚具有至少一个乙 炔基;及 聚合该热固性单体,因此形成低介电常数聚合物, 其中该聚合作用包括一种至少一个乙炔基之化学 反应。 20.根据申请专利范围第19项之方法,其中该芳基包 含一个苯基。 21.根据申请专利范围第19项之方法,其中聚合该热 固性单体成聚合物之步骤可在无第二种分子参与 下发生。 22.根据申请专利范围第19项之方法,其中该聚合物 包含聚(伸芳基醚)。 23.根据申请专利范围第1项之异构热固性单体混合 物,其系用于电子装置。 24.根据申请专利范围第8项之热固性单体,其系用 于电子装置。 25.根据申请专利范围第24项之热固性单体,其中该 热固性单体包括一种异构热固性单体混合物。 26.根据申请专利范围第25项之热固性单体,其中该 异构热固性单体混合物包括间位及对位异构物。 27.根据申请专利范围第24项之热固性单体,其中该 异构热固性单体混合物系溶于溶剂中。 28.根据申请专利范围第1项之异构热固性单体混合 物,其中该异构热固性单体混合物系溶于溶剂中。 29.一种旋转涂覆低介电常数材料,其包含: 第一个主干,其具有第一个芳族部分及第一种反应 基; 第二个主干,其具有第二个芳族部分及第二种反应 基,其中该第一个及第二个主干系经由第一种及第 二种反应基在一个交联反应中交联;及 一个笼形构造物,其系共价及悬垂地键结在至少一 个第一个及第二个主干上,其中该笼形构造物包含 至少8个原子。 30.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该交联反应系无第二种交联剂地发生。 31.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该芳族部分包含一个苯基。 32.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该芳族部分包含一个伸苯基醚。 33.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第一个主干包含聚(伸芳基醚)。 34.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第一种反应基包含一个亲电基。 35.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第一种反应基包含一个四环酮。 36.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第二种反应基包含一个亲核基。 37.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第二种反应基包含一个苯基乙炔基苯基。 38.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该第一种及第二种反应基是相同的。 39.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该反应是一种环加成作用。 40.根据申请专利范围第39项之低介电常数材料,其 中该环加成作用是一种Diels-Alder反应。 41.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该笼形构造物包含至少一个碳原子。 42.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中至少一个第一种反应基或第二种反应基包含一 个乙炔基。 43.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该笼形构造物包含金刚烷及二金刚烷(diamantane) 中至少一个。 44.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该笼形构造物包含一个取代基。 45.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该取代基系选自由卤素、烷基及芳基组成之群 。 46.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该笼形构造物系共价地键结至该第一个及第二 个主干上。 47.根据申请专利范围第29项之低介电常数材料,其 中该笼形构造物系共价地键结至该第一个及第二 个主干中至少一个端点上。 48.一种旋转涂覆低介电常数聚合物,其具有下列结 构: 其中B是 且n=1-3,其中x=1-103, 其中R是 Ar是 49.一种低介电常数聚合物,其具有下列结构: 其中n=1-103。 50.一种制造低介电常数材料之方法,其包括步骤: 提供一种具有下列结构之化学反应物之异构混合 物: 其中Y系选自笼形化合物,而且R1、R2、R3及R4是独立 的反应基; 将化学反应物转化成一种热固性单体中间物; 将该热固性单体中间物送入新鲜的试剂溶液及新 鲜的触媒中以制造一种热固性单体;以及 聚合该热固性单体,因此形成低介电常数聚合物, 其中聚合包括一种反应基之化学反应。 51.根据申请专利范围第50项之方法,其中该试剂包 括溴苯,而且该触媒包含AlBr3或AlCl3。 52.根据申请专利范围第50项之方法,其中该试剂包 含一个芳族或苯基,而且该触媒是一种路易士酸。 53.一种低介电常数聚合物,其具有下列结构: 其中n=1-103。 54.一种包含1,3/4-双{1,3,5-三[(3/4苯基乙炔基)苯基] 金刚烷基}苯之组合物。 55.根据申请专利范围第54项之组合物,其中该组合 物进一步包含1,3,5,7-肆(苯基乙炔基苯基)金刚烷( TPEPA)。 56.根据申请专利范围第55项之组合物,其中该组合 物系一种1,3/4-双{1,3,5-三[(3/4苯基乙炔基)苯基]金 刚烷基}苯(BTPEPAB)及1,3,5,7-肆(苯基乙炔基苯基)金 刚烷(TPEPA)之异构混合物。 57.根据申请专利范围第1项之异构热固性单体混合 物,其进一步包含1,3/4-双{1,3,5-三[(3/4苯基乙炔基) 苯基]金刚烷基}苯(BTPEPAB)。 58.根据申请专利范围第54项之组合物,其系用于电 子装置。 59.根据申请专利范围第55项之组合物,其系用于电 子装置。 60.根据申请专利范围第57项之异构热固性单体混 合物,其系用于电子装置。 61.一种包含根据申请专利范围第54项之组合物之 旋转涂覆聚合物。 62.一种包含根据申请专利范围第55项之组合物之 旋转涂覆聚合物。 63.一种包含根据申请专利范围第57项之单体混合 物之旋转涂覆聚合物。 图式简单说明: 表1显示一些低介电材料方面的代表性教学。 图1A-1C是热固性单体所期望的结构。 图2A-2D是含有联六伸苯基之热固性单体的示范结 构。 图3A-3C是热固性单体所期望的合成系统。 图4是制造经取代金刚烷之合成系统。 图5是制造一种具有突出笼形构造物之低分子量聚 合物的合成系统。 图6是制造一种具有突出笼形构造物之低分子重聚 合物的合成系统。 图7显示制造热固性单体之合成系统。 图8A-B是各种所期望的聚合物结构。 图9A-B是制造一种具有突出笼形构造物之末端保持 分子的合成系统。 图10是一种所期望低介电常数材料之合成系统。 图11是用于制备一种热固性单体之异构物混合物 的合成系统。 图12是用于制备1,3,5,7-肆[(4'-苯基乙炔基)苯基]金 刚烷(对-位异构物)之合成系统。
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