[發(fā)明專利]一種含氟萘乙基有機(jī)硅單體及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410464427.7
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN105461744B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萬軍;袁京;杜麗萍;黃祚剛;姜標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號: C07F7/12
• 分類號: C07F7/12;C08G77/24
• 代理公司: 上海碩力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制備低介電常數(shù)材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含氟萘乙基有機(jī)硅單體及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

隨著極大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路的集成度越來越高，芯片中的互連線密度不斷增加，互連線的寬度和間距不斷減小，因此由互連電阻(R)和電容(C)所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)越來越明顯，進(jìn)而使信號發(fā)生嚴(yán)重延遲。為解決這一問題，最有效的方法是使用低介電常數(shù)互聯(lián)材料。材料的介電常數(shù)主要與構(gòu)成材料分子的極化率以及單位體積內(nèi)極化分子的個(gè)數(shù)相關(guān)，因此可以通過兩種途徑降低材料的介電常數(shù)：一是降低構(gòu)成材料分子的極化率；二是降低單位體積內(nèi)極化分子的密度。

目前業(yè)界通過使用造孔技術(shù)將介電常數(shù)為1的空氣引入到固體薄膜的微孔中，從而降低單位體積內(nèi)極化分子的密度，如此可以降低固體薄膜的介電常數(shù)。但是，微孔固體薄膜中孔的尺寸難以控制，而且孔的存在往往導(dǎo)致薄膜力學(xué)性能不佳、吸水性增加，進(jìn)而影響薄膜性能。

氧化硅材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，與硅基板具有良好的相容性，因此在眾多低介電常數(shù)材料中是最具發(fā)展前景的。目前業(yè)界多用四甲基硅烷，二甲基二甲氧基硅烷，八甲基環(huán)四硅氧烷等作為低介電常數(shù)沉積膜的原料，然而隨著集成電路的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的有機(jī)硅原料已經(jīng)不能滿足市場需求。在硅上引入大的含氟基團(tuán)，可以降低分子的極化率，增加聚合物的自由體積，從而達(dá)到降低介電常數(shù)的目的。因?yàn)镃-F較C-H鍵有較小偶極和較低的極化率，同時(shí)氟原子還能增加自由體積，而這兩方面都能降低固體薄膜的介電常數(shù)。柔性的橋結(jié)構(gòu)和能限制鏈間相互吸引的大的基團(tuán)都可以增加聚合物的自由體積。聚合物的自由體積增大，可以降低單位體積內(nèi)極化基團(tuán)的數(shù)目，從而達(dá)到降低介電常數(shù)的目的。

氟烴基硅烷主要通過格利雅法、有機(jī)鋰法或加成法制取。其中格利雅法是通過氟烴基格氏試劑與鹵硅烷或烷氧基硅烷的取代反應(yīng)制成氟硅單體。格氏試劑法適用范圍廣，收率和純度較高，在很多反應(yīng)中常常用到。隨著集成電路達(dá)到45nm以下節(jié)點(diǎn)，需要介電常數(shù)k值小于2.5的超低介電材料，傳統(tǒng)聚合物材料往往由于k值較高，難以滿足要求，探索新的制備低介電常數(shù)材料的原料仍是重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種新型的制備低介電常數(shù)材料的原料單體含氟萘乙基有機(jī)硅，以及所述含氟萘乙基有機(jī)硅單體的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)有機(jī)硅單體制備的聚合物材料難以滿足現(xiàn)代集成電路所需的超低介電常數(shù)材料的技術(shù)問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種含氟萘乙基有機(jī)硅單體，其結(jié)構(gòu)式如式(I)所示：

其中，R_f為-(CH₂)_m(CF₂)_nF或-(CH₂)_m(CF₂)_nH，其中m為1～2的整數(shù)，n為1～10的整數(shù)；R₃為-H或R_f；R₄為-H或R_f；R₅為甲基或苯基。

本發(fā)明還公開一種含氟萘乙基有機(jī)硅單體的合成方法，該合成方法的合成路線如下：

其中，X為-Cl、-Br或-I；R₁為-Cl、-Br、-I或-H；R₂為-Cl、-Br、-I或-H；R_f為-(CH₂)_m(CF₂)_nF或-(CH₂)_m(CF₂)_nH，其中m為1～2的整數(shù)，n為1～10的整數(shù)；R₃為-H或R_f；R₄為-H或R_f；X₁為-Cl、-Br或-I；X₂為-Cl、-Br或-I；R₅為甲基或苯基；

具體合成步驟為：

步驟1，化合物1通過格式試劑與XR_f反應(yīng)生成化合物2；

步驟2，所述化合物2通過格式試劑與X₁(CH₂)₂X₂反應(yīng)生成化合物3；