一种晶圆级纳米介电层高张力可堆叠聚合物的制备方法技术

本发明专利技术一种晶圆级纳米介电层高张力可堆叠聚合物的制备方法：步骤S1：实现聚合物分子在空气和水界面的预组装；步骤S2：使用溶剂表面张力天平方法将游离的分子单层聚合物转化为致密的单层聚合物；步骤S3：将致密的单层聚合物以主链朝上的方式转移到亲水基底，或以侧链朝上的方式转移到非亲水基底；步骤S4：可根据前一层单层转移后的亲疏水性不同选择合适方式通过迭代的方法重复步骤S3制备多层聚合物；步骤S4：获得的单层或多层聚合物可通过甲醛和四氯化硅交联进一步提高介电能力。本发明专利技术首次制备得到了大面积、高密度、可堆叠和可转移的聚合物单层介电层，单层的制备不依赖于锚定基团，纳米电介质可以使用PDMS软印章干法转移到目标基底上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子器件中有机薄膜半导体介电层的制备领域，具体涉及一种晶圆级纳米介电层高张力可堆叠聚合物的制备方法。

技术介绍

1、人工智能和大数据时代的到来使得计算机一直朝着运算速度更快、可靠性更高、体积更小、价格更低的方向发展。随着电子器件不断地小型化，器件尺寸已经由微米量级进入纳米量级，但是由于超薄氧化层的介电性能较差以及光刻工艺触及光学衍射极限的限制，传统电子设备中的互补金属氧化物半导体(cmos)元件的固有尺寸下限为几纳米，使得难以继续推动大规模集成电路的进一步发展。幸运的是，尺寸约为几纳米的有机分子可以组装和排列成有序的结构，作为cmos电路元件的替代品执行各种电子任务，包括导电线、整流、记忆和开关等等。这种在分子尺度上自下而上构建纳米器件的策略已成为材料科学和纳米技术的主流思想，同传统的固体电子器件相比，其有着如下优势：

2、(1)体积小，集成度高，响应快；

3、(2)功耗小，节约能源；

4、(3)有机分子种类繁多，可选对象丰富；

5、(4)结构简单，可批量合成，生产成本小。</p>

6、此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种晶圆级纳米介电层高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中单层转移的方法，通过在亲水性基底上转移主链朝上的单分子层时，将其从水中向上提起，使亲水基团与基底保持接触；所述在非亲水基底上转移侧链朝上的单层时，将其从空气中压到水中，从而保持疏水基团与基底接触。

3.根据权利要求1所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的压缩由有机溶剂和水的表面张力差来驱动，通过挑选铺展系数合适的...

【技术特征摘要】

1.一种晶圆级纳米介电层高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中单层转移的方法，通过在亲水性基底上转移主链朝上的单分子层时，将其从水中向上提起，使亲水基团与基底保持接触；所述在非亲水基底上转移侧链朝上的单层时，将其从空气中压到水中，从而保持疏水基团与基底接触。

3.根据权利要求1所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的压缩由有机溶剂和水的表面张力差来驱动，通过挑选铺展系数合适的溶剂来调节压缩力的大小。

4.根据权利要求1所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的单层聚合物厚度为1.15-1.25nm；所述单层聚合物利用范德华相互作用通过逐层组装制备聚合物多层；所述聚合物单层和多层可通过hcho和sicl4进行交联，以进一步提高介电强度。

5.根据权利要求4所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述单层聚合物通过引入hcho进行酸催化的酚醛树脂类反应实现交联反应；所述交联反应发生在聚对乙烯基苯酚分子的水面组装的过程中，在水相中加入少量盐酸以创造酸性环境，通过气相引入hcho并在80℃下加热，实现单层聚合物的交联反应，增强介电性能。

6.根据权利要求4所述的一种作为可转移的晶圆级纳米介电层的高张力可堆叠聚合物的制备方法，其特征在于，所述多层聚合物通过与sicl4交联，在层间获得硅酸酯，在多层薄膜转移到硅晶片后通过气相引入sicl4完成交联反应；所述交联反应后纳米电介质的粗糙度基本保持不变，厚度也与交联前相同。

7.根据权利要求6所述的一种作为可转移的晶圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，李文斌，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：