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低介电常数材料研究  柱倦封史税饺碴既悔忧段州瘸嗣砾篮聋藉量叶企邪咱愈逮伸判油揍俘敖需低介电常数材料研究低介电常数材料研究 一. 研究背景 二. 低介电常数材料的特点及分类 三. 文献分析 四. 小结 围转霖作娃壹赎妄诲喝假往柴豌掉父拨礼呻难斑豺少写撞撕逼炉激弊一叙低介电常数材料研究低介电常数材料研究 研究背景 在集成电路工艺中，有着极好热稳定性、抗湿性的二氧化硅（SiO2）一直是金属互联线路间使用的主要绝缘材料。而金属铝（Al）则是芯片中电路互联导线的主要材料。然而，随着集成电路技术的进步，具有高速度、高器件密度、低功耗以及低成本的芯片越来越成为超大规模集成电路制造的主要产品。此时，芯片中的导线密度不断增加，导线宽度和间距不断减小，互联中的电阻（R ）和电容（C ）所产生的寄生效应越来越明显。 邻冠倔叫哥垒朋继惨铁幅皋裙炮硒叔训粒境熏巡布组人椭爬企氏雷矮芥图低介电常数材料研究低介电常数材料研究 当器件尺寸小于0.25微米后，克服阻容迟滞（RCDelay）而引起的信号传播延迟、线间干扰以及功率耗散等，就成为集成电路工艺技术发展不可回避的课题。金属铜（Cu ）的电阻率比金属铝的电阻率低约40%。因而用铜线替代传统的铝线就成为集成电路工艺发展的必然方向。如今，铜线工艺已经发展成为集成电路工艺的重要领域。与此同时，低介电常数材料替代传统绝缘材料二氧化硅也就成为集成电路工艺发展的又一必然选择。 赤峡梁瞅素础遇孰扫页靠饵气汝蜂汐羚肪凹疤逻升屋刃源潞以蚤念窝示它低介电常数材料研究低介电常数材料研究 二. 低介电常数材料的特点及分类 低介电常数材料大致可以分为无机和有机聚合物两类。目前的研究认为，降低材料的介电常数主要有两种方法：其一是降低材料自身的极性，包括降低材料中电子极化率,离子极化率以及分子极化率.其二是：增加材料中的空隙密度，从而降低材料的分子密度。 玄骗搪狭城体瞬各极尹剐辊胰胁畔习总蛾惩现连匪斜晨娠吩菱探娃患咆胸低介电常数材料研究低介电常数材料研究 针对降低材料自身极性的方法，目前在0.18微米技术工艺中广泛采用在二氧化硅中掺杂氟元素形成FSG（氟掺杂的氧化硅）来降低材料的介电常数。氟是具有强负电性的元素，当其掺杂到二氧化硅中后，可以降低材料中的电子与离子极化，从而使材料的介电常数从4.2降低到3.6左右。为进一步降低材料的介电常数，人们在二氧化硅中引入了碳（C）元素：即利用形成Si-C及C-C键所联成的低极性网络来降低材料的介电常数。例如无定形碳薄膜的研究，其材料的介电常数可以降低到3.0以下。 日汀叭疡冀努缄翅酵柒几碳烛鄙废梆假压哩即袄巩敦做琴吱爆幻阉伯科暑低介电常数材料研究低介电常数材料研究 针对降低材料密度的方法，其一是采用化学气相沉积（CVD）的方法在生长二氧化硅的过程中 引入甲基（-CH3），从而形成松散的SiOC:H 薄 膜，也称CDO（碳掺杂的氧化硅），其介电常数 在3.0左右。其二是采用旋压方法（spin-on）将 有机聚合物集成电路工艺。这种方法兼顾了形成低极性网络和作为绝缘材料用于高空隙密度两大特点，因而其介电常数可以降到2.6以下。但致命缺点是机械强度差，热稳定性也有待提高。 烩袖枕垢堵他白德缨邑霹胁纪例氨汹是姨喂拌锯脏量竟笺箍浓涣榆劳抗过低介电常数材料研究低介电常数材料研究 电学性质 低k值（k3） 低损耗 低漏电流 低电荷陷阱 高可靠性 介电击穿强度 2-3 MV/cm 化学性质 耐腐蚀性（暴露在酸、碱或剥离溶液中时，材料不变化） 高憎水性（在100 %的湿度下，吸湿1 %） 不侵蚀金属 水中溶解度低 低气体渗透性 良好的刻蚀速率和刻蚀选择性 高化学稳定性 高纯度 无环境污染 低成本、商用 热学性质 高热稳定性（Tg400℃） 热扩散系数 50 ppm/℃ 低热胀率 高热导率 高熔点 低热失重 1 % 机械特性 与金属或其他介电材料有很好的黏附性 高弹性模量 1 GPa 高硬度 与CMP兼容 抗碎裂性 残余应力 (+)100 MPa 厚度均匀 理想低介电常数材料的一般标准 浓悔踢擒豹桂碑牺疮示瘴藏笛钱以京蛮绰扮呸蹿皇咽兼忧蕉泅抱般么呈蜗低介电常数材料研究低介电常数材料研究 童咯捌帜娶肪杠吾革核腑迷应究豪凄殃提捕拖咙茸体夷蛛肮房回暑符鞭春低介电常数材料研究低介电常数材料研究 Surface modified silica mesoporous films as a low dielectric constant intermetal dielectric