多孔低介电常数甲基硅倍半氧烷薄膜的制备及性能研究

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随着集成电路（IC）的尺度变得越来越小，线间和层间寄生电容引起的RC延迟、串话噪音和散热问题对超大规模集成电路的制约效应越来越明显。为了满足集成电路工业的发展要求，近几年来对芯片上电子线路的电性能提出了越来越高的指标，并且促进了三大方面的进步。第一，用铜导线代替铝导线作为互连金属线。第二，研制一种介电常数更低的材料来代替二氧化硅，并实现产业化。第三，为试图更进一步地降低介电常数，在这些新材料中引入多孔结构。本文从制备多孔低介电常数(Low-K)甲基硅倍半氧烷（O-MSSQ）薄膜样品出发，首次引入正十四烷作为发泡剂，从而产生多孔结构进一步降低薄膜的介电常数为主要研究内容，试图进一步深入了解多孔低介电常数O-MSSQ薄膜的性质。主要内容和结果有：
　　 (1)介绍了低介电常数材料所应具备的基本要求。通过比较多种可能降低介电常数值的材料，我们发现甲基硅倍半氧烷系材料是最有希望的一种材料。在此基础上，我们采用旋转离心法（SOG—Spin-on glasses）通过加入正十四烷制备了多孔O-MSSQ薄膜，详细讨论了反应温度、PH值和水与MTMS的摩尔比（R）对O-MSSQ预聚体的结构的影响,得出了反应的最佳条件,同时对其合成机理进行了探讨,用FTIR 光谱对材料制备过程及形成机制进行动态研究,并结合H-NMR图谱分析可以看出，不同的实验条件对O-MSSQ的化学结构有很大影响。
　　 (2)尝试了如何将多孔结构引入到这种有机-无机复合材料中的方法，并且根据实验数据，分析了O-MSSQ材料产生不同多孔率下的效果。研究了多孔O-MSSQ薄膜的介电常数、介电损耗等电学性能，结果表明多孔O-MSSQ薄膜本征的介电常数为1.9 左右，是典型的低介电常数材料。还找出了最佳的正十四烷的浓度百分比。并进行了热重分析。
　　 (3)对上述多孔O-MSSQ薄膜进行了并通过原子力显微镜和扫描电子显微镜对薄膜的表面和横截面形貌进行了表征，了解了孔洞大小和分布情况。最后我们对薄膜的附着力进行了测试。

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作者
章瑛;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科材料物理与化学
授予学位硕士
导师姓名胡一帆;
年度 2006
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类薄膜混合集成电路（薄膜电路）;
关键词
甲基硅倍半氧烷薄膜; 多孔结构; 低介电常数; 旋转离心法; H-NMR图谱; 薄膜集成电路;

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