热退火对等离子体增强化学气相沉积SiCOH薄膜结构与性能的影响

热退火是多孔低介电常数薄膜制备过程中的重要一环,对薄膜结构及性能具有重要影响.本文以四乙氧基硅烷和双戊烯为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积方法制备了SiCOH薄膜,对其进行了氮气氛围下的热退火处理,分析了热退火对薄膜结构与性能的影响,探究了退火过程中薄膜结构变化的可能的反应机理.傅里叶变换红外光谱和固体核磁共振谱结果表明,沉积薄膜是一种有机无机杂化薄膜.退火过程中,薄膜中的—CH2,—CH3等有机组分被分解除去,形成了以稳定的Si—O—Si等无机组分为骨架的多孔结构,并通过氮气吸附/脱附等温线测试得到了验证.在此期间,薄膜骨架微结构亦发生一系列调整,C=C,Si—C含量增加,Si、O、C等元素间发生进一步键合.C=C含量的提高,使得薄膜的消光系数和漏电流密度增大.实验证明,退火后薄膜具有低折射率、低介电常数特性,是一类具有优异的介电性能和力学性能的材料,作为芯片后端互连层间介质具有极大的应用潜力.