Synthesis and Characterization of SiCOF/a-C∶F Double-Layer Films with Low Dielectric Constant for Copper Interconnects~*

A novel double-layer film of SiCOF/a-C ： F with a low dielectric constant is deposited using a PECVD system. The chemical structure of the film is characterized with Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）. The measurements of the film refractive index reveal that the optical frequency dielectric constant （n^2） of the film is almost constant as a function of air exposure time, however, with increasing annealing temperature, the value of n^2 for the film decreases. Possible mechanisms are discussed in detail. The analysis of SIMS profiles for the metal-insulator-silicon structures reveal that in the Al/a-C ： F/Si structure,the annealing causes a more rapid diffusion of F in AI in comparison with C, but there is no obvious difference in Si. In addition, no recognizable verge exists between SiCOF and a-C ： F films,and the SiCOF film acts as a barrier against the diffusion of carbon into the aluminum layer.

低介电常数(lowk)介质在ULSI中的应用前景

本文讨论了ULSI的发展对低介电常数 (low k)介质的需求 ,介绍了几种有实用价值的low k介质的研究和发展现况 ,最后评述了low

低温共烧低介电常数微波介质陶瓷的研究进展

随着全球移动数据量的爆炸式增加和全球卫星定位系统(GPS)等其他无线通讯定位手段的飞速发展,微波介质陶瓷作为一种至关重要的介质材料,可以承担多种高频信号和微波信号,正朝着高频化和信号的高频可调性方向发展。当今大数据时代,电子器件的轻薄化、高性能和低损耗对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求。低温共烧陶瓷(LTCC)技术以其优异的热、电性能和先进的制备工艺成为有源/无源元器件封装的主流,广泛地用于电子器件和电路封装。实际应用中,对用于基板的微波电子器件而言,低介电常数可以有效地避免信号延迟,保证高效的传输速率,高的品质因数(Q×f≥5000 GHz)可以增加选频特性和器件工作的可靠性,近零谐振频率温度系数(τf)可以保障频率随温度变化的稳定性,低的烧结温度(T s≤950℃)可以实现和低熔点、高电导率的金属共烧。因此,低介LTCC陶瓷成为当前研究的热点,极大促进微波介电材料的应用。微波介质材料可分为陶瓷体系(碲酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐、硼酸盐和磷酸盐)、微晶玻璃体系(CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、MgO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、ZnO-B_(2)O_(3)、MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)、Li_(2)O-MgO-ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)、CuO-B_(2)O_(3)-Li_(2)O)和玻璃+陶瓷复合体系三大类。陶瓷体系一般采用固相法按照化学计量比进行制备。微晶玻璃是一种多晶材料,成分可调,微波介电性能优异,应用广泛。而玻璃+陶瓷复合体系是在低软化点玻璃基体中加入陶瓷填充剂制备出致密度高的微波介质陶瓷,陶瓷填充材料的选择取决于微电子器件的介电需求,主要用于改善微电子器件的介电、热学和力学性能。高性能LTCC材料的研发需要低温烧结介质材料与内电极材料的匹配共烧,从而提高低温烧结介质材料的微波性能和优化低温烧结介质材料的热膨胀系数与热导率。此外,低温烧结介质材料还应具有较好的机械强度和低的生产成本。本文总结了低温共烧低介材料的概念和分类,聚焦于各类共烧陶瓷、微晶玻璃和玻璃+陶瓷复合体系的研究现状与性能特点,系统分析了低温低介共烧材料制备及应用面临的主要问题,展望了其在未来通信技术的应用前景,为今后低烧高性能微波介质材料的发展提供借鉴。

低介电聚合物复合材料发展现状

随着航空、交通以及5G通信领域的快速发展,对聚合物材料的介电性能提出了更高的要求。在大型工业以及科研中,急需开发具有更低介电性能的聚合物材料。聚酰亚胺(PI)、环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚丁二烯树脂(PB)等低介电聚合物在电子通信领域具有较大的发展潜力。综述了PI、EP、CE及PB基复合材料在降低介电常数以及介电损耗等方面的研究进展。降低聚合物介电常数和介电损耗,可以通过生成的空芯或孔隙结构引入空气或者通过降低摩尔极化率,达到改善低介电复合材料介电性能的目的。深入研究了复合材料的介电性能与频率、温度及填料含量的关系,并且提出了关于低介电聚合物基复合材料应用前景和未来发展方向的展望。

微/纳米多孔低介电聚酰亚胺薄膜的研究进展

聚酰亚胺(PI)作为高性能聚合物,已成为5G通信的重要原材料之一。传统PI薄膜的介电常数处于3.0~3.4之间,随着电路集成度越来越高,已无法满足高速发展的微电子工业的要求,因此,开发综合性能优异的低介电PI薄膜已成为研究热点。向PI薄膜中引入微/纳米级的分散孔隙,可以有效降低介电常数,同时保留薄膜优异的综合性能。文中从物理和化学制备方法入手,综述了近年来国内外微/纳米多孔低介电PI薄膜(M/N-PLD-PI)的制备工艺,阐明了引入微/纳米级的分散孔隙对降低PI薄膜介电常数的贡献,并对多孔低介电PI薄膜的发展进行了展望。

纳米二氧化硅抛光液对低k材料聚酰亚胺的影响

以3英寸的P型〈111〉硅片为衬底,经过旋涂固化制备低介电常数(低k)材料聚酰亚胺。对聚酰亚胺进行化学机械抛光(CMP),考察实验前后,纳米二氧化硅抛光液对低k材料的结构和介电常数。实验中应用了2种纳米二氧化硅抛光液:一种是传统的铜抛光液;另一种为新型的阻挡层抛光液。通过扫描电镜(SEM)和介电常数测试结果显示,2种抛光液对低k材料,不论是在结构还是电特性方面的影响都不大。经铜抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.08;经阻挡层抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.28。实践证明,这两种纳米二氧化硅抛光液可以应用于集成电路。

新型低介电常数材料研究进展

在超大规模集成电路中,随着器件集成度的提高和延迟时间的进一步减小,需要应用新型低介电常数(k<3)材料。本文介绍了当前正在研究和开发的几种低介电材料,其中包括聚合物、掺氟、多孔和纳米介电材料。

高频多层片式电感器介质材料的研究

研究了低温烧结Ｂ２Ｏ３－Ｐ２Ｏ５－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２体系的微晶玻璃，及其析晶温度和析晶相特性，实验结果表明：该材料具有低的介电常数和电介质损耗，这种介质能在低于１０００℃的温度下与Ａｕ，Ａｇ／Ｐｂ，Ｃｕ等电极共烧，是一种较理想的高频多层片式电感器介质材料．

对位芳纶纤维纸在覆铜板中的应用研究

研究了对位芳纶纤维纸在覆铜板中的应用特性,分析了影响板材性能的关键因素,并针对性地进行改善,研制的芳纶纸基覆铜板具有优良的综合性能,达到国外同类产品的技术水平。

颗粒膜电介质光子晶体低频折射率问题分析

应用颗粒膜电介质晶体在低频极限下的准静态折射率和静态折射率(ε_(eff))^(1/2)的关系,分析和计算了光子晶体低频折射率。结果表明:由于低频电磁波诱导的涡流(或极化电流),使非磁性光子晶体显现反磁性共振,这个共振依赖于周期性颗粒的半径a和趋肤深度δ_0之间的关系。即,如果δ_0■a,包含物内部电磁场被屏蔽,使每一种包含物的行为像μ=0的理想反磁性体。对于平行颗粒膜平面(H偏振)的电磁波,光子晶体的反磁性磁导率(μ_(eff)=1-f)总体上是随填充数的增加而线性地减少;相反地,当趋肤层大于半径,则反磁性体共振可以忽略。周期性颗粒的磁化引起静态和准静态折射率的结论,解释了非对易限制的问题。

ULSI低介电常数材料制备中的CVD技术

综述了制备ULSI低介电常数材料的各种CVD技术。详细介绍PCVD技术淀积含氟氧化硅薄膜、含氟无定型碳膜与聚酰亚胺类薄膜的工艺 ,简要介绍了APCVD技术淀积聚对二甲苯类有机薄膜及RTCVD技术淀积SiOF薄膜的工艺。

低介电常数聚酰亚胺的研究进展

现代微电子工业要求层间绝缘材料具有较低的介电常数。该文介绍了几种降低聚酰亚胺介电常数的方法,包括含氟聚酰亚胺、聚酰亚胺无机杂化复合材料和聚酰亚胺多孔材料,其中最为有效的措施是将含氟取代基引入到聚酰亚胺分子结构中。

低介电常数硅基薄膜后处理的研究进展

综述了近年来国际上低介电常数纳米多孔SiOx薄膜材料的发展状况,重点论述了其后处理原理及工艺、材料结构特点及存在的缺陷,分类指出了后处理方法对材料改性的影响及存在的问题,同时提出了未来的研究方向和发展前景。

聚酰亚胺基气凝胶材料的制备及应用研究进展

聚酰亚胺(PI)基气凝胶作为一种极其重要的聚合物基气凝胶而深受人们的重视。本文主要介绍了以二胺和二酐为主原料来合成的PI气凝胶、异氰酸酯法合成的PI气凝胶等方面的研究进展,并综述了聚酰亚胺基气凝胶在隔热材料、低介电常数材料及其他方面的应用研究进展。

巨介电材料的研究进展

随着电子工业的发展,为了满足电容器、存储器、谐振器、滤波器等重要电子器件的高性能化和尺寸微型化的需求,高介电常数材料越来越引起人们的重视。研制出新型的高介电常数材料,在宽频、宽温范围内,既具备高介电常数和低介质损耗,又有良好的频率和温度稳定性,是高容量电容器发展的需要。本文对现有的介电材料进行总结,并揭示了其巨介电机理。

制备Cu互连悬空结构的新型工艺研究

为了降低集成电路中的互连延迟,采取了一种新型的集成电路Cu互连工艺,以掩膜电镀的方法制备Cu互连的叠层结构,借鉴MEMS工艺的牺牲层技术,用浓磷酸对Al2O3牺牲层进行湿法刻蚀,不仅在互连金属间介质层而且在层内介质层都形成了以空气为介质的Cu互连悬空结构。用一种叉指测试结构对以空气和聚酰亚胺为介质的互连性能进行了比较,结果表明,采用空气介质减小了互连线耦合电容,为进一步降低集成电路的互连延迟提供了途径。

多孔低介电氧化硅陶瓷材料的制备

采用氧化硅为原料,木屑作为造孔剂制备了多孔的氧化硅陶瓷材料。借助于气孔率测试、抗弯强度测试、介电性能测试和SEM测试手段分析了造孔剂和烧结助剂的添加量对材料性能的影响。结果表明:加入BN作为添加剂烧成的氧化硅抗弯强度最大可达到14.80MPa。加入木屑作为造孔剂制备的陶瓷可以形成明显的气孔,气孔率最高可达到48.40%,介电常数最低可以达到3.0。

低介电高分子材料的发展现状

综述了国内外低介电高分子材料的研究进展,其中,包括氟化聚酰亚胺、氟化环氧树脂、液晶聚合物LCP、复合高分子低介电材料等,对比并分析了低介电高分子材料与传统低介电材料的性能差异,展示了行业对新型低介电材料的性能需求,总结了其在信息通信设备中的应用前景,以及高分子材料低介电改性方法和原理,其中,主要包括降低材料极化率和降低材料单位体积内偶极子数量。介绍了目前低介电改性高分子材料的研究方法,包括聚合接枝含氟材料,引入低介电常数无极填料,与含氟材料共混,对材料进行氟化处理,引入孔隙或者孔隙材料等。最后,通过对比几种主要的低介电高分子材料改性方法的特点,研究了未来低介电改性高分子材料的发展方向及趋势。

多孔结构聚酰亚胺基介电材料研究进展

简要介绍了聚酰亚胺作为特种工程材料的特性,以及在微电子领域中作为绝缘封装材料使用的性能要求。从孔洞方向出发,综述了近年内国内外关于制备具有多孔结构的低介电常数聚酰亚胺材料的常用几种方法,主要包括引入不稳定相作为成孔模板剂、与多孔填料复合以及静电纺丝工艺,并对今后关于进一步制备高性能超低介电常数聚酰亚胺材料的方法作出了预测及展望。

钛酸钙对BZN-CaTiO_3系统介电性能的影响

研究了利用电子陶瓷工艺制得的主晶相为Ba（Zn1/3Nb2/3）O3（BZN）和CaTiO3的新型陶瓷，BZN具有立方钙钛矿结构。通过烧结温度的改变得到不同介电性能的陶瓷材料，发现CaTiO3的添加量对系统介电性能有显著影响。在1395℃烧结的BZN-CaTiO3陶瓷，当CaTiO3的添加量为60％（质量分数）时介电性能最佳，其εr为99．97，tgδ为0．54×10^-4，αc为-13．05×10^-6℃^-1（25～85℃，1MHz下测量）。