上海有机所在含氟高频低介电材料的研究方面取得进展

随着4G通信技术的普及以及5G通信技术的不断发展，更高频的通信技术（6G，7G…10G）将是未来的发展趋势，相应高频低介电材料的需求也日益增长。高频低介电材料需要满足在高频条件下保持低的介电常数及介电损耗，除此之外，材料本身还应满足低吸水率、高耐热性、力学性能以及加工性优异等应用条件。含氟聚合物在高频条件下具有良好的低介电性能，如聚四氟乙烯（PTFE），但由于其分子惰性的原因，导致其加工性能较差，需要通过在其表面进行刻蚀处理增加与铜箔的粘结性，才能进行下一步应用。因此，发展易加工、高性能的含氟低介电材料具有重要的意义。

上海有机所含氟高频低介电材料研究取得进展

中国科学院上海有机化学研究所有机功能分子合成与组装化学院重点实验室房强课题组在该领域开展系统研究，利用三氟乙烯基醚的可加热成环的特性，发展可热交联的含氟聚合物，并在近期取得系列研究成果。通过设计多官能度（〉3）大单体的策略，使聚合物的链增长朝多个方向进行，有效避免三氟乙烯基醚单体难以形成高分子量聚合物的缺陷。该策略既可改善合氟聚合物的加工性，又能获得良好的绝缘性、耐热性和透明性等。

中科院上海有机所含氟高频低介电材料研究取得进展

中国科学院上海有机化学研究所有机功能分子合成与组装化学院重点实验室房强课题组对含氟低介电材料开展了系统研究，利用三氟乙烯基醚可加热成环的特性，发展可热交联的含氟聚合物，并在近期取得系列研究成果。

超低介电常数的多孔F-pSiCOH薄膜制备及其紫外固化处理

面向高性能集成电路可靠性设计要求之下,开展以硅集成电路(IC)三维集成器件超低介电常数的介电薄膜研究。采用化学气相沉积法制备了一种超低介电常数(k)值的多孔F-pSiCOH薄膜。利用傅里叶变换红外光谱测定了多孔F-pSiCOH薄膜的化学结构和化学键,并探究了紫外线辐射对多孔F-pSiCOH薄膜机械性能的影响。结果表明:纳米孔和氟原子的引入能有效地降低介电常数,使多孔F-SiCOH薄膜的k值为2.15。紫外固化处理增强了多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量,使多孔F-pSiCOH薄膜的弹性模量从4.84GPa增大到5.76GPa,力学性能得到优化。

低介电聚倍半硅氧烷/聚酰亚胺共聚膜的制备与性能表征

通过水解缩合法制备末端为氨基的多面体低聚倍半硅氧烷(NH_(2)-POSS),并以此多面体低聚倍半硅氧烷(NH_(2)-POSS)作为聚酰亚胺的“二胺”,混合4,4′-二氨基二苯醚(ODA),均苯四甲酸二酐(PMDA)为二酐,以原位聚合法制备二元共聚聚酰胺酸溶液(PAA)。以二分法确定了NH_(2)-POSS在共聚PAA溶液中提供的氨基比例,通过热亚胺化制备成膜。探究了不同比例下NH_(2)-POSS对共聚膜的性能影响,通过红外光谱、热重分析仪、万能试验机和宽频介电阻抗谱仪对共聚膜进行性能表征。结果表明:共聚膜具有媲美纯聚酰亚胺膜的热稳定性(545℃,5%)和力学性能(拉伸强度90~122MPa),并且具有更低的介电常数(25%POSS-PI膜,106Hz介电常数2.8)。

名词释义——低k介电材料

通常把介质常数k〈3的材料称为低后材料。

ECT技术对成像的影响——用低介电参数物质标定

电容层析成像技术是20世纪80年代发展起来的一种多相流参数检测技术。它是利用多相介质具有不同的介电常数,通过电容传感器测量获得介电常数分布而获得介质分布的图像。可以用来测量多相流尤其是气固两相流的流动分布,该方法具有快速,不干扰流场、结构简单、无辐射、成本低的特点。但该方法对于测量低介电参数材料固体流动或稀相流动比较困难。提出使用更低介电参数的物质进行标定,可以提高ECT的成像效果。应用Ansoft仿真软件计算了方形管道内存在圆棒时的成像效果,比较了用高低不同介电参数物质进行标定的成像效果,通过方形传感器验证了该结论的正确性。

等离子体与氧杂碳化硅低介电常数隔离膜的相互作用

为了进一步降低高级器件堆叠中铜连接线的电容延迟性,我们开发了一种先进的氧杂碳化硅隔离膜(O-SiC),其介电常数为3.5,能非常有效地阻止铜的扩散。如所期望的那样,O-SiC膜可用作蚀刻和CMP的终止盖层,即需要在集成过程中防止各种等离子化学的辐射。我们检测了等离子灰化化学:O2?H2?N2,H2?N2和H2?He等离子体与O-SiC膜的相互作用,测定了膜受到的等离子损伤并检测了化学结构的变化。此外,在薄膜受到这些等离子体的辐射之后,测定了其电学性质,如泄漏电流、介电常数和介质击穿电压。结果显示,H2?He等离子灰化化学可以有效应用于O-SiC薄膜,而不会造成薄膜的关键特性退化。

超临界二氧化碳溶液体系集成处理新一代微电子器件研究进展

微电子加工过程中要用到许多化学品和大量的超纯水,随着集成电路微型化和结构复杂程度的提高,各种溶液介质由于自身存在较大的表面张力而不容易穿透进入到微纳结构的内部,可能影响刻蚀、各种清洗和干燥等过程的正常进行.因此,在微电子加工过程中迫切需要引入新的技术和方法来应对这种挑战.超临界流体,尤其是超临界二氧化碳溶液体系,由于其具有独特的物理化学性质,而且临界条件相对较温和,有希望作为有机溶剂和化学品水溶液的替代品应用于微电子加工过程.本文介绍了在微电子核心加工过程中有潜在应用前景的旋转涂敷、微纳尺寸显影、表面硅烷化等有超临界二氧化碳参与的技术,重点对作者基于二氧化碳溶液体系清除刻蚀后多孔低介电材料微结构中的残余物,以及超临界二氧化碳溶液干燥光刻胶方面的研究工作进行评述,并讨论了其今后的发展方向.