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。

低介电常数聚酰亚胺薄膜材料的研究进展

随着微电子工业的高速发展,柔性印制电路板(FPCB)对其层间绝缘材料——聚酰亚胺(PI)薄膜的介电性能提出更高的要求。常规PI薄膜由于其介电常数偏高,无法满足5G高频通信的要求。本文从改变PI的本体结构和引入多孔结构两个方面,综述了近年来低介电常数PI薄膜材料的研究进展,同时对低介电常数PI薄膜材料的发展前景进行了展望。

低介电常数聚酰亚胺/多金属氧酸盐复合薄膜的制备及其性能

以带环氧官能团的3-环氧丙氧基三甲基硅烷(KH560)作为改性剂在酸性MeCN/H2O混合溶液中和多金属氧酸盐K8SiW11O39进行反应,制得了硅烷改性的多金属氧酸盐有机杂化物SiW11KH560,红外光谱、XPS等分析结果表明KH560与K8SiW11O39发生了反应。将改性后的K8SiW11O39添加到均苯四甲酸酐-二苯醚二胺的聚酰胺酸溶液中,热酰亚胺化制备了聚酰亚胺/多金属氧酸盐复合薄膜。EDS能谱分析表明多金属氧酸盐颗粒在聚酰亚胺基体中呈均匀分布,当复合薄膜中多金属氧酸盐有机杂化物SiW11KH560含量达到20%(wt)时,复合薄膜的介电常数从3.29降低至2.9。此外,随着SiW11KH560添加量的增加,复合薄膜的储能模量也显著提高,而复合薄膜的热性能没有受到严重影响。

用PECVD制备掺氟氧化硅低介电常数薄膜

用 PECVD淀积了低介电常数的掺氟氧化硅介质薄膜 ,Si F4 的流量达到 60 sccm时 ,薄膜的相对介电常数可以降低到 3.2。对试样的 FTIR分析表明 ,薄膜中大部分的氟以 Si- F键形式存在。C- V特性测试表明 ,薄膜介电常数随氟含量的增加而减小 ,但薄膜的吸水性随氟含量的增加而变大。并进一步讨论了介电常数和薄膜稳定性与薄膜中氟原子含量之间的内在联系。

低介电常数介质薄膜的研究进展

用低介电常数介质薄膜作金属线间和层间介质可以降低超大规模集成电路(ULSI)的互连延迟、串扰和能耗。从介质极化的原理出发,揭示了开发低介电常数介质薄膜的可能途径;综述了低介电常数介质薄膜的制备方法、结构与性能表征、工艺兼容性等领域的最新进展。

低介电常数聚酰亚胺薄膜研究进展

依据国内外低介电常数聚酰亚胺(PI)薄膜材料的专利研究情况,综述了近年来低介电常数PI薄膜的制备方法,包括引入含氟取代基、脂环结构、嵌段结构、微孔结构、无机杂化材料等方法制备低介电常数材料。同时,对低介电常数PI薄膜的研究趋势进行了展望。

溶胶-凝胶法制备低折射率和低介电常数介孔二氧化硅薄膜(英文)

采用溶胶-凝胶技术,蒸发诱导自组装法(EISA)工艺制备了二氧化硅透明有序介孔薄膜。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源前驱体,基片采用双面抛光的硅片,利用提拉法制备薄膜。经过表面修饰剂六甲基二硅胺烷(HMDS)修饰后,薄膜具有疏水性能,而且薄膜的二氧化硅骨架结构更稳定。由椭偏仪测得热处理后的薄膜的折射率低至1.18,而薄膜的介电常数为2.14。

常压干燥法的疏水型低介电常数气凝胶薄膜(英文)

气凝胶薄膜具有超低的介电常数,在超大规模集成电路互连系统中有着巨大的应用潜力。采用溶胶-凝胶技术,通过酸/碱二步法控制实验条件,结合低表面张力溶剂替换以及CH3非活性基团置换修饰、超声振荡等,不需要超临界干燥,而仅在常压下就可以通过简单的提拉过程制备出疏水型低介电常数气凝胶薄膜。测得的红外透射光谱表明所制备的薄膜由于掺入甲基基团而疏水,接触角测试值约120o,制备过程中充分注意到:稀释、老化、有机修饰表面、热处理和提拉条件对膜的影响,使其过程达到最佳。热处理温度在150～650℃,采用6%三甲基氯硅烷时,制得的疏水型气凝胶薄膜折射率为1.08～1.12,介电常数为1.62～1.92。

紫外光解法在制备低介电常数氧化硅分子筛薄膜中的应用

以正硅酸乙酯为硅源,四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂和碱源,采取水热晶化技术,通过原位法在硅晶片表面制备出纯二氧化硅透明分子筛薄膜;采用紫外光解法代替传统高温焙烧法脱除分子筛薄膜孔道内的模板剂,制备出具有低介电常数的氧化硅分子筛薄膜.使用FTIR、XRD和SEM对样品进行了结构表征,并采用阻抗分析仪测量了薄膜的介电常数,纳米硬度计测量薄膜的杨氏模量和硬度.与传统的高温焙烧方法相比,紫外光解法处理条件温和,同时省时、省能、操作简易.

LSAWs测量低介电常数介质薄膜杨氏模量的信号处理

利用脉冲激光激发超声表面波测量低介电常数介质薄膜杨氏模量时(LSAWs实验),必须对实验信号进行有效处理来拟合出表面波在待测样品表面传播时产生的色散曲线.设计了专用的程序滤波器对LSAWs实验中采集的原始信号进行滤波,有效抑制了信号噪声.滤波器加载的Kaiser窗降低了“吉布斯”效应的影响.对原始信号的增零处理增加了频谱的细腻程度.通过傅里叶变换获得了LSAWs实验有效信号的频谱.根据实验信号的相频特性曲线,通过最小二乘法拟合出了LSAWs实验中声表面波在待测样品表面传播时产生的色散曲线.实验表明,阻带噪声衰减为60 dB,获得了截止频率高达120 MHz的色散曲线.

利用超临界二氧化碳制备低介电常数聚酰亚胺微孔薄膜

利用超临界CO2发泡技术,制备了一种低介电常数的聚酰亚胺微孔薄膜。扫描电子显微镜观察表明,微孔薄膜具有实心表层及中心微孔层结构,中心微孔层内泡孔孔径约2μm,泡孔分布均匀。在相同的发泡温度下,发泡时间在10 s内,随着发泡时间增长,孔径较小(<1μm)的泡孔数目明显减小,泡孔尺寸增大。发泡约10 s后,泡孔尺寸变化略微增加。在230℃~270℃范围内,发泡温度越高,微孔薄膜中心微孔层内的泡孔孔径越小,孔径分布越均匀,泡孔密度越大,薄膜密度也越小。拉伸性能测试表明,随着密度减小,聚酰亚胺微孔薄膜的拉伸强度和拉伸模量下降。介电性能分析表明,聚酰亚胺微孔薄膜的介电常数明显下降,当密度为0.75 g/cm3时,聚酰亚胺微孔薄膜的介电常数降至2.21;在102Hz^107Hz频率范围内,微孔薄膜的介电常数具有较高的频率稳定性。

低介电常数多孔二氧化硅薄膜的制备与性能研究

利用Sol-Gel的方法制备了多孔二氧化硅薄膜。通过优化薄膜制备工艺,实现了多孔二氧化硅薄膜厚度在450nm～3000nm范围内可控,薄膜孔率为59%。用FTIR光谱分析了不同热处理温度下多孔二氧化硅薄膜的化学结构。研究了多孔二氧化硅薄膜的介电常数、介电损耗、漏电流等电学性能,结果表明多孔二氧化硅薄膜本征的介电常数为1.8左右,是典型的低介电常数材料。并通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行了表征。

利用非溶剂诱导相分离法制备低介电常数聚酰亚胺微孔薄膜

利用非溶剂诱导相分离法,制备了一种低介电常数聚酰亚胺(PI)微孔薄膜。扫描电镜观察表明,聚酰亚胺微孔薄膜中泡孔均匀,其平均孔径在6~28μm之间。随着聚酰胺酸(PAA)浓度的增大及凝固浴温度的升高,所制得的聚酰亚胺微孔薄膜的孔隙率和平均孔径均增大。介电性能分析表明,聚酰亚胺微孔薄膜的介电常数明显下降,当孔隙率为80%时,聚酰亚胺微孔膜的介电常数(1 MHz)为1.81。拉伸性能测试表明,随着孔隙率增加,聚酰亚胺微孔膜的拉伸强度和拉伸模量均逐渐下降,但断裂伸长率增大。

超低介电常数材料和多孔SiOCH薄膜

集成电路的特征尺寸将降低到 0 .1μm ,这时器件内部金属连线的电阻和绝缘介质层的电容所形成的阻容造成的延时、串扰、功耗已经成为限制器件性能的主要因素。目前集成电路的金属连线 /介质层材料为铝 /二氧化硅配置 ,用电阻更小的铜取代铝作金属连线 ,用低介电常数 (低K)材料取代二氧化硅作介质层成为科学意义重要、应用价值巨大的研究课题 ,微电子器件正经历着一场材料的重大变革中。本文着重评述了纳米尺度微电子器件对低介电常数 (低k)薄膜材料的要求 ,介绍了多孔硅基低k薄膜的研究进展。

低介电常数材料和氟化非晶碳薄膜的研究进展

目前微电子器件正经历着一场材料结构的变革。由于其特征尺寸进入到100nm,由内部金属连线的电阻和线间绝缘介质层的电容构成的阻容延时已经成为限制器件性能的主要因素。用电阻更小的铜取代目前使用的铝作金属连线,用低介电常数(低 K)材料取代二氧化硅作线间介质成为重要的、应用价值巨大的研究课题。着重叙述了具有低介电常数的氟化非晶碳薄膜的研究进展。

POSS基低介电常数多孔薄膜的制备与性能研究

通过4，4’-二（4-烯丙氧基苯甲酸）苯酯与POSS分子的硅氢化反应，合成了POSS交联聚合物。用FTIR、XRD对聚合物结构进行了表征，利用椭偏仪测量了薄膜的折射率和介电常数。通过改变单体与POSS投料摩尔比，可制备出k＜2.5的低介电常数薄膜。

低介电常数纳米多孔二氧化硅薄膜的制备

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法、旋转涂胶和超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜.用近线性生长模型和分形生长模型研究了SiO2溶胶的粘度-时间曲线,确定了SiO2溶胶的结构演变过程.适合旋转涂胶的SiO2溶胶的粘度为9 mPa·s～15 mPa·s;旋转涂胶时SiO2溶胶的粒子尺寸与其浓度密切相关.该SiO2薄膜具有三维网络结构,表面均匀平整,SiO2微粒直径为10nm～20 nm.SiO2薄膜的厚度为400nm～1 000nm;折射率为1.09～1.24;介电常数为1.5～2.5.

低介电常数含氟氧化硅薄膜的研究

综述了近十年来低介电常数含氟氧化硅薄膜的研究状况 ,详细介绍了该薄膜在化学键结构、热性质、湿稳定性以及介电常数四个方面的特性 ,同时也简单介绍了薄膜的台阶覆盖度、填隙能力和漏电流特性 ,指出含氟氧化硅薄膜是一种可用于集成电路中的极富应用前景的低介电常数材料。

超大规模集成电路中低介电常数薄膜的制备与检测技术

近年来,低介电常数材料在IC工业中日益受到人们广泛关注,为了降低信号传输延迟和串扰以及由于介电损失而导致的功耗增加,采用低介电常数材料做层间介质是必要的。本文介绍了有关低介电常数材料薄膜的制备方法和基本特性的检测技术。

高脂环含量低介电常数聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

针对5G通讯技术领域对于低介电常数(low-Dk)与低介质损耗(low-Df)高分子薄膜材料的应用需求,采用脂环族二酐单体与含有茚脂环单元的芳香族二胺单体进行聚合,制备了高脂环含量PI薄膜。对制备的PI薄膜进行结构表征,并测试其热性能、光学性能和介电性能。结果表明:该薄膜具有良好的耐热性能和光学性能,5%热失重温度(T5%)为493℃,玻璃化转变温度(Tg)为297.4℃,紫外截止波长为258 nm,厚度为25μm的薄膜在400 nm波长处的透光率(T400)为87.1%,黄度指数(b*)和浊度分别为0.77和0.8%。介电性能测试结果显示,该薄膜在1 MHz频率下的介电常数(Dk)为2.71,介质损耗因数(Df)为0.0078。