溶膠-凝膠法制備低介電常數(shù)納米多孔二氧化硅薄膜.pdf

1、隨著集成電路向高集成度、高運算速度發(fā)展,為了降低由于信號傳輸延遲、串擾以及介電損失而導致的電路功耗增加,以由傳統(tǒng)的熱生長法制備的二氧化硅薄膜作為金屬互連線間的絕緣質(zhì),已經(jīng)不能滿足當前時代的需求,因此低介電常數(shù)材料的研究成為微電子領域的熱點。通過對各種材料制備方法以及物理性質(zhì)等各個方面的綜合分析,本文以溶膠-凝膠結(jié)合旋轉(zhuǎn)涂覆技術為制備方法、納米多孔二氧化硅薄膜作為研究對象,系統(tǒng)的研究了其制備、薄膜微結(jié)構(gòu)、電學性質(zhì)及其機械性能。
　　

2、(1)采用溶膠-凝膠技術結(jié)合旋轉(zhuǎn)涂覆技術,通過正硅酸乙酯(TEOS)的水解縮聚反應,以HCl和NH4OH作為催化劑,制備了納米多孔二氧化硅薄膜,系統(tǒng)的研究了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、機械性能和電學性質(zhì)。
　　(2)以表面活性劑 CTAB為模板,結(jié)合溶膠-凝膠法,利用旋轉(zhuǎn)涂覆技術得到孔徑小、排列有序、分布均勻且結(jié)構(gòu)堅固的納米多孔二氧化硅薄膜。
　　(3)本文探討了溶膠配比包括水酯摩爾比以及溶膠ph值對水解縮聚及凝膠化過程的影響。溶膠配制

3、過程中H2O的用量對薄膜水解縮聚以至最終的介電常數(shù)有著重要的作用,由于正硅酸乙酯(TEOS)是與H2O在催化劑作用下發(fā)生水解縮聚反應形成Si-O網(wǎng)絡的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),當H2O的用量不足時,水解縮聚反應不完全,會使薄膜中存在大量不完全水解的產(chǎn)物例如鏈狀的聚合物(C2H5O)3Si-O-Si(OC2H5)2-O(OC2H5)3,最終使薄膜中存在大量的Si-OH鍵,導致介電常數(shù)升高。溶膠的ph值同樣會影響溶膠水解縮聚反應的過程,當未使用催化劑時,T