超低介電常數(shù)材料納米多孔SiO-,2-和SiO-,2-：F薄膜的制備及其特性研究.pdf

1、自從1947年晶體管發(fā)明以及1958年第一個(gè)集成電路誕生以來，以硅基集成電路為核心的微電子技術(shù)取得了飛速發(fā)展，傳統(tǒng)熱生長法生長的SiO2作為金屬互連線間的絕緣介質(zhì)，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，以此為背景的低介電常數(shù)材料成為當(dāng)今微電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 本文選取以溶膠-凝膠法為基礎(chǔ)的介電常數(shù)低與現(xiàn)有工藝兼容的納米多孔SiO2作為研究對象，利用兩種不同的催化劑(鹽酸-氨水和氫氟酸)，采用兩種不同的退火方式(氫氣氣氛和真空)制備了系列樣品，對比

2、研究了其制備、微結(jié)構(gòu)和電學(xué)等方面性質(zhì)。 在實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)用HF代替鹽酸-氨水作催化劑，不但可以達(dá)到使用催化劑的目的，而且在薄膜中有效地引入了氟元素，使所得薄膜的介電常數(shù)進(jìn)一步降低，其他性能也得到相應(yīng)的改善。 通過觀察樣品的AFM照片，我們發(fā)現(xiàn)高溫退火后薄膜表面比較光滑，空隙率有所增加，多孔結(jié)構(gòu)清晰可見，具有三維結(jié)構(gòu)。在HCl樣品中，其孔徑分布范圍在10-100nm；在HF樣品中，孔徑基本上在10nm左右，顆粒分布均勻。

3、其表面粗糙度的均方根較傳統(tǒng)工藝也有所減小，由原來的2.4nm降低到1.8nm比較兩種不同的退火方式，H2煅燒的效果比較好的保持了薄膜的形貌：顆粒分布均勻，表面比較光滑，孔洞尺寸分布較小。分析C-V特性的相關(guān)測量數(shù)據(jù)，HCl樣品的漏電流密度的數(shù)量級比HF樣品漏電流密度高一個(gè)數(shù)量級，說明HF樣品在漏電流這一方面要好于HCl樣品，并且HF樣品的熱學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。通過分析樣品的FTIR光譜圖，發(fā)現(xiàn)薄膜中存在Si-F鍵。表明用HF作為催化劑在一定程