低介電常數(shù)材料微觀結構及其對介電性能和熱性能的影響.pdf

1、超大規(guī)模集成電路核心技術的飛速發(fā)展和微電子元器件特征尺寸急劇下降，導致了線/層間材料出現(xiàn)一系列問題，如能耗增大、信號延遲及串話噪音等問題，極大的制約了CPU的運算速度。傳統(tǒng)的線/層間絕緣介質已不能滿足工藝的發(fā)展需求，介電常數(shù)過大成為制約超大規(guī)模集成電路發(fā)展的瓶頸，尋找介電常數(shù)更低的線/層間介質成為解決超大規(guī)模集成電路發(fā)展瓶頸的當務之急。目前關注較多的且非常有前途的一類低介電常數(shù)材料有多孔甲基硅倍半氧烷薄膜、沸石、二氧化硅干凝膠等含硅材料

2、，其中甲基硅倍半氧烷薄膜的介電常數(shù)可以極低至2.3，在高溫環(huán)境下可以保持良好的熱穩(wěn)定性 (8500C), 穩(wěn)定的網(wǎng)狀結構，較低的漏電電流等優(yōu)點。研究者使用各種方案制備并測試其的性能，并試圖建立理論模型來預測材料性能。尋找各方面性能都很優(yōu)異的材料使之滿足微電子工藝的發(fā)展需求，建立能夠定量預測的理論模型，對實驗進行指導是非常必要的。
　　 根據(jù)多孔介質的結構特點，我們利用分形理論模擬了多孔介質的幾何結構。在此基礎上研究正電子在多孔材

3、料中的形成、擴散和湮滅等過程，計算出的正電子偶素強度可以用來刻畫多孔材料的孔隙尺寸和孔隙的連通性等孔隙信息，為在理論上模擬銅離子在低介電常數(shù)薄膜材料中的運動情況和預測材料的漏電電流提供理論基礎。在研究過程中，我們創(chuàng)造性引入了流體力學知識，模擬了正電子偶素在流通孔隙中的運動行為。并基于有效介質近似理論，建立三維理論模型，推導出材料熱導率和介電常數(shù)表達式，利用三次樣條插值法對模型結果進行擬合，分析預測了多孔薄膜的中形成的正電子偶素擴散到達真