多孔低k MSQ材料的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、為了滿(mǎn)足現(xiàn)代生活的需要，電子產(chǎn)品的集成化程度大幅度提高，于是電路中元器件的尺寸也隨之持續(xù)減小,電路中的多層布線(xiàn)、層間電容以及導(dǎo)線(xiàn)電阻相繼增加，這使得由導(dǎo)線(xiàn)電阻R和層間電容C 所產(chǎn)生的RC 延遲增大，限制了電子產(chǎn)品整體上的高速性能，也增加了能耗。盡量減小器件或集成電路中用于絕緣的介電材料的介電常數(shù)可以從一個(gè)方面來(lái)有效的解決這個(gè)問(wèn)題。目前國(guó)際上降低介電常數(shù)的主要途徑是利用有機(jī)硅的復(fù)合材料來(lái)替代傳統(tǒng)的SiO2，并引入多孔結(jié)構(gòu)。本課題組長(zhǎng)期以來(lái)

2、一直從事多孔O-MSSQ 材料的研究，并制備了高孔隙率的多孔O-MSSQ薄膜，其介電常數(shù)可達(dá)2.0 以下。然而，隨著孔隙率的提高，材料力學(xué)性能隨之降低。本文著重探討了致孔劑的摻入量對(duì)材料力學(xué)性能的影響。衡量材料力學(xué)性能的好壞最重要的指標(biāo)是彈性模量和硬度的比值E/H。
　　 本文以β-環(huán)糊精作為致孔劑，采用溶膠-凝膠法和旋轉(zhuǎn)勻膠法制備出了多孔O-MSSQ 氣凝膠和薄膜材料，并通過(guò)多項(xiàng)測(cè)試及表征手段系統(tǒng)的研究了其表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、

3、熱穩(wěn)定性以及力學(xué)性能等。通過(guò)SEM 測(cè)試觀察表明，本文實(shí)驗(yàn)得到的多孔O-MSSQ薄膜材料表面光潔、平整，厚度均勻，且沒(méi)有孔洞的塌陷。經(jīng)過(guò)納米壓痕測(cè)試發(fā)現(xiàn)，如果致孔劑的含量過(guò)多，會(huì)降低材料對(duì)外力的抵抗能力，即材料的力學(xué)性能會(huì)減弱。盡管如此，材料的彈性摸量數(shù)值E的平均值仍大于一般對(duì)集成電路介質(zhì)層所要求的最低值——7.0Gpa。而且，測(cè)試結(jié)果顯示隨著薄膜厚度的增加，其彈性模量會(huì)到進(jìn)一步提高。從多孔O-MSSQ 氣凝膠的BET 測(cè)試結(jié)果來(lái)看，我