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(yùn)算速度發(fā)展,為了降低由于信號(hào)傳輸延遲、串?dāng)_以及介電損失而導(dǎo)致的電路功耗增加,以由傳統(tǒng)的熱生長(zhǎng)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(dāng)前時(shí)代的需求,因此低介電常數(shù)材料的研究成為微電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)各種材料制備方法以及物理性質(zhì)等各個(gè)方面的綜合分析,本文以溶膠-凝膠結(jié)合旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)為制備方法、納米多孔二氧化硅薄膜作為研究對(duì)象,系統(tǒng)的研究了其制備、薄膜微結(jié)構(gòu)、電學(xué)性質(zhì)及其機(jī)械性能。
　　

2、(1)采用溶膠-凝膠技術(shù)結(jié)合旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù),通過(guò)正硅酸乙酯(TEOS)的水解縮聚反應(yīng),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(jī)械性能和電學(xué)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(shù)得到孔徑小、排列有序、分布均勻且結(jié)構(gòu)堅(jiān)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(duì)水解縮聚及凝膠化過(guò)程的影響。溶膠配制

3、過(guò)程中H2O的用量對(duì)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(yīng)形成Si-O網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),當(dāng)H2O的用量不足時(shí),水解縮聚反應(yīng)不完全,會(huì)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(dǎo)致介電常數(shù)升高。溶膠的ph值同樣會(huì)影響溶膠水解縮聚反應(yīng)的過(guò)程,當(dāng)未使用催化劑時(shí),T