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热退火对等离子体增强化学气相沉积SiCOH薄膜结构与性能的影响

谭再上 吴小蒙 范仲勇 丁士进

热退火对等离子体增强化学气相沉积SiCOH薄膜结构与性能的影响

谭再上, 吴小蒙, 范仲勇, 丁士进
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  • 热退火是多孔低介电常数薄膜制备过程中的重要一环, 对薄膜结构及性能具有重要影响. 本文以四乙氧基硅烷和双戊烯为前驱体, 采用等离子体增强化学气相沉积方法制备了SiCOH薄膜, 对其进行了氮气氛围下的热退火处理, 分析了热退火对薄膜结构与性能的影响, 探究了退火过程中薄膜结构变化的可能的反应机理. 傅里叶变换红外光谱和固体核磁共振谱结果表明, 沉积薄膜是一种有机无机杂化薄膜. 退火过程中, 薄膜中的-CH2, -CH3等有机组分被分解除去, 形成了以稳定的Si-O-Si等无机组分为骨架的多孔结构, 并通过氮气吸附/脱附等温线测试得到了验证. 在此期间, 薄膜骨架微结构亦发生一系列调整, C=C, Si-C含量增加, Si、O、C等元素间发生进一步键合. C=C 含量的提高, 使得薄膜的消光系数和漏电流密度增大. 实验证明, 退火后薄膜具有低折射率、低介电常数特性, 是一类具有优异的介电性能和力学性能的材料, 作为芯片后端互连层间介质具有极大的应用潜力.
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号: 2011ZX02703-004)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-12
  • 修回日期:  2015-01-04
  • 刊出日期:  2015-05-05

热退火对等离子体增强化学气相沉积SiCOH薄膜结构与性能的影响

  • 1. 复旦大学材料科学系, 上海 200433;
  • 2. 复旦大学微电子学院, 专用集成电路与系统国家重点实验室, 上海 200433
    基金项目: 

    国家科技重大专项(批准号: 2011ZX02703-004)资助的课题.

摘要: 热退火是多孔低介电常数薄膜制备过程中的重要一环, 对薄膜结构及性能具有重要影响. 本文以四乙氧基硅烷和双戊烯为前驱体, 采用等离子体增强化学气相沉积方法制备了SiCOH薄膜, 对其进行了氮气氛围下的热退火处理, 分析了热退火对薄膜结构与性能的影响, 探究了退火过程中薄膜结构变化的可能的反应机理. 傅里叶变换红外光谱和固体核磁共振谱结果表明, 沉积薄膜是一种有机无机杂化薄膜. 退火过程中, 薄膜中的-CH2, -CH3等有机组分被分解除去, 形成了以稳定的Si-O-Si等无机组分为骨架的多孔结构, 并通过氮气吸附/脱附等温线测试得到了验证. 在此期间, 薄膜骨架微结构亦发生一系列调整, C=C, Si-C含量增加, Si、O、C等元素间发生进一步键合. C=C 含量的提高, 使得薄膜的消光系数和漏电流密度增大. 实验证明, 退火后薄膜具有低折射率、低介电常数特性, 是一类具有优异的介电性能和力学性能的材料, 作为芯片后端互连层间介质具有极大的应用潜力.

English Abstract

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