超低介电常数介孔氧化硅薄膜的制备及其表征

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第9期无机化学学报V01．23No．92007年9月CHINESEJ0URNAL0FIN0RGANICCHEMISTRYSep．，2007超低介电常数介孔氧化硅薄膜的制备及其表征袁昊李庆华，沙菲z解丽丽田震王利军(上海第二工业大学环境工程系，上海201209)(上海纳米材料检测中心，上海200237)摘要：研究了以正硅酸乙酯0S)和甲基三乙氧基硅烷(MeSi(0Et)，)为混合硅源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，采取旋涂技术，在硅晶片表面制备出二氧化硅透明薄膜，再经过正硅酸乙酯(rI’E0S)蒸汽孔壁强化后采

2、用线性升温焙烧法脱除薄膜孔道内的模板剂，制备出具有超低介电性能的氧化硅薄膜。使用Fq'IR、XRD和SEM对样品进行了结构表征．并采用阻抗分析仪测量了薄膜的介电常数()，纳米硬度计测量薄膜的弹性模量。介孔氧化硅薄膜在常温常湿条件下存放15d后，介电常数仍旧维持在超低值范围内，k=1．8O，弹性模量大于6GP，很好地满足了其在超大规模集成电路中应用的要求。关键词：TEOS蒸汽；甲基化；介孔氧化硅薄膜；超低介电常数中图分类号：0649文献标识码：A文章编号：1001—4861(2007)09—1587—06SynthesisofMesoporousThinSilicaFi

3、lmswithUltraLowDielectricConstantYUANHaoLIQing—Hua，SHAFeiXIELi—LiTIANZhenWANGLi．Jun(DepartmentofEnvironmentalEngtneering,ShanghaiSecondPolytechnicUniversity,Shanghai201209)~ShanghaiTestingCenterofNanometerMaterials，Shanghai200237)Abstract：Vaporphasetreatmentwithtetraethylorthosilicate(T

4、EOS)wasusedtoimprovetheperformanceofmethylatedmesoporoussilicafilmsspin．coatedonsiliconwafers．Subsequentcalcinationtreatmentledtoformationofmethy1．functionalized．silicafilmswithhighstructuralstabilityandhydrophobicity．XRD．FrIRresultsshowthatthefilmshavehighstructuralstabilityandhydropho

5、bicity．SEMimagesindicatethat，rE0Streatmentfavorstheformationofflatandintegratednon．crackfilms．Dielectricconstantfk)valueofthefilmsiSultralOW，k1．74，andremainsaslowas1．81afteragingin25oCand50％～60％．relative．humidityenvironmentforover15days．Mechanicalstrength(elasticmodulusandhardness)ishig

6、henoughtowithstandthestressesthatOccurduringthechemicalmechanicalpolishingandwirebondingprocess(E=10．9GPa)．EffectsofthemethylgroupintroductionandtheTE0Svaportreatmentonthestructuralstabilityandhydr0phobicityhavebeenstudied．Keywords：TEOStreatment；methyl—functionalzied；mesoporoussilicafil

7、m；ultra—lowk随着超大规模集成电路(ULSI)技术的发展．电和层间介质以代替传统SiO介质4)是降低互连子器件特征尺寸不断缩小．而电路的互连延迟、串扰延迟、串扰和能耗的有效方法[2,31。新型的纳米SiO和能耗逐渐增大口,21．成为制约集成电路速度进一步多孑L薄膜不仅具备高介质强度f电介质击穿电场大提高的瓶颈。采用低介电常数lOWk，k<4．0)甚至超于3MV·am)，高温稳定性等适合在微电子领域运低介电常数(ultra．1owk，k<2．2)介质薄膜作金属线间用的特性，而且由于材料中存在的大量孑L隙(空气收稿日期：2007-05一ll。收