掺CH4的SiCOH低介电常数薄膜结构与介电性能研究

以十甲基环五硅氧烷和甲烷作为反应气体，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-C VD)方法制备了k = 2.45，485℃下的热稳定性优良的SiCOH低介电常数薄膜.通过薄膜结构的 FTIR谱分析，比较了十甲基环五硅氧烷(D5)液态源和不同甲烷流量下制备的薄膜的键结构差 异，发现在沉积过程中甲烷含量的增大，一方面有利于D5源环结构的保留，另一方面有利于 薄膜中形成高密度的CH_n基团.高密度碳氢大分子基团的存在降低了薄膜密度， 结合薄膜中形成的本构孔隙、低极化率Si—C键以及—OH键减少的共同作用，导致薄膜介电 常数的降低. 关键词： 低介电常数 SiCOH薄膜 碳氢掺杂     

SiCOH低介电常数薄膜的性质和键结构分析

以十甲基环五硅氧烷为反应源、采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR_CVD）方法制备了具有低介电常数，且电绝缘性能和热稳定性优良的SiCOH薄膜. 通过对富氏变换红外光谱(FTIR)的分析，比较了反应源和薄膜键结构的差异，证实薄膜中一方面保持了源中由Si—O—Si键构成的环结构，另一方面形成了由大键角Si—O—Si键构成的鼠笼式结构，在沉积过程中失去的主要是侧链的—CH3基团. 薄膜经过400℃热处理后，其介电常数由385降低到285，对其FTIR谱的分析指出，薄膜中鼠笼式结构比例的增加可能是薄膜介电常数降低的原因. 关键词： 低介电常数 SiCOH薄膜 化学键结构     

Si—OH基团对SiCOH低k薄膜性能的影响与控制

研究了十甲基环五硅氧烷(D5)的电子回旋共振等离子体沉积的SiCOH薄膜中Si—OH基团对介电性能和漏电流的影响.结果表明Si—OH含量的增大会导致介电常数k的增大、漏电流的降低和介电色散的增强.由于Si—OH结构的强极化补偿了薄膜密度减小带来的介电常数降低，导致总的介电常数k增大.高Si—OH含量下漏电流的降低是由于封端的Si—OH基团降低了薄膜中Si—O网络的连通概率p而导致网络电导下降的缘故.介电色散的增强与Si—OH封端结构的快极化过程有关.改变放电参数以提高电子能量，从而提高源的电离程度，使更多的Si—OH基团断裂并通过缩合反应形成Si—O—Si网络，可以进一步降低薄膜的介电常数. 关键词： SiCOH薄膜 Si—OH结构 介电性能 ECR放电等离子体     

O2掺杂对SiCOH低k薄膜结构与电学性能的影响

以十甲基环五硅氧烷(D5)和氧气(O₂)作为反应气体，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法制备了k＝2.62的SiCOH薄膜.研究了O₂掺杂对薄膜结构与电学性能的影响.结果表明，采用O₂掺杂可以在保持较低介电常数的前提下极大地降低薄膜的漏电流，提高薄膜的绝缘性能，这与薄膜中Si-O立体鼠笼、Si-OH结构含量的提高有关. 关键词： SiCOH薄膜 2掺杂')" href="#">O₂掺杂 介电性能 键结构     

O2掺杂对SiCOH低k薄膜结构与电学性能的影响

以+甲基环五硅氧烷(D5)和氧气(O2)作为反应气体,采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CvD)方法制备了κ=2.62的SiCOH薄膜.研究了O2掺杂对薄膜结构与电学性能的影响.结果表明,采用O2掺杂可以在保持较低介电常数的前提下极大地降低薄膜的漏电流,提高薄膜的绝缘性能,这与薄膜中Si-O立体鼠笼、Si-OH结构含量的提高有关.     

微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法沉积氟化非晶碳薄膜的研究

使用三氟甲烷和苯的混合气体,利用微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积法制备了F/C比在0.11—0.62之间的α-C∶F薄膜.研究了微波功率对薄膜沉积和结构的影响,发现微波功率的升高提高了薄膜的沉积速率,降低了薄膜的F/C比,也降低了薄膜中CF和CF₃基团的密度,而使CF₂基团的密度保持不变.在高微波功率下可以获得主要由CF₂基团和C=C结构组成的α-C∶F薄膜.薄膜的介电频率关系(1×10³—1×10⁶Hz)和损耗频率关系(1×10²—1×10⁵Hz)均呈指数规律减小,是缺陷中心间简单隧穿引起的跳跃导电所致.α-C∶F薄膜的介电极化主要来源于电子极化 关键词： 氟化非晶碳薄膜 ECR等离子体沉积 键结构 介电性质     

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

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.     

螺旋波等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜

利用螺旋波等离子体增强化学气相沉积(HWP-CVD)技术，以SiH4和N2为反应气体进行了氮化硅(SiN)薄膜沉积，并研究了实验参量对薄膜特性的影响.利用傅里叶变换红外光谱、紫外—可见光谱和椭偏光检测等技术对薄膜的结构、厚度和折射率等参量进行了测量.结果表明，采用HWP-CVD技术能在低衬底温度条件下以较高的沉积速率制备低H含量的SiN薄膜，所沉积的薄膜主要表现为Si—N键合结构.采用较低的反应气体压强将提高薄膜沉积速率，并使薄膜的致密性增加.适当提高N2/SiH4比例有利于薄膜中H含量的降低. 关键词： 螺旋波等离子体 化学气相沉积 氮化硅薄膜     

沉积温度对钛硅共掺杂类金刚石薄膜生长、结构和力学性能的影响

采用中频磁控溅射Ti80Si20复合靶在单晶硅表面制备了共掺杂的类金刚石薄膜.研究了沉积温度对薄膜生长速率、化学成分、结构、表面性质和力学性能的影响.结果表明:随沉积温度升高,薄膜生长速率降低,薄膜Ti和Si原子浓度增加,C原子浓度降低;在高温下沉积的薄膜具有低sp3C含量、低表面接触角、低内应力和高的硬度与弹性模量.基于亚表层注入生长模型分析了沉积温度对薄膜生长和键合结构的影响,从薄膜生长机制和微观结构解释了表面性质和力学性能的变化.     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究:(Ⅰ)sp结构与化学键分析

以CF4,CH4和N2为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同功率下制备了含氮氟化类金刚石膜.用俄歇电子能谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱对薄膜的电子结构和化学键进行了表征,并结合高斯分峰拟合方法分析了薄膜中sp2,sp3结构比率.结果表明,制备的薄膜属于类金刚石结构,不同沉积功率下,薄膜内的sp2/sp3值在2.0—9.0之间,随着沉积功率的增加薄膜内sp2的相对含量增加.膜内主要有C—Fx(x=1,2),C—C,CC和CN等化学键.沉积功率增加,C—C基团增加,膜内F的浓度降低,C—F基团减少,薄膜的关联加强,稳定性提高.