【摘 要】
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为了给微电子电路提供高速、低动态功耗和低串扰噪声,需要低介电常数（low-k）和高机械性能的材料作为后端线路互连的层间电介质（ILD）绝缘体。而目前低k材料集成的主要困难是较低的机械性能和热稳定性。由于有序多孔OSG材料具有低极化性的化学成分以及具有一定比例的孔隙而成为近年来令人关注的低k材料之一。有序多孔OSG材料能够降低k值的同时改善薄膜的机械性能。本研究的重点是寻找能够改善低k薄膜机械性能的
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为了给微电子电路提供高速、低动态功耗和低串扰噪声,需要低介电常数（low-k）和高机械性能的材料作为后端线路互连的层间电介质（ILD）绝缘体。而目前低k材料集成的主要困难是较低的机械性能和热稳定性。由于有序多孔OSG材料具有低极化性的化学成分以及具有一定比例的孔隙而成为近年来令人关注的低k材料之一。有序多孔OSG材料能够降低k值的同时改善薄膜的机械性能。本研究的重点是寻找能够改善低k薄膜机械性能的可能方法。实验取得了以下成果:1.本实验在采用溶胶-凝胶技术和旋涂工艺的基础上成功制备出了具有碳桥结构（-CH2-CH2-）的多孔有机硅酸盐（OSG）薄膜。结果表明,-CH2基团吸收峰的强度随着碳桥浓度的增加而升高,并且Si原子间具有碳桥结构的OSG膜更能形成有序的孔隙结构。所制备含桥连结构的OSG薄膜的杨氏模量均在6 GPa以上,并且随着碳桥浓度的增加而上升。2.比较了不同致孔剂（CTAC）浓度以及不同前驱体比例（BTMSE/MTMS的比值）对具有碳桥结构的有序OSG薄膜性能的影响。实验发现,孔隙率、孔径和收缩率均随致孔剂CTAC浓度的增加而上升。特别地当CTAC质量分数在30%-50%之间,BTMSE/MTMS=25/75时,孔排列比较有序,孔半径为1.25-1.33nm,水接触角均大于91°,杨氏模量最高可达8.1 GPa,介电常数在2.5-2.2之间,此时薄膜具有自身最优的综合性能。3.同时,比较了不同退火环境（空气和氮气）下薄膜样品的力学性能。结果显示,空气退火薄膜样品的杨氏模量高于N2退火的薄膜样品。这是因为空气退火中碳桥的氧化移除导致微孔的坍塌,薄膜内部密度的增大,并为硅烷醇基团的缩合创造了更有利的条件,因此也增加了基质的连通性和薄膜的杨氏模量。
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