SiCOH低κ薄膜的ECR等离子体制备及F掺杂效应研究

论文摘要

以十甲基环五硅氧烷（D5）为反应源、采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积（ECR-CVD）方法制备了介电常数较低、电学性能和热稳定性优良的SiCOH薄膜。通过反应源和薄膜结构的FTIR谱分析,比较了它们在键结构上的差异,证实薄膜中形成了由大键角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主要原因。 通过在源气体中添加三氟甲烷（CHF3）气体,进一步研究了氟掺杂对薄膜结构和沉积速率的影响。发现随着CHF3/D5流量比的增大,薄膜的沉积速率呈“N”型变化,根据薄膜结构和成份的FTIR和XPS分析、放电等离子体中基团分布的OES分析,认为薄膜沉积速率的变化是由于CHF3的增加导致薄膜生长从以沉积F-SiCOH薄膜为主过渡到以沉积a-C:F:H薄膜为主的结果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 低介电常数材料的研究背景
• 1.2 SiCOH薄膜研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 SiCOH薄膜的制备及表征方法
• 2.1 SiCOH 薄膜的制备方法
• 2.1.1 微波电子回旋共振等离子体（ECR）原理简介
• 2.1.2 ECR等离子体沉积薄膜方法与实验装置
• 2.1.3 实验参数
• 2.2 SiCOH薄膜性能与结构的表征方法
• 2.2.1 SiCOH薄膜的介电与电学性能的表征
• 2.2.2 SiCOH薄膜结构与成份的表征
• （1） 傅立叶变换红外光谱原理简介
• （2） XPS分析原理简介
• 2.3 D5 ECR放电等离子体特性分析
• 2.3.1 ECR放电等离子体的发射光谱诊断原理与方法
• 2.3.2 特征谱线与基团识别
• 第三章 SiCOH薄膜的介电、电学性能与键结构分析
• 3.1 SiCOH薄膜的介电性能与电绝缘性能
• 3.2 SiCOH薄膜的热稳定性
• 3.3 SiCOH薄膜的键结构分析
• 3.4 D5的ECR放电等离子体特性与薄膜的键结构的关联
• 第四章 F掺杂对SiCOH薄膜的结构与性能的影响
• 4.1 F掺杂对SiCOH薄膜结构和成分的影响
• 4.2 F掺杂对SiCOH薄膜沉积速率的影响
• 4.3 F掺杂对SiCOH薄膜的介电性能的影响
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要结果
• 5.2 存在的主要问题与进一步的研究方向
• 参考文献
• 附录: 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢