集成电路互连介质SiCON薄膜的制备和性能表征

论文摘要

随着超大规模集成电路的高速发展,电子元器件也逐渐变得更加小型化、高性能、低功耗和高集成度。然而,RC延迟、互连结构的串扰噪声和功耗成为限制超大规模集成电路性能的重要因素。为了降低集成电路的互连延迟,对互连介质的研究与开发已经成为必然的趋势。本文以1,5-三乙氧基硅亚酰胺基,3-异丙基环己烷为前驱体,通过其与乙醇、水和催化剂的混合,获得了溶胶溶液,并采用旋涂的方法制备出了SiCON薄膜。然后,系统地研究了不同退火温度对薄膜的形貌、化学组成、热稳定性和电学性能的影响。结果表明,经过不同温度退火后,薄膜表面平整光滑,没有开裂现象。热重分析（TGA）表明了当退火温度超过300℃时,将发生严重的失重现象。该薄膜的FTIR分析表明,在300～500℃退火后,薄膜的化学组成和结构都未发生明显变化。XPS分析表明,薄膜中含有Si、C、O、 N元素,随着退火温度的升高,Si、O组分没有发生明显减少,但C、N组分则发生了明显的分解。薄膜中的C的成键方式主要为C-C键、C-O键、C=O键、C-N键。随着退火温度的不断升高,薄膜的Si的成键方式逐渐趋向于SiO2结构,N的成键方式从N-C逐渐转变为N-C-O。在不同温度退火下,薄膜的k值在8.5～12.1范围内。就500℃退火后的样品,在0.8MV/cm的电场下,漏电流密度为6.2×10-5A/cm2。此外,随着退火温度的升高,薄膜的厚度、k值和漏电流密度均逐渐降低,击穿电压逐渐增大。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 集成电路互连介质的提出
• 1.2 集成电路互连介质的性能要求
• 1.3 集成电路互连介质的研究现状
• 1.4 降低集成电路互连介质介电常数的方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 互连介质SICON薄膜的制备与表征方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及设备
• 2.3 实验过程
• 2.3.1 溶胶-凝胶
• 2.3.2 旋转涂胶
• 2.3.3 SiCON薄膜的制备
• 2.3.4 样品表征方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 互连介质SICON薄膜的性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 SiCON薄膜性能表征
• 3.2.1 薄膜形貌表征
• 3.2.2 薄膜热重分析和红外光谱表征
• 3.2.3 薄膜的XPS分析
• 3.2.4 薄膜电学性能分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 硕士阶段完成论文与专利
• 致谢