English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2005, Vol. 17 Issue (06): 1001-1011 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

低介电常数介质薄膜的研究进展*

王娟**;张长瑞;冯坚   

  1. 国防科技大学航天与材料工程学院 新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室　长沙410073
  • 收稿日期:2004-10-01 修回日期:2005-04-01 出版日期:2005-11-24 发布日期:2009-04-02
  • 通讯作者: 王娟
下载PDF ( 3801 ) 引用
导出

The Development of Low Dielectric Constant Films

Wang Juan**;Zhang Changrui;Feng Jian   

  1. Key Laboratory of Advanced Ceramic Fibers &Composites,College of Aerospace and Material Engineering ,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China
  • Received:2004-10-01 Revised:2005-04-01 Online:2005-11-24 Published:2009-04-02
  • Contact: Wang Juan
用低介电常数介质薄膜作金属线间和层间介质可以降低超大规模集成电路(ULSI) 的互连延迟、串扰和能耗。从介质极化的原理出发,揭示了开发低介电常数介质薄膜的可能途径;综述了低介电常数介质薄膜的制备方法、结构与性能表征、工艺兼容性等领域的最新进展。
关键词： 低介电常数介质薄膜, 多孔薄膜, SSQ 基介质, 纳米多孔SiO2 薄膜, 含氟氧化硅(SiOF) 薄膜, 含碳氧化硅(SiOCH) 薄膜, 有机聚合物介质
Low dielectric constant ( low k ) films used as intermetal or interlevel dielectrics can minimize interconnect resistancePcapacitance ( RC) delay,power consumption and cross talk of ULSI.The possible ways to lower the k values of dielectric films are revealed based on analysis of molecule polarization. The synthesis,structure,properties and process interaction of low k dielectrics are reviewed.Characterization techniques for low k dielectric films are summarized.
Key words: low dielectric constant films, porous films, silsesquioxane (SSQ) based dielectrics, nanoporous silica films, fluorine doped silica film (SiOF), carbon doped silica film (SiOCH), organic polymer dielectrics

中图分类号: 

()

[ 1 ] Lee W W, Ho P S. MRS Bulletin , 1997 , 22(10) : 19 —23
[ 2 ] Banerjee K, Amerasekera A , Dixit G, et al . Technical Digest of IEEE International Electron Device Meeting. San Francisco ,1996. 65 —68
[ 3 ] Fan H Y, Bentley H R , Kathan K R , et al . J . Non-Cryst .Solids , 2001 , 285 : 79 —83
[ 4 ] 陈季丹( Chen J D) , 刘子玉(Liu Z Y) . 电介质物理学(Dielectrics Physics ) . 北京: 机械工业出版社( Beijing :Mechanical Industry Press) , 1982. 95 —100
[ 5 ] Maex K, Baklanov M R , Shamiryan D , et al . J . Appl . Phys. ,2003 , 93(11) : 8793 —8841
[ 6 ] 方俊鑫( Fang J X) , 殷之文( Yin Z W) . 电介质物理学(Dielectrics Physics) . 北京: 科学出版社(Beijing : Scientific Press) , 1989. 1 —2
[ 7 ] Miller R D. Science , 1999 , 286 : 421 —423
[ 8 ] Qin S , Zhou Y Z , Chan C , et al . IEEE Electron Device Letters ,1998 , 19(11) : 420 —422
[ 9 ] Grill A. Thin Solid Films , 2001 , 398P399 : 527 —532
[10] Chang T C , Mor Y S , Liu P T , et al . Thin Solid Films , 2001 ,398/399 : 523 —526
[11] Lan J K, Wang Y L , Wu YL , et al . Thin Solid Films , 2000 ,377/378 : 776 —780
[12] Chang T C , Chou M F , Mei Y J , et al . Thin Solid Films , 1998 ,332 : 351 —355
[13] Liu P T , Cang T C , Sze S M, et al . Thin Solid Films , 1998 ,332 : 345 —350
[14] Chang T C , Mor Y S , Liu P T , et al . Thin Solid Films , 2001 ,398/399 : 637 —640
[15] Chang T C , Mor Y S , Liu P T , et al . Thin Solid Films , 2001 ,398/399 : 632 —636
[16] Sun J N , Gidley D W, Hu Y F , et al . Mater. Res. Soc. Symp.Proc. , 2002 , 726 : Q10. 5. 1 —Q10. 5. 12
[17] Hasegawa S , Tsukaoka T , Inokuma T , et al . J . Non-Cryst .Solids , 1998 , 240 : 154 —165
[18] Kim K H , Kwon D H , Lee G S. Thin Solid Films , 1998 , 332 :369 —374
[19] Byun K M, Lee W J . Thin Solid Films , 2000 , 376 : 26 —31
[20] Mei Y J , Chang T C , Chang S J , et al . Thin Solid Films , 1997 ,308P309 : 501 —506
[21] 丁士进(Ding S J) , 张卫(Zhang W) , 王鹏飞(Wang P F) 等.功能材料(J . Functional Materials) , 2000 , 31(5) : 452 —455
[22] 王鹏飞(Wang P F) , 丁士进(Ding S J ) , 张卫(Zhang W) 等.半导体技术(Semiconductor Technology) , 2001 , 26(1) : 37 —39
[23] Lubguben J Jr , Saitoh A , Kurata Y, et al . Thin Solid Films ,1997 , 337 : 67 —70
[24] Oh K S , Kang M S , Lee K M, et al . Thin Solid Films , 1999 ,345 : 45 —49
[25] Wang P F , Ding S J , Zhang D W, et al . Thin Solid Films , 2001 ,385 : 115 —119
[26] 丁士进(Ding S J) , 张庆全(Zhang Q Q) , 张卫(Zhang W) 等.无机材料学报(J . Inorganic Materials) , 2001 , 16 (6) : 1169 —1173
[27] Jo M H , Park H H , Kim D J , et al . J . Appl . Phys. , 1997 , 82(3) : 1299 —1304
[28] Sang H H , Kim J J , Park H H. J . Am. Ceram. Soc. , 2000 , 83(3) : 533 —540
[29] Kawakami N , Fukumoto Y, Kinoshita T , et al . Jpn. J . Appl .Phys. Part 2 , 2000 , 3APB : L182 —L184
[30] Hong J K, Yang H S , Jo M H , et al . Thin Solid Films , 1997 ,308/309 : 495 —500
[31] Jain A , Rogojevic S , Ponoth S , et al . Thin Solid Films , 2001 ,398/399 : 513 —522
[32] McDonagh C , Sheridan F , Butler T , et al . J . Non-Cryst . Solids ,1996 , 194 : 72 —77
[33] Fardad M A , Yeatman E M, Dawnay E J C , et al . J . Non-Cryst .Solids , 1995 , 183 : 260 —267
[34] Hrubesh W, Poco J F. J . Non-Cryst . Solids , 1995 , 188 : 46 —53
[35] Mezza P , Phalippou J , Sempere R. J . Non-Cryst . Solids , 1999 ,243 : 75 —79
[36] Hong J K, Kim H R , Park H H. Thin Solid Films , 1998 , 332 :449 —454
[37] Hyun S H , Kim T Y, Kim G S , et al . J . Mater. Sci . Lett . ,2000 , 19 : 1863 —1866
[38] Unlusu B , Sunol S G, Sunol A K. J . Non-Cryst . Solids , 2001 ,279 : 110 —118
[39] Kim G S , Hyun S H , Park H H. J . Am. Ceram. Soc. , 2001 ,84(2) : 453 —455
[40] Prakash S S , Brinker C J , Hurd A J , et al . Nature , 1995 , 373 :439 —442
[41] Yang H S , Choi S Y, Hyun S H , et al . Thin Solid Films , 1999 ,348 : 69 —73
[42] Gnade B E , Cho C C , Smith D M, et al . US 5 804 508 , 1998
[43] Smith D M, Ramos T , Roderick K H , et al . US 6 048 804 , 2000
[44] Liu Y, Ren W, Zhang L Y, et al . Thin Solid Films , 1999 , 353 :124 —128
[45] Taylor D J , Fleig P F , Hietala S L. Thin Solid Films , 1999 ,332 : 257 —261
[46] Flannery C M, Murray C , Streiter I , et al . Thin Solid Films ,2001 , 388 : 1 —4
[47] Bruneau A B , Fisson S , Gallas B , et al . Thin Solid Films , 2000 ,377/378 : 57 —61
[48] Hostetler J L , Stewart D , Daitch C E , et al . J . Non-Cryst Solids ,1998 , 225 : 19 —23
[49] 吴广明(Wu G M) , 鲁鸿雁(Lu H Y) , 王珏(Wang Y) 等. 物理学报(Acta Physica Sinica) , 2002 , 51(1) : 104 —110
[50] Wu G M, Wang J , Shen J , et al . J . Non-Cryst . Solids , 2000 ,275 : 169 —174
[51] Yang H S , Choi S Y, Hyun S H , et al . J . Non-Cryst . Solids ,1997 , 221 : 151 —156
[52] Kim J H , Jung S B , Park H H , et al . Thin Solid Films , 2000 ,377/378 : 467 —472
[53] Kim J H , Kim H R , Park H H , et al . Appl . Surf . Sci . , 2001 ,169/170 : 452 —456
[54] Jo M H , Hong J K, Park H H , et al . Thin Solid Films , 1997 ,308/309 : 490 —495
[55] Liu P T , Chang T C , Hsu K C , et al . Thin Solid Films , 2002 ,414 : 1 —6
[56] Kumar A , Bakhru H , Fortin J B , et al . Thin Solid Films , 2001 ,396 : 5 —8
[57] Kim H R , Park H H , Hyun S H , et al . Thin Solid Films , 1998 ,332 : 444 —448
[58] KimJ J , Park H H , Hyun S H. Thin Solid Films , 2000 , 377/378 : 525 —529
[59] KimJ J , Park H H , Hyun S H. Thin Solid Films , 2001 , 384 :236 —242
[60] Wang S J , Park H H , Yeom G Y, et al . Appl . Surf . Sci . ,2001 , 169 : 457 —462
[61] Ackerman W C , Smith D M, Stoltz R A. US 5 807 607 , 1998
[62] Valentini L , Braca E , Kenny J M, et al . J . Non-Cryst . Solids ,2001 , 291 : 153 —159
[63] Yi J W, Lee Y H , Farouk B. Thin Solid Films , 2000 , 374 :103 —108
[64] Mountsier T W, Samuels J A. Thin Solid Films , 1998 , 332 :362 —368
[65] Yokomichi H , Hayashi T , Amano T , et al . J . Non2Cryst . Solids ,1998 , 230 : 641 —644
[66] 叶超(Ye C) , 康健(Kang J ) , 宁兆元(Ning Z Y) 等. 功能材料(J . Functional Materials) , 2000 , 32(5) : 499 —501
[67] 江美福(Jiang M F) , 宁兆元(Ning Z Y) . 物理学报(Acta Physica Sinica) , 2004 , 53(9) : 3220 —3224
[68] Fujii T , Hiramatsu M, Nawata M. Thin Solid Films , 1999 , 343/344 : 457 —460
[69] Bai Y Q , Chiniwalla P , Kohl P A , et al . International Symposium on Advanced Packaging Materials. 2001. 322 —326
[70] Ukishima S , Iijima M, Sato M, et al . Thin Solid Films , 1997 ,308P309 : 475 —479
[71] Simpson J O St , Clair A K. Thin Solid Films , 1997 , 308P309 :480 —485
[72] Godbey D J , Buckley L J , Purdy A P , et al . Thin Solid Films ,1997 , 308P309 : 470 —474
[73] Xu P , Huang K G, Patel A , et al . International Interconnect Technology Conference , 1999. 109 —111
[74] Hacker N P , Figge L K, Flores V , et al . International Interconnect Technology Conference , 1998. 286 —288
[75] Ikeda M, Kudo H , Shinohara R , et al . International Interconnect Technology Conference , 1998. 131 —133
[76] Wang J G, Kim H K, Shi F G, et al . Thin Solid Films , 2000 ,377/378 : 413 —417
[77] Kim K S , Jang Y C , Kim H J , et al . Thin Solid Films , 2000 ,377/378 : 122 —128
[78] Jo H K, Quan Y C , Jung D G. Thin Solid Films , 2000 , 377/378 : 33 —36
[79] 王鹏飞(Wang P F) , 张卫(Zhang W) , 王季陶(Wang J T) 等.微电子技术(Microelectronic Technology) , 2000 , 28 (1) : 31 —35
[80] 阮刚(Ruan G) , 肖夏(Xiao X) , 朱兆　(Zhu ZM) . 电子学报(Acta Electronica Sinica) , 2000 , 28(11) : 84 —87
[81] Chang K M, Yang J Y, Chen L W, et al . Thin Solid Films ,2000 , 376 : 124 —130
[82] Anand M B , Yamada M, Shibata H. IEEE Transactions on Electron Devices , 1997 , 44(11) : 1965 —1971
[83] Liu W C , Yang C C ,Chen W C , et al . J . Non-Cryst . Solids ,2002 , 311 : 233 —240
[84] 丁大钊(Ding D Z) , 叶春堂(Ye C T) , 赵志祥(Zhao Z X) 等.中子物理学———原理、方法与应用( Neutron Physics :Principles , Methods and Applications) . 北京: 原子能出版社(Beijing : Atomic Energy Press) , 2001. 784 —791
[85] Baklanov M R , Mogilnikov K P. Microelectronic Engineering ,2002 , 64 : 335 —349
[86] Wu WL , Wallace W E , Lin E K, et al . J . Appl . Phys. , 2000 ,87(3) : 1193 —1200
[87] Huang E , Toney M F , Volksen W, et al . Appl . Phys. Lett . ,2002 , 81(12) : 2232 —2234
[88] Baklanov M R , Mogilnikov K P , Polovinkin V G, et al . J . Vac.Sci . Technol . , 2000 , B18 (3) : 1385 —1397
[89] Petkov M P , Wang C L , Weber M H , et al . J . Phys. Chem. B ,2003 , 107 : 2725 —2734
[90] Sun J N , Hu Y F , Frieze W E , et al . Radiation Phys. Chem. ,2003 , 68 : 345 —349
[91] Dull T L , Frieze W E , Gidley D W, et al . J . Phys. Chem. B ,2001 , 105 : 4657 —4662
[92] Wang C L , Weber M H , Lynn K G, et al . Appl . Phys. Lett . ,2002 , 81(23) : 4413 —4415
[93] Gidley D W, Frieze W E , Dull T L , et al . Phys. Rev. B , 1999 ,60(8) : R5157 —R5160
[94] Gidley D W, Frieze W E , Dull T L , et al . Appl . Phys. Lett . ,2000 , 76(10) : 1282 —1284
[95] Yu R S , Ito K, Hirata K, et al . J . Appl . Phys. , 2003 , 93(6) :3340 —3344
[96] Yu R S , Ohdaira T , Suzuki R , et al . Appl . Phys. Lett . , 2003 ,83(24) : 4966 —4968
[97] Petkov M P , Weber M H , Lynn K G, et al . Appl . Phys. Lett . ,2000 , 77(16) : 2470 —2472
[98] Sun J N , Gidley D W, Dull T L , et al . J . Appl . Phys. , 2001 ,89(9) : 5138 —5144
[99] Shamiryan D , Baklanov M R , Maex K. J . Vac. Sci . Technol .B , 2003 , 21 : 220 —226
[1] 邓罡华, 王鸿飞, 郭源. 非线性光学研究水及电解质水溶液界面的进展-空气/电解质水溶液界面特定阴阳离子效应[J]. 化学进展, 0, (): 0-0.
[2] 刘渊, 丁立平, 曹源, 房喻. 荧光传感器阵列的研究进展[J]. 化学进展, 0, (): 0-0.
[3] 王金业, 宋晨, 徐景坤, 丁宝全. 利用DNA折纸术构建功能纳米材料的研究进展[J]. 化学进展, 0, (): 0-0.
[4] 刘娟, 杨青林, 徐晶晶, 刘克松, 郭林, 江雷. 仿壁虎和贻贝黏附材料的研究进展[J]. 化学进展, 0, (): 0-0.
[5] 李鹏, 孙彦平* . 非水系二次锂-氧电池正极[J]. 化学进展, 2012, 24(12): 2457-2471.
[6] 蔡晓舟, 江浪, 董焕丽, 李晶泽*, 胡文平* . 有机电路及其基本元器件[J]. 化学进展, 2012, 24(12): 2431-2442.
[7] 张栋, 张存中*, 穆道斌, 吴伯荣, 吴锋 . 锂空气电池研究述评[J]. 化学进展, 2012, 24(12): 2472-2482.
[8] 韩飞, 陆安慧, 李文翠* . 结构可控的炭基材料在锂离子电池中的应用[J]. 化学进展, 2012, 24(12): 2443-2456.
[9] 王洒洒, 孙辉, 陈胜洁, 尤洪星, 刘晔* . 过渡金属酸盐在催化反应中的应用[J]. 化学进展, 2012, 24(12): 2287-2298.
[10] 朱绪飞, 韩华, 戚卫星, 路超, 蒋龙飞, 段文强 . 二次阳极氧化技术的理论依据及其局限性[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2073-2086.
[11] 李辉, 赵蕴慧, 袁晓燕. 抗结冰涂层: 从表面化学到功能化表面[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2087-2096.
[12] 储根柏, 陈军, 刘付轶*, 盛六四* . 气相自由基反应动力学的光电离质谱研究[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2097-2105.
[13] 张会京, 侯信* . 有机高分子/无机半导体杂化太阳能电池的发展现状与展望[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2106-2115.
[14] 王会香, 姜东, 吴东, 李德宝, 孙予罕 . TiO2光催化还原CO2[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2116-2123.
[15] 邓罡华, 王鸿飞, 郭源. 非线性光学研究水及电解质水溶液界面——空气/电解质水溶液界面特定阴阳离子效应[J]. 化学进展, 2012, (10): 1865-1879.
阅读次数
全文


摘要

低介电常数介质薄膜的研究进展*