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启东市人民医院
Organo - Fluorine Industry2020年第2期
乡村医生从业管理条例
王海程文海周涛涛卢振成王凌振蒋梁疏
(浙江凯圣氟化学有限公司，浙江衢州324004)
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摘要：低k(介电常数）介质材料替代传统Si02作为互连金属介电层是集成电路发展的必然趋势。总结了低k材料性 能基本要求及制备方法，重点探讨含氣低k有机材料研究进展。认为获得k值低且综合性能优异的含氟有机材料是最终目的，并对含氟低k有机材料的研究前景进行了展望。表膜关键词：金属介电层；低k材料；含氟低k有机材料
〇前言
aon集成电路（1C)元器件集成度不断提高，特征尺 寸不断缩小，特别是线宽减小至亚微米尺寸，相应的 信
号延迟和信号间串扰已经成为限制i c整体性能 的瓶颈问题，RC(电阻电容）延迟是金属互连线可靠 性面临的最大挑战。传统工艺中以铝作为金属互连 线和以Si02作为互连金属介电层（IMD)带来的RC 互连延迟，已经大于信号本身传输的门延迟。通过 采用低k(介电常数）材料可以降低金属线之间的寄 生电容效应，低k互连介质材料成为超大规模集成 电路（VLSI)互连结构的基础，寻k值较低的IM D 材料成为超大规模集成电路工艺的发展方向。 有机聚合物分子主链可以弯曲，使高分子链具 有柔性，填隙性能好、残余应力小、吸水率低，并且k 值一般都比较低，这些特点受到人们的广泛重视。但是有机聚合物热稳定性一般较差，阻碍了其在1C 行业中的应用。为此，对有机聚合物分子进行改性 使其具有低k值、好的热稳定性和良好的溶解性成 为研究热点，其中氟化有机聚合物研究成为低k材 料科学领域中最重要的课题之一。综述了近年来含 氟低k有机聚合物的研究进展。
1低k材料
低k材料是一种绝缘材料，也称为介电材料。为了定量分析电介质的电气特性，一般采用介电常数k来衡量其储存电荷能力。对于介电材料来说，相对k越小，绝缘性越好。一般传统互连金属介电 层Si02的k为3.9，低于3_ 9时则定义为低k。随 着微电子行业的发展，IMD介电材料进入超低k(k <2.2)时代。
1.1低k材料性能要求
低k介电材料必须满足严格的材料性能要求才 能成功应用到1C互连结构中。这些要求包括具有 良好的电气性能、应力性能、热稳定性能、力学以及 化学性质稳定性。所需的电气性能包括低k、低k 介电损耗和漏电流以及高击穿电压。由于RC延迟 和串扰主要由介电常数决定，在传统的CVD Si02膜 中，k约为3.9。
碳纤维复合材料
为了解决超大规模集成电路RC延迟的问题，科学家用低k材料代替Si02，但作为IMD材料不仅 要求k值尽可能低，而且还需要材料的电气、化学、力学和热学等性能满足薄膜制备的要求。例如，电子元器件的制备过程中需要高温处理，处理温度达 到500尤，所以低k材料必须能耐此温度环境几个 小时。另外,IMD材料各层间的线性膨胀系数也要 匹配，否则会由于IMD材料层间的应力不匹配而导 致互联结构发生断裂。而且作为超大规模集成电路 IM D，低k材料必须有大的禁带宽度、低界面态密度 和缺陷密度及少的化学价态，大的禁带宽度和缺陷 密度是为了得到大的电子跃迁的势垒高度。理想的 低k材料的性能要求见表l m。
作者简介：王海（1976—），男，工学博士，高级工程师，技术总监，主要从事电子湿化学品、含氟功能化学品和功能薄膜材料研究。
