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纳米多孔SiO_2薄膜在微波功率器件中的应用探索

作　者: 李明月
导　师: 庄奕琪；刘英坤
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 纳米多孔SiO2薄膜低介电常数硅微波功率器件兼容性
分类号: TN385
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

纳米多孔SiO₂薄膜具有介电常数低、与集成电路工艺兼容性好等优点,在未来超大规模集成电路（ULSI）和微波功率器件互连系统的绝缘介质方面具有广阔的应用前景。本文采用Sol-Gel的方法,通过旋转涂胶、老化、超临界干燥和疏水处理,制备了纳米多孔SiO₂薄膜。利用FTIR、SEM、AFM、椭偏仪等方法研究了薄膜的微观结构和性能。研究了纳米多孔SiO₂薄膜与微波功率器件的兼容性。研究结果表明:对薄膜进行真空退火或用Ar等离子体处理可显著改善薄膜的粘附性,而薄膜的性能没有下降;纳米多孔二氧化硅薄膜与传统的光刻工艺不兼容,需采用硬掩膜或帽层结构来阻挡光刻工艺过程中光刻胶和显影液与纳米多孔二氧化硅薄膜的反应,通过PECVD制备二氧化硅薄膜或氮化硅薄膜作帽层成功实现了RIE刻蚀纳米多孔二氧化硅薄膜。将纳米多孔二氧化硅薄膜代替传统PECVD二氧化硅应用到硅微波脉冲功率晶体管的制作工艺中进行实验对比,其直流参数与采用传统介质制备的同批次晶体管的直流参数基本一致。纳米多孔二氧化硅薄膜在微波功率器件的应用已取得实验性可喜进展,得到了直流参数合格的管芯芯片,为进一步研究奠定了坚实的工艺基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-19
  1.1 低介电常数介质薄膜的研究背景  7-8
  1.2 低介电常数介质薄膜的研究进展  8-13
    1.2.1 SiO_2基多孔薄膜  9-10
    1.2.2 SSQ基介质薄膜  10-11
    1.2.3 有机聚合物  11-12
    1.2.4 氟化非晶碳膜  12
    1.2.5 空气间隙  12-13
  1.3 纳米多孔SiO_2薄膜  13-17
    1.3.1 纳米多孔SiO_2薄膜的制备工艺  13-16
      1.3.1.1 气凝胶/干凝胶法  14-15
      1.3.1.2 模板法  15-16
    1.3.2 纳米多孔SiO_2薄膜在集成电路上应用的研究进展  16-17
  1.4 论文的主要研究内容  17-19
    1.4.1 选题依据  17-18
    1.4.2 研究内容  18-19
第二章纳米多孔SiO_2薄膜制备及应用工艺技术研究  19-31
  2.1 纳米多孔SiO_2薄膜制备  19-21
    2.1.1 制备机理  19
    2.1.2 溶胶的配制  19-20
    2.1.3 旋转涂敷  20
    2.1.4 SiO_2醇凝胶薄膜老化  20-21
    2.1.5 超临界干燥  21
    2.1.6 疏水处理  21
  2.2 纳米多孔SiO_2薄膜的表面处理技术  21-25
    2.2.1 纳米多孔SiO_2薄膜热稳定性  21-23
    2.2.2 纳米多孔SiO_2薄膜退火技术  23-24
    2.2.3 纳米多孔SiO_2薄膜表面等离子体处理  24-25
  2.3 纳米多孔SiO_2薄膜的光刻工艺技术研究  25-27
    2.3.1 纳米多孔SiO_2薄膜与光刻工艺的兼容性  25-26
    2.3.2 灰化去胶工艺  26-27
  2.4 纳米多膜孔SiO_2薄的刻蚀技术研究  27-29
    2.4.1 刻蚀机理  27-28
    2.4.2 纳米多孔SiO_2薄膜的干法刻蚀  28-29
  2.5 小结  29-31
第三章纳米多孔SiO_2薄膜性能测试分析  31-41
  3.1 薄膜样品的结构与性能表征方法  31-33
    3.1.1 薄膜微观结构分析  31
    3.1.2 薄膜厚度、折射率孔隙率、密度和测量  31
    3.1.3 薄膜介电性能测试  31-32
    3.1.4 薄膜的粘附性测试  32
    3.1.5 薄膜与微波功率器件的兼容性表征  32-33
  3.2 纳米多孔SiO_2薄膜的基本性能  33-36
    3.2.1 薄膜的基本性能  33
    3.2.2 典型纳米多孔SiO_2薄膜(SCD-SiO_2)的微观形貌  33-34
    3.2.3 纳米多孔SiO_2薄膜的介电性能  34-36
      3.2.3.1 薄膜的介电常数  34-35
      3.2.3.2 薄膜的击穿场强  35-36
  3.3 纳米多孔SiO_2薄膜的粘附性和台阶覆盖性  36-38
    3.3.1 纳米多孔SiO_2薄膜的粘附性  36-38
      3.3.1.1 附着机理  36
      3.3.1.2 影响附着性的因素  36-37
      3.3.1.3 纳米多孔SiO_2薄膜与介质的粘附性研究  37
      3.3.1.4 多孔SiO_2薄膜与金属的粘附性研究  37-38
    3.3.2 纳米多孔SiO_2薄膜的台阶覆盖性研究  38
  3.4 小结  38-41
第四章纳米多孔SiO_2薄膜在硅微波功率器件中的应用  41-45
  4.1 微波功率器件的制作  41
  4.2 器件研制结果  41-43
  4.3 小结  43-45
第五章结论  45-47
致谢  47-49
参考文献  49-53
研究成果  53

纳米多孔SiO_2薄膜在微波功率器件中的应用探索

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