[发明专利]疏水性的低介电常数膜及其制备方法

说明书

本发明提供一疏水性的低介电常数膜及其制备方法，其中所述低介电常数膜其由一种或多种含氟化合物A通过等离子体增强化学气相沉积方法形成，其中所述一种或多种含氟化合物包含具有通式C_xSi_yO_mH_nF_2x+2y‑n+2或者C_xSi_yO_mH_nF_2x+2y‑n的化合物，其中x为1‑20的整数，y为0‑8的整数，m为0‑6的整数，n为0、3、6、7、9、10、12、13、15、16、17、19，由此在基体表面形成具有较低介电常数，且具有良好疏水性的纳米膜。

技术领域

本发明涉及超大规模集成电路制造领域，详而言之，涉及一疏水性的低介电常数膜及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着电子信息技术的飞速发展，电子产品朝着外形轻薄、速度更快、功能更多样化、智能化程度更高的方向前进。网络速度以几何级提升，随之对电子产品信息处理能力的需求也更加明显。在这样发展趋势下，集成电路的尺寸不断缩小，芯片上集成的器件数目越来越多，集成度要求越来越高。

由于大规模集成电路的集成度越来越高，器件特征尺寸逐渐减小，导致导线电阻以及导线间和层间电容增加，引起电阻-电容(RC)延迟上升，从而出现信号传输延时、噪声干扰增强和功率损耗增大等一系列问题，这极大限制了器件的高速性能。缓解这些问题的重要方法之一就是降低介质材料的介电常数(k)。

在无线电通讯技术领域中，尤其是在GHz范围的通信技术中，具有低介电常数的低损耗材料已经引起了人们越来越广泛的关注。

Clausius-Mossotti方程为降低材料的介电常数提供了两个方向：其一是降低材料本身的极性，包括电子极化、离子极化、分子偶极化、空间电荷极化；其二是降低材料分子密度。后一种方法主要是通过在材料中引入纳微级尺寸的孔径制造多孔材料，但这种方法常常会导致材料的导热性、力学性能大幅下降，更为严重的是，由于毛细效应等作用使含孔材料更容易吸水，使其不能应用于电子元器件的介质层。

一些研究表明，氟碳材料具有优良的耐热性、耐化学药品性和耐候性。C-F键的键能(440kJ/mol)比C-H、C-O、C-C的键能均要高，C-F键比C-H键有更小的极化率。这主要是由于F原子半径小，负电荷集中，使它能将电子云紧紧地限制在以原子核为中心的小区域内，导致其极化率低。引入F原子同时还可以增加材料的自由体积。当构成氟碳材料的单元具有对称结构时，分布在C-C主链两侧C-F键的极性被相互抵消，使整个分子呈非极性状态，可进一步降低材料的介电常数。但是这类材料往往存在加工困难的缺点，比如聚四氟乙烯介电常数可以低至2.1左右，且吸水性、化学稳定性均很好，但其加工困难，难以二次成型，限制了其在电子产品上的应用。

此外，在已有的一些研究中，采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术来制备低介电常数的纳米膜，举例地，将一种或多种有机硅化合物引入一等离子体增强化学气相沉积腔室中，并且引入一成孔剂到腔室内，在恒定射频功率条件下使得该一种或多种有机硅化合物与该成孔剂反应，以沉积一低k膜在该腔室的一基板上，进一步，对此低k膜进行高温退火后处理，以基本上移出此低k膜上的成孔剂。但是在这种方式中，首选需要引入成孔剂形成孔隙来降低介电常数，孔隙不利于材料的疏水性，其次，其需要进行高温退火来移除成孔剂，不利于低介电常数膜在电子产品的应用。

另外，在一些研究中，以聚亚芳基硫醚和四氟乙烯与全氟烯键式不饱和化合物的共聚物为原材料，通过混合混炼之后挤出包含氟树脂、对介电常数为3.0～4.0的树脂组合绝缘层。该方法所制备的低介电常数绝缘层为微米级以上，不适合应用于大规模集成电路中。

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。

发明内容