北方工业大学 王雪松 闫 江 王艳蓉 张 静 魏淑华

随着集成电路尺寸的不断微缩，后段制程（back-end-ofline，BEOL）中低介电常数（low-k）材料的选择制备与集成逐渐成为制约超大规模集成电路发展的重要因素之一。将具有低介电常数的多孔材料集成到微电子器件中对图形化和沉积技术提出了许多挑战，对材料在性能和可靠性方面提出严格的要求。在集成过程中，多层结构中应力驱动的机械失效影响了微电子器件的可靠性。本文通过概述孔隙率、有机桥联末端基团(-CH3、-OH等)、超链接网络和沉积技术对low-k薄膜的不同影响，从力学性能（杨氏模量、硬度)方面讨论了low-k材料的机械可靠性，证明了多孔超低介电常数材料的力学性能与孔隙率、网络结构和沉积技术密切相关，为研究多孔超低介电常数材料提供一定的支撑。

随着微电子器件特征尺寸的不断微缩，晶体管密度不断增加，功耗问题逐渐成为制约集成电路发展的瓶颈之一，互连层电阻和电容所产生的延迟效应越来越明显，而减少RC延迟的途径之一是用低介质常数材料代替传统材料。深亚微米范围内尺寸的缩小意味着图形化和沉积技术面临着巨大的挑战，从而对薄膜可靠性造成了一定影响。

在半导体行业中，杨氏模量经常被用来评估层间介质材料的力学性能和工艺相容性。当杨氏模量不能满足最低标准时，则该材料不能用于双镶嵌集成。本文对low-k材料的机械可靠性进行了调研，研究表明多孔超低介电常数材料的力学性能与孔隙率、网络结构和沉积技术密切相关。……