高耐力フルオロカーボン絶縁被覆のプラズマプロセスによる形成と損傷修復に関する研究

等离子工艺高强度氟碳绝缘涂层的形成及损伤修复研究

基本信息

批准号：
12750233
负责人：
菅原広剛
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

C_7F_<16>を材料としたプラズマCVD法でアモルファスフルオロカーボン(CF)膜を堆積した。XPSでF/C組成比を、静電容量測定とエリプソメータによる膜厚測定から比誘電率ε_rを、正極性針対平板電極系絶縁破壊試験で絶縁耐力をそれぞれ測定し、熱処理(100〜300℃)後の膜厚減少分から耐熱性を評価した。これらの結果から(1)材料のガス圧依存性(30〜80Pa)、(2)He混合(0〜30Pa)の影響、(3)酸素混合(2〜4Pa)の影響を検討した。(1)では低圧ほどF/C比が上昇しε_rは2.1程度まで下がったが、同時に堆積率も低下し耐熱性試験時の膜厚減少幅も大きくなった。絶縁耐力は2MV/cm以上であった。材料ガス圧による膜質制御では耐熱性向上と誘電率低減の両立は難しかった。類似の巨大分子材料C_8F_<18>を用いて堆積したCF膜でも比誘電率は2.5以下、絶縁耐力は1MV/cm以上であった。(2)ではHe増加に伴いε_rが低下し(1)同様の傾向が見られた。加えて、堆積中のプラズマ状態が安定して膜質のばらつきが減り再現性が向上した。(3)ではCF膜からのC原子引き抜きによるF/C比増加即ちε_r低下を期待したが、酸素活性種のエッチング効果が強く数Paの混合で堆積率が著しく低下し、6Pa以上では膜堆積できなくなった。2〜4Paにおける堆積膜の膜質はばらつきが大きいものの、中には低いε_rが得られた例もあり、多孔質構造のような空疎なCF膜が得られた可能性が示唆される。続いて、絶縁破壊部再生を模擬し、CF膜で被覆済みの面と基板が露出した面が接する個所へのCF膜再堆積を試みた。膜厚の時間変化から、再堆積開始時は露出面への堆積の方が速やかに進む傾向が見られたが、再堆積が進行した後は、被覆面と露出面に堆積したCF膜の厚さは同程度になった。

以C_7F_16为材料，采用等离子体CVD法沉积非晶碳氟化合物(CF)薄膜。使用XPS测量F/C组成比，使用椭圆计测量电容和膜厚度测量相对介电常数ε_r，使用正针-平电极系统介电击穿测试测量介电强度。根据膜厚度的减少来评价耐热性。根据这些结果，我们研究了（1）材料的气压依赖性（30-80Pa），（2）He 混合的影响（0-30Pa），以及（3）氧气混合的影响（2-4Pa）。在(1)中，随着压力降低，F/C比增加，ε_r降低至2.1左右，但同时沉积速率降低，耐热测试期间膜厚度的减少也增加。介电强度超过2MV/cm。通过使用原料气体压力来控制膜质量，很难同时提高耐热性和降低介电常数。使用类似的高分子材料C_8F_<18>沉积的CF膜也具有小于2.5的介电常数和大于1MV/cm的介电强度。在(2)中，ε_r随着He的增加而减小，在(1)中观察到类似的趋势。此外，沉积过程中的等离子体状态稳定，减少了薄膜质量的变化并提高了再现性。在(3)中，我们预计由于C原子从CF薄膜中脱出，F/C比会增加，即ε_r减少，但活性氧的刻蚀作用很强，沉积与几Pa混合时，速率显着下降。我不能再这样做了。尽管在2至4 Pa下沉积薄膜的质量差异很大，但在某些情况下获得了较低的ε_r，这表明获得具有多孔结构的空隙CF薄膜的可能性。接下来，我们模拟介电击穿区域的再生，并尝试在已覆盖CF膜的表面和基板的暴露表面接触的情况下重新沉积CF膜。从膜厚随时间的变化发现，在再沉积开始时，暴露表面上的沉积往往进展得更快，但再沉积进行后，覆盖表面和暴露表面上沉积的CF膜厚度减小。它变得大约相同的水平。