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。

使用C_7F_ <16>通过等离子体CVD沉积无定形的氟化合物（CF）膜。使用XPS测量了F/C组成比，并使用椭圆计测量了电容测量和膜厚度测量的相对介电常数ε_R，并使用阳性针对板电极系统绝缘测试，并根据膜厚度降低膜厚度耐热处理（100-300-300-300°C.）来测量介电强度。从这些结果中，我们研究了（1）材料（30-80 pa）的气压依赖性的影响，（2）He混合（0-30 pa）的作用，以及（3）氧混合的影响（2-4 pa）。在（1）中，f/c的比率随着压力降低而增加，ε_R降至约2.1，但与此同时，沉积速率也降低，并且在耐热性测试期间的膜厚度降低。绝缘强度为2MV/cm或更多。使用材料气压控制膜质量时，很难同时提高耐热性和减少介电常数。使用类似的大分子材料C_8F_ <18>沉积的CF膜的相对介电常数为2.5或更小，绝缘强度为1MV/cm或更多。在（2）中，ε_R随着HE的增加而减小（1），并且观察到相同的趋势。此外，沉积过程中的血浆状态稳定，降低了膜质量的变化，并提高了可重复性。在（3）中，我们期望通过从CF膜中提取C原子的f/c比或ε_R的增加，但是被观察到氧气活性物种的蚀刻效果很强，当混合了几个PA时，氧气活性物种的蚀刻效果显着降低，并且在6 pa或更多时不可能降低膜沉积。尽管在2-4 pa处沉积膜的膜质量很大，但在某些情况下，获得了低ε_R，这表明已经获得了一个空的CF膜，例如多孔结构。随后，试图对CF膜的重新沉积，以模拟介电分解部分的再生以及被CF膜覆盖的表面，并且暴露于基板的表面已接触。由于膜厚度的时间变化，因此在重新沉积开始时，暴露的表面上存在沉积的趋势，但是在重新定位进行后，CF膜的厚度沉积在覆盖面和裸露的表面上。