Low-K-Filme

Low-K-Schicht (niedrige Dielektrizitätskonstante)

Low-κ-Filme (niedrige Dielektrizitätskonstante) werden häufig als Isolatoren verwendet, da sie ein Übersprechen auf integrierten Schaltkreisen (ICs) verhindern können. Diese niedrige Dielektrizitätskonstante ermöglicht im Vergleich zu Siliziumdioxid schnelle Schaltgeschwindigkeiten und mehr Komponenten auf einem einzigen Chip.

Typische Low-κ-Anwendungsmethoden:

• Chemische Gasphasenabscheidung (CVD): κ-Werte >2,5
• Spin-On: κ values < 2.5, porous films (< 65nm)

Schwarzer Diamant I, II, und III

Produziert von Applied Materials

Es gibt drei Generationen von Black Diamond-Filmen, die unten aufgeführt sind:

1. Original Black Diamond (auch BD1 genannt) (k~3,0), ist der Industriestandard für die 90/65nm Knotenpunkte. Die Herstellung von nano-porösen Low-k-Filmen ist ein zweistufiger Prozess, der aus der PECVD-Abscheidung eines Organosilikatglas-"Grundgerüsts" und einer thermisch labilen organischen Phase besteht, gefolgt von einer ultravioletten (UV) Aushärtung, die die labile Phase entfernt - und damit Porosität erzeugt - und die verbleibende Siliziumoxidmatrix restrukturiert und stärkt, um den endgültigen nano-porösen Film zu bilden. Dank der geringen durchschnittlichen Porengröße und der engen Porengrößenverteilung ist eine Porenversiegelung nicht erforderlich.

2. Die Black Diamond II (auch BD2 genannt) nano-poröse Low-k-Schicht ist der Industriestandard für die 45/32nm Kupfer/Low-k-Verbindungen, mit einem k-Wert von etwa 2,5.

3. Die nächste Generation der Black Diamond III-Schicht (auch BD3 genannt) erweitert diese branchenführende Technologie auf eine ULK-Schicht (k~2,2) zur Skalierung auf 22nm und darunter und zur Verbesserung der Baugruppengeschwindigkeit. Sie verleiht außerdem die mechanische Festigkeit (Härte und Elastizität), die für neue, fortschrittliche Packaging-Systeme erforderlich ist. Die Schicht weist eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit, einen stabilen k-Wert nach dem Ätzen und Entfernen des Fotolacks sowie eine hervorragende mechanische Festigkeit auf.

Chemische Formel: SiCOH

Κ= 2.2- 3.0

Dieser Low-κ-Film wird durch Einbringen von -CH3 in ein Silika-Substrat hergestellt, um ein hybrides dielektrisches Material, SiOC:H, zu erzeugen.

Es wird durch CVD bei Raumtemperatur mit einem Organosilan-Vorläufer zusammen mit Sauerstoff und Distickstoffoxid als Oxidationsmittel anstelle von Wasserstoffperoxid hergestellt.

Die Low-κ-Beschichtungen von Black Diamond sind vorteilhaft, weil das Substrat die gleichen thermomechanischen Eigenschaften wie Siliziumoxid beibehält, wobei die Schaltgeschwindigkeiten wesentlich schneller sind und die Isolierung verbessert wird.