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随着制作器件及布线的微细加工技术的不断发展,集成电路的集成度不断提高,从大规模集成电路发展到极大规模集成电路。传统集成电路制造工艺中金属互连材料已经受到很大的限制,而使用较低电阻率的互连材料可以减少引线的宽度和厚度,低K材料作为介质层可以减小分布电容,对降低互连线延迟时间起到重要作用,并能提高集成电路的密度。银具有极低的电阻率和极好的热传导性,它将是一种非常有希望的应用于极大规模集成电路的互连材料。金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术是适合制备极大规模集成电路所需的连续、均匀、具有良好阶梯覆盖率的高质量银薄膜互连材料的技术之一。
本文的主要研究内容是设计并合成一系列路易斯碱稳定的、新颖的银(1)的配合物(前驱体),通过元素分析、FT-IR、1H,13C{H},31P{H}NMR以及X-射线单晶衍射对合成的化合物进行了表征,利用TG-DSC对其热稳定性和分解机理进行了初步研究,最后筛选出几种合适的银(Ⅰ)配合物作为前驱体进行MOCVD薄膜生长工艺进行了研究。研究工作主要包括以下几个方面:
(1)有机膦稳定的烷基取代磺酸银(Ⅰ)配合物(前驱体)以及制备银互连材料的研究
分别以亚甲基二磺酸和甲磺酸作为主配体,利用有机膦作为辅助配体,设计、合成了一系列有机膦稳定的亚甲基二磺酸银(Ⅰ)配合物[CH2(SO3)2Ag2·Ln](L=PPh3;n=2,1a;n=3,1b;n=4,1c;n=5,1d;n=6,1e;L=P(OEt)3;n=2,1f;n=4,1g;n=6,1h;L=P(OMe)3;n=2,1i;n=4,1j;n=6,1k)和三甲氧基膦稳定的甲基磺酸银(Ⅰ)配合物[CH3SO3Ag·L’n](L’=P(OMe)3;n=1,11;n=2,1m)。研究了主配体、辅助配体对前驱体的分解机理、热稳定性和成膜性能的影响。
(2)路易斯碱稳定的丁二酰亚胺银(Ⅰ)配合物(前驱体)以及制备银互连材料的研究
以丁二酰亚胺作为主配体,利用路易斯碱作为辅助配体,设计、合成了一系列路易斯碱稳定的丁二酰亚胺银(Ⅰ)配合物[Ln·Rm·AgNC4H4O2](L=P(OMe)3;m=0,n=1,2a;L=P(OMe)3;m=0,n=2,2b;L=P(OEt)3;m=0,n=1,2c;L=TEMEDA;m=0,n=1,2d;L=TEMEDA,R=P(OMe)3;m=1,n=1,2e)。研究了辅助配体对配合物的分解机理、热稳定性和成膜性能的影响。
(3)有机膦稳定的N-乙酰基苯甲酰亚胺银(Ⅰ)配合物(前驱体)以及制备银互连材料的研究
以N-乙酰基苯甲酰胺作为主配体,利用有机膦作为辅助配体,设计、合成了一系列含有Ag-N键的N-乙酰基苯甲酰胺银(Ⅰ)配合物[Ln·AgNC9H8O2](L=PPh3;n=1,3a;n=2,3b;n=3,3c;L=P(OEt)3;n=1,3d;n=2,3e;n=3,3D。研究了辅助配体对配合物的分解机理、热稳定性和成膜性能的影响。
(4)有机膦稳定的N-羟基丁二酰亚胺银(Ⅰ)配合物(前驱体)以及制备银互连材料的研究
以N-羟基丁二酰亚胺作为主配体,利用有机膦作为辅助配体,设计、合成了一系列含有Ag-O-N键的N-羟基丁二酰亚胺银(Ⅰ)配合物[Ln·AgO3C4H4N](L=PPh3;n=1,4a;n=2,4b;L=P(OEt)3;n=1,4c;n=2,4d;L=P(OMe)3;n=1,4e;n=2,4f)。初步研究了有机膦稳定的N-羟基丁二酰亚胺的配合物[Ln·AgO3C4H4N]与溶剂二氯甲烷发生的单取代和双取代反应。