因此相对介电常数较低的材料就是低k材料,其介电常数通常小于 4.0;相对介电常数较高的材料就是高k材料,其介电常数明显大于 4.0,有时甚至接近或超过 20。
氧化硅
用途:作为电气隔离层,掩模层,以及在CMOS工艺中的栅氧化层等。
特点:良好的电气绝缘性,热稳定性和化学稳定性。
氮化硅
用途:通常用作扩散和离子注入的掩模材料,也用于电气隔离和表面保护。
特点:耐蚀性强,能阻挡扩散和注入过程中的杂质
氧化铝
氧化铝是另一种具有潜在用途的栅极绝缘体材料,特别是对于玻璃和柔性基板上的薄膜晶体管 (TFT),具有相对较低的漏电流和良好的热/电稳定性。Al 2 O 3还用于非易失性存储器应用,例如3D-NAND。
低介电常数 (Low-k) 材料
主要用于半导体制程中的互连介质层。低k材料可以有效地降低寄生电容,从而提高信号传输速度并减少功耗。
包括有机硅,氟化硅,聚酰亚胺等。
有机硅介电常数:2.65
氟化硅:2.5-3.5
聚酰亚胺:2.9
高介电常数(High-k)材料
主要用于金属栅氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的栅介质。传统的SiO2栅介质如果过于薄,导致门泄漏电流增加。高k材料可以在较厚的情况下提供与薄的SiO2相当的电场效应,从而减少门泄漏。
高k材料 |
介电常数 |
氧化铪HfO2 |
25 |
氧化钛TiO2 |
30-80 |
氧化锆ZrO2 |
25 |
五氧化二钽Ta2O5 |
25-50 |
钛酸钡锶BST |
100-800 |
钛酸锶STO |
230+ |
钛酸铅PZT |
400-1500 |
介质层如何制作?
一般是运用PVD,CVD的方法,但是有些介质层可以用旋涂的方法来来制作。