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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750233/
• 关键词: フルオロカーボン薄膜; 絶縁耐力; プラズマCVD; C_7F_<16>; 比誘電率; 絶縁

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。

C_7F_ < 16 > を material と し た プ ラ ズ マ CVD method で ア モ ル フ ァ ス フ ル オ ロ カ ー ボ ン を accumulation (CF) membrane し た. XPS で F/C ratio を, electrostatic capacity determination と エ リ プ ソ メ ー タ に よ る film thickness measurement か ら than induced electricity rate epsilon _r を, normal polarity needle plate electrode system never try to break the seaborne 壊 test で never try endurance を そ れ ぞ れ determination し, hot 処 (100 ~ 300 ℃) after の film thickness to reduce points か ら を heat resistance rating 価 し た. こ れ ら の results か ら (1) material の ガ ス 圧 dependency (30 ~ 80 pa), (2) He mixed (0 ~ 30 pa) の influence, (3) acid mixture (2 ~ 4 pa) の influence を beg し 検 た. Low (1) で は 圧 ほ ど F/C ratio rising が し epsilon _r は 2.1 degree ま で under が っ た が, at the same time に accumulation rate low も し の film thickness decrease when heat resistance test of large も き く な っ た. Absolute endurance であった 2MV/cm or more であった. The material ガス is made of による membrane material, which has an upward heat resistance と and a low inductance. It is difficult to change the <s:2> った. Similar の huge molecular materials C_8F_ < > 18 を with い て accumulation し た CF membrane で も than induced electric rate は 2.5 the following, never try endurance は 1 mv/cm above で あ っ た. (2)で で He increases に accompanied by で ε_rが decreases (1) the same type of <s:1> tendency が see られた. Add えて, in the process of piling up, <s:1> プラズ, プラズ, が, stable, て, membranous, <s:1>, ばら, が, が, reduce えて, reproducibility, が, upward, た. (3) で は CF membrane か ら の C atoms lead き sorting き に よ る F/C ratio is raised and the ち epsilon _r low を expect し た が, acid, reactive kinds の エ ッ チ ン グ unseen strong fruit が く number Pa の mixed で accumulation rate が the し く し, over 6 Pa で は membrane accumulation で き な く な っ た. 2 ~ 4 pa に お け る accumulation membrane の membranous は ば ら つ き が big き い も の の, medium に は low い epsilon _r が have ら れ た example も あ り, porous structure の よ う な empty 疎 な CF membrane が must ら れ が た possibility in stopping さ れ る. 続 い て, never try to break the 壊 regeneration を で simulation し, CF membrane coating 済 み の surface と substrate が reveal し た surface が meet す る a へ by の CF membrane accumulation を try again み た. Film thickness の time variations change か ら, piled up at the beginning of the は exposed surface へ の accumulation is の party が speed や か に into む tend to see が ら れ た が, again accumulation が し た は, coating surface after と exposed surface に accumulation し た CF thick film の さ は with degree に な っ た.

项目成果

K.Hokoi: "C_7F_<16>/He rf plasma CVD of a-C : F films"53rd Ann. Gaseous Electronics Conf. (Am.Phys.Soc.). JWP.70- (2000)

K.Hokoi：“a-C : F 薄膜的 C_7F_<16>/He rf 等离子体 CVD”53rd Ann。

鉾井耕司: "C_7F_<16>プラズマCVDにより堆積したフロロカーボン膜の電気的特性"第37回応用物理学会北海道支部・第7回レーザー学会東北・北海道支部合同学術講演会. A-24. (2002)

Koji Hokoi：“C_7F_<16>通过等离子体CVD沉积的氟碳膜的电特性”第37届日本应用物理学会北海道分会/第7届激光学会东北/北海道分会联合学术会议（2002年）。

鉾井耕司: "C_7F_<16>を用いたC:F膜の堆積とその評価-ガス圧依存性および気体混合による効果-"平成13年電気学会放電研究会資料. ED-01-113. (2001)

Koji Hokoi：“使用 C_7F_<16> 沉积 C:F 薄膜及其评估 - 气体压力依赖性和气体混合的影响 -”2001 IEEJ 放电研究组材料 (2001)。

鉾井耕司: "C_7F_<16>/Heを用いたa-C : F膜のRFプラスマCVD"平成12年第61回応用物理学会学術講演会. 5a-F-11 (2000)

Koji Hokoi：“使用 C_7F_<16>/He 的 a-C:F 薄膜的 RF 等离子体 CVD”第 61 届日本应用物理学会年会，2000 年。5a-F-11 (2000)

C.Biloiu: "Electrical Proprieties of Fluorocarbon Polymer Films Obtained by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition"平成14年電気学会全国大会講演論文集. 1. No.142 (2002)

C. Biloiu：“通过等离子体增强化学气相沉积获得的氟碳聚合物薄膜的电气特性”日本电气工程师协会 2002 年全国会议记录 1. No. 142 (2002)。