13、有机电介质与平面化技术解析

有机电介质与平面化技术解析

有机电介质特性

有机电介质在多层互连等应用中展现出了巨大的潜力，其优越的电气特性、轻质、易应用等特点使其成为半导体领域的研究热点。下面将详细介绍有机电介质的一些关键特性。

水分吸收对性能的影响

聚酰亚胺作为常用的有机电介质，其吸水能力是一个关键特性。固化后的聚酰亚胺膜在与大气接触时具有吸湿性，因为水是形成聚酰亚胺缩合反应的副产物，且聚合物中的氧原子会因氢键作用阻碍水的释放。不过，充分固化后，膜中的水分含量通常很少。

水分会对聚酰亚胺膜的物理、材料和电气性能产生显著影响。研究表明，聚酰亚胺电介质吸收的水量与介电常数直接相关，随着相对湿度的增加，介电强度急剧下降，而介电常数显著上升，损耗因子也会大幅增加，具体数据如下表所示：
|相对湿度 (%)|交流介电强度 (V/μm [V/mil])|介电常数|损耗因子|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|0|339 [8600]|3.0|0.0015|
|30|315 [8000]|3.3|0.0017|
|50|303 [7700]|3.5|0.0020|
|80|280 [7100]|3.7|0.0027|
|100|268 [6800]|3.8|0.0035|

溶剂的影响

聚合物薄膜中使用的溶剂对材料性能有重大影响。低沸点溶剂旋涂成膜时，如果溶剂蒸发过快，可能导致膜均匀性出现条纹，产生高机械应力和变薄现象。高分子量聚合物通常需要高极性溶剂来保持长时间溶解，对于聚酰胺酸（聚酰亚胺的前体），溶剂甚至会影响酰亚胺化速率。高沸点溶剂在固化过程中难以完全去除