二氧化硅的乃值在⒋2左右,通常通过掺杂其他元素以降低乃值,比如0.18um工艺采用掺氟的二氧化硅,氟是具有强负电性的元素,当其掺杂到二氧化硅中后,PT4119可以降低材料中的电子与离子极化,从而使材料的介电常数从4,2降低到3,6左右。更进一步地,通过引人碳原子在介电材料也可以降低乃值,即利用形成S卜C及CC键所联成的低极性网络来降低材料的介电常数。针对降低材料密度的方法,其一是采用化学气相沉积(CVD)的方法在生长二氧化硅的过程中引人甲基(―CH3),从而形成松散的SiOC:H薄膜,也称CDC)(碳掺杂的氧化硅),其介电常数在3.0左右。其二是采用旋压方法(spin on)将有机聚合物作为绝缘材料用于集成电路工艺。这种方法兼顾了形成低极性网络和高空隙密度两大特点,因而其介电常数可以降到2,6以下。但致命缺点是机械强度差,热稳定性也有待提高。

   当低乃材料中的一部分原子被孔隙所替代时,很自然的,其乃值继续下降。通常来说,介电材料的孔隙率越高,乃值越低。介电材料中增加的孔隙率对材料的热-机械性能会带来不利的影响。此外,随着孔隙率的增加,材料的弹性模量和导热系数的退化速度(幂指数规律)比其材料密度和虑值的降低速度要快,后两者是以线性规律下降的。这种不利影响能被随后的修复(cure)技术所补偿,包括热处理、紫外线照射和电子束照射等方法,去除致孔剂,并同时破坏低乃膜材料中S←OH及S卜H键,形成S←o键网络,大角度的S⒈O Si键向更加稳定的小角或者“网络”结构转变,同时交联程度也得到提高,从而能使机械强度得到提高。到65nm技术节点以下则采用低虑材料(乃≤3.2),到超低介电常数材料(ULK,乃≤2.5),乃至到空气隙(“r叩p)架构(乃≤2.0)。同传统氧化硅薄膜相比,低乃薄膜在机械强度、热稳定性和与其他下艺衔接等方面有很多问题,给工艺技术带来了很大挑战。