Dieléctrico de baja kappa

Al dopar SiO₂ _con flúor para producir vidrio de sílice fluorado, la constante dieléctrica relativa se reduce de 3,9 a 3,5. ^{[ 2 ]} Se utilizaron materiales de óxido dopados con flúor para los nodos tecnológicos de 180 nm y 130 nm . ^{[ 3 ]}

Al dopar el SiO₂ _con carbono, se puede reducir la constante dieléctrica relativa a 3,0, la densidad a 1,4 g/cm³ ^y la conductividad térmica a 0,39 W/(m*K). La industria de semiconductores ha estado utilizando dieléctricos de vidrio de organosilicato desde el nodo tecnológico de 90 nm. ^{[ 4 ]}

Se pueden emplear diversos métodos para crear huecos o poros en un dieléctrico de dióxido de silicio. ^{[ 3 ]} Los huecos pueden tener una constante dieléctrica relativa cercana a 1, por lo que la constante dieléctrica del material poroso puede reducirse aumentando la porosidad de la película. Se han reportado constantes dieléctricas relativas inferiores a 2,0. Las dificultades de integración relacionadas con la implementación de dióxido de silicio poroso incluyen baja resistencia mecánica y dificultad de integración con los procesos de grabado y pulido.

Los materiales organosilicatos porosos se obtienen generalmente mediante un procedimiento de dos etapas ^{[ 4 ],} donde la primera etapa consiste en la codeposición de una fase orgánica lábil (conocida como porógeno) junto con una fase organosilicato, lo que da como resultado un material híbrido orgánico-inorgánico . En la segunda etapa, la fase orgánica se descompone mediante curado UV o recocido a una temperatura de hasta 400  °C, dejando poros en los materiales organosilicatos de baja constante dieléctrica (κ). Los vidrios organosilicatos porosos se han utilizado desde el nodo tecnológico de 45 nm. ^{[ 5 ]}

Los dieléctricos poliméricos se depositan generalmente mediante un método de recubrimiento por centrifugación, que se utiliza tradicionalmente para la deposición de materiales fotorresistentes , en lugar de la deposición química en fase vapor . Las dificultades de integración incluyen baja resistencia mecánica, desajuste del coeficiente de expansión térmica (CTE) y estabilidad térmica. Algunos ejemplos de polímeros orgánicos de baja constante dieléctrica (κ) aplicados por centrifugación son la poliimida , los polinorborenos , el benzociclobuteno y el PTFE .

Existen dos tipos de materiales dieléctricos poliméricos a base de silicio: el hidrógeno silsesquioxano y el metilsilsesquioxano.

El material de baja constante dieléctrica ideal es el aire, con un valor de permitividad relativa de aproximadamente 1,0. Sin embargo, la colocación de espacios de aire entre los cables conductores compromete la estabilidad mecánica del circuito integrado, lo que hace poco práctico construir un CI compuesto enteramente de aire como material aislante. No obstante, la colocación estratégica de espacios de aire puede mejorar el rendimiento eléctrico del chip sin comprometer críticamente su durabilidad. Por ejemplo, Intel utiliza espacios de aire para dos niveles de interconexión en su tecnología FinFET de 14 nm . ^{[ 6 ]}