26 Металлизация структур

Металлизация завершает процесс создания полупроводниковых структур, создание качественной металлизации проблемно. Выполнение металлизации желательно из одного материала

Процесс формирования металлизации не должен влиять на качество уже полученных элементов.

Металлизация трудна в получении из-за рельефной поверхности полупроводников.

Эти и другие причины являются причиной отказа микросхем.

Все виды металлизации можно разделить: 1.однослойная 2.многослойная

3.Многоуровневая

4.Объёмная

Однослойная – рассмотрим на основе Al. Применяется преимущественно в ИМ малой и средней степени интеграции, не слишком мощные и не рассчитанные на высокие требования надежности.

Al имеет высокую электропроводимость, низкоомный контакт к p n Si, хорошую адгезию к SiO2, пластичен, технологичен, стойкий к радиации.

Многослойная – полнее отвечает предъявляемым требованиям к металлизации, но менее технологична, так как содержит не один слой металла.

Контактный слой – первый по порядку нанесения на кремниевую пленку, должен выполняться из металла который мало проникает в кремний, не вступает с ним в нежелательные взаимодействия, имеющий малую растворимость и коэффициент диффузии в кремнии и имеющий хорошую адгезию к Si и SiO2. (для контактного слоя используют тугоплавкие металлы)

Проводящий слой – должен иметь хорошую электропроводимость, обеспечивать качественную и надежное подсоединение контактных площадок к выводам корпуса. В основном используют алюминий. Алюминий подвержен электродиффузии, чтобы этого избежать нужно использовать сплав Al и Cu (96 и 4 %).

Электродиффузия – явление перемещения ионов металла по направлению электронного потока.

Защитный слой – защищает предыдущие слои от воздействия агрессивных сред, должен иметь хорошую адгезию к проводящему слою, не вступать с ним в нежелательные реакции.

27 Методы получения металлических пленок

Нанесения пленки алюминия, можно выполнять методом ТВН, магнетронным распылением, осаждением из ПГФ.

ТВН – Кремний растворяется в алюминии поэтому получить чистую пленку очень сложно, чтобы избежать этот эффект использовали сплав Al + Si (2%). Минусом метода является то, что расплавленный алюминий образует летучие сплавы с материалами испарителя. Резистивный испаритель имеет низкий срок службы. Один из методов является мгновенное испарение алюминия и его сплавов, заключается метод в сбрасывания микродоз на сильно разогретый испаритель (улучшает качество пленок, но сложен в исполнении). Есть метод электронно-лучевого испарения также улучшает качество пленок, уменьшает загрязнение, повышает производительность, но усложняет установки.

Осаждение из ПГФ применяется в лабораторных условиях.

Магнетронное распыление – начало применятся широко применятся для нанесения алюминия и его сплавов, обеспечивает высокую скорость и качество металлизации.

Режимы нанесения алюминия подбирают так чтобы обеспечить хорошую адгезию металлизации, упорядочить структуры пленки, минимальный электрический заряд в SiO2, а также минимальное механическое напряжение. Чем больше размер зерна, тем лучше(совершеннее кристаллическая структура , больше электропроводность и меньше электродиффузия)