Металлизация ИС

Нанесение металлических плёнок в вакууме

Требования к системам металлизации ИС

высокая проводимость (ρ < 10-6 Ом·см); хорошая адгезия как к Si, так и к SiO2; качественный омический контакт к n- и p-Si; не образует интерметаллических соединений; не образует примесные уровни в кремнии;

технологичность методов осаждения и формирования рисунков;

устойчивость к электродиффузии в металле;

металлургическая совместимость со сплавами, применяемыми для присоединения внешних проводов;

термическая стабильность; гладкая межфазная граница.

Достоинства плёнок алюминия

высокая электропроводность, близкая к объёмной; лёгкость испарения в вакууме; чистота испаряемой плёнки; хорошая адгезия к кремнию и окислам;

образует низкоомный контакт с n- и p-Si;

пластичен и стоек к циклическим изменениям температуры;

легко обрабатывается методами фотолитографии и избирательного жидкостного травления.

Недостатки плёнок алюминия

легко повреждается механически;

электродиффузия при малых плотностях тока;

образует гальванические пары с другими металлами → коррозия;

образует силицид; «золотая чума».

Схема растворения Si при вжигании алюминиевого контакта

Многослойные контактные системы

контактный слой (Mo, Ni, Pt, Cr, Ti);

проводящий слой (Ag, Cu, Al, Au, силициды тугоплавких металлов);

диффузионно-барьерный слой (Ti, W, сплавы, нитриды и карбиды тугоплавких металлов);

межслойный диэлектрик;

вспомогательные слои: раскисляющий, адгезионный, антиотражающий, стоп- слой, смачивающий слой.

Многоуровневая разводка

Основные методы осаждения тонких пленок

вакуумное испарение (напыление) с косвенным подогревом;

ионно-плазменное распыление;

осаждение из газовой фазы с помощью газотранспортных реакций;

восстановление в атмосфере водорода; термохимическое разложение; электрохимическое осаждение

Этапы образования плёнки

1.Перевод напыляемого материала в парообразное состояние

2.Перенос пара от источника испарения к подложке;

3.Конденсация пара на подложке и образование пленки