Данные сравнительного анализа тепловой устойчивости различных систем металлизации

Система металлизации	Тмин взаимодействия Al с металлом,С	Продукт реакции	Диффузионный процесс, протекающий при термообработке	Тминпро-текания диффузионного процесса,С
Al-Ti/Si	~400	TiAl3	Диффузия Al и Si через Ti	~400
Al-W-Ti/Si	~500	WAl3	Диффузия Al и Si через W-Ti	~500
Al-Ti (W)/Si	~500	–	Диффузия Al и Si через Ti (W)	~500
Al-TiSi2/Si	~550	Ti7Al5Si12	Диффузия Al и Si через TiSi2	~400
Al-TiN-TiSi2/Si	~550	AlxTiyNz	Диффузия Al и Si через TiN, TiSi2	~600

Омические контакты. Переходное сопротивление контактов и методы его определения

Омическим называют контакт металл - полупроводник, падение напряжения на котором пренебрежимо мало по сравнению с общим напряжением на образце и не должно приводить к существенному изменению характеристик прибора. Иными словами, омическим считают контакт, оказывающий минимальное сопротивление пропусканию тока любой полярности. Как правило, это контакт с симметричной линейной ВАХ.

Количественными характеристиками омических контактов (ОК) являются переходное сопротивление R_к и удельное переходное сопротивление_к,определяемые в соответствии с формулами

R_к =[Ом];

_к =R_к S=[Омсм²],

где I- ток, протекающий через контакт;J - плотность тока, протекающего через контакт;U- напряжение, приложенное к контакту;S- площадь контакта.

Для измерения переходного сопротивления и определения удельного переходного сопротивления омических контактов был разработан целый ряд методов, отличающихся как принципом измерения параметров, так и вариантами тестовых структур и использованием различных уточняющих аналитических выражений.

Один из наиболее распространенных методов- метод резистора Кельвина (крест Кельвина). Топология соответствующей тестовой структуры приведена на рис.6.

Она содержит четыре контактные площадки, расположенные на диэлектрике. Две из них контактируют с поверхностью полупроводника через вскрытое в диэлектрике контактное окно в центральной части диффузионного резистора, образуя центральный контакт. Две другие контактные площадки контактируют с поверхностью диффузионного резистора по периферии, образуя крайние контакты. Если пропускать ток I₀ между одним из крайних контактов и центральным, а измерять падение напряжения U между центральным и другим крайним контактом, то приближенно R_к = U / I₀.

О

Рис.6. Топология структуры резистора Кельвина: 1 - диффузионный резистор; 2 - 4 - контакты к кремнию; 5 - 8 - контактные площадки

сновные требования к параметрам омических контактов в составе ИС

Для повышения быстродействия полупроводниковых устройств необходимо создавать контакты с минимально возможным переходным сопротивлением. Кроме того, важно обеспечивать высокую воспроизводимость полученных значений сопротивления, а также их стабильность во времени и при термополевых воздействиях.

Анализ основных конструктивных вариантов изготовления активных элементов ИС позволяет сформулировать следующие основные требования к электрофизическим и технологическим параметрам материалов контактов:

1.высокая проводимость;

2.высокая электромиграционная стойкость;

3.одновременное обеспечение минимальных переходных сопротивлений контактов к кремнию n- ир-типа;

4.однородность границы раздела металл - кремний;

5.хорошая раскисляющая способность (эффективное растворение естественного окисла кремния);

6.малое проникновение металла в объем кремния;

7.согласование КТР материала с КТР кремния;

8.хорошая адгезия к Si и SiO₂;

9.химическая инертность по отношению к SiO₂и другим диэлектрикам (ФСС, Si₃N₄ и пр.);

10.возможность формирования самосовмещенного контакта;

11.возможность селективного травления по отношению к кремнию и SiO₂;

12.тепловая устойчивость контактов при высокотемпературных обработках;

13.высокая коррозионная стойкость;

14.технологичность, т.е. возможность формирования контактов доступными средствами.