Дефекты и контроль качества омических контактов:

В производстве полупроводниковых микросхем под термином " металлизация" подразумевают омические контакты к активным областям, а также контактные площадки для подсоединения структуры к выводам корпуса или к пассивной части ГИМ. Надежность микросхем в значительной степени определяется качеством металлизации. Основные виды отказов микросхем из-за дефектов металлизации:

1. Разрывы металлизации на ступенях, в местах пересечений проводников разных уровней или в местах межуровневых контактов;

2. Короткие замыкания одного или различных уровней металлизации;

3. Разрывы в областях повышенного последовательного сопротивления проводников.

Разрывы металлизации могут появиться как следствие проявления свойств металлов и недостаточной их согласованности с полупроводником и маскирующей пленкой. Основные механизмы разрушения металлизации:

1. Образование интерметаллических соединений;

2. Коррозия и электродиффузия;

3. Механические напряжения.

В технологии создания металлизации микросхем много задач, среди которых первостепенными являются тщательность подготовки поверхности, выбор материалов для металлизации и изоляциивыбор оптимальных методов и режимов проведения процессов, а также правильная организация контрольных операций. При изготовлении металлизации контролируют качество напыленной пленки металла, удельное переходное сопротивление, вольт-амперные характеристики омических контактов.

Качество напыленной пленки металла наблюдается визуально. Поверхность металла должна быть зеркальной, без точек, пятен, посторонних частиц и других различимых невооруженным глазом дефектов.

Прочность покрытия контролируется непосредственно после напыления путем поскабливания остро заточенным пинцетом в двух, трех точках поверхности пластины. Покрытие не должно отслаиваться.

Толщина пленки металла измеряется методом многолучевой интерферометрии. Перед измерением часть осажденной пленки удаляется химическим травлением и на пластине получается ступенька. Сущность метода заключается в обследовании интерференционной картины, получаемой при наложении двух когерентных лучей света, отраженных от поверхностей пластины и пленки. Чередующиеся светлые и темные интерференционные полосы с шагом L как на поверхности пленки, так и на поверхности пластины смещены относительно друг друга около ступеньки на величину l (рисунок №2). Поэтому толщина пленки рассчитывается по формуле:

2L

3L

Рисунок №2:

Измерение толщины пленки по смещению интерференционных полос на ступеньке.

Удельное переходное сопротивление омического контакта соответствует сопротивлению контакта единичной площади.

Pk=RkS, где Rk – полное сопротивление контакта, и не зависит от площади контакта S. Для измерения удельного переходного сопротивления используют тест- структуры. Одна из них содержит пять двойных контактов с одинаковой шириной b, но с разной длиной а, 2а, 4а и разными промежутками между контактами l, 2l ,4l. Сначала измеряют сопротивление r первых трех пар контактов 1, 2, 3. По результатам измерений строят зависимость R=f(l) и, экстраполируя к l=0, находят 2Rk , где Rk – полное сопротивление контактов (Рисунок №3). Из наклона зависимости R=f(l) находят поверхостное сопротивление полупроводника. После этого измеряют сопротивления контактов 1, 4, 5 и по результатам измерений рассчитывают полное сопротивление контактов по формуле:

Rk=1/2(U/I-Rs/b)

R

2Rk

Рисунок№3:

Зависимость удельного переходного сопротивления от промежутка промежутка между контактами. .