АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Металлизация

Нанесение металлических слоев, то есть металлизацию, в микроэлектронике проводят:

- для создания соединений между элементами микросхемы;

- для изготовления контактных площадок;

- при создании омических контактов;

- при создании диодов Шотки;

- для формирования рабочих копий фотошаблонов и пр.

К материалам металлизации предъявляются следующие требования:

- хорошая адгезия к полупроводниковому материалу и к изолирующим слоям;

- устойчивость металла в окислительной атмосфере;

- высокая электропроводность (для алюминия ρ ~1.7·10^-6 Ом ∙ см);

- длительный срок службы в условиях повышенной плотности тока;

- технологичность и простота метода нанесения.

Самый распространенный металл для металлизации микросхем на основе кремния – алюминий. Наносят его либо термическим распылением в вакууме, либо ионным распылением с использованием поперечного магнитного поля (магнетронное распыление). Обычно толщина Al пленки 0.1-1мкм при ширине 1-10мкм (отношение d/L обычно 1/10). Расстояние между соседними проводниками (2-3 мкм) не очень малое для того, чтобы нее возникало больших паразитных ёмкостей. Типичные размеры контактных площадок 100×100мкм.

При многослойной алюминиевой разводке изоляцию между слоями Al проводят с помощью SiО₂. При этом SiО₂ наносят либо методом газо-фазовой эпитаксии, либо электронно-лучевым испарением в вакууме.

В интегральных схемах (ИС) средней степени интеграции алюминий используется довольно широко, но при дальнейшем увеличении интеграции всё более существенно проявляются его недостатки:

- алюминий диффундирует в кремний и при малой глубине залегания p-n перехода происходит увеличение токов утечки или происходит «прокол» p-n перехода;

- создает паразитный p-n-переход, если металлизация наносится на n-тип кремния;

- при уменьшении минимальных размеров элементов увеличивается плотность тока, поэтому усиливается термоэлектродиффузия, что увеличивает опасность обрыва проводника;

- алюминий, в ИМС с многослойной разводкой может самопроизвольно прорастать SiО₂ насквозь в виде нитевидных монокристаллов через весь изолирующий слой, что приводит к короткому замыканию.

Для устранения недостатков алюминия перед нанесением Al формируется подслой из тугоплавкого металла (W, Mo, Pt, Pd, Cr, Ta, Ti и др.).

В качестве альтернативы алюминию отрабатывается применение силицидов тугоплавких металлов (W, Mo, Ta, Ti, V), к недостаткам которых следует отнести более высокое удельное сопротивление (ρ ~1·10^-5 Ом ∙ см).

В настоящее время исследуются возможность применения самих тугоплавких металлов в качестве проводников, однако их использование ограничивается в связи с трудностью их распыления.

В ряде случаев качестве проводника используют сильно легированный Si.

Выполнение омического контакта – особая операция. Омический контакт должен иметь малое сопротивление и линейную вольтамперную характеристику. Если не принять ни каких мер и нанести Al на n –типа Si то получим диод Шоттки, с нелинейной вольтамперной характеристикой:

.

Но , и если z << 1, то можно ограничиться первыми членами ряда:

, а это возможно тогда когда eU << kT (условие вырождения полупроводника). Это возможно при очень высокой концентрации примесей ~ 10¹⁹ -10²⁰ см^-3. При этом вольтамперная характеристика становится линейной.

.

Зонная диаграмма контакта металл – полупроводник (омический контакт):

L – ширина обедненной области p-n-перехода:

-- для p-n-перехода.

Для контакта металл – полупроводник N^* = N_d, U_кр = eφ_м – eφ_п/п.

Так как эта обедненная область очень узкая (~ 10 Å), то электроны практически свободно туннелируют (при < 50 Å) через этот потенциальный барьер.

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 585 | Нарушение авторских прав