Многоуровневая металлизация ГИС и БГИС на основе анодированного алюминия

Рисунок 9 - Назначение проводящих слоев в многослойной металлизации

Контактный слой - первый по порядку нанесения на кремниевую пластину, должен выполняться из металла, мало проникающего в Si, не вступающего с ним в нежелательные взаимодействия, имеющего низкое переходное сопротивление. В качестве такого металла чаще всего используют тугоплавкие металлы, которые в наибольшей мере соответствуют перечисленным требованиям.

Проводящий слой - последний по порядку нанесения, должен иметь хорошую электропроводимость и обеспечивать качественное надёжное подсоединение контактных площадок к выводам корпуса. Для проводящих слоёв применяют Cu, Al, Au.

Иногда используются системы металлизации с количеством слоёв более двух. Трёхслойная металлизация используется тогда, когда сложно подобрать хорошо согласующиеся материалы контактного и проводящего слоёв. В этом случае применяется барьерный (разделительный) слой, который предотвращает образование интерметаллических соединений между верхними нижним слоями, а также препятствует диффузии металла одного слоя в другой, приводящей к ухудшению механической прочности и изменению сопротивления контакта. В качестве барьерного слоя применяется чаще всего W, Mo, Pd.

Диффузионные барьеры могут быть существенным фактором при получении стабильных контактов к элементам ИС. Барьерные слои в основном имеют поликристаллическое строение, и, следовательно, их диффузионные характеристики отличны от характеристик объемного материала при низких температурах. Для предотвращения быстрой диффузии материала по границам зерен необходимо пассивирование границ зерен путем введения примесей в пленки. Например, свойства пленок Мо или Ti-W могут быть улучшены введением О или N до концентрации 10-3 вес. %. Это примеры «заполняющих барьеров», поскольку они препятствуют диффузии вдоль границ зерен.

Пассивные соединения, такие, как нитриды, также можно использоватьв качестве барьера, так как они могут быть осаждены методом реактивного ионного распыления с использованием металлических мишеней. Однако из-за возможного взаимодействия между Al и TiN при температуре ~500°C необходимо наличие какого-либо слоя (например Ti) между нитридом и Аl, если применяется высокотемпературная обработка. Для взаимодействия с Аl и образования Аl3Тi необходимо достаточное количество Ti, иначе Аl проникает через слой TiN и будет реагировать с кремниевой подложкой. Для структур, которые должны быть нагреты до температуры 450 °C, используют преимущественно Та, который также образует нитрид - ТаN. Обнаружено, что структуры с металлическим Tа между Аl и TaN превосходят структуры на основе Ti . Использование одного и того же металла для получения слоев нитрида и металла является более рациональным, так как эти слои могут быть осаждены последовательно.

Тугоплавкие металлы можно осаждать непосредственно на кремний,вскрытый в окнах. Та реагирует с Si только при температуре выше 600 °C и образует соединение с Аl (Аl3Та) при температуре выше 450 °С. При обеспечении достаточного количества осажденного Та образование проколов из Аl должно быть предотвращено. В то же время, использование слоя Ti-W под Al вызывает увеличение удельного сопротивления пленки Al на 10% из-за диффузии Ti и W в слой Al.

После того как структура прибора окончательно сформирована, на последний металлический слой должна быть нанесена пассивирующая пленка. Внешние выводы кристалла присоединяют к слою металлизации черев окна, вытравленные в пассивирующей пленке. В качестве пассивирующих пленок могут быть использованы слои низкотемпературного фосфорно-силикатного стекла, слои диэлектриков (окислы или нитриды), полученных методом химического осаждения из ПГС в плазме, а также слои, сформированные центрифугированием из стеклосодержащей суспензии или из кремнийорганических соединений с последующей термической обработкой.

Лучшие статьи по информатике

Структура металл-диэлектрик-полупроводник
В МДП-транзисторе с поликремниевым затвором n-типа нужно рассчитать пороговое напряжение и построить диаграмму зависимости порогового Напряжения от кон ...

Трехмерные транзисторы
Один из аспектов повышения процессов обработки информации - получение конструкции трехмерного транзистора. Рассматриваются вопросы одного из наиболее прог ...

Разработка и проектирование беспроводной компьютерной сети класса
Монтаж кабеля проводной сети в труднодоступных местах, систематические выдёргивания кабеля из компьютера - все эти проблемы с проводной сетью существуют во ...