Берлин Е. - Вакуумная технология и оборудование для нанесения и травления тонких плёнок (1051243), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для испарения резистивных материалов из силицидов металлов используют обычно косвенный подогрев. В этом случае электрическим током разогревается вольфрамовый испаритель, на котором находится испаряемый материал. Главное достоинство описанного метода — его простота. Недостатков у него, к сожалению, больше. К ним относятся: ° Невозможность испарения тугоплавких металлов ° Трудность испарения сплавов (к ним относятся и силициды) ввиду различия скоростей испарения отдельных их компонентов, что обусловлено различием в значении упругости их паров С! 6 Часть 1. Глава 1 Технологические особенности нанесение резистивных слоев гьс б и Д ° Химическое взаимоЛействие расплава напыляемого материала с материалом подогревателя В результате характеристики полученных пленок отличаются от соответствующих характеристик исходного материала.
Причиной этого является изменение структуры пленок и загрязнение их материалом нагревателя. 1.2.2. Термическое «взрывное» испарение В методе термического «взрывного» испарения порошкообразный испаряемый материал сложного состава из вибробункерного устройства непрерывно подается на испаритель, предварительно нагретый до температуры, превышающей температуру испарения наиболее тугоплавкого компонента. В результате происходит мгновенное «взрывообразное» испарение порции материача. Температура испарителя должна быть выбрана очень тщательным образом, так как при слишком высокой температуре испарителя частицы материала могут отражаться от испарителя, не расплавляясь и не испаряясь.
Подача материала на испаритель тоже должна осуществляться со строго определенной постоянной скоростью, равной скорости его испарения. Только тогда состав пленки будет соответствовать составу исходного материала. Применение метода «взрывного» испарения позволяет получать высококачественные резистивные пленки из металлосилицидных сплавов, но технологически метод сравнительно сложен. 1.2.3.
Ионное распыление Ионное распыление металлосилицидных сплавов имеет ряд принципиальных технологических преимуществ: ° Многокомпонентные материалы не фракционируют, и состав пленки примерно соответствует составу исхолного материала ° Мишень используется многократно, что обеспечивает высокую чистоту и воспроизводимость состава пленки » Поддерживая постоянным ток разряда, можно строго контролировать скорость осаждения » Высокая энергия распыленных атомов и ионов рабочего газа способствуют повышению адгезии пленки к подложке и выбиванию из пленки атомов загрязнений.
Несмотря на перечисленные принципиальные преимущества, метод ионного распыления сначала ограниченно использовался в электронной промышленности для получения резистивных слоев. Объясняется это тем, что из-за сравнительно низких скоростей распыления пленки загрязнялись молекулами остаточных газов. Этот недостаток удалось преодолеть только при использовании магнетронных источников распыления.
1.2.4, Магнетронное распыление С появлением и развитием магнетронного распыления ионное распыление прочно вошло в практику современного производства гибридных интегральных схем. Магнетронное распыление применяется в двух вариантах. Первый предусматривает применение двух источников распыления, один из которых распыляет кремний, а другой— тугоплавкий металл. Преимушества данного метола заключаются в том, что мишени для него сравнительно легче изготовить и они дешевле. Кроме того, возможно гибкое регулирование состава получаемых пленок за счет изменения режима одного из магнетронов.
Недостатки этого варианта вытекают из его достоинств. Он характеризуется сложностью оборудования (два магнетрона и источника питания), а для получения воспроизводимого состава пленок необходимо применять специальные устройства стабилизации скоростей распыления кажлого источника. Поэтому данный вариант используется только в исследовательских работах, ко~да важно изучить поведение пленок различного состава. В промышленных масштабах используется обычно второй вариант, Во втором варианте используется один источник распыления, мишень которого выполнена из силицидов тугоплавкого металла [5]. Мишени нужного состава изготавливаются метолами порошковой металлургии.
г.г. в в гвс ~~9 ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ГИС 2.1. Виды абеталлизации ГИС Металлизация ГИС вЂ” это одно- или многослойное покрытие, обеспечивающее электрическое соединение между резистивной пленкой и контактными площадками, а также между отдельными элементами схемы и внешними присоединениями. В качестве материаловв зле ктропроводяших контактов тонкопленочных элементов используют одно-, двух- и трехслойные структуры на основе металлов.
Между слоями материалов контактных плошадок и резисторами образуются электрические соединения — пленочные контакты. Для контактов пленочных элементов выбирают материалы, отличаюшиеся: ° достаточно высокой адгезией к материалу подложки и к материалу предварительно нанесенных пленок, исключаюшие их отслоение при подсоединении к ним выводов; л низким, стабильным электрическим сопротивлением в условиях эксплуатации порядка ОД вЂ” 0,01 Ом/(:); ° антикоррозионной и металлургической стойкостью по отношению к нанесенным пленкам и контактируемым проводникам; ° способностью к пайке, сварке выводов.
Технология контактов должна быть воспроизводимой и должна базироваться на известных методах получения тонких пленок и создания заданной конфигурации. Для получения металлизации ис- пользуют в основном чистые металлы с высокой проводимостью — золото, медь, серебро. К сожалению, наряду с высокой проводимостьюю они обладают неудовлетворительной адгези ей к подложкам.
Поэтому, как правило, применяют двух- и трехслойные системы металлизации. Для улучшения адгезии хорошо проводяшего металла используют тонкий адгезионный слой другого металла, располагаемого между подложкой и основным слоем. Этот подслой обеспечивает высокую адгезию и низкое переходное сопротивление контакта. Адгезия определяется процессом образования окисной пленки напыляемого металла, а также температурой испарения (то есть энергией конденсируемых частиц) и увеличивается при образовании переходной окисной пленки подложка — контакт. Поэтому в качестве адгезионного слоя для металлов высокой проводимости (то есть проводящего слоя контакта) применяют металлы, активные к кислороду (таблица 2Д). Таблица 2.! (' . Материалы , Ал Ая лролодлщвго сло» Мо, Сг, то, тг Материалы лодолол „'„' ' ' Сг, 19 Однако для таких сочетаний не исключена возможность деградации системы металлизации из-за взаимной диффузии металлов, электрохимической коррозии парь< или термического окисления активного металла [8].
Эти явления приводят к выходу из строя контакта, например, как в случае «пурпурной чумы» при использовании системы алюминий — золото (8).Особенно чувствительны двойные системы к воздействию влажности из-за возникновения гальванических пар, приводяших к быстрому травлению одного из металлов. С целью частичного устранения металлургической несовместимости различных материалов контактной пары, исключения расслаивания системы контактов, состояших из различных металлов, и подавления их взаимной диффузии используют напыление дополнительного промежуточного слоя (таблица 2.2).
~~~20 гГасеь д Глава .~4~р~сдегчискиа асосаеасеи еиессииа мниалаизаиаи Гис Табляяа 2.2 ллс а~ «с ф 2.2. Способы получения метоллизоции ГИС 2.2.1. Термическое иснарение из жидкой (йазы Достоинства и недостатки этого метода изложены выше при описа- нии методов нанесения пленок резистивных материалов. При использовании в качестве основного слоя контакта меди на поверхность контакта наносят защитное металлическое покрытие (золото, никель), предотврщцающее окисление меди.
Материал защитного слоя должен обеспечивать прочную адгезию с проводящим слоем, достаточную химическую инертность, коррозионную сгойкость и допускать сварку и пайку внешних выводов. В других случаях, когда необходимо вырастить гальванически на меди слои других металлов, применяют защиту поверхности меди тонким слоем переходного металла. Основную роль в обеспечении адгезии защитного слоя к основному проводящему слою играют диффузионные процессы, на протекание которых существенно влияет: ° близость типа кристаллических решеток; ° наличие несовершенства структуры; ° способность образования твердого раствора между ними; ° близость атомных диаметров взаимодействующих металлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
