Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Влияние термической нагрузки при формировании контактов Al-Al на электрические параметры интегральных микросхем с контактами алюминий-поликремний

https://doi.org/10.35596/1729-7648-2022-20-7-20-27

Аннотация

Статья посвящена установлению влияния применения быстрой термической обработки (450 °С, 7 с) для формирования омического контакта между двумя слоями алюминиевой металлизации на электрические параметры и надежность интегральных микросхем. В качестве анализируемых параметров выбраны величины сопротивлений контактных цепочек алюминий-кремний, алюминийполикремний, поликремний-кремний n+, алюминий-кремний n+, вольт-амперные характеристики тестовых биполярных транзисторов, а также результаты анализа их надежности путем проведения термополевых испытаний. Сравнение этих параметров проводилось относительно микросхем, изготовленных с применением стандартной термообработки (450 °С, 20 мин) для формирования данного контакта. Анализ результатов величины сопротивления различных контактных цепочек показал, что независимо от вида термообработки все контактные цепочки, за исключением цепочки контактов алюминий-поликремний, имеют практически одинаковое сопротивление. Путем анализа элементного состава скола в области данного контакта методом растровой электронной микроскопии установлено, что при быстрой термической обработке глубина проникновения алюминия в поликремний в два раза меньше, чем при стандартном его формировании, за счет уменьшения в два раза времени воздействия высокой температуры. Это приводит к более низкой концентрации алюминия в кремнии и, как результат, – к более высокому контактному сопротивлению между алюминием и поликремнием. Анализ вольт-амперных характеристик показал, что все они идентичны за исключением хода прямой ветви зависимости величины базового тока от напряжения эмиттер-база. Отклонение линейного характера данной зависимости в области малых значений напряжения (£ 200 мВ) в случае формирования омических контактов Al-Si и Al-Al с применением длительных термических обработок обусловлено преобладанием в данной области генерационно-рекомбинационного тока, связанного с повышенной плотностью ловушек в обедненной области и на поверхности полупроводника. Идеальное поведение базового тока в зависимости от напряжения эмиттер-база сохраняется с применением быстрой термообработки по формированию контакта Al-Al за счет устранения ловушек как в обедненном слое, так и на поверхности полупроводника. Проведенные испытания на надежность таких изделий показали, что она не зависит от вида формирования омического контакта между слоями металлизации.

Об авторах

В. А. Пилипенко
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

Пилипенко В. А., д.т.н., профессор, член-кор. НАН Беларуси, заместитель директора по научному развитию Государственного центра «Белмикроанализ»  

 Минск 



В. А. Солодуха
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

 Солодуха В. А., д.т.н., генеральный директор 

 Минск 



Н. С. Ковальчук
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

Ковальчук Н. С., к.т.н., доцент, первый зам. главного инженера

Минск 



Я. А. Соловьёв
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

Соловьёв Я. А., к.т.н., доцент, замдиректора филиала «Транзистор»

 Минск 



Д. В. Шестовский
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

Шестовский Д. В., инженер-технолог отдела перспективных технологических процессов

 Минск 



Д. В. Жигулин
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь

Жигулин Дмитрий Владимирович - начальник сектора физикотехнического анализа Государственного центра «Белмикроанализ»

220108, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Казинца, 121а

Тел. +375 29 684-43-35 



Список литературы

1. Пилипенко, В. А. Быстрые термообработки в технологии СБИС / В. А. Пилипенко. Минск: Издательский центр БГУ, 2004.

2. Технология СБИС. Т. 2 / Под ред. С. М. Зи. М.: Мир, 1986.

3. Фазы внедрения в технологии полупроводниковых приборов и СБИС / О. А. Агеев [и др.]. Харьков: НТК Институт монокристаллов, 2008.

4. Физические основы быстрой термообработки. Создание многоуровневой металлизации / В. М. Анищик [и др.]. Минск: БГУ, 2000.

5. Особенности взаимодействия системы Al-Si при термической и импульсной оптической обработках / Л. Д. Буйко [и др.] // Электронная техника. 1984. Сер. 6, вып. 2. С. 16–19.

6. Пилипенко, В. А. Использование фотонных технологических процессов при изготовлении интегральных микросхем / В. А. Пилипенко, Ю. П. Попов // Электронная промышленность. 1988. Вып. 5. С. 3–9.

7. Пилипенко, В. А. Модель взаимодействия кремния с алюминием при фотонной обработке / В. А. Пилипенко, В. В. Рожков, В. А. Горушко // Электронная техника. 1990. Сер. 2, вып. 3. С. 24–28.

8. Улучшение термостабильности пленок алюминия и его сплавов на кремнии с использованием быстрой термообработки / В. А. Пилипенко [и др.] // Вестник БГУ. 1998. Cер. 1, № 3. С. 53–58.

9. Пилипенко, В. А. Управление свойствами тонкопленочных систем с применением импульсной фотонной обработки / В. А. Пилипенко, В. Н. Пономарь, В. А. Горушко // ИФЖ. 2003. Т. 76, № 4. С. 95–98.

10. Моделирование морфологии пленок алюминия до и после различных видов термообработки / В. А. Пилипенко [и др.] // ИФЖ. 2003. Т. 76, № 4. С. 99–103.

11. Токоперенос по металлическим шунтам в омических контактах n+-Si / А. В. Саченко [и др.] // Физика и техника полупроводников. 2014. Т. 48, вып. 4. С. 509–514.

12. Sze, S. M. Semiconductor Devices: Physics and Technology / S. M. Sze, Lee M. K. New York: John Wiley & Sons Singapore Pte. Limited, 2012.


Рецензия

Для цитирования:


Пилипенко В.А., Солодуха В.А., Ковальчук Н.С., Соловьёв Я.А., Шестовский Д.В., Жигулин Д.В. Влияние термической нагрузки при формировании контактов Al-Al на электрические параметры интегральных микросхем с контактами алюминий-поликремний. Доклады БГУИР. 2022;20(7):20-27. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2022-20-7-20-27

For citation:


Pilipenko V.A., Solodukha V.A., Kovalchuk N.S., Solovjov J.A., Shestovski D.V., Zhyhulin D.V. Thermal Load Influence during the Formation of Al-Al Contacts on the Electrical Parameters of the Integrated Circuits with Aluminum-Polysilicon Contacts. Doklady BGUIR. 2022;20(7):20-27. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2022-20-7-20-27

Просмотров: 214


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7648 (Print)
ISSN 2708-0382 (Online)