Назначение и требования к металлизации

Металлизация

Процесс газовой сварки

Для газовой сварки применяется только стыковое соединение свариваемых деталей, с отбартовкой кромок и без. С откосом и без откоса.

Мощность ацетилено-кислородных горелок определяется часовым расходом ацетилена.

А = К *S

S – толщина металла в мм.

А – литр/час

К – 75 – 140.

Тепловое воздействие пламени зависит от угла наклона горелки к объекту сварки. Если горелка перпендикулярна свариваемого изделия, тепловое воздействие максимально, но уменьшая угол наклона, мы снижаем тепловое воздействие.

Сварка проходит с присадочной проволокой. При использовании присадочного материала сварщик делает встречные движения горелки и проволоки. Присадочные прутки выполняются из того же материала, что и электроды.

На сегодняшний день стоимость формирования межсоединений составляет более 50 % стоимости изготовления всей пластины. Таким образом, формирование высоконадежных систем многослойной металлизации – это одна их приоритетных задач современной микроэлектроники. Число уровней металлизации на сегодняшний день достигает 8-9. Система металлизации представляет собой сложную систему планарных чередующихся металлических и диэлектрических слоев. Обычно такая система включает в себя несколько функционально различных металлических слоев: контактный, барьерный, локальные межсоединения, вертикальные проводники, высокопроводящий слой. К каждому из них предъявляются свои требования.

По мере уменьшения размеров элементов ИС задержки на межсоединениях, обычно определяемые как RC задержки, становятся наиболее важным фактором, определяющим характеристики ИС. Уменьшение RC задержек связано как с улучшением свойств используемых материалов и методов их формирования, так и с улучшением архитектуры межсоединений.

Обеспечить минимальные контактные сопротивления металла к n⁺-Si, р⁺-Si и поли-Si должны омические контакты. Контактные слои в системах металлизации используются для снижения поверхностного сопротивления областей затвора и исток/стока, контактного сопротивления к областям истока и стока, повышения качества и скорости работы прибора за счет сокращения RC задержек. К материалам контактных слоев предъявляются следующие требования: они должны обладать низким удельным сопротивлением, низким контактным сопротивлением к p- и n-областям, высокой термостабильностью, устойчивостью к электромиграции и т. д. В значительной степени этим требованиям удовлетворяют силициды металлов. В современных ИС в качестве омических контактов обычно используются слои силицидов TiSi₂ и CoSi₂, NiSi.

Барьерные слои служат препятствием к межслойному взаимодействию и диффузии материала из верхних проводящих слоев в кремний. Основные требования, которые к ним предъявляются, это малые значения коэффициента диффузии металлов и кремния через барьерный слой и отсутствие химического взаимодействия с материалами окружающих слоев. Обычно это сплавы тугоплавких металлов и их нитриды, Ti:W, TiN. Однако с внедрением в качестве материала проводящего слоя меди возникла необходимость в поиске новых материалов для барьерных слоев. Поэтому началось активное исследование нового класса материалов – тройных аморфных сплавов типа ТМ-Si-N, где ТМ – тугоплавкий металл. Зачастую осаждение барьерного слоя в контактном окне должно быть конформным. Для создания барьерных слоев наиболее часто используются следующие методы: газофазное осаждение, магнетронное распыление с коллимированным осаждением, ионно-активированное осаждение.

В качестве материала высокопроводящих горизонтальных проводников широко используются сплавы на основе Al (обычно Al с добавкой менее 1 % Cu), отделенные слоями Ti/TiN/Ti или Ti/TiN. Эти проводники, расположенные на различных уровнях, соединяются между собой вертикальными проводниками Ti/TiN/W. Отметим, что слои Ti/TiN используются одновременно как диффузионные барьеры и адгезионные слои, а также как шунтирующие части соединений для обеспечения повышенного сопротивления к электромиграции горизонтальных проводников. Верхние слои Ti/TiN также служат в качестве просветляющих покрытий для литографии. Значение эффективного удельного сопротивления такой схемы межсоединения лежит в интервале 4 – 4.5 мкОм*см. Уменьшить значение удельного сопротивления до ~ 2 мкОм*см можно за счет использования меди в качестве материала горизонтальных и вертикальных проводников. Кроме того, медь обладает лучшим, чем алюминий, сопротивлением к электромиграции. Среди недостатков, присущих меди, можно отметить плохую адгезию на SiO₂ и полимерных диэлектриках, сильную коррозию на воздухе, большой коэффициентом диффузии в Si и во многих межслойных диэлектрика, включая SiO₂.

Замена Al металлизации на Cu металлизацию и SiO₂ c диэлектрической постоянной e=3.9 на low-k диэлектрики с e=1.3 – 1.6 позволяет значительно увеличить максимальную длину соединений, а значит повысить характеристики ИС без увеличения числа уровней металлизации, и тем самым уменьшить стоимости производства. Большей производительности можно добиться за счет лучшей архитектуры ИС, а в дальнейшем, если говорить о тенденциях развития ИС, за счет внедрения оптических соединений, высокотемпературных сверхпроводников или специальных методов, которые позволят использовать для нескольких каналов одно соединение.

Дата добавления: 2014-01-03