Введение. Все системы металлизации, применяемые в настоящее время

Все системы металлизации, применяемые в настоящее время, можно разделить на следующие типы: однослойная, многослойная, многоуровневая, объемная (объемные выводы).

Однослойная алюминиевая металлизация применяется преимущественно в ИМС малой степени интеграции, маломощных, работающих на частотах до 1 ГГц, не рассчитанные на высокие требования к надежности.

Многослойная металлизация в ряде случаев полнее отвечает предъявляемым требованиям, но менее технологична, т.к. содержит не один слой металла. Обычно состоит из нескольких слоев: контактный слой– первый по порядку нанесения на кремниевую пленку (вольфрам, молибден, хром, никель, алюминий, титан, палладий, силициды тугоплавких металлов); разделительный слой – применяется в случаях, когда сложно подобрать согласующиеся материалы контактного и проводящего слов; проводящий слой – последний по порядку нанесения слой металлизации, должен иметь хорошую электропроводность и обеспечивать качественное надежное подсоединение контактных площадок к выводам корпуса (медь, алюминий, золото)

Многоуровневая металлизация применяется в больших и сверхбольших ИМС. Увеличение числа элементов увеличивает и площадь межэлементных соединений, поэтому их размещают в несколько уровней.

В последние годы основное внимание разработчиков инте­гральных микросхем концентрируется на совершенствовании и разработке новых видов микропроцессо­ров, интенсивном развитии ИС на арсениде галлия, разработке и освоении технологии многослойных трехмерных СБИС. Раз­работки ИС сопровождаются непрерывным увеличением числа используемых слоев и числа шаблонов, уменьшением глубины залегания p-n-переходов, ширины линий и толщины подзатворного диэлектрика. Однако, освоение промышленного выпу­ска СБИС с элементами субмикронных размеров невозможно без кардинального решения проблемы металлизации в них. Дело в том, что с повышением степени интеграции ИС роль металлиза­ции резко возрастает. Она занимает все большую площадь и на­чинает влиять на основные параметры схем: площадь кристал­ла, быстродействие, показатель качества, помехоустойчивость, надежность и др.

Если с уменьшением размеров быстродействие логических элементов возрастает, то быстродействие межсоединений си­стемы металлизации снижается из-за уменьшения поперечного сечения проводников межсоединений и соответствующего уве­личения погонного сопротивления, а также из-за уменьшения расстояния между соседними проводниками, заполненного диэ­лектриком, и соответствующего увеличения электрической емко­сти. В результате, начиная с некоторого уровня интеграции ИС, задержки сигналов в межсоединениях могут превышать задерж­ки в самих логических элементах. С уменьшением поперечного сечения проводников межсоединении появляется и ряд других проблем: снижается электромиграционная стойкость проводни­ков, значительно усложняются технологические приемы трав­ления при создании рисунка проводников с воспроизводимыми размерами и др. Существенное влияние на параметры полупро­водниковых приборов с субмикронными размерами и ИС высо­кой степени интеграции оказывают омические контакты. Так, с уменьшением размеров элементов ИС при разработанном уров­не технологии контактов значительно повышается переходное сопротивление омических контактов. С уменьшением глубины залегания p-n-переходов остро возникла проблема создания не­проникающих контактов.

Таким образом, наличие множества специфических проблем в технологии создания эффективных систем металлизации СБИС обусловило интенсивные исследования в данном направлении как за рубежом, так и у нас в стране. В настоящее время разра­ботаны универсальные подходы к созданию как отдельных эле­ментов, так и металлизации СБИС в целом.

Дата добавления: 2015-08-05