Материал для тонкопленочного омического контакта к кремнию

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ОМИЧЕСКОГО КОНТАКТА К КРЕМНИЮ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Интеграл(72) Авторы Плебанович Владимир Иванович Белоус Анатолий Иванович Колос Светлана Валентиновна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Интеграл(57) Материал для тонкопленочного омического контакта к кремнию, содержащий хром,ванадий и никель, отличающийся тем, что дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, мас. хром ванадий алюминий никель Изобретение относится к области электронной техники, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении кремниевых полупроводниковых приборов всех классов. По окончании процесса изготовления активной структуры полупроводниковую пластину разделяют на отдельные кристаллы, которые затем монтируют в корпус. Для обеспечения омического контакта кристалла к выводной рамке на обратную сторону кристалла наносят металлизирующее покрытие. В качестве материала покрытия используют металл, обеспечивающий омический контакт к кремнию и хорошо смачиваемый припоем. Для этих целей широко известно использование серебра и золота 1. Однако это значительно повышает стоимость изготавливаемых приборов и экономически мало оправдывается. Известно также использование никеля в качестве материала для омического контакта к обратной стороне кристалла 2. Однако пленки чистого никеля характеризуются слабой адгезией к кремнию. Сформированная методами вакуумного напыления пленка никеля отслаивается от подложки, шелушится и делает невозможным монтаж кристаллов на рамку. Дополнительным недостатком использования никеля в качестве материала тонкопленочного контакта к кремнию являются его магнитные свойства. При формировании 13808 1 2010.12.30 пленки магнетронным методом распыления происходит замыкание линий магнитного поля, что требует использования магнетронов высокой мощности. Это, в свою очередь,приводит к неконтролируемому разогреву мишени и сложностям управления процессом напыления. Наиболее близким к заявляемому техническому решению, его прототипом, является материал для тонкопленочного омического контакта к кремнию, содержащий 92,2 - 93,0 никеля, 5,9-7,0 хрома и 0,5-1,2 ванадия. Этот материал является немагнитным и легко распыляется магнетронным методом. Однако его недостатком также является низкая адгезия к кремнию. Для повышения адгезии формируемой пленки к кремниевой пластине приходится использовать дополнительные слои других материалов, что усложняет технологический процесс. Причиной этого является химическая инертность никеля по отношению к кремнию в условиях формирования пленки. Отсутствие химической связи между пленкой и подложкой приводит к невозможности получения приемлемой адгезии между ними. Задачей заявляемого изобретения является повышение адгезии формируемой пленки к полупроводниковой кремниевой подложке. Поставленная задача решается тем, что материал для тонкопленочного омического контакта к кремнию, содержащий хром, ванадий и никель, дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, масс.хром 5,9-7,0 ванадий 0,5-1,2 алюминий 0,5-1,5 никель остальное. Сущность заявляемого технического решения заключается в обеспечении химического взаимодействия между формируемой пленкой и полупроводниковой подложкой. Полупроводниковая пластина при хранении на воздухе тут же окисляется с образованием оксида кремния толщиной около 2 нм. Эта тонкая пленка химически достаточно инертна и препятствует взаимодействию никеля и кремния для образования адгезионных связей. Хром и ванадий также инертны по отношению к ней. Введение в состав пленки алюминия позволяет решить эту проблему. Алюминий активно раскисляет кремний и разрушает оксидную пленку. Это, с одной стороны, обеспечивает лучший электрический контакт пленки и подложки, а с другой стороны, создает условия для их химического взаимодействия, чем и достигается надежная адгезия. Заявляемый материал также является немагнитным, поэтому может быть напылен на пластины магнетронным методом. Выбор содержания алюминия обоснован тем, что при его концентрации в пленке менее 0,5 , например 0,2 , требуемая адгезия не достигается ввиду недостачи алюминия для полного раскисления кремния. При содержании алюминия в пленке более 1,5 ,например 2,0 , ухудшается ее смачиваемость припоем, что затрудняет монтаж кристаллов на выводную рамку. Пленки заявляемого материала получали следующим образом. Исходный материал получали в установке для плавки и разливки металлов в вакууме ИСВ 0,004. В расплавленный никель последовательно добавляли из дозатора хром, ванадий и алюминий. Требуемый состав материала задавали путем взвешивания исходных компонентов. Полученный сплав переливали в кокиль. Из полученной отливки путеммеханической обработки изготавливали мишень для вакуумного напыления. Пленки заявляемого материала толщиной 1,0 мкм формировали на кремниевых пластинах диаметром 100 мм путем магнетронного распыления на установке Магна 2 М. Контроль адгезии полученных пленок проводили методом царапания в соответствии с 4. Анализ царапин проводили методом оптической микроскопии при увеличении 250. Результаты контроля приведены в таблице. Затем пластины разрезали на отдельные кристаллы размером 55 мм. На поверхность сформированной пленки помещали прокладки 2 13808 1 2010.12.30 из припоя ПОС-10 размером 33 мм и толщиной 30 мкм и нагревали их в конвейерной водородной печи ЖК 4007 при температуре 400 С в атмосфере 25 водорода с 75 азота. Смачивание поверхности кристаллов припоем оценивалось при увеличении 20 по площади растекания припоя. Результаты контроля приведены в таблице. Содержание алюминия в пленке,мас. Незначительное шелушение краев цара 90 Запредельный состав пины 0,5 90 Отслоения пленки по 1,0 краю царапины не 95 наблюдается 1,5 90 Отслоения пленки по 2,0 краю царапины не 70 Запредельный состав наблюдается Значительное шелуПрототип шение краев царапи 90 ны Таким образом, из приведенных данных видно, что использование заявляемого состава в качестве материала тонкопленочного омического контакта к кремнию позволяет повысить адгезию формируемой пленки и обеспечить высокую его смачиваемость припоем. 0,2 Источники информации 1. Технология СБИС В 2-х кн. / Под ред. С. Зи. Пер. с англ. - М. Мир, 1986. 2. Парфенов О.Д. Технология микросхем. Конструирование и пр-во ЭВА Учеб. пособие для вузов по спец.- М. Высшая школа, 1986.- 320 с. 3. Патент РБ 10288 , МПК 22 19/05, 2007 (прототип). 4. Микросхемы интегральные. Технические требования к технологическому процессу. Система и методы операционного контроля ОСТ 114.1012-99. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3