Материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

П И С А Н И Е п11,577оз

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.74 (21) 2023412/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.е

Н 01 (. 23/54

//С 23 С 13/02

//С 01 G 55/0.0

Гооударатаенный номитет

Соната Министров СССР по делам нэооретений н открытий (43) Опубликовано 05.10.77.Бюллетень № 37 (53) УДК 621.382 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 21.11.77

А. П. Достанко, E. М. Савицкий, B. П. Полякова, K). Д. Чистяков, В. B. Баранов, H. Б. Горина и Н. A. Королев (72) Автори изобретения (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) МАТЕРИАЛ ПРОВОДЯШЕ ГО ПОКРЫТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ тия.

Изобретение относится к полупроводниквой электронике, в частности к материалам проводящих покрытий, наносимых на полупроводниковые приборы и интегральные схемы, преимушестве ни о на осн ове крем ния, Известны различные типы проводящих покрытий на кремнии. Основными требованиями, предъявляемыми к такого: рода покрытиям, являются малое переходное сопротивле. ние, хорошая адгезия к полупроводниковому 10 материалу, хорошая износостойкость, коррозионная устойчивость и высокая термостойк ос ть.

К проводящим покрытиям относятся многослойные металлические покрытия, напри- 1о мер покрытия из слоев А(Ni-Au, Ti-Ma-Ст-Ац

Проводящие покрытия могут быть выполнены на основе сплавов, например нихрома (80% Nt. + 20 /оСт) (1 ).

Известны также проводящие однослойные 20 покрытия на кремнии, например покрытия из металла платиновой группы, в частности палладия (21. Палладиевые покрытия на крем. нии обеспечивают более прочное соединение с кремниевой подложкой. 25

Недостатком известных проводящих многоI слойных покрытий является сложность их создания, а однослойные покрытия имеют большое переходное сопротивление.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем преимущественно на основе кремния р- и rl- òèïà, включающий металл платиновой группы и металл переходной групп (3).

Недостаткам этого материала является высокий уровень инжекции неосновный но- сителей из материала покрытия а полупроводводник, что приводит к заметному влиянию невыпрямляющих контактов на характеристики расположенных под ними р- -переходов, что, в свою очередь, ухудшает характеристики прибора.

Йель изобретения — снижение уровня инжекции носителей заряда из материала покрытия в полупроводник, а также обеспечение возможности создания цветного покры557703

Поставленная цель достигается тем, что материал проводяшего покрытия, вкгпочаюший металл платиновой группы, содержит элемент, образуюший интерметаллическое соединение с металлом платиновой группы, йричем количественное соотношение компонентов следуюшее: алемент, образующий интерме таллическое соединение с металлом платиновой группы, 2-ЪS вес.% металл платиновой группы — сх;° ° 10 тальное.

Для кремния р-типа в качестве указанногo элемента применено вешество tlt8 группы, например В, И, III ©©, а для кремния й-типа в качестве указанного элемента при15 менено вещество It H группы, например P

А, SS, si

Покрытие сплавом, содержашйм алемент

ШВ или МВ группы, полупроводниковых материалов соответственно дырочного или алектронного типа проводимости снижает уровень инжекции носителей из материала покрытия в полупроводник, Это вызвано тем, что при рфастворении покрытия в полупрс воднике атомы алементов ШВ или VB группы занимают позиции в решетке полупровод« ника по типу замещения, приводя к обогашению приконтактной области полупроводника соответствующего типа проводимости основными носителями и понижая тем самым уровень инжекции неосновных носителей. В случае нанесения покрытия на кремний лр оцесс облегчается интенсивным образованием силицидов металлов платиновой группы и высвобождением атомов алементов ИВ или VB группы, немедленно взаимодействую них с атомами кремния. Весь этот процесс сопровождается большим уменьшением переход« ного сопротивления невыпрямляюших контактов, чем при использовании контактных материалов из сплавов металлов платиновой группы с переходными металлами, так как здесь аффективно действуют два механизма; образование силицидов и обогащение приконтак тн ой 06JIac rH KpB l4 HHII оси овны ми н оси те45 лями. Кроме того, такой состав покрытия способствует формированию контактов с полупроводником, имеющих хорошую воспроизводимость, высокую надежность и несложную технологию нанесения, $0

Предлагаемое покрытие может быть цвет ным за счет того, что входяший в его состав элемент НВ группы, например Зп или элемент VB группы, например S5 образует с металлами платиновой группы

55 интерметаллические соединения, фазовый состав которых зависит от содержания ком понентов. Наиболее характерным является образование соединений типа А В, А В и АВ, где A - металл платиновой группы

4

В - элемент ШВ или VB группы: возможен также смешанный состав фаз, напри» мер A B + AB a такжe нали «ие промежуточных фаз, дефектных структур и т.д. Промежуточные фазы, в отличие or чистых ме. галлов, имеют свою электронную структуру и, в соответствии с ней, другие межатомные расстояния, измененную решетку и, в конечном итоге, свой цвет металлического материала. При атом определяющим фактором является строение электронных оболочек компонентов. Покрытие из такого материала будет иметь цвет, отличный or цвета исходных составляюших, его можно задавать выбором материалов и регулированием процентного содержания каждой компоненты, определяющего формульный состав и стехиометричность материала. Например, сплав

Pd<3n,, (35 вес,% Зтс и остальное Pd. ) имеет свтло-желтый цвет, сплав с фазовым составом РИ Эп+ Р< тс (43 вес,% -1п остальное Pd) обладает цветом золота, сплав Pd3n (54 вес.% 3n,, остальное Рд ) имеет сиренево-розовый цвет. Свои особенности имеют соединения лалладия с элементами YB группы, а также соединения других элементов платиновой группы.

Таким образом, можно получить гамму цветов от красноватого до желтого с различной насышенностью цвета, при атом покрытия из таких материалов характеризуются высокой адгезией к полупроводниковым, металлическим и стеклообразным поверх ностям, хороше и износ остойкост ью, ко РРозионной устойчивостью и высокой термостойк остью.

Выбранные пределы соотношения компонентов определяются тем, что при количестве материала, образующего интерметаллическое соединение с металлом платиновой группы, меньше 2% уровень инжекции носителей из материала покрытия в полупроводник незначительно и, кроме того, цвет покрытия не претерпевает заметных изменений по сравнению с исходным материалом.

Верхний предел (55 вес.%) определяется тем, что при дальнейшем увеличении содержания-этого компонента, хотя user полученных покрытий отличается большой насыщенностью,заметного снижения уровня инжекции не наблюдается.

Предл оже н ные м а re р иалы, напр им ер сплав из 60 вес.% Pd и 40 вес,% Зп и сплав из 48 вес,% Pd и 52 eec,% Sb методом конденсации из молекулярных пучков, в вакууме осаждались в виде покрытий на кремниевые пластины соответственно дырочного и электронного типов проводимости. Козффицие н т и нже кции не осн ов ных носи телей, определяемыйй ло найденной скорости рекомби557703

Составитель А. Прохорова

Редактор Т. Орловская Техред Н. Лндрейчук Корректор С. Ямалова

Заказ 4077/44 Тираж 976 Подпис н ое

liHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нации и невыпрямляющих контактах на приготовленных образцах, для р - S i снизился в 1,3 раза до термообработки и в 2,6 раза о после термообработки при 500 С в течение 10 мин, для n-Si -на 70% до термообработки и в 1,5-1,8 раза после аналогичной термообработки, по сравнению с тем же параметром при использовании чистого Pd, Цвет покрытия из сплава 60 вес.7 Pd и 40 вес.% Зп желтый. Толщина покрытия

0,8-1 мкм. Покрытие, полученное атим же методом на металлических изделиях (корпусах, посадочных ложках под кристаллы полупроводниковых приборов и интегральных схем) имело хорошую адгезию, высокую д смачиваемость припоями и стойкость к воздействию высоких температур и влажности, которая не хуже стойкости золотых п ок ры тий.

Преимущества предложенного материала 2О проводящего покрытия позволяют удовлетворить основные требования, предъявляемые к таким покрытиям, а также получать цветные проводящие покрытия, при атом могут быть значительно облегчены неко- г торые технологические процессы изготовле« ния интегральных схем, например в сочетании с цветными фотошаблонами - процесс совмещения на операции фотолитографии и др.

Ф ормула изобретения

i. Материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем

35 преимущественно на основе кремния р- и т типа, включающий металл платиновой группы, отличающийся тем,что,с целью снижения уровня инжекции носителей заряда из материала покрытия в полупроводник, а также обеспечения возможности создания цветного покрытия, материал содержит элемент, образующий интерметаллическое соединение с металлом платиновой группы, при следующем соотношении компонентов: элемент, образующий интерметаллическое соединение с металлом платиновой группы, 255 вес.%, металл платиновой группы - остальное.

2. Материал по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что для кремния р-типа в качест ве указанного элемента применено вещество

1ЦВ группы, например Ь, А1, Эп,Ga.

3. Материал по и. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что для кремния h-типа в качестве указанного элемента применено вещество YB группы, например, Р, As,SS,Bi.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Системы металлизации к кремниевым полупроводниковым приборам и интегральным схемам (тематический указатель литературы), серия полупроводниковые приборы, М,, UHHH электроника, 1974, с. 3-63

2. Патент США Ме 3431472, М-317-234, 1 969.

3. Авторское свидетельство СССР

% 339198, кл. С 23 С 13/00, 1970.