Материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем

Союз Советскии Соцмалиатццескни Республик(45) Дата опубликования описания 21,11.77 Государственный иомите ьоввта Министров ССС по делам иэоорвтений и открытий(71) Заявитель Минс иотехнический инст 4) ПОКРЫТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ РИАЛ ПРОВОДЯ ПРИБОРОВНедостатком известных проводящих многослойных покрытий является сложность их создания, а однослойные покрытия имеют большое переходное сопротивление,Наиболее близким техническим решениемк предложенному является материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем преимущественнона основе кремния р- и тт,-типа, включающий металл платиновой группы и металлпереходной групп 3.Недостаткам этого материала являетсявысокий уровень инжекции неосновнсителей из материала покрытия в и одводник, что приводит к заметному влияниюневыпрямляюших контактов на характеристики расположенных под ними р- -переходов что, в свою очередь, ухудшает хараристики прибора,ый но- олупров ктеИель изобренжекции носи по покрыти ние возм ож(61) Дополнительное к а Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к материалам проводящих покрытий, наносимых на полупроводниковые приборы и интегральные схемы, преимущественно на основе кремния,Известны различные типы проводящих покрытий на кремнии. Основными требованиями, предъявляемыми к такого рода покрытиям, являются малое переходное сопротивле ние, хорошая адгезия к полупроводниковому материалу, хорошая износостойкость коррозионная устойчивость и высокая термостойк ос ть.К проводящим покрытиям относятся многослойные металлические покрытия, например покрытия из слоев А 1 Ис-АоТс-Ма-Ст АиПроводящие покрытия могутт быть выполнены на основе сплавов, например нихрома (80% Йс +20%Ст) 1.Известны также провоаяшие однослойные покрытия на кремнии, например покрытия из металла платиновой группы, в частности палладия (2, Палладиевые покрытия на крем нии обеспечивают более прочное соединение с кремниевой подложкой. ния - снижение уровня ей заряда из материала проводник, а также обеспети создания цветного покрыПоставленная цель достигается тем, чтоматериал проводящего покрытия, включающий металл платиновой группы, содержитэлемент, образующий интерметаллическэе соединение с металлом платиновэй группы, йричем количественное соотношениекомпонентов следующее:алемент, образующий интерме таллическоесоединение с металлом платиновой группы,2-Ъ 5 вес.% металл платиновой группы - ос ф 10тальнэе.Для кремния р-типа в качестве указанного элемента применено вещество 99 группы,например В, И, 31, фО, а для кремнияй-типа в качестве указанного элемента при 15менено вещество Ч 0 группы, например РАа,86, В(Покрытие сплавом, сэдержащйм алементШВ или И 3 группы, полупроводниковых материалов соответственно дырочного илиэлектронного типа проводимости снижаетуровень инжекции носителей из материалапокрытия в полупроводник, Это вызвано тем,что при растворении покрытия в полупроводнике атомы алементов ШВ или УЙ группы занимают позиции в решетке полупровэдника по типу замещения, приводя к обогащению приконтактнэй области полупроводника соответствующего типа проводимостиосновными носителями и понижая тем самым уровень инжекции неосновных носителей. В случае нанесения покрытия на кремний лр оцесс облегчается интенсивным образованиемсилицидов металлов платиновой группы и высвобождением атомов алементов ИВ или ЧВгруппы, немедленно взаимодействующих сатомами кремния. Весь этот процесс сопровождается больщич уменьшением переходного сопротивления невыпрямляющих контактов, чем при использовании контактныхматериалов из сплавов металлов платиновойгруппы с переходными металлами, так какздесь аффективно действуют два механизма;образование силицидов и обогащение приконтактной области кремния основными носите 45лями. Кроме того, такой состав покрытияспособствует формированию контактов с полупроводником, имеющих хорошую воспроизводимость, высокую надежность и несложнуютехнологию нанесения,50Предлагаемое покрытие может быть цвет- ным за счет того, что входящий в его состав элемент НВ группы, например Эпили элемент ЧВ группы, например Яобразует с металлами платиновой группы55интерметаллические соединения, фазовыйсостав которых зависит от содержания компонентов, Наиболее характерным являетсяобразование соединений типа А В, А Ви АВ, где А - металл платиновой группыф 60 4В - элемент ПВ или УВ группы: возможен также смешанный состав фаз, напри мер А В + АВ а также наличие промежуточных фаз, дефектных структур и т.д. Промежуточные фазы, в отличие от чистых ме. галлов, имеют свою электронную структуру и, в сэответствии с ней, другие межатомные расстояния, измененную решетку и, в конечном итоге, свой цвет металлического материала. При атом определяющим фактором являетсястроение электронных оболочек компонентов. Покрытие из такого материала будет иметь цвет, этличный от цвета исходных составляющих, его можно задавать выбором материалов и регулированием процентного содержания каждой компоненты, определяющего формульный состав и стехиометричность материала. Например, сплав РЫЗп (35 вес,% Зп и остальное Рс( ) имеет свтло-желтый цвет, сплав с фазовым составом РИЭп+ РС 1 т (43 вес,% Эп остальное РЙ) обладает цветом золота, сплав Рсдп (54 вес.% Эи, остальное Рд ) имеет сиренево-розовый цвет. Свои особенности имеют соединения лалладия с элементами УВ группы, а также соединения других элементов платиновой группы. Таким образом, можно получить гамму цветов от красноватого до желтого с различной насыщенностью цвета, при атом покрытия из таких материалов характеризуются высокой адгезией к полупроводниковым, металлическим и стеклоэбразным поверхностям, хорошей износ эстойкост ью, коррозионной 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 цвет полученных покрытий отличается большой насыщенностью,заметного снижения уровня инжекции не наблюдается.Предложенные материалы, например сплав из 60 вес.% Рс( и 40 вес,% Зп и сплав из 48 вес,% Рд и 52 вес,% ВЬ, методом конденсации из молекулярных пучков,в вакууме осаждались в виде покрытий на кремниевые пластины соответственно дырочного и электрэннэгэ типов проводимости. Коэффициент инжекции неосновных носителей, определяемый лэ найденной скорости рекомбиЗаказ 4077/44 Тираж 976 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рвушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нации и невыпрямляющих контактах на приготовленных образцах, для р - б 1 снизилсяв 1,3 раза до термообработки и в 2,6 разаопосле термообработки при 500 С в течение 10 мин, для а-, -на 70% до термообработки и в 1,5-1,8 раза после аналогичной термообработки, по сравнению с тем жепараметром при использовании чистого Рс,Цвет покрытия из сплава 60 весЛ Рс.и 40 вес.% Зп желтый. Толщина покрытия0,8-1 мкм. Покрытие, полученное атим жеметодом на металлических изделиях (корпусах, посадочных ложках под кристаллы полупроводниковых приборов и интегральныхсхем) имело хорошую вдгезию, высокую дсмачиввемость припоями и стойкость, квоздействию высоких температур и влажности, которая не хуже стойкости золотыхпокрытий,Преимущества предложенного материала 20проводящего покрытия позволяют удовлетворить основные требования, предъявляемыек таким покрытиям, а также получатьцветные проводящие покрытия, при атоммогут быть значительно облегчены некоторые технологические процессы изготовления интегральных схем, например в сочетаниис цветными фотошаблонами - процесс совмещения на операции фотолитографии и др. ф ормула изобретения 1. Материал проводящего покрытия полупроводниковых приборов и интегральных схем35 преимущественно на основе кремния р- и и- типа, включающий металл платиновой группы, отличающийся тем,что,с целью снижения уровня инжекции носителей заряда иэ 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, 2- 55 вес.%, металл платиновой группы - остальное.2, Материал по и. 1, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что для кремния р-типа в качестве укаэанного элемента применено вещество В группы, например Ь, А 1, Эп,ба.3. Материал по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что для кремния тт-типа в качестве указанного элемента применено вещество УВ группы, например, Р, Аь,ЯЬ,В 1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Системы метвллизации к кремниевым полупроводниковым приборам и интегральным схемам (тематический указатель литературы), серия полупроводниковые приборы, М ВНИИ электроника, 1974, с.3-632. Патент США Мо 3431472, М-234, 1 969.3. Авторское свидетельство СССР % 339198, кл. С 23 С 13/00, 1970.