Технология герметизации интегральных схем и микропроцессоров

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Технология герметизации ИС и МП

1. Пассивирующие и защитные покрытия ИС

В технологиях производства ИС для пассивирования и защиты используются неорганические пленки из нескольких компонентов, которые достаточно формально носят название стекла. Прежде всего к таким материалам относят SiO2 и нитрид кремния. К настоящему моменту существуют различные технологические процессы нанесения стекол:

¾  Непосредственное осаждение на защищаемую поверхность за счет окисления, напыления или пиролиза;

¾  Нанесение готового стеклянного порошка материала в виде смеси или пасты с дальнейшим сплавлением;

¾  Катодное реактивное распыление.

В качестве материалов применяются различные многокомпонентные  стекла типа Al2O3 – SiO2, B2O3 – SiO2, Al2O3 – B2O3 и др. Возможно так же применение стекол состава SixOyN, которые осаждаются из смеси SiH4+NH3+O2 при температурах 900…1000°С. Покрытия Al2O3 – SiO2 получаются при t=860…1100°C. Кроме того их можно получить при температурах »250°С…500°С из смеси тетраэтоксисилана  и тиизобутилалюминия с кислородом.

Рассмотрим фосфоросиликатные стекла SiO2 – P2O5, широко применяемые для защиты п/проводниковых ИС.

Фосфоросиликатные стекла наносятся в основном двумя технологическими методами:

1.  низкотемпературный: SiH4+PH3+O2 Þ400°С.P2O5 + H2O

2.  высокотемпературный: POCl3 + O2 + SiO2Þ900°С SiO2.P2O5 + Cl2

или : POCl3 + SiH4 + H2 + CO2Þ1200°С SiO2.P2O5 + Cl2

В обоих методах в качестве газа-носителя служит азот. Соответственно продукт реакции SiO2.P2O5 осаждается на предварительно подогретый диоксид кремния, при этом скорость осаждения может составлять до 0,4 мкм/мин, что в общем не мало. Толщина получаемого покрытия как правило составляет до 2 мкм. Тем не менее, во многих случаях, покрытия толщиной ~0,02 мкм оказывается достаточным для защиты от воздействия агрессивных факторов. Необходимо заметить, что содержание Р2О5 в таком покрытии невелико, ~3…6 %. При больших концентрациях могут проявляться отрицательные поляризационные явления. Ихсуть заключается в следующем: в кристаллическую решетку SiO2 встраиваются частицы P2O5, образуя в результате ионы РО4, из которых один атом фтора оказывается положительно поляризованным, а другой – отрицательно, что приводит к ослаблению соединения атомов с кислородом. Отрицательно поляризованные атомы фосфора способны с помощью атома кислорода связывать ионы, что в итоге придает покрытию геттерные свойства. Влияние концентрации P2O5 в пленках фторосиликатных стекол на защитные свойства покрытия хорошо иллюстрирует следующий график:

Пленка фторосиликатного стекла толщиной толщиной 12,5 нм с концентрацией С P2O5=4% при поверхностной плотности NNa+~1012 ионов/см2 защищает поверхность ИС в течении 10 лет, обеспечивая безотказную работу ИС при 80°С.

Заметим, сто защитные свойства покрытий ФСС от разрушающего воздействия ионов натрия выше, чем при защите нитридом кремния. Твердость покрытий ФСС в 1,5 раза выше чем SiO2, а механические напряжения, которые они вызывают, уменьшаются с ростом  концентрации P2O5 в покрытии

Похожие материалы

Информация о работе