薄膜材料导体薄膜材料¾材料的种类及性质¾导体薄膜的主要用途)形成电路图形，为半导体元件、半导体芯片、电阻、电容等电路搭载部件提供电极及相互引线，以及金属化等¾为保证金属—半导体间连接为欧姆接触，要求：)金属与半导体的结合部位不形成势垒)对于ｎ型半导体，金属的功函数要比半导体的功函数小)对于ｐ型半导体，与上述相反)金属与半导体结合部的空间电荷层的宽度要尽量窄，电子直接从金属与半导体间向外迁移受到限制等2、薄膜材料)导体薄膜材料)电阻薄膜材料)介质薄膜材料)功能薄膜材料2、薄膜材料导体薄膜材料¾材料的种类及性质¾实际情形)随半导体的表面处理，在导体和半导体表面往往会存在薄的氧化膜，但电子通过隧道效应可穿过此膜层，因此并不存在很大的问题)依表面处理条件不同，半导体的表面状态会发生变化，相应金属及半导体的功函数也会发生变化)功函数还与表面能级、晶体取向等相关，必须注意其值的变化2、薄膜材料导体薄膜材料¾材料的种类及性质¾其他布线及电极用的导体材料，还应具有下述特性：)电导率要高)对电路元件不产生有害影响，为欧姆连接)热导率高、机械强度高，对于碱金属离子及湿度等的电化学反应要尽量小)高温状态，电气特性也不发生变化，不发生蠕变现象)附着力大，成膜及形成图形容易)可形成电阻、电容，可进行选择性蚀刻)可进行Ａｕ丝、Ａｌ丝引线键合及焊接等加工2、薄膜材料导体薄膜材料¾材料的种类及性质¾实际情形)单一种导体不可能满足上述所有要求)构成电子电路往往需要多种导体膜的组合2、薄膜材料导体薄膜材料¾而且)相互连接及电极中往往也不是采用单一金属，而是多种导体膜积层化，以达到上述各种要求¾多层金属组合的实例2、薄膜材料导体薄膜材料¾多层组合薄膜说明)导体的表面方阻均在５０ｍΩ／□以下)进一步降低电阻，需要在Ａｕ膜上再电镀Ａｕ)所列的材料组合之外，在半导体ＩＣ的电极凸点及梁式引线部分，还采用Ａｕ－Ｐｄ－Ｔｉ，Ｓｎ·Ｓｂ－Ｃｕ－Ｃｒ，Ａｕ－Ｗ·Ｔｉ等组合，以及ＰｔＳｉ，Ｐｄ２Ｓｉ，ＣｒＳｉ等金属硅化物作导体。¾Ａｕ)可满足上述条件中的大部分)单独使用时与基板及ＳｉＯ２等膜层的附着力太低)往往在最底层采用ＮｉＣｒ，Ｃｒ，Ｔｉ等附着性好的膜层)最上层采用容易热压附着或容易焊接的Ａｕ及Ｐｂ·Ｓｎ等)但两种金属薄膜相互结合时，往往在比块体材料更低的温度下就产生明显扩散，生成化合物。2、薄膜材料导体薄膜材料¾Ａｌ)特点9Ｓｉ基ＩＣ常用导体材料9与作为ＩＣ保护膜的ＳｉＯ２间的附着力大9对于ｐ型及ｎ型Ｓｉ都可以形成欧姆接触9可进行引线键合9电气特性及物理特性等也比较合适9价格便宜9作为ＩＣ用的导体普遍采用)但9随环境、气氛温度上升，Ａｌ与Ａｕ发生相互作用，生成金属间化合物，致使接触电阻增加，进而发生接触不良Ａｌ9当Ａｌ中通过高密度电流时，向正极方向会发生Ａｌ的迁移，即所谓电迁移9在５００℃以上，Ａｌ会浸入下部的介电体中9在ＭＯＳ元件中难以使用9尽管Ａｌ的电阻率低，与Ａｕ不相上下，但由于与水蒸气及氧等发生反应，其电阻值会慢慢升高。¾Al与Au会形成化合物)Al端子与Au线系统在300℃下放置2～3ｈ，或者使气氛温度升高到大约４５０℃，其间的相互作用会迅速发生，致使键合部位的电阻升高)此时，上、下层直接接触，Au、Al之间形成脆、弱AuAl2、AuxAl等反应扩散层。造成键合不良)采用Au－Au组合或Al－Al组合。在Au、Al层间设置Pd、Pt等中间层，可防止反应扩散发生，形成稳定的膜结构Ａｌ¾存在电迁移)Al导体中流过电流密度超过106A/cm2)或多或少地发生电迁移现象)气氛温度上升，电迁移加速，短时间内即可引起断线)Al导体膜在大约300℃长时间放置，会发生“竹节化”，即出现结晶化的节状部分和较瘦的杆状部分)进一步在500℃以上放置，Al会浸入到下层的SiO2中，引起Si基板上的IC短路¾因此，使用Al布线的ＭＯＳ器件，必须兼顾到附着力、临界电压、氧化膜的稳定性、价格等各种因素，对材料进行选择。连接与布线的形成及注意点¾SiIC中的Al布线可由Cr－Au代替。Cr－Au与玻璃间具有良好的附着性，ｐ型、ｎ型Ｓｉ均能形成欧姆结合¾Cr－Au成膜有两种方法)其一是将基板加热到２５０℃，依次真空蒸镀Cr和Au)其二是采用溅射法沉积¾Cr－Au系中Cr膜的膜厚及电阻率如表３－６所列连接与布线的形成及注意点¾Cr－Au系可能引起劣化的机制)Cr向Au中的扩散，由此会引起电阻增加¾Mo－Au系)比C