與柵電極金屬相關(guān)的失效模式
發(fā)布時(shí)間:2012/4/28 19:58:24 訪問(wèn)次數(shù):1133
GaAs FET器件的柵電極大都使用Al，而鍵合多DSEP8-12A用金絲，由于金絲與焊區(qū)形成有關(guān)的Al-Au反應(yīng)和Al的電遷移，對(duì)可靠性有一定的影響。因此有把Al系以外的Cr，CrPtAu，TiW等金屬作為電極的嘗試，也有采用WSi等高熔點(diǎn)金屬作GaAs IC的柵電極。
(1) Au-Al反應(yīng)(Al柵)
把Au絲等Au的金屬直接接觸在Al金屬層上，通過(guò)加熱方法形成Au-Al反應(yīng)的現(xiàn)象；反過(guò)來(lái)如果把Al絲焊接在用Au形成的焊接區(qū)上并進(jìn)行高溫存儲(chǔ)，從試驗(yàn)的結(jié)果也能看出金屬層間的反應(yīng)。為了避免Au-Al的反應(yīng)，在GaAs FET的制造中，常采用在鋁柵區(qū)金的表面加緩沖金屬的方法，緩沖金屬常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化層，有可能會(huì)引起柵電阻的加大，從降低電阻的角度可選擇Au-Cr-Al金屬。緩沖層能起到減緩作用，但遇到嚴(yán)酷的使用條件，Au-Al反應(yīng)仍會(huì)產(chǎn)生，使器件特性變壞，產(chǎn)生空洞可能引起柵電極斷開(kāi)等。由于Ga促使了上述的失效反應(yīng)，所以必須考慮它的影響。
(2)電遷移(Al柵) ．
前面所述的Al榭空洞是由于電遷移而形成的，電遷移是柵電極流過(guò)高密度電流時(shí)產(chǎn)生的。這種電流的閾值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的柵金屬
Al作柵電極時(shí)，除上述失效外，Al還極易與水和酸發(fā)生反應(yīng)，因而芯片放置時(shí)要特別注意。為了回避這些問(wèn)題，不僅對(duì)AI還要對(duì)Al最上層的金屬（如Au等）的性質(zhì)進(jìn)行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，還有不是金基層的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。對(duì)上述預(yù)想的失效模式，事先采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)措施，可以提高其可靠性，例如，柵長(zhǎng)0.5pm的TilAl柵，溝道溫度為130℃時(shí)，高輸出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，為適用于數(shù)字GaAs IC開(kāi)發(fā)研究的自對(duì)準(zhǔn)工藝所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si鑭，鐵礬土等，也用它們作柵金屬，也可以提高可靠性。
(1) Au-Al反應(yīng)(Al柵)
把Au絲等Au的金屬直接接觸在Al金屬層上，通過(guò)加熱方法形成Au-Al反應(yīng)的現(xiàn)象；反過(guò)來(lái)如果把Al絲焊接在用Au形成的焊接區(qū)上并進(jìn)行高溫存儲(chǔ)，從試驗(yàn)的結(jié)果也能看出金屬層間的反應(yīng)。為了避免Au-Al的反應(yīng)，在GaAs FET的制造中，常采用在鋁柵區(qū)金的表面加緩沖金屬的方法，緩沖金屬常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化層，有可能會(huì)引起柵電阻的加大，從降低電阻的角度可選擇Au-Cr-Al金屬。緩沖層能起到減緩作用，但遇到嚴(yán)酷的使用條件，Au-Al反應(yīng)仍會(huì)產(chǎn)生，使器件特性變壞，產(chǎn)生空洞可能引起柵電極斷開(kāi)等。由于Ga促使了上述的失效反應(yīng)，所以必須考慮它的影響。
(2)電遷移(Al柵) ．
前面所述的Al榭空洞是由于電遷移而形成的，電遷移是柵電極流過(guò)高密度電流時(shí)產(chǎn)生的。這種電流的閾值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的柵金屬
Al作柵電極時(shí)，除上述失效外，Al還極易與水和酸發(fā)生反應(yīng)，因而芯片放置時(shí)要特別注意。為了回避這些問(wèn)題，不僅對(duì)AI還要對(duì)Al最上層的金屬（如Au等）的性質(zhì)進(jìn)行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，還有不是金基層的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。對(duì)上述預(yù)想的失效模式，事先采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)措施，可以提高其可靠性，例如，柵長(zhǎng)0.5pm的TilAl柵，溝道溫度為130℃時(shí)，高輸出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，為適用于數(shù)字GaAs IC開(kāi)發(fā)研究的自對(duì)準(zhǔn)工藝所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si鑭，鐵礬土等，也用它們作柵金屬，也可以提高可靠性。
GaAs FET器件的柵電極大都使用Al，而鍵合多DSEP8-12A用金絲，由于金絲與焊區(qū)形成有關(guān)的Al-Au反應(yīng)和Al的電遷移，對(duì)可靠性有一定的影響。因此有把Al系以外的Cr，CrPtAu，TiW等金屬作為電極的嘗試，也有采用WSi等高熔點(diǎn)金屬作GaAs IC的柵電極。
(1) Au-Al反應(yīng)(Al柵)
把Au絲等Au的金屬直接接觸在Al金屬層上，通過(guò)加熱方法形成Au-Al反應(yīng)的現(xiàn)象；反過(guò)來(lái)如果把Al絲焊接在用Au形成的焊接區(qū)上并進(jìn)行高溫存儲(chǔ)，從試驗(yàn)的結(jié)果也能看出金屬層間的反應(yīng)。為了避免Au-Al的反應(yīng)，在GaAs FET的制造中，常采用在鋁柵區(qū)金的表面加緩沖金屬的方法，緩沖金屬常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化層，有可能會(huì)引起柵電阻的加大，從降低電阻的角度可選擇Au-Cr-Al金屬。緩沖層能起到減緩作用，但遇到嚴(yán)酷的使用條件，Au-Al反應(yīng)仍會(huì)產(chǎn)生，使器件特性變壞，產(chǎn)生空洞可能引起柵電極斷開(kāi)等。由于Ga促使了上述的失效反應(yīng)，所以必須考慮它的影響。
(2)電遷移(Al柵) ．
前面所述的Al榭空洞是由于電遷移而形成的，電遷移是柵電極流過(guò)高密度電流時(shí)產(chǎn)生的。這種電流的閾值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的柵金屬
Al作柵電極時(shí)，除上述失效外，Al還極易與水和酸發(fā)生反應(yīng)，因而芯片放置時(shí)要特別注意。為了回避這些問(wèn)題，不僅對(duì)AI還要對(duì)Al最上層的金屬（如Au等）的性質(zhì)進(jìn)行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，還有不是金基層的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。對(duì)上述預(yù)想的失效模式，事先采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)措施，可以提高其可靠性，例如，柵長(zhǎng)0.5pm的TilAl柵，溝道溫度為130℃時(shí)，高輸出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，為適用于數(shù)字GaAs IC開(kāi)發(fā)研究的自對(duì)準(zhǔn)工藝所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si鑭，鐵礬土等，也用它們作柵金屬，也可以提高可靠性。
(1) Au-Al反應(yīng)(Al柵)
把Au絲等Au的金屬直接接觸在Al金屬層上，通過(guò)加熱方法形成Au-Al反應(yīng)的現(xiàn)象；反過(guò)來(lái)如果把Al絲焊接在用Au形成的焊接區(qū)上并進(jìn)行高溫存儲(chǔ)，從試驗(yàn)的結(jié)果也能看出金屬層間的反應(yīng)。為了避免Au-Al的反應(yīng)，在GaAs FET的制造中，常采用在鋁柵區(qū)金的表面加緩沖金屬的方法，緩沖金屬常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化層，有可能會(huì)引起柵電阻的加大，從降低電阻的角度可選擇Au-Cr-Al金屬。緩沖層能起到減緩作用，但遇到嚴(yán)酷的使用條件，Au-Al反應(yīng)仍會(huì)產(chǎn)生，使器件特性變壞，產(chǎn)生空洞可能引起柵電極斷開(kāi)等。由于Ga促使了上述的失效反應(yīng)，所以必須考慮它的影響。
(2)電遷移(Al柵) ．
前面所述的Al榭空洞是由于電遷移而形成的，電遷移是柵電極流過(guò)高密度電流時(shí)產(chǎn)生的。這種電流的閾值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的柵金屬
Al作柵電極時(shí)，除上述失效外，Al還極易與水和酸發(fā)生反應(yīng)，因而芯片放置時(shí)要特別注意。為了回避這些問(wèn)題，不僅對(duì)AI還要對(duì)Al最上層的金屬（如Au等）的性質(zhì)進(jìn)行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，還有不是金基層的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。對(duì)上述預(yù)想的失效模式，事先采取針對(duì)性的設(shè)計(jì)措施，可以提高其可靠性，例如，柵長(zhǎng)0.5pm的TilAl柵，溝道溫度為130℃時(shí)，高輸出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，為適用于數(shù)字GaAs IC開(kāi)發(fā)研究的自對(duì)準(zhǔn)工藝所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si鑭，鐵礬土等，也用它們作柵金屬，也可以提高可靠性。
相關(guān)技術(shù)資料- 4-28與柵電極金屬相關(guān)的失效模式
- 4-27誘生層錯(cuò)對(duì)Si器件的影響及其工藝控制
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