Н.И. Сидняев, В.П. Савченко, Д.В. Клочкова
6
информацию, степень достоверности которой ограничена в силу непол-
ной автомодельности условий испытаний конструктивно и технологи-
чески однородных элементов тестовых образцов и реальных структур
полупроводниковых изделий. В связи с этим возникает необходимость
изучения отказов в условиях, близких к тем, которые существуют при
работе реальных полупроводниковых приборов и ИС, а также получе-
ния более детальной информации о параметрах, характеризующих фи-
зико-химические процессы деградации. Проводили также изучение от-
казов ИС вследствие деградации контактов металл—кремний, а также
влияния на скорость деградации токопроводящих элементов (ТПЭ) та-
ких факторов, как ступеньки SiO
2
и дефекты металлических пленок ти-
па пор [3–5, 11].
В ходе исследований механизмов отказов проводили испытания
специальных тестовых образцов при повышенных температурах
(323...473 K) и плотностях тока (2,2·10
10
А/м
2
). В процессе экспери-
мента изучено влияние температуры и времени вжигания, а также
геометрии контактов на характер токораспределения, переходное
сопротивление и надежностные характеристики контактов, образо-
ванных вакуумным напылением алюминия, сплава Al—Si, Pd и дру-
гих металлов на кремниевые подложки и последующей технологи-
ческой обработкой. Одновременно проведен теоретический анализ
токораспределения по ширине контакта. Решив обыкновенное диф-
ференциальное уравнение второго порядка с соответствующими
граничными условиями, получим распределение тока в переходном
слое по ширине контакта.
Исследования показали, что распределение тока в контактах ме-
талл—кремний зависит от соотношения поверхностного сопротивле-
ния кремния
R
s
и удельного переходного сопротивления контакта ρ
k
,
изменяясь от линейного при значениях
R
s
/
ρ
k
< 1·10
10
м
–2
до экспонен-
циального при
R
s
/
ρ
k
> 0,5·10
12
м
–2
. Ширина контакта существенно
влияет на среднее время работы до отказа (СВРО) при экспоненци-
альном распределении тока в контакте. В этом случае целесообразно
ввести понятие оптимальной ширины контакта. При дальнейшем ли-
нейном увеличении ширины контакта СВРО увеличивается также
линейно.
Анализ результатов исследований позволяет установить, что
СВРО ТПЭ на ступеньках SiО
2
, высота которых составляет меньше
10 % толщины ТПЭ, уменьшается незначительно, а на ступеньках
высотой порядка 4,5 % толщины ТПЭ составляет 35 % СВРО ТПЭ на
гладкой поверхности SiО
2
. Причиной отказов является уменьшение
толщины пленок и различная структура на ступеньке SiО
2
. Для ТПЭ,
полученных по описанной технологии, дефекты типа пор оказывают
влияние на надежность при толщине пленок меньше 0,6 мкм.
