CC BY
152
Зелякова Т.И., Крутов Л.Н., Крикунов Н.А.
О ВЛИЯНИИ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ МИКРОСХЕМ
Стремительное развитие химии органических материалов, возможности создания новых видов таких материалов для целевого применения, высокая технологичность и дешевизна способствовали широкому использованию их в электронной промышленности.
В настоящее время для защиты кристаллов при производстве микросхем применяются более 30-ти кремнийорганических компаундов различной рецептуры, в том числе и «домашнего» (собственного) приготовления. Применение защитных покрытий при изготовлении микросхем осуществляют без контроля их влагозащитных характеристик, что может привести к отказам микросхем в следствии их коррозии.
Было выдвинуто предположение о существенной зависимости коррозионной стойкости алюминиевой металлизации микросхем от влагозащитных свойств полимера, а именно: равновесного влагопоглощения, коэффициента влагопроницаемости и содержания коррозионно-активных примесей.
Экспериментально была оценена способность некоторых кремнийорганических защитных покрытий, влиять на развитие коррозии алюминиевой металлизации микросхем серий 1526ЛН2, 533ЛЕ1, 164ИР3,
564ЛЕ5 и 142ЕН5А. Испытания были проведены в автоклаве при температуре 1210 С, относительной влажности 100%, давлении 2 атм. и напряжении согласно ТУ на исследуемые микросхемы. При таких условиях испытаний происходит осаждение максимального количества воды, прошедшей через полимер к поверхности кристалла и создаются условия для развития процесса электрохимической коррозии алюминиевой металлизации. По окончании испытаний микросхем, удаляли компаунд и диэлектрик травлением в плазме. Осмотр состояния алюминиевой металлизации проводили под микроскопом с увеличением до 2000 крат, а при необходимости - в электронном микроскопе, и фиксировали коррозионные разрушения, отмечая характер коррозии. Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
№ п/п Марка компаунда Коррозия контактных площадок,% Коррозия шин металлизации, %
1. СКТНЭВ-2БП-Г 80 20
2. КЭН-3С 40 10
3. 159-167 100 70
4. Фоторезист ФП-9120-1 100 20
5. Лак АД-9103 20 10
Во всех случаях полимерный слой не обеспечивает полную защиту алюминиевой металлизации от влияния паров воды и ионных примесей. Коррозии подвергся алюминий, как на контактных площадках, так и на шинах металлизации. Коррозионная стойкость металлизации микросхем изменялась в зависимости от используемого защитного компаунда. В некоторых случаях применение защитных компаундов снижало разрушение алюминиевой разводки (шин металлизации) микросхем, но не исключало коррозию незащищенных диэлектриком (диоксидом) контактных площадок. Такое явление наблюдали в случае применения в качестве защитного покрытия компаунда КЭН-3С, силоксановой композиции СКТНЭВ-2БП-Г.
Установлено, что защитные кремнийорганические покрытия способствуют развитию коррозии алюминиевой металлизации при условии их высокой величины влагопроницаемости, а также содержания в них коррозионно-активных примесей. Сорбированная влага не растворяется в полимере, а конденсируется на поверхности внутренних микрополостей и наличие даже небольшого количества коррозионно-активных примесей провоцирует проникновение влаги к поверхности кристалла и снижает коррозионную стойкость микросхем.
Исследования подтвердили правильность предположения о зависимости коррозионной стойкости алюминиевой металлизации микросхем от влагозащитных свойств защитного полимера. Большое значение имеет правильный выбор защитных покрытий.
С целью повышения коррозионной стойкости микросхем необходимо ввести систематический анализ определения влагозащитных характеристик кремнийорганических компаундов на предприятиях-изготовителях.
