Механизм взаимодействия алюминия с поликремнием при формировании омического контакта методами длительной и быстрой термообработок

Abstract

Установлено, что формирование омического контакта между алюминием и поликремнием протекает за счет взаимной диффузии алюминия в поликремний и кремния в алюминий. Показано, что их диффузия в основном протекает по межзеренной области как в пленке поликремния, так и в пленке алюминия. Определены коэффициенты диффузии алюминия в поликремний и кремния в алюминий при температуре термообработки 450 °С, используемой при создании полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Отмечено, что диффузионные процессы подчиняются эффекту Киркендалла, приводящему к смещению межфазной границы алюминий – поликремний к поверхности пленки двуокиси кремния вплоть до полного растворения поликремния в алюминии. Образование конгломератов поликремния происходит при остывании пленки алюминия за счет выделения из нее на поверхность пленки SiO2 кремния. Выделение кремния начинается в местах расположения тройных точек (стыков трех зерен) в структуре пленки алюминия, поскольку из-за большой межзеренной области подвижность атомов кремния в них максимальна. В дальнейшем данные места становятся центрами сегрегации кремния, что и приводит к образованию конгломератов поликремния в пленке алюминия. В отличие от длительной термообработки применение быстрой термообработки не вызывает формирования таких конгломератов, а диффузионные процессы мало изменяют границу раздела алюминий – поликремний из-за короткого времени температурного воздействия.