与栅电极金属相关的失效模式
发布时间:2012/4/28 19:58:24 访问次数:1125
GaAs FET器件的栅电极大都使用Al，而键合多DSEP8-12A用金丝，由于金丝与焊区形成有关的Al-Au反应和Al的电迁移，对可靠性有一定的影响。因此有把Al系以外的Cr，CrPtAu，TiW等金属作为电极的尝试，也有采用WSi等高熔点金属作GaAs IC的栅电极。
(1) Au-Al反应(Al栅)
把Au丝等Au的金属直接接触在Al金属层上，通过加热方法形成Au-Al反应的现象；反过来如果把Al丝焊接在用Au形成的焊接区上并进行高温存储，从试验的结果也能看出金属层间的反应。为了避免Au-Al的反应，在GaAs FET的制造中，常采用在铝栅区金的表面加缓冲金属的方法，缓冲金属常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化层，有可能会引起栅电阻的加大，从降低电阻的角度可选择Au-Cr-Al金属。缓冲层能起到减缓作用，但遇到严酷的使用条件，Au-Al反应仍会产生，使器件特性变坏，产生空洞可能引起栅电极断开等。由于Ga促使了上述的失效反应，所以必须考虑它的影响。
(2)电迁移(Al栅) ．
前面所述的Al榭空洞是由于电迁移而形成的，电迁移是栅电极流过高密度电流时产生的。这种电流的阈值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的栅金属
Al作栅电极时，除上述失效外，Al还极易与水和酸发生反应，因而芯片放置时要特别注意。为了回避这些问题，不仅对AI还要对Al最上层的金属（如Au等）的性质进行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，还有不是金基层的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。对上述预想的失效模式，事先采取针对性的设计措施，可以提高其可靠性，例如，栅长0.5pm的TilAl栅，沟道温度为130℃时，高输出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，为适用于数字GaAs IC开发研究的自对准工艺所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si镧，铁矾土等，也用它们作栅金属，也可以提高可靠性。
(1) Au-Al反应(Al栅)
把Au丝等Au的金属直接接触在Al金属层上，通过加热方法形成Au-Al反应的现象；反过来如果把Al丝焊接在用Au形成的焊接区上并进行高温存储，从试验的结果也能看出金属层间的反应。为了避免Au-Al的反应，在GaAs FET的制造中，常采用在铝栅区金的表面加缓冲金属的方法，缓冲金属常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化层，有可能会引起栅电阻的加大，从降低电阻的角度可选择Au-Cr-Al金属。缓冲层能起到减缓作用，但遇到严酷的使用条件，Au-Al反应仍会产生，使器件特性变坏，产生空洞可能引起栅电极断开等。由于Ga促使了上述的失效反应，所以必须考虑它的影响。
(2)电迁移(Al栅) ．
前面所述的Al榭空洞是由于电迁移而形成的，电迁移是栅电极流过高密度电流时产生的。这种电流的阈值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的栅金属
Al作栅电极时，除上述失效外，Al还极易与水和酸发生反应，因而芯片放置时要特别注意。为了回避这些问题，不仅对AI还要对Al最上层的金属（如Au等）的性质进行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，还有不是金基层的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。对上述预想的失效模式，事先采取针对性的设计措施，可以提高其可靠性，例如，栅长0.5pm的TilAl栅，沟道温度为130℃时，高输出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，为适用于数字GaAs IC开发研究的自对准工艺所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si镧，铁矾土等，也用它们作栅金属，也可以提高可靠性。
GaAs FET器件的栅电极大都使用Al，而键合多DSEP8-12A用金丝，由于金丝与焊区形成有关的Al-Au反应和Al的电迁移，对可靠性有一定的影响。因此有把Al系以外的Cr，CrPtAu，TiW等金属作为电极的尝试，也有采用WSi等高熔点金属作GaAs IC的栅电极。
(1) Au-Al反应(Al栅)
把Au丝等Au的金属直接接触在Al金属层上，通过加热方法形成Au-Al反应的现象；反过来如果把Al丝焊接在用Au形成的焊接区上并进行高温存储，从试验的结果也能看出金属层间的反应。为了避免Au-Al的反应，在GaAs FET的制造中，常采用在铝栅区金的表面加缓冲金属的方法，缓冲金属常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化层，有可能会引起栅电阻的加大，从降低电阻的角度可选择Au-Cr-Al金属。缓冲层能起到减缓作用，但遇到严酷的使用条件，Au-Al反应仍会产生，使器件特性变坏，产生空洞可能引起栅电极断开等。由于Ga促使了上述的失效反应，所以必须考虑它的影响。
(2)电迁移(Al栅) ．
前面所述的Al榭空洞是由于电迁移而形成的，电迁移是栅电极流过高密度电流时产生的。这种电流的阈值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的栅金属
Al作栅电极时，除上述失效外，Al还极易与水和酸发生反应，因而芯片放置时要特别注意。为了回避这些问题，不仅对AI还要对Al最上层的金属（如Au等）的性质进行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，还有不是金基层的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。对上述预想的失效模式，事先采取针对性的设计措施，可以提高其可靠性，例如，栅长0.5pm的TilAl栅，沟道温度为130℃时，高输出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，为适用于数字GaAs IC开发研究的自对准工艺所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si镧，铁矾土等，也用它们作栅金属，也可以提高可靠性。
(1) Au-Al反应(Al栅)
把Au丝等Au的金属直接接触在Al金属层上，通过加热方法形成Au-Al反应的现象；反过来如果把Al丝焊接在用Au形成的焊接区上并进行高温存储，从试验的结果也能看出金属层间的反应。为了避免Au-Al的反应，在GaAs FET的制造中，常采用在铝栅区金的表面加缓冲金属的方法，缓冲金属常用的有Ti/Pt，Ti，Pt，Cr等，也有用CrlMo，Cr/Pt，Ta，Mo等。因Ti易形成氧化层，有可能会引起栅电阻的加大，从降低电阻的角度可选择Au-Cr-Al金属。缓冲层能起到减缓作用，但遇到严酷的使用条件，Au-Al反应仍会产生，使器件特性变坏，产生空洞可能引起栅电极断开等。由于Ga促使了上述的失效反应，所以必须考虑它的影响。
(2)电迁移(Al栅) ．
前面所述的Al榭空洞是由于电迁移而形成的，电迁移是栅电极流过高密度电流时产生的。这种电流的阈值在los～l06 A/cmz。
(3) Al以外的栅金属
Al作栅电极时，除上述失效外，Al还极易与水和酸发生反应，因而芯片放置时要特别注意。为了回避这些问题，不仅对AI还要对Al最上层的金属（如Au等）的性质进行研究，例如：Cr，Ti/Pt，CrlPt，Mo/Pt等，还有不是金基层的Ti/W，Ti/Al，Ti／Al，Ti／Al／Ti等。对上述预想的失效模式，事先采取针对性的设计措施，可以提高其可靠性，例如，栅长0.5pm的TilAl栅，沟道温度为130℃时，高输出FET可以得到1×l07h的MTF。
另外，为适用于数字GaAs IC开发研究的自对准工艺所用的W硅化物，WN，WA1，非晶型Si镧，铁矾土等，也用它们作栅金属，也可以提高可靠性。
相关技术资料- 4-28与栅电极金属相关的失效模式
- 4-27诱生层错对Si器件的影响及其工艺控制
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