Fémezés – vezetékhálózat kialakítása Monolit technika

2 Követelmények Ohmikus – ne függjön az áramiránytól Belső elemek összekötése Lehetőség a külvilághoz való kapcsolódáshoz

3 Lehetőségek Galvanikus Ohmikus – ne függjön az áramiránytól Schottky – fém-félvezető átmenet egyenirányító Kapacitásos Gate – tranzisztor vezérlő elektródája

4 A fémezés jellemzői Soros ellenállás (négyzetes ellenállás, fajlagos ellenállás) Tapadás Köthetőség Ellenálló képesség Zárt áramkör Egyéb kívánalom: –g → ∞ –r → ∞ ideális kontaktus

5 MOS tranzisztor felépítése kapacitiv galvanikus

Elméleti áttekintés

7 Fém – félvezető kontaktusok n  ohmikus p  nemlineáris

8 Fém – félvezető kontaktusok n  nem ohmikus p  ohmikus

9 Alagúthatáson alapuló ohmikus kontaktus működése

10 A potenciálgát magassága különböző kontaktusokra TípusFémqΦM (eV)qΦB (eV) nAl4,100,69 pAl0,38 nPtSi5,300,85 pPtSi0,25 nW4,500,65 nAu4,750,79 pAu0,25 Si4,2 - 5,3

11 IC gyártásban használt fémek fajlagos ellenállása FémFajlagos ellenállás (μΩcm) Al2,60 Au2,04 Ag1,60 Mo5,7 Ni6,84 Pt9,9 Cu1,67 Ti55 Si1000

12 A vezeték hálózat kialakításának technológiai lépései Ablaknyitás – hozzáférés az alsó réteghez, vagy a hordozóhoz Rétegfelvitel – gőzölés, katódporlasztás, CVD (jó lépcsőfedés) A mintázat kialakítása – fotoreziszt, maratás, rétegeltávolítás Hőkezelés – Al-SiO x -Si  Al-Si

13 A fémréteg felvitele 1.

14 A fémréteg felvitele 2. 0,1…0,01μm/perc1 μm/perc

15 A fémrétegek marása 1. Korlát a szemcseméret FémMarószerMarási sebesség Mo1 ccHNO 3 1 ccH 2 SO 4 3 H 2 O 38 H 3 PO 4 (85%)0,5 μm/min 15 HNO 3 30 CH 3 COOH 75 H 2 O Pt8 H 2 O0,05 μm/min 7 HCl 85°C 1 HNO 3

16 A fémrétegek marása 2. Au4 g KI0,5-1 μm/min 1 g I 40 ml H 2 O Ti9 H 2 O12 μm/min 1 HF 32°CA HF oldat töménységével szabályozható W34 g KH 2 PO 4 0,16 μm/min 13,5 g KOH 33 g K 3 Fe(CN) 6 H 2 O-val 1l-re feltölteni AlH 3 PO 4 buborék! HNO 3 izopropil alkohol

17 Material to be EtchedChemicalsRatioComments Molybdenum (Mo)HCl : H 2 O 2 1:1--- Molybdenum (Mo)H 2 SO 4 : HNO 3 : Water1:1:1 --- NichromeH 2 SO 4 ---use at 100 C NichromeHCl : HNO 3 : Water1:1:3--- Nickel (Ni)HCl : HNO 3 5:1 --- Nickel (Ni)HF: HNO 3 1:1 --- Palladium (Pd)HCl : HNO 3 3:1 Aqua Regia; discard after use Platinum (Pt)HCl : HNO 3 : Water3:1:4use at 95 C Platinum (Pt)HCl : HNO 3 8:1 age for 1 hour; use at 70 C Polysilicon (Si)HNO 3 : Water : HF50:20:1 remove oxide first; C Polysilicon (Si)HNO 3 : HF3:1 remove oxide first; high etch rate: 4.2 micron/min

18 Material to be EtchedChemicalsRatioComments Aluminum (Al) H 3 PO 4 : Water : Acetic Acid : HNO 3 16:2:1:1 PAN Etch; C; C Aluminum (Al)NaOH : Water1:1 may be used at 25 C but etches faster at a higher temperature Aluminum (Al)H 3 PO must be heated to 120 C Chromium (Cr)HCl : Water3:1--- Chromium (Cr)HCl:Glycerin1:1--- Copper (Cu)HNO 3 : Water5:1 --- Copper (Cu)Ammonium Persulphate--- Gold (Au)KI : I : Water 115 g : 65 g : 100 ml --- Gold (Au)HCl : HNO 3 3:1 Aqua Regia; discard after use Iron (Fe)HCl : Water1:1--- Iron (Fe)HNO 3 : Water1:1--- Lead (Pb)Acetic Acid : H 2 O 2 1:1 for dissolving solder connections Lead (Pb) Acetic Acid : H 2 O 2 : Water 2:2:5 ---

19 A fémezés hibái 1.

20 A fémezés hibái 2.

21 A fémezés hibái 3.

22 Tervezési szabályok kialakulása 1.

23 Tervezési szabályok kialakulása 2.

24 Tervezési szabályok kialakulása 3.

25 A válaszidő függése a gate hosszúságától

26 A gate és a hozzávezetések késleltetése a méret függvényében

27 A fémezés kialakítása

28 A parazita kapacitások méretfüggése 1.

29 A parazita kapacitások méretfüggése 2.

30 Az órajel függése a csíkszélességtől

31 Fémezés készítése

32 Dual damascene: egyszerre átvezetés és vezetékek

33 Különleges fémezések 1.

34 Különleges fémezések 2.

35 Különleges fémezések 3.

36 Multichip modulok 1.

37 Multichip modulok 2.