Исследования свойств многослойной металлизации структур «кремний на молибдене», полученной методом магнетронного распыления

Актуальность и цели. Межэлементные соединения современных силовых полупроводниковых приборов должны обладать в широком диапазоне рабочих температур минимальными электрическими и тепловыми сопротивлениями, индуктивностью и высокой механической прочностью. Важную роль в технологии таких соединений играют металлические слои, нанесенные составные части силовых полупроводниковых приборов: кремниевые структуры и молибденовые термокомпенсаторы. Они должны обладать высокой прочностью и адгезией к поверхностям кремниевых структур, молибденовых термокомпенсаторов и припоям, которые используются в технологии межэлементных соединений. Целью данной работы является исследование свойств многослойной металлизации поверхностей межэлементных соединений и молибденовых термокомпенсаторов, используемых в структуре «кремний на молибдене» с низкотемпературными соединениями мощных силовых полупроводниковых приборов нового поколения. Материалы и методы. Исследовано несколько вариантов многослойной металлизации, нанесенной магнетронным напылением на шлифованные поверхности межэлементных соединений и молибденовых термокомпенсаторов: Al-Ti-Ni-Ag, Ti-Ni-Ag, Ni-Ag и Ag. Для измерения адгезионной прочности многослойной металлизации использовался метод измерительного царапания (скретч-тестирования). Элементный состав слоев металлизации определялся на растровом электронном микроскопе Quanta 200i 3D FEI с использованием возможностей функции картирования. Результаты. Установлено, что значения массовой доли основного элемента в слоях многослойной металлизации кремниевых структур находятся в интервале от 97 до 99 %, а в слоях многослойной металлизации молибденовых термокомпенсаторов – от 97 до 98 %. Исследована зависимость адгезионной прочности покрытий от вида многослойной металлизации кремниевых структур и молибденовых термокомпенсаторов, суммарной толщины ее слоев и вида термообработки. Установлено, что максимальную адгезионную прочность на поверхности кремниевых структур имеет четырехслойная металлизация Al-Ti-Ni-Ag после ее отжига в вакууме. На поверхности молибденовых термокомпенсаторов максимальная адгезионная прочность у двухслойной металлизации Ni-Ag отожженной в вакууме. Выводы. В качестве покрытий кремниевых структур и молибденовых термокомпенсаторов в производстве силовых полупроводниковых приборов нового поколения могут быть использованы соответственно четырехслойные системы Al-Ti-Ni-Ag, полученные методом магнетронного распыления после их отжига в вакууме и двухслойные системы Ni-Ag, отожженные в вакууме.