Некоторые результаты испытаний влияния кремнийорганических покрытий на коррозию алюминиевой металлизации интегральных микросхем

Зелякова Т.И., Крутов Л.Н., Крикунов Н.А. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ВЛИЯНИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОРРОЗИЮ АЛЮМИНИЕВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Излагаются некоторые результаты испытаний влияния некоторых кремнийорганических покрытий на коррозию алюминиевой металлизации интегральных микросхем (далее микросхем). Работа является продолжением исследования зависимости коррозионной стойкости алюминиевой металлизации микросхем от влагозащитных свойств полимера.

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. Отечественные предприятия методом проб и ошибок, самостоятельно принимают решения о применении того или иного покрытия для защиты кристаллов микросхем военного назначения. В настоящее время для защиты кристаллов при производстве микросхем военного назначения применяются более 30-ти кремнийорганических компаундов различной рецептуры, в том числе и «домашнего» (собственного) приготовления. Употребляют защитные покрытия при изготовлении микросхем военного назначения без контроля их влагозащитных характеристик, что может привести к отказам микросхем, особенно опасным при их эксплуатации в составе РЭС вооружения.

Несмотря на достаточно большое число работ по проблеме, связанной с вопросами коррозионной стойкости микросхем, недостаточно внимания уделялось изучению влияния кремнийорганических защитных покрытий на коррозионную стойкость микросхем, вызванную недостаточными влагозащитными свойствами покрытий и отсутствием контроля влагозащитных характеристик покрытий на предприятии при изготовлении микросхем военного назначения.

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, а выпуск коррозионно-стойких микросхем - от организации процесса контроля влагозащитных свойств полимера на предприятиях- изготовителях микросхем военного назначения.

Экспериментально испытана способность некоторых кремнийорганических защитных покрытий, влиять на развитие коррозии алюминиевой металлизации. 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.

Дополнительно было исследовано влияние на коррозию алюминиевой металлизации полиимидного полимера (лак АД 9103) и фоторезиста, которые часто применяются при производстве микросхем. В таблице приведены результаты испытаний.

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

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.

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 [1]. Сорбированная влага не растворяется в полимере, а конденсируется на поверхности внутренних микрополостей, а наличие даже небольшого количества коррозионно-активных примесей в полимере провоцирует проникновение влаги к поверхности кристалла и снижает коррозионную стойкость алюминиевой металлизации микросхем [2].

Исследования подтвердили правильность предположения о зависимости коррозионной стойкости алюминиевой металлизации микросхем от влагозащитных свойств защитного полимера. Большое значение имеет правильный выбор защитных покрытий. Для чего на предприятиях-изготовителях микросхем военного назначения с целью повышения их коррозионной стойкости необходимо ввести систематический анализ определения влагозащитных характеристик кремнийорганических компаундов по методике предложенной автором и ускоренных испытаний по оценке коррозионной стойкости алюминиевой металлизации микросхем с защитными полимерными покрытиями [1].

ЛИТЕРАТУРА

1. «Исследование и испытание защитных покрытий (компаундов), применяемых в микросхемах военного назначения» Отчет о НИР Шифр: «Оборона» (I этап) / Отв.исп. Зелякова Т.И./ ФГУП «22 ЦНИИИ Минобороны России».- Мытищи.- 2002.- 41 с.

2. Рейтлингер С.А. Проницаемость полимерных материалов.- М.: Химия, 1974, с.104.