高温加热对于纯铝薄膜表面结构的影响研究.pdf

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1、研究与DOh10．3969／j．issn．1009-9492．2014．07．026高温加热对于纯铝薄膜表面结构的影响研究术曲益，樊媛，张曦，徐莹，彭姣娇，鹿业波(嘉兴学院机电工程学院，浙江嘉兴314001)摘要：在半导体材料中，金属薄膜尺寸缩小会使通电时的电流密度升高而导致材料焦耳热迅速增加，从而影响金属薄膜表面结构。针对纯铝薄膜进行了高温加热试验，模拟实际运行中的温度影响，并分析了影响机理。试验结果表明随着加热温度和加热时间的增加会使铝膜表面原子迁移能力增强，单位时间内原子积聚数量增加，从而导致小丘数量和体积增大。关键词：铝薄膜；高温；焦耳热；小丘中图分类号：TB43文献

2、标识码：A文章编号：1009—9492(2014)07—0089—03Efect0fHeatingTreatmentontheStructure0ftheAIThinFilmQUYi，FANYuan，ZHANGXi，XUYing，PENGJiao-jiao，LUYe-b。(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，JiaxingUniversity，Jiaxing314001，China)Abstract：ThestructureandsurfaceoftheA1thinfilmwasafectedbyJouleheatingow

3、ingtohighcurrentdensityinthesemiconductormaterials．HeatingtreatmentswereusedtoinvestigatetheeffectofhightemperatureonthestructureoftheA1thinfilm，andthemechanismwasderived．ItwasnotedthatAIatomicdiffusionwasenhancedwithincreasingheatingtemperatureandtime，leadingtoaccumulatingmoreatomsinunitti

4、me，andhenceformingmorehillockswithlargerdiameters．Keywords：A1thinfilm；hightemperature；Jouleheating；hillocks半导体材料已经成为微机电产品中必不可少结构变化，结果显示Sn含量越多，合金温度越的组成部分，在微电子工业、能源、信息科学等高，合金膜表层缩聚越严重。Ri等周报道了热循领域中的应用越来越广泛，其中金属薄膜以其特环试验下高纯度铝薄膜的热疲劳现象，提出在多殊的性质成为主要的功能组成材料。铝作为一种次热循环测试下形成小丘和空隙的数量，比恒温金属薄膜材料，相对于铜与银而言，具

5、有易蚀加热试样中形成的更大。Jang等研究了加热对铝刻、稳定性强、成本低等优点，因此通常用于微薄膜的影响以及铝膜保护层对小丘生长的影响。机电系统(MEMS)和集成电路中。微纳米尺度综上所述，目前关于高温下对铝薄膜影响的研究下，金属铝薄膜横截面尺寸显著缩小，导致在通较少，且试验中加热温度局限于较低的温度区电过程中电流密度升高，使运行过程中的焦耳热问，对薄膜影响机理仍然存在争议。迅速增加，最终使半导体电路处于高温工作环本文通过对纯铝薄膜试样进行高温加热，通境。另一方面，半导体薄膜在长时间高温影响过研究加热前后薄膜表面结构变化分析影响机下，可导致电路出现断路或短路等失效现象，因理。

6、试验中采用纯度高的铝薄膜来进行研究，铝此研究高温对于半导体薄膜的影响具有较高的工膜厚度控制为150nm；试验加热区间是15O℃一业应用意义。500oC，且以5O℃为增加梯度进行测试，本试验近年来，国内外学者在金属薄膜受加热影响中温度条件更符合实际运行中的半导体电路温领域已经进行了相关研究。蔡伟和吴自勤Ill使用度，对于研究减轻电路过热对半导体薄膜影响提TEM和HVEM观察了碳膜上Ag—sn薄膜受热后的供了理论和试验基础。嘉兴学院2013年度sRT一般项目(编号201320)收稿13期：2014一O1—20圈蠢曩二]霎圈曲益等：高温加热对才纯铝薄膜表面结构的影响研究研究与值，从

7、而形成一些新的小丘，导致小丘总数增应使环境温度在安全区间内，保证半导体电路的加，同时也使已经形成的小丘体积增大。正常运行。本文采用的试验方法同样适用于其他薄膜材料在微电子器件中发挥着重要的作导电材料，并为半导体工业的可靠性研究提供了用，现代工业电子设备在使用过程中会因焦耳热一定的理论依据。引起高温，使半导体材料中的铝薄膜长时间处于参考文献：高温状态『7】。高温时应力迁移产生的小丘可能严重[1]蔡伟，吴自勤．Ag—sn金属薄膜在升温过程中的结构变化[J]．物理学报，1982(10)：1380—1386．损