高温加热对于纯铝薄膜表面结构的影响研究.pdfVIP

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 文献标识码：A 文章编号：1009—9492(2014)07—0089—03 Effect0fHeatingTreatmentontheStructure0ftheAIThinFilm QUYi，FANYuan，ZHANGXi，XUYing，PENGJiao-jiao，LUYe-b。 (CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，JiaxingUniversity，Jiaxing314001，China) Abstract：ThestructureandsurfaceoftheA1thinfilmwasaffectedbyJouleheatingowingtohighcurrentdensityinthesemiconductor materials．Heatingtreatmentswereused to investigatetheeffectofhigh temperatureon thestructureoftheA1thin film，andthe mechanism wasderived．ItwasnotedthatAIatomicdiffusionwasenhancedwithincreasingheatingtemperatureandtime，leadingto accumulatingmoreatomsinunittime，andhenceformingmorehillockswiht largerdiameters． 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。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℃