电化学腐蚀。当集成Q20010-0035B电路工作于高温高湿环境中时,会产生电化学腐蚀。按铝电极是正电势还是负电势区分,电化学腐蚀分为阳极腐蚀和阴极腐蚀。阳极腐蚀时,铝电极是正电位,负离子(如Cl)被吸引过来,产生如下的化学反应:

   A1(oH、+Cl~→A1(oH》Cl+oH~

   Al+4Cr→AlC盯+3e

   AlCl+△3H20→A1(OH、+3H++4Cl

   上述的反应使吸附到阳极的Cl减少,反应的结果使少量的Cl产生进一步的腐蚀。对于阴极腐蚀情况,由于铝电势是负电位,正离子(如Na+、K+)被吸引过来,产生如下的化学反应:

   Na+cˉ9Na

   Na+H20→N矿+oH△1/2H2

   反应后0Hˉ离子浓度增加,氢氧化铝形成而产生腐蚀。图5.27所示是集成电路的阴极电化学腐蚀图。金属在高湿度环境中会明显地被侵蚀,一种解决办法是利用可以防止侵蚀的陶瓷密封包装。如果结构不密封,则在等离子或反应离子溅射腐蚀后可能存在的残余物(如氯),就会同湿气反应而侵蚀铝,即使没有外加电场也会起反应:

   2A1+6HCI→2AlC圮+3H2

   AlC13+3H20→A1(oH)3+3HCI

   可以看到,在Al(oH、形成后,氯已不被束缚,从而导致裸露出的铝进一步被侵蚀。在VLSI结构中,由于金属线相互靠得很近,而且在它们之间有电场存在,致使问题复杂化。在大多数铝的干腐蚀工艺中,普遍采用去除残余氯的钝化方法。这种残佘的氯,可以在片子腐蚀后而暴露于大气之前立即用CF4―o或02等离子体 处理去掉。进一步的稳定性可用热氧化金属来提高。磷硅玻璃中过剩的磷会在介质表面形成HP⒐,接着它就可能侵蚀铝合金结构。在介质中若保持6%的最小磷含量,就可使侵蚀源减到最少。

   从上述分析可见,为了防止铝的腐蚀,需要控制加工过程和装配工艺的清洁度,将封装树脂中的杂质浓度减至最小,最大限度地减少集成电路中的杂质含量。