Материалы высокой проводимости.

Эти материалы используются для изготовления проводников и контактных площадок, обкладок конденсаторов. В основном применяются чистые металлы: Ag, Al, Cu, Au; в СВЧ: Pt, Pa; для плат на керамике - молибден.

 

2.3.1 Cеребро Ag.

Отличается наилучшей проводимостью. Относится к благородным металлам, т.к. обладает высоким электрохимическим потенциалом, однако, на воздухе вступает в соединение с серой, образуя Ag₂S. Для защиты серебра от внешних воздействий его можно покрывать тонким слоем золота Au и платины Pt. Как проводящий материал используется довольно редко. В основном в диапазоне СВЧ покрывают внутренние поверхности приборов.

Как проводящий материал серебро используется в проводящих пастах, при изготовлении толстоплёночных ГИС. Cеребро используется для обкладок керамических конденсаторов. Его недостатком является высокая стоимость и миграция атомов Ag по поверхности диэлектрика и внутрь его во влажной среде и при повышенных температурах.

 

2.3.2. Медь Cu.

По проводимости медь является вторым после серебра. Добывают из сульфатных руд. В зависимости от технологии получения Cu бывает твёрдая и мягкая. Твёрдая медь, получаемая холодной прокаткой, имеет меньшее удельное сопротивление, но более высокую механическую прочность. Мягкая медь, получаемая методом горячей прокатки, обладает большим удельным сопротивлением, большей пластичностью, но меньшей механической прочностью. В РЭА используется мягкая медь.

Эта медь должна иметь высокую чистоту, содержать минимальное колличество О₂. Используется вакуумная бескислородная медь и электролитическая медь. Её используют для создания проводов и медной фольги. Порошок меди в сочетании с порошком графита после спекания используется для создания скользящих контактов. Она подвержена окислению, хотя медленнее, чем железо, поэтому в микроэлектронной аппаратуре для защиты используют покрытия из золота или никеля. Массивные изделия покрываются лаками и компаундами. Cu используется как проводящий материал в тонкоплёночных ГИСах, в полупроводниковых ИС. Медь для создания проводников и выводов не используется, т.к. обладает высокой скоростью диффузии в кремний, меняя время жизни свободных зарядов.

 

2.3.3. Алюминий Al.

Алюминий – химически активный металл и почти мгновенно покрывается тонким слоем ~10нм Al₂O₃, который обладает хорошими защитными свойствами и предотвращает дальнейшее окисление алюминия, но затрудняет процесс пайки обычными припоями. Паять можно с кислотными флюсами или ультразвуковой пайкой – разрушение идёт механически.

Al используется в производстве монтажных проводов, качестве проводящего слоя в полупроводниковых ИС. Однако, при нанесении Al на слой SiO₂, он может взаимодействовать с кислородом и образовывать Al₂O₃, поэтому наносится слой Al на тонкий подслой из ванадия, который хорошо адгезирует. Достоинства алюминия: при нанесении на холодную кремниевую подложку он образует выпрямляющий контакт металл-полупроводник (диод Шотке), при нанесении на горячую кремниевую подложку образуется невыпрямляющий (омический) контакт. К достоинствам относятся также: малый удельный вес, Al и Al₂O₃ имеют близкие температурные коэффициенты линейного расширения, поэтому они устойчивы к циклам нагрев-охлаждение. Недостатки: невысокая температура плавления, плохая паяемость, невозможность его получения методом электролиза из водных растворов и гальваническим способом. В настоящее время в производстве полупроводниковых интегральных схем Al стремятся заменить поликристаллическим низкоомным кремнием или силицидами тугоплавких металлов, которые имеют более высокое удельное сопротивление, это затрудняет уменьшение размеров проводников.

 

2.3.4. Золото Au.

Благородный металл с высоким электрохимическим потенциалом, с высокой пластичностью. В тонком слое металл пористый и прозрачный. Применяют в качестве защитного покрытия и при монтаже полупроводниковых кристаллов в корпус.

Недостатки: высокая стоимость, низкая стойкость к абразивному воздействию, быстро растворяется в припое, вступает в соединения с Al, образует Al₂Au, который разрушает контакт, его устраняют легированием золота кобальтом, никелем, кадмием.