Summary
The corrosion products were identified using laser microprobe mass analysis to be mainly Al oxides (hydroxides), Al sulphates and Al chlorides. Electron probe microanalysis showed the layered structure of the corroded wire and indicated the high chloride concentrations at the Ni contact side of the wire. Laboratory simulation tests with acceleration of the corrosion process, and variation of the critical parameters were performed. Auger and X-ray photoelectron spectroscopy, analytical electron microscopy and secondary ion mass spectrometry were used to study the observed corrosion phenomena. The use of these techniques showed that the Al corrosion and subsequent pitting formation are enhanced by the presence of water as a transport medium and surface electrolyte in an oxygenrich atmosphere, with chloride ions as stimulating and activating species. Using the analytical results, a proposal is made for the corrosion reactions. All critical and important parameters could be traced in the transistor systems by electron microscopy and residual gas (and moisture) analysis using mass spectrometry.
Zusammenfassung
Als hauptsächliche Korrosionsprodukte wurden mittels LAMMA Aluminium-Oxide bzw.-Hydroxide sowie Aluminium-Sulfate und -Chloride identifiziert. Mittels Elektronenstrahlmikroanalyse konnten das Vorhandensein einer Schichtstruktur auf dem korrodierten Draht und hohe Chlorid-Konzentrationen an der Seite des Nickel-Kontaktes am Draht nachgewiesen werden. Weiters wurden Modellversuche mit beschleunigtem Korrosionsprozeß und Variation der kritischen Parameter durchgeführt. Die auftretenden Korrosionsphänomene wurden mit AES, XPS, Elektronenmikroskopie und SIMS studiert. Der Einsatz dieses Methodenverbundes führte zu dem Ergebnis, daß die Korrosion von Aluminium und der nachfolgende Lochfraß in sauerstoffreicher Atmosphäre durch Wasser, welches als Transportmedium und Oberflächenelektrolyt wirkt, verstärkt wird. Chloridionen wirken korrosionserhöhend. Aufbauend auf den analytischen Ergebnissen, wird ein Vorschlag für die ablaufenden Korrosionsreaktionen gemacht. Alle wichtigen Einflußgrößen im Transistorsystem konnten mittels Elektronenmikroskopie und massenspektrometrischer Restgas-Feuchtigkeits-Analyse ermittelt werden.
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Van Craen, M., Van Beek, L. Study of corrosion phenomena of aluminium bond wire in integrated circuits using several surface- and microanalytical techniques. Mikrochim Acta 82, 1–17 (1984). https://doi.org/10.1007/BF01202157
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF01202157