使用三角形形狀裁適的鐳射脈沖于所選定靶材類型的鐳射系統和方法技術方案

藉由鐳射來處理像是半導體晶圓或其他材料的工件，其中包含選定對應于與經預先定義的時間性脈沖廓型相關聯的靶材類型的靶材以進行處理。所述經預先定義的時間性脈沖廓型的至少一者可為三角形。該靶材類型可包含例如未經鈍化導電性鏈接或其他的裸露金屬結構。根據與該選定靶材相關聯的靶材類型以產生具有三角形時間性脈沖廓型的鐳射脈沖。利用所產生的鐳射脈沖以處理該選定結構。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本揭示是有關于鐳射處理系統。尤其本揭示是有關于藉由具有經整形時間廓型的鐳射脈沖而以供切斷導電性鏈接及/或微加工半導體裝置的鐳射系統及方法。
技術介紹
運用于處理動態隨機存取記憶體(DRAM)和其他半導體裝置的鐳射處理系統通常是使用Q切換二極體浦汲固態鐳射。例如，當處理記憶體裝置時，通常會運用單一鐳射脈沖以切斷導電性鏈接結構。而在其他的工業應用項目方面，鐳射刻劃處理可在進行分割之前用以自半導體裝置晶圓上移除金屬及介電半導體材料。鐳射也可用以例如裁修離散和嵌入式元件的電阻值。有些鐳射處理系統利用不同的操作模式以執行不同功能。例如，可自本專利申請案所有權人的美國奧瑞網州波特蘭市Electro Scientific Industries, Inc.獲用的ESIModel 9830即利用一種按約50KHz的脈沖重復頻率而操作的二極體浦汲Q切換釹摻質釩酸釔(NchYVO4)鐳射來進行半導體記憶體及相關裝置的鐳射處理。這種鐳射系統可提供用以處理鏈接結構的脈沖化鐳射輸出以及用于掃描光束至作品靶材的連續波(CW)鐳射輸出。即如另一范例，亦可自 Electro Scientific Industries, Inc.獲用的 ESI Model 9835 是運用二極體浦汲Q切換、頻率三倍NchYVO4鐳射以進行半導體記憶體和相關裝置的鐳射處理。這種鐳射系統是利用按約50KHz的PRF的第一脈沖化鐳射輸出以處理鏈接結構，并且利用按約90KHz的PRF的第二脈沖化鐳射輸出以供掃描光束至作品靶材。在一些系統中亦可使用更高的PRF(即如近約IOOKHz)。一般說來，藉由此等鐳射系統所產生的鐳射脈沖的脈沖寬度在功能上是根據所選定的PRF而定，并且無法按照許多靶材結構或其他制程變數之間的差值獨立地進行調整。圖1A及IB為由典型固態鐳射所產生的鐳射脈沖的范例時間性脈沖形狀。圖1A所示的脈沖可經由業界眾知的光學構件加以整形使得產生方波脈沖。即如表I以及圖1A和IB所示，典型的固態脈沖形狀可按如其尖峰功率、脈沖能量(功率曲線的時間積分)以及在全寬度半最大(FWHM)數值處測得的脈沖寬度所良好描述。可利用來自一脈沖偵測器的回饋以決定脈沖能量及/或尖峰功率。用以回饋的脈沖偵測器可含有經耦接于一類比尖峰捕捉并固持電路的二極體以利進行尖峰功率感測。該脈沖偵測器亦可含有一類比積分電路以供進行脈沖能量測量。許多記憶體裝置和其他半導體偵測器都含有介電鈍化材料，此材料覆蓋該導電性鏈接結構。該迭覆鈍化材料有助于含納該金屬鏈接材料，因此可予加熱而高于一燒蝕門檻值。例如圖2A、2B、2C及2D為一半導體裝置200的截面區塊圖，該裝置含有經鈍化的導電性鏈接結構210、212、214。即如圖2A所示，該半導體裝置200可含有經構成于半導體基板218上的一或更多介電鈍化材料層216。在本范例里，該半導體基板218含有硅質(Si)，該介電材料含有二氧化硅(SiO2),并且所述導電性鏈接結構210、212、214含有鋁質(Al)。一般說來，所述導電性鏈接結構210、212、214是位在該介電鈍化材料216之內。換言之，該介電材料鄰接于所述導電性鏈接結構210、212、214的頂部及底部表面兩者，使得所述導電性鏈接結構210、212、214不會直接地受曝于處理鐳射光束220。相反地，該鐳射光束220在與一所選定導電性鏈接結構212互動之前會先通過該介電鈍化材料216的迭覆局部。在圖2A里，該鐳射光束220與該所選定導電性鏈接結構212之間的互動會造成該導電性鏈接結構212加熱。而加熱會導致該導電性鏈接結構212內部的壓力增高。該介電鈍化材料216可陷捕該熱能，并且防止該導電性鏈接結構212的經加熱局部注入到鄰接的導電性鏈接結構210、214上。換言之，該介電鈍化材料216可避免該導電性鏈接結構212的液化局部“濺灑”于該固架200的其他局部上。為便于說明，圖2B顯示該介電鈍化材料216中環繞于該導電性鏈接結構212的一局部的放大視圖。即如圖2B所示，連續加熱可能造成自該導電性鏈接結構212的上方角落開啟碎裂222。一旦該導電性鏈接結構212觸抵一燒蝕門檻值，即如圖2C所示者，該導電性鏈接結構212可能爆炸，而如此會造成迭覆的介電鈍化材料216以及部份的導電性鏈接結構212被以蒸汽224的方式移除。即如圖2D所示，然后該鐳射光束220可透過沸騰、熔化及/或濺灑處理以清除該導電性鏈接結構212的剩余局部，若確存在。迭覆的鈍化層雖能一直持續含有該導電性鏈接材料結構直到加熱至高于該燒蝕門檻值為止，然欲足夠地控制鈍化厚度確實困難重重。積體電路(IC)制造廠商通常顯著地致力于將該鈍化層厚度構成至適當范圍以供處理。然若無該覆蓋鈍化材料(即如當處理未經鈍化或裸露的金屬鏈接時)，鐳射處理會產生金屬濺灑，這可與鄰接的導電性鏈接結構形成電性連接(即如短路或導電性橋接)，而如此將造成裝置失效。例如，圖3為顯示一未經鈍化鏈接結構310的電子微影圖，該結構具有一區域312，而其中多個鄰接鏈接在利用高斯整形脈沖的鐳射處理過程中既已熔化合一。在本范例里，所述未經鈍化的鏈接結構310包含鋁質并且擁有約4 μ m的寬度(約I μ m的間距)。圖3亦顯示一區域314，其中一擊破鏈接導致過度的碎屑。除濺灑和橋接問題以外，當相較于經鈍化導電性鏈接結構時，未經鈍化的導電性鏈接結構可能具有較小的處理窗口。其他的鐳射處理應用項目亦可能遭遇到濺灑問題。例如，在進行分割之前可先利用鐳射刻劃處理以自半導體裝置晶圓上移除金屬及介電半導體材料。然若在待予刻劃的區域內出現過厚或未經鈍化的金屬，則該處理窗口可能會因金屬濺灑及/或金屬熔化并且重流至該所刻劃區域內而大幅縮小。例如，圖4為一顯示以多個高斯整形脈沖所刻劃的未經鈍化硅(Si)412上銅(Cu)線410的電子微影圖。由所述鐳射脈沖所刻劃的刻口 414具有不良定義的邊緣，原因是銅質熔化并且重流至該刻口 414內(如箭頭416所示)。圖4亦顯示該刻劃該裸露金屬銅線410會產生過度的碎屑418。鐳射刻劃速率可能減緩而引生出金屬濺灑、重流、破裂及迭層脫落問題，而這可能會顯著地影響到刻劃產通量。
技術實現思路
一種以鐳射處理工件的方法，其中包含儲存對應于多個時間性脈沖廓型的資料。各項時間性脈沖廓型可為關聯于位在該工件上或內的結構的個別靶材類型。所述多個時間性脈沖廓型的至少一者含有一三角形形狀，此形狀為在一第一時間處按一第一固定速率自一初始功率值提高而在一第二時間處至一尖峰功率值，并且在該第二時間處按一第二固定速率自該尖峰功率值減少而在一第三時間處返回至該初始功率值。該方法進一步包含在該工件之上或之內選定一結構以供處理。該選定結構可為關聯于具有該三角形形狀的時間性脈沖廓型。根據該選定結構，自所述多個時間性脈沖廓型中選定含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型。產生一含有該選定時間性脈沖廓型的鐳射脈沖。所產生的鐳射脈沖經導引至該工件以藉由該所產生鐳射脈沖來處理該選定結構。自后文中參照于所述隨附圖式而進行之較佳具體實施例詳細說明將即能顯知其他的特性與優點。附圖說明圖1A及IB為由典型固態鐳射所產生的鐳射脈沖的范例時間性脈沖形狀。圖2A、2B、2C及2D為一半導體裝置的截面區塊圖，該裝置含有多個本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.02 US 12/753,6591.一種用于藉由鐳射以對工件進行處理的方法，該方法包含: 儲存對應于多個時間性脈沖廓型的資料，各個時間性脈沖廓型為關聯于該工件之上或之內的個別靶材類型結構，其中所述多個時間性脈沖廓型之一者含有三角形形狀，此形狀為在第一時間處按第一固定速率自初始功率值提高而在第二時間處至尖峰功率值，并且在該第二時間處按第二固定速率自該尖峰功率值減少而在第三時間處返回至該初始功率值； 選定位于該工件之上或之內的結構以供處理，該選定結構關聯于含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型； 根據該選定結構，自所述多個時間性脈沖廓型中選定含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型； 產生含有該選定時間性脈沖廓型的鐳射脈沖；以及 將所產生的鐳射脈沖導引至該工件以藉由該所產生鐳射脈沖來處理該選定結構。2.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含: 將含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型關聯于含有未經鈍化導電性鏈接結構的靶材類型，其中該選定結構是位在該相關聯靶材類型之內。3.如申請專利范圍第2項所述 的方法，其中將所產生鐳射脈沖導引至該工件以處理該選定結構包含藉由含有該三角形時間性脈沖廓型的所產生鐳射脈沖以切斷未經鈍化導電性鏈接結構，該方法進一步包含: 選定該第一固定速率，藉以在該第一時間與該第二時間之間的周期過程里控制加熱該導電性鏈接結構的速率；以及 選定該第二固定速率，藉以在該第二時間與該第三時間之間的周期過程里控制冷卻該導電性鏈接結構的速率。4.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含: 將含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型關聯于含有經構成于基板上的裸露金屬的靶材類型。5.如申請專利范圍第4項所述的方法，其中將所產生的鐳射脈沖導引至該工件以處理該選定結構包含刻劃該裸露金屬的局部。6.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含: 根據該相關聯靶材類型結構的特征選定該第一固定速率以與該第二固定速率大約相同。7.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含根據該相關聯靶材類型結構的特征選定該第一固定速率以顯著大于該第二固定速率。8.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含: 根據該相關聯靶材類型結構的特征選定該第一固定速率以顯著小于該第二固定速率。9.如申請專利范圍第I項所述的方法，進一步包含: 根據該相關聯靶材類型結構的特征選定該第二時間及該第三時間的至少一者。10.一種用以處理工件的鐳射處理系統，該系統包含: 一記憶體裝置，此者儲存對應于多個時間性脈沖廓型的資料，各個時間性脈沖廓型為關聯于該工件之上或之內的個別靶材類型結構，其中所述多個時間性脈沖廓型之一者含有三角形形狀，此形狀為在第一時間處按第一固定速率自初始功率值提高而在第二時間處至尖峰功率值，并且在該第二時間處按第二固定速率自該尖峰功率值減少而在第三時間處返回至該初始功率值； 控制器，此者經組態設定以: 選定位于該工件之上或之內的結構以供處理，該選定結構關聯于含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型；以及 根據該選定結構，自所述多個時間性脈沖廓型中選定含有該三角形形狀的時間性脈沖廓型； 鐳射來源，此者用以產生含有該選定時間性脈沖廓型的鐳射脈沖；以及 光學元件，此者用以將所產生的鐳射脈沖導引至該工件以藉由該所產生鐳射脈沖來...

【專利技術屬性】
技術研發人員：奉H曹，布萊恩·L·普，安德魯·虎柏，
申請(專利權)人：伊雷克托科學工業股份有限公司，
類型：
國別省市：