專利名稱：反光性多層靶結(jié)構(gòu)的激光處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本揭示有關(guān)于多層處理靶的激光處理，特別是關(guān)于^f皮處理靶所吸收的激光 能量產(chǎn)生的建設(shè)性或破壞性干涉效應(yīng)的影響以及處理質(zhì)量的控制。
背景技術(shù)：
切斷集成電路(integrated circuit;以下或簡(jiǎn)稱IC )芯片的導(dǎo)電連結(jié)(link) 或修整硅晶片上的薄膜是對(duì)反光性多層結(jié)構(gòu)做激光處理的二個(gè)實(shí)例。關(guān)于這些 處理靶的激光處理的一個(gè)主要挑戰(zhàn)在于源自不同厚度的多重鈍化層 (passivation)和靶材層的建設(shè)性或破壞性干涉效應(yīng)，對(duì)可被前述連結(jié)或薄膜 處理靶有效吸收的激光能量百分比產(chǎn)生的影響。當(dāng)使用固定的激光脈沖能量處 理靶時(shí)，其又進(jìn)一步影響處理的結(jié)果。在某些情況下，當(dāng)干涉效應(yīng)降低處理耙 所吸收的激光能量百分比時(shí)，不完整的連結(jié)切斷或薄膜修整將導(dǎo)致失敗的處 理。在另一些情況下，當(dāng)干涉效應(yīng)增加處理靶所吸收的激光能量百分比時(shí)，過 度處理將造成諸如鈍化層過度燒斷的不良處理質(zhì)量。干涉效應(yīng)也會(huì)顯著地提高 對(duì)硅晶片造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。不同的干涉效應(yīng)相關(guān)于特定數(shù)目鈍化層中鈍化層厚 度的變化、鈍化層材料、連結(jié)或薄膜厚度和材料、所使用的激光波長、以及其 它諸如此類的因素。很遺憾地，想要在跨晶片表面或是在一群晶片中的多重晶 片間產(chǎn)生厚度均勻的鈍化層是相當(dāng)困難的。此使得激光處理不易維持一致性且 難以控制。此外，疊覆的鈍化層厚度和材料種類也影響連結(jié)切斷程序，因?yàn)榇?碎裂過程的結(jié)果與這些特性息息相關(guān)。
源自于多層結(jié)構(gòu)參數(shù)變化(包括鈍化層厚度)的激光處理干涉效應(yīng)在各種 公開發(fā)行物已有詳盡的報(bào)導(dǎo)和分析，例如本申請(qǐng)的申請(qǐng)人的標(biāo)題如下的博士論 文"Laser processing optimization of semiconductor based devices", Y.L. Sun, Oregon Graduate Institute of Science & Technology, 1987 (以下筒稱Sun論文)。 Sun論文也詳細(xì)分析疊覆鈍化層的不同厚度對(duì)內(nèi)存芯片連結(jié)處理的影響。
由Cordingley等人申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)2006/0216927 Al (以下簡(jiǎn)稱，927
5號(hào)公開申請(qǐng))，提出通過測(cè)量一層的厚度和反射率中的至少一個(gè)，決定激光脈
沖特性的變化，以調(diào)整激光脈沖能量。上述之，927公開申請(qǐng)建議一些方法以決 定該變化，包括(1 )單純地測(cè)量靶的反射率；(2 )利用橢圓偏光術(shù)(ellipsometry ) 或光譜分析測(cè)量鈍化層厚度和材料折射率；以及(3)在兩種不同波長測(cè)量反 射率并計(jì)算氧化物(即，該鈍化層)的厚度。上述每一建議的方法均有相對(duì)的 問題。
對(duì)于建議的方法(1 ),在連結(jié)處理的情形下，連結(jié)寬度系大約l.(M敖米(n m)。對(duì)于激光處理系統(tǒng)，能實(shí)際使用的最小激光束光點(diǎn)尺寸通常大于此連結(jié) 寬度；因此，以激光束或其它系統(tǒng)光源的簡(jiǎn)單反射率測(cè)量，得到的數(shù)值是來自 連結(jié)結(jié)構(gòu)和硅晶片上無連結(jié)存在的鄰近結(jié)構(gòu)的混合反射率(會(huì)被堆棧其上的所 有不同鈍化層影響)。前述，927公開申請(qǐng)指出，將激光光點(diǎn)放置在相對(duì)于連結(jié) 的不同位置兩次，使其可以導(dǎo)出連結(jié)部分的反射信息。此，927公開申請(qǐng)的教示 在于僅使用此連結(jié)的反射信息以控制處理激光參數(shù)。然而，如前述Sun論文所 述，來自鄰近但不包括該連結(jié)的鄰近多層結(jié)構(gòu)和在該連結(jié)下方的鈍化層結(jié)構(gòu)的 反射信息對(duì)于成功的連結(jié)處理也扮演極為重要的角色。與，927公開申請(qǐng)所建議 的相反，該連結(jié)的上層表面所測(cè)量的較高反射率并不必然導(dǎo)致較高的激光能量 以達(dá)成較佳的處理質(zhì)量。
就前述建議的方法(2)而言，其問題在于測(cè)量的執(zhí)行是利用橢圓偏光儀 (ellipsometer)或光語分析設(shè)備以離線方式進(jìn)行的，此種離線測(cè)量徒增制造成 本且極為耗費(fèi)時(shí)間。此外，這些技術(shù)僅在疊覆在該連結(jié)上的結(jié)構(gòu)只有單層且連 結(jié)材料的復(fù)合折射率系已知的情況下才適用。為得到可接受的準(zhǔn)確性，測(cè)量光 束光點(diǎn)尺寸必須小于連結(jié)寬度。對(duì)于多數(shù)市面上可取得的橢圓偏光儀及光譜分 析設(shè)備，這是無法辦到的。對(duì)于連結(jié)上疊覆多重鈍化層或是連結(jié)材料的復(fù)合折 射率是未知的情況，其幾乎不可能決定每一層的厚度及其折射率。另一方面， 即使成功，此測(cè)量僅提供疊覆于連結(jié)上的鈍化層的信息。此測(cè)量并未提供關(guān)于 激光損傷連結(jié)鄰近區(qū)域內(nèi)的硅晶片的風(fēng)險(xiǎn)的信息，因?yàn)槠洳⑽瘁槍?duì)堆棧于未受 連結(jié)占據(jù)的晶片表面區(qū)域上的鈍化層所產(chǎn)生的問題加以解決。
對(duì)于所建議的方法(3),其需有兩個(gè)不同激光器或光源以進(jìn)行測(cè)量。前 述，927公開申請(qǐng)指出，當(dāng)在兩個(gè)不同波長測(cè)量其反射率時(shí)，鈍化層厚度可利用該鈍化層材料的已知折射率計(jì)算得到。同樣地，此建議實(shí)務(wù)上無法實(shí)行，因?yàn)?要使其實(shí)現(xiàn)的話，必須先滿足光點(diǎn)尺寸小于連結(jié)寬度的實(shí)際上不可行的條件。 其也必須知道連結(jié)材料的復(fù)合折射率。疊覆鈍化層的測(cè)量反射率不僅代表此疊
覆鈍化層的特性，同時(shí)也代表與連結(jié)的接口特性，如前述之Sun論文所述。此
外，當(dāng)諸如多晶硅的連結(jié)材料對(duì)激光輸出具部分穿透性時(shí)，疊覆其下的鈍化層 對(duì)測(cè)量的反射率也有所貢獻(xiàn)。
前述，927公開申請(qǐng)承認(rèn)連結(jié)寬度與激光束光點(diǎn)尺寸的問題，并建議將激光 束光點(diǎn)移動(dòng)至相對(duì)于連結(jié)的不同位置進(jìn)行更多測(cè)量，以借由連結(jié)結(jié)構(gòu)導(dǎo)出反射 信息。此方法極其瑣碎，需要執(zhí)行極長時(shí)間。更重要的是，'927公開申請(qǐng)并未 教示或察覺到連結(jié)激光處理及激光參數(shù)選擇時(shí)鄰近于連結(jié)的各層結(jié)構(gòu)的重要 性，或是連結(jié)處理時(shí)其下疊覆的鈍化層結(jié)構(gòu)的重要性。因此，依據(jù)靶結(jié)構(gòu)上的 各層厚度和反射率測(cè)量的激光脈沖特性的選擇，如，927公開申請(qǐng)所教示，并未 對(duì)激光處理提供任何確定的改善。

發(fā)明內(nèi)容
激光處理技術(shù)的較佳實(shí)施例通過調(diào)整激光脈沖能量或其它激光束參數(shù)而 解決干涉效應(yīng)問題，諸如依據(jù)靶結(jié)構(gòu)及堆棧于晶片表面間或一群晶片中的多個(gè) 晶片之間的鈍化層的反射信息，調(diào)整激光脈沖時(shí)序形狀。對(duì)靶連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)上 和未被一連結(jié)占據(jù)的鄰近鈍化層區(qū)域的激光束反射測(cè)量，使得激光脈沖能量調(diào) 整的計(jì)算在不造成晶片損傷下達(dá)成較為 一 致的處理結(jié)果。
利用耙連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)和鄰近鈍化層區(qū)域的反射信息，配合跨晶片的基本鈍 化層厚度變化趨勢(shì)的先驗(yàn)信息(priori information),可以依據(jù)一連結(jié)處理計(jì)算 機(jī)仿真模型，將用以處理晶片的激光脈沖能量最佳化。諸如結(jié)構(gòu)的激光處理區(qū) 間(laser process window )以及連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的健全性的信息，也 可以由反射測(cè)量和計(jì)算機(jī)仿真模型導(dǎo)出。對(duì)于晶片上的薄膜修整，激光束投射 于薄膜結(jié)構(gòu)和無薄膜存在的鈍化層結(jié)構(gòu)上的類似反射測(cè)量信息，也可以提供激 光參數(shù)選擇所需的信息以確保較佳的處理質(zhì)量。
激光束反射的直接測(cè)量于實(shí)務(wù)上可輕易實(shí)現(xiàn)，不需要關(guān)于鈍化層堆棧的詳 細(xì)參數(shù)，諸如每層所使用的不同材料以及連結(jié)材料和鈍化材料的復(fù)合反射率。


圖1是導(dǎo)電連結(jié)結(jié)構(gòu)的剖面圖，其包含在基板上的上方疊覆和下方疊覆鈍化層。
圖2顯示激光束能量被圖1連結(jié)結(jié)構(gòu)的連結(jié)及上方疊覆和下方疊覆鈍化層 吸收所造成的干涉效應(yīng)的影響。
圖3A和圖3B是顯示反射率測(cè)量區(qū)域不同實(shí)施例的示意圖，每一區(qū)域均 具有關(guān)聯(lián)至一群待激光處理連結(jié)的靶連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)與鄰近鈍化層測(cè)量位置。
圖4是一功能方塊圖，其顯示并描繪了一激光處理系統(tǒng)的搡作，此激光處 理系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)半導(dǎo)體晶片的輔助靶及測(cè)量區(qū)域的反射光強(qiáng)度的測(cè)量。
圖5A、圖5B和圖5C是圖l導(dǎo)電連結(jié)結(jié)構(gòu)的俯視圖，其顯示兩個(gè)掃描激 光束光點(diǎn)的三種不同配置，每一 實(shí)例中的激光束光點(diǎn)均用以執(zhí)行兩種不同的光 束反射測(cè)量。
圖6A是一電阻性薄膜結(jié)構(gòu)的剖面圖，其包含基板上的上方疊覆和下方疊 覆鈍化層。
圖6B是一激光修整處理的放大俯視圖，其通過連續(xù)多重、部分重疊的激 光束脈沖進(jìn)行疊覆其上的鈍化層材料和薄膜材料的深度方向上的移除。
具體實(shí)施例方式
配合所附圖示的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，將使得本發(fā)明的更多特色和優(yōu)點(diǎn) 更趨于明顯。
圖1顯示簡(jiǎn)化的導(dǎo)電連結(jié)結(jié)構(gòu)的剖面圖，其包含單個(gè)上方疊覆鈍化層和單 個(gè)下方疊覆鈍化層。參照?qǐng)D1,連結(jié)結(jié)構(gòu)10包含位于介電材料的上方疊覆鈍 化層14和場(chǎng)氧化物(field oxide;通常是二氧化硅)材料的下方疊覆鈍化層16 之間的導(dǎo)電連結(jié)12。在多數(shù)實(shí)際組件中，下方疊覆鈍化層16可以由不同材料 的數(shù)個(gè)不同層所構(gòu)成。連結(jié)12本身也可以由不只一層的不同材料所構(gòu)成。連 結(jié)結(jié)構(gòu)10配置在基板18上。為以下說明的目的，假設(shè)連結(jié)結(jié)構(gòu)10和基板18 是半導(dǎo)體晶片20的一部分，其中基板18最好是由硅所構(gòu)成。
在連結(jié)的激光處理中，光束光點(diǎn)尺寸大于連結(jié)寬度。以下說明例示高斯形 狀(Gaussian shape )的處理激光束30的中心和側(cè)邊區(qū)域部分才殳射在連結(jié)結(jié)構(gòu) 10上及其外部。激光束部分301代表投射在連結(jié)結(jié)構(gòu)10上的激光束30的中心 區(qū)域，而激光束部分30p代表投射在連結(jié)12外部鄰近區(qū)域鈍化層堆棧上的激光束30的側(cè)邊區(qū)域部分。
圖1顯示投射在連結(jié)結(jié)構(gòu)IO上并穿過連結(jié)結(jié)構(gòu)IO傳播至基板18的激光束部分301。圖1示出了激光束30在連結(jié)結(jié)構(gòu)IO的不同深度的吸收和反射。沿著激光束部分301穿透連結(jié)結(jié)構(gòu)10的路徑上分布的不同寬度長方形方塊，定性地描述了在經(jīng)過不同接口反射和被連結(jié)12吸收之后，沿光束路徑上不同位置的激光能量。向上指的箭頭表示在連結(jié)結(jié)構(gòu)10外部和內(nèi)部的媒介接口(media interface )上出現(xiàn)的反射光。圖1同時(shí)也顯示在未被連結(jié)12占據(jù)的鄰近區(qū)域中，投射并穿越上方疊覆鈍化層14和下方疊覆鈍化層16的激光束部分30p的路徑。沿激光束部分30p的路徑分布的不同寬度長方形方塊及向上指的箭頭表示如說明連結(jié)結(jié)構(gòu)IO所述的相同現(xiàn)象(除了連結(jié)12的存在之外)。
就激光束部分301而言，方塊32的寬度表示激光束30在此處隔空傳遞投射于上方疊覆鈍化層14上的能量。寬度窄于方塊32的方塊34表示在激光束30抵達(dá)連結(jié)12之前、在上方疊覆鈍化層14中的激光能量。連結(jié)12內(nèi)部的方塊36的寬度較窄，表示當(dāng)激光束部分301穿過連結(jié)12時(shí)的更少的激光能量。激光能量的降低是由于被連結(jié)12吸收及在上方疊覆鈍化層14-連結(jié)12接口之間的反射。多晶硅連結(jié)12在1.047微米波長的激光束30下的吸收深度是5微米。方塊38的寬度表示激光束30離開連結(jié)12并穿過下方疊覆鈍化層16要進(jìn)入基板18時(shí)的殘余能量。方塊40表示基板18內(nèi)吸收的光束能量。若其初始能量夠高，激光束30可能僅損及下方疊覆層16或也損及基板18。
帶有方向的箭頭50、 52、 54和56表示激光束部分301分別于空中-上方疊覆鈍化層14接口、上方疊覆鈍化層14-連結(jié)12接口、連結(jié)12-下方疊覆鈍化層16接口 、及下方疊覆鈍化層16-基板18接口穿越連結(jié)結(jié)構(gòu)IO所產(chǎn)生的反射光。(圖1并未顯示這些反射光束在沿其路徑的下一接口的二次反射。)當(dāng)這些產(chǎn)生于各種不同位置的多重反射光彼此交匯，依據(jù)其相位關(guān)系，反射光將產(chǎn)生建設(shè)性或破壞性的干涉效應(yīng)。這些干涉效應(yīng)使得激光束30原本預(yù)期的處理更加復(fù)雜。靶最后的激光束反射率取決于這些干涉效應(yīng)，且因此是各種上述因素的函數(shù)。
對(duì)于激光束部分30p，方塊58的寬度表示激光束30于此位置隔空傳遞投射于上方疊覆鈍化層14的能量。寬度遞減而愈來愈窄的方塊60、 62和64表示光束能量分別于上方疊覆鈍化層14、下方疊覆鈍化層16、和基板18上的作用。由于無連結(jié)材料吸收投射激光束部分30p的能量，因此，盡管方塊58代表的投射激光能量強(qiáng)度低于方塊32代表的激光30的部分的能量，方塊62代表的投射至基板18的激光能量仍呈現(xiàn)巨大的損傷風(fēng)險(xiǎn)。
帶有方向的箭頭50、 66和68表示激光束部分30p分別于空中-上方疊覆鈍化層14接口、上方疊覆鈍化層14-下方疊覆鈍化層16接口 、及下方疊覆鈍化層16-基板18接口的穿越動(dòng)作所產(chǎn)生的反射光。
圖2是三維圖形，其顯示出被連結(jié)12吸收的激光束能量相對(duì)于圖1連結(jié)結(jié)構(gòu)10的上方疊覆和下方疊覆鈍化層14和16吸收的激光束能量所造成的干涉效應(yīng)的周期性。其中X坐標(biāo)軸表示下方疊覆鈍化層16的厚度，Y坐標(biāo)軸表示上方疊覆鈍化層14的厚度，而Z坐標(biāo)軸表示連結(jié)12所吸收的投射激光能量百分比。連結(jié)12所吸收的激光能量百分比也于圖中表示為一灰階比例帶。當(dāng)固定激光脈沖能量使用于處理時(shí)，干涉效應(yīng)將影響處理的結(jié)果。干涉效應(yīng)的變化與鈍化結(jié)構(gòu)參數(shù)的差異有關(guān)，諸如鈍化層的數(shù)目和厚度以及構(gòu)成鈍化層的材料、連結(jié)12本身的結(jié)構(gòu)和厚度以及構(gòu)成連結(jié)12的材料、以及硅基板18的物理特性。在連結(jié)靶或薄膜也傳遞部份激光能量的情況下，下方疊覆鈍化層16和基板18也在干涉效應(yīng)中扮演重要的角色，如圖2所示。連結(jié)12外部的投射激光能量所產(chǎn)生的干涉效應(yīng)可以相同的方式計(jì)算出來。傳送至基板18的激光能量決定對(duì)其產(chǎn)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)。
由于集結(jié)于連結(jié)結(jié)構(gòu)10內(nèi)部的應(yīng)力，上方疊覆鈍化層14的厚度也影響與鈍化層的崩裂相關(guān)的激光處理。 一般而言，較薄的上方疊覆鈍化層14需要較少的能量以使其斷開，而較厚的上方疊覆鈍化層14則需要較多的激光能量以使其斷開。對(duì)于特定的固定激光脈沖能量和脈沖形狀，較厚的上方疊覆鈍化層其斷開狀況可能比較薄的鈍化層較晚發(fā)生。過長的激光能量曝露時(shí)間造成的斷開狀況可能導(dǎo)致鈍化層的不規(guī)則裂孔，其是一較大熱影響區(qū)(heat affectedzone)的結(jié)果，如前述Sun"i侖文所指出。
所揭示的較佳實(shí)施例通過調(diào)整激光脈沖能量或其它激光束參數(shù)解決此問題，諸如依據(jù)整體靶結(jié)構(gòu)及堆棧于跨整體晶片間或一群晶片中的多個(gè)晶片間一些特定代表性位置上的鈍化層的反射信息，并配合跨晶片的鈍化層厚度變化趨勢(shì)，以調(diào)整例如激光脈沖的時(shí)序形狀。
就特定的制造商的處理技術(shù)及竅門而言，上方疊覆鈍化層的厚度變化通常顯現(xiàn)出跨晶片的相當(dāng)可重復(fù)的趨勢(shì)，諸如環(huán)繞晶片邊緣的極為均勻的厚度和其中心較小的厚度。結(jié)合反射變化信息和上方疊覆鈍化層的厚度變化，則可以判定上方疊覆鈍化層是否正在變薄或變厚，并決定相對(duì)精確的上方疊覆鈍化層絕對(duì)厚度。 一些重要的代表性位置因此可以預(yù)先決定，諸如環(huán)繞晶片邊緣不同區(qū)域的 一些位置、環(huán)繞晶片中段的 一些位置、以及位于晶片中心區(qū)域的 一些位置。晶片制造商依據(jù)其經(jīng)驗(yàn)可以輕易地識(shí)別出適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 基于激光束光點(diǎn)尺寸通常大于連結(jié)寬度且下方疊覆鈍化層貢獻(xiàn)的干涉效應(yīng)在激光處理中扮演重要角色，以下所述的測(cè)量技巧將獲得用以最佳化反射式多層結(jié)構(gòu)激光處理的充分反射信息。
在進(jìn)行脈沖激光處理之前，依據(jù)一較佳實(shí)施例，由同一激光器發(fā)射出的一
低功率連續(xù)波(continuous-wave;以下或筒稱CW)激光束被用以在晶片20上的特定位置掃描附加在其連結(jié)排(linkbank)上的輔助靶。每一輔助靶均具有和連結(jié)結(jié)構(gòu)IO相同的結(jié)構(gòu)，但輔助靶的寬度不小于激光束光點(diǎn)尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，利用處理脈沖激光器發(fā)送測(cè)量CW激光束的優(yōu)點(diǎn)在于其最筒易且最具成本效益。此外，測(cè)量CW激光束具有和處理激光相同的波
和干涉效應(yīng)。
圖3A和圖3B顯示輔助輩巴和相關(guān)反射測(cè)量區(qū)域的兩個(gè)實(shí)施例的俯視圖。參照?qǐng)D3A，在第一實(shí)施例中，輔助靶70位于晶片20靠近四連結(jié)結(jié)構(gòu)10,、102、 103和104組成的連結(jié)排的區(qū)域，每一連結(jié)的結(jié)構(gòu)均如同之前所述的連結(jié)結(jié)構(gòu)10。輔助靶70包含導(dǎo)電連結(jié)72,導(dǎo)電連結(jié)72具有由圓形之中心部分76連接的兩個(gè)基本上呈長方形的終端部分74。圓形中心部分76具有給定連結(jié)寬度的直徑，該連結(jié)寬度不小于投射于晶片20上方主表面上的激光束的光點(diǎn)尺寸。輔助靶70的整體長度最好等于連結(jié)結(jié)構(gòu)10rl04的長度。測(cè)量區(qū)域78位于鄰近的輔助靶70和連結(jié)結(jié)構(gòu)IO,之間，其中含有鈍化層14和16但不含連結(jié)材料。
圖4是一功能方塊圖，其顯示并描述了激光處理系統(tǒng)80的運(yùn)作，激光處
ii理系統(tǒng)80執(zhí)行晶片20的輔助靶70及測(cè)量區(qū)域78的反射光強(qiáng)度的測(cè)量。參照?qǐng)D3A和圖4，由系統(tǒng)激光器84發(fā)射出的CW掃描激光束82具有由激光控制器86所建立的輸出能量，其大小夠低以避免對(duì)晶片20造成損傷。投射于中心
且于反射測(cè)量A中被處理以提供反射強(qiáng)度信息Ra。導(dǎo)自于輔助靶70反射光的反射強(qiáng)度信息Ra是在垂直于連結(jié)72方向的干涉效應(yīng)的純粹測(cè)量，其不包含落在輔助靶70的導(dǎo)電連結(jié)72邊界外部的掃描激光束82的任何干涉效應(yīng)。投射于測(cè)量區(qū)域78并完全被包含于其中的掃描激光束82,經(jīng)基板18上的堆棧鈍化層14和16反射成反射光束卯，且于反射測(cè)量B中被處理以提供反射強(qiáng)度信息Rb。導(dǎo)自于測(cè)量區(qū)域78反射光的反射強(qiáng)度信息Rb是晶片20上堆棧鈍化層14和16的干涉效應(yīng)的純粹測(cè)量，鈍化層堆棧中并未夾雜連結(jié)12。
激光處理系統(tǒng)80接著以基本連結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，諸如連結(jié)12的材料及其厚度；鈍化層堆棧信息，包含(舉例而言)每一層膜14和16的理論厚度及其所使用的材料；以及反射強(qiáng)度信息Ra,跨晶片20的鈍化層厚度變化趨勢(shì)，和產(chǎn)生Ra的輔助耙70的位置，以決定相對(duì)于理論數(shù)值(即，預(yù)定的初始激光能量)的激光脈沖能量的調(diào)整。激光處理系統(tǒng)80同時(shí)也依據(jù)上述信息，計(jì)算激光能量的上限和Rb以防止對(duì)硅基板18的傷害。激光處理系統(tǒng)80因此可以提供激光脈沖能量的最終選擇，以使用于處理連結(jié)12于環(huán)繞此特別輔助靶70所在位置的區(qū)域。依據(jù)所計(jì)算的激光能量上限和預(yù)定的激光能量，制造廠商預(yù)知諸如以下的信息，例如激光處理區(qū)間的尺寸、連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鈍化層處理技術(shù)的健全性、和預(yù)期的激光連結(jié)處理結(jié)果及產(chǎn)量。
在連結(jié)12是以足夠厚度的金屬構(gòu)成而使掃描激光束82無法穿透的情形下，Ra表示連結(jié)12上的區(qū)域內(nèi)的上方疊覆鈍化層14的干涉的純粹測(cè)量。利用額外信息Rb,可以估計(jì)在大部分的連結(jié)12移除之后產(chǎn)生自下方疊覆鈍化層16的干涉效應(yīng)，以對(duì)處理所選用的激光脈沖能量和激光脈沖形狀進(jìn)行較佳的控制?；旧?，舉例而言，成功的處理對(duì)于較厚的上方疊覆鈍化層14需要快速上升的激光脈沖波形前緣，而在大部分的連結(jié)12移除之后，基板18所吸收的大量激光能量需要激光脈沖的波形后緣具有陡峭的下降角度。
參照?qǐng)D3B,在第二實(shí)施例中，輔助靶92于圖3A輔助靶70在晶片20上的位置取代輔助靶70。圖3B的測(cè)量區(qū)域78和連結(jié)結(jié)構(gòu)10rl04相對(duì)于圖3A 均具有相同的結(jié)構(gòu)并位于相同的位置。輔助靶92，其具有與靶結(jié)構(gòu)10相同的 結(jié)構(gòu)，包含呈長方形的導(dǎo)電連結(jié)94,其寬度不小于投射于晶片20上方主表面 的激光束光點(diǎn)尺寸。輔助靶92的長度最好等于連結(jié)結(jié)構(gòu)10rl04的長度。掃描 激光束82對(duì)連結(jié)94和測(cè)量區(qū)域78進(jìn)行掃描。反射強(qiáng)度信息Ra表示當(dāng)光束 光點(diǎn)集中于連結(jié)94上時(shí)所測(cè)量到的反射光強(qiáng)度。反射強(qiáng)度信息Rb的收集則 是在掃描激光束82瞄準(zhǔn)測(cè)量區(qū)域78時(shí)進(jìn)行。依據(jù)Ra和Rb、激光光點(diǎn)尺寸以 及連結(jié)94的寬度，可以計(jì)算疊覆于連結(jié)94上的激光能量反射強(qiáng)度信息。計(jì)算 的結(jié)果可用以決定預(yù)定的激光脈沖能量、激光處理區(qū)間、對(duì)基板18的激光損 害、較佳的激光脈沖形狀、及其它諸如此類的參數(shù)。
另一較佳實(shí)施例需要對(duì)完整無缺的連結(jié)照射掃描激光束脈沖，該連結(jié)的寬 度小于掃描激光束脈沖的光點(diǎn)尺寸。當(dāng)連結(jié)寬度、激光束光點(diǎn)尺寸、激光束光 點(diǎn)上的激光能量分布、以及兩個(gè)不同光束反射測(cè)量中激光束光點(diǎn)相對(duì)于連結(jié)的 相對(duì)位置均明確知道時(shí)，連結(jié)結(jié)構(gòu)的反射信息以及連結(jié)外部的結(jié)構(gòu)的反射信息 均可以纟皮4禽知。
圖5A、圖5B和圖5C顯示用以執(zhí)行兩個(gè)光束反射測(cè)量的激光束光點(diǎn)配置 的一些實(shí)例。
參照?qǐng)D5A,激光束脈沖82,和822分別在相對(duì)于參考點(diǎn)100的不同橫側(cè)位 置照射連結(jié)結(jié)構(gòu)10,其中的參考點(diǎn)IOO位于沿著連結(jié)12長度方向延伸之一中 心線102上。激光束脈沖82i和822具有相同的光點(diǎn)尺寸，且其直徑大于連結(jié) 12的寬度w。激光束光點(diǎn)疊覆于連結(jié)12上且彼此互相重疊。
參照?qǐng)D5B，激光束脈沖82,照射至連結(jié)結(jié)構(gòu)10，而激光束脈沖822照射 至連結(jié)結(jié)構(gòu)IO外部的上方疊覆鈍化層14及下方疊覆鈍化層16。激光束脈沖 82!和822具有相同的光點(diǎn)尺寸，且其直徑大于連結(jié)12的寬度w。此圖中的激 光束光點(diǎn)并未彼此互相重疊。
參照?qǐng)D5C,兩個(gè)同心圓但尺寸互異的激光束脈沖82,和822照射連結(jié)結(jié)構(gòu) 10。激光束脈沖82,和822的不同尺寸光點(diǎn)可通過改變其焦點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)。
圖5A、圖5B和圖5C每一實(shí)例中，對(duì)激光束脈沖82i和822實(shí)施光束反 射測(cè)量提供反射自連結(jié)12不同光束強(qiáng)度反射信息，因?yàn)閽呙杓す馐?2投射至連結(jié)12高斯光束強(qiáng)度相對(duì)部分是不同的。在圖5B例子中，反射自連結(jié)12掃 描激光束82光束強(qiáng)度間差異僅由激光束脈沖82,代表，因?yàn)榧す馐}沖822 照射至連結(jié)結(jié)構(gòu)IO外部鈍化層14和16。利用關(guān)于連結(jié)結(jié)構(gòu)反射信息以及位 于連結(jié)結(jié)構(gòu)外部部分或全部反射信息，可以決定預(yù)定激光脈沖能量、激光處理 區(qū)間、對(duì)基板的激光損傷、較佳激光脈沖形狀、以及其它處理參數(shù)。
激光處理將以下三因素全納入考慮。第一， 一般而言，鈍化層厚度的變化 于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)在晶片上顯現(xiàn)可重復(fù)的趨勢(shì)。舉例而言，鈍化層通常在晶片的中 心區(qū)域較薄，而在晶片的外部區(qū)域較厚。制造商可以利用其它技術(shù)或諸如橢圓 偏光儀的離線設(shè)備以決定此趨勢(shì)。第二，如圖2所示，干涉效應(yīng)具有相當(dāng)?shù)闹?期性，此意味較理論值低的反射數(shù)值可以表示鈍化層相對(duì)于其理論值較厚或較 薄。第三，通常而言，若忽略源自于干涉效應(yīng)的靶材激光能量反射的影響，則 在連結(jié)處理的情形下，當(dāng)上方疊覆鈍化層較厚時(shí)，需要較大量的激光能量和較 快速上升的激光脈沖波形前緣以得到最佳的處理質(zhì)量。
基于在Sun論文中所發(fā)展出的最佳化理論，低功率CW掃描激光束82的 反射信息可用以結(jié)合晶片20的一般鈍化層變化趨勢(shì)，以進(jìn)一步最佳化使用于 晶片20不同區(qū)域上的激光參數(shù)。
上述信息可以輔助決定晶片20上不同區(qū)域的激光處理區(qū)間的寬度范圍。 此信息幫助晶片制造商了解IC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和處理是否夠健全以得到高產(chǎn)量和一 致性的激光處理結(jié)果。
激光控制器86通過對(duì)激光器的泵浦強(qiáng)度或激光能量衰減器操作的直接控 制以進(jìn)行脈沖激光能量的控制，諸如使用于型號(hào)9820及9830連結(jié)處理系統(tǒng)的 液晶衰減器，或使用于型號(hào)9830及9850連結(jié)處理系統(tǒng)的激光脈沖選擇器。激 光控制器86可以實(shí)現(xiàn)處理激光束30的脈沖能量分布型態(tài)的控制，諸如使用于 型號(hào)9830 HDT連結(jié)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)激光脈沖。上述所有系統(tǒng)均可自Electro Scientific Industries公司取得，其為本專利申請(qǐng)的受讓人。
上述的反射測(cè)量掃描技術(shù)并未將特別的負(fù)擔(dān)加諸于激光處理，且不需要諸 如材料的復(fù)合折射率等信息，這些信息相當(dāng)難以獲得，特別是對(duì)于廣為使用的 由諸如WN或A1N等合金構(gòu)成的連結(jié)。此技術(shù)的操作與覆蓋連結(jié)或硅晶片的 不同層的數(shù)目無關(guān)、無須對(duì)目前可用的激光處理系統(tǒng)硬件進(jìn)行重大的修改、且不需要額外的硬件，諸如橢圓偏光儀或光譜分析設(shè)備。
6A以剖面圖的方式顯示薄膜結(jié)構(gòu)210,其與圖1的連結(jié)結(jié)構(gòu)IO極為類似。薄 膜結(jié)構(gòu)210包含位于介電材料的上方疊覆鈍化層214和場(chǎng)氧化物(通常是二氧 化硅)材料的下方疊覆鈍化層216之間的電阻層部分212。薄膜結(jié)構(gòu)210配置 于基板218之上。為以下說明的目的，假設(shè)薄膜結(jié)構(gòu)210和基板218是半導(dǎo)體 晶片220的一部分，其中電阻層部分212最好由鎳鉻材料所構(gòu)成，且基板218 最好由硅所構(gòu)成。此薄膜的典型厚度介于數(shù)十至數(shù)百埃(Angstroms)之間。
圖6B顯示激光修整處理，其需要通過沿著L型光束路徑232移動(dòng)的處理 激光束230的一連串部分重疊脈沖，對(duì)電阻層部分212的一區(qū)域的深度方向進(jìn) 行漸進(jìn)式的移除。參照?qǐng)D6B，表示為圓形光點(diǎn)區(qū)域的第一激光脈沖2301對(duì)電 阻層部分212的一圓形區(qū)域進(jìn)行深度方向的移除，以及對(duì)下方疊覆鈍化層216 進(jìn)行后續(xù)的曝光動(dòng)作。由于薄膜電阻層部分212脆弱的厚度，在薄膜修整期間， 上方疊覆鈍化層214并未截?cái)?。下一后繼圓形光點(diǎn)區(qū)域的激光脈沖2302大約 與被激光脈沖2301移除區(qū)域的三分之一重疊，并在深度方向移除電阻層部分 212原先完好區(qū)域的大約三分之二，如圖中沿著光束路徑232的激光束230的 移動(dòng)所示。激光脈沖2302發(fā)出激光能量至由激光脈沖2301所暴露的鈍化層 214、 216和硅基板218的區(qū)域。下一后繼圓形光點(diǎn)區(qū)域的激光脈沖2303執(zhí)行 相同的電阻層部分的移除以及鈍化層和基板的曝光動(dòng)作，如同對(duì)激光脈沖 2302動(dòng)作的描述。當(dāng)激光束30沿光束路徑232漸進(jìn)移動(dòng)一直到激光脈沖230n 完成為止，此連續(xù)的激光脈沖230i對(duì)電阻層部分212進(jìn)行漸進(jìn)式移除以及鈍 化層和基板的曝露動(dòng)作。此于修整期間，薄膜材料在基板218上的疊覆類似于 對(duì)連結(jié)結(jié)構(gòu)IO的描述。
激光束投射于薄膜結(jié)構(gòu)和無薄膜存在的鈍化層結(jié)構(gòu)上的類似反射測(cè)量信 息，也可以提供激光參數(shù)選擇所需的信息以確保較佳的處理質(zhì)量。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)能理解，就薄膜修整而言，并不需要輔助靶以執(zhí)行反射測(cè)量。
本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)能輕易理解，上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)可以在未脫離本發(fā)明 的基本原理下進(jìn)行許多變更。例如，其可以使用適當(dāng)?shù)牟煌庠刺娲鷴呙杓す?束82。本發(fā)明的范疇?wèi)?yīng)由權(quán)利要求書所界定。
權(quán)利要求
1.一種反光性結(jié)構(gòu)的激光處理方法，該反光性結(jié)構(gòu)具有一主表面并包含配置在一基板上的一多層鈍化結(jié)構(gòu)和靶材，該反光性結(jié)構(gòu)由該主表面上的呈不均勻分布的鈍化層厚度表征，該方法包括取得關(guān)于該主表面上的不均勻分布的鈍化層厚度的先驗(yàn)基本信息；在含有部分靶材的位置，對(duì)該反光性結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域執(zhí)行第一光束反射測(cè)量，該測(cè)量執(zhí)行的同時(shí)未對(duì)該第一區(qū)域和該基板造成操作上的傷害；在含有部分多層鈍化結(jié)構(gòu)但不含有該靶材的位置，對(duì)該第一區(qū)域鄰近的該反光性結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域執(zhí)行第二光束反射測(cè)量，該測(cè)量執(zhí)行的同時(shí)未對(duì)該第二區(qū)域和該基板造成操作上的傷害；以及處理該第一及第二光束反射測(cè)量和該先驗(yàn)基本信息以決定一處理激光輸出參數(shù)，用以在該第一及第二區(qū)域的鄰近位置對(duì)該靶材的一選擇部分進(jìn)行激光處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該處理激光輸出參數(shù)是激光脈沖輸出能量。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該處理激光輸出參數(shù)系激光脈沖輸出能量的時(shí)序形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該第一區(qū)域位于含有部分靶材的多個(gè)位置上的 一組反光性結(jié)構(gòu)的多個(gè)區(qū)域中的 一個(gè)區(qū)域，且其中該第 一光束反射測(cè)量的執(zhí)行包含以一光束掃描該多個(gè)區(qū)域上的該多個(gè)位置，該光束具有的功率不足以明顯改變?cè)摱鄠€(gè)位置上的把材的物理特性。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該處理激光輸出由該主表面上的光點(diǎn)尺寸表征，且其中該第一區(qū)域上的該部分把材包含一把連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)，該耙連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)的寬度的至少一部分大于或等于該光點(diǎn)尺寸，以提供該第一區(qū)域的干涉效應(yīng)的測(cè)量，而不包含該第 一 區(qū)域外部的該多層鈍化結(jié)構(gòu)的 一鄰近部分所明顯貢獻(xiàn)的干涉效應(yīng)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該處理激光輸出由該主表面上的光點(diǎn)尺寸表征；該第 一 區(qū)域上的該部分靶材包含具有 一 寬度的連結(jié)；該第一光束反射測(cè)量在激光光點(diǎn)基本上集中在該連結(jié)的該寬度時(shí)執(zhí)行；以及決定該處理激光輸出參數(shù)的處理包含計(jì)算疊覆于該連結(jié)的激光脈沖輸出能量的反射信息。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，來自一激光源的發(fā)射被使用于執(zhí)行該第 一及第二光束反射測(cè)量。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，該激光源產(chǎn)生該處理激光輸出。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，用以執(zhí)行該第一及第二光束反射測(cè)量的來自該激光源的發(fā)射是連續(xù)波發(fā)射，且用以產(chǎn)生該處理激光輸出的發(fā)射是脈沖式發(fā)射。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，該靶材的該選擇部分包含導(dǎo)電材料。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，該導(dǎo)電材料包含一半導(dǎo)體組件連結(jié)。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該半導(dǎo)體組件連結(jié)是一存儲(chǔ)器連結(jié)。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，該靶材的該選擇部分包含電阻性材料。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該電阻性材料為薄膜類型。
15. —種反光性結(jié)構(gòu)的激光處理方法，該反光性結(jié)構(gòu)具有一主表面并包含配置在一基板上的一多層鈍化結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電連結(jié)材料，該反光性結(jié)構(gòu)由該主表面上的呈不均勻分布的鈍化層厚度表征，該連結(jié)材料具有一連結(jié)寬度，該方法包括提供一掃描光束，當(dāng)該掃描光束投射于該反光性結(jié)構(gòu)上時(shí)，產(chǎn)生一光束光點(diǎn)，該光束光點(diǎn)具有一光束光點(diǎn)尺寸，該光束光點(diǎn)尺寸大于該連結(jié)寬度；定位該掃描光束以在含有該連結(jié)材料和該多層鈍化結(jié)構(gòu)的該反光性結(jié)構(gòu)上的第一位置執(zhí)行第一光反射測(cè)量，該掃描光束具有第一光束光點(diǎn)，該第一光束光點(diǎn)具有的光束光點(diǎn)尺寸覆蓋該連結(jié)材料的第一區(qū)域與該連結(jié)材料的該第一區(qū)域外部的該多層鈍化結(jié)構(gòu)的第 一 區(qū)域；定位該掃描光束以在含有至少該連結(jié)材料和該多層鈍化結(jié)構(gòu)其中之一的 該第一位置鄰近處的該反光性結(jié)構(gòu)上的第二位置執(zhí)行第二光反射測(cè)量，該掃描 光束具有第二光束光點(diǎn)，該第二光束光點(diǎn)具有的光束光點(diǎn)尺寸覆蓋至少該連結(jié)材料的第二區(qū)域與該連結(jié)材料外部的該多層鈍化結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域中的一個(gè)；以 及處理該第一及第二光反射測(cè)量以決定關(guān)于該連結(jié)材料及該多層鈍化結(jié)構(gòu) 的光反射信息，且利用該先驗(yàn)基本信息決定一處理激光輸出參數(shù)，以在鄰近該 第 一及第二位置的該導(dǎo)電連結(jié)材料的 一選擇部分進(jìn)行激光處理。
16. 如^l利要求15所述的方法，其中，該第一及第二光束光點(diǎn)的光束光 點(diǎn)尺寸彼此相同，且該第一及第二位置占據(jù)相對(duì)于該連結(jié)寬度的不同橫側(cè)位 置，使得該第二光束光點(diǎn)覆蓋該連結(jié)材料的該第二區(qū)域。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該第一及第二光束光點(diǎn)的光束光 點(diǎn)尺寸彼此相同，且該第 一及第二位置占據(jù)相對(duì)于該連結(jié)寬度的不同橫側(cè)位 置，使得該第二光反射測(cè)量期間，該第二光束光點(diǎn)未覆蓋任何該連結(jié)材料。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該第一及第二光束光點(diǎn)的光束光 點(diǎn)尺寸彼此不同，且該第二光束光點(diǎn)覆蓋該連結(jié)材料的該第二區(qū)域。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中， 一激光器產(chǎn)生該掃描光束。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，該導(dǎo)電連結(jié)材料包含半導(dǎo)體組件 連結(jié)材料。
全文摘要
一種針對(duì)關(guān)于靶結(jié)構(gòu)(10)激光處理的干涉效應(yīng)問題的解決方法，其依據(jù)堆棧在一晶片表面或一群晶片上的多重晶片(20)之間的靶結(jié)構(gòu)及鈍化層(14、16)的光反射信息，進(jìn)行激光脈沖能量或其它激光束參數(shù)的調(diào)整，諸如激光脈沖時(shí)序形狀。對(duì)靶連結(jié)測(cè)量結(jié)構(gòu)(70)和未被連結(jié)占據(jù)的鄰近鈍化層區(qū)域(78)的激光束反射測(cè)量，使得激光脈沖能量調(diào)整的計(jì)算在不造成晶片損傷下實(shí)現(xiàn)較為一致的處理結(jié)果。對(duì)于晶片上的薄膜修整，激光束投射在薄膜結(jié)構(gòu)和無薄膜存在的鈍化層結(jié)構(gòu)上的類似反射測(cè)量信息，也可以提供激光參數(shù)選擇所需的信息以確保較佳的處理質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/82GK101689531SQ200880017285
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者史帝夫·哈洛斯, 孫云龍 申請(qǐng)人:伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司