使用三角形形状裁适的镭射脉冲于所选定靶材类型的镭射系统和方法技术方案

藉由镭射来处理像是半导体晶圆或其他材料的工件，其中包含选定对应于与经预先定义的时间性脉冲廓型相关联的靶材类型的靶材以进行处理。所述经预先定义的时间性脉冲廓型的至少一者可为三角形。该靶材类型可包含例如未经钝化导电性链接或其他的裸露金属结构。根据与该选定靶材相关联的靶材类型以产生具有三角形时间性脉冲廓型的镭射脉冲。利用所产生的镭射脉冲以处理该选定结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本揭示是有关于镭射处理系统。尤其本揭示是有关于藉由具有经整形时间廓型的镭射脉冲而以供切断导电性链接及/或微加工半导体装置的镭射系统及方法。
技术介绍
运用于处理动态随机存取记忆体(DRAM)和其他半导体装置的镭射处理系统通常是使用Q切换二极体浦汲固态镭射。例如，当处理记忆体装置时，通常会运用单一镭射脉冲以切断导电性链接结构。而在其他的工业应用项目方面，镭射刻划处理可在进行分割之前用以自半导体装置晶圆上移除金属及介电半导体材料。镭射也可用以例如裁修离散和嵌入式元件的电阻值。有些镭射处理系统利用不同的操作模式以执行不同功能。例如，可自本专利申请案所有权人的美国奥瑞网州波特兰市Electro Scientific Industries, Inc.获用的ESIModel 9830即利用一种按约50KHz的脉冲重复频率而操作的二极体浦汲Q切换钕掺质钒酸钇(NchYVO4)镭射来进行半导体记忆体及相关装置的镭射处理。这种镭射系统可提供用以处理链接结构的脉冲化镭射输出以及用于扫描光束至作品靶材的连续波(CW)镭射输出。即如另一范例，亦可自 Electro Scientific Industries, Inc.获用的 ESI Model 9835 是运用二极体浦汲Q切换、频率三倍NchYVO4镭射以进行半导体记忆体和相关装置的镭射处理。这种镭射系统是利用按约50KHz的PRF的第一脉冲化镭射输出以处理链接结构，并且利用按约90KHz的PRF的第二脉冲化镭射输出以供扫描光束至作品靶材。在一些系统中亦可使用更高的PRF(即如近约IOOKHz)。一般说来，藉由此等镭射系统所产生的镭射脉冲的脉冲宽度在功能上是根据所选定的PRF而定，并且无法按照许多靶材结构或其他制程变数之间的差值独立地进行调整。图1A及IB为由典型固态镭射所产生的镭射脉冲的范例时间性脉冲形状。图1A所示的脉冲可经由业界众知的光学构件加以整形使得产生方波脉冲。即如表I以及图1A和IB所示，典型的固态脉冲形状可按如其尖峰功率、脉冲能量(功率曲线的时间积分)以及在全宽度半最大(FWHM)数值处测得的脉冲宽度所良好描述。可利用来自一脉冲侦测器的回馈以决定脉冲能量及/或尖峰功率。用以回馈的脉冲侦测器可含有经耦接于一类比尖峰捕捉并固持电路的二极体以利进行尖峰功率感测。该脉冲侦测器亦可含有一类比积分电路以供进行脉冲能量测量。许多记忆体装置和其他半导体侦测器都含有介电钝化材料，此材料覆盖该导电性链接结构。该迭覆钝化材料有助于含纳该金属链接材料，因此可予加热而高于一烧蚀门槛值。例如图2A、2B、2C及2D为一半导体装置200的截面区块图，该装置含有经钝化的导电性链接结构210、212、214。即如图2A所示，该半导体装置200可含有经构成于半导体基板218上的一或更多介电钝化材料层216。在本范例里，该半导体基板218含有硅质(Si)，该介电材料含有二氧化硅(SiO2),并且所述导电性链接结构210、212、214含有铝质(Al)。一般说来，所述导电性链接结构210、212、214是位在该介电钝化材料216之内。换言之，该介电材料邻接于所述导电性链接结构210、212、214的顶部及底部表面两者，使得所述导电性链接结构210、212、214不会直接地受曝于处理镭射光束220。相反地，该镭射光束220在与一所选定导电性链接结构212互动之前会先通过该介电钝化材料216的迭覆局部。在图2A里，该镭射光束220与该所选定导电性链接结构212之间的互动会造成该导电性链接结构212加热。而加热会导致该导电性链接结构212内部的压力增高。该介电钝化材料216可陷捕该热能，并且防止该导电性链接结构212的经加热局部注入到邻接的导电性链接结构210、214上。换言之，该介电钝化材料216可避免该导电性链接结构212的液化局部“溅洒”于该固架200的其他局部上。为便于说明，图2B显示该介电钝化材料216中环绕于该导电性链接结构212的一局部的放大视图。即如图2B所示，连续加热可能造成自该导电性链接结构212的上方角落开启碎裂222。一旦该导电性链接结构212触抵一烧蚀门槛值，即如图2C所示者，该导电性链接结构212可能爆炸，而如此会造成迭覆的介电钝化材料216以及部份的导电性链接结构212被以蒸汽224的方式移除。即如图2D所示，然后该镭射光束220可透过沸腾、熔化及/或溅洒处理以清除该导电性链接结构212的剩余局部，若确存在。迭覆的钝化层虽能一直持续含有该导电性链接材料结构直到加热至高于该烧蚀门槛值为止，然欲足够地控制钝化厚度确实困难重重。积体电路(IC)制造厂商通常显著地致力于将该钝化层厚度构成至适当范围以供处理。然若无该覆盖钝化材料(即如当处理未经钝化或裸露的金属链接时)，镭射处理会产生金属溅洒，这可与邻接的导电性链接结构形成电性连接(即如短路或导电性桥接)，而如此将造成装置失效。例如，图3为显示一未经钝化链接结构310的电子微影图，该结构具有一区域312，而其中多个邻接链接在利用高斯整形脉冲的镭射处理过程中既已熔化合一。在本范例里，所述未经钝化的链接结构310包含铝质并且拥有约4 μ m的宽度(约I μ m的间距)。图3亦显示一区域314，其中一击破链接导致过度的碎屑。除溅洒和桥接问题以外，当相较于经钝化导电性链接结构时，未经钝化的导电性链接结构可能具有较小的处理窗口。其他的镭射处理应用项目亦可能遭遇到溅洒问题。例如，在进行分割之前可先利用镭射刻划处理以自半导体装置晶圆上移除金属及介电半导体材料。然若在待予刻划的区域内出现过厚或未经钝化的金属，则该处理窗口可能会因金属溅洒及/或金属熔化并且重流至该所刻划区域内而大幅缩小。例如，图4为一显示以多个高斯整形脉冲所刻划的未经钝化硅(Si)412上铜(Cu)线410的电子微影图。由所述镭射脉冲所刻划的刻口 414具有不良定义的边缘，原因是铜质熔化并且重流至该刻口 414内(如箭头416所示)。图4亦显示该刻划该裸露金属铜线410会产生过度的碎屑418。镭射刻划速率可能减缓而引生出金属溅洒、重流、破裂及迭层脱落问题，而这可能会显著地影响到刻划产通量。
技术实现思路
一种以镭射处理工件的方法，其中包含储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料。各项时间性脉冲廓型可为关联于位在该工件上或内的结构的个别靶材类型。所述多个时间性脉冲廓型的至少一者含有一三角形形状，此形状为在一第一时间处按一第一固定速率自一初始功率值提高而在一第二时间处至一尖峰功率值，并且在该第二时间处按一第二固定速率自该尖峰功率值减少而在一第三时间处返回至该初始功率值。该方法进一步包含在该工件之上或之内选定一结构以供处理。该选定结构可为关联于具有该三角形形状的时间性脉冲廓型。根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型。产生一含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲。所产生的镭射脉冲经导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来处理该选定结构。自后文中参照于所述随附图式而进行之较佳具体实施例详细说明将即能显知其他的特性与优点。附图说明图1A及IB为由典型固态镭射所产生的镭射脉冲的范例时间性脉冲形状。图2A、2B、2C及2D为一半导体装置的截面区块图，该装置含有多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.02 US 12/753,6591.一种用于藉由镭射以对工件进行处理的方法，该方法包含: 储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料，各个时间性脉冲廓型为关联于该工件之上或之内的个别靶材类型结构，其中所述多个时间性脉冲廓型之一者含有三角形形状，此形状为在第一时间处按第一固定速率自初始功率值提高而在第二时间处至尖峰功率值，并且在该第二时间处按第二固定速率自该尖峰功率值减少而在第三时间处返回至该初始功率值； 选定位于该工件之上或之内的结构以供处理，该选定结构关联于含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 产生含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲；以及 将所产生的镭射脉冲导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来处理该选定结构。2.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有未经钝化导电性链接结构的靶材类型，其中该选定结构是位在该相关联靶材类型之内。3.如申请专利范围第2项所述 的方法，其中将所产生镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含藉由含有该三角形时间性脉冲廓型的所产生镭射脉冲以切断未经钝化导电性链接结构，该方法进一步包含: 选定该第一固定速率，藉以在该第一时间与该第二时间之间的周期过程里控制加热该导电性链接结构的速率；以及 选定该第二固定速率，藉以在该第二时间与该第三时间之间的周期过程里控制冷却该导电性链接结构的速率。4.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 将含有该三角形形状的时间性脉冲廓型关联于含有经构成于基板上的裸露金属的靶材类型。5.如申请专利范围第4项所述的方法，其中将所产生的镭射脉冲导引至该工件以处理该选定结构包含刻划该裸露金属的局部。6.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以与该第二固定速率大约相同。7.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著大于该第二固定速率。8.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第一固定速率以显著小于该第二固定速率。9.如申请专利范围第I项所述的方法，进一步包含: 根据该相关联靶材类型结构的特征选定该第二时间及该第三时间的至少一者。10.一种用以处理工件的镭射处理系统，该系统包含: 一记忆体装置，此者储存对应于多个时间性脉冲廓型的资料，各个时间性脉冲廓型为关联于该工件之上或之内的个别靶材类型结构，其中所述多个时间性脉冲廓型之一者含有三角形形状，此形状为在第一时间处按第一固定速率自初始功率值提高而在第二时间处至尖峰功率值，并且在该第二时间处按第二固定速率自该尖峰功率值减少而在第三时间处返回至该初始功率值； 控制器，此者经组态设定以: 选定位于该工件之上或之内的结构以供处理，该选定结构关联于含有该三角形形状的时间性脉冲廓型；以及 根据该选定结构，自所述多个时间性脉冲廓型中选定含有该三角形形状的时间性脉冲廓型； 镭射来源，此者用以产生含有该选定时间性脉冲廓型的镭射脉冲；以及 光学元件，此者用以将所产生的镭射脉冲导引至该工件以藉由该所产生镭射脉冲来...

【专利技术属性】
技术研发人员：奉H曹，布莱恩·L·普，安德鲁·虎柏，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：
国别省市：