(57)【要約】集積回路における導電性リンクを加工するシステムと方法は、異なるパルス幅を有する一連のレーザパルスを使用し、前記導電性リンクの下にある材料に実質的に損傷を与えることなく標的構造のそれぞれの異なる部分を除去する。一の実施形態においては、 超高速レーザパルスまたは一群の超高速レーザパルスは、標的エリアにおける上部パッシベーション層とリンク材の第１の部分を除去する。次に、ナノ秒レーザパルスが、リンク材の第２の部分を除去し、集積回路の２つのノード間の電気的接続を切断する。ナノ秒レーザパルスは、リンクの下にある材料に対する損傷を軽減するかまたは削除するように構成される。 【選択図】  図４
2011508670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択されたリンク構造の標的位置から材料を選択的に除去する方法であって、
前記リンク構造は、一組の電気接点間の電気的接続を提供する導電性リンクを含み、前記導電性リンクは、半導体基板上の上部パッシベーション層と下部パッシベーション層の間に位置し、
前記方法が：
パルス幅の第１の所定の範囲内で第１のレーザパルスを発生させることと;
前記第１のレーザパルスで前記リンク構造を照射して、前記標的位置の上部パッシベーション層と前記標的位置の前記導電性リンクの第１の部分を除去することと；
パルス幅の第２の所定の範囲内で第２のレーザパルスを発生させることと；そして、
前記導電性リンクの第２の部分を前記第２のレーザパルスで照射し、前記下部パッシベーション層と前記半導体ウエハに実質的に損傷を与えることなく、前記一組の電気接点間の前記電気的接続を切断することと、
を含み、
前記導電性リンクの第１の部分を除去することは、前記導電性リンクの下の方の第２の部分を露出させることであって、
前記第２の所定の範囲は、前記第１の所定の範囲の外であり、
前記第２の所定の範囲は、前記第２のレーザパルスによって送達されるエネルギーが前記下部パッシベーション層と前記半導体基板の損傷閾値より少ないように選択される、
方法。
【請求項２】
パルス幅の前記第１の所定の範囲が約１ナノ秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルス幅の前記第２の所定の範囲が約１ナノ秒と約50ナノ秒の間にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
パルス幅の前記第１の所定の範囲が約10ナノ秒未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記標的位置に対する前記第１のレーザパルスの送達に対して、前記第２のレーザパルスの送達を、約０秒と約500ナノ秒の間の範囲の遅延時間だけ遅延させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記導電性リンクの前記第１の部分が、少なくとも前記導電性リンクの前記第２の部分と同じくらいの電気伝導性材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
パルス幅の前記第１の所定の範囲内で、１つ又は複数の第３のレーザパルスを発生させることと、そして、
前記リンク構造に、前記第１のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスを順番に照射し、前記標的位置の前記上部パッシベーション層と、前記標的位置の前記導電性リンクの前記第１の部分とを除去することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
約10MHzを超える繰り返しレートで、前記第１のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスを発生させることを更に含む、請求項７に記載の方法。    
【請求項９】
前記第１のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスが、互いに同じパルスエネルギーを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスが、互いに異なるパルスエネルギーを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
パルス幅の前記第２の所定の範囲内で、１つ又は複数の第３のレーザパルスを発生させることと;そして、
前記導電性リンクの前記第２の部分を、前記第２のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスで順に照射し、前記一組の電気接点間の前記電気的接続を切断することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスが、互いに同じパルスエネルギーを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスが、互いに異なるパルスエネルギーを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のレーザパルスと前記１つ又は複数の第３のレーザパルスのうちの少なくとも１つを成形することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスが同じ波長を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスが異なる波長を含む、請求項１に記載の方法。  
【請求項１７】
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスのうちの少なくとも１つが約150ナノメートルと約２マイクロメートルの間の範囲の波長を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスのうちの少なくとも１つは約0.001マイクロジュールと約10マイクロジュールの間の範囲のレーザパルスエネルギーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
選択されたリンク構造の標的位置から材料を除去するレーザシステムであって、
前記リンク構造は、一組の電気接点間の電気的接続を提供する導電性リンクを含み、前記導電性リンクは、上部パッシベーション層と下部パッシベーション層の間に位置し、
前記システムが：
第１のレーザパルスを発生させる第１のレーザ源と;そして、
前記第１のレーザパルスの生成の後、所定の時間に、第２のレーザパルスを発生させる、前記第１のレーザ源に同期化された第２のレーザ源と；
を含み、
前記第１のレーザパルスが、パルス幅の所定の範囲内であって、前記第２のレーザパルスは、パルス幅の前記所定の範囲の外にある、レーザシステム。
【請求項２０】
パルス幅の前記所定の範囲が約１ナノ秒未満であって、前記第２のレーザパルスは、約１ナノ秒と約50ナノ秒の間のパルス幅を有する、請求項１９に記載のレーザシステム。
【請求項２１】
前記第１のレーザパルスと前記第２のレーザパルスのうちの少なくとも１つが約150ナノメートルと約２マイクロメートルの間の範囲に波長を有する、請求項１９に記載のレーザシステム。  
【請求項２２】
前記第１のレーザパルスが前記標的位置の前記上部パッシベーション層と前記導電性リンクの一部を除去するように構成され、前記第２のレーザパルスは、前記下部パッシベーション層に実質的に損傷を引き起こすことなく前記一組の電気接点間の前記電気的接続を切断するように構成される、請求項１９に記載のレーザシステム。
【請求項２３】
ユーザーが、前記第１のレーザパルスの発生と前記第２のレーザパルスの発生との間の前記所定の時間を選択的に調節することができるように構成されるコントローラを更に含む、請求項１９に記載のレーザシステム。
【請求項２４】
導電性リンクを加工するシステムであって：
パルス幅の第１の範囲内で第１のレーザパルスを発生させる手段と;
パルス幅の第２の範囲内で第２のレーザパルスを発生させる手段と;
前記第１のレーザパルスで集積回路の標的位置を選択的に照射し、前記導電性リンクの第１の部分を除去する手段と;そして、
前記第２のレーザパルスで前記標的位置を照射し、前記導電性リンクの第２の部分を除去し、それによって、前記導電性リンクの下にある材料に実質的に損傷を与えることなく前記導電性リンクを切断する手段と、 
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、メモリまたは他の集積回路（IC）における導電性リンクのレーザ加工に関する。特に、本開示は、超高速レーザパルスとナノ秒レーザパルスの両方を使用して、導電性リンクを切断しリンクの上のパッシベーション材を除去するレーザシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
IC素子の製造プロセスの生産物は、しばしば、表面下の層配列の変動または微粒状混入物質の入ったパターンに起因する不具合を被る。図１、2A、2Bは、IC素子または加工物12の繰り返し電子回路10を示しており、それらは、一般に行または列の形で製造され、冗長な回路要素14、例えばメモリセル20の予備の行16と列18などの多数の繰り返しを含んでいる。回路10はまた、電気接点24間の、特定レーザによって切断可能な伝導性リンク22を含むように設計され、そのリンクを除去して、たとえば、欠陥のあるメモリセル20との接続を切り、メモリ素子内の交替用冗長セル26に置換することができる。
【０００３】
リンク22は一般に、約0.3マイクロメートル（μm）と約2μmの間の厚さを有し、約0.4μmと約2.5μmの間の従来のリンク幅28を有し、そして、リンク長30と、隣接の回路構造または回路要素34、例えばリンク構造36などからの約１μmと約８μmの間の要素間ピッチ（中心間距離）32とを有する。最も普及しているリンク材は、ポリシリコン及び同様の合成物であるが、他のより伝導性のある金属リンク材、例えば、アルミニウム、銅、金、ニッケル、チタン、タングステン、プラチナ、そして他の金属、金属合金、チタン窒化物またはタンタル窒化物などの金属窒化物、タングステンケイ素化合物などの金属ケイ素化合物、あるいは他の金属様の材料などを使用してよい。
【０００４】
回路10、回路要素14及び/またはセル20は欠陥の検査が行われ、その欠陥の位置はデータベースまたはプログラムにマップしてよい。従来の1.047μmまたは1.064μmの赤外線(IR)レーザ波長が使用され、爆発的に伝導性リンク22が除去されている。従来のメモリリンク加工システムは、選択されたリンク22に対して、約４ナノ秒（ns）と約30nsの間のパルス幅を有するレーザ出力の単一パルスの焦点を合わせる。
【０００５】
図2Aと2Bは、スポットサイズ（面積または直径）40のレーザスポット38が、シリコン基板42の上方で且つパッシベーション層スタックの構成要素層の間に配置されたポリシリコンリンクまたは金属リンク22から成るリンク構造36に当っているのを示している。そのパッシベーション層スタックは、約500オングストローム(Å)と約10,000Åの間の典型的な厚さを有する上部パッシベーション層44（図2Bにでなく図2Aに示されている）と下部パッシベーション層46とを含んでいる。シリコン基板42はIRレーザ放射の比較的小さい割合の量を吸収する。そして、二酸化ケイ素または窒化ケイ素などの従来のパッシベーション層44と46はIRレーザ放射に対して比較的透過性がある。
【０００６】
図2Cは、リンク22がレーザパルスによって除去された後の図2Bのリンク構造の断面側面図である。金属または非金属リンク22を加工するのに十分なレーザエネルギーを維持しながら、基板42への損傷を避けるために、「System and Method for Selectively Laser Processing a Target Structure of One or More Materials of a Multimaterial,Multilayer Device」という名称の米国特許第5,265,114号、及び「Laser System and Method for Selectively Severing Links」という名称の米国特許第5,473,624号は、より長いレーザ波長、例えば1.3μmの単一レーザパルスを使用し、シリコンウエハ上のメモリリンク22を加工する技術を教示している。これら特許は、両方ともサン(Sun)他によるものでありそして、エレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ(Electro Scientific Industries)社に譲渡されている。1.3μmの波長における、リンク材とシリコン基板42とのレーザエネルギー吸収コントラストは、従来の１μmのレーザ波長における吸収コントラストに比べて非常に大きい。そのような方法を使用しているリンク加工システムは、他の従来のリンク加工システムによって提供されるものより非常に広いレーザ加工ウインドウ（例えば、リンク構造の正確な加工のために、装置構成、及び/又はレーザ出力パワー及びエネルギーレベル、パルス幅、そして、レーザビームスポットサイズにおいてより大きな変更を許容すること）とより良い加工品質を提供することによって、産業界で使用され大成功を収めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ナノ秒範囲のパルス幅を有する1μmと1.3μmのレーザ波長には、欠点がある。そのようなIRレーザビーム12の高電気伝導性金属リンク22に対するエネルギー結合効率は、比較的低い。さらに、リンク切断用IRレーザビームの実際的に達成可能なスポットサイズ40は、比較的大きくて、リンク幅28とリンクピッチ32の限界寸法を制限する。ユンロン・サン(Yunlong Sun)の「Laser Processing Optimization of Semiconductor Based Devices 」（未発表の博士論文、オレゴン科学技術大学院大学、1997）に詳細に議論されているように、ナノ秒パルス幅を有する従来のレーザリンク加工は、リンク22を加熱し、融解させ、蒸発させて、機械的ストレスの蓄積を引き起こし、１つのレーザパルスで爆発的に上部パッシベーション層44を開口することに拠っている可能性がある。このような従来のリンク加工レーザパルスは、切断されるリンク22を含む素子の品質を悪化させる恐れのある大きな熱影響域（HAZ）を作り出す。たとえば、リンク22が比較的厚い、あるいは、リンク材が反射し過ぎて十分な量のレーザパルスエネルギーを吸収できないとき、リンク22を切断するのに、レーザパルス当りより多くのエネルギーが使用される。増加したレーザパルスエネルギーは、上部パッシベーション層の不規則なまたは大きくなり過ぎた開口部、下部パッシベーション層のクラック、隣接リンク構造に対する損傷、そしてシリコン基板に対する損傷を含め、ICチップに対する損傷リスクを増加させる。しかし、厚いリンクに対して、リスクのない範囲でレーザパルスエネルギーを使用することは、しばしば、不完全なリンク切断となる。
【０００８】
サン(Sun)ほかによってエレクトロ・サイエンティフィック・インダストリーズ社に譲渡された「Laser System and Method for Processing a Memory Link with a Burst of Laser Pulses Having Ultrashort Pulse Widths」という名称の米国特許第6,574,250号は、バーストの超短レーザパルスを使用してリンクを加工し、熱影響域（HAZ）を減らし他の構造に対する損傷を削減する技術を提案した。このような技術は、高い繰り返しレート及び／またはバーストで１つの超高速レーザパルスまたは複数の超高速レーザパルスを印加することができる。しかし、 超高速レーザパルスは、上部パッシベーション層44とリンク22を十分に除去するものの、レーザ強度による誘発分解に基づくリンク22の材料と下部パッシベーション層46の材料との加工閾値差は、相対的にあまりに小さく、 超高速レーザパルスが下部パッシベーション層46になんらかの切り込みを付けることなくすべてのリンク材を除去することができる広い加工ウインドウを得ることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示される実施形態は、超高速レーザパルスとナノ秒レーザパルスを組合せて使用し、そして、下部パッシベーション層及び/または基板への損傷を軽減し又は削除しながら、導電性リンク及び上部パッシベーション層を加工するシステムと方法を含む。
【００１０】
更なる態様及び利点は、添付の図面を参照しながら進める、好適な実施形態についての以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的な回路セルの予備の列の冗長なレイアウトとプログラム可能なリンクを示しているDRAMの一部の配線図である。
【図２Ａ】先行技術のパルスパラメータによって特徴付けられるレーザパルスを受けている従来の大きな半導体リンク構造の断面側面図である。
【図２Ｂ】図2Aのリンク構造とレーザパルス、及び隣接の回路構造の上面図である。
【図２Ｃ】リンクが先行技術のレーザパルスによって除去された後の、図2Bのリンク構造の断面側面図である。
【図３Ａ】一の実施形態による標的加工の連続段階を経ている標的構造の断面側面図である。
【図３Ｂ】一の実施形態による標的加工の連続段階を経ている標的構造の断面側面図である。
【図３Ｃ】一の実施形態による標的加工の連続段階を経ている標的構造の断面側面図である。
【図４】一の実施形態によるリンクを爆破するプロセスを例示しているフローチャートである。
【図５】一の実施形態によるある時間間隔だけ離されている例示の超高速レーザパルスと例示のナノ秒レーザパルスを図解している、時間に対するパワーのグラフである。
【図６】一の実施形態による２つのレーザを使用して、ナノ秒レーザパルスが後に続く超高速レーザパルスを発生するシステムのブロック図である。
【図７】一の実施形態による、シード（種）レーザ（発振器）と増幅器とを使用して、ナノ秒レーザパルスが後に続く超高速レーザパルスを発生させるシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、従来の時間パルス波形または特別に整形された時間パルス波形を有し、後に１つ又は複数のナノ秒レーザパルスが続く、超高速レーザパルスまたはバーストの超高速レーザパルスを使用して、集積回路（IC）の導電性リンクを加工することを説明している。
【００１３】
１つまたは複数の超高速レーザパルスは、リンクの上にあるパッシベーション材とリンク材の一部を加工する。そのような一実施形態では、 １つまたは複数の超高速レーザパルスは、少なくとも一部にはレーザ強度による誘発分解によって上部パッシベーション層を加工する。一の実施形態では、 １つまたは複数の超高速レーザパルスは、リンクの大部分を加工する。
【００１４】
次に、ナノ秒レーザパルスが、残りのリンク材の除去を完了する。ナノ秒レーザパルスによって行われる加工は、主に標的材料によるレーザ吸収によって発生する熱に基づいており、そして、その下にあるパッシベーション材は非吸収媒体であるので、ナノ秒レーザパルスの幅のために、レーザ強度は、下部のパッシベーション材の分解が起こる損傷閾値より非常に小さくなる。従って、下部パッシベーション層に損傷を与える（例えば、窪ませる又は、ひびを入らせる）リスクはより小さい。一の実施形態においては、１つのリンクの加工に使用される、超高速レーザパルスまたはナノ秒レーザパルスの数、及び/またはナノ秒レーザパルスの時間パルス波形はリンク材質、リンク材の厚さまたは他のリンク構造パラメータに基づいて調節してよい。
【００１５】
以下の説明では、ここに開示される実施形態を完全に理解できるように、多くの具体的な詳細を提供している。しかし、当業者は、１つまたは複数の具体的な詳細無しで、あるいは他の方法、構成要素または材料を用いて、これら実施形態を実施できることを認識するだろう。さらに、ある場合には、周知の構造、材料または動作を示していないか又は詳細には説明せずに、実施形態の一態様を曖昧にすることを回避している。
【００１６】
図3A、3B、3Cは、一実施形態による標的加工の連続段階を経ている標的構造56の断面側面図である。標的構造56は、リンク22、上部パッシベーション層44、及び下部パッシベーション層46を含む。標的構造56はまた、基板42と電気接点24を含む。
【００１７】
上部パッシベーション層44と下部パッシベーション層46は、二酸化ケイ素及び窒化ケイ素などの従来使用されている任意のパッシベーション材、そして脆い材料を含んでよい。それらの脆い材料は、限定する訳ではないが、低ｋ誘電体材料である、オルトシリケートガラス（OSGs）、フルオロシリケートガラス、有機シリケートガラス、テトラエチルオルトシリケート（TEOS）、メチルトリエトキシオルトシリケート（MTEOS）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）、ケイ酸エステル類、水素シルセスキオキサン（HSQ）、メチルシルセスキオキサン（MSQ）、ポリアリーレンエーテル類、ベンゾシクロブテン（BCB）、ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社から入手可能なSiLK(登録商標)、または、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ(Applied Materials)社から入手可能なBlack Diamond（登録商標）から形成される材料を含む。そのような脆い材料から作られるパッシベーション層44及び/または46は、従来のレーザパルス動作によってリンク22が爆破されるまたは切断される場合、上部パッシベーション層44において不規則な破裂を、または下部パッシベーション層46においてクラック損傷を起こす可能性がある。
【００１８】
図3Aは、レーザ出力60のスポットサイズ直径59を有するレーザスポット55を受けている上部パッシベーション層44の標的エリア51を示す。そのレーザ出力は、上部パッシベーション層44とリンク22の一部との除去を達成するように適合しているエネルギー分布によって特徴付けられている。超短パルス幅を有するレーザ出力60は、レーザ出力の従来のパルスのエネルギーより低いエネルギーを有してよい。なぜならその超狭なパルス幅という特性、従って、そのより高い強度は、ナノ秒レーザパルス幅の加工の場合のように高圧力の蓄積に基づいてパッシベーション材を「爆破する」というよりはむしろ、パッシベーション材を分解し上部パッシベーション層44に「穴をあける」からである。リンク22の一部は、標的構造56において著しい熱を発生させることなく、１つまたは複数の超高速レーザパルスによって除去することができる。より低いレーザエネルギーの要件と超狭なパルス幅のために、レーザ出力60のパラメータに関する加工ウインドウが大幅に拡大する。従って、例えば波長、スポットサイズ、可用性などの尺度に基づいて選択できるレーザ源の範囲は広い。
【００１９】
図3Bに示すように、１つまたは複数の超高速レーザパルスは、標的エリア51の当たった部分58の範囲内の上部パッシベーション層44とリンク22の一部とを除去する。一実施形態において、１つ又は複数の超高速レーザパルスによって除去されるリンク22の部分は、下部パッシベーション層46を露出させることなく、リンク材の大部分を含んでよい。 超高速レーザパルスが下部パッシベーション層46の損傷閾値に合わないので、それらパルスは下部パッシベーション層46において損傷を引き起すことはない。
【００２０】
１つまたは複数の超高速レーザパルスの印加の後、図3Cに示すように、１つまたは複数のナノ秒レーザパルスが、標的エリア51の当たった部分58の範囲内のリンク22の残りの材料を除去する。上記のように、１つまたは複数のナノ秒レーザパルスは、下部パッシベーション層46と基板42に対する損傷を軽減するかまたは回避しながら、残りのリンク材を効果的に除去する。
【００２１】
図４は、一の実施形態によるリンク22を爆破するプロセス80を例示しているフローチャートである。図3A、3B、3C、４に関して、プロセス80は、超高速レーザパルスを発生すること82を含む。一の実施形態において、超高速レーザパルスは、約１ns未満であるパルス幅を有する。たとえば、一の実施形態において、 超高速レーザパルスは、約100フェムト秒（fs）と約999ピコ秒（ps）の間の範囲のパルス幅を有する。特定の実施形態においては、 超高速レーザパルスは、約150ナノメートル（nm）と約2μmの間の範囲に波長を有する。上記のように、特定の実施形態においては、複数またはバーストの超高速レーザパルスを発生してもよい。そのような実施形態において、 超高速レーザパルスは、約10MHzを超える繰り返しレートで発生される。
【００２２】
プロセス80は、超高速レーザパルスで標的構造56を照射し、標的エリア51の上部パッシベーション層44とリンク22の第１の部分とを除去すること84も含む。図3Bに示すように、 超高速レーザパルスがリンク22の全てを除去する訳ではないので、下部パッシベーション層46は露出されない（例えば、リンク22の第２の部分は、実質的に下部パッシベーション層46を覆い続ける）。特定の実施形態においては、超高速レーザパルスは、標的エリア51のリンク22の厚さを少なくとも半分だけ削減する。他の実施形態においては、 超高速レーザパルスは、リンク22の厚さを約50%から約95%削減する。
【００２３】
プロセス80は、実質的に下部パッシベーション層46と基板42とに対して損傷を与えることなく、残りのリンク22を切断するように構成されたナノ秒レーザパルスを発生すること86を更に含む。
【００２４】
一の実施形態において、ナノ秒レーザパルスは、約１nsと約50nsの間の範囲のパルス幅を有する従来の時間パルス波形を有する。特定の実施形態においては、ナノ秒レーザパルスは、約150nmと約2μmの間の範囲の波長を有する。上記のように、特定の実施形態においては、複数のナノ秒レーザパルス、及び/または特別に整形された時間パルス波形を有するナノ秒レーザパルスを発生させてもよい。
【００２５】
プロセス80は、ナノ秒レーザパルスでリンク22の第２の部分を照射し、標的構造56の電気接点24の間の電気的接続を切断すること88を更に含む。超高速レーザパルスを使用して下部パッシベーション層46がレーザスポットの強力な中心部に直接暴露されるようにリンク22を切断する場合に比較して、ナノ秒レーザパルスの強度が非常により小さいために、下部パッシベーション層46は実質的に損傷がない。約400nmより短いUVレーザ波長がナノ秒レーザパルスとして使用される場合、下部のパッシベーション材はこの波長範囲では弱吸収性となる。しかし、リンク22の残りの部分の切断には、非常により少ないレーザエネルギーしか必要でないという事実のために、下部のパッシベーション層46に対する損傷リスクは、大幅に減少する。
【００２６】
図５は、一の実施形態によるある時間間隔94だけ離されている例示の超高速レーザパルス90と例示のナノ秒レーザパルス92とを図解している、時間に対するパワーのグラフである。ここに議論するように、連続するレーザパルス90、92を図3Aに示されるレーザ出力60として使用し、下部パッシベーション層46に損傷を与えることなく、リンク22を切断することができる。図５に示されていないが、特定の材料の特性と材料の厚さに応じて、１つ又は複数の超高速レーザパルス90の後には１つ又は複数のナノ秒レーザパルス92が続いてもよい。
【００２７】
一の実施形態によるレーザパルス90、92間の時間間隔94は、約100ns未満であってよい。たとえば、一の実施形態においては、遅れがレーザパルス90、92の間になく、従って時間間隔94が約０であってよい。別の実施形態においては、パルス間の時間間隔94が、約0と約500nsの間の範囲にあってよい。以下に述べるように、特定の実施形態における時間間隔94はユーザーが選択可能またはプログラム可能であってよい。選択される時間間隔94は、少なくとも部分的には、レーザ位置決めシステムの速度、及び／または、リンク構造パラメータ、例えばリンクの厚さ、リンクピッチサイズ、リンク材質などに基づいてよい。
【００２８】
超高速レーザパルス90には、リンク22を完全に切断するかまたは下部パッシベーション層46に損傷を与えるのに十分なエネルギーはない。むしろ、 超高速レーザパルス90は、上部パッシベーション層44とリンク22の第１の部分とを除去するように構成される。ナノ秒レーザパルス92は、リンク22の第２の部分を除去し、下部パッシベーション層46または基板42に損傷を与えることなく、電気接点24間の電気的接続を切断するように構成される。
【００２９】
それぞれの波長とリンク材の特性に従い、標的構造56に印加されるレーザパルス90、92の切断深度は、各々のレーザパルス90、92のエネルギーと、超高速レーザパルス90および／またはナノ秒レーザパルス92の数とを選択することによって正確に制御してよい。それゆえに、たとえUV範囲の超高速および／またはナノ秒レーザ波長が使用されるとしても、下部パッシベーション層46及び/またはシリコン基板42の損傷の危険性が軽減されるか、または実質的に削除される。
【００３０】
一の実施形態において、 超高速レーザパルス90とナノ秒レーザパルス92は、互いに異なる波長を有してよい。たとえば、 超高速レーザパルス90は約1.064μm、あるいはグリーンまたはUVの高調波の波長を有してよく、そして、ナノ秒レーザパルス92は約1.3μmの波長を有してよい。別の実施形態においては、 超高速レーザパルス90とナノ秒レーザパルス92は、同じ波長を有してよい。一の実施形態においては、レーザパルス90、92の何れかは、約0 ジュール(J)と約10μJの間の範囲にレーザパルスエネルギーを有し、レーザパルス90、92の他方は、約0.001μJと約10μJの間の範囲にレーザパルスエネルギーを有してよい。
【００３１】
図６は、一の実施形態による２つのレーザを使用して、レーザ出力（例えば図3Aで示される60のレーザ出力）を発生するシステム100のブロック図である。その出力は、ナノ秒レーザパルス92が後に続く超高速レーザパルス90を含む。システム100は、超高速レーザ102、ナノ秒レーザ104、コントローラ106を含む。  超高速レーザ102は 超高速レーザパルス90を発生し、コンバイナー108を含む第１の光路によって超高速レーザパルス90を標的エリア51に供給する。ナノ秒レーザ104はナノ秒レーザパルス92を発生し、ミラー110とコンバイナー108を含む第２の光路によってナノ秒レーザパルス92を標的エリア51に供給する。
【００３２】
一の実施形態においては、超高速のレーザ102は、すくなくとも１つまたは一群の超高速レーザパルスを所定の繰り返しレートでゲート出力制御するように構成される光ゲート素子112を含む。光ゲート素子112は、たとえば、電気光学素子を含んでよい。一の実施形態では、ナノ秒レーザ102の発射は、超高速レーザ102の光ゲート素子112によって同期化され、レーザパルス90、92が順番に標的エリア51に供給されて、レーザパルス90、92の時間間隔94が選択的に制御される。
【００３３】
ここに開示されるように、コントローラ106は、プロセスを実施する命令を実行するように構成される。一の実施形態においては、コントローラ106は、プログラム可能であり、レーザパルス90、92間の時間間隔94を選択する、及び／または、ユーザーがレーザパルス90、92間の時間間隔94を選択するのを可能にする。コントローラ106は、超高速レーザ102のゲート制御とナノ秒レーザ104の発射とを直接トリガーし、ここに議論されるようにレーザパルス90、92を同期させてよい。さらに、あるいは別の実施形態においては、コントローラ106は、光ゲート素子112からの信号に基づいてナノ秒レーザ104を選択的に発射し、超高速レーザパルス90とナノ秒レーザパルス92の間に所定またはユーザー選択の遅延を与えてよい。
【００３４】
コントローラ106は、超高速レーザ102及び／またはナノ秒レーザ104を制御して、各々のレーザ102、104によって発生されるレーザパルスエネルギー、レーザパルス幅、多数のレーザパルス（例えばバーストのパルス）、及び/または、少なくとも部分的には標的構造56の特性に基づくパルス波形を提供するように構成してもよい。
【００３５】
コントローラ106は、位置データを使用して、加工物12上に焦点を合わせたレーザスポット38を標的リンク構造36に向け、少なくとも超高速レーザパルス90及びナノ秒レーザパルス92の各１つずつで、リンク22を除去してよい。システム100は、移動プラットホームまたはステージを止めることなく、オンザフライで各リンク22を切断してよく、従って、高スループットが維持される。一の実施形態においては、レーザパルス90、92が時間的には約100ns以下しか離れていないので、移動プラットホームまたはステージを制御するとき、コントローラ106は、パルス90、92のセットを単一のパルスとして扱う。
【００３６】
一例示の超高速レーザ102は、近IRの範囲、例えば約750nmと約850nmの間のレーザ波長を有するモードロックのチタン・サファイアの超高速パルスレーザを含む。たとえば、スペクトラ・フィジックス(Spectra Physics)社は、MAI TAI(商標)と呼ばれるチタン・サファイア超高速レーザを製造している。そのレーザは、約80MHzの繰り返しレートで750nmから850nmの範囲において約１ワット（W）のパワーの約150fsのパルス幅を有する超高速パルス90を提供する。
【００３７】
一例示のナノ秒レーザ104は、カリフォルニア州のミルピタスのJDSU社によって提供されるM112などのダイオードポンプのＡＯ Ｑスイッチレーザを含む。このレーザは、1.064マイクロメートルまたは1.3マイクロメートルの波長の5nsから30nsまでのパルス幅のレーザパルスを、最高約100kHzの繰り返しレートで放射する。カナダのINO社によって提供されるファイバーレーザは、特別に整形された時間パルス波形を有するナノ秒パルスレーザの別の例である。
【００３８】
図７は一の実施形態による、シードレーザ122（発振器）及び増幅器124を使用して、ナノ秒レーザパルス92が後に続く超高速レーザパルス90を発生させるシステム120のブロック図である。シードレーザ122は２つの別々のレーザ（図示せず）の組合せであってよい。第１のレーザは、超高速のシードレーザを含んでおり、そのシードレーザの後に、標的構造56に送達するべき単一の超高速レーザパルス90または超高速レーザパルス90セットを選択するゲート素子（例えば電気光学素子または他の装置）が続いている。第２のレーザは、超高速レーザのゲート素子に同期化されたナノ秒シードレーザを備え、１つまたは複数の超高速レーザパルス90に対して所望の時間間隔94だけ遅延した１つまたは複数のナノ秒レーザパルス92を発生する。増幅器124は、超高速レーザパルス90及びナノ秒レーザパルス92の両方を増幅し、十分なエネルギーを供給してそれぞれ対応する標的材料を除去するように構成される。
【００３９】
この技術分野の当業者にとっては、本発明の基本原理から逸脱することなく、上記の実施形態の詳細に対して多くに変更を加えることができることは、明らかである。従って、本発明の範囲は、次に続く請求範囲によってのみ決定されるべきである。
【図１】
2011508670.tif 000003
【図２Ａ】
2011508670.tif 000004
【図２Ｂ】
2011508670.tif 000005
【図２Ｃ】
2011508670.tif 000006
【図３Ａ】
2011508670.tif 000007
【図３Ｂ】
2011508670.tif 000008
【図３Ｃ】
2011508670.tif 000009
【図４】
2011508670.tif 000010
【図５】
2011508670.tif 000011
【図６】
2011508670.tif 000012
【図７】
2011508670.tif 000013
【国際調査報告】
2011508670.tif 000014
2011508670.tif 000015
2011508670.tif 000016