JPH0410238B2 - - Google Patents

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JPH0410238B2
JPH0410238B2 JP62202004A JP20200487A JPH0410238B2 JP H0410238 B2 JPH0410238 B2 JP H0410238B2 JP 62202004 A JP62202004 A JP 62202004A JP 20200487 A JP20200487 A JP 20200487A JP H0410238 B2 JPH0410238 B2 JP H0410238B2
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Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、半導体デバイスを実装するのに使用
する基板の作成方法に関し、より具体的には基板
上の薄膜導体配線の不連続部の（以下開路と称す
る）を、デカル（decal）から転移された金属製
補修膜で開路の両端間に薄い自己支持形の金属製
架橋を形成し、超音波ホーンを用いてこの補修膜
にパターン付けすることにより、修理することに
関する。
Ｂ 従来技術およびその問題点 半導体チツプ上のデバイス密度を高めるため
に、半導体デバイスを機械的に支持しこれを入出
力デバイスにまた互いに電気的に相互接続するの
に使用される実装用セラミツク基板上の回路密度
を高めることが必要になつてきた。そのため、デ
バイス端子に適当な電圧を供給し、同じ基板に接
続された他のデバイスと連結し、デバイスの非常
に近接して隔置された端子パツドをフアン・アウ
トさせて外部コネクタをこれに接続できるように
するために、数層の相互接続された導体を備えた
多層基板が開発され使用されるようになつた。こ
のような多層基板の内部層面および外表層面上の
導体パターンは、通常タングステンやモリブデン
など耐火性金属粉末をかなりの比率で含むペース
トまたはインクを使つたスクリーン印刷によつて
形成され、上記導体パターンは高温焼結ステツプ
で固結されて固形金属線となる。
上記のようにして形成された「厚膜」回路の回
路密度、すなわち表面の単位面積中に形成できる
回路線の数は、その形成に使用されるスクリーン
印刷技術により厳しく制限される。真空蒸着金属
膜を併用するリングラフイ技法、すなわち半導体
デバイスの製造に広く利用されているいわゆる
「薄膜」技法によつて回路線を作成する場合には、
それよりもずつと高い回路密度が実現される。こ
のような薄膜回路技法を、セラミツクおよびガラ
ス・セラミツクの基板上で回路線の作成に応用す
ると、相互結線の長さを減少させ、マルチチツプ
多層基板内で必要となる埋設層の数を減少させる
ことができる。
薄膜技術は半導体デバイス製造において長足の
進歩を遂げ、今日では１ミクロン間隔で隔置され
たミクロン幅の線からなるパターンが日常的に大
量生産されるまでになつてきた。半導体デバイス
製造の場合、シリコン・ウエーハの孤立した部分
にある欠陥は、その欠陥領域内にある１つまたは
複数のチツプを廃棄することにより簡単に処理で
きるかが、一方、大きなマルチチツプ基板表面の
どこかの部分に欠陥があると、基板の全領域間を
広い範囲で相互結線が覆つているために、基板全
体が不合格になることもあり得る。したがつて、
大きなマルチチツプ・セラミツク基板に薄膜技術
を使用する際の主要な課題は、大きな範囲にわた
つて欠陥のない薄膜導体パターンを製造できるこ
と、または短絡や開路などの欠陥を容易に修理で
きるようにすることである。半導体製造技術での
豊富な経験によれば、ごく僅かのこのような欠陥
を補修できるか否かで、収率にゼロから90％程度
までの差が出ることがあり得ると予想される。
短絡、すなわち導線間の望ましくない金属架橋
を修理する方法は、単純で簡単である。この方法
には、レーザ融除、研削ジエツト・トリミング、
選択的エツチング、機械的切断手段を用いた架橋
金属の切断などがある。架橋金属がその下の表面
に付着していない場合、米国特許第4504322号に
記載されているように、超音波ホーンを使つて架
橋金属を有効に除去することができる。この方法
では、付着していない金属が剥落するまで、架橋
金属すなわち短絡金属の領域に、水などの液体継
手（coupling liquid）媒体中で発生させた強い
超音波振動を作用させる。薄膜メタライズ線パタ
ーン中に形成される開路は、大抵は基板表面に付
着した微細なちり粒子や繊維によつてひき起こさ
れる。通常、大きなちり粒子は、薄膜加工で使用
される通常のクリーニング法で除去されるが、微
細なちり粒子は典型的な大きさが１ミクロン以下
の開路を生じさせる。開路欠陥に対する簡単で有
効な修理技法がなければ、薄膜導体パターンを備
えた大きなマルチチツプ基板を製造することは実
際上不可能である。
しかし、開路欠陥を局部的に修理する方法は少
ない。このような開路欠陥を有する基板の一つの
修理方法は、エツチングや研削によつて欠陥パタ
ーンを完全に除去してから、リソグラフイおよび
メタライズ・ステツプを繰り返すことである。こ
の方策は、コストが高くつく上に、再加工された
パターン中に同様な欠陥がないことを保証するも
のではない。さらに、補修用パターンをもとのパ
ターン上に正確に重ねるには、克服すべき技術的
な障壁が数多くある。
開路欠陥が薄膜パターンの全域でランダムに生
じ、基板中では数多くの異なる回路パターンが使
用され、また補修用金属パターンと基板パターン
間で正確に位置合せすることが必要とならないよ
うにすることが望ましいので、修理方法が欠陥の
個所にある薄膜線のパターンに特異的なものでな
く、むしろ普遍的なものであることが望まれる。
予めパターン付けした補修膜の使用は、異なる回
路パターンを使用するために、または非常によく
見られることであるが異なる個所に開路が生じる
ごとに、新たなデカル・デザインが必要になるの
で、除外すべきである。これは、極めて非実用的
であり、実現に時間がかかる。修理工程で補修用
金属と開路欠陥との正確な位置合せが必要となる
場合、その修理工程もやはり非実用的で非経済的
となる。また、薄膜パターンの始めは欠陥のなか
つた区域に、修理工程中に新たな欠陥を生じさせ
ないために、補修用金属の付着を基板の大部分に
ではなく、大体局部的開路欠陥区域に限定するこ
とが望ましい。したがつて、修理方法は、性質が
普遍的で、サイズが局限的なものでなければなら
ない。
米国特許第4259367号は、半導体パツケージ中
の開路および短絡を修理する方法を開示してい
る。この第4259367号特許は、現在の技術で薄膜
線を修理するのに必要な複雑なステツプを例示し
ている。第4259367号特許の方法を利用する際、
先ずレーザ光線または電子線を使つて短絡の両側
で導体を切断して、短絡を開路に変えてから、絶
縁層を付着させ、絶縁層中にヴアイアをエツチン
グして、下側にあるメタラージ内の短絡をバイパ
スし開路を架橋しなければならない。次にメタラ
イズ・ストリツプを付着して、絶縁層内の各ヴア
イアを接続させる。この方法は、非常に複雑であ
り、精密な位置合せと多段階の処理が必要であ
る。
修理すべき個所を決定するためマスクなどを実
現しなければならないことも望ましくない。その
場合、開路はランダムに生じるので、ほとんどす
べての修理状況で、それぞれ基板の様々な区域を
カバーする独特のマスクが必要になる。そうなれ
ば、実現するのに非常にコストがかかり、極めて
非実用的である。そのうえ、こわれ易い薄膜メタ
ライズ・パターン上にマスクを被せるのは、この
パターンにさらに損傷を与えるきらいがある。基
板製作工程の任意の時点で実現できる普遍的なマ
スクなしの修理手段が望まれている。
米国特許第4442137号は、セラミツク基板上の
先行金属パターンに保護金属被覆を被せる、マス
クなしの方法を開示している。この方法では、保
護被膜用に選ばれた金属を基板表面全体にわたつ
て真空蒸着またはスパツタリングによつてブラン
ケツト付着させて、基板上の金属パターンならび
にその中間にある露出したセラミツク区域を覆わ
せる。ブランケツト付着された金属は、セラミツ
ク表面と下にあるパターン表面への物理的接着力
にあまり差がない。したがつて、金属は以前から
存在しているパターンにもセラミツク基板にも接
着する。これは、大抵は、ブランケツト付着され
た金属とセラミツク基板の間に原子的接触が確立
されることによるものである。というのは、セラ
ミツク基板本来の凹凸のために、基板表面がスパ
ツタリングや蒸着によつて付着されたメタライズ
をトラツプする。そのあと、基板を適当な環境中
で、付着された金属と下の金属パターンとの間に
充分な拡散ボンデイングが生じると同時に、露出
したセラミツク区域上に付着させた金属の剥脱と
層剥離が増進される温度にまで、加熱処理する。
付着された金属をセラミツクから結合解除するに
は、単に拡散ボンデイングに必要なよりも高い温
度が必要である。付着された金属とセラミツク基
板の熱膨張による不整合により、剥脱力が生じ
る。相対的な接着と剥脱が達成されると、基板表
面に水中で超音波ホーンの作用を及ぼし、露出セ
ラミツク域から剥離金属を選択的に除去させて、
付着された保護金属で被覆された以前からの回路
パターンだけを残す。
ただし、米国特許第4442137号は、開路欠陥の
両端間に金属架橋を形成することによる欠陥の修
理にはあまり適していない。この第4442137号特
許の方法では、真空蒸着技術によつて、金属膜を
直接基板表面上に付着させる。直接的金属付着で
は、基板表面のいたるところに金属が付着する。
というのは、開路欠陥の発生はランダムであつ
て、基板ごとに異なり、基板上の他のメタライゼ
ーシヨンを損うこともあるため、マスクを通して
修理区域だけに付着を行なうことは実際上不可能
である。回路パターン上に金属を直接付着する
と、回路線の金属厚さが増大するだけでなく、回
路線の幅も増加し、したがつて、回路線間の間隔
も減少することになる。このため、回路線相互間
に短絡が生じる可能性も高くなる。さらに、熱処
理で回路線へのオーバレイ金属の拡散ボンデイン
グを増進させる上に、セラミツク表面から金属膜
を層剥離させなければならないので、この工程の
実施に必要な温度は、拡散ボンデイングに必要な
温度に比べてより高くなる。温度が上がると、金
属パターンの過剰な変形が起こることがあり、ま
たセラミツク表面に対するパターン付けされた薄
膜金属線の接着力が低下する傾向もある。さら
に、金を補修用金属として使用する場合（金は好
ましい補修用金属である）直接的付着では、修理
に必要でない範囲にも金が付着されるために余分
の経費がかかる。
したがつて、第4442137号特許の方法は、薄膜
回路線の修理には適していない、あるいはこの修
理を主に目的としたものではない。この方法を修
理作業に応用する場合、数多くの技術的困難が生
じるので、望ましくなく、実際上実行不可能であ
る。
以上のことを考えると、当技術では、導電性薄
膜回路線パターン内にランダムに発生する開路を
修理する改良された方法が必要とされている。ま
た、欠陥区域上での補修用金属の精密な位置合せ
を必要とせず、マスクやフオトリングラフイ工程
を必要としない修理技術も、当技術で必要とされ
ている。また、高価なスパツタリング・ステツプ
や蒸着ステツプがないことが望まれる。また、補
修用薄膜が選択的にパターン付けされたメタライ
ゼーシヨンに結合してセラミツク基板には結合せ
ず、したがつて、過剰の金属を剥脱させるための
高温が必要でなく、残存金属が短絡を起こしたり
線幅を増加させたりする可能性がほとんどないよ
うにすることも必要である。
また、開路の正確な形状や開路がパターン上の
どこで生じたかとは無関係に、任意のランダムな
開路が修理できる普遍的な修理手段も必要とされ
ている。また、補修用金属の付着は、局部的開路
区域に限定すべきである。
Ｃ 問題点を解決するための手段 したがつて、本発明の主目的は、開路欠陥の両
端間を架橋する金属薄膜の形成により、薄膜導線
パターン内にランダムに発生する開路欠陥を修理
する方法を提供することにある。
もうひとつの目的は、補修用金属と開路とを大
雑把に位置合せするだけで、このような修理が実
行できるようにすることにある。
またもうひとつの目的は、マスクを用いず、か
つフオトリソグラフイ・スパツタリング工程や蒸
着工程を必要としない修理方法を実現することに
ある。
なおもうひとつの目的は、補修膜を下にあるセ
ラミツク基板にではなく、もともとのパターン付
けられたメタライゼーシヨンに結合させることに
ある。
さらにもうひとつの目的は、いくつものランダ
ムな開路を局部区域で修理できるような、普遍的
な補修手段を実現することである。
本発明のこれらおよびその他の目的は、従来の
修理方法に付随する大部分の欠点を克服する本発
明の方法によつて実現される。
約言すると、本発明を実行する好ましい方法
は、開路欠陥を含む薄膜パターンの全般区域上に
ポリイミドなどのキヤリア・フオイルで支持され
た金などの適当な補修用金属の薄膜をかぶせるこ
と、フオイルに重みをかけて修理しようとする回
路パターンと補修用薄膜表面を緊密に接触させる
こと、補修用薄膜の接触する薄膜線表面に対する
その薄膜のボンデイングを増進させるのに充分な
温度で、不活性または還元性雰囲気を含む炉内で
組立品を熱処理すること、熱処理温度から冷却し
たあとで金補修膜からポリイミド支持フオイルを
剥がし取ることからなる。
本方法のこの部分の後、開路の両端間および隣
接する線の両端間に金属架橋が形成される。隣接
する線の両端間の架橋は、除去しないと短絡が生
じるので、望ましくない。本発明の基本的特徴
は、超短波ホーン（すなわち、通常はくさび形金
属構造である超音波エネルギー集束手段に結合さ
れた超音波トランスデユーサを含む装置）を使う
と、望ましい補修用架橋を残しながら望ましくな
い架橋を選択的に除去することが可能であるとい
う発見である。超短波ホーンをその先端を水中に
浸して使うと、処理しようとする対象物への照射
をより厳密に制御することが可能になるので、他
の超音波エネルギー源よりも好ましい。したがつ
て、次のステツプは、修理する線の不連続部の両
端間の架橋修理膜を除去せずに、パターンの隣接
する導線間の接着していない架橋金膜を選択的に
除去するのに充分な長い時間、膜表面のごく近く
に（典型的には約２cm未満、好ましくは、用いよ
うとする修理工程に利用する正確な超音波エネル
ギーと希望の時間に応じて、0.025cmから0.125cm
の間）保持した超音波ホーンを修理の全般区域に
作用させることである。主として、この工程段階
は、超音波ホーンを使つて、ある最小サイズ（す
なわち、隣接するパターン線相互間の間隔Ｄ）の
金属架橋（すなわち、下地基板または金属パター
ンに原子的にボンデイングされていない金属）を
選択的に除去し、このサイズ未満（すなわち、開
路の長さｄ）の一定の架橋は除去しないようにす
ることができるという我々の発見に基づいてい
る。したがつて、開路欠陥の差渡しが、修理しよ
うとする表面上の隣接する線相互間の間隔よりも
小さいことが必要である。欠陥がすべて同じ大き
さではなく、各部分をその部分のすべての欠陥に
とつて充分な特定の時間の間超音波処理すること
が必要な、リアル・タイム製造の状況では、開路
欠陥の差渡しが修理の領域にある隣接する導線相
互間の間隔の約1/3以下でなければならないこと
が判明している。したがつて、大部分の開路欠陥
の差渡しが通常は半導体実装構造の線相互間の間
隔、すなわち５ミクロン以上よりもはるかに小さ
い、サブミクロン級なので、この要件は修理技術
のオペラビリテイに対する実際上の制限となる
が、実際に違反することはない。したがつて、本
方法の有用性は、減少しない。
こうした選択的金属除去を可能とする上記の発
見は、長い方のメタライズ線Ｄを除去するのに要
する時間tDと短い方のメタライズ補修線ｄを除去
するのに要する時間tdとの間の下記の経験式で定
量的に表わされる。これらの線ｄ，Ｄは、本発明
の方法によつて架橋したり除去したりする。
tD／td＝d2／D2 実際には、ｄは開路を横切る希望の金属架橋用
の補修金属の長さに等しく、Ｄは隣接する２本の
線を横切る望ましくない金属架橋の長さに等しい
（上記のことから示唆されるように、その理由は、
半導体実装において、開路が通常１ミクロンより
はるかに小さく、一方隣接する薄膜線相互間の間
隔が実装応用例ではミクロン級やサブミクロン級
の範囲にはないからである）。tDおよびtdは、そ
れぞれ本発明の工程によつて、形成されたメタラ
イゼーシヨンを超音波除去するのに要する時間で
ある。実際には、種々の出力密度を有する超音波
ホーンを使用すると、上記の関係式と実験的観察
から、隣接する線相互間の距離Ｄが少なくとも開
路の長さｄの約３倍である場合、開路上の補修金
属が除去されるずつと以前に隣接する線相互間の
金属が除去される、すなわちtDはtdよりもはるか
に小さいことが示される。このために、種々の大
きさの欠陥が存在し、一時に多数の欠陥を修理す
ることが望ましいリアル・タイム製造の場で、こ
の修理工程が実際に役立つものとなる。したがつ
て、tdよりも短いが、少なくともtDの間、上記工
程で超音波ホーンを使用することにより、開路上
にある補修用金属を損なわずに残し、補修用金属
の隣接する線相互間にある部分を選択的に除去す
ることができる。
Ｄ 実施例 第１図は、複数の薄膜導線１１を載せている基
板１０の一切片を示す。少なくとも１本の導線に
開路欠陥１２がある。本明細書で説明する方法の
諸ステツプの目的は、開路欠陥１２を補修用メタ
ライゼーシヨンで修理することである。この方法
のもつとも好ましい応用例では、基板１０が誘電
体、好ましくはセラミツクまたはガラス・セラミ
ツク等であり、薄膜導体１１は互いにほぼ平行し
ている。この方法にとつて、隣接する導線１１相
互間の間隔Ｄが開路欠陥１２の長さｄよりも長い
ことが決定的に重要である。ただし、欠陥がすべ
て同じ大きさではなく、各部分をその部分上のす
べての欠陥にとつて充分な特定の時間の間超短波
処理することが必要な、リアル・タイム製造の状
況でこの修理工程を実行するには、欠陥１２の差
渡しが隣接する薄膜導線１１相互間の間隔の約1/
３以下でなければならない。距離Ｄが少なくとも
距離ｄの５倍の長さであることが好ましい。この
状況は、ちり粒子などによつてひき起こされる開
路欠陥がしばしばサブミクロンの範囲にあり、隣
接する線１１相互間の間隔が５ミクロンよりも大
きく、通常は20ないし200ミクロンの範囲にある
半導体実装でよく見られる。
第２図では、上記で説明し第１図に示した構造
の上に、回路線１１中の少なくともひとつの開路
１２を覆つている。実質上パターン付けされてい
ない金属製補修膜２０が配置されている。補修膜
が開路１２全域で大雑把に位置合せされ、複数の
開路を覆つていることが好ましい。１枚の比較的
大きな補修膜でも、複数のより小さい補修膜でも
利用できる。小さい方の大きさの理論的限界は、
補修膜２０の断面積が少なくとも上記回路線１１
の断面積と大体同じであり、その長さが少なくと
も回路１２と同じでなければならないことであ
る。実際には、補修膜の大きさは欠陥１２の100
倍以上である。好ましい形では、キヤリア・フオ
イル２１で薄膜補修金属２０を支持するデカル転
移技術によつて、補修膜２０を下側にある回路パ
ターンの上に置く。デカル転移と拡散ボンデイン
グ（後段で説明する）で補修用金属を付着させる
ことにより、補修用金属と基板１０の間に原子的
ボンデイングは存在しない。
加熱および加圧下でデカル転移技術によりセラ
ミツク基板上の回路相互結線とボンデイング・パ
ツドを形成することは、米国特許第3614832号に
記載されている。デカル転移に使用される第
3614832号特許その他の方法では、予め画定され
た薄膜パターンを、基板上のボンデイング区域に
わたつて位置合せし、熱と圧力を同時にかける
か、または適当なトランスデユーサを使つた超短
波エネルギーまたはサーモソニツク・エネルギー
によつて、基板にボンデイングする。ボンデイン
グ区域の配置を固定すると、パターン付きデカル
相互結線アレイの使用が便利になり、自動化器具
で容易にこれに位置合せすることができる。ただ
し、薄膜パターン中にある開路欠陥の場合、欠陥
がランダムに発生するため、異なる回路パターン
を使用するために、または欠陥が基板の別の部分
に発生するために、新しいデカル・デザインが必
要になるので、パターン付きデカルは使用できな
い。したがつて、本発明で使用するデカルは、通
常開路よりはるかにサイズが大きく（すなわち、
ほぼ100倍から1000倍以上の大きさ）、開路欠陥を
含む基板の全域にわたつて大雑把にしか位置合せ
されていない、パターン付けされていない金属膜
の一切片である。
補修膜用の好ましい金属は、耐変色性があり、
電気伝導度が高く、薄膜回路に使用される他の共
通金属中に拡散し易い性質をもつ金である。金
は、また腐食防止とはんだぬれ性が重要な問題と
なる、多くのメタライズ表面上の共通金属層でも
ある。
また、銀、銅、ニツケル、白金、パラジウムな
ど他の金属も、補修用金属として使用できる。補
修用金属の選択に当たつて最も重要なパラメータ
は、融点である。補修用金属２０と下側のパター
ン線１１の間の拡散ボンデイングを向上させるに
は、融点がもとのパターンの融点の全範囲
（general range）内になければならない。
補修用金属２０をその上に付着させることが好
ましいキヤリア・フオイル２１は、(i)金属膜と相
互作用せずにこれを一時的に支持でき、(ii)変性す
ることなく拡散熱処理温度に耐えることができ、
(iii)熱処理段階のあと金属膜から容易に引き離すこ
とができるものでなければならない。ポリイミド
膜は、温度が約400℃までの拡散ボンデイング熱
処理に適している。拡散温度がもつと高い場合に
は、アルミニウム箔のような金属を支持膜として
用いるとうまく行く。このようなフオイル上の酸
化表面は、熱処理段階中の、補修用金属との相互
作用を防止する。別法として、補修用金属膜の厚
さが約５ミクロン以上の場合、補修膜を自己支持
形にすることができる。
開路欠陥を含む薄膜パターンの全域にわたつて
デカルを載せたあと、または載せている間、均一
な圧力手段２６を用いて下向きの力を補修用金属
２０に加え、補修用膜表面と修理しようとする回
路パターンの間の緊密な接触を増大させる。圧力
手段２６は平滑なおもりであることが好ましい。
線３−３での断面図が第３図に示されている。
この場合、補修用金属２０が回路欠陥１２を架橋
し、金属線１１を覆つている。デカル裏当て材２
１とおもり２６も示されている。第２図に戻つ
て、また補修用金属２０が基板１０の諸区域にも
オーバレイしていることに注意されたい。ただ
し、この金属は、蒸着やスパツタリングなど通常
の手段によつて付着された金属とは異なり、基板
１０に原子的にボンデイングしない。
第４図および第５図に関して、次の工程段階を
説明する。第２図の組立品を熱処理して、補修用
金属２０と下側の金属１１の間に拡散ボンデイン
グを生じさせる。拡散ボンデイング温度は、補修
用金属の融点または回路パターン金属の融点より
も低いが、この２種金属相互間に原子の拡散を起
こすのに充分なほぼ両融点に近い。必要な厳密な
拡散ボンデイングの温度は、拡散ボンデイングを
起こすのに望ましい時間の関数であつて、必要な
時間が短くなるほど、必要な拡散ボンデイングの
温度は高くなる。好ましい拡散ボンデイングの温
度は、使用する補修用金属の融点の約0.3倍から
0.85倍の間にある。好ましい使用例では、金など
同じ金属の２切片相互間での拡散の場合、300〜
500℃という低温で充分な相互拡散が起こる。補
修膜が融けると、表面張力によつて補修用金属が
開路ギヤツプから引き離されるので、融けさせて
はならない。また、セラミツク基板への補修用金
属の接着の増進も避ける必要がある。そうでない
と、本明細書の後段で説明する望ましくない金属
の選択的除去が不可能になり、コストのかかる面
倒な多段、多温度の金属除去ステツプと剥脱ステ
ツプが必要になる。
多数の修理個所を含んでいたり、特殊な熱処理
雰囲気が必要となる修理工程には、炉による熱処
理がもつても適しているが、電気で加熱したブロ
ツクを補修膜上に配置したり、レーザや赤外ラン
プの使用により、修理区域を局部的に加熱するこ
とが可能である。このような局部的加熱は炉操作
で許容されるよりもはるかに短い時間に行なわな
ければならないので、補修用金属と回路パターン
の上面の間で同程度の拡散ボンデイングを得るた
めに達成しなければならない温度は高くなる。
補修用金属２０が金であり、下地金属も金また
は融点が金の全範囲内にある応用例では、拡散ボ
ンデイングを、300〜500℃の温度範囲、好ましく
は約400℃で行なうのが最も効果的である。
第４図は、メタライズ基板／補修用金属の組立
品を熱処理し、押えつけ用おもし２６を除去し、
キヤリア・フオイル２１を剥ぎとつた後の結果の
断面図を示している。熱処理中に導線１１と金膜
２５の間に拡散ボンデイング境界面２２が形成さ
れるために、金膜２５の薄い部分が導線１１の上
面に接着している。
別法として、補修用金属を適当な大きさの、み
がき板ガラスまたはセラミツク・ブロツク上に付
着させることができる。これらのブロツクはその
金属膜を支持し、かつ熱処理中に押えつけ用おも
しとしても働く。熱処理の後、金属膜とブロツク
の熱収縮率が大きく異なるため、金属膜がブロツ
クから層剥離する。
第５図に示されているように、金膜の本体部２
３は隣接する回路線１１相互間の接続を形成し、
短絡をひき起こす。補修用金属部分２５を損なわ
ずに残すと同時に、マスキングも工程段階の変更
もなしに基板を覆う金属２３が除去されること
が、この工程の成功にとつて不可欠である。この
ことは、超音波振動の使用により、最も好ましく
は水中に先端を突つ込んだ超音波ホーンの使用に
よつて、１回の操作で実行される。
この工程段階は、主として、水中に先端を突つ
込んだ超音波ホーンを使つて、ある最小サイズ
（すなわち、隣接するパターン線相互間の間隔Ｄ）
の金属架橋（すなわち、下地基板または金属パタ
ーンに原子的にボンデイングされていない金属）
を選択的に除去し、このサイズ未満（すなわち、
開路の長さｄ）の架橋は除去しないようにするこ
とができるという我々の発見に基づいている。超
音波ホーンの作用による架橋金属膜の除去は、そ
の差渡しが小さくなるほど、難しくなる。所与の
条件（すなわち、超短波ホーンの振動が変動する
こと、ホーンの先端が金属膜の表面に近いことな
ど）のもとで、架橋膜を除去するために超音波ホ
ーンの作用にさらす時間tdは、金属架橋の長さの
２乗にほぼ反比例することが判明している。すな
わち td／tD＝D2／d2 したがつて、金属補修膜２０が１ミクロン（距
離ｄ）の開路欠陥を横切つて架橋している部分お
よび５ミクロン（距離Ｄ）離れた隣接する導線同
志を横切つて架橋している部分をも有する場合、
超短波ホーンを作用させて、両方の架橋を除去す
るのにかかる時間を比べると、大体25：１の比に
なる。この場合の架橋金属の除去は、リングラフ
イ工程において金属膜の望ましくない部分をエツ
チングするのに類似していると考えることがで
き、１：25というエツチング比の差は、正確なリ
ソグラフイ・パターンを作成するのに充分な差よ
りも大きい。本発明に対する上記のことの重要性
は、超大規模集積（VLSI）デバイスで遭遇する
微細線回路設計は別として、開路欠陥の幅が隣接
する回路線相互間の間隔よりもずつと小さくなる
傾向があるという事実にある。これらの開路欠陥
は、通常は長さ１ミクロン以下であり、ちりや繊
維が基板表面に粘着した結果である。比較的大き
なちり粒子は、薄膜製造工場にふつう設置されて
いる除塵手段によつて容易に除去される。これ
は、実装構造の基板表面上で典型的な５ないし10
ミクロン以上の線間隔と同程度である。
超音波ホーン先端を補修膜表面から離すべき好
ましい最適の距離は、約0.025cmないし0.125cmで
ある。（ホーンの振動振幅によつて測定した）超
音波エネルギーのレベルは、超音波ホーン先端か
ら補修膜表面までの距離に依存する。典型的な範
囲は、超音波ホーンの先端が補修膜表面から
0.025cmないし0.125cm離れている（先端および補
修膜表面が水中に突つ込まれている）場合、
0.00025cmから0.0125cmの間である。好ましいエ
ネルギーのレベルは、約0.0025cmから0.0075cmの
間にある。好ましい範囲のエネルギー・レベル
で、隣接する線相互間の厚さ５ミクロンの金製補
修膜の架橋は、約５ないし20秒間で除去される。
次の使用例で、本発明の修理工程を使用した高
密度薄膜パツケージ中の開路欠陥の修理と望まし
くない架橋金属膜２３の除去の例を示す。基板１
０はアルミナ・セラミツクであり、薄膜線１１は
ニツケルで被覆したモリブデンである。厚さ５ミ
クロンの自己支持形金製補修膜２０を、0.00125
cmの薄膜線１１と開路欠陥１２の上に転移させ
た。線１１相互間の間隔は0.00125cmであり、典
型的な開路欠陥の距離は約１ないし３ミクロンで
あつた。次に、窒素雰囲気中で約400℃での熱処
理により、金製補修膜を下側の線１１に拡散ボン
デイングした。その後、補修膜表面から0.03cmの
所にあるホーン先端と基板を約17秒間ほど水中に
突つ込みながら、振幅0.075cmで振動する超音波
ホーンを基板表面に作用させた。この程度の作用
をかけた後、薄膜線１１相互間から架橋金膜が完
全に取り除かれ、金製補修膜２５は損なわれない
ままで残り開路欠陥域１２に架橋している。
Ｅ 発明の効果 本発明による集積回路の修理方法は、 (1) 修理箇所毎に独自のマスクを用いてリソグラ
フイ技術を駆使する必要がなく、したがつて任
意のギヤツプの修理に適している、 (2) 高価なスパツタリング・ステツプや蒸着ステ
ツプを必要としない、 (3) 修理対象のギヤツプに補修用の修理膜を大雑
把に位置合わせするだけで、精密な位置合わせ
技術を必要とせずに、ギヤツプの両端を修理用
の金属で連結することができる、 (4) 余分の金属が基板と結合することがなく、し
たがつて回路線幅が広がつてしまうことがな
い。また、余分の金属を基板からはがすために
集積回路を高温にさらさなくてもよい、 という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、その上に薄膜導体があり、導体の一
部が開路欠陥を有する、セラミツク基板の一切片
の概略図である。第２図は、補修手段が上に載つ
ている上記切片の概略図である。第３図は、薄膜
導体と補修手段が上に載つているセラミツク基板
の断面図である。第４図は、補修用金属を付着さ
せた後の薄膜導体が上に載つているセラミツク基
板の断面図である。第５図は、薄膜導体と補修用
金属が上に載つているセラミツク基板の一切片の
概略図である。第６図は、本発明の補修方法の完
了後の薄膜導体を有するセラミツク基板の一切片
の概略図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基板の少なくとも一部の領域の上に形成され
    た薄膜導体からなる回路線に存在する任意のギヤ
    ツプの長さが隣り合う回路線の間隔よりも短くな
    るような場合に、該領域に存在する回路線中の少
    なくとも１つのギヤツプを修理する方法であつ
    て、 上記回路線中の修理対象のすべてのギヤツプに
    被さり、かつ該ギヤツプの両側の回路線を連結す
    るのに充分な面積を持ち、かつ上記回路線の厚さ
    に近似する厚さを持つ修理用の金属膜を、修理対
    象のギヤツプの何れにも被さるように上記基板の
    表面上に置き、 上記修理用金属膜と上記回路線の間で拡散ボン
    デイングが生じるのには充分高温であるが、上記
    金属膜および上記回路線の何れの融点よりは低い
    温度になるまで、上記修理用金属膜を加熱し、 上記修理用金属膜によつて覆われた領域を、液
    体雰囲気中で、上記隣り合う回路線にまたがつて
    これらの回路線を連結する修理用金属膜を除くの
    に必要とされる時間に少なくとも等しく、かつ上
    記回路線中のギヤツプにまたがつて該ギヤツプの
    両側の回路線を連結する修理用金属膜を除くのに
    必要とされる時間よりも短い時間の間、超音波エ
    ネルギーにさらす、 ことを特徴とする集積回路の修理方法。
JP62202004A 1986-10-27 1987-08-14 集積回路の修理方法 Granted JPS63115397A (ja)

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US923242 1986-10-27

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