JPS6267834A - レ−ザ処理方法 - Google Patents

レ−ザ処理方法

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JPS6267834A
JPS6267834A JP60206471A JP20647185A JPS6267834A JP S6267834 A JPS6267834 A JP S6267834A JP 60206471 A JP60206471 A JP 60206471A JP 20647185 A JP20647185 A JP 20647185A JP S6267834 A JPS6267834 A JP S6267834A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体集積回路にレーザ処理を行う方法に係り
、特に大容量半導体メモリの冗長化技術に適用するに好
適なレーザ処理方法に関する。
〔発明の背景〕
半導体集積回路内の配線の一部を切断することにより、
製作筒の集積回路チップにプログラム(回路変更)を行
うことができる。最近では特に半導体メモリ素子の欠陥
セルを救済するために利用されている。この配線切断に
はレーザが使用される。この技術については、例えば「
プロシーディング・オプ・ナシ1ナル・エレクトロン・
コンファレンス(Proceeding of Nat
ionalElectron Conference 
)第56号(1982年発行)第385〜589頁」に
報告されている。
即ち第6図(α)に示す様に、Si基板1上にSin。
膜2を介して絶縁されたpoly−8i配線6が形成さ
れ、リンガラス層4で絶縁され、poly−8i配線3
の両端がAJ配線5に接続した構造のリンク部に対して
、NdドープYAGレーザ(波長t064μ扉)のパル
ス光6を照射する。この時、第6図(b)に・示す様に
レーザ光6はリンガラス層4は透過するがpoly−8
i 5により吸収され、poly−3i3は急激に加熱
され爆発的に飛散し、切断される。そのため、切断部の
上のリンガラス4も同時に飛散除去される。そして開口
部からの汚染の侵入を防ぐために、第6図(C)に示す
様にSiN膜7を形成する。レーザとしてYAGレーザ
の第2高調波を使用することも行なわれている。
しかし、この方法ではウニハエ程の途中でレーザ処理を
行うため、レーザにより飛散したpoly−!9iやリ
ンガラスの粒子が周辺に付着するし、レーザ処理に先立
って、プローバによる針あて・テスタによる検査が行な
われるため、最後のSiN膜形成時に針あての跡が悪影
響を及ぼし、完成したチップの信頼性を低下させる欠点
がある。
一方、第6図(α)に示す状態でレーザ処理を行なわず
、SiN膜を形成してからレーザな照射する可能性のあ
る部分のSiN膜に窓あけを行って、検査結果に基づい
て必要な部分にレーザを照射する方法もとられている。
しかしこの方法では、レーザ処理が不必要なリンクも全
て、窓あけされたままであるため、水分の浸入による断
線、あるいは汚染の侵入等による信頼性に問題が残る。
そこで、改めて処理後、SiN膜を形成する方法もある
が、この場合には余分な工程を必要トシ、コストを上昇
させてしまう問題点があつた。
さらに、第7図(α)に示す様にSiN膜7を形成した
後に窓あげを行なわずに、レーザ6 (YAGレーザお
よびその第2高調波)を照射してpoly−8i配線3
の切断を試みたが、第7図(b)に示す様に、レーザ照
射部周辺のSiN膜が大きく剥離したり、クラック8が
入ったりして、チップの信頼性上大きな問題が生じるこ
とがわかった。
これは、パシベーシヨン膜厚が厚いことと、最上層のS
iN膜7が機械的強度の大きな材質であるからと推定さ
れる。なお、パシベーション膜としてリンガラス(PS
G)を使用する場合には、十分な厚さが必要であるが、
昭和59年春季第61回応用物理学関係連合講演会予稿
集第461頁に記載されてる様に、PSGが厚いとpo
ly−8tの切断歩留りが低下するという問題も生じる
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、工数を
増加することなく信頼性の高い半導体メモリを製造する
ための冗長化技術に適用可能なレーザ処理方法を提供す
ることにある。
〔発明の概要〕
即ち、本発明は、上記目的を達成するために、レーザ処
理に用いるレーザ光としてパシベーション膜で吸収され
る波長を選択し、パシベーション表面から順次、除去加
工を行い最後に配線を切断することにより、クラックの
生じない切断を可能にし、しかもレーザ処理が不要なチ
ップ(完全良品)の配線部(リンク)は全てパシベーシ
ヨンで保護されており、十分な信頼性が確保できる上、
余分な工程は全く必要しないことを特徴とするものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図に従って説明する。
まず、本発明を実施するに好適な装置の光学系の構成を
第5図に示す。レーザ発振器11から発振された赤外レ
ーザ光12(Zは第3高調波発生器16により、波長か
Tの紫外レーザ光12b(波長0.355μrIL)に
変換され、ミラー14.ダイクロイックミラー15によ
り、参照光16と結合される。参。
照光16は光源17からの光を干渉フィルタ18により
特定の可視波長く選択される。参照光16は矩形開口ス
リット19により、任意の寸法の矩形に成形され、ミラ
ー20により曲げられ、対物レンズ21により集光・結
像されX−Y−Z−〇に移動可能なステージ22に載置
されたウェハ23上に照射される。
この時、ウェハ23は矩形開口スリット19の像が対物
レンズ21により対物レンズ倍率の逆数、即ち倍率をM
とするとMに縮少投影される位置に置かれる。手動の場
合には作業者は観察光源24、接眼レンズ25等よりな
る観察光学系により参照光16によるスリット像とウエ
ノ・面を同時に観察しながら、あるいは自動の場合には
ノくターン認識を応用して切断すべき配線部とスリット
像の位置合せを行い、しかる後、紫外レーザ光12bを
発振する。この時、レーザ光12bは参照光16による
スリット像と同一の位置1寸法に集光され加工が行なわ
れる。
ここで、レーザが照射されるリンク部は第7図(α)に
示した様に、最終的パシベーシヨンであるSiN膜7が
形成されている。SiN膜7は成膜プロセスにより吸収
端が異なるが、例えば第5図に示す様に分光透過特性を
持つ。実線(曲線27)、破線(曲線28)、鎖線(曲
線29)はそれぞれ吸収端が2000X 、 zsoo
A 、 2700人の場合である。
ここで、曲線29の特性を示すSiN膜7が形成されて
いるチップにYAGレーザの第3高調波12bを照射す
ると、第1図(α)に示す様に紫外レーザ光はSiN膜
7で吸収され上から順に除去加工が進み、第1図(b)
に示す様にレーザが照射された部分のみ、5iN7が完
全に除去される。さらにレーザ光12bを照射するとリ
ンガラス層4はレーザ光を透過するが、poly−8i
層5で吸収され、。
爆発的に飛散し、同時にリンガラス層4も除去される。
厚さzoooA、巾2−のpoly −S i配線3上
に5ift。
膜4がzsooX 、その上にSiN膜が1μm形成さ
れているサンプルに対して矩形スリットにより5μm口
の照射領域を設定し、8 X 10” W/cdのパワ
ー密度となる様に調整されたYAGレーザの第3高調波
(パルス巾15nsのパルス光)を照射した。1パルス
目でSiN膜に5μm口の溝が形成され、2パルス目で
深さが増し、3パルス目でSiN膜がほぼ完全に除去で
き、4パルス目でpoly−8i配線が切断できた。そ
の切断は極めて良好で、周辺のSiN膜へのクラック発
生も見られず、また下層の5iO1膜、Si基板へのダ
メージも見られなかった。
また、同じサンプルに対して5μm口の照射領域を設定
し、4 X 10’ W/−のパワー密度となる様に調
整されたYAGレーザの第3高調波(パルス巾15ns
のパルス光)を照射した。その結果、レーザ出力のバラ
ツキに起因する加工速度のバラツキのため、5〜7パル
スでSiN膜が除去され、次の1パルスでpoly−8
i配線が切断し、さらに2〜4パルス(計10パルス)
照射しても、何ら下層あるいは周辺へのダメージのない
良好な切断が得られた。
また、同じサンプルに対して10μm口の照射領域を設
定し、同じ< YAGレーザの第3高調波パルス光(パ
ルス巾15ns)をパワー密度がlX10’V−となる
様に調整してpoly −S i配線上のSiN膜に2
パルス照射した。これにより、10μ虎口の領域のSi
N膜がほぼ完全に除去できた。これはフォトエツチング
技術により、SiN膜に窓あけを行なった場合と同一の
形状であった。これに、照射領域を5μm口に設定しな
おし、パワー密度を4 X 10’ W/−に調整して
照射した結果、良好な切断が得られた。また、YAGレ
ーザの第3高調波で10μ7110.1x1o’W/y
 、 2バA/スでSiN膜に窓あけを行った後、YA
Gレーザの基本波(波長1.06μm)のパルス光(パ
ルス巾40ns)をガウス皇のスポットに集光して1パ
ルスで切断を行りた。スポット径(加工径)6μ扉、ノ
くルスエネルギ2μJで良好な切断を得た。
次に別な実施例を示す。実施するに好適な装置の光学系
を第4図に示す。YAGレーザ発振器11より発振され
、第5高調波発生器16により紫2外レーザ12bに変
換されて対物レンズ51によりx−y−z−θステージ
22に載置されたウェハ23に集光・照射される。この
時、ウェハ26は対物レンズ51の焦点に一致する位置
関係に置かれる。この場合、集光されたレーザ光は、焦
点においてガウス型のパワー密度分布を持つため、第2
図に示す様に中心部が深く周辺は浅い除去加工がなされ
る。パルスごとに深さが増し第2図(b)に示す様にS
iN膜7の除去部からS tQt膜4が露出する状態に
なると、次のパルスでpoly−8i配線3は爆発的に
飛散し、同時に3i0.4も除去され、第2図(C)に
示す様に、良好な切断が得られろ。
前に述べた試料に対してスポット径5μmφが得られる
対物レンズを用〜・、パルス・エネルギが2μJになる
様に調整したYAGレーザの第3高調波を照射した。そ
の結果、3パルスでSiN膜が除去され、4パルス目で
poly −Si配線が切断できた。SiN膜は円形に
除去され、その側面はほぼ垂直で、周辺のSiN膜への
クラック発生も見られず、下層の5iOxi・Si基板
へのダメージも見られなかった。
なお、本発明の詳細な説明において、ノくシベーシッン
膜としてSiN膜を対象に、YAGレーザの第3高調波
を用いて、その下層のpoly −Si配線を切断する
場合について述べて来た。しかし、本発明はこれに限定
されるものではない。
例えばより吸収端波長の短いSiN膜に対してはN、レ
ーザ(波長337騨) 、 YAGレーザの第4高調波
(266nm ) 、 XeC1−1−キシマレーザ(
308M) 。
KrF エキシマレーザ(249nu ) * KrC
lエキシマレーザ(222nm ) * ArFエキシ
マレーザ(195編)を用いることにより、レーザ照射
部のみSiN膜を除去しその下層の配線を切断すること
ができる。また、パシベーション膜として、リンガラス
等のSi0g系の材料が用いられる場合に゛ゆ、YAG
 V−ザ。第。高調波(266n、) 、 KrFxv
−’/−zV−f(249nm) 、Kr(Jエキシマ
レーザ(222nm→l ArFエキシマレーザ(19
53m)を用いることにより、レーザ照射部のみノ(シ
ペーシN)膜を除去しその下層の配線を切断することが
できる。
また、切断対象となる配線についてもpoly −8i
配線について説明して来たが、MoSi 、WSi 。
Mo、W、AA!等の金属、金属シリサイド、あるいは
それらの複数の層からなる配線についても、本発明を適
用することができることは明らかである。
さらに、本発明を実施するに好適な装置として第3図お
よび第4図にその光学系の構成を示したが、これらに限
定されるものではない。実施例においては対物レンズと
して、透過・屈折型のレンズで示したが反射型の対物レ
ンズを使用することも可能である。また、レーザ照射位
置の調整についてはX−Y−Z−〇ステージを使用す!
る様に示したが、対物レンズを含めた光学系の移動、ガ
ルバノミラ−等による走査、あるいはそれらの組合せを
使用できることは明らかである。
以上、本発明について実施例、に基づいて説明してきた
が、要約すると以下の通りである。
切断すべき配線上に最終的パシベーション膜としてSi
Nが形成されて(・る場合、YAGレーザの第5高調波
(355nm )あるいはこれより短い波長のパルスレ
ーザをSiN表面に集光照射して、SiNの除去加工を
行う。パルス幅は10038より短い方が周辺への熱影
響の観点から望ましい。
照射するレーザ・パワー密度としてはSiN膜厚波長に
対する吸収率により異なるが概ねlX10”嵌−以上で
、複数のパルスを照射して除去することが望ましい。除
去加工を行える値、例えば1x 1o’ w/iで、処
理速度の観点からパルス数として1〜数10パルスで照
射することが望ましいが、特にこれらに限定されるもの
ではない。
また、最終的パシベーション膜として5iOtが形成さ
れている場合には、YAGレーザの第4高調波(266
nm→あるいはこれより短い波長の)(ルスレーザを使
用する。
最終パシベーション膜、あるいは配線層のすぐ上の層ま
で除去した後、さらにレーザ光を照射して配線を切断す
る。この場合は、レーザとして配線で吸収される波長で
あれば良く、一般的には赤外・可視・紫外のいずれでも
可能である。
ただし、複数の波長のレーザな使用する場合は、光学系
(特に反射ミラーの特性、対物レンズの色収差、レーザ
出力の調整等)が複雑になるため、実用上の観点から考
えてパシベーション膜の除去に使用したレーザをそのま
ま使用するのが最も適切であり、1パルスの照射で切断
するのが望ましい。
以上述べて来た様に、本発明は最終パシベーション膜が
形成されたウェハに対して、窓あけ等の余分な工程を必
要とせず、切断を必要とする配線を周辺へのダメージな
く処理(切断)でき、しかも切断の不要なチップについ
ては十分な信頼性が確保できる効果を有する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、ウエノ・製造工程
の終了したウエノ・を処理でき、しかも必要最小限の部
分のみの処理を行えば良いため信頼性の高い半導体メモ
リを、製造工程数を増すことなく、得ることができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各々本発明に処理方法による被処
理部を示す断面図、第3図および第先図は各々本発明を
実施するに好適な装置の光学系の構成図、第5図は本発
明に係るSiNの分光透過特性図、第を図および第7図
は従来技術による被処理部を示す断面図である。 1・・・Si基板、     2・・・5ift膜、5
・・・poly−8i配線、  4・・・リンガラス膜
、5・・・M配線、      6・・・レーザ光、7
−= SiN M、      11・・・YAGレー
ザ発振器、13・・・第3高調波発生器、19・・・矩
形開口スリット、21・・・対物レンズ、23・・・ウ
エノ翫。 叉−m−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、最終的なパシベーション膜が形成された半導体装置
    内の配線の所望部分に、上記パシベーション膜で吸収さ
    れる波長のレーザ光を照射して上記パシベーション膜を
    除去し、次いで上記パシベーション膜の下に形成されて
    いる配線を切断することを特徴とするレーザ処理方法。
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