[發(fā)明專利]采用高脈沖重復(fù)頻率的皮秒激光脈沖的激光直接燒蝕

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280014588.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN103493182A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 穆翰莫德·E·阿爾帕伊;松本久;馬克·A·昂瑞斯;李光宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊雷克托科學(xué)工業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/301
• 分類號(hào): H01L21/301;H01L21/28
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及激光微加工。具體來(lái)說(shuō)，本公開涉及用于在工件中刻劃圖案來(lái)形成具有受控信號(hào)傳播特性的導(dǎo)電跡線的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

集成電路（IC）襯底制造技術(shù)旨在縮減襯底尺寸和成本并增加功能性。一種最近的進(jìn)展使用激光直接燒蝕（LDA）和特殊電鍍工藝來(lái)形成介電層內(nèi)的電信號(hào)跡線或路徑，而不是使用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)在介電層的表面上形成信號(hào)跡線。嵌入式跡線的方法通過減小信號(hào)長(zhǎng)度和優(yōu)化跡線路由減少了總層數(shù)、改善了成本和產(chǎn)量并提高了電性能。可通過形成具有10μm或更小的寬度的信號(hào)跡線并結(jié)合無(wú)焊盤微通路設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式跡線的方法。然而，用于介電移除的已知方法缺乏適于大量生產(chǎn)的高產(chǎn)且合算的制造技術(shù)。

對(duì)于LDA，已討論了紫外線（UV）準(zhǔn)分子和釔鋁柘榴石（YAG）激光源。在矢量和光柵掃描方法中都可以操作UV?YAG系統(tǒng)。UV?YAG架構(gòu)通常不需要成像掩模。因此，UV?YAG系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)變化的靈活性和快速適應(yīng)。另一方面，準(zhǔn)分子激光燒蝕使用掩模投影技術(shù)來(lái)移除大的區(qū)域中的材料。因此，當(dāng)圖案包括許多連接盤、接地平面或其它更大的特征時(shí)，準(zhǔn)分子激光燒蝕可以提供高產(chǎn)能。使用準(zhǔn)分子激光器時(shí)的產(chǎn)能與掩模區(qū)域內(nèi)的圖案密度無(wú)關(guān)。然而，在使用UV?YAG激光器的直接刻寫法的情況下，增大圖案密度可以顯著地影響產(chǎn)能。由于在掩模區(qū)域上的均勻和增量介電移除，與使用UV?YAG激光器時(shí)相比，準(zhǔn)分子燒蝕表現(xiàn)出更佳的分辨率和深度控制。UV?YAG激光器的額定功率可從約3瓦至約40瓦，而準(zhǔn)分子激光器的額定功率可達(dá)約300瓦。UV?YAG激光器通常以從約50kHz至約250kHz的脈沖重復(fù)頻率工作，而準(zhǔn)分子激光器的脈沖重復(fù)頻率通常為幾百赫茲。由于在UV波長(zhǎng)（例如，對(duì)于UV?YAG激光器而言，通常為約355nm，而對(duì)于準(zhǔn)分子激光器通常為約248nm和約308nm）下更高的燒蝕，UV?YAG和準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)都提供用于介電材料的寬泛選擇的處理。

發(fā)明內(nèi)容

系統(tǒng)和方法使用短的時(shí)間脈沖寬度與高的脈沖重復(fù)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的LDA處理。高脈沖重復(fù)頻率允許激光束跨工件快速移動(dòng)（以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能），同時(shí)維持足夠的脈沖重疊。短時(shí)間脈沖寬度用于更有效且更干凈的材料移除。在某個(gè)實(shí)施例中，使用UV激光器。在其它實(shí)施例中，使用綠色激光器。

在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于激光直接燒蝕的方法產(chǎn)生切割到介電層中的圖案以形成具有受控信號(hào)傳播特性的導(dǎo)電跡線。該方法包括選擇用于沿著工件表面上的刻劃線移除期望深度的材料的劑量通量；選擇一系列激光脈沖中每個(gè)激光脈沖的時(shí)間脈沖寬度；以及選擇所述一系列激光脈沖的脈沖重復(fù)頻率。脈沖重復(fù)頻率的選擇至少部分基于所選擇的時(shí)間脈沖寬度，以維持沿著刻劃線的所選擇的劑量通量。所選擇的脈沖重復(fù)頻率提供沿著刻劃線的激光光斑的預(yù)定的最小重疊。該方法還包括根據(jù)所選擇的劑量通量、時(shí)間脈沖寬度和脈沖重復(fù)頻率，使用激光源生成包括所述一系列激光脈沖的激光束。該方法還包括提供工件和激光束之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使得激光束的路徑以選定的速率循著沿著工件的表面的刻劃線位置。

在某些實(shí)施例中，所選擇的時(shí)間脈沖寬度小于或等于1μs，所選擇的時(shí)間脈沖寬度在約10ps和約29ns之間的范圍內(nèi)，并且所選擇的速率在約1m/s和約10m/s之間的范圍內(nèi)。在其它實(shí)施例中，所選擇的速率在約2m/s和約4m/s的范圍內(nèi)。此外，或在其它實(shí)施例中，沿著刻劃線的激光光斑的預(yù)定的最小重疊為光斑尺寸直徑的約60%，光斑尺寸直徑在約5μm和約30μm之間的范圍內(nèi)，并且所選擇的脈沖重復(fù)頻率在約750kHz和約5MHz之間的范圍內(nèi)。

在某些實(shí)施例中，該方法還包括確定作為所選擇的時(shí)間脈沖寬度的函數(shù)的激光源的工作通量。該工作通量包括除以所選擇的時(shí)間脈沖寬度的平方根的所選擇的劑量通量。選擇脈沖重復(fù)頻率可包括：通過脈沖寬度的平方根來(lái)縮放激光源的最大脈沖重復(fù)頻率；（對(duì)于沿著刻劃線的激光光斑的所選擇的最小重疊，）基于光斑尺寸和所選擇的速率來(lái)計(jì)算最小脈沖重復(fù)頻率；以及選擇將在所縮放的最大脈沖重復(fù)頻率和所計(jì)算的最小脈沖重復(fù)頻率之間的脈沖重復(fù)頻率。

在某些實(shí)施例中，該方法還包括在抖動(dòng)方向上來(lái)回地抖動(dòng)激光束，同時(shí)激光束的路徑以所選定的速率循著沿著工件的表面的刻劃線位置。

通過以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，額外的方面和優(yōu)勢(shì)將顯而易見。下面的詳細(xì)描述參照附圖來(lái)進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1示意性地示出了介電材料的頂部表面上的第一導(dǎo)電跡線和第二導(dǎo)電跡線的側(cè)視圖。

圖2A示意性地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括使用激光燒蝕切割到介電材料的頂部表面中的第一切口和第二切口的工件的側(cè)視圖。