Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von integrierten Schaltungen, das
Herstellungsmerkmale durch die Anwendung von Strahlung
einschließt.
Stand der Technik
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Seit ihrer Erfindung hat sich die Komplexität von
integrierten Schaltungen sehr erhöht, und sie weisen
heutzutage viel mehr Bauelemente auf, als sie
ursprünglich hatten. Mit dem weiteren Anstieg der Anzahl von
Bauelementen in den Schaltungen und der weiter
abnehmenden Größe der einzelnen Bauelemente der Schaltungen wird
es immer schwieriger, integrierte Schaltungschips
herzustellen, bei denen jedes Bauelement zufriedenstellende
Eigenschaften aufweist. Das heißt, wie gut bekannt ist,
auf einem einzelnen Wafer wird eine Mehrzahl von Chips
hergestellt, und jeder Chip weist eine integrierte
Schaltung mit zahlreichen einzelnen Bauelementen auf.
Jede einzelne integrierte Schaltung kann jedoch ein oder
mehrere defekte Bauelemente aufweisen, die die gesamte
integrierte Schaltung für den Handel unbrauchbar machen.
Die Ausbeute an brauchbaren Chips pro Wafer verringert
sich daher mit steigender Anzahl von defekten
Bauelementen, und dies ist eindeutig unerwünscht, da eine
niedrige Ausbeute die Kosten einer integrierten Schaltung
erhöht.
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Es ist daher nach Verfahren gesucht worden, die
die Ausbeute an integrierten Schaltungen erhöhen. Bei
einem Verfahren wird die Ausbeute sowohl durch Verfeinern
als auch durch bessere Steuerung der
Verarbeitungsverfahren erhöht. Bei einem anderen Verfahren sind
redundante Bauelemente auf dem Chip enthalten. Wenn
defekte Bauelemente gefunden werden, werden die
redundanten Bauelemente systematisch entweder in die
integrierte Schaltung eingeschaltet oder aus ihr
ausgeschaltet. Die redundanten Bauelemente werden
typischerweise aus der integrierten Schaltung
ausgeschaltet oder in sie eingeschaltet, indem ein
elektrischer Stromkreis unterbrochen bzw. hergestellt und
somit die Schaltung repariert wird. Diese Reparatur wird
häufig mittels Strahlung, z.B. elektromagnetischer
Energie, zum Unterbrechen einer leitfähigen Verbindung
durchgeführt. Die Verbindung ist einfach eine leitfähige
Leitung oder Leiterbahn, z.B. aus Aluminium oder
Polysilizium, auf einem Substrat. Die Energie wird
typischerweise von einem Laser in ausreichenden Mengen
zum Schmelzen oder Verdampfen des gewünschten Teils der
Verbindung zugeführt. Damit der Reparaturvorgang in einer
komplexen Schaltung Erfolg hat, kann er die Reparatur von
Hunderten von Verbindungen beinhalten. Während
Reparaturen im allgemeinen nur bei komplexen Schaltungen
ausgeführt werden, wird die Herstellung von einfacheren
Schaltungen oft durch gezieltes Einschalten oder
Ausschalten einzelner Bauelemente abgeschlossen, um eine
kundenspezifische integrierte Schaltung zu ergeben. Dazu
können Zehntausende von Verbindungen gehören, bei
Reparatur als auch bei kundenspezifischer Auslegung ist
es wünschenswert, daß die Unterbrechung der Verbindungen
konsequent durchgeführt wird.
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Obwohl das Konzept der Verwendung eines Lasers
zur Unterbrechung von Verbindungen einfach ist, stößt es
in der Praxis doch auf Schwierigkeiten und macht daher
seine Anwendung schwieriger, als man zuerst denken würde.
Der Energieaufwand muß dazu ausreichen, die Verbindungen
konsequent zu zerstören, muß aber auch geringer sein, als
die Energie, die entweder das darunterliegende oder das
umgebende Material beschädigen würde. Es besteht daher
ein Bereich zulässiger Energien. Das Verbleiben innerhalb
dieses Bereichs wird durch Schwankungen bei den
physikalischen Eigenschaften der Verbindungsstruktur und auch
Schwankungen bei der Ausgangsenergie des Lasers und der
Zielgenauigkeit des Lasers kompliziert.
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Es sind Verfahren entwickelt worden, um die
Auswirkungen von Laserstrahlung auf Metall- und
Halbleiteroberflächen zu untersuchen. Bei dem möglicherweise
ersten entwickelten Verfahren wurde die zeitliche
Anderung der von der Oberfläche während der Bestrahlung
reflektierten Lichtstärke untersucht. Ein solches
Verfahren wird zeitaufgelöster Reflexionsgrad genannt und
ist seit der Veröffentlichung eines Artikels in Applied
Physics Letters. 5, Seiten 54-56, 1. August 1964, von
Sooy et al. im Gebrauch. Sooy interessierte sich für die
Verwendung eines Halbleiters als Güteschalter, und der
Reflexionsgrad von einer Halbleiteroberfläche bestimmte
seine Nützlichkeit als Resonanzraumspiegel. Die
Zeitabhängigkeit des Reflexionsgrades wurde von Sooy der
erhöhten Trägerkonzentration und dem von der Strahlung
bewirkten Schmelzen der Halbleiteroberfläche
zugeschrieben. Von Birnbaum und Stocker wurde im Journal
of Applied Physics. 39, Seiten 6032-6036, Dezember 1968,
über den Reflexionsgrad von Halbleitern berichtet. Sie
stellten einen verbesserten Reflexionsgrad von
Halbleiteroberflächen fest, den sie einer durch
Halbleiterschmelzen gebildeten flüssigen Schicht auf der
Oberfläche mit metallischen Eigenschaften zuschrieben.
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Auch untersuchten sie den Reflexionsgrad von mehreren
Metallen und stellten eine Verringerung des
Reflexionsgrades fest, den sie einer Beschädigung der
Metalloberfläche zuschrieben.
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Bei beiden Untersuchungen wurde eine
experimentelle Anordnung mit zwei Lasern angewandt, bei
der ein Laser als Pumpe und der andere Laser als Sonde
wirkte. Das heißt von einem Laser, d.h. einer Pumpe,
wurde eine Reaktion im Zielmaterial erzeugt, und die
Erzeugung dieser Reaktion wurde durch Messen der Stärke
des reflektierten Strahls von dem anderen Laser, d.h.
Sonde einer, überwacht. Zweistrahlverfahren sind bei
Verbindungsdurchbrennen schwierig zu implementieren, da
der Sondenstrahl und der Pumpenstrahl einander überlappen
müssen; aufgrund des kleinen Strahls und der geringen
Strukturgröße ist dies schwer zu erreichen.
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Über eine Untersuchung von ionenimplantiertem
Silizium mit einem einzelnen Laser wurde von Liu et al.
in Applied Physics Letters, 34, Seiten 363-365, 15. März
1979, berichtet. Der genaue experimentelle Aufbau wird
nicht im einzelnen beschrieben, aber der Artikel enthält
die Aussage, daß die Proben unter annähernd normalem
Einfallswinkel bestrahlt wurden und daß sowohl die
einfallenden als auch die reflektierten Impulse getrennt
von Fotodioden erfaßt wurden. Es wurde festgestellt, daß
sich bei Erhöhen der einfallenden Energie der
Schmelzbeginn des Übergangs amorph/flüssig auf einen
früheren Teil des Impulses verlegte, d.h. der Übergang
trat zeitlich früher auf. Auch stellten die Autoren einen
ver besserten Reflexionsgrad fest, der der Gegenwart
geschmolzenen Siliziums zugeschrieben wurde. Obwohl die
Untersuchung technisch interessant war, interessierten
sich Liu et al. für die Untersuchung des Laser-Ausheilens
von ionenimplantiertem Silizium; d.h. dem epitaxialen
Neuwachsen in der Flüssigphase von Silizium nach dem
Schmelzen, und die Laserbestrahlung von Mustern auf
mehreren Ebenen, wie den sich bei Unterbrechung von
Verbindungen ergebenden, wurde in der Untersuchung nicht
besprochen. In keinen der besprochenen Untersuchungen
wurden Erscheinungen untersucht, die einer
Verbindungsexplosion vergleichbar sind.
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In der Literatur gibt es Lehren von Verfahren,
die bei dem Durchbrennen von Verbindungen nützlich sind.
Beispielsweise wird in dem Frederick S. Fischer am
1. August 1989 erteilten US-Patent 4,853,758 ein
beispielhaftes Verfahren zur Verwendung eines Lasers zum
Durchbrennen von Verbindungen mit einem großen Bereich
annehmbarer Energien beschrieben. Bei einer
beispielhaften Ausführungsform werden in dem Verfahren
Verbindungen auf oberen Ebenen auf dielektrische Sockel
gesetzt, wodurch für die Verbindungen auf unteren Ebenen
die Stärke des darüberliegenden Dielektrikums verringert
ist. Durch die verringerte Stärke des Dielektrikums wird
die Laser-Mindestenergie verringert, die zum sauberen
Durchbrennen der Verbindungen auf beiden Ebenen
erforderlich ist.
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Es ware jedoch ein Vorgang wünschenswert, der die
zeitliche überwachung des Verbindungsdurchbrennvorgangs
beinhaltet.
Beschreibung der Erfindung
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Ein Verfahren zur Herstellung von integrierten
Schaltungen nach der Erfindung ist in Anspruch 1
aufgeführt. Bevorzugte Ausbildungen sind in den
abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren den weiteren Schritt
des Vergleichens der einfallenden und reflektierten
Energiestärken zur Bestimmung des Ausmaßes an
Substratbeteiligung. Bei einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform erlaubt, wenn eine Verbindung nicht durchgebrannt
ist, die Auswertung der Strahlstärken eine Bestimmung, ob
der Ausfall auf einem Zielausrichtungsfehler, auf
Verunreinigung oder auf niedriger einfallender Energie
beruhte. Die Strahlungsquelle ist typischerweise ein
Laser, und seine Ausgangsenergie kann erhöht werden, wenn
die Verbindung aus anderen Gründen als
Zielausrichtungsfehlern oder Verunreinigung nicht unterbrochen wurde,
oder verringert werden, wenn bedeutende
Substratbeteiligung auftrat.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Figur 1 ist eine schematische Darstellung von für
die Ausübung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
geeignetem Gerät;
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Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines
Teils einer nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
hergestellten integrierten Schaltung;
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Figur 3 ist die Aufzeichung der reflektierten
Energiestärke senkrecht in willkürlichen Einheiten über
Zeit horizontal in willkürlichen Einheiten;
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Figur 4 ist die Aufzeichnung der zweiten
Ableitung der reflektierten Energiestärke senkrecht über
Zeit horizontal; und
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Figur 5 ist die Aufzeichung des gestörten
Reflexionsgrades senkrecht in willkürlichen Einheiten
über Zeit horizontal.
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Aus Gründen der übersichtlichkeit sind die
Einzelelemente nicht maßstabgetreu gezeichnet.
Ausführliche Beschreibung
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Figur 1 ist eine schematische Darstellung von zur
Ausübung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
nützlichem Gerät. Die Elemente des dargestellten Geräts
sind aus Gründen der übersichtlichkeit schematisch
dargestellt. Es sind der Laser 1, der die
Strahlungsquelle ist; der Strahlenteiler 3; der
Fotodetektor 5, der die reflektierte Strahlung erfaßt;
der Fotodetektor 9, der die einfallende Strahlung erfaßt;
die Linse 11; das Substrat 13 und der Steuerrechner 15
gezeigt. Mit den Fotodetektoren 5 und 9 sind
Digitalisiervorrichtungen 17 bzw. 19 verbunden, deren
elektrischen Ausgangssignale zum Lasersteuerrechner
gehen. Die Strahlung läuft vom Laser zum Strahlenteiler,
wo ein Teil direkt zum Fotodetektor 9 geht, der den
einfallenden Strahl erfaßt, während ein weiterer Teil des
Strahls zum Substrat läuft und vom Substrat durch den
Strahlenteiler zum Fotodetektor 5 zurückreflektiert wird,
der die reflektierte Strahlung erfaßt.
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Die genaue Digitalisierungsrate ist nicht
kritisch, muß aber hoch genug sein, damit die schnellen
zeitlichen Erscheinungen erfaßt werden können. Bei der im
folgenden beschriebenen Ausführungsform funktionierte
eine Periode von 1 ns zufriedenstellend. Fachleute werden
leicht eine passende Rate auswählen.
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Die dargestellten Elemente sind den Fachleuten
gut bekannt, und letztere werden leicht entsprechende
Elemente auswählen. Einige kurze Bemerkungen über die
Elemente werden als wünschenswert angesehen. Die
Fotodetektoren müssen eine Ansprechzeit aufweisen, die
für die kurze Dauer von tyischerweise 5 ns der Änderung
des Reflexionsgrades bei Zerstörung der Verbindung
ausreicht. Der Laser sollte eine solche
Emissionswellenlänge aufweisen, daß die emittierte
Strahlung von der Verbindung absorbiert oder reflektiert
wird und auch einer hohen Folgefrequenz fähig sein. Ein
Nd:YAG-Laser, der bei 1,064 µm emittiert, kann direkt
benutzt werden. Als Alternative kann der Laser mit einem
Frequenzdoppler verwendet werden. Für einen angemessenen
Durchsatz, d.h. die Anzahl von pro Sekunde
durchgebrannten Verbindungen, sollte der Laser in der
Lage sein, mindestens 20 Impulse pro Sekunde zu erzeugen.
Die zur Anwendung kommenden Impulse wiesen eine
Halbwertsbreite von 35 ns auf. Die Linse 11 reduziert den
Strahl auf eine angemessene Größe. Der Strahl sollte
einen Durchmesser aufweisen, der mit der Querabmessung
der Verbindung vergleichbar ist. Die Form des Strahls ist
jedoch nicht kritisch. Verfahren zur Bewegung des Strahls
zu den gewünschten Stellen können von den Fachleuten
leicht ausgewählt und implementiert werden.
Verbindungsstellen werden in den Rechnerspeicher eingegeben und
darin gespeichert. Für die erste Strahlausrichtung werden
Verfahren angewandt, die den Fachleuten gut bekannt sind.
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Der Lasersteuerrechner steuert die Energie der
Laserimpulse und führt auch andere notwendige Funktionen
durch. Aus Gründen der übersichtlichkeit ist nur ein
einzelner Rechner dargestellt. Selbstverständlich können
die notwendigen Rechnerfunktionen, wenn gewünscht, unter
mehreren Rechnern aufgeteilt werden. Die elektrischen
Ausgangssignale von den beiden Fotodetektoren werden in
Digitalisiervorrichtungen eingespeist, und die
Informationen von den Digitalisiervorrichtungen gehen zum
Rechner, der alle notwendigen Bearbeitungen der
digitalisierten Informationen durchführt. Beispielsweise
berechnet er die erste Ableitung der reflektierten und
einfallenden Impulsstärken, die zweite Ableitung der
reflektierten Energiestärke und den gestörten
Reflexionsgrad usw. Der gestörte Reflexionsgrad und seine
Nützlichkeit werden später ausführlicher beschrieben. Die
ungestörte reflektierte Impulsstärke ist die reflektierte
Impulsstärke, die zu erwarten gewesen wäre, wenn es keine
Wärmeeffekte in der Verbindung oder dem Substrat gegeben
hätte. Im wesentlichen ist der gestörte Reflexionsgrad
die eigentliche reflektierte Impulsstärke geteilt durch
die ungestörte reflektierte Impulsstärke, wobei die
Teilung auf punktweiser Grundlage stattfindet; d.h. es
werden die Spitzenstärken des eigentlichen reflektierten
Impulses und des ungestörten reflektierten Impulses
ermittelt, und die beiden Impulse werden auf zeitlicher
punktweiser Grundlage bei Zusammentreffen der beiden
Spitzenstärken geteilt. Vom Steuerrechner können die
Informationen über die einfallende Strahlungsstärke auch
zur Aufrechterhaltung der Laserausgangsleistungsstärke
auf einem gewünschten Pegel benutzt werden.
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Auch kann er die Impulsstärkeinformationen zur
überprüfung von Zielausrichtungsgenauigkeit, Staub auf
den Verbindungen, Laserausgangsenergie usw. benutzen.
Wenn die Energie unter dem Schwellwert zum Durchbrennen
der Verbindung liegt, ist die Ausgangsleistung vom Laser
wahrscheinlich unter den Sollwert abgewandert und wird
auf den Sollwert erhöht. Wenn die Energie oberhalb des
Schwellwerts liegt und die Verbindung nicht durchbrannte,
dann lag ein Zielausrichtungsfehler oder eine
Verunreinigung auf der Verbindung vor. Fachleute werden
unter diesen Möglichkeiten unterscheiden können, indem
sie die eigentliche reflektierte Energie mit der bei
Verunreinigung oder Zielausrichtungsfehlern erwarteten
vergleichen. Diese Umstände werden verschiedene
Wärmereaktionen aufweisen.
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In Figur 2 ist eine schematische Darstellung
eines Teils einer integrierten Schaltung gezeigt. Es sind
dargestellt: Substrat 201 erste und zweite dielektrische
Schichten 203 bzw. 205; Leiterbahn 209 und Deckschicht
211. Die Einzelelemente, z.B. Source, Gate und Drain der
Vorrichtungen sind aus Gründen der übersichtlichkeit
nicht dargestellt, sind aber den Fachleuten gut bekannt.
Die dielektrischen Schichten sind typischerweise
Oxid- oder Nitridmaterialien. Verfahren zur Herstellung solcher
Schichten sind den Fachleuten gut bekannt und brauchen
nicht beschrieben zu werden. Die Leiterbahnen umfassen
ein leitfähiges Material wie beispielsweise dotiertes
Polysilizium, Aluminium, ein Silizid oder Wolfram. Ein
Teil der Leiterbahn 209 wird durch das Verfahren der
vorliegenden Erfindung durchgebrannt; ein Teil der
Leiterbahn 209 wird nichtleitend gemacht. Wie
ersichtlich, ist das sie umgebende dielektrische Material
entfernt worden und sie sitzt auf einem dielektrischen
Sockel. Nach Vollendung der Sockelbildung wurde eine
dünne Deckschicht aus nichtleitendem Material, z.B. Oxid,
auf der Oberfläche abgelagert. Etwas leitendes Material
der Leiterbahn wird bei Durchbrennen der Verbindung
verdampft und unvermeidlicherweise verspritzt. Durch die
Gegenwart der Deckschicht werden durch das Verspritzen
verursachte Kurzschlüße zwischen Leiterbahnen verhindert.
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Qualitativ wird bei Al-Verbindungen erwartet, daß
bei steigender Impulsenergie der Reflexionsgrad abnimmt,
selbst wenn das beleuchtete Metall schmilzt. In der Tat
nahm der Reflexionsgrad anfangs ab. Ein Teil der Abnahme
wird einem Einschnüren der Querabmessung der Verbindung
aufgrund der Oberflächenspannung bei Schmelzen der
Leiterbahn zugeschrieben. Wenn die Zielverbindung
durchbrennt, gibt es ein deutliches Signal bei der
reflektierten Stärke, d.h. eine schnelle Abnahme. Bei
weiterer Erhöhung der Energie ist eine zweite Spitze der
reflektierten Energiestärke zu sehen, die einer
bedeutenden Substratbeteiligung, d.h. Erwärmung,
zugeschrieben wird. Damit erlaubt das Verfahren ein
Erkennen, ob die Verbindung durchbrannte oder nicht, und
wenn ja, ob bedeutende Substratbeteiligung auftrat.
Bedeutende Substratbeteiligung bedeutet, daß
Substrateigenschaften durch die Strahlung nachteilig
beeinträchtigt werden könnten.
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Die obigen Bemerkungen werden durch Betrachtung
des Folgenden veranschaulicht. In Figur 3 ist die Stärke
des reflektierten Strahls senkrecht in willkürlichen
Einheiten über der Zeit horizontal, ebenfalls in
willkürlichen Einheiten, aufgezeichnet. Die Struktur
glich der in Figur 2 dargestellten, obwohl die
Deckschicht weggelassen war. Der benutzte Laser war ein
Nd:YAG-Laser, der bei 1,064 µm mit einer Stärke von 0,80
µJ emittierte. Die Impulsdauer betrug ca. 200 ns. Die
Verbindungen umfaßten Al-Leiterbahnen mit einer Dicke von
1,75 µm und Höhe von 0,5 µm auf einem Siliziumsubstrat.
Die höchste ohne Verbindungsdurchbrennen benutzte Energie
betrug 0,70 µJ, und die Verbindung wurde bei 0,75 µJ
zerstört. Wie ersichtlich ist, besteht etwas Struktur im
Impuls, und die gestrichelten Linien zeigen eine
Erstspitze und eine Zweitspitze an, wobei die letztere
Spitze zeitlich später als die erstere Spitze auftritt.
Sobald die Verbindung verschwindet, wird thermisch in das
Substrat eingegriffen und der Reflexionsgrad verändert
sich. Der Begriff "Spitze" wird zweckdienlicherweise
benutzt und ist bei dieser Energie eine Fehlbezeichnung,
da, wie ersichtlich, die Zweitspitze in Wirklichkeit eine
Schulter ist.
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Die Bestimmung, ob eine Verbindung durchgebrannt
ist, wird durch Auswertung der einfallenden und
reflektierten Energiestärken getroffen. Es wird ein
beispielhaftes Verfahren untersucht, in dem die zweite Ableitung
der reflektierten Energiestärke untersucht wird. Es
können natürlich andere Verfahren benutzt werden. Die
Ableitungen werden numerisch berechnet. Es wird ein
Zeitfenster definiert, und innerhalb des Fensters werden
interessierende Ereignisse gesucht. Nach der zweckmäßigen
Definition beginnt das Fenster, wenn die Impulsstärke zum
ersten Mal 10% des gemessenen Höchstwertes erreicht, und
endet bei irgendeinem definierten Zeitabstand, z.B.
ns, nach der Impulshöchststärke. Die Struktur der
Figur 3 wird bei Untersuchung der zweiten Ableitung
deutlicher. In Figur 4 ist die zweite Ableitung senkrecht
in willkürlichen Einheiten über der Zeit horizontal in
willkürlichen Einheiten aufgezeichnet. Die gestrichelten
Linien deuten die Zeiten an, bei denen die Erst- und
Zweitspitzen in der Figur 3 auftreten. Nach der
Erstspitze gibt es drei Nulldurchgänge in der Figur 4; d.h.
die zweite Ableitung wechselt nach der Erstspitze und
innerhalb des (nicht angedeuteten) Fensters dreimal von
+ nach - oder umgekehrt. Alle folgenden Bezugnahmen auf
Nulldurchgänge betreffen Nulldurchgänge nach der
Erstspitze und innerhalb des Fensters. Wenn es drei Null
durchgänge innerhalb des Fensters gibt, wird die
Verbindung verschwunden sein. Es wird angenommen, daß die
Wechsel sich wie folgt erklären lassen. Der
Reflexionsgrad nimmt anfänglich nach der Erstspitze
aufgrund der Impulsform und Verbindungsabsorption ab. Die
erste Ableitung erreicht einen negativen Mindestwert und
steigt dann bei Impulsende auf Null an. Wenn die
Reflexion ansteigt, was einer Substratreflexion
entspricht, dann gibt es einen örtlichen Höchstwert in
der ersten Ableitung des reflektierten Impulses. Der
örtliche Höchstwert der reflektierten Energiestärke
innerhalb des Fensters läßt sich leicht durch Zählen der
Nulldurchgänge der zweiten Ableitung ermitteln. Er kann
auch durch Untersuchung der ersten Ableitung gefunden
werden. In der Figur 4 besteht ein örtlicher Mindestwert
zwischen den zweiten und dritten Nulldurchgängen, und
durch diesen Beweis der erhöhten Substratreflektion wird
angezeigt, daß die Verbindung verschwunden ist. Bei
reflektierter Energiestärke ist beträchtliches Rauschen
vorhanden, und bei der zweiten Ableitung ist ebenfalls
beträchtliches Rauschen vorhanden. Durch die Wahl des
Fensters wird jedoch der größte Teil des Rauschens
ausgeschlossen, und innerhalb des Fensters besteht ein
annehmbares Signal-Rausch-Verhältnis.
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Durch das Vorhandensein eines örtlichen
Mindestwertes zwischen den zweiten und dritten Nulldurchgängen
kann bestimmt werden, daß die Verbindung unterbrochen
worden ist. Diese obige Information allein jedoch nicht
ermöglicht die Auswahl eines geeigneten Bereichs von
Energien. Die zusätzlich erforderlichen Informationen
werden durch Durchführung einer Versuchsreihe mit
allmählich steigenden Energien erhalten; die Verbindung
wird schließlich unterbrochen, und es wird die zur
Unterbrechung der Verbindung benötigte Mindestmenge an Energie
ermittelt. Aufgrund von Schwankungen der Eigenschaften
einzelner Verbindungen, Verunreinigung, Impulsenergie und
Zielausrichtungs fehlern wird jedoch wünschenswerterweise
eine höhere Energie als der Mindestwert benutzt. Die
Energie sollte nicht hoch genug sein, daß zerstörerisch
in das Substrat eingegriffen wird; d.h. die Energie
sollte nicht hoch genug sein, daß eine nachteilige
permanente Anderung der Eigenschaften des Substrats
eintritt. Die angewandte Energie sollte dazu ausreichen,
die Verbindungen konsequent zu unterbrechen, aber nicht
so hoch sein, daß ein nachteiliger permanenter Eingriff
in das Substrat stattfindet.
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Bedeutende Substratbeteiligung wird durch
Betrachtung des sogenannten "gestörten Reflexionsgrades"
bestimmt. Es wird eine Energie ausgewählt, die zu niedrig
ist, bedeutende Wärmeauswirkungen, z.B. Schmelzen, in der
Verbindung zu erzeugen, aber hoch genug ist, ein gutes
Signal-Rausch-Verhältnis aufzuweisen. Es werden
Grundpegel berechnet, und sowohl die einfallenden als
auch reflektierten Kurven werden auf ihren Grundpegel
gesetzt. Der Grundpegel wird wünschenswerterweise unter
Verwendung eines gleitenden Durchschnittswertes zur
Minimierung der Auswirkungen von Rauschen berechnet. Nach
Ausrichten der beiden Spitzen wird die reflektierte
Abtastung durch die einfallende Abtastung auf punktweiser
Grundlage geteilt, um den ungestörten reflektierten
Impuls, d.h. die Transformationsgruppe des ungestörten
reflektierten Impulses, zu erzeugen. Da die ausgewählte
Laserenergie zu niedrig für die Erzeugung bedeutender
Wärmeauswirkungen war, gibt die punktweise
Multiplizierung dieser Gruppe mit dem digitalisierten
einfallenden Impuls den von der Zielverbindung
reflektierten Impuls wieder, der keine bedeutenden
Wärmeauswirkungen aufweist.
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Beihöheren einfallenden Laserenergien, bei denen
bedeutende Wärmeauswirkungen in der Zielverbindung
bestehen können oder nicht bestehen können wird der
digitalisierte einfallende Impuls punktweise mit dieser
Gruppe multipliziert, um den ungestörten reflektierten
Impuls zu erzeugen. Der ungestörte reflektierte Impuls
gibt daher den reflektierten Impuls wieder, der erwartet
werden würde, wenn es bei dieser Energie keine
bedeutenden Wärmeauswirkungen gäbe. Der wirkliche
reflektierte Impuls unterscheidet sich vom ungestörten
reflektierten Impuls aufgrund des Vorhandenseins von
Wärmeauswirkungen. Der gemessene reflektierte Impuls wird
nunmehr punktweise durch den ungestörten reflektierten
Impuls geteilt, um den gestörten Reflexionsgrad zu
ermitteln. Der gestörte Reflexionsgrad kann nunmehr mit
der Gegenwart von Wärmeauswirkungen gleichgesetzt werden.
Die Figur 5 ist eine graphische Darstellung des gestörten
Reflexionsgrads bei einer einfallenden Energie von
1,10 µJ, wobei der gestörte Reflexionsgrad senkrecht über
der Zeit horizontal in willkürlichen Einheiten
aufgetragen ist. Der gestörte Reflexionsgrad weist eine
Erstspitze zur gleichen Zeit wie der ungestörte
Reflexionsgrad auf. Bei Anstieg der einfallenden Energie
von dem Pegel, bei dem die Verbindungen durchgebrannt
werden, wird eine nach der ersten oder Erstspitze
auftretende Zweitspitze deutlich. Wenn die Höhe der
Zweitspitze der der Erstspitze entspricht oder sich ihr
nähert, wird sichtbarer Substratschaden auftreten. Bei
der dargestellten Kurve des gestörten Reflexionsgrades
überschreitet die Höhe der Zweitspitze die der
Erstspitzes, und es gab sichtbaren Substratschaden. Die
einfallende Energie sollte daher so ausgewählt werden,
daß die Höhe der Substratbeteiligung auf einer oder
unterhalb einer zulässigen Höhe liegt. Dies läßt sich
zweckdienlicherweise durch überwachung der relativen
Höhen der beiden Spitzen durchführen. Eine solche Energie
wird von Fachleuten leicht ausgewählt. Selbstverständlich
kann diese Energie weit unterhalb des Pegels für
sichtbaren Substratschaden liegen, d.h. die Zweitspitze
kann viel kleiner als die Erstspitze sein.
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Die Verbindungen können aus Polysilizium oder
einem Silizid anstatt aus einem Metall bestehen. Die
Auswertung der Energiestärken kann im Vergleich zu
Aluminium für andere Materialien anders sein. Die
Einzelheiten lassen sich jedoch von Fachleuten leicht
ausarbeiten. Zusätzlich sind, obwohl ein Laser die
bevorzugte Strahlungsquelle ist, andere Strahlungsquellen
möglich. Weiterhin kann, wenn gewünscht, die in Figur 2
gezeigte Deckschicht oder der Sockel weggelassen werden.