JP2001520583A - レーザーシステム並びに膜及びデバイスの機能的トリミングの方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザーシステム(50)及び処理方法においては、従来のレーザー波長によって影響を受ける半導体物質基体デバイス(10)を含むデバイス、及び光感応性部分又は光電気部分がそれらの回路に集積されたデバイスを、処理されるデバイス中に性能のドリフト又は機能不調を生じることなく、有効に機能的にトリミングすることができる波長範囲(40)を用いる。従って、デバイスの回復のための遅延なしに、即ちレーザー照射と実質的に同時に、デバイスの動作パラメータの真の測定値を得ることができる。このため、本発明により、高速の機能的レーザー処理が可能になり、回路設計上の幾何学的な制約が緩和され、高密度の製品及び小型デバイスが容易に実現されるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザーシステム並びに膜及びデバイスの機能的トリミングの方法技術分野 本発明は、多成分、多層デバイスの単層又は多層構造の１又は複数の物質を機 能的に処理するための方法及びレーザーシステムに関し、更に特に、シリコン、 ゲルマニウム、その他の半導体物質を含む基板又は部分を有する集積回路の抵抗 性又は容量性膜構造の機能的修正を容易にする波長範囲のレーザー出力を用いる 処理方法及びレーザーシステムに関する。発明の背景 従来のレーザーシステムは、一般的には、シリコンウェハ又はセラミック基板 上の集積回路中における膜抵抗器、インダクタ、又はコンデンサのような、受動 部品構造の電気的抵抗膜又は導体膜等の標的を処理するために用いられていた。 レーザー処理は、ここでは膜のトリミングのための例としてのみ説明するもので あり、種々の形における標的物質のレーザーアブレーション除去を含むことがで きる。 図１は、従来の集積回路10の部分の平面図であり、金属接点16間にパターン化 された抵抗器経路14を有する抵抗器12a及び12b（全体として抵抗器12）を示して いる。抵抗器12の抵抗値は主として、パターン形状、接点16間の経路の長さ、及 ひ抵抗器12を構成する物質の厚さに依存する。 抵抗器12a上の「Ｌカット」15は、典型的なレーザーによる修正を表す。Ｌカ ット15においては、抵抗物質の第１ストリップが接点間のラインに直角の方向に 除去され、抵抗値の粗調整がなされている。次に、第１ストリップに直角に隣接 する第２ストリップが、抵抗値の微細調整を行うために除去されている。抵抗器 12b上の「蛇行カット」17は、他の一般的な型即ちレーザー調整を示す。蛇行カ ット17においては、抵抗物質がライン18に沿って除去され、経路14の長さを増加 させる。ライン18は、所望の抵抗値に達するまで加えられる。 図２は、例えば抵抗器12のような抵抗膜構造22を照射するレーザー出力、即ち パルス20の一般的な出力エネルギー分布を示す断面図である。図１及び２から分 かるように、抵抗膜構造22は、典型的には、シリコン、ゲルマニウム又は他の半 導体物質、又はセラミック物質等の基板26上に形成されたニクロム、窒化タンタ ル、ケイ化セシウム、又はクロム化ケイ素等の抵抗性物質の薄膜層24からなる。 これに代わって、薄膜層24は、エピタキシャル層、接合層又はパッシベーション 層28であってもよい。薄膜層24は、誘電体のような保護層30で覆われていてもよ い。これは、ＩＣプロセス上の要求から必要になる場合もあり、他の集積回路素 子からのレーザートリミング副産物、即ちスラグを抑えるために必要な場合もあ る。集積回路10及び抵抗膜構造22は、パッシベーション、コーティング、接続、 又は他の製造目的のために必要な物質を含む複数の物質からなる場合もある。 当業者には、薄膜が導体薄膜であり且つコンデンサ部分の電極部分である場合 に、薄膜に穴を開けるか又はトリミングにより薄膜の実効面積を減らし、薄膜の 容量を予め定められた値に達するまで減らすことは自明である。 「受動プロセス」においては、所定の容量又は抵抗値を有する回路素子を得る ために抵抗薄膜又は導体薄膜を修正するプロセスは、回路全体への電力供給又は 動作なしに、素子の値を直接測定することが基本である。このプロセスは、各ト リミング操作の間又はこれに続いて回路素子を測定すること、及び所定の値が得 られた時に停止することを含む。 しかしながら、電子回路及びデバイスの複雑さが増し且つそれらのサイズが減 少するに従って、各部品への測定のアクセスに制約が生じてきている。用語「デ バイス」は、ここでは電子部品、回路、回路の集合、又は、電子チップ又はダイ の全体の内容を指すものとして用いられている。或る個別の受動部品にアクセス し、測定し、且つ所定の値に調整できる場合であっても、デバイス又は回路全体 の特定の動作パラメータについて遂行できない場合がある。このような状態にお いては、機能的レーザープロセスが一層必要になる。 「機能的プロセス」においては、回路又はデバイス全体を通常の動作状態にし 、続いて対応する入力信号発生装置及び電圧計のような出力測定装置を用いて性 能を測定する。次に、抵抗器、コンデンサ、又はインダクタのような、デバイス の１又は複数の部品の構造をレーザーによって調整し、デバイスの性能を「チュ ー ニング」する。デバイス部品の機能及び調整の評価は、デバイスが仕様に合致す るまで繰り返し行われる。例えば、電圧調整装置の機能的プロセスでは、電圧調 整装置に正規の電源電圧を供給し、１つ又は一連のレーザーパルスの間に電圧計 でその出力を測定し、出力電圧値をシステムコンピュータに送る必要がある。コ ンピュータは、デバイスの出力値とプリセットした値とを比較し、続いて調整す る必要があるか否かを決定し、デバイスが所定の動作許容範囲内の動作を達成す るまでレーザーの動作を制御する。 機能的プロセスは、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータ、電圧調整装置、演算増幅器 、フィルタ回路、光検出回路、及びその他の回路、又はデバイスをトリミングす るために広く用いられる。これらのデバイスは、一般的に、シリコン又はゲルマ ニウムのような半導体物質上に、又は、レーザーの標的が半導体又はセラミック ウェハ上にある混成集積回路として作られ、他の半導体を基体とする能動（利得 目的）素子又は多モジュール回路と共に高密度に実装されている。機能的プロセ スは、R.H.Wagner「Functional LaserTrimming:AnOverview」(Proceeding of SP IE,第611巻，1986年１月,12-13頁)及び、M.J.Mueller及びW.Mickanin「Function al Laser Trimming of Thin Film Resistors on Silicon ICs」(Proceeding of SPIE,第611巻，1986年１月,70-83頁)によって詳細に説明されている。受動的及 び機能的プロセスレーザーシステムの例は、本出願の譲受人であるElectro Scie ntific Industries,Inc.によって製造された番号4200，4400，及び6000のモデル を含む。これらのシステムは、一般的に1.064μm，1.047μm及び0.532μmの出力 波長を用いる。 機能的プロセスは、特定の部品ではなくデバイス全体の性能を考えるので、通 常の1.064μm，1.047μm等又はそれらの高調波のレーザー出力を用いる機能的プ ロセスは、一般的には受動プロセスの間に関係しない問題を生じる。これらの従 来のレーザー波長は、半導体物質中に光電気レスポンスを起こす傾向がある。デ バイスに影響を与え、時には性能のドリフトを起こし、或いはデバイスの機能不 調を引き起こす。機能的トリミングの間に、外部からのレーザー散乱光が隣接す る能動素子（例えば、ＰＮ接合、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又は他の半導 体物質基体構造）上を照射し、その構造中のキャリアの励起によってそれらの 性能に影響を与え、性能のドリフト又はデバイスの機能不調を引き起こすことが ある。性能のドリフト又は機能不調を引き起こす散乱光は、セラミック基板上に 標的を持つデバイスにおいても、隣接する回路が半導体物質基体であればいつで も起こる。メカニズム及び性能のドリフト又は機能不調の範囲は、主としてデバ イスの特別な設計に依存する。従って、半導体基板中又は半導体物質基体デバイ ス中の付加的なキャリアの励起が、性能のドリフト又は機能不調に対する主な寄 与要因である。これらの光電気レスポンスは受動的トリミングの間に起きるが、 これらのレスポンスは、一般的に標的部品の値に影響を与えることはない。 このように、デバイスの測定がデバイスの「真の」性能を示す前に、デバイス をドリフト又は機能不調から回復させるために余分の時間が必要であるため、こ れらの波長における機能的レーザープロセスは、通常、極めて低速である。これ は、集積回路（ＩＣ）、又は、光感受性或いは光感応性の部分又はフォトダイオ ード或いは電荷結合デバイス（ＣＣＤ）アレイ等の光電気部品を有する混成集積 回路（ＨＩＣ）デバイスについても当てはまる。 図３は、1.047μmで2.01kHzのレーザー出力パルスによる従来のレーザー機能 的プロセスが進行中の、一般的に動作する電圧調整装置の出力電圧36における性 能ドリフトのオシロスコープ記録34を示す。図３によれば、デバイスの電圧出力 36が、その標的構造の１つにレーザーパルスが照射された後若干の間、約0.5ボ ルト劇的に下がっている。従って、有効な測定を行うことができるようになるま で、デバイスが出力電圧の低下から回復するために0.5ミリ秒の期間が必要であ る。この回復期間はしばしば「修正時間」と呼ばれる。当業者には、修正時間間 隔が、例えば回路の型、配置、構造及び構成、及び測定される出力の型等、大部 分のデバイス変数によって変わることは自明である。 システム全体が各レーザーパルスの後又は一連のパルスの後、性能のシフトを 消滅させるために充分な時間間隔を待ち、続いてデバイスの性能測定を開始する ことができるようにするため、特別なシステムソフトウェアが開発されなければ ならない。次にコンピュータ制御システムが、測定結果に基づいて、次のレーザ ーパルスを標的部品に照射すべきか否かを決定する。或る場合には、デバイス全 体がレーザーパルスに応答して「ラッチアップ」される場合がある。このような 場合、ソフトウェアがデバイスから入力電力を切り離し、全体をオフにし、一定 の時間間隔待ち、そして再び電源をオンにしてデバイスを通常の動作に戻さなけ ればならない。本発明の要約 本発明の目的は、従って、能動及び受動デバイスの機能的プロセスを容易にす るレーザーシステム及び方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、デバイスが、標的物質及び標的物質に光学的に近接する 位置にある非標的物質を含み、レーザー出力が、標的物質を照射し且つ無関係の レーザー出力が非標的物質を露光するエネルギー空間分布を持つレーザーパルス を含み、標的物質が、第１波長範囲のレーザー出力に対してアブレーション感応 性を持ち、非標的物質が、第１波長範囲の部分集合である第２波長範囲の波長に 対して光電気感応性を持ち、これにより、第２波長範囲の波長による露光が非標 的物質中に、そのレーザーパルスと同時及びそれに続く時間間隔の間、一時的に 、当該デバイスの測定可能な動作パラメータの真値を不明瞭にしてしまう擬似光 電気効果を生成する場合に、動作中の電子デバイスの測定可能な動作パラメータ を、そのデバイスにおける擬似光電気レスポンスを防ぎながら、レーザー出力で 修正する方法であって、第２波長範囲以外の、非標的物質が実質的に光電気的に 非感応性であるレーザー出力の第３波長範囲を決定し、デバイスを動作させ、第 １及び第３波長範囲が重なる波長中の選択された波長でレーザーパルスを発生さ せ、標的物質の部分をアブレーションするために充分なパワーを持つレーザーパ ルスで標的物質を照射し、更に、その時間間隔内で、当該デバイスの動作パラメ ータの真値を測定する方法を提供することにある。 本発明は、従って、機能的プロセスの間の修正時間を減らすか又は除去し、そ れにより、製造のスループットを向上させるレーザーシステム及び方法を提供す る。シリコン物質及びシリコン基体構造、並びに光感受性、光感応性及び光電子 部品は1.2μmより大きい波長に対して事実上「ブラインド」であるため、例えば 、シリコン基板上の標的物質又はシリコン基体構造の能動デバイスを形成する部 分の近くの部分を機能的にトリミングするため、1.2μmより大きい波長を持つレ ーザー出力で能動デバイスをレーザー処理することが、不所望のレーザーに 起因するデバイスの性能シフト又は機能不調を実質的に消去する。 上述のデバイスによって具現されるレーザー出力に対する光電気感応性が、特 定の物質自体の露光に対する反応又はその設計及び物質組成による構造の露光に 対する反応のいずれをも阻止することができることは、当業者には自明である。 このような構造は、標的物質及び非標的物質の両者を含むことがあり、非標的物 質が標的物質を覆っている場合を含むことがある。このため、用語「標的構造」 は、ここでは少なくとも１つの標的物質を含むこととして用いられ、用語「非標 的構造」は、ここでは少なくとも１つの非標的物質を含むこととして用いられて いる。 本発明は更に、半導体物質上に位置する標的物質又は構造、又は、セラミック 基板上の半導体物質基体能動回路又は光感受性、光感応性又はデバイスの部分を 形成する光電気部品の近くにある抵抗器及び／又はコンデンサの機能的レーザー トリミングを容易にする。本発明によれば、回路設計の制約、特にこれまで必要 とされた部品間の最小間隔を緩和することができ、著しい回路の小型化を行うこ とができる。 実在する膜処理レーザーシステムは、1.2乃至3.0μmの波長範囲の出力でシリ コン基体デバイスを処理するために、比較的安価に改造することができる。砒化 インジウムガリウム基体デバイスのために、1.8μmより大きい波長のレーザー出 力を発生させるための改造も同様に容易に実現することができる。この波長範囲 のレーザー出力を生成するレーザー装置は、光ファイバ通信、医学的用途、軍事 領域の装置、及び大気汚染の監視等に用いられるが、膜処理にも適用することが できる。 本発明の他の目的及び利点は、以下において添付図面を参照して行われる好ま しい実施例の詳細な説明から明らかになろう。図面の簡単な説明 図１は、金属接点間に抵抗膜経路を有する抵抗器を表す集積回路の部分の平面 図である。 図２は、従来の半導体膜構造が特定のエネルギー分布によって特徴付けられた レーザーパルスを受光している場合の部分的断面図である。 図３は、電圧調整装置に対する従来の機能的レーザープロセスの進行中に起こ る、出力電圧の短時間の低下を表すオシロスコープ記録を示す。 図４は、シリコン及び砒化インジウムガリウム基体検出器の代表的な応答性と 波長との関係を表す曲線を示す。 図５は、種々の半導体物質基体検出器の代表的な応答性と波長との関係を表す 曲線を示す。 図６は、ゲルマニウム基体検出器の代表的な応答性と波長との関係を表す曲線 を示す。 図７は、４つの異なる金属の光吸収特性と波長との関係を表す曲線のグラフを 示す。 図８は、本発明に用いるレーザーシステムの好ましい実施例を説明する説明図 である。 図９は、本発明の機能的レーザープロセスの進行中に、電圧調整装置の出力電 圧が一定であることを表すオシロスコープ記録を示す。好ましい実施例の詳細な説明 図４−６は、シリコン基体、砒化インジウムガリウム基体、ゲルマニウム基体 、及ひ他の半導体物質基体の検出器の代表的な応答性と波長との関係曲線を示す 。図４は、Oriel Corporationのカタログの3-39頁から引用したものである。図 ４から、シリコン基体検出器が約0.3μm乃至約1.2μmの波長範囲に対して光電気 感応性を持つことが明らかである。検出器のスペクトル応答に含まれる物理学は 他のシリコン基体能動デバイスの異なる波長における光応答と同一であるので、 図４は、約1.2μmより大きい波長で、シリコン基体能動デバイスが「ブラインド 」即ち光電気的に非感応性になることを示している。図４に示された砒化インジ ウムガリウム基体デバイスについての光電気感応性のカットオフ波長は約1.8μm である。当業者には、砒化インジウムガリウムの応答曲線が組成比率に大きく依 存することは自明である。 図５及び６は、EG&G Optoelectronicsの「赤外線検出器」カタログ1994の１及 び２頁から引用したものである。図５及び６から、ゲルマニウム基体検出器につ いての光電気感応性のカットオフ波長は約1.7μmであることが分かる。 図７は、膜層24として用いられる種々の金属即ちアルミニウム、ニッケル、タ ングステン及び白金の光吸収特性を示す図である。図７は、「Handbook of Lase r Science and Technology」第IV巻光学材料：第２部；Marvin J.Weber（CRC Pr ess,1986年）中にある吸収能のグラフの関連する部分から編集したものである。 図７は、アルミニウム、ニッケル、タングステン及び白金のような金属が0.1以 下から3.0μmの範囲のレーザー波長を吸収し、アルミニウムの吸収能は他の金属 のそれより低いことを示す。膜層24を形成する金属窒化物（例えば窒化タンタル ）及びその他の高導電率準金属物質は、一般的に同様の光吸収特性を有する。し かしながら、このような物質の吸収係数は、金属についての値のように容易には 利用できない。 図４−７のグラフから、約1.2乃至約3μmの範囲を示す波長範囲40においては 、シリコン半導体基板、半導体基体デバイス、及び他の非標的物質が殆どブライ ンドであり、種々の膜及び他の標的物質、特に金属の光吸収特性が処理されるに 充分であることが分かる。当業者は、更に同様の考察により、他の半導体物質基 体デバイスについての好ましい波長範囲、例えば、ゲルマニウムについては約1. 7乃至約3μmの範囲であることを知ることができる。 1.2乃至3μmの短い波長の範囲のレーザービームはより小さい直径に集束する ので、膜層24中で経路に沿って、より狭いトリミングを可能にすると同時に、1. 32μm及び1.34μmのような波長は、シリコン基体デバイスの光が誘起する性能ド リフト又は機能不調を除去するために充分に長く、大部分の機能的プロセスの操 作にとって利点がある。1.32μm又は1.34μmの選択は、更に或る程度、レーザー 光源の利用可能性及び従来は当業者によく知られた他の複雑さに基づいている。 好ましい実施例においては、1.2乃至3.0μmの波長範囲の出力を生成するため に、例えばNd：YAG、Nd：YLF、Nd:YAP又はNd:YVO₄のようなレーザー結晶を具え る、通常の、ダイオードポンプ型の固体レーザーが構成される。このようなレー ザー設計においては、レーザー結晶の最も一般的な波長に対して高い透過性を持 つが、1.2乃至3μmの範囲内で、好ましくは1.32μm及び1.34μmの選択された波 長に対して所望の反射性能を持つ、適当な二色性コーティングを具える 共振器ミラーを用いる。このような二色性コーティングは、Nd：YAGについては1 .06μmのような、レーザー結晶の最も一般的な波長におけるレーザー作用を抑制 し、好ましくはNd：YAGについて1.32μmのような選択された波長においてレーザ ー作用を増大させる。 他の好ましい実施例においては、ホルミウム（レーザー出力は2.1μm）又はエ ルビウム（2.94μm）のような他のドーパントによりドープされたＹＡＧのレー ザー結晶、又はクロム、タリウム及びホルミウム（2.1μm）が共にドープされた ＹＡＧのレーザー結晶を具える、ダイオードポンプ型又はアークランプポンプ型 固体レーザーを、1.2乃至3μmの波長範囲でレーザー出力を得るために用いるこ とができる。 他の好ましい実施例においては、約１μmの一般的なレーザー波長を1.2乃至3 μmの範囲の波長に変換するために、ラマンシフト又は光学的パラメトリック発 振のような非線形変換方法を適用することができる。 レーザー出力ビームの射出経路中の全ての透過光学部品に、選択された波長に 対する反射防止コーティングを行うことが望ましい。更に、光電気作用レーザー のパワー又はエネルギーモニター装置を、選択された波長より長い波長に応答す るように変更する。レーザー出力集束特性における変更に伴い他の若干の光学的 な変更を行うことが望ましく、これは当業者には既知である。 当業者は、更に、1.2乃至3μmの範囲の波長におけるNd：YAG、Nd：YLFのよう なレーザー結晶の低利得を補償するために、高出力パワーダイオードレーザー又 はアークランプポンプ型のようなポンプ方法を用いることができることを認識す るであろう。例えば図８に示すレーザーシステム50の実施例を参照すると、高出 力AlGaAsレーザー52の出力（好ましくは３ワット以上）が光軸54に沿い、高反射 係数結晶誘電体物質からなる非作像集光器56を通って光路を形成し、Nd：YLFレ ーザー結晶58に入射している。この方法は、本出願の譲受人に譲渡されたBaird ，DeFreez及びSunの米国特許第5,323,414号「レーザーシステム及び非作像集光 器の使用方法」に開示されている。 レーザー52はヒートシンク60に接するように配置し、プロセッサユニット64に 制御されるダイオードレーザー電源62によって電力供給が行われることが望まし い。プロセッサユニット64は更にインピーダンス整合ＲＦ増幅器66に接続され、 Ｑスイッチ68に結合されたトランスデューサに送られる信号を制御する。Ｑスイ ッチ68は、レーザー結晶58と共振器キャビティ72中の出力カプラー70との間に位 置することが望ましい。レーザー出力を膜構造22又は他の標的物質上の所望の位 置に向けるために、ビーム位置決め集束システム74を用いることができる。好ま しい実施例におけるレーザーシステム50のポンピング、Ｑスイッチング、標的定 め、及びビーム位置決めは、当業者に既知の通常の技術によって達成される。 レーザー結晶58上の入力ミラーコーティング76、及び出力カプラー70上の出力 ミラーコーティング78は、通常の1.047μmのYLF射出波長で高透過性であること が望ましい。更に、入力ミラーコーティング76は、AlGaAs射出波長範囲に対して 透過性であって約1.32μmで反射性であり、コーティング78は、1.32μmで部分的 に透過性であり、レーザー動作を可能にしている。 動作中の集積回路デバイス中の抵抗器、コンデンサ、インダクタ、マイクロ波 管、又は他の部品のような薄膜構造を所望の性能又は機能的パラメータになるよ うに処理又はトリミングを行うために、1.2μm以上の波長でも、上述のレーザー システムを使用できることは当業者に自明である。例えば1.2乃至3μmの範囲の レーザー出力は、ニッケルクロム、窒化タンタル、ケイ化セシウム、二ケイ化物 、ポリサイド、及び他の通常用いられる膜物質のような抵抗器物質を効率的にト リミングするが、どのような型のシリコン半導体物質基体構造においても、従来 のレーザー波長によれば生起するような望ましくない電子−ホール対及び光電流 を実質的に励起しない。この結果、レーザートリミングと動作デバイスの機能測 定との間に、デバイス修正時間は実質的に不要であり、従って機能測定を殆ど同 時に遂行することができる。 好ましい波長は一般的に隣接する能動デバイスに対して見えず、隣接デバイス の性能に影響を与えるような電子−ホール対キャリアを殆ど励起しないので、デ バイス設計の制約を緩和することができ且つ回路の小型化を進めることができ、 これにより集積回路及び混成集積回路両者のために更に小さいデバイス又は回路 を供給することができることは、当業者にとって自明である。 図９は、本発明によるレーザー機能的プロセスを遂行中における代表的な電圧 調整装置の出力電圧82を表すオシロスコープ記録80を示す。図４に従って、波長 1.047μmで2.01kHzのレーザー出力パルスを動作中の電圧調整装置（図３に関し て説明した電圧調整装置と同じ）の抵抗器に送る。電圧調整装置の出力電圧82を 表すオシロスコープ記録80の直線は、出力電圧の瞬間的な低下がないことを示し ている。従って、レーザー照射の後直ちに、又はレーザー照射の前又は後のいず れの時にでも、測定を行って出力電圧の真の測定値を得ることができる。更に測 定が可能になるまでの回復時間が不要なので、レーザー出力パルスをより短い間 隔で、即ちより高い繰り返しレートで供給することができる。従って、極めて高 いプロセススループットを実現することができる。 本発明による機能的プロセスの他の例は、周波数バンドパスフィルタをその周 波数応答仕様の中に入れるために行うレーザートリミングを含む。このフィルタ を動作させ、周波数走査装置により種々の周波数でフィルタに対する入力信号を 発生し、フィルタの出力信号を電圧計によって測定し、フィルタの周波数応答を 求める。レーザー出力パルスがフィルタの部品を照射し、中央処理ユニットが、 出力信号の測定に基づいて追加の照射が必要か否かを決定する。第３の例は、動 作中のＡ／Ｄ又はＤ／Ａコンバータの特定の変換精度を持つ出力を達成するため に、その抵抗器をトリミングするために本発明を適用する。当業者には、デバイ ス修正時間の除去が利点である機能的プロセスの種々の応用が自明であろう。 当業者には、上述の本発明の実施例の細部に対し、そこに存在する原理から逸 脱せずに、多くの変更を行うことが可能であることは明らかであろう。従って、 本発明が更に、他の半導体基板及び膜物質に対するレーザーによる操作、及び、 能動デバイスの或る型の性能のドリフト又は機能不調を生じることなく、多成分 デバイスから１又は複数の物質を除去するため、半導体工業以外におけるレーザ ーによる操作に適用できることは明らかであろう。本発明の範囲は、従って、以 下の請求の範囲によってのみ決定されるべきものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成８年１１月１９日（１９９６．１１．１９） 【補正内容】 請求の範囲 １．デバイス(10)が、標的物質(24)及び標的物質(24)に光学的に近接する位置に ある非標的物質(26)を含み、レーザー出力(20)が、標的物質(24)を照射し且つ 無関係のレーザー出力(20)が非標的物質(26)を露光するエネルギー空間分布を 持つレーザーパルス(20)を含み、標的物質(24)が、第１波長範囲のレーザー出 力(20)に対してアブレーション感応性を持ち、非標的物質(26)が、第１波長範 囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電気感応性を持ち、これに より、第２波長範囲の波長による露光が、非標的物質(26)中にそのレーザーパ ルス(20)と同時及びそれに続く時間間隔の間一時的に、当該デバイス(10)の測 定可能な動作パラメータの真値を不明瞭にしてしまう１又は複数の擬似光電気 効果を生起する場合に、電子デバイス(10)の測定可能な動作パラメータをレー ザー出力(20)で修正する方法において、 第２波長範囲以外の、非標的物質(26)が実質的に光電気的に非感応性である レーザー出力の第３波長範囲を決定し、 デバイス(10)を動作させ、 第１及び第３波長範囲が重なる範囲(40)中の選択された波長でレーザーパル ス(20)を発生させ、 標的物質(24)の部分をアブレーションするために充分なパワーを持つレーザ ーパルス(20)で標的物質(24)を照射し、更に その時間間隔内で、当該デバイス(10)の動作パラメータの真値を測定する ことによって動作中のデバイス(10)における擬似光電気レスポンスを防ぐこと を特徴とする方法。 ２．更に、 測定可能な動作パラメータの真値とそのデバイス(10)の動作パラメータにつ いて予め選択された値とを比較し、更に そのデバイス(10)の動作パラメータについて予め選択された値を満足するた め、標的物質(24)に対するレーザー出力(20)の追加の照射が必要か否かを決定 する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．標的物質(24)が標的構造(22)の一部を構成し、且つ非標的物質(26)が標的構 造(22)の基板(26)を構成し、非標的物質(26)が、シリコン、ゲルマニウム、砒 化インジウムガリウム、又は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質(2 4)が、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッ ケルクロム、窒化タンタル、窒化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリ シリコン、二ケイ化物、又は、ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ４．非標的物質(26)が、近接電子構造の部分を含むことを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ５．近接電子構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むことを特徴 とする請求項４に記載の方法。 ６．標的物質(24)が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成すること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．標的物質(24)又は非標的物質(26)が、光電気センサーの部分を含むことを特 徴とする請求項１に記載の方法。 ８．光電気センサーの部分がフォトダイオード又はＣＣＤを含むことを特徴とす る請求項７に記載の方法。 ９．決定のステップが照射のステップに実質的に直ちに続くことを特徴とする請 求項１に記載の方法。 10．更に、照射と測定とのステップ間には、実質的にデバイス修正時間がないこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 11．非標的物質(26)がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含 むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 12．デバイス(10)が、標的物質(24)及び標的物質(24)に光学的に近接する位置に ある非標的物質(26)を含み、レーザー出力(20)が、標的物質(24)を照射し且つ 無関係のレーザー出力(20)が非標的物質(26)を露光するエネルギー空間分布を 持つレーザーパルス(20)を含み、標的物質(24)が、第１波長範囲のレーザー出 力(20)に対してアブレーション感応性を持ち、非標的物質(26)が、第１波長範 囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電気感応性を持ち、これに より、第２波長範囲の波長による露光が、非標的物質(26)中にそのレーザーパ ルス(20)と同時及びそれに続く時間間隔の間一時的に、当該デバイス(10)の測 定可能な動作パラメータの真値を不明瞭にしてしまう１又は複数の擬似光電気 効果を生起する場合に、電子デバイス(10)の測定可能な動作パラメータをレー ザー出力(20)で修正するためのレーザー機能的トリミングシステム(50)におい て、 デバイス(10)を動作させるための電気的入力、 第３波長範囲が第１波長範囲と重なり且つ第２波長範囲を含まず、非標的物 質(26)が実質的に光電気的に非感応性である第３波長範囲中の選択された波長 でレーザー出力(20)を生成するレーザー(58)、 選択された波長で且つ標的物質(24)の部分をアブレーションするために充分 なパワーで、標的構造(22)にレーザーパルス(20)を送るためのビーム位置決め 装置(74)、及び その時間間隔内でデバイス(10)の動作パラメータの真値を測定する検出器を 具備し、動作中の電子デバイス(10)における擬似光電気レスポンスを防ぐよう に構成されたことを特徴とするシステム。 13．更に、測定可能な動作パラメータの真値とそのデバイス(10)の動作パラメー タについて予め選択された値とを比較し、更に、そのデバイス(10)の動作パラ メータについて予め選択された値を満足するために標的物質(24)に対するレー ザー出力(20)の追加の照射が必要か否かを決定する、コンピュータ制御システ ム(64)を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 14．標的物質(24)が標的構造(22)の一部を構成し、且つ非標的物質(26)が標的構 造(22)の基板(26)を構成し、非標的物質(26)が、シリコン、ゲルマニウム、砒 化インジウムガリウム、又は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質(2 4)が、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッ ケルクロム、窒化タンタル、窒化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリ シリコン、二ケイ化物、又は、ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１２ に記載のシステム(50)。 15．標的物質(24)が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成すること を特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 16．非標的物質(26)が、近接電子構造の部分を含むことを特徴とする請求項１２ に記載のシステム(50)。 17．近接電子構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むことを特徴 とする請求項１６に記載のシステム(50)。 18．標的物質(24)又は非標的物質(26)が、光電気センサーの部分を含むことを特 徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 19．標的物質(24)のパルス照射の後デバイス修正時間による遅延なしに、検出器 が、直ちにデバイス(10)の動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求 項１２に記載のシステム(50)。 20．標的物質(24)のレーザーパルス照射に実質的に直ちに続いて、検出器が、デ バイス(10)の動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求項１２に記載 のシステム(50)。 21．非標的物質(26)がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含 むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 22．非標的物質(26)がゲルマニウムを含み、第３波長範囲が1.7乃至３μmの波長 を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 【手続補正書】 【提出日】平成１０年１１月１７日（１９９８．１１．１７） 【補正内容】 １．明細書の「請求の範囲」を次のとおりに補正する。「 請求の範囲 1．電子的デバイス(10)が標的物質(24)及び該標的物質(24)に光学的に近接する 位置にある非標的物質(26)を含み、レーザー出力(20)が標的物質(24)を照射し 且つ無関係のレーザー出力(20)が非標的物質(26)を露光するエネルギー空間分 布を持つレーザーパルス(20)を含み、標的物質(24)が第１波長範囲のレーザー 出力(20)に対してアブレーション感応性を持ち、非標的物質(26)が第１波長範 囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電気感応性を持ち、これに より、第２波長範囲の波長による露光が非標的物質(26)中に１又は複数の擬似 光電気効果を生起させ、その効果がレーザーパルス(20)と同時及びそれに続く 時間間隔の間一時的に該デバイス(10)の測定可能な動作パラメータの真値を不 明瞭にしてしまう場合に、動作中の電子的デバイス(10)中における擬似光電気 レスポンスを防ぎながら、電子的デバイス(10)の測定可能な動作パラメータを レーザー出力(20)で修正する方法において、 第２波長範囲以外の、非標的物質(26)が実質的に光電気的に非感応性である レーザー出力の第３波長範囲を決定し、 デバイス(10)を動作させ、 第１及び第３波長範囲が重なる範囲(40)中の選択された波長でレーザーパル ス(20)を発生させ、 標的物質(24)の一部分をアブレーションするために充分なパワーを持つレー ザーパルス(20)で標的物質(24)を照射し、更に その時間間隔内で、該デバイスの動作パラメータの真値を測定する ことを特徴とする方法。 ２．更に、 測定可能な動作パラメータの真値と該デバイス(10)の動作パラメータについ て予め選択された値とを比較し、更に 該デバイス(10)の動作パラメータについて予め選択された値を満足するため に、標的物質(24)に対するレーザー出力(20)の追加の照射が必要か否かを決定 する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．標的物質(24)が標的構造(22)の部分を構成し、且つ非標的物質(26)が標的構 造(22)の基板(26)を構成し、非標的物質(26)が、シリコン、ゲルマニウム、砒 化インジウムガリウム、又は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質(2 4)が、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッ ケルクロム、窒化タンタル、窒化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリ シリコン、二ケイ化物、又は、ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ４．非標的物質(26)が、近接する電子的構造の一部分を含むことを特徴とする請 求項１に記載の方法。 ５．近接する電子的構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むこと を特徴とする請求項４に記載の方法。 ６．標的物質(24)が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成すること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．標的物質(24)又は非標的物質(26)が、光電気センサーの一部分を含むことを 特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．光電気センサーがフォトダイオード又はＣＣＤを含むことを特徴とする請求 項７に記載の方法。 ９．決定のステップが照射のステップに実質的に直ちに続くことを特徴とする請 求項１に記載の方法。 10．更に、照射と測定とのステップ間には、実質的にデバイス処理時間がないこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 11．非標的物質(26)がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含 むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 12．電子的デバイス(10)が標的物質(24)及び該標的物質(24)に光学的に近接する 位置にある非標的物質(26)を含み、レーザー出力(20)が標的物質(24)を照射し 且つ無関係のレーザー出力(20)が非標的物質(26)を露光するエネルギー空間分 布を持つレーザーパルス(20)を含み、標的物質(24)が第１波長範囲のレーザー 出力(20)に対してアブレーション感応性を持ち、非標的物質(26)が第１波長範 囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電気感応性を持ち、これに より、第２波長範囲の波長による露光が非標的物質(26)中に１又は複数の擬似 光電気効果を生起させ、その効果がレーザーパルス(20)と同時及びそれに続く 時間間隔の間一時的に該デバイス(10)の測定可能な動作パラメータの真値を不 明瞭にしてしまう場合に、動作中の電子的デバイス(10)中における擬似光電気 レスポンスを防ぎながら、電子的デバイス(10)の測定可能な動作パラメータを レーザー出力(20)で修正するためのレーザー機能的トリミングシステム(50)に おいて、 デバイス(10)を動作させるための電気的入力、 非標的物質(26)が実質的に光電気的に非感応性であり且つ第１波長範囲と重 なり第２波長範囲を含まない第３波長範囲中の選択された波長でレーザー出力 (20)を生成するレーザー(58)、 選択された波長で且つ標的物質(24)の一部分をアブレーションするために充 分なパワーで標的構造(22)にレーザーパルス(20)を送るためのビーム位置決め 装置(74)、及び その時間間隔内でデバイス(10)の動作パラメータの真値を測定するための検 出器 を具備することを特徴とするシステム。 13．更に、測定可能な動作パラメータの真値と該デバイス(10)の動作パラメータ について予め選択された値とを比較し、更に、該デバイス(10)の動作パラメー タについて予め選択された値を満足するために標的物質(24)に対するレーザー 出力(20)の追加の照射が必要か否かを決定するための、コンピュータ制御シス テム(64)を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 14．標的物質(24)が標的構造(22)の部分を構成し、且つ非標的物質(26)が標的構 造(22)の基板(26)を含み、非標的物質(26)が、シリコン、ゲルマニウム、砒化 インジウムガリウム、又は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質(24) が、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッケ ルクロム、窒化タンタル、窒化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリシ リコン、二ケイ化物、又は、ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１２に 記載のシステム(50)。 15．標的物質(24)が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成すること を特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 16．非標的物質(26)が、近接電子的構造の一部分を含むことを特徴とする請求項 １２に記載のシステム(50)。 17．近接電子的構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むことを特 徴とする請求項１６に記載のシステム(50)。 18．標的物質(24)又は非標的物質(26)が、光電気センサーの一部分を含むことを 特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 19．検出器が、標的物質(24)のパルス照射の後デバイス処理時間による遅延なし に直ちにデバイス(10)の動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求項 １２に記載のシステム(50)。 20．検出器が、標的物質(24)のレーザーパルス照射に実質的に直ちに続いてデバ イス(10)の動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求項１２に記載の システム(50)。 21．非標的物質(26)がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含 むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 22．非標的物質(26)がゲルマニウムを含み、第３波長範囲が1.7乃至３μmの波長 を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム(50)。 23．時間間隔が０．５ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１２乃至２２の いずれか１項に記載のシステム。 24．時間間隔が０．５ミリ秒以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のい ずれか１項に記載の方法。 25．非標的物質がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含むこ とを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の方法。 26．デバイスが混成集積回路の部分を構成することを特徴とする請求項２５に記 載の方法。 27．標的物質が薄膜層を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。 28．薄膜層が誘電体層で覆われていることを特徴とする請求項２７に記載の方法 。 29．デバイスが、電圧調整装置、アナログディジタルコンバータ、ディジタルア ナログコンバータ、演算増幅器、フィルタ回路、マイクロウェーブスタブ、又 は、周波数バンドパスフィルタを含むことを特徴とする請求項２５に記載の方 法。 30．近接する電子的構造がＰ−Ｎ接合又はＦＥＴを含むことを特徴とする請求項 ４に記載の方法。 31．レーザー出力が、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＰ、Ｎｄ：ＹＶ Ｏ4レーザーによって発生されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。 32．レーザー出力が、２ｋＨｚより大きい繰り返しレートで発生されることを特 徴とする請求項２５に記載の方法。」 ２．図面中、図番「ＦＩＧ．ＩＡ」とあるのを「ＦＩＧ．１」と訂正し、別紙の とおりに差し替える。 ３．図面中、ＦＩＧ．３を別紙のＦＩＧ．３と差し替える。 ４．図面中、ＦＩＧ．９を別紙のＦＩＧ．９と差し替える。 【図１】 【図３】【図９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＤＥ，ＧＢ，ＪＰ，ＳＧ (72)発明者 スウェンソン エドワード ジェイ アメリカ合衆国 オレゴン州 97225 ポ ートランド サウス ウェスト サミット コート 970

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．デバイスが、標的物質及び標的物質に光学的に近接する位置にある非標的物 質を含み、レーザー出力が、標的物質を照射し且つ無関係のレーザー出力が非 標的物質を露光するエネルギー空間分布を持つレーザーパルスを含み、標的物 質が、第１波長範囲のレーザー出力に対してアブレーション感応性を持ち、非 標的物質が、第１波長範囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電 気感応性を持ち、これにより、第２波長範囲の波長による露光が、非標的物質 中にそのレーザーパルスと同時及びそれに続く時間間隔の間一時的に、当該デ バイスの測定可能な動作パラメータの真値を不明瞭にしてしまう擬似光電気効 果を生成する場合に、動作中の電子デバイスの測定可能な動作パラメータを、 そのデバイスにおける擬似光電気レスポンスを防ぎながら、レーザー出力で修 正する方法であって、 第２波長範囲以外の、非標的物質が実質的に光電気的に非感応性であるレー ザー出力の第３波長範囲を決定し、 デバイスを動作させ、 第１及び第３波長範囲が重なる波長範囲中の選択された波長でレーザーパル スを発生させ、 標的物質の部分をアブレーションするために充分なパワーを持つレーザーパ ルスで標的物質を照射し、更に その時間間隔内で、当該デバイスの動作パラメータの真値を測定する ことを特徴とする方法。 ２．更に、 測定可能な動作パラメータの真値とそのデバイスの動作パラメータについて 予め選択された値とを比較し、更に そのデバイスの動作パラメータについて予め選択された値を満足するため、 標的物質に対するレーザー出力の追加の照射が必要か否かを決定する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．標的物質が標的構造の一部を構成し、且つ非標的物質が標的構造の基板を構 成し、非標的物質が、シリコン、ゲルマニウム、砒化インジウムガリウム、又 は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質が、アルミニウム、チタン、 ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッケルクロム、窒化タンタル、窒 化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリシリコン、二ケイ化物、又は、 ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．非標的物質が、近接電子構造の部分を含むことを特徴とする請求項１に記載 の方法。 ５．近接電子構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むことを特徴 とする請求項４に記載の方法。 ６．標的物質が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成することを特 徴とする請求項１に記載の方法。 ７．標的物質又は非標的物質が、光電気センサーの部分を含むことを特徴とする 請求項１に記載の方法。 ８．光電気センサーの部分がフォトダイオード又はＣＣＤを含むことを特徴とす る請求項７に記載の方法。 ９．決定のステップが照射のステップに実質的に直ちに続くことを特徴とする請 求項１に記載の方法。 10．更に、照射と測定とのステップ間には、実質的にデバイス修正時間がないこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 11．非標的物質がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含むこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 12．デバイスが、標的物質及び標的物質に光学的に近接する位置にある非標的物 質を含み、レーザー出力が、標的物質を照射し且つ無関係のレーザー出力が非 標的物質を露光するエネルギー空間分布を持つレーザーパルスを含み、標的物 質が、第１波長範囲のレーザー出力に対してアブレーション感応性を持ち、非 標的物質が、第１波長範囲の部分集合である第２波長範囲の波長に対して光電 気感応性を持ち、これにより、第２波長範囲の波長による露光が、非標的物質 中にそのレーザーパルスと同時及びそれに続く時間間隔の間一時的に、当該デ バイスの測定可能な動作パラメータの真値を不明瞭にしてしまう擬似光電気効 果を生成する場合に、動作中の電子デバイスの測定可能な動作パラメータを、 そのデバイスにおける擬似光電気レスポンスを防ぎながら、レーザー出力で修 正するためのレーザー機能的トリミングシステムであって、 デバイスを動作させるための電気的入力、 第３波長範囲が第１波長範囲と重なり且つ第２波長範囲を含まず、非標的物 質が実質的に光電気的に非感応性である第３波長範囲中の選択された波長でレ ーザー出力を生成するレーザー、 選択された波長で且つ標的物質の部分をアブレーションするために充分なパ ワーで、標的構造にレーザーパルスを送るためのビーム位置決め装置、及び その時間間隔内で、デバイスの動作パラメータの真値を測定する検出器 を具備することを特徴とするシステム。 13．更に、測定可能な動作パラメータの真値とそのデバイスの動作パラメータに ついて予め選択された値とを比較し、更に、そのデバイスの動作パラメータに ついて予め選択された値を満足するために標的物質に対するレーザー出力の追 加の照射が必要か否かを決定する、コンピュータ制御システムを含むことを特 徴とする請求項１２に記載のシステム。 14．標的物質が標的構造の一部を構成し、且つ非標的物質が標的構造の基板を構 成し、非標的物質が、シリコン、ゲルマニウム、砒化インジウムガリウム、又 は、半導体又はセラミック物質を含み、標的物質が、アルミニウム、チタン、 ニッケル、銅、タングステン、白金、金、ニッケルクロム、窒化タンタル、窒 化チタン、ケイ化セシウム、ドープされたポリシリコン、二ケイ化物、又は、 ポリサイドを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。 15．標的物質が、抵抗器、コンデンサ又はインダクタの部分を構成することを特 徴とする請求項１２に記載のシステム。 16．非標的物質が、近接電子構造の部分を含むことを特徴とする請求項１２に記 載のシステム。 17．近接電子構造が、半導体物質基体基板又はセラミック基板を含むことを特徴 とする請求項１６に記載のシステム。 18．標的物質又は非標的物質が、光電気センサーの部分を含むことを特徴とする 請求項１２に記載のシステム。 19．標的物質のパルス照射の後デバイス修正時間による遅延なしに、検出器が、 直ちにデバイスの動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求項１２に 記載のシステム。 20．標的物質のレーザーパルス照射に実質的に直ちに続いて、検出器が、デバイ スの動作パラメータの真値を得ることを特徴とする請求項１２に記載のシステ ム。 21．非標的物質がシリコンを含み、第３波長範囲が1.2乃至３μmの波長を含むこ とを特徴とする請求項１２に記載のシステム。 22．非標的物質がゲルマニウムを含み、第３波長範囲が1.7乃至３μmの波長を含 むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。