JP2847836B2 - Method for improving surface morphology of laser irradiated surface - Google Patents

Method for improving surface morphology of laser irradiated surface

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JP2847836B2 JP33044989A JP33044989A JP2847836B2 JP 2847836 B2 JP2847836 B2 JP 2847836B2 JP 33044989 A JP33044989 A JP 33044989A JP 33044989 A JP33044989 A JP 33044989A JP 2847836 B2 JP2847836 B2 JP 2847836B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 パルスレーザを半導体デバイスの配線材料などの上に
照射して膜の平坦化あるいは膜の改質等を行う工程にお
いて、照射によって発生する照射面の表面モフォロジー
の改善に関し、 重ね合わせ照射によってレーザ照射を行う方法でおこ
る表面モフォロジーの悪化を改善しレーザ照射した領域
全体を平滑にすることを目的とし、 パルスレーザを複数回重ね合わせ照射して導電膜を一
時的に溶融し、固化させる処理において、重ね合わせ照
射において導電膜全体を溶融するだけのパルスエネルギ
密度の照射を行い、その照射の後で、この照射領域の実
質的に全体の表層のみが溶融するパルスエネルギー密度
の照射を行うように構成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] In a process of irradiating a pulse laser onto a wiring material of a semiconductor device to planarize a film or modify a film, etc., a surface morphology of an irradiation surface generated by irradiation is measured. In order to improve the surface morphology caused by laser irradiation by superposition irradiation and improve the smoothness of the entire area irradiated with laser, the pulsed laser was superposed several times and the conductive film was temporarily In the process of melting and solidifying, a pulse energy density that only melts the entire conductive film in the overlap irradiation is applied, and after the irradiation, a pulse in which only the substantially entire surface layer of the irradiation region melts. It is configured to perform irradiation of energy density.

発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は、パルスレーザを半導体デバイスの配線材料
などの上に照射して膜の平坦化あるいは膜の改質等を行
う工程において、照射によって発生する照射面の表面モ
フォロジーの改善に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is generated by irradiation in a step of irradiating a pulse laser onto a wiring material of a semiconductor device or the like to flatten or modify a film. The present invention relates to improvement of surface morphology of an irradiation surface.

〔従来の技術〕 パルスレーザーを利用してビアホールの埋込みおよび
配線の平坦化を行うことは公知であり(月刊、Semicond
uctor World,1988.11 第84頁)、この記事によるとパル
スエネルギー密度が5〜10J/cm2、1ショットにより得
られる溶融面積が約1x0.2cmの値が示されている。
[Prior Art] It is known that a via hole is buried and a wiring is flattened by using a pulse laser (Semicond, monthly publication).
According to this article, the pulse energy density is 5 to 10 J / cm 2 , and the melt area obtained by one shot is about 1 × 0.2 cm.

この方法において、ビアホールなどの照射の必要があ
る領域のみにレーザーを照射するには位置合わせなどが
必要であるために、チップ全体にレーザーを照射するこ
とが一般に行われる。
In this method, it is generally performed to irradiate the entire chip with the laser because it is necessary to perform positioning to irradiate only a region such as a via hole which needs to be irradiated with laser.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来のパルスレーザによる照射ビームでは、高いエネ
ルギー密度(5〜10J/cm2)で照射した場合1ショット
の中心部では照射面は金属が溶融しているが、1ショッ
トのビームの中でもエネルギー密度の分布が存在するの
で、周辺でエネルギー密度が低下することは避けられな
いために周囲では表面モフォロジーが悪化している。第
14図は、ビームのショットを受けた領域1aとその周辺領
域1bを示し、ショットを矢印方向に行うと1aでは配線の
平坦化は起こるが、その周辺のハッチング部1bでは表面
モフォロジーが悪化することを示す。以下の図において
も、ハッチング部はモフォロジー悪化領域を、白抜き領
域は平坦化領域を示すこととする。さらにビアホールの
埋込みと平坦化を行う場合のようにビアホールにエネル
ギーを集中するためのビームサイズが小さくなると、ビ
ームをビアホールに位置決めするのが困難であるとの事
情があるので、ある程度の大きさの面積を照射すること
が不可欠になり、無照射領域をなくする必要上重ね合わ
せ照射を行って面積を拡大しなければならない。従って
重ね合わせを行った場合には、前後のショットにおいて
現ショットの周辺部に位置する前のショットのモフォロ
ジーが悪化することになるので、表面モフォロジー悪化
領域が大きな広がりで発生している。
In the case of irradiation with a high energy density (5 to 10 J / cm 2 ), the irradiation surface of the conventional pulsed laser has a metal melted on the irradiated surface at the center of one shot, but the energy density is low even in the one shot beam. Since there is a distribution, the energy density is inevitably reduced in the periphery, so that the surface morphology is deteriorated in the periphery. No.
Fig. 14 shows the area 1a that received the beam shot and its surrounding area 1b.When the shot is performed in the direction of the arrow, the wiring is flattened in 1a, but the surface morphology deteriorates in the hatched area 1b around it. Is shown. Also in the following figures, hatched portions indicate morphologically degraded regions, and white regions indicate flattened regions. Furthermore, when the beam size for concentrating energy in the via hole is reduced as in the case of embedding and flattening the via hole, it is difficult to position the beam in the via hole. Irradiation of an area becomes indispensable, and in order to eliminate a non-irradiation area, overlapping irradiation must be performed to increase the area. Therefore, when the superimposition is performed, the morphology of the previous shot located in the peripheral portion of the current shot in the preceding and subsequent shots is deteriorated, and the surface morphology deteriorated region is generated in a large spread.

上述のように、パルスレーザを用いて重ね合わせを行
ってウェハ全面を照射した場合でも表面モフォロジーの
悪化する領域が発生していた。本発明は、重ね合わせ照
射によってレーザ照射を行う方法で起こる表面モフォロ
ジーの悪化を改善しレーザ照射した領域全体を平滑にす
ることを目的としている。
As described above, even when the entire surface of the wafer is irradiated by superposition using a pulse laser, a region where the surface morphology is deteriorated has occurred. An object of the present invention is to improve surface morphology deterioration caused by a method of performing laser irradiation by superposition irradiation and to smooth the entire region irradiated with laser.

[課題を解決するための手段] 本発明は、パルスレーザを複数回重ね合わせ照射して
導電膜を一時的に溶融し、固化させる処理において、重
ね合わせ照射において導電膜全体を溶融するだけのパル
スエネルギ密度の照射を行い、その照射の後で、この照
射領域の実質的に全体の表層のみが溶融するパルスエネ
ルギー密度の照射を行うことを特徴とするレーザ照射面
の表面モフォロジーの改善方法に関する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a process for temporarily melting and solidifying a conductive film by superposing and irradiating a pulsed laser a plurality of times, and a pulse which only melts the entire conductive film in the superposing irradiation. The present invention relates to a method for improving the surface morphology of a laser irradiation surface, which comprises irradiating with an energy density and, after the irradiation, irradiating with a pulse energy density at which substantially only the entire surface layer of the irradiation region is melted.

第1図(a),(b)は、本発明の原理説明図であ
る。第1図(a)は酸化膜上のA1に3〜4J/cm2程度のエ
ネルギー密度でエキシマレーザ照射して表面モフォロジ
ーの悪化した状態の断面のSEM写真の略図である。SiO2
層3上のA1(2)は全体がレーザの熱で溶融し、全面が
滑らかになって凝固するのではなく、核4の周辺で収縮
した状態で固化してしまうために、モフォロジー悪化を
もたらす凹部5を形成しているものと考えられる。ま
た、レーザーのエネルギー密度が低い領域のSiO2層3の
微小凹凸や欠陥などが核4として作用するものと考えら
れる。したがってレーザー照射後A1の表面モフォロジー
が悪化するのは、核4の周辺で凝固が局部的にかつ核4
から放射状に方向的に凝固が進行すること、レーザーエ
ネルギ密度分布が存在するために均一・一様な核生成は
困難であることに関係すると考えられる。それに対し、
A1(2)を完全に溶融させた後、さらにA1(2)の表面
がわずかに溶融する程度の非常に弱いエネルギー密度
(1〜2J/cm2)で表面を重ね照射した結果が第1図
(b)の断面SEM写真の略図である。図より、A1だけが
溶融し、凹部に引っ張られてA1が流れ、平滑な面を得る
ことが出来ることがわかる。
1 (a) and 1 (b) are diagrams for explaining the principle of the present invention. FIG. 1A is a schematic view of an SEM photograph of a cross section in a state where surface morphology is deteriorated by irradiating A1 on an oxide film with an excimer laser at an energy density of about 3 to 4 J / cm 2 . SiO 2
A1 (2) on the layer 3 is entirely melted by the heat of the laser, and solidified in a contracted state around the nucleus 4 instead of solidifying and solidifying over the entire surface, resulting in deterioration of morphology. It is considered that the recess 5 is formed. In addition, it is considered that minute irregularities and defects of the SiO 2 layer 3 in the region where the laser energy density is low act as nuclei 4. Therefore, the surface morphology of A1 deteriorates after laser irradiation because coagulation is localized around nuclei 4 and nuclei 4
This is considered to be related to the fact that solidification proceeds radially from the surface and that uniform and uniform nucleation is difficult due to the existence of the laser energy density distribution. For it,
After completely melting A1 (2), the surface was further irradiated with a very weak energy density (1-2 J / cm 2 ) such that the surface of A1 (2) slightly melted. It is the schematic of the cross-sectional SEM photograph of (b). From the figure, it can be seen that only A1 is melted, and A1 flows by being pulled by the concave portion, so that a smooth surface can be obtained.

この再照射においてレーザービームのエネルギ密度の
分布があるにもかかわらず、滑らかな平面が得られる理
由は次のように考えられる。
The reason why a smooth plane can be obtained despite the energy density distribution of the laser beam in this re-irradiation is considered as follows.

(イ)レーザーが下地SiO2層3(第1図(a)の界面
のA1を溶融させないので、核4を生成させない。(ロ)
再照射により溶融したA1中にも凝固核は発生するが、こ
の核の周りに方向性凝固が進行し、完了するよりも、早
く凹部5(第1図(a))に多量の溶融A1が流れ込んで
まう。(ハ)(ロ)の現象はレーザービームのエネルギ
密度分布とはほとんど関係しない。
(A) Since the laser does not melt the interface A1 at the interface of the base SiO 2 layer 3 (FIG. 1A), the nucleus 4 is not generated.
Solidification nuclei also occur in A1 melted by re-irradiation, but directional solidification progresses around these nuclei, and a large amount of molten A1 is formed in the recess 5 (FIG. 1 (a)) sooner than completion. Let it flow. (C) The phenomenon (b) hardly relates to the energy density distribution of the laser beam.

第1図(b)に示すように、既に平坦になっているA1
(2)上に1〜2J/cm2程度の非常に弱いエネルギー密度
のレーザが照射されても最表面が溶融するだけで、収縮
の中心となる核を形成するほど溶融しないために表面は
滑らかなままである。2度目あるいは最終的に照射する
際のレーザのエネルギーでは、表面モフォロジーが悪化
しない程度の弱いエネルギー密度である必要がある。
As shown in FIG. 1 (b), the already flat A1
(2) Even if a laser with a very weak energy density of about 1 to 2 J / cm 2 is irradiated on the surface, only the outermost surface is melted, and the surface is smooth because it does not melt enough to form a nucleus that is the center of shrinkage. It remains. The energy of the laser for the second or final irradiation needs to have a low energy density that does not deteriorate the surface morphology.

本発明は以上の知見に基づいて成立し、下記工程によ
り構成される。
The present invention is established based on the above findings, and includes the following steps.

(1)重ね合わせ照射により配線層全体を溶融する工
程。
(1) A step of melting the entire wiring layer by overlapping irradiation.

(2)(1)の工程の後に表層のみを溶融する工程。こ
の場合(1)の工程後の配線層は平坦部とモフォロジー
悪化部が混在しているが、レーザビームをいずれかの部
分に位置合わせできないので、表層の実質的全体を表面
溶融させる必要がある。この表面溶融におけるパルスレ
ーザのエネルギー密度はビアホール、段差などを平坦化
するほど高くはなく、また核の発生による方向性凝固を
もたらすほど高くはなく、専ら表面におけるA1の流動に
よるモフォロジー悪化の解消に作用する。(2)の工程
のパルスレーザは重ね合わせ照射によってもよいが、レ
ーザビーム痕跡の周辺もかなり融点に近くなっているの
で痕跡の間融が狭い時はスポット状に照射してもよい。
(2)の工程後の配線層を観察すると、表面の0.1〜0.3
μmが溶融していることが認められる。通常の配線層の
厚みではこの程度の溶融量で凹部は十分に埋められ、平
坦化する。
(2) A step of melting only the surface layer after the step (1). In this case, the wiring layer after the step (1) includes a flat portion and a morphologically degraded portion, but the laser beam cannot be aligned with any portion, so that it is necessary to melt substantially the entire surface of the surface. . The energy density of the pulse laser in this surface melting is not high enough to flatten via holes, steps, etc., and not high enough to cause directional solidification due to nucleation, and it is mainly used to eliminate morphology deterioration due to A1 flow on the surface. Works. The pulse laser in the step (2) may be irradiated by superposition irradiation. However, since the periphery of the laser beam trace is considerably close to the melting point, when the fusion between the traces is narrow, the laser beam may be irradiated in a spot form.
Observation of the wiring layer after the step (2) shows that the surface
It can be seen that μm is molten. With a normal thickness of the wiring layer, the concave portion is sufficiently filled and flattened with this amount of melting.

本発明は上記(1)、(2)を基本工程とする。各工
程において照射を行う回数は全く任意であり、(1)、
(2)の前後に本発明の効果を損なわないならば追加の
照射を行ってもよい。また、主として平坦度改善のため
のパルスレーザ照射について説明を行うが、レーザ溶融
により欠陥、結晶粒度や粒界等の配線層の膜質改善を行
う場合にも本発明を適用することができる。
In the present invention, the above (1) and (2) are the basic steps. The number of times of irradiation in each step is completely arbitrary, (1),
Additional irradiation may be performed before and after (2) if the effects of the present invention are not impaired. In addition, although pulse laser irradiation for improving flatness is mainly described, the present invention can be applied to a case where the film quality of a wiring layer such as defects, crystal grain size, and grain boundaries is improved by laser melting.

このようにウェハ上で導電膜の表面モフォロジーの悪
化している領域と平滑な領域が混在している場合、ある
いは全面に悪化しているような場合でも、弱いレーザエ
ネルギーを全体の領域に照射していくことにより、モフ
ォロジーが良好な領域は平坦な表面形状を保ちつつレー
ザ照射領域全体の表面モフォロジーを良好にすることが
出来る。
Even when the surface morphology of the conductive film is deteriorated and the smooth region are mixed on the wafer, or when the entire surface is deteriorated, weak laser energy is applied to the entire region. By doing so, it is possible to improve the surface morphology of the entire laser irradiation area while maintaining a flat surface shape in the area having good morphology.

また、ビアホールや多層配線の段差を有する半導体デ
バイスについても、導電膜全体を溶融するエネルギ密度
で照射を行い、ビアホールや段差の部分でのある程度の
平坦化を行い、その後導電膜の表層のみを溶融するエネ
ルギ密度で照射を行って、先の照射により生じた凹部
や、未だ完全に平坦化されていないビアホール、段差も
溶融A1の流入によって平坦化するように本発明を実施す
ることによって、表面モフォロジーを改善することがで
きる。
Also, for semiconductor devices having via holes or steps in multilayer wiring, irradiation is performed at an energy density that melts the entire conductive film, and a certain amount of flattening is performed in the via holes and steps, and then only the surface layer of the conductive film is melted. By irradiating at the same energy density, the surface morphology can be improved by implementing the present invention so that the concave portions caused by the previous irradiation, the via holes that have not yet been completely planarized, and the steps are also planarized by the inflow of the molten A1. Can be improved.

導電膜の材料がA1またはSiである場合には始めに照射
するパルスレーザーのエネルギ密度が3J/cm2未満である
と、導電膜全体の溶融が困難であり、一方10J/cm2を超
えるとモフォロジーの悪化が甚しいために、3〜10J/cm
2をエネルギ密度範囲に設定する必要がある。一方、二
回目以降のパルスレーザのエネルギ密度が1J/cm2未満で
あると導電膜表面の溶融が困難であり、2J/cm2を超える
と核の周りに凝固する傾向が現れるので、1〜2J/cm2
エネルギ密度範囲に設定する必要がある。導電膜の厚さ
が通常範囲内にある限り上記エネルギ密度範囲を採用し
てよい。
If when the conductive film of the material is A1 or Si is the energy density of the pulsed laser irradiated at the beginning is less than 3J / cm 2, it is difficult to melt the entire conductive film, whereas when it exceeds 10J / cm 2 3-10 J / cm due to severe morphology deterioration
2 needs to be set in the energy density range. On the other hand, if the energy density of the second and subsequent pulse lasers is less than 1 J / cm 2, it is difficult to melt the conductive film surface, and if it exceeds 2 J / cm 2 , the tendency to solidify around the nucleus appears. It is necessary to set an energy density range of 2 J / cm 2 . The above energy density range may be adopted as long as the thickness of the conductive film is within the normal range.

〔作用〕[Action]

本発明では第1図(e)の如く、表面に凹部の発生し
たパルスレーザの照射領域にさらに非常に弱いエネルギ
ー密度のレーザを照射することにより、第1図(b)に
示すように凹部の無い滑らかなレーザ照射の表面を得る
ことが可能となる。
In the present invention, as shown in FIG. 1 (e), by irradiating a laser having a very low energy density to an irradiation area of the pulse laser having a concave portion on the surface, as shown in FIG. 1 (b). It is possible to obtain a smooth laser irradiation surface without any.

以下、実施例および比較例により本発明を詳しく説明
する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples.

〔実施例〕〔Example〕

比較例1 5〜10J/cm2の高エネルギ密度で照射し、その後低エ
ネルギ密度での照射を行わない方法でレーザー照射を行
った。
Comparative Example 1 Irradiation was performed at a high energy density of 5 to 10 J / cm 2 , and then laser irradiation was performed in such a manner that irradiation at a low energy density was not performed.

厚みが1.0μmのA1層の表面をビームサイズが2×2mm
で5〜10J/cm2のエネルギー密度でエキシマレーザ照射
した時の1ショットの痕跡8を第2図に、連続したショ
ットを1mmで重ね合わせ照射をした時の痕跡9を簡略化
して第4図に示す。図中、10はモフォロジーが良好な領
域を示す。1ショットの中心部分(10)はA1が十分溶融
して滑らかな面を形成しているが、周囲にいくにしたが
いエネルギー密度が低下するために周囲では凹部5を発
生して表面モフォロジーが悪化している(第3図参
照)。この様なショットをX方向のピッチを1.0mmで重
ね合わせていくと第4図に示すように表面モフォロジー
の悪化した領域(凹部の深さ1.0μm)と滑らかな領域1
0とが交互にあらわされる。
The beam size is 2 × 2mm on the surface of A1 layer with thickness of 1.0μm
FIG. 2 shows traces of one shot when excimer laser irradiation is performed at an energy density of 5 to 10 J / cm 2 in FIG. 2 and traces 9 when superimposed and irradiated continuous shots at 1 mm are shown in FIG. Shown in In the figure, reference numeral 10 denotes a region having good morphology. In the central part (10) of one shot, A1 is sufficiently melted to form a smooth surface, but as the energy density decreases toward the periphery, a concave portion 5 is generated in the periphery and the surface morphology deteriorates. (See FIG. 3). When such shots are superimposed at a pitch of 1.0 mm in the X direction, as shown in FIG. 4, a region having a deteriorated surface morphology (a depth of the concave portion of 1.0 μm) and a smooth region 1 are obtained.
0 and are alternately displayed.

実施例1 比較例1の第4図に示す状態のA1層にビームサイズ2
×2mmで、1〜2J/cm2のエネルギー密度で再度同じ領域
に重ねてレーザを照射すると重ねあわせ部に出来たモフ
ォロジーの悪化した領域では周辺のA1が再溶融して凹部
に流れ込み表面が滑らかになり、はじめに滑らかになっ
た領域はそのままの平滑状態を維持するために第5図、
第6図に示すように全体に平滑になる。
Example 1 The beam size 2 of the A1 layer in the state shown in FIG.
When the laser is irradiated again at the energy density of 1 to 2 J / cm2 at the energy density of 1 × 2 mm, the surrounding A1 remelts and flows into the recessed part in the area where the morphology deteriorated in the superimposed part and the surface is smooth. In FIG. 5, in order to maintain the smooth state as it is,
As shown in FIG. 6, the whole becomes smooth.

第6図は第5図のb−b線断面のSEM像の模式図であ
り0.2μm精度の平坦面10が得られたことを示す。
FIG. 6 is a schematic view of an SEM image of a cross section taken along the line bb of FIG. 5, and shows that a flat surface 10 having an accuracy of 0.2 μm was obtained.

比較例2 3〜4J/cm2のレーザエネルギー密度で照射し、その後
低エネルギ密度で照射を行わない方法でレーザ照射を行
った。
Comparative Example 2 Irradiation was performed at a laser energy density of 3 to 4 J / cm 2 , and then laser irradiation was performed at a low energy density in such a manner that irradiation was not performed.

A1−Si(1.0μm)の表面をビームサイズが2×2mmで
3〜4J/cm2のエネルギー密度で照射した時の1ショット
の痕跡を第7図に、連続したショットを1mmで重ね合わ
せ照射をした時の痕跡を、簡略化して第9図に示す。1
ショット内では、エネルギ密度が低いために、溶融は起
こるがA1の流動化による平坦化作用が不十分であるため
に、全体に表面モフォロジーが悪化しており、第8図の
断面に示すように凹部5を深さ1.0μm程度で形成して
いる。このようなショットをX方向のピッチを1.0mmで
重ね合わせて行くと第8図に示すように表面モフォロジ
ーの悪化した領域11の中に僅かに表面モフォロジーの改
善した領域10をビームエッジに形成している。これは、
ビームエッジでエネルギー密度が1〜2J/cm2低下するた
めに丁度表面モフォロジーを改善するのに適当なエネル
ギー密度の部分が出来るためである。
When the surface of A1-Si (1.0 μm) is irradiated at an energy density of 3 to 4 J / cm 2 at a beam size of 2 × 2 mm, the trace of one shot is superimposed and the continuous shot is superimposed at 1 mm in FIG. Figure 9 shows the trace of the above operation in a simplified manner. 1
In the shot, melting occurs due to low energy density, but the surface morphology deteriorates as a whole due to insufficient flattening action by fluidization of A1, as shown in the cross section of FIG. The recess 5 is formed with a depth of about 1.0 μm. When such shots are superimposed at a pitch of 1.0 mm in the X direction, a region 10 with slightly improved surface morphology is formed at the beam edge in a region 11 with poor surface morphology as shown in FIG. ing. this is,
This is because the energy density decreases by 1 to 2 J / cm 2 at the beam edge, so that a portion having an appropriate energy density is formed just to improve the surface morphology.

第9図に示す状態のA1配線では平坦度が不十分な領域
が多く、モフォロジー改善効果が不十分である。
The A1 wiring in the state shown in FIG. 9 has many regions where the flatness is insufficient, and the morphology improvement effect is insufficient.

実施例2 第9図に示す状態にビームサイズ2×2mmで、1〜2J/
cm2のエネルギー密度で再度重ねてレーザ照射をすると
第10図に示すように2度目の照射ビームエッジ部分にあ
たる領域を除いて、全面の表面モフォロジーが改善され
る。2度目のビームのエッジ部分はエネルギー密度が低
くなりすぎて、A1−Siの表面を溶融することが出来なか
ったためにx方向の凹部がそのまま残ったのであり、こ
の場合は3度目の照射が必要になる。ビーム中心が残っ
た凹部にあたるように位置設定をして、2度目と同じ条
件で再度照射すると第11図にしめすようにA1−Si表面全
体を滑らかにすることが出来る。
Example 2 In the state shown in FIG. 9, the beam size was 2 × 2 mm, and 1 to 2 J /
When laser irradiation is performed again with an energy density of cm 2 , the surface morphology of the entire surface is improved except for the region corresponding to the second irradiation beam edge as shown in FIG. At the edge of the second beam, the energy density was too low, and the surface of A1-Si could not be melted, leaving the x-direction recess as it was. In this case, the third irradiation was necessary become. When the position is set so that the center of the beam hits the remaining concave portion and irradiation is performed again under the same conditions as the second time, the entire A1-Si surface can be smoothed as shown in FIG.

実施例3(同一領域の連続照射) ビームの中心では照射面が溶融して周辺では表面モフ
ォロジーが悪化するような第2図のビーム(5〜10J/cm
2)で一定面積(2×2mm)を1ショットを照射後、ビー
ムの設定を変更してビームサイズを3×3mm、エネルギ
ー密度を1J/cm2で前記2×2mmの領域と中心が一致する
ように重ねて照射する。この照射で始めに出来たビーム
エッジのモフォロジーの悪化した領域が改善され第12図
に示すように全体に平滑になる。図中、12は1回目のビ
ームで滑らかになった領域、13は1回目のビーム痕跡、
14は2回目のビームの痕跡を示す。
Example 3 (continuous irradiation of the same area) The beam shown in FIG. 2 (5 to 10 J / cm) in which the irradiation surface is melted at the center of the beam and the surface morphology is deteriorated at the periphery of the beam
2 ) After irradiating one shot of a fixed area (2 × 2 mm) in a certain area (2 × 2 mm), the beam setting is changed to set the beam size to 3 × 3 mm, the energy density to 1 J / cm 2 , and the center to coincide with the 2 × 2 mm area. Irradiation. The region where the morphology of the beam edge is deteriorated at the beginning formed by this irradiation is improved and becomes smooth as a whole as shown in FIG. In the figure, 12 is a region smoothed by the first beam, 13 is a trace of the first beam,
14 shows the trace of the second beam.

この様に、高いパルスエネルギー密度の照射(12)と
低いパルスエネルギー密度の照射(13)を交互に繰り返
して、照射領域の重ね合わせを行うことにより、第13図
に示すような滑らかなレーザ照射面を得ることが出来
る。
In this way, by repeating the irradiation of the high pulse energy density (12) and the irradiation of the low pulse energy density (13) alternately and overlapping the irradiation areas, a smooth laser irradiation as shown in FIG. You can get a surface.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した様に、本発明によればパルスレーザ照射
により半導体材料に発生する表面モフォロジーの悪化を
改善することが出来、パルスレーザ照射後の半導体材料
の信頼性の向上に著しく寄与するものである。
As described above, according to the present invention, deterioration of surface morphology generated in a semiconductor material by pulsed laser irradiation can be improved, and this significantly contributes to improvement in reliability of the semiconductor material after pulsed laser irradiation. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)、(b)は本発明の原理説明図であって、
それぞれ高エネルギ密度および低エネルギ密度で照射を
行った後の表面モフォロジーを示し、 第2図は比較例1における1ショットレーザの痕跡を示
す図、 第3図は第2図のa−a断面図、 第4図は比較例1おける重ね合わせ照射後の表面の状態
を示す図、 第5図は実施例1における照射後の表面の状態を示す
図、 第6図は第5図のb−b線断面図、 第7図は比較例2における1ショットレーザの痕跡を示
す図、 第8図は第7図のc−c断面図、 第9図は比較例2における重ね合わせ照射後の表面状態
を示す図、 第10図および第11図は実施例2における照射後の表面状
態を示す図、 第12図および第13図は実施例3における照射後の表面状
態を示す図、 第14図は悪化した表面モフォロジーを示す図である。 2……A114……核、5……凹部、10……モフォロジー−
良好領域、11……モフォロジー−悪化領域
1 (a) and 1 (b) are diagrams for explaining the principle of the present invention,
2 shows the surface morphology after irradiation at a high energy density and a low energy density, respectively. FIG. 2 is a view showing a trace of a one-shot laser in Comparative Example 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along aa of FIG. FIG. 4 is a diagram showing the state of the surface after superposition irradiation in Comparative Example 1, FIG. 5 is a diagram showing the state of the surface after irradiation in Example 1, and FIG. 6 is bb in FIG. 7 is a view showing traces of a one-shot laser in Comparative Example 2, FIG. 8 is a sectional view taken along the line cc of FIG. 7, and FIG. 9 is a surface state after superposition irradiation in Comparative Example 2. FIGS. 10 and 11 are diagrams showing the surface condition after irradiation in Example 2, FIGS. 12 and 13 are diagrams showing the surface condition after irradiation in Example 3, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing deteriorated surface morphology. 2 ... A1 1 4 ... core, 5 ... recess, 10 ... morphology
Good area, 11: Morphology-worse area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/768

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】パルスレーザを複数回重ね合わせ照射して
導電膜を一時的に溶融し、固化させる処理において、重
ね合わせ照射において導電膜全体を溶融するだけのパル
スエネルギ密度の照射を行い、その照射の後で、その照
射領域の実質的に全体の表層のみが溶融するパルスエネ
ルギー密度の照射を行うことを特徴とするレーザ照射面
の表面モフォロジーの改善方法。
In a process for temporarily melting and solidifying a conductive film by overlappingly irradiating a pulse laser a plurality of times, irradiation with a pulse energy density sufficient to melt the entire conductive film in the overlap irradiation is performed. A method for improving the surface morphology of a laser irradiation surface, comprising, after irradiation, performing irradiation with a pulse energy density at which substantially only the entire surface layer of the irradiation region is melted.
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