JPH0697662B2 - 導電体堆積方法とボンディングパッドの選択的相互接続方法 - Google Patents
導電体堆積方法とボンディングパッドの選択的相互接続方法Info
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- JPH0697662B2 JPH0697662B2 JP2194118A JP19411890A JPH0697662B2 JP H0697662 B2 JPH0697662 B2 JP H0697662B2 JP 2194118 A JP2194118 A JP 2194118A JP 19411890 A JP19411890 A JP 19411890A JP H0697662 B2 JPH0697662 B2 JP H0697662B2
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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- H01L21/67138—Apparatus for wiring semiconductor or solid state device
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/08—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of metallic material
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、導電体の堆積方法に関する。特に、極めて小
さい導電体を必要とする相互接続の形成方法に関する。
さい導電体を必要とする相互接続の形成方法に関する。
（従来技術） 近年の電子技術の進歩は、形成される電子回路が益々複
雑になり、その回路密度が益々高くなることを特徴とす
る。集積回路チップは以前よりも多くの電子素子から構
成され、このようなチップは相互接続されて、小パッケ
ージ内により複雑な電子システムを作り出す。各半導体
チップ上に形成される回路がより密になると、回路中の
導体の破損が生じやすくなり、同時にその費用が掛るよ
うになる。なぜなら、回路密度と共に各チップの価格が
上昇するからである。
雑になり、その回路密度が益々高くなることを特徴とす
る。集積回路チップは以前よりも多くの電子素子から構
成され、このようなチップは相互接続されて、小パッケ
ージ内により複雑な電子システムを作り出す。各半導体
チップ上に形成される回路がより密になると、回路中の
導体の破損が生じやすくなり、同時にその費用が掛るよ
うになる。なぜなら、回路密度と共に各チップの価格が
上昇するからである。
新世代の回路パッケージでは、回路密度が高い新チップ
を相互接続する新たな技術が必要とされている。これ
は、チップを相互接続するための複雑な回路をその上に
有するチップを支持するための基板を必要とする。アド
バンストVLSIパッケージング、すなわちAVPとして知ら
れる方法は、シリコンを半導体チップを支持する基板と
して用い、シリコンチップ上に回路を形成するのに用い
た技術と同じ技術を、基板上に複雑な回路を形成するた
めに使用する。これらの新世代の基板は、類似の先行技
術における基板よりも、はるかに高価となる傾向にあ
り、導体に欠陥がある場合、基板の損失は以前よりも大
きくなる。
を相互接続する新たな技術が必要とされている。これ
は、チップを相互接続するための複雑な回路をその上に
有するチップを支持するための基板を必要とする。アド
バンストVLSIパッケージング、すなわちAVPとして知ら
れる方法は、シリコンを半導体チップを支持する基板と
して用い、シリコンチップ上に回路を形成するのに用い
た技術と同じ技術を、基板上に複雑な回路を形成するた
めに使用する。これらの新世代の基板は、類似の先行技
術における基板よりも、はるかに高価となる傾向にあ
り、導体に欠陥がある場合、基板の損失は以前よりも大
きくなる。
半導体チップがより複雑且つ高価になる傾向、及び、以
前よりもより複雑且つ高価な回路搭載基板の要望とい
う、これら２つの技術傾向のために、チップ上又は基板
上で生じる突起（spurious）導体破壊を修復するための
技術に対するより大きな要望が発展してきた。チップ上
又は基板上の偶発的な開路を修復するために、金属相互
接続を選択的に堆積する様々な提案が数年来為されてき
たが、これらの努力の大部分は不成功に終わった。必要
とされる導体は、典型的には、厚さがサブミクロンから
１ミクロンで、幅が数ミクロンである。勿論、短絡を防
ぐために、その幅の偏差は僅かしか許されない。しか
も、信頼性のある電流伝導を与えるのに十分な程度に、
その長さは完全でなければならない。
前よりもより複雑且つ高価な回路搭載基板の要望とい
う、これら２つの技術傾向のために、チップ上又は基板
上で生じる突起（spurious）導体破壊を修復するための
技術に対するより大きな要望が発展してきた。チップ上
又は基板上の偶発的な開路を修復するために、金属相互
接続を選択的に堆積する様々な提案が数年来為されてき
たが、これらの努力の大部分は不成功に終わった。必要
とされる導体は、典型的には、厚さがサブミクロンから
１ミクロンで、幅が数ミクロンである。勿論、短絡を防
ぐために、その幅の偏差は僅かしか許されない。しか
も、信頼性のある電流伝導を与えるのに十分な程度に、
その長さは完全でなければならない。
品質管理問題の別の解決法として、冗長回路の使用があ
る。この方法では、２つの同一の非常に複雑な回路を同
一のチップ上に形成する。その企図するところは、２つ
の内の少なくとも１つは、恐らく破損が無いだろうとい
うことにある。検査により少なくとも１個のチップが完
全であることが明らかになった後、ヒューズづめの使用
又は相互接続のレーザ切断により、２重回路への導体相
互接続を破壊することで、２重回路はチップの他の部分
から分離される。相互接続の切断は、チップ上に相互接
続を形成するよりも極めて簡単である。この理由で、
「冗長」回路をシステムの残りの回路から選択的に切断
する方法に比較して、この回路を結合する方法は、商業
的にも一般的にも用いられなかった。
る。この方法では、２つの同一の非常に複雑な回路を同
一のチップ上に形成する。その企図するところは、２つ
の内の少なくとも１つは、恐らく破損が無いだろうとい
うことにある。検査により少なくとも１個のチップが完
全であることが明らかになった後、ヒューズづめの使用
又は相互接続のレーザ切断により、２重回路への導体相
互接続を破壊することで、２重回路はチップの他の部分
から分離される。相互接続の切断は、チップ上に相互接
続を形成するよりも極めて簡単である。この理由で、
「冗長」回路をシステムの残りの回路から選択的に切断
する方法に比較して、この回路を結合する方法は、商業
的にも一般的にも用いられなかった。
このように、極めて小さい幅と厚さを持つ信頼性のある
導電体を極めて正確に選択的に堆積する方法は、引き続
き求められてきた。こうした技術は、チップ上及び基板
上の導体の修復、及びチップ又は基板内の選択的相互接
続の形成に有用であると認識されてきた。1987年１月13
日に認可され、AT＆Ｔの子会社に譲渡され、ここに参考
として入れられたフィサニックらの米国特許第4,636,40
3号は、フォトマスクの欠陥を修復するのに有用な方法
である、基板上に材料をスポット又はパッチ状に制御し
て堆積する方法を説明している。この方法では、フォト
マスクの欠陥上にある有機金属材料に指向されたレーザ
光線のパワーをランプさせる、すなわち徐々に増加させ
ることを包含する。フィサニックらの特許は、集積回路
の導体又はそれと同等物に対して導体を形成するすなわ
ち修理を行う方法については全く示唆していないが、本
発明者はフィサニックらの方法を利用してそのような機
能を与える方法が見出した。
導電体を極めて正確に選択的に堆積する方法は、引き続
き求められてきた。こうした技術は、チップ上及び基板
上の導体の修復、及びチップ又は基板内の選択的相互接
続の形成に有用であると認識されてきた。1987年１月13
日に認可され、AT＆Ｔの子会社に譲渡され、ここに参考
として入れられたフィサニックらの米国特許第4,636,40
3号は、フォトマスクの欠陥を修復するのに有用な方法
である、基板上に材料をスポット又はパッチ状に制御し
て堆積する方法を説明している。この方法では、フォト
マスクの欠陥上にある有機金属材料に指向されたレーザ
光線のパワーをランプさせる、すなわち徐々に増加させ
ることを包含する。フィサニックらの特許は、集積回路
の導体又はそれと同等物に対して導体を形成するすなわ
ち修理を行う方法については全く示唆していないが、本
発明者はフィサニックらの方法を利用してそのような機
能を与える方法が見出した。
（発明の概要） 本発明の実施例によれば、基板上の導体相互接続は、基
板に有機金属化合物を塗布し、パワーレベルがある特定
のレベルまで増加（ランプ）されるレーザ光線に有機金
属化合物を露光し、その後、レーザ光線に対して基板を
移動させることにより形成される。以下で更に詳細に説
明するように、レーザ光線の注入される有機金属化合物
の温度が時間に対して適切に上昇（ランプ）するような
適切な速度割合で基板を動かすならば、基板とレーザ光
線の交差線で表される線に沿って、信頼性のある金属堆
積がなされる。この堆積は、視覚システムにより監視さ
れ、これにより、操作者は、基板上の２点間を選択的に
相互接続するために基板を動かすことができる。これに
より、例えば、金属を堆積して、半導体チップ上の２つ
の回路部分を相互接続することが可能になる。
板に有機金属化合物を塗布し、パワーレベルがある特定
のレベルまで増加（ランプ）されるレーザ光線に有機金
属化合物を露光し、その後、レーザ光線に対して基板を
移動させることにより形成される。以下で更に詳細に説
明するように、レーザ光線の注入される有機金属化合物
の温度が時間に対して適切に上昇（ランプ）するような
適切な速度割合で基板を動かすならば、基板とレーザ光
線の交差線で表される線に沿って、信頼性のある金属堆
積がなされる。この堆積は、視覚システムにより監視さ
れ、これにより、操作者は、基板上の２点間を選択的に
相互接続するために基板を動かすことができる。これに
より、例えば、金属を堆積して、半導体チップ上の２つ
の回路部分を相互接続することが可能になる。
上述の簡単な実施例では、レーザ光線のパワーレベルは
最終値までランプされた後は一定であるが、このレーザ
パワー値は、基板の温度特性が変化すると変化する。こ
のことは、例えば二酸化ケイ素表面を有する基板上の２
つのボンディングパッドを相互接続する際に重要とな
る。導体は金属ボンディングパッド上に形成されるの
で、その際使用されるレーザパワーは、二酸化ケイ素基
板上に導体を形成するときに使用されるレーザパワー
の、通常数倍になる。この理由は、金属ボンディングパ
ッドの熱消失は、二酸化ケイ素の場合の熱消失よりも非
常に大きいためである。レーザ光線のパワーレベル及び
基板の移動を、基板の熱特性と関連付けたデザインルー
ルは、以下で与えられる。以下で述べるように、半導体
チップ上に、集積回路の一部として、後続の動作の間に
信頼性のある電流を伝導する幅が、わずか10ミクロンの
オーダの拡張導体相互接続を形成することが可能であ
る。
最終値までランプされた後は一定であるが、このレーザ
パワー値は、基板の温度特性が変化すると変化する。こ
のことは、例えば二酸化ケイ素表面を有する基板上の２
つのボンディングパッドを相互接続する際に重要とな
る。導体は金属ボンディングパッド上に形成されるの
で、その際使用されるレーザパワーは、二酸化ケイ素基
板上に導体を形成するときに使用されるレーザパワー
の、通常数倍になる。この理由は、金属ボンディングパ
ッドの熱消失は、二酸化ケイ素の場合の熱消失よりも非
常に大きいためである。レーザ光線のパワーレベル及び
基板の移動を、基板の熱特性と関連付けたデザインルー
ルは、以下で与えられる。以下で述べるように、半導体
チップ上に、集積回路の一部として、後続の動作の間に
信頼性のある電流を伝導する幅が、わずか10ミクロンの
オーダの拡張導体相互接続を形成することが可能であ
る。
（実施例の説明） 第１図は、金属導体を半導体チップ又は集積回路基板11
の表面に、本発明の原理にしたがって形成するための図
式的な装置を示す。後で明らかになる理由から、第１図
の様々な要素の相対的な大きさは実際のものには即して
いなく、互いに尺度が異なる。半導体基板11は、典型的
には側部が1cm程度の大きさの半導体集積回路チップを
表すが、図の他の要素はそれと比較すると非常に大き
い。図示した装置の目的は、基板11の表面上の金属（例
えば金）製ボンディングパッド12、13を連結する制御可
能な導体相互接続を形成することにある。しかし、本発
明は、他のデバイス及び他の基板に対して適用できる。
特に、ポリイミドを塗布したAVP基板を含むAVP基板の表
面上の導体を修復する要望に極めて適合する。
の表面に、本発明の原理にしたがって形成するための図
式的な装置を示す。後で明らかになる理由から、第１図
の様々な要素の相対的な大きさは実際のものには即して
いなく、互いに尺度が異なる。半導体基板11は、典型的
には側部が1cm程度の大きさの半導体集積回路チップを
表すが、図の他の要素はそれと比較すると非常に大き
い。図示した装置の目的は、基板11の表面上の金属（例
えば金）製ボンディングパッド12、13を連結する制御可
能な導体相互接続を形成することにある。しかし、本発
明は、他のデバイス及び他の基板に対して適用できる。
特に、ポリイミドを塗布したAVP基板を含むAVP基板の表
面上の導体を修復する要望に極めて適合する。
この装置は、例えばカリフォルニア州マウンテンビュウ
のスペクトラ・フィジクス社により市販されているモデ
ル171-19の連続発振アルゴン・イオン・レーザであるレ
ーザ13を有する。レーザ光線は、第１ダイクロイックミ
ラー15を通過し、第２ダイクロイックミラー16で反射さ
れ、対物レンズ17を通って基板11に達する経路14を進行
する。第１ダイクロイックミラー15は、また光源19から
出る白色光を反射し、その経路を経路14と一致させる。
すなわち第２ダイクロイックミラー16は白色光をレーザ
光に沿って基板11に向けて反射する。対物レンズ17は典
型的には顕微鏡の対物レンズであり、レーザ光線及び白
色光の両方を基板表面11上に向けて集光し、焦点を合わ
せる。対物レンズ17を通って反射された白色光は、第２
ダイクロイックミラー16を通過し、閉路テレビカメラ
（CCTV）21によって検出される。テレビカメラ21に投影
される像は、経路14と基板11の表面との交差の拡大像で
ある。レーザ13は、レーザのパワーレベルを制御する制
御電力源22に接続されている。
のスペクトラ・フィジクス社により市販されているモデ
ル171-19の連続発振アルゴン・イオン・レーザであるレ
ーザ13を有する。レーザ光線は、第１ダイクロイックミ
ラー15を通過し、第２ダイクロイックミラー16で反射さ
れ、対物レンズ17を通って基板11に達する経路14を進行
する。第１ダイクロイックミラー15は、また光源19から
出る白色光を反射し、その経路を経路14と一致させる。
すなわち第２ダイクロイックミラー16は白色光をレーザ
光に沿って基板11に向けて反射する。対物レンズ17は典
型的には顕微鏡の対物レンズであり、レーザ光線及び白
色光の両方を基板表面11上に向けて集光し、焦点を合わ
せる。対物レンズ17を通って反射された白色光は、第２
ダイクロイックミラー16を通過し、閉路テレビカメラ
（CCTV）21によって検出される。テレビカメラ21に投影
される像は、経路14と基板11の表面との交差の拡大像で
ある。レーザ13は、レーザのパワーレベルを制御する制
御電力源22に接続されている。
本発明に従って、基板表面11には有機金属インク材料25
が塗布される。それは例えばスピン・コーティングによ
り、基板11を含むウェハの全表面にわたって、例えば約
２ミクロンの厚さで塗布される。インクは代表的には、
ニュージャージー州イーストニューアークのイングルハ
ード社から市販されているブライトゴールドA3728スク
リーンインクである。この種のインクは、金テルペンメ
ルカプチドを形成するために重合体形成化合物に溶かさ
れた金の塩化物より形成される。金は主要な金属成分で
あり、そのインクは装飾用の金膜の形成のために幅広く
商業的に用いられている。塗布後、ある揮発性有機溶媒
を有機金属インク25から除去するために、基板を摂氏90
度で20分間乾燥する。
が塗布される。それは例えばスピン・コーティングによ
り、基板11を含むウェハの全表面にわたって、例えば約
２ミクロンの厚さで塗布される。インクは代表的には、
ニュージャージー州イーストニューアークのイングルハ
ード社から市販されているブライトゴールドA3728スク
リーンインクである。この種のインクは、金テルペンメ
ルカプチドを形成するために重合体形成化合物に溶かさ
れた金の塩化物より形成される。金は主要な金属成分で
あり、そのインクは装飾用の金膜の形成のために幅広く
商業的に用いられている。塗布後、ある揮発性有機溶媒
を有機金属インク25から除去するために、基板を摂氏90
度で20分間乾燥する。
乾燥後、操作者は、テレビカメラ21を使用してレーザ光
線が当たる表面上の点を観察しながら、初めは反射され
た白色光を用いて基板表面の所望の部分へのレーザ光線
の照射を制御する。次に操作者は電力源22を用いてレー
ザ13を発振させる。レーザ光線が発振を開始すると、レ
ーザパワーは、ある一定レベルまでランプアップ、すな
わち徐々に増加される。このランプアップは、堆積され
た金属膜の汚染を防ぐために有機金属を完全に揮発、蒸
発させることにとって、重要である。制御電力源22は、
対応するレーザ出力パワーを変化させるために、レーザ
に、徐々に増加する電圧を加え、その後一定の電圧レベ
ルを加えるコンピュータを備えている。集光されたレー
ザ光線は、インクを熱分解して堆積金属膜を形成する。
線が当たる表面上の点を観察しながら、初めは反射され
た白色光を用いて基板表面の所望の部分へのレーザ光線
の照射を制御する。次に操作者は電力源22を用いてレー
ザ13を発振させる。レーザ光線が発振を開始すると、レ
ーザパワーは、ある一定レベルまでランプアップ、すな
わち徐々に増加される。このランプアップは、堆積され
た金属膜の汚染を防ぐために有機金属を完全に揮発、蒸
発させることにとって、重要である。制御電力源22は、
対応するレーザ出力パワーを変化させるために、レーザ
に、徐々に増加する電圧を加え、その後一定の電圧レベ
ルを加えるコンピュータを備えている。集光されたレー
ザ光線は、インクを熱分解して堆積金属膜を形成する。
有機金属インクの熱分解を成功させて、金属の最初の堆
積が形成された後、第１図に示されるように、制御モー
タ26を用いて、基板11はＸ方向に移動される。基板11が
レーザ光線の経路14に対して移動すると、有機金属イン
クの連続的な熱分解が生じ、その結果、連続的な金属膜
導体27が堆積される。基板11の一部分の平面図を第２図
に示す。この図は、顕微鏡的にCCTVカメラ21で見られる
ものと同等のものである。レーザ光線は、最初は金属パ
ッド12上のスポット28に集光される。インクが熱分解す
るにつれ、金のスポット28が形成される。金のスポット
が十分に形成されたならば、制御モータ26を操作して、
第１図で示されるように、基板11をＸ方向に移動する。
これによりスポットは基板に沿って「移動」し、もし適
切な速度で移動するならば、信頼性のある導体27が移動
中に堆積される。このリード（導体27）が完了して、ボ
ンディングパッド13と接続すると、勿論、このプロセス
は終了し、堆積は完成する。
積が形成された後、第１図に示されるように、制御モー
タ26を用いて、基板11はＸ方向に移動される。基板11が
レーザ光線の経路14に対して移動すると、有機金属イン
クの連続的な熱分解が生じ、その結果、連続的な金属膜
導体27が堆積される。基板11の一部分の平面図を第２図
に示す。この図は、顕微鏡的にCCTVカメラ21で見られる
ものと同等のものである。レーザ光線は、最初は金属パ
ッド12上のスポット28に集光される。インクが熱分解す
るにつれ、金のスポット28が形成される。金のスポット
が十分に形成されたならば、制御モータ26を操作して、
第１図で示されるように、基板11をＸ方向に移動する。
これによりスポットは基板に沿って「移動」し、もし適
切な速度で移動するならば、信頼性のある導体27が移動
中に堆積される。このリード（導体27）が完了して、ボ
ンディングパッド13と接続すると、勿論、このプロセス
は終了し、堆積は完成する。
基板がレーザスポットに対して移動するとき、レーザパ
ワーが最初の堆積のためにランプされるように、基板上
への堆積の間、インクの温度は適切に徐々に上昇しなけ
ればならない、言い換えると、温度はランプ的（序々
に）に上昇しなければならない。適切なランピングを与
えるのに必要な基板の速度は、完全な熱分解を起こすの
に必要な温度の上昇（ランピング）についての一般的な
表現から導出される。温度Ｔは、次の式により計算され
る。
ワーが最初の堆積のためにランプされるように、基板上
への堆積の間、インクの温度は適切に徐々に上昇しなけ
ればならない、言い換えると、温度はランプ的（序々
に）に上昇しなければならない。適切なランピングを与
えるのに必要な基板の速度は、完全な熱分解を起こすの
に必要な温度の上昇（ランピング）についての一般的な
表現から導出される。温度Ｔは、次の式により計算され
る。
ここで、 であり、Ｐはインクで吸収されるパワー、ｋはインクの
熱伝導率、r0はレーザスポットの半径、X,Y,Zはr0で規
格化された位置変数を表し、パラメータＶは次式で与え
られる。
熱伝導率、r0はレーザスポットの半径、X,Y,Zはr0で規
格化された位置変数を表し、パラメータＶは次式で与え
られる。
ここで、Ｄはインクの熱拡散係数、ｖは第１図に示され
るようなＸ方向の基板の移動速度である。
るようなＸ方向の基板の移動速度である。
基板がほとんど熱絶縁性であると仮定して、上述の関係
式に従って、温度Ｔを時間（秒）の関数として描いたも
のが、第３図である。曲線30は、基板速度ｖが秒速１ミ
クロンであるときの温度と時間との関係のグラフであ
る。グラフ31は、秒速５ミクロンのときの温度変化を示
し、曲線32は、秒速50ミクロンのときの温度変化を示
す。上述の有機金属インクにおいては、完全な熱分解を
行うためには、温度のランプアップ時間は2-5秒でなけ
ればならない。第３図から、これは走査速度を秒速1-5
ミクロンにすると得られることが分かる。もし秒速50ミ
クロンにすると、曲線32で示される温度のランプアップ
時間は不十分である、すなわち、温度は、２秒よりずっ
と短い時間で最大値まで上昇する。
式に従って、温度Ｔを時間（秒）の関数として描いたも
のが、第３図である。曲線30は、基板速度ｖが秒速１ミ
クロンであるときの温度と時間との関係のグラフであ
る。グラフ31は、秒速５ミクロンのときの温度変化を示
し、曲線32は、秒速50ミクロンのときの温度変化を示
す。上述の有機金属インクにおいては、完全な熱分解を
行うためには、温度のランプアップ時間は2-5秒でなけ
ればならない。第３図から、これは走査速度を秒速1-5
ミクロンにすると得られることが分かる。もし秒速50ミ
クロンにすると、曲線32で示される温度のランプアップ
時間は不十分である、すなわち、温度は、２秒よりずっ
と短い時間で最大値まで上昇する。
堆積が金属基板上でなされるならば、インクから基板へ
の著しい熱流出を考慮する必要がある。実験によれば、
二熱伝導度が大きい基板上での熱分解に要するレーザパ
ワーは、一般的に絶縁性の基板の場合に要するパワーの
約４倍である。従って、第１図の装置において、操作者
は、レーザスポットがボンディングパッド27を照射する
間はレーザスポットが基板11を照射する場合の約４倍に
レーザパワーを制御する。これは、基板を一定の速度で
Ｘ方向に移動させ、レーザスポットが最初に基板11に接
触するときパワーを減少させ始め、レーザスポットがボ
ンディングパッド12を離れ、完全に基板11に集光される
ときに低パワーへの移行を完了することにより、最も良
く遂行される。ボンディングパッド13に到達すると、金
属堆積条件がボンディングパッド12の堆積中に得られた
条件に合うように、再びレーザパワーは増加される。
の著しい熱流出を考慮する必要がある。実験によれば、
二熱伝導度が大きい基板上での熱分解に要するレーザパ
ワーは、一般的に絶縁性の基板の場合に要するパワーの
約４倍である。従って、第１図の装置において、操作者
は、レーザスポットがボンディングパッド27を照射する
間はレーザスポットが基板11を照射する場合の約４倍に
レーザパワーを制御する。これは、基板を一定の速度で
Ｘ方向に移動させ、レーザスポットが最初に基板11に接
触するときパワーを減少させ始め、レーザスポットがボ
ンディングパッド12を離れ、完全に基板11に集光される
ときに低パワーへの移行を完了することにより、最も良
く遂行される。ボンディングパッド13に到達すると、金
属堆積条件がボンディングパッド12の堆積中に得られた
条件に合うように、再びレーザパワーは増加される。
上述の有機金属インクでは、形成される導体は厚さが約
1000オングストローム（0.1ミクロン）、抵抗率が約８
×10-6オーム・センチメートルである。この抵抗率はバ
ルクの金の抵抗率の約４倍に過ぎない。このことは、極
めて高い金純度及び優れた導電特性を示している。オー
ジェ及びラザフォード後方散乱（RBS）解析から、元の
インクから完全には揮発されなかったバナジウム、硫
黄、炭素、酸素の２％未満の微量の不純物の存在が明ら
かになった。このように膜は優れた電気的性質を有し、
しかも、それが金属及び二酸化ケイ素基板に良く密着し
ている。幅が、10ミクロンで長さが１センチメートルも
ある信頼性のある連続導体が形成された。連続発振アル
ゴンレーザの波長は5145オングストロームである。レン
ズ17は100倍の対物レンズが使用され、レーザ光を約10
ミクロンのスポットに集光する。金のボンディングパッ
ド上の堆積では、使われたレーザパワーは250mWであ
り、二酸化ケイ素上の堆積ではレーザパワーは65mWであ
った。
1000オングストローム（0.1ミクロン）、抵抗率が約８
×10-6オーム・センチメートルである。この抵抗率はバ
ルクの金の抵抗率の約４倍に過ぎない。このことは、極
めて高い金純度及び優れた導電特性を示している。オー
ジェ及びラザフォード後方散乱（RBS）解析から、元の
インクから完全には揮発されなかったバナジウム、硫
黄、炭素、酸素の２％未満の微量の不純物の存在が明ら
かになった。このように膜は優れた電気的性質を有し、
しかも、それが金属及び二酸化ケイ素基板に良く密着し
ている。幅が、10ミクロンで長さが１センチメートルも
ある信頼性のある連続導体が形成された。連続発振アル
ゴンレーザの波長は5145オングストロームである。レン
ズ17は100倍の対物レンズが使用され、レーザ光を約10
ミクロンのスポットに集光する。金のボンディングパッ
ド上の堆積では、使われたレーザパワーは250mWであ
り、二酸化ケイ素上の堆積ではレーザパワーは65mWであ
った。
様々な実験がレーザパワーを変えて行われた。実験によ
れば、レーザパワーを基板11で測定した場合、150-300m
Wの範囲のパワーは、金のボンディングパッドに金を堆
積するのに適合し、50-85mWのパワーは、二酸化ケイ素
上への金の堆積に適合する。また、金をポリイミド上に
堆積し、ポリイミドの場合の必要条件は二酸化ケイ素の
それと同じである。図では基板の移動はＸ方向しか示さ
れていないが、実験では、基板は、半導体産業で一般的
に使用されている型のX-Yテーブル上に設置され、そし
て、そうした装置を用いることで、導体は２次元上のあ
らゆる方向に伸ばされる。前記の特許によると、有機金
属インクにチタン系金属樹脂溶液を加えると密着が増
す。しかし、この堆積された金属を本発明に従って、導
体として用いるときは、そうした添加剤は良好な導電を
妨げるので使用しないのが良い。
れば、レーザパワーを基板11で測定した場合、150-300m
Wの範囲のパワーは、金のボンディングパッドに金を堆
積するのに適合し、50-85mWのパワーは、二酸化ケイ素
上への金の堆積に適合する。また、金をポリイミド上に
堆積し、ポリイミドの場合の必要条件は二酸化ケイ素の
それと同じである。図では基板の移動はＸ方向しか示さ
れていないが、実験では、基板は、半導体産業で一般的
に使用されている型のX-Yテーブル上に設置され、そし
て、そうした装置を用いることで、導体は２次元上のあ
らゆる方向に伸ばされる。前記の特許によると、有機金
属インクにチタン系金属樹脂溶液を加えると密着が増
す。しかし、この堆積された金属を本発明に従って、導
体として用いるときは、そうした添加剤は良好な導電を
妨げるので使用しないのが良い。
第１図において、ボンディングパッド12が２つの２重回
路のうちの１つを表し、ボンディングパッド13が集積回
路の主要な回路を表すとすると、この場合、本発明の方
法は、「冗長」回路をより大きな回路システムに選択的
に接続するためのものとなる。代替的に、ボンディング
パッド12、13を集積回路又はAVP基板の偶発的に壊れた
導体の二端と考えると、この場合、上述のプロセスは破
壊された導体を修復するためのものとなる。AVPパッケ
ージの場合、基板11の表面はポリイミドで塗布される。
路のうちの１つを表し、ボンディングパッド13が集積回
路の主要な回路を表すとすると、この場合、本発明の方
法は、「冗長」回路をより大きな回路システムに選択的
に接続するためのものとなる。代替的に、ボンディング
パッド12、13を集積回路又はAVP基板の偶発的に壊れた
導体の二端と考えると、この場合、上述のプロセスは破
壊された導体を修復するためのものとなる。AVPパッケ
ージの場合、基板11の表面はポリイミドで塗布される。
以上、様々な表面上に信頼性のある導電体を形成する技
術について説明してきた。金属及び絶縁体表面を覆う連
続導体の形成能力は、その内の幾つかは詳細に説明した
多くの実用に向けられている。本発明は、前記各実施例
に限定されるものではなく、この技術分野の当業者であ
れば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはい
ずれも本発明の技術的範囲に包含される。
術について説明してきた。金属及び絶縁体表面を覆う連
続導体の形成能力は、その内の幾つかは詳細に説明した
多くの実用に向けられている。本発明は、前記各実施例
に限定されるものではなく、この技術分野の当業者であ
れば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはい
ずれも本発明の技術的範囲に包含される。
第１図は、本発明の代表的実施例による導体堆積装置の
図式的な図、 第２図は、集積回路の表面に沿って１本の導体がどのよ
うに形成されるかを示す第１図の集積回路の一部分の平
面図、 第３図は、第１図の集積回路の表面での、レーザ光線の
様々な速度に対して温度と時間との関係を表すグラフで
ある。 13:レーザ、19:光源 21:テレビカメラ、22:制御電力源 26:制御モータ
図式的な図、 第２図は、集積回路の表面に沿って１本の導体がどのよ
うに形成されるかを示す第１図の集積回路の一部分の平
面図、 第３図は、第１図の集積回路の表面での、レーザ光線の
様々な速度に対して温度と時間との関係を表すグラフで
ある。 13:レーザ、19:光源 21:テレビカメラ、22:制御電力源 26:制御モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー ジョセフ セラフィーノ アメリカ合衆国，08512 ニュージャージ ィ クランバリー，ドーチェスター ドラ イブ 216 アパートメント ３ ビィ ２ (56)参考文献 特開 昭61−244048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−239843（ＪＰ，Ａ)
Claims (10)
- 【請求項１】有機金属化合物インクを基板に塗布するス
テップと、 有機金属化合物インクを放射光に露光するステップと、 有機金属化合物インクを照射する放射光のパワーレベル
を徐々に増加させ、有機金属化合物インクを揮発性化合
物と基板に密着する金属膜とに分解するステップと、 有機金属化合物インクの温度が線に沿って増加するよう
に制御した速度で基板と放射光との間の相対移動を起こ
すことにより、有機金属化合物インクを揮発性化合物に
分解し、線に沿って金属膜を堆積して導電体を構成する
ステップとからなることを特徴とする導電体堆積方法。 - 【請求項２】導電体は、基板上の第１回路部と基板上の
第２回路部との間の電気的相互接続を構成することを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】線の延長部は、第１材料の基板表面上に形
成され、第１材料の基板上への堆積の間、相対移動の速
度および放射パワーは、実質的に一定であることを特徴
とする請求項１の方法。 - 【請求項４】線の他の部分は、第１材料よりも高い熱伝
導性を有する第２材料よりなる基板表面上に作成され、 第２材料の基板表面上への堆積の際、相対移動の速度お
よび放射光線のパワーは、実質的に一定であり、放射光
線のパワーは、第１材料の基板表面上への堆積の際の放
射光線のパワーよりも強いことを特徴とする請求項３の
方法。 - 【請求項５】相対的移動は、放射を一定に保ち、基板を
移動することにより行われることを特徴とする請求項４
の方法。 - 【請求項６】第１材料は二酸化ケイ素であり、第２材料
は金であることを特徴とする請求項５の方法。 - 【請求項７】基板の導電性部分上への堆積の際の放射パ
ワーは、基板の絶縁性部分上への堆積の際の放射パワー
のほぼ４倍であることを特徴とする請求項６の方法。 - 【請求項８】絶縁性基板または集積回路により隔離され
ている第１および第２ボンディングパッドを選択的に相
互接続する方法において、 ボンディングパッドおよびそれらの間にある絶縁性基板
に有機金属化合物インクでカバーするステップと、 第１ボンディングパッド上に、導電体の所望の幅にほぼ
等しい直径の放射光線を集光形成するステップと、 有機金属を熱分解し、それにより第１ボンディングパッ
ド上に金属堆積を起こすのに十分なパワーレベルである
第１一定パワーまで放射光線のパワーを増加させるステ
ップと、 放射光線が第１ボンディングパッドから第２ボンディン
グパッドまでの経路を走査するように、放射光線に対し
て基板を移動するステップと、 放射光線の経路が第１ボンディングパッドから絶縁性基
板に移動するとき、放射光線のパワーを、第１一定パワ
ーから、第１一定パワーよりも低い第２一定パワーまで
減少させるステップと、 化合物の有機物成分を実質的に完全に揮発させて、堆積
された連続金属膜を残すために、経路に沿ったすべての
点において有機金属化合物インクに十分に遅い温度増加
を与えながら、光線に対して基板の移動を行うステップ
と、 放射光線の経路が絶縁性基板から第２ボンディングパッ
ドに移動するとき、放射パワーを第２一定パワーから第
１一定パワーまで増加させるステップとからなることを
特徴とするボンディングパッドの選択的相互接続方法。 - 【請求項９】放射パワーの第１一定パワーは、第２一定
パワーの約４倍であることを特徴とする請求項８の方
法。 - 【請求項１０】ボンディングパッドは金であり、絶縁性
基板は二酸化ケイ素であり、有機金属化合物インクはそ
の主要金属成分として金を含有することを特徴とする請
求項９の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US397700 | 1989-08-23 | ||
| US07/397,700 US5064685A (en) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | Electrical conductor deposition method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389521A JPH0389521A (ja) | 1991-04-15 |
| JPH0697662B2 true JPH0697662B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=23572281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2194118A Expired - Lifetime JPH0697662B2 (ja) | 1989-08-23 | 1990-07-24 | 導電体堆積方法とボンディングパッドの選択的相互接続方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5064685A (ja) |
| JP (1) | JPH0697662B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5418349A (en) * | 1993-06-04 | 1995-05-23 | Xerox Corporation | Process for reducing thickness of a polymeric photoconductive coating on a photoreceptor with laser |
| JP3724592B2 (ja) * | 1993-07-26 | 2005-12-07 | ハイニックス セミコンダクター アメリカ インコーポレイテッド | 半導体基板の平坦化方法 |
| US5534312A (en) * | 1994-11-14 | 1996-07-09 | Simon Fraser University | Method for directly depositing metal containing patterned films |
| RU2129320C1 (ru) * | 1998-05-22 | 1999-04-20 | Гурович Борис Аронович | Способ формирования проводящей структуры |
| US7045015B2 (en) | 1998-09-30 | 2006-05-16 | Optomec Design Company | Apparatuses and method for maskless mesoscale material deposition |
| US20050156991A1 (en) * | 1998-09-30 | 2005-07-21 | Optomec Design Company | Maskless direct write of copper using an annular aerosol jet |
| US8110247B2 (en) | 1998-09-30 | 2012-02-07 | Optomec Design Company | Laser processing for heat-sensitive mesoscale deposition of oxygen-sensitive materials |
| US7108894B2 (en) * | 1998-09-30 | 2006-09-19 | Optomec Design Company | Direct Write™ System |
| US20040197493A1 (en) * | 1998-09-30 | 2004-10-07 | Optomec Design Company | Apparatus, methods and precision spray processes for direct write and maskless mesoscale material deposition |
| DE19934089A1 (de) * | 1999-07-19 | 2001-01-25 | Univ Schiller Jena | Verfahren zur Erzeugung elektrisch leitender Bereiche in mehrkomponentigen Materialien |
| US6777036B2 (en) | 2001-06-06 | 2004-08-17 | Simon Fraser University | Method for the deposition of materials from mesomorphous films |
| KR20030022911A (ko) | 2001-09-11 | 2003-03-19 | 삼성전자주식회사 | 금속 패턴 형성용 유기금속 전구체 및 그를 이용한 금속패턴 형성방법 |
| KR20030057133A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 삼성전자주식회사 | 금속 패턴 형성용 유기금속 전구체 및 이를 이용한 금속패턴 형성방법 |
| KR20030059872A (ko) * | 2002-01-03 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 금속 또는 금속산화물 미세 패턴의 제조방법 |
| KR100772790B1 (ko) * | 2002-04-30 | 2007-11-01 | 삼성전자주식회사 | 금속 패턴 형성용 유기금속 전구체 및 이를 이용한 금속패턴 형성방법 |
| KR100819297B1 (ko) * | 2002-06-26 | 2008-04-02 | 삼성전자주식회사 | 고반사율 미세 패턴의 제조방법 |
| KR100765684B1 (ko) * | 2002-07-03 | 2007-10-11 | 삼성전자주식회사 | 합금 패턴 형성용 유기금속 전구체 혼합물 및 이를 이용한합금 패턴 형성방법 |
| KR100797731B1 (ko) * | 2002-11-25 | 2008-01-24 | 삼성전자주식회사 | 합금 패턴 형성을 위한 유기 금속화합물의 조성물 및 이를이용한 합금 패턴 형성방법 |
| KR100974778B1 (ko) * | 2003-06-30 | 2010-08-06 | 삼성전자주식회사 | 유기금속 전구체 조성물 및 이를 이용한 금속 필름 또는패턴 형성방법 |
| RU2267408C2 (ru) * | 2004-02-02 | 2006-01-10 | Сергей Николаевич Максимовский | Способ получения металлизированного изображения на листовом материале и устройство для его осуществления |
| US7674671B2 (en) | 2004-12-13 | 2010-03-09 | Optomec Design Company | Aerodynamic jetting of aerosolized fluids for fabrication of passive structures |
| US7938341B2 (en) | 2004-12-13 | 2011-05-10 | Optomec Design Company | Miniature aerosol jet and aerosol jet array |
| TWI482662B (zh) | 2007-08-30 | 2015-05-01 | Optomec Inc | 機械上一體式及緊密式耦合之列印頭以及噴霧源 |
| TWI538737B (zh) | 2007-08-31 | 2016-06-21 | 阿普托麥克股份有限公司 | 材料沉積總成 |
| US8887658B2 (en) | 2007-10-09 | 2014-11-18 | Optomec, Inc. | Multiple sheath multiple capillary aerosol jet |
| WO2010128107A1 (en) * | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Neodec B.V. | Process for manufacturing conductive tracks |
| US10994473B2 (en) | 2015-02-10 | 2021-05-04 | Optomec, Inc. | Fabrication of three dimensional structures by in-flight curing of aerosols |
| US10632746B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-04-28 | Optomec, Inc. | Shuttering of aerosol streams |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4239789A (en) * | 1979-05-08 | 1980-12-16 | International Business Machines Corporation | Maskless method for electroless plating patterns |
| US4340617A (en) * | 1980-05-19 | 1982-07-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for depositing a material on a surface |
| US4340654A (en) * | 1980-06-19 | 1982-07-20 | Campi James G | Defect-free photomask |
| US4444801A (en) * | 1981-01-14 | 1984-04-24 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for correcting transparent defects on a photomask |
| US4511597A (en) * | 1983-10-12 | 1985-04-16 | Kollmorgen Technologies Corporation | Method for depositing a metal on a surface |
| US4526807A (en) * | 1984-04-27 | 1985-07-02 | General Electric Company | Method for deposition of elemental metals and metalloids on substrates |
| JPS61244048A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多層配線形成方法 |
| US4636403A (en) * | 1985-04-29 | 1987-01-13 | At&T Technologies, Inc. | Method of repairing a defective photomask |
| JPS61274345A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US4957775A (en) * | 1986-05-29 | 1990-09-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and apparatus for refractory metal deposition |
| JPH0748496B2 (ja) * | 1986-11-20 | 1995-05-24 | 日本電気株式会社 | レーザ利用配線形成方法 |
| US4933204A (en) * | 1988-09-23 | 1990-06-12 | Rockwell International Corporation | Method of producing a gold film |
| US4960613A (en) * | 1988-10-04 | 1990-10-02 | General Electric Company | Laser interconnect process |
-
1989
- 1989-08-23 US US07/397,700 patent/US5064685A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2194118A patent/JPH0697662B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0389521A (ja) | 1991-04-15 |
| US5064685A (en) | 1991-11-12 |
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