JPH07112106B2 - 薄膜電気回路を相互接続する方法 - Google Patents

薄膜電気回路を相互接続する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、薄膜回路を相互接続する方法に関する。本発
明は、寸法がミクロン級の薄膜回路の開路欠陥の修理に
特に有用である。
B.従来技術 金属中の欠陥一般、特に開路を修理する分野の従来技術
は多数ある。米国特許第3229361号、第4259367号、第42
72775号、第4358659号、第4374314号、第4381441号、第
4439754号、第4532401号がその代表である。しかし、本
発明者等の知る限り、本発明に含まれる工程ステップを
含む従来技術はない。
C.発明が解決しようとする問題点 薄膜回路の相互接続は、一般に集積回路、集積回路モジ
ュール、及びプリント回路板の作成に必要である。たと
えば、集積回路、実装モジュールまたはプリント回路板
上に薄膜回路を作成する際に開路欠陥が生じることがあ
る。そうした欠陥を修理するには、既存の回路と同じ基
板上に付着させた薄膜金属の修理用パッチの形で、欠陥
のある回路を補修するための追加的メタラジ（金属配
線）を付着させることによって、開路欠陥の両側で分離
した回路線を相互接続することが必要となる。別の例を
挙げると、１回の全体処理で多目的用の薄膜回路を作成
し、各目的に共通した全回路を最初のパスで画定するこ
とがしばしば望ましい。第２のパスでは、その既存の回
路と同じ基板上で回路の様々な領域に専用の薄膜金属の
相互結線を付着して、各目的用の回路を完成する。
薄膜回路相互間に相互接続を形成することは、多くの場
合、難しい。たとえば、既存の薄膜回路中のメタラジが
多数の層からなり、上層がバリア金属、たとえばクロム
であり、空気中でそれが制御された深さまで酸化して保
護絶縁層を形成するものがある。こうした回路に接続を
行なう前に、この上部保護層を除去して、相互接続メタ
ラジと既存の回路の間で良好な電気的接触を行なわなけ
ればならない。もう一つ例を挙げると、接続点にある既
存の回路の端部の段差が非常に大きくて、相互結線とし
て付着させた薄膜メタラジがその段差を越えて接続でき
ないこともある。この場合は、既存の回路の厚さを減ら
して接続点での段差を減少させないと、相互接続が行な
えない。最後の例を挙げると、既存の回路平面の上面に
後続の回路層が作成できるように、薄膜回路をできるだ
け平坦にする必要のあることも多い。そのような平面状
回路上に薄膜金属の相互接続を行なう場合、その層の平
面性が維持される形で相互接続メタラジを付着させなけ
ればならない。この場合も、相互接続メタラジが、接続
点で回路平面より上に持ち上がらないような形で付着で
きるように、接続点での既存の回路の厚さを減少させる
ことが望ましい。
D.問題点を解決するための手段 本発明は、上記の諸問題が解決されるような形で薄膜回
路を相互接続する、２段式プロセスである。第１のステ
ップでは、パルス式レーザを用いて、相互接続点で薄膜
回路中のメタラジを部分的に融除即ち除去する。第２ス
テップでは、先にパルス式レーザ光線に当てた既存回路
の領域をも金属で覆うように、相互接続点間に導体金属
を付着させる。薄膜回路の２つの区間を接合するため、
第２ステップで付着させる導体金属は、所望の相互接続
を形成するのに適した正確な厚さ、長さ、幅をもたらす
ようにパターン付けする。このステップは、当業者なら
すぐに思い浮かべるいくつかの方法で実施できる。本明
細書に記載する方法を用いて、単一平面上に存在する薄
膜回路を接合することもでき、また多段薄膜回路の異な
る平面上に存在するいくつかの薄膜回路を接合すること
もできる。後者の場合、第２ステップで画定される相互
接続メタラジは、相互接続すべき諸回路平面を分離する
誘電体層中の穴を通して付着させる。本明細書において
メタラジ（金属配線）とは、単層又は多層の薄膜導体、
これらの表面に金属酸化物を含むもの等をいう。
上記の第１ステップでパルス式レーザ処理によって誘導
される部分融除は、容易に制御できる。レーザ光線のフ
ルエンス（Fluence）を調節し、パルス数を変化させる
ことによって、所望の厚さの金属を再現可能に除去する
ことができる。すなわち、薄膜導体から金属酸化物層を
除去したり、多層薄膜導体から上面の金属層を除去した
り、ある厚さだけ金属を除去して、単層または多層薄膜
導体中に所望の高さの段差を作成したりすることができ
る。融除される領域の面積は融除される回路の表面での
レーザ光線のスポット・サイズを変化させることによっ
て制御される。
好ましい実施例では、上記の第２ステップでの相互接続
用薄膜メタラジ・パターンの付着は、レーザ化学蒸着に
よって実施する。この工程では、連続波レーザ光線を基
板表面上の電気的に相互接続すべき領域内に集束させ
る。レーザ光は基板表面で吸収されて、局部的加熱を引
き起こす。加熱された領域で金属化合物の蒸気が分解し
て、高純度の導体金属の局部的化学蒸着をもたらす。こ
の工程には様々な金属化合物が使用できる。この好まし
い方法では、金属化合物は、金または銅のβ−ジケトン
錯体である。第２ステップでレーザ化学蒸着を行なうこ
の２段式相互接続を使用すると、優れた電気特性をもつ
電気的相互接続が得られる。相互接続された回路を反復
熱サイクルにかけまたは高湿度にさらしても、電気的性
能の劣化は見られない。一方、パルス式レーザ融除・ス
テップなしのレーザ化学蒸着による相互接続は、最初か
ら電気伝導度が不十分であり、あるいは最初は伝導度が
良好でも、反復熱サイクルにかけまたは高湿度にさらす
と低下する。
E.実施例 下記の例は、例示のために示したものにすぎず、本発明
を限定するものではない。本発明の範囲または原理から
逸脱することなく、当業者には多数の変形が思い浮かぶ
はずである。
例１ ポリイミド基板上の多重メタラジ・スタック（Cr/Cu/Ni
/Au/Cr）の幅15μｍ、厚さ10μｍの線からなる開いた薄
膜回路を、以下の相互接続工程によって接合した。既存
の回路の開路欠陥のある部位の一端を、フルエンス12.7
J/cm2、反復率1Hzのエキシマ・レーザ（308nm）からの
４つのパルスで部分的に融除した。既存の回路の開路欠
陥部位の他端で同じことを繰り返した。次いで、ジメチ
ル金β−ジケトン錯体からのレーザ化学蒸着によって、
金を付着させた。既存の薄膜回路の線と同じ厚さ及び幅
で必要な長さの相互接続線が得られるようにレーザ出力
と走査の諸パラメータを調節して、レーザ化学蒸着工程
を最適化した。
例２ ポリイミド基板上の多重メタラジ・スタック（Cr/Cu/C
r）の厚さ６μｍ、幅８μｍの線からなる薄膜回路の２
つの区間を、以下の相互接続工程によって接合した。既
存回路の線を、フルエンス8.6J/cm2のエキシマ・レーザ
（308nm）からの２個のパルスで、その接続点で部分的
に融除した。次いで、ジメチル金β−ジケトン錯体から
のレーザ化学蒸着によって金を付着させた。薄膜回路の
残りの部分と同一平面上にある既存回路の線と同じ幅及
び厚さで必要な長さの相互接続線が得られるように、レ
ーザ出力と走査の諸パラメータを調節して、レーザ化学
蒸着工程を最適化した。
例３ セラミック基板上の多重メタラジ・スタック（Cr/Cu/Ni
/Au/Cr）の幅15μｍ、厚さ８μｍの線からなる薄膜回路
の２つの区間を、以下の相互接続工程によって接合し
た。既存回路の線を、フルエンス12.7J/cm2のエキシマ
・レーザ（308nm）からの４個のパルスで、接続点で部
分的に融除した。次いで、銅β−ジケトン錯体からのレ
ーザ化学蒸着によって、銅を付着させた。既存の薄膜回
路の線と同じ厚さ及び幅で必要な長さの相互接続線が得
られるように、レーザ出力と走査の諸パラメータを調節
して、レーザ化学蒸着を最適化した。
F.発明の効果 本発明により、薄膜回路の相互接続に有用な方法が達成
された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ライオード・ジヤクソン アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ホ セ、シヤドウ・ブロツク・ドライブ981番 地 (56)参考文献 特開 昭63−183481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−21229（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47893（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−35596（ＪＰ，Ｂ２) 昭和61年秋季第47回応用物理学会学術講 演会講演予稿集 第348頁 289−ＺＧ−10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）相互接続接点における金属配線を融
    除するのに十分なエネルギを有するパルス式レーザを用
    いて、上記相互接続接点における金属配線を部分的に融
    除する工程と、 （ｂ）金属を付着して所望の大きさの相互接続を形成す
    る工程と、 を含む、薄膜電気回路を相互接続する方法。
  2. 【請求項２】前記パルス式レーザがエキシマ・レーザで
    ある、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記相互接続の金属がレーザ化学蒸着によ
    って付着されることである、特許請求の範囲第１項に記
    載の方法。
JP1265311A 1988-10-26 1989-10-13 薄膜電気回路を相互接続する方法 Expired - Lifetime JPH07112106B2 (ja)

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