专利名称：：半导体器件的多波长激光微加工的制作方法
技术领域：
：0003本发明一般涉及激光加工多层工件材料，特别是涉及使用基本无抖动、多波长激光能量分布图来进行半导体器件微加工从而获得高质量加工和可能的更小光斑尺寸，其中多波长激光能量能够或可以在激光能量分布图中交迭。
背景技术：
：0004IC器件制造工艺的产率通常受以下缺陷的影响源于亚表面层或图案的对准波动，颗粒污染物，或是衬底材料自身中的缺陷。图1、2A和2B示出IC存储器件或工件12的重复电子线路10，该工件通常成行或列制造以便包括冗余电路元件14的多次重复，如存储器单元20的备用行16和备用列18。参考图1、2A和2B，电路10也被设计成包括在电触点24之间的特定激光可切割的电路链路22，例如，所述电路链路可被除去从而断开有缺陷的存储单元20，并以存储器件，如DRAM，SRAM，或嵌入存储器中的替换冗余单元26替代。类似的技术也用于切断链路从而程序化逻辑产品、门阵列、或ASIC。0005链路22是以传统的约1.0微米链路宽度28，链路长度30，和距离邻近电路结构或元件34，如链路结构36约1.5微米或更小的元件与元件间距(中心到中心间隔)32设计的。链路尺寸和间距被器件制造商连续减小。虽然最主流的链路材料是多晶硅等成分，存储器制造商最近采用多种导电性更好的金属链路材料，这些链路材料包括，但不局限于铝、铜、金镍、钛、钨、铂、以及其他金属、诸如镍铬的金属合金、诸如氮化钛或氮化钽的金属氮化物、诸如硅化钨的金属硅化物、或其他类金属材料。0006电路10、电路元件14、或单元20被测试以查看有无缺陷。要切断的供校正缺陷的链路是从器件测试数据确定的，且这些链路的位置被映射到数据库或程序中。激光脉冲被用于切断电路链路已经超过20年了。图2A和2B示出了撞击在链路结构36上的光斑尺寸直径40的激光光斑38，该链路结构由位于硅衬底42上并在钝化层叠层的成分层之间的链路22组成，该钝化层叠层包括上钝化层44(图2A中示出，但图2B中未示出)和下钝化层46(图2B中示出，但图2A中未示出)。图2C是图2B中的链路结构在链路22被激光脉冲除去后的局部截面侧视图。0007现有技术使用仅由单一激光波长组成的激光脉冲进行半导体器件链路处理。1064纳米或1047纳米波长的单一激光脉冲已经被广泛应用于半导体存储芯片链路动态处理，这要求以单个脉冲为每个链路逐个切断独立链路，同时不停止光束定位器运动。1320纳米的激光脉冲在随后的金属链路处理中是优选的，因为它可以较少损伤硅衬底。利用UV激光进行链路处理也被提出并被实践。有些用户已经尝试了利用双脉冲处理粗(即，厚)铜链路。所有使用的激光脉冲都具有相同的波长。0008有利于最小化硅衬底损伤和增强处理窗口的波长是1300纳米左右的波长，如转让给本专利申请受让人的美国专利No.5，265，114中所公开的。然而，1300纳米的最小实用激光束光斑尺寸约为1.7微米。半导体存储器芯片日益縮小的形体尺寸或链路尺寸要求1.4微米和更小的激光束光斑尺寸。使用UV光谱范围内的短波长，如转让给本专利申请受让人的美国专利No.6,057,180所公开的，可产生所需的小光束光斑尺寸并刺穿上钝化层，但要求该钝化层材料能吸收UV波长从而保护硅衬底。而且，链路结构设计应与下钝化层结构配合从而仅对下钝化材料造成较小的损伤。使用绿光/可见光范围内的短波长将带来对硅衬底造成高损伤的风险，这是因为硅衬底对绿光/可见光范围内波长的高度吸收。0009半导体器件微加工所需的是一系列特殊激光脉冲，在按照多层结构中不同加工特征层排列的能量分布内，每个激光脉冲在不同的时间具有由不同激光波长构成的能量分布图。一个这样的能量分布图序列将是uv或绿光波长的激光脉冲能量分布图的第一部分，从而最佳地加工上钝化层和链路材料的顶部，然后是1.3微米波长的激光脉沖能量分布图的第二部分，以清除残留链路材料，同时限制对下钝化层和硅晶片衬底的损伤风险。
发明内容0010本发明的优选实施例要求使用来自两个或更多激光器的不同波长的激光脉冲，从而形成具有由能量分布图内在不同时间的不同激光波长组成的能量分布图的激光脉冲，其具有少量抖动或无抖动，该激光脉冲入射在多层结构上或用来加工多层结构。其他的激光参数可以相同也可以不同。半导体器件链路加工是参考链路切割作为优选实施例描述的。按照参考优选实施例描述的本发明的激光脉冲的激光使用也可以应用到其他激光加工操作中，例如钻通孔。通常，激光脉冲能量分布图的第一部分是短波长，例如UV或绿光波长，然后是较长波长的激光脉冲能量分布图的第二部分，例如可见光或IR波长。UV/绿光激光能量和可见光/IR激光能量之间的时间延迟是可以基于工艺和耙结构控制的。UV/绿光激光能量切割或割裂上钝化层并除去部分链路材料；接着，后续的可见光/IR激光能量除去残留链路材料。可见光/IR激光能量的使用带来对下钝化层的较小的损伤风险。因为在链路结构己经部分被UV或绿光激光脉冲加工后需要较少的可见光/IR激光能量，所以可见光/IR激光脉冲损伤硅晶片衬底的风险要小得多。0011按照本发明加工半导体器件链路有几个特征或方面。第一个特征是在不同时间以包括不同激光波长的所需的能量分布图形成激光脉冲。能量分布图被很好地控制，且在不同激光波长的激光能量之间有短暂的时间抖动或者没有时间抖动，从而保持整个激光脉冲能量分布图稳定。第二个特征是在链路结构的不同链路加工阶段选择不同的优选激光能量水平和波长，例如首先使用UV或绿光激光能量，然后使用可见光/IR激光能量。第三个特征是借助由所需能量分布图和波长区段(division)组成的激光脉冲实施链路加工系统，从而动态加工半导体器件链路。0012本发明使得能够以较窄的链路宽度、较密的间距尺寸、较高的厚度-宽度比、以及更复杂的钝化层结构和工艺脆弱的钝化材料实现链路加工。在由UV和可见光激光能量组成的激光脉冲的情形中，上升边激光能量加工上钝化层(其产生大烧蚀坑或引起钝化结构中形成裂缝的风险较小)，而下降边可见光/IR激光能量除去残留链路材料(其对下钝化层和硅衬底产生损伤的风险较小)。当可见光激光能量被选择为绿光和蓝光光谱时，相对使用单一IR激光波长的现有技术，总的有效激光束斑尺寸被显著减小。基于链路结构，UV和IR/可见光激光能量的参数和它们的时序可调整以便获得最好的结果。0013能量分布图包括不同激光波长的基本无抖动形式的激光脉沖提供稳定且唯一的激光能量分布图，该能量分布图具有多个在不同波长处的能量峰值，且抖动时间减小并受控制。通过同步驱动信号驱动不同波长的各激光能量发生器减小激光脉冲能量分布图抖动，通过注入锁定启动在不同的激光波长的激光能量积累，或这两种措施都能实现短峰间间隔的可控时移波长峰。0014本发明额外的方面和优点将从下面优选实施例的详细描述中看出，这些描述是参考附图进行的。0015图1是DRAM的一部分的示意图，其示出了在通用电路单元的备用行中的可编程链路的冗余布局以及该可编程链路。0016图2A是传统的大半导体链路结构的局部截面侧视图，该链路结构接收具有现有技术脉冲参数的激光脉冲。0017图2B是图2A中链路结构和激光脉冲以及邻近电路结构的局部俯视图。0018图2C是图2B的链路结构的局部截面侧视图，其中链路结构己经被现有技术激光脉冲除去。0019图3是激光系统实施例的简化总方框图，该实施例配置有两个由注入锁定耦合的激光头，其输出被用来形成脉冲激光输出光束，且脉冲能量分布图由两种不同波长组成。0020图4A和4B示出了用来形成图4C所示的特定形状的激光脉冲能量分布图的不同激光波长的系列激光能量的例子，其中在来自图3中两个激光头的不同波长处有两个部分交迭的能量峰。0021图5A，5B和5C示出了用来形成特定形状的激光脉冲能量分布图的不同激光波长的系列激光能量的例子，该特定形状的激光脉冲能量分布图在来自图3中两个激光头的不同波长处有两个未交迭的能量峰。0022图6A是用于组合两个脉冲激光输出的现有技术系统的简化总方框图。0023图6B是示波器轨迹，其示出由图6A的现有技术激光脉冲组合系统展示的激光脉冲抖动的效果。0024图7是示波器轨迹，其示出由按照本发明实施的激光脉冲产生系统实现的激光能量分布图。0025图8是激光脉冲产生系统实施例的简化方框图，该实施例配置有应用到两个激光头Q开关的同步RF驱动信号，这两个激光头的输出形成脉冲的或以脉冲形式发送的简称脉送的(pulsed)激光能量，其由不同波长的稳定输出能量分布图表征。0026图9A和图9B示出图8的RF信号驱动器的可替换实施例。具体实施例方式0027优选实施例使用发射具有不同波长和其他相同或不同的激光参数的激光脉冲能量的两个激光头，从而形成特定形状的激光能量分布图来加工在图1和图2A-2C所示类型的集成电路芯片上的导电性链路，其中激光能量分布图在不同激光波长有多个能量峰。0028一个优选实施例要求在激光能量分布图开始时使用从UV谐波波长激光头发射的激光能量，该激光能量分布图在工艺时序开始时产生，然后是来自可见光波长的激光头的激光能量，如绿光或蓝光激光。UV激光能量峰和可见光激光能量峰之间的时间延迟可根据工艺和靶结构控制，并且实际上可在0纳秒到300纳秒-500纳秒之间。在500纳秒时间范围内，光束定位系统(未示出)移动小于0.1微米；从而激光能量分布图中的两个激光能量峰动态入射(即，定位系统保持移动)到同一链路宽度，如单一激光脉冲的情形那样。0029由于UV激光能量的钝化材料的吸收，UY激光能量要么直接刺穿链路上的钝化层，要么上钝化层沿激光束路径经历温度增加，从而导致可靠和一致的上钝化层割裂(mpture)，而不会导致钝化层结构破碎(cmck)。这在链路宽度窄、链路厚度-宽度比高、以及在链路底部钝化层结构脆弱或钝化层由脆弱的低k材料(如SiLk)形成时特别重要。0030选择UV激光能量以便其割裂上钝化层并除去部分链路材料从而形成部分切断口容积区域(openvolumetricregion)。在完成UV段激光脉冲能量分布图加工后残留有部分链路材料。激光强度最高的UV激光束的中心不是直接入射到下钝化层和硅晶片衬底上；因此，这两者都由链路材料"护罩"良好保护而免受UV激光能量的损伤。用于加工链路结构的激光脉冲能量分布图的"第一阶段"割裂上钝化层并除去部分链路材料。可替换地，在绿光光谱内的激光能量可在激光脉冲能量分布图开始时选择，这是由于它对导电链路材料具有更好的能量耦合效率。在链路工艺开始时的激光脉冲能量分布图的短上升时间是有利的，因为其能更快地割裂上钝化层，给下钝化层在割裂前破碎留下较少时间。0031加工链路结构的激光脉冲能量分布图的"第二阶段"使用较长波长的可见绿光或蓝光激光能量来除去所有残留链路材料。因为可见激光能量仅需要完成链路加工的第二阶段，即除去在UV激光脉冲加工后余下的链路材料，从而完全形成开口容积区，所需的激光能量的量比传统以单一激光波长的单一激光脉冲进行链路加工所需的要小的多。结果，可见光激光脉冲损伤硅晶片衬底的风险被显著减小。另一方面，可见光波长的激光脉冲损伤下钝化层的风险很小，因为下钝化层材料不吸收它。0032两个发射激光能量的激光头优选以相同的重复速率进行链路加工操作，且其具有良好的相互同步性。用于链路加工的典型的激光脉冲重复速率范围在1KHz到200KHz之间或更大。对于不同的应用，激光脉冲重复速率可低于1KHz(低到1Hz)或高于200KHz。对于链路加工，形成激光能量分布图的两个或更多激光能量中的每一个范围都小于0.001[JJ到约20pJ，且每个的持续时间都在100fs到几十ns。0033另一个优选实施例要求使用由1064nm或1320nm激光能量，及其二次谐波或三次谐波(分别为532nm和660nm，355nm和440nm)激光能量组成的激光脉冲能量分布图来切断导电性链路。通过适当地选择形成激光脉冲能量分布图的每个激光波长的能量和时序，链路可以被切断，同时防止对邻近链路或硅晶片衬底的损伤。0034表1给出常用半导体器件链路金属对不同波长的吸收数据。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表1表明，如果以1320nm加工铜链路所需的初始能量为E，那么如果以660nm和1320nm的组合加工，则新的1320nm所需的能量值可以是50%E，而660nm能量值则可以约为25XE。关于对附近的链路结构的损伤，1320nm能量是两个应用的能量中具有较大光斑尺寸的能量，因而产生较大损伤的风险。然而，对于高斯型光束，从损伤的角度看，入射到链路结构任何部分上的50%E的1320nm能量产生的有效光斑尺寸为100%E的1320nm能量的80%。借助适当设计的聚焦光学器件，25%E的660nm激光能量的有效激光束斑尺寸可以等于或小于50%E的1320nm激光能量的激光束斑尺寸。0035关于对硅晶片衬底的损伤，25%E的660nm激光能量远低于硅衬底的损伤阈值。加上另一50%E的1320nm能量会留有足够的不损伤硅晶片衬底的上部或头部余地。这种能量的百分比混合可很容易地针对不同链路结构进行调整。例如，可以是40%-20%E的660nm能量和20%-60%E的1320nm能量。0036其他优选实施例要求使用不同波长的混合物。除了1320nm532nm9%25%和660nm激光能量的混合，其他混合可以是1320nm和330nm(其四次谐波)能量或1064nm能量，或者更短的激光波长能量，例如532nm、355nm、和266nm，所有这些都是来自Nd:YAG或Nd:YVO激光器的1064nm辐射的谐波。0037基波长与其二次谐波混合是有利的，因为这简化了聚焦透镜的设计。相对基波长及其三次谐波或四次谐波，为基波长及其二次谐波产生可为两种波长形成所需束斑尺寸的双波长透镜较容易。0038要求使用混合UV和1320nm激光能量的优选实施例的另一个优势在于UV激光能量有助于直接打开上钝化层。这对于切断具有非常窄链路宽度的链路是很有必要的。UV激光可以是Nd:YAG，Yb:YAG，Nd:YVO，Nd:YLF激光的三次谐波，或355nm、351■、或349nm或UV光谱中其他波长的Nd、Yb掺杂的光纤激光。绿光激光可以是Nd:YAG，Yb:YAG，Nd:YVO，Nd:YLF激光的二次i皆波，或532nm、526nm、或523nm或绿光光谱中其他波长的Nd、Yb掺杂的光纤激光。蓝光激光可以是来自于1320nm或其它激光源的440nm的Nd:YAG或Nd:YLF激光的三次谐波。优选可见光光谱中较短的激光波长，如400nm，这是由于更靠近UV波长(355nm)的可见光波长有助于混合激光能量聚焦到较小的束斑尺寸上。0039其他优选激光波长混合物可以是绿光和1320nm，绿光和1064nm，1064nm禾卩1320跳1064nm和1047nm，以及1320nm和1047nm。绿光和1300nm混合物在加工"粗(厚)铜链路"中非常有用，其束斑尺寸不是最关键的问题。绿光激光脉冲加速链路顶部的加热，从而有助于割裂上钝化层，而同时在钝化材料的其他地方产生破裂的风险较小。在绿光激光能量割裂上钝化层并除去部分链路材料后，1320nm激光能量完成链路工艺。因为残留链路材料已经被绿光激光能量加热，链路材料对1320nm能量的吸收将被极大地改善，这进而减小所需的1320nm的激光能量。而且，硅晶片衬底对1320nm的能量具有低得多的吸收系数。所有这些因素叠加并导致所用的激光能量对硅晶片衬底的损伤风险小得多。对于UV激光波长和蓝光或绿光激光波长的混合物，UV波长可以是355nm、266nm、或更短的波长。0040图3示出系统50的一个实施例，其使用不同激光波长的两个激光头52和54的输出来形成特定形状的激光输出脉冲能量分布图。系统50优选是，但可以不必是以注入锁定实施的，从而减小激光输出抖动以便形成可靠稳定的脉冲能量分布图。当两个激光头输出能量部分临时交迭从而形成具有分离的不同波长峰的激光脉冲能量分布图时抖动减小。在这些实施例中，其中输出能量暂时交迭，特定形状的能量脉冲分布图具有至少部分对应于两个激光头输出能量的特征。用于减小抖动的源和技术在下面参考图6A，6B，7和8进行描述。0041系统50由发射激光输出的两个激光头52和54组成。激光头52由激射物质(未示出)、泵浦源(未示出)、和高速快门器件(如Q开关56)组成，其产生所需能量分布图的脉冲激光输出光束。激光头52和可选衰减器58及扩束器59元件形成激光导轨(laserrail)60，激光能量的脉冲输出光束62从其中发出。类似地，由激射物质(未示出)、泵浦源(未示出)、和高速快门器件(如Q开关66)组成的激光头54产生所需能量分布图的脉冲激光输出光束。激光头54和可选衰减器68和扩束器69元件形成激光导轨70，激光能量的脉冲输出光束72从其中发出。本领域技术人员可以理解激光输出波长和其他激光参数规定激光头52和54的元件的特定设计和配置。激光导轨60的激光输出的光束62入射到分束器74，其与反射镜76配合引导注入锁定激光束62的能量的一小部分78至激光头54，并通过直接传输将激光束62的激光能量的其余部分传给光束组合器80。激光导轨70的激光输出的光束72是部分地响应注入的激光能量产生的，其从反射镜84反射以便入射到光束组合器80上。光束组合器80接收激光导轨60和70的系列脉送的激光输出，从而形成脉送的激光输出光束86，其由入射到要微加工的多层结构上的所需的激光脉冲能量分布图表征。可选谐波变换器88可与在入射到光束组合器80之前的激光头输出脉冲的光束关联。系统操作的细节以及其他系统实施例的细节将在下面完整地描述。0042图4A，4B和4C示出激光脉冲能量分布图合成的一个例子，该激光脉冲能量分布图是由部分暂时交迭的激光输出62和72形成的。图4A示出激光导轨60产生的一系列脉冲尖峰90。每个脉冲尖峰卯的能量分布图具有快速上升时间和适于割裂靶链路材料的峰能量水平92。图4B示出一系列由激光导轨70产生的脉冲尖峰94。脉冲尖峰94具有比脉冲尖峰卯长的持续时间并相对后者被延迟，以便系列脉冲尖峰卯和94部分暂时交迭。每个脉冲尖峰94的能量分布图具有相对缓的上升吋间和适于除去由脉冲尖峰90引起的靶链路材料割裂形成的开口中残留靶材料的峰能量水平96。脉冲尖峰94的上升时间比脉冲尖峰90的上升时间较长，且脉冲尖峰94的能量小于脉冲尖峰90的能量。脉冲尖峰90和94每个的持续时间范围在约1ps到约100ns之间。图4C示出光束组合器80的输出端产生的两个系列的激光脉冲分布图98。光束组合器80可基于偏振或简单的部分传输和反射，如50。％-50%或40%-60%，并基于脉冲尖峰90的能量要求和脉冲尖峰94的能量要求。各脉冲尖峰90和94的尖峰92和96的相对位置取决于它们之间的时移。这样的时移可通过，例如规定适当的激光头52和54的不同Q开关点火吋间，以及适当的沿图3所示的路径"A"的光纤长度而实现。图4C示出形成系列单一脉冲98的脉冲尖峰90和94的交迭，每个脉冲都具有峰值100和102，其由出现时间，各脉冲尖峰卯和94的能量分布图的峰值能量水平表征。峰100和102之间的延迟时间在约0到500ns之间。峰100的前沿上升时间短于约10ns，且激光脉冲分布图98的总持续时间约比5ns长。0043图5A，5B和5C示出使用系列独立激光脉冲能量分布图形成暂时无交迭脉送的激光输出62和72的光束的一个例子。图4A和5A的系列脉冲尖峰90是相同的，且图4B和5B的系列脉冲尖峰94也是相同的。然而相应脉冲尖峰90和94的时移足够大而不会交迭。图5C示出交替、无交迭的脉冲尖峰90和脉冲尖峰94的组合系列104，其各自的尖峰能量水平92和96是部分独立、无交迭脉冲。0044通过采用多激光头，并使用偏振敏感元件或其他元件，如光束组合器80，在不同加工阶段用由两个不同波长组成的激光脉冲能量分布图进行的半导体链路加工可以更高激光功率或更高激光脉冲重复速率实现，或延伸到两个以上不同激光波长。0045虽然有组合由多个激光头发出的激光脉冲的现有技术，但还没有讨论在脉冲组合过程中激光脉冲抖动的问题。激光脉冲抖动是激光脉冲吋序相对激光脉冲控制信号的随机抖动。对于用在激光链路加工中的典型二极管泵浦固体(DPSS)激光器，激光脉冲抖动在5ns到30ns范围内。这意味着当从两个激光头发出的两个相应脉冲以近似脉冲抖动范围的量时移时，激光脉冲能量分布图的形状实际上不能稳定。0046解决激光脉冲抖动的问题使得能够实现高精度和稳定的由两个或两个以上不同激光波长组成的能量分布图的激光脉冲。从两个激光头发出并由范围在0到几百纳秒时间间隔分离的激光能量可以用来产生具有稳定的激光脉冲能量分布图形状并可用于多种应用的组合激光脉冲。本发明的这方面基本消除多个激光头之间的激光输出抖动，并因此能够使用更高激光功率、更高激光脉冲重复速率、或特殊构型的激光脉冲形状。0047激光脉冲抖动主要来自两个原因，激光器驱动电子线路和激光器自身。回顾传统激光器驱动电子线路，其给出由下面描述的特定发明解决的激光脉冲抖动原因。图6A示出为激光脉冲组合配置的现有技术系统110。系统110包括配置有声光(A-O)Q开关的DPSS激光导轨112和114。电子控制器/延迟控制器116在输出端118提供声光Q开关RF信号和激光脉冲需求控制信号至激光导轨112和114，激光导轨112和114相应地发射各自脉送的激光输出光束130和132。输出光束130直接传播入射到光束组合器134上，而输出光束132通过反射镜136反射传播入射到光束组合器134上。光束组合器134接收并组合脉送的激光输出光束130和132，从而形成激光脉冲的同轴光束138。0048对于声光Q开关固体激光器，为了实现较高的脉冲间稳定性，声光Q幵关RF信号仅在其跨过预设触发点时切断从而产生激光脉冲，在优选实施例中该预设触发点是零电平。例如，如果Q开关RF信号频率是48MHz，则两个连续Q开关RF信号过零点之间的时间差约为10ns。因为激光脉冲时序命令控制信号是随机的并与Q开关RF信号不同步，响应激光脉冲时序命令控制信号出现的实际Q开关RF信号切断有10ns的随机时序不确定性。当两个相似的激光导轨用于脉冲组合时，从两个激光导轨发出的两个激光脉冲的脉冲抖动将是20ns。0049图6B示出按照现有技术形成的激光脉冲组合同轴光束138中的激光脉冲抖动。特别地，图6B示出示波器轨迹150，其表示通过组合输出光束130的12ns宽激光脉冲152和输出光束132的23ns宽激光脉冲154而形成的同轴光束138。相邻12ns宽和23ns宽激光脉冲间的平均时间延迟是60ns，且它们之间组合的激光脉冲抖动约为50ns。图7是示波器轨迹156，其示出激光脉冲的所需激光能量分布图形状，该激光脉冲是脉冲宽度12ns的激光输出152和脉冲宽度23ns的激光输出154的组合，激光输出152和激光输出154之间的时间延迟为10ns。除了它们之间平均延迟时间差，图7的激光输出152和154对应于参考图6B描述的各激光脉冲152和154。显然，激光脉冲抖动使得现有技术的激光脉冲组合技术不可用。0050为了减小源自激光驱动电子线路的激光脉冲抖动，图8中所示的激光系统160的一个实施例采用了一种设计，其中与多激光器相关的声光Q开关由公共RF信号驱动器发出的同步驱动信号驱动。系统160包括DPSS激光头162和164，其配置有各自的声光Q开关166和168。由激光控制信号驱动器172和RF信号驱动器174组成的激光驱动器子系统170控制激光头162和164工作。激光控制信号驱动器172提供激光脉冲时序命令控制信号176，而RF信号驱动器174响应它们提供同步化的RF信号至声光Q开关66和168。与激光头162相关的紫外光波长转换器180提供脉送的UV激光输出光束182，与激光头164相关的绿光波长转换器184提供脉送的绿光激光输出光束186。UV激光输出光束182直接传播入射到光束组合器188，而绿光激光输出光束186从发反射镜190反射传播入射到光束组合器188。对UV光高度透过并对绿光高度反射的光束组合器188接收并组合UV光和绿光激光输出光束182和186，从而形成激光脉冲光束192。在RF信号驱动器174和各声光Q开关166及168之间不同长度的RF同轴光缆194和196可用来提供输出光束182和186之间相应激光脉冲之间的延迟时间，该输出光束182和186从不同激光头162和164发出。0051借助该设计，当激光脉冲时序命令控制信号176请求激光脉冲时，在应用到声光Q开关166和168的RF驱动信号为过零电平，即相对RF驱动信号电平不是随机时，两个激光能量都被激励从而保持激光输出振幅的高度稳定性。然而，即使Q开关RF信号切断展示出相对激光脉冲时序命令控制信号176相同的10ns的时间抖动，在激光脉沖之间也没有相对的脉冲抖动，这是由于应用到声光Q开关166和168的RF驱动信号的同步化。因此，稳定的激光脉冲能量分布图可以激光脉冲峰值之间准确的时序实现。激光稳定性的操作容限在约±10%内是可以实现的。0052图9A示出由RF信号发生器200组成的RF信号驱动器174的实施例，该RF信号发生器200为第一RF驱动器/放大器202和第二RF驱动器/放大器204提供公共Q开关RF信号。RP驱动器/放大器202沿同轴缆线194提供RF驱动信号至声光Q开关166，且RF驱动器/放大器204沿同轴缆线196提供RF驱动信号至声光Q开关168。0053图9B示出由RF频率发生器210组成的RF信号驱动器174的可替换实施例，该RF频率发生器210为第一RF信号发生器212和放大器214组合，第二RF信号发生器216和放大器218组合以提供公共Q开关RF频率信号。放大器214沿同轴缆线194提供RF驱动信号至声光Q开关166，而放大器218沿同轴缆线196提供RF驱动信号至声光Q开关168。在可替换实施例中，Q开关RF信号驱动器174使用公共Q幵关RF频率信号作为不同RF信号发生器212和214及它们各自功率放大器214和218的输入，从而驱动不同声光器件166和168。对于不同功率放大器214和218，Q开关RF信号切断时间的差可以是Q开关RP频率周期时间一半的整数倍。在该情形中，应用到不同激光头的所有RF信号将在过零电平切断，然而，切断延迟时间为Q开关RF频率周期时间一半的整数倍。根据Q开关RF信号频率，这将可在几个纳秒的步骤中在激光脉冲间产生可编程延迟时间。0054本领域技术人员可以理解，当RF信号发生器212和216的RF触发点在同一电平或不同电平连续可编程时，可在第一和第二激光能量之间实现连续可编程延迟时间。0055在Q开关RF信号切断后，从所谓的量子噪声开始形成激光脉冲。由于量子噪声的随机性，Q开关RF信号切断的时间和激光脉冲开始形成的时间之间的随机时间变化在几个纳秒到IO纳秒之间。为了减小源自激光脉冲形成过程的激光脉冲抖动，优选实施例利用要注入另一个激光头的小部分来自一个激光头(该激光头比另一个形成脉冲早)的激光输出能量，以便另一个激光头脉冲形成将从注入的激光信号幵始，并进而消除激光形成抖动。0056图3示出本实施例的一种系统配置，该系统利用两个由注入锁定耦合的DPSS激光器。注入锁定是利用从激光头52(或激光导轨60)通过注入到激光头54的光学路径发出的第一激光脉冲62的小部分激光能量执行的。激光头54的Q开关66是在激光头52的Q开关56激励后延迟一段时间再激励的。光学路径可包括光纤激光器来输送注入的激光信号。光学路径的长度可调整来实现来自激光头52和54的两个激光能量之间所需的延迟时间。借助激光头52的注入激光能量，激光头54的激光脉冲是响应注入的激光能量，而不是通过共振器中量子噪声的刺激形成的。注入锁定将光束62和72的激光脉冲高度同步化，因而显著减小它们之间的相对脉冲抖动。图8中的虚线220表示提供由激光脉冲抖动的两种解决方案实施的激光系统的激光头162和164的注入锁定。0057激光头52的基波长可经腔外谐波转换为二次谐波波长或三次谐波波长，同时注入激光能量是从基波长获得的，该基波长与激光头54的激光波长相同。腔外谐波转换实施是通过使用可选谐波转换器88实现的，该可选谐波转换器88接收来自激光头52(或激光导轨60)的脉冲激光束60。0058激光头54的激励时序可相对激光导轨60的输出脉冲电控，以便激光导轨70的每个输出脉冲的起始点可以是在相应激光导轨60的输出脉冲的起始点和结束点之间的任意时间，如图4A和4B所示，从而改变图4C中形成的激光脉冲能量分布图的脉冲形状。0059典型激光脉冲尾部持续相对长的时间，即使对较短的半峰值全宽度(FWHM)。例如，对于标称5ns脉冲宽度(FWHM)的激光脉冲，总激光脉冲宽度(从激光能量刚开始到刚结束之间测量的)可以是15ns到20ns。这为激光头54的输出脉冲提供了相当宽的可利用激励时序范围。当注入激光信号的光束路径，图3中的"A"在注入激光头54之前更长时，激光头52和54的相应输出脉冲之间的延迟可以增加，因此包括所形成的激光脉冲能量分布图的两个能量峰可暂时由小量抖动完全切断，如图5A，5B和5C所示。0060解决激光脉冲抖动的这些方面可允许以高度准确的时序和分布稳定性，从多个激光头产生特定形状的激光能量分布图的激光脉冲。例如，从不同激光头发出的两个激光脉冲可用来产生准确和稳定的脉冲分布图形状，或"激光能量分布对时间"关系的激光脉冲，从不同激光头发出的这两个激光脉冲的时间差在零到几百纳秒范围内。这两个激光头可以以不同激光脉冲参数操作，例如不同的脉冲宽度、每脉冲的能量、光束发散角、和不同激光波长。在改变激光脉冲分布图形状，"激光能量对时间"的分布，不同发散角，和最终激光脉冲分布的波长方面宽泛的灵活性对于不同的应用是非常有用的工具。0061由不同激光波长组成的准确和稳定的激光脉冲能量分布图的产生适于用在半导体存储芯片链路加工中。可获得链路结构加工质量的提高，例如使用来自第一激光头的较短持续时间的激光能量和来自第二激光头的较长持续时间的激光能量形成具有快速上升边缘和长脉冲宽度的激光脉冲分布图，或尖峰位于分布图中某处的激光分布图形状。再次参考图4A-4C，当两个激光头以不同激光波长工作时，按照本发明，可以实现如下特征的激光脉冲分布图例如，在分布图的第一所需时间段，uv波长的激光能量的激光脉冲分布图，以及在分布图的第二所需其他时间段，绿光或其他波长的激光能量。例如，激光脉冲分布图98的前面部分或峰值100处于UV波长，而激光脉冲分布图98的后面部分或峰值102处于绿光波长。由于前面描述的原因，上述特征对链路加工是非常有用的。优选波长组合，例如1064nm和1320mn，355nm的UV和1064nm或1320nm的近红外对于不同链路结构或不同应用是可以实现的。0062该应用系统可以控制激光脉冲分布图、其能量分量和波长分量，从而进一步促进系统的其他功能，例如光束-工作靶对准。例如，对于光束-工作靶对准，该系统可仅使能激光脉冲分布图的绿光能量部分，或仅UV激光能量部分，而不使能能量分布图的其他部分，从而改进衬度和提高靶特征部件反射的信噪比，从而提高对准准确度。对于链路加工，系统充分利用激光脉冲能量成形的能力。0063对本领域技术人员来说显然的是，对于上述实施例的细节可在做出许多改变而不偏离本发明基本原理。因此本发明的范围应仅由所附权利要求来限定。权利要求1.一种激光微加工多层结构的方法，其除去深度方向上的部分靶层材料，而不引起所述多层结构的非靶层材料附近明显的损伤，该方法包括产生能量分布图由第一和第二能量分布图部分组成的激光脉冲，所述激光脉冲包括所述能量分布图第一部分中第一激光波长的第一激光能量特征，和所述能量分布图第二部分中第二激光波长的第二激光能量特征；引导所述激光脉冲至所述靶层材料；在所述能量分布图的第一部分中第一波长的所述第一激光能量特征在深度方向除去所述靶层材料的初始部分，从而形成部分部切断口容积区域而不损伤所述多层结构的非靶层材料；和在所述能量分布图的第二部分中第二波长的所述第二激光能量特征在深度方向除去所述靶层材料的其余部分，从而完成所述部分切断口容积区域的形成而不损伤所述部分切断口容积区域下面或附近的非靶层材料。2.如权利要求1所述的方法，其中所述多层结构包括位于叠层中的上钝化层和下钝化层之间的导电链路；且其中所述靶层材料的初始部分包括所述上钝化层区域，所述靶层材料的所述其余部分包括所述导电链路的区域，而所述非靶层材料包括所述部分切断口容积区域下面附近中的所述下钝化层区域。3.如权利要求2所述的方法，其中所述上钝化层和所述导电性链路在边界界面处彼此接触，且其中被除去的所述靶层材料的初始部分进一步包括从所述边界界面处导电链路的区域除去的部分。4.如权利要求2所述的方法，其中所述第一激光能量具有割裂上钝化层而不使邻近上钝化层结构破裂的量。5.如权利要求4所述的方法，内。6.如权利要求2所述的方法，钝化层由低k材料制成。7.如权利要求2所述的方法，镍、钛、钨、铂、镍铬、氮化钛、其中所述第一波长在紫外波长范围其中一个或更多所述上钝化层和下其中所述导电链路包括铝、铜、金氮化钽、硅化钨、或其他类金属材8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一波长对应于限定所述部分切断口容积区域的表面尺寸的有效激光束斑尺寸。9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一波长在可见光或红外光波长范围内，且其中在所述部分切断口容积区域下面附近的非靶层材料对所述第一波长是基本透明的，因而所述第一波长不会对其造成可察觉的损伤。10.如权利要求1所述的方法，其中所述第二波长在可见光或红外波长范围内，且其中所述部分切断口容积区域下面附近的非靶层材料对所述第二波长是基本透明的，因而所述第二波长不会对其造成可察觉的损伤。11.如权利要求1所述的方法，其中所述非靶层材料具有损伤阈值，所述第一波长在紫外波长范围内，且所述第一波长被所述非靶层材料吸收，但具有所述非靶层材料损伤阈值以下的第一激光能量的量。12.如权利要求l所述的方法，其中所述激光脉冲具有主要为高斯型并带有中心区域的光束能量分布图，且该能量分布图最高能量量集中在所述中心区域；所述多层结构包括位于导电链路和衬底之间的钝化层，该导电链路包括部分所述靶层材料并具有一定宽度；以及所述非靶材料包括所述钝化层，且所述导电链路的宽度使其用作防止所述第一激光输出的最高能量损伤所述钝化层的护罩。13.如权利要求1所述的方法，其中所述激光脉冲具有短于10ns的前沿上升时间和长于5ns的总持续时间。14.如权利要求1所述的方法，其中所述第一激光能量特征持续1ps到50ns，所述第二激光能量特征持续1ps到50ns。15.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二能量特征包括各自第一和第二激光能量峰值，且其中所述第一激光能量峰值和第二激光能量峰值由0到300ns范围内的时间延迟分离。16.如权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二激光波长在红外到UV波长范围内，包括1.32卩m、1.30(Jm、1.064卩m、1.053卩m、1.047(Jm以及它们的二次、三次、和四次谐波。17.如权利要求16所述的方法，其中所述第一和第二激光波长相同。18.如权利要求16所述的方法，其中所述第一激光波长比所述第二激光波长短。19.如权利要求l所述的方法，其中所述第一激光能量约在0.001卩J到20[JJ之间，且所述第二激光能量约在0.001pJ到20|JJ之间。20.如权利要求1所述的方法，其中所述激光脉冲重复速率在约1Hz到约200KHz之间。21.—种激光微加工多层结构的方法，其用来除去深度方向的部分所述靶层材料而不会对邻近的所述多层结构的所述非靶层材料产生可察觉的损伤，该方法包括将第一激光能量的第一波长的第一激光输出引导入射到靶层材料上，所述第一波长和第一激光能量配合以在深度方向除去所述靶层材料的初始部分，从而形成部分切断口容积区域，且不损伤所述多层结构的非靶层材料；以及将第二激光能量的第二波长的第二激光输出引导入射到所述靶层材料上，所述第二波长和第二激光能量配合在深度方向除去所述靶层材料的其余部分，从而完成所述部分切断口容积区域的形成，且不损伤部分切断口容积区域下面和邻近区域中的所述非靶层材料。22.如权利要求21所述的方法，其中所述多层结构包括位于叠层的上钝化层和下钝化层之间的导电链路；且其中所述靶层材料的初始部分包括所述上钝化层区域，所述靶层材料的其余部分包括所述导电链路区域，且所述非靶层材料包括所述部分切断口容积区域下面附近区域的下钝化层区域。23.如权利要求22所述的方法，其中所述上钝化层和导电链路在边界界面彼此接触，且其中所述除去的靶层材料的初始部分进一步包括在所述边界界面从所述导电链路区域除去的部分。24.如权利要求22所述的方法，其中所述第一激光能量的量能够割裂所述上钝化层而不使邻近上钝化层结构破碎。25.如权利要求24所述的方法，其中所述第一波长在紫外波长范围内。26.如权利要求21所述的方法，其中所述第一波长在可见光或红外波长范围内，且其中在所述部分切断口容积区域下面邻近区域内所述非靶层材料对第一波长是基本透明的，因此第一波长不会对其产生可察觉的损伤。27.如权利要求21所述的方法，其中所述第二波长在可见光或红外波长范围内，且其中在所述部分切断口容积区域下面邻近区域内所述非靶层材料对第二波长是基本透明的，因此第二波长不会对其产生可察觉的损伤。28.如权利要求21所述的方法，其中所述非靶层材料具有损伤阈值，所述第一波长在紫外波长范围内，且所述第一波长被所述非靶层材料吸收，但其具有在所述非靶层材料损伤阈值以下的第一激光能量29.如权利要求21所述的方法，其中所述第一激光输出具有主要为带有中心区域的高斯型光束能量分布图，且所述能量分布图的最高能量量集中于所述中心区域；所述多层结构包括位于导电链路和衬底之间的钝化层，所述导电链路包括部分所述耙层材料并具有一定宽度；以及所述非靶层材料包括所述钝化层，且所述导电链路的宽度使得其用作防止所述钝化层被所述第一激光输出的最高能量量损伤的护罩。30.如权利要求21所述的方法，其中所述第一和第二激光输出包括各个由一时间延迟分离的第一和第二能量峰值，且进一步包括形成特征为具有分离的性能特征的激光脉冲分布图的光束，这些分离的性能特征至少部分对应于所述第一和第二能量峰值。31.—种产生具有稳定能量分布图的激光脉冲的方法，该稳定能量分布图包括在所述分布图第一部分的第一激光波长的第一激光能量特征，和在所述分布图第二部分的第二激光波长的第二激光能量特征，该方法包括提供第一激光头，响应于第一驱动信号，第一波长且由第一能量分布图特征表征的第一激光能量从该激光头发出，和提供第二激光头，响应于第二驱动信号，第二波长且由第二能量分布图特征表征的第二激光能量从该激光头发出，所述第一和第二驱动信号是响应于时序命令信号同步形成的，因此具有范围限制在操作容限范围内的相对抖动；在所述第一和第二激光能量之间建立延迟；以及形成激光输出脉冲，其由至少部分对应于所述第一和第二能量分布图特征的输出脉冲能量分布图特征表征，所述输出脉冲能量分布图特征暂时由在所述第一和第二激光能量之间建立的延迟分离。32.如权利要求31所述的方法，其中所述第一激光器发出第一波长的第一激光能量，而所述第二激光器发出与所述第一波长不同的第二波长的第二激光能量。33.如权利要求31所述的方法，进一步包括引导所述激光输出脉冲入射到所述多层结构上，从而除去靶层材料，且其中所述输出脉冲顺序割裂所述靶层材料区域的初始部分，并除去所述靶层材料区域的其余部分。34.如权利要求33所述的方法，其中所述靶层材料包括导电链路。35.如权利要求34所述的方法，其中所述第一和第二波长在紫外、可见、或红外波长范围内，且所述第一波长比第二波长短。36.如权利要求34所述的方法，其中所述第一和第二波长在紫外、可见、或红外波长范围内，且所述第一和第二波长相同。37.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二脉冲分布图特征表示各自第一和第二分离的脉冲尖峰。38.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二激光头包括各自第一和第二声光Q开关，第一和第二RF驱动器响应时序命令信号，分别通过第一和第二RF传输介质提供第一和第二驱动信号至所述第一和第二声光Q开关，且所述第一和第二驱动信号具有在第一和第二激光能量之间建立延迟的相对延迟。39.如权利要求38所述的方法，其中所述第一和第二RF驱动器包括各自第一和第二RF放大器，所述第一和第二RF放大器共享来自RF信号发生器的公共RF信号，该公共RF信号响应时序命令信号，并在RF信号跨过激光激励触发点时被关断，从而确保激光能量稳定性限定在操作容限的范围内。40.如权利要求38所述的方法，其中基于所述第一和第二激光能量之间所需的时间延迟，所述第一和第二RF缆线的长度可选择为相同或不同。41.如权利要求38所述的方法，其中所述第一RF驱动器和第二RF驱动器分别包括第一RF信号发生器和放大器及第二RF信号发生器和放大器，所述第一和第二RF信号发生器共享来自RF频率发生器的公共RF频率信号，响应时序命令信号并在RF信号跨过零电平时，所述第一RF信号发生器关断第一放大器和第一声光Q开关的RF信号，从而确保所述第一激光能量稳定性限定在操作容限的范围内；在所述第一声光Q开关的RF信号被关断后并当所述RF信号跨过其零电平时，所述第二RF信号发生器以可编程延迟时间关断所述第二放大器和所述第二声光Q幵关的RF信号，从而确保所述第二激光能量稳定性限定在操作容限的范围内，且所述延迟时间是所述RF频率半周期时间的整数倍。42.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二波长在紫外、可见、或红外波长范围内，且所述第一波长短于第二波长。43.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二激光头通过将部分所述第一能量注入到所述第二激光头中而耦合。44.如权利要求43所述的方法，其中来自所述第一激光头的所述注入激光能量通过长度由所述第一和第二激光能量之间延迟确定的光学路径。45.如权利要求44所述的方法，其中所述光学路径包括光纤。46.如权利要求31所述的方法，其中所述第一和第二激光能量之间的延迟时间在零到约500ns之间。47.如权利要求31所述的方法，其中所述激光脉冲具有短于10ns且总持续时间长于约5ns的前沿上升时间。48.如权利要求31所述的方法，其中所述第一激光能量持续时间在1ps到100ns范围内，且所述第二激光能量持续时间在约1ps到约100ns范围内。49.如权利要求31所述的方法，其中所述脉冲抖动范围的操作容限为约10ns。50.如权利要求31所述的方法，其中所述激光能量稳定性的操作容限为约±10%。全文摘要由分布图的不同时间的不同激光波长表征的特定形状的激光脉冲能量分布图(98，104，156)，提供了减小的、受控制的抖动，从而使得可以进行能够获得高质量加工和较小可能光斑尺寸的半导体器件微加工。文档编号H01L21/461GK101102866SQ200580046660公开日2008年1月9日申请日期2005年12月7日优先权日2004年12月9日发明者H·W·鲁,K·布吕兰,L·孙,R·F·海恩斯,R·哈里斯,W·J·乔丹斯,Y·孙申请人:电子科学工业公司