JPS63115397A - 集積回路の修理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、半導体デバイスを実装するのに使用する基板
の作成方法に関し、より具体的には基板上の薄膜導体配
線の不連続部の（以下開路と称する）を、デカル（ｄｅ
ｃａｌ　）から転移された金属製補修膜で開路の両端間
に薄い自己支持形の金属製架橋を形成し、超短波ポーン
を用いてこの補修膜にパターン付けすることにより、修
理することに関する。

Ｂ、従来技術およびその問題点 半導体チップ」二のデバイス密度を高めるために、半導
体デバイスを機械的に支持しこれを入出力デバイスにま
た互いに電気的に相互接続するのに使用される実装用セ
ラミック基板上の回路密度を高めることが必要になって
きた。そのため、デバイス端子に適当な電圧を供給し、
同じ基板に接続された他のデバイスと連結し、デバイス
の非常に近接して隔置された端子パッドをファン・アウ
トさせて外部コネクタをこれに接続できるようにするた
めに、数層の相互接続された導体を備えた多層基板が開
発され使用されるようになった。このような多層基板の
内部層面および外表層面上の導体パターンは、通常タン
グステンやモリブデンなど耐火性金属粉末をかなりの比
率で含むペーストまたはインクを使ったスクリーン印刷
によって形成され、上記導体パターンは高温焼結ステッ
プで固結されて固形金属線となる。

上記のようにして形成された「厚膜」回路の回路密度、
すなわち表面の単位面積中に形成できる回路線の数は、
その形成に使用されるスクリーン印刷技術により厳しく
制限される。真空蒸着金属膜を併用するりソグラフィ技
法、すなわち半導体デバイスの製造に広く利用されてい
るいわゆる「薄膜」技法によって回路線を作成する場合
には、それよりもずっと高い回路密度が実現される。こ
のような薄膜回路技法を、セラミックおよびガラス・セ
ラミックの基板上で回路線の作成に応用すると、相互結
線の長さを減少させ、マルチチップ多層基板内で必要と
なる埋設層の数を減少させることができる。

薄膜技術は半導体デバイス製造において長足の進歩を遂
げ、今日では１ミクロン間隔で隔置されたミクロン幅の
線からなるパターンが日常的に大量生産されるまでにな
ってきた。半導体デバイス製造の場合、シリコン・ウェ
ーハの孤立した部分にある欠陥は、その欠陥領域内にあ
る１つまたは複数のチップを廃棄することにより簡単に
処理できるかが、一方、大きなマルチチップ基板表面の
どこかの部分に欠陥があると、基板の全領域間を広い範
囲で相互結線が覆っているために、基板全体が不合格に
なることもあり得る。したがって、大きなマルチチップ
・セラミック基板に薄膜技術を使用する際の主要な課題
は、大きな範囲にわたって欠陥のない薄膜導体パターン
を製造できること、または短絡や開路などの欠陥を容易
に修理できるようにすることである。半導体製造技術で
の豊富な経験によれば、ごく僅かのこのような欠陥を補
修できるか否かで、収率にゼロから９０％程度までの差
が出ることがあり得ると予想される。

短絡、すなわち導線間の望ましくない金属架橋を修理す
る方法は、単純で簡単である。この方法には、レーザ融
除、研削ジェット・トリミング、選択的エツチング、機
械的切断手段を用いた架橋金属の切断などがある。架橋
金属がその下の表面に付着していない場合、米国特許第
４５０４３２２号に記載されているように、超音波ホー
ンを使って架橋金属を有効に除去することができる。こ
の方法では、付着していない金属が剥落するまで、架橋
金属すなわち短絡金属の領域に、水などの液体継手（ｃ
ｏｕｐｌｉｎｇ　１ｉｑｕｉｄ）媒体中で発生させた強
い超音波振動を作用させる。薄膜メタライズ線パターン
中に形成される開路は、大抵は基板表面に付着した微細
なちり粒子や繊維によってひき起こされる。通常、大き
なちり粒子は、薄膜加工で使用される通常のクリーニン
グ法で除去されるが、微細なちり粒子は典型的な大きさ
が１ミクロン以下の開路を生じさぜる。開路欠陥に対す
る簡単でを効な修理技法がなければ、薄膜導体パターン
を備えた大きなマルチチップ基板を製造することは実際
」１不可能である。

しかし、開路欠陥を局部的に修理する方法は少ない。こ
のような開路欠陥を有する基板の一つの修理方法は、エ
ツチングや研削によって欠陥パターンを完全に除去して
から、リソグラフィおよびメタライズ壷ステップを繰り
返すことである。この方策は、コストが高くつく上に、
再加工されたパターン中に同様な欠陥がないことを保証
するものではない。さらに、補修用パターンをもとのパ
ターン上に正確に重ねるには、克服すべき技術的な障壁
が数多くある。

開路欠陥が薄膜パターンの全域でランダムに生じ、基板
中では数多くの異なる回路パターンが使用され、また補
修用金属パターンと基板パターン間で正確に位置合せす
ることが必要とならないようにすることが望ましいので
、修理方法が欠陥の個所にある薄膜線のパターンに特異
的なものでなく、むしろ普遍的なものであることが望ま
れる。

予めパターン付けした補修膜の使用は、異なる回路パタ
ーンを使用するたびに、または非常によく見られること
であるが異なる個所に開路が生じるごとに、新たなデカ
ルΦデザインが必要になるので、除外すべきである。こ
れは、極めて非実用的であり、実現に時間がかかる。修
理工程で補修用金属と開路欠陥との正確な位置合せが必
要となる場合、その修理工程もやはり非実用的で非経済
的となる。また、薄膜パターンの始めは欠陥のなかった
区域に、修理工程中に新たな欠陥を生じさせないために
、補修用金属の付着を基板の大部分にではなく、大体局
部的開路欠陥区域に限定することが望ましい。したがっ
て、修理方法は、性質が普遍的で、サイズが局限的なも
のでなければならない。

米国特許第４２５９３８７号は、半導体７寸・ソケージ
中の開路および短絡を修理する方法を開示している。こ
の第４２５９３６７号特許は、現在の技術で薄膜線を修
理するのに必要な複雑なステ・ツブを例示している。第
４２５９３８７号特許の方法を利用する際、先ずレーザ
光線または電子線を使って短絡の両側で導体を切断して
、短絡を開路に変えてから、絶縁層を付着させ、絶縁層
中にヴアイアをエツチングして、下側にあるメタラージ
内の短絡をバイパスし開路を架橋しなければならない。

次にメタライズ・ストリップを付着して、絶縁層内の各
ヴアイアを接続させる。この方法は、非常に複雑であり
、精密な位置合せと多段階の処理が必要である。

修理すべき個所を決定するためマスクなどを実現しなけ
ればならないことも望ましくない。その場合、開路はラ
ンダムに生じるので、はとんどすべての修理状況で、そ
れぞれ基板の様々な区域をカバーする独特のマスクが必
要になる。そうなれば、実現するのに非常にコストがか
かり、極めて非実用的である。そのうえ、こわれ易い薄
膜メタライズ・パターン」−にマスクを被せるのは、こ
のパターンにさらに損傷を与えるきらいがある。基板製
作工程の任意の時点で実現できる普遍的なマスクなしの
修理手段が望まれている。

米国特許第４４４２１３７号は、セラミ・ツク基板上の
先行金属パターンに保護金属被覆を被せる、マスクなし
の方法を開示している。この方法では、保護被膜用に選
ばれた金属を基板表面全体にわたって真空蒸着またはス
パッタリングによってブランケット付着させて、基板上
の金属パターンならびにその中間にある露出したセラミ
ック区域を覆わせる。ブランケット付着された金属は、
セラミ・ツク表面と下にあるパターン表面への物理的接
着力にあまり差がない。したがって、金属は以前から存
在シテいるパターンにもセラミック基板にも接着する。

これは、大抵は、プランケ・ソト伺着された金属とセラ
ミック基板の間に原子的接触が確立されることによるも
のである。というのは、セラミック基板本来の凹凸のた
めに、基板表面がスバ、ツタリングや蒸着によって付着
されたメタライズをトラップする。そのあと、基板を適
当な環境中で、付着された金属と下の金属パターンとの
間に充分な拡散ボンディングが生じると同時に、露出し
たセラミック区域上に付着させた金属の剥脱と層剥離が
増進される温度にまで、加熱処理する。付着された金属
をセラミックから結合解除するには、単に拡散ボンディ
ングに必要なよりも高い温度が必要である。付着された
金属とセラミック基板の熱膨張による不整合により、剥
脱力が生じる。相対的な接着と剥脱が達成されると、基
板表面に水中で超音波ポーンの作用を及ぼし、露出セラ
ミ・ツク域から剥脱金属を選択的に除去させて、付着さ
れた保護金属で被覆された以前からの回路パターンだけ
を残す。

ただし、米国特許第４４．４２１３７号は、開路欠陥の
両端間に金属架橋を形成することによる欠陥の修理には
あまり適していない。この第４４４２１３７号特許の方
法では、真空蒸着技術によって、金属膜を直接基板表面
上に付着させる。直接的金属付着では、基板表面のいた
るところに金属が付着する。というのは、開路欠陥の発
生はランダムであって、基板ごとに異なり、基板上の他
のメタライゼーションを損うこともあるため、マスクを
通して修理区域だけに付着を行なうことは実際上不可能
である。回路パターン上に金属を直接付着すると、回路
線の金属厚さが増大するだけでなく、回路線の幅も増加
し、したがって、回路線間の間隔も減少することになる
。このため、回路線相互間に短絡が生じる可能性も高く
なる。さらに、熱処理で回路線へのオーバレイ金属の拡
散ボンディングを増進させる上に、セラミック表面から
金属膜を層剥離させなければならないので、この工程の
実施に必要な温度は、拡散ボンディングに必要な温度に
比べてより高くなる。温度が上がると、金属パターンの
過剰な変形が起こることがあり、またセラミック表面に
対するパターン付けされた薄膜金属線の接着力が低下す
る傾向もある。

さらに、金を補修用金属として使用する場合（金は好ま
しい補修用金属である）直接的付着では、修理に必要で
ない範囲にも金が付着されるために余分の経費がかかる
。

したがって、第４４４２１３７号特許の方法は、薄膜回
路線の修理には適していない、あるいはこの修理を主に
目的としたものではない。この方法を修理作業に応用す
る場合、数多くの技術的困難が生じるので、望ましくな
く、実際上実行不可能である。

以上のことを考えると、当技術では、導電性薄膜回路線
パターン内にランダムに発生する開路を修理する改良さ
れた方法が必要とされている。また、欠陥区域上での補
修用金属の精密な位置合せを必要とぜす、マスクやフォ
トリソグラフィ工程を必要としない修理技術も、当技術
で必要とされている。また、高価なスパッタリング・ス
テップや蒸着ステップがないことが望まれる。また、補
修用薄膜が選択的にパターン付けされたメタライゼーシ
ョンに結合してセラミック基板には結合せず、したがっ
て、過剰の金属を剥脱させるための高温が必要でなく、
残存金属が短絡を起こしたり線幅を増加させたりする可
能性がほとんどないようにすることも必要である。

また、開路の正確な形状や開路がパターン上のどこで生
じたかとは無関係に、任意のランダムな開路が修理でき
る普遍的な修理手段も必要とされている。また、補修用
金属の付着は、局部的開路区域に限定すべきである。

Ｃ０問題点を解決するための手段 したがって、本発明の主目的は、開路欠陥の両端間を架
橋する金属薄膜の形成により、薄膜導線パターン内にラ
ンダムに発生する開路欠陥を修理する方法を提供するこ
とにある。

もうひとつの目的は、補修用金属と開路とを大雑把に位
置合せするだけで、このような修理が実行できるように
することにある。

またもうひとつの目的は、マスクを用いず、かつフォト
リソグラフィ・スパッタリング工程や蒸着工程を必要と
しない修理方法を実現することにある。

一１３＝ なおもうひとつの目的は、補修膜を下にあるセラミック
基板にではなく、もともとのパターン付けられたメタラ
イゼーションに結合させることにある。

さらにもうひとつの目的は、いくつものランダムな開路
を局部区域で修理できるような、普遍的な補修手段を実
現することである。

本発明のこれらおよびその他の目的は、従来の修理方法
に付随する大部分の欠点を克服する本発明の方法によっ
て実現される。

約言すると、本発明を実行する好ましい方法は、開路欠
陥を含む薄膜パターンの全般区域上にポリイミドなどの
ギヤリア拳フォイルで支持された金などの適当な補修用
金属の薄膜をかぶせること、フォイルに重みをかけて修
理しようとする回路パターンと補修用薄膜表面を緊密に
接触させること、補修用薄膜の接触する薄膜線表面に対
するその薄膜のボンディングを増進させるのに充分な温
度で、不活性または還元性雰囲気を含む炉内で組立品を
熱処理すること、熱処理温度から冷却したあとで金補修
膜からポリイミド支持フォイルを剥がし取ることからな
る。

本方法のこの部分の後、開路の両端間および隣接する線
の両端間に金属架橋が形成される。隣接する線の両端間
の架橋は、除去しないと短絡が生じるので、望ましくな
い。本発明の基本的特徴は、超短波ホーン（すなわち、
通常はくさび形金属構造である超音波エネルギー集束手
段に結合された超音波トランスデユーサを含む装置）を
使うと、望ましい補修用架橋を残しながら望ましくない
架橋を選択的に除去することが可能であるという発見で
ある。超短波ホーンをその先端を水中に浸して使うと、
処理しようとする対象物への照射をより厳密に制御する
ことが可能になるので、他の超音波エネルギー源よりも
好ましい。したがって、次のステップは、修理する線の
不連続部の両端間の架橋修理膜を除去せずに、パターン
の隣接する導線間の接着していない架橋金膜を選択的に
除去するのに充分な長い時間、膜表面のごく近くに（典
型的には約２ｃｍ未満、好ましくは、用いようとする修
理工程に利用する正確な超音波エネルギーと希望の時間
に応じて、０．０２５ｃｍから０．１２５ｃｍの間）保
持した超音波ホーンを修理の全般区域に作用さぜること
である。主として、この工程段階は、超音波ホーンを使
って、ある最小サイズ（すなわち、隣接するパターン線
相互間の間隔Ｄ）の金属架橋（すなわち、下地基板また
は金属パターンに原子的にボンディングされていない金
属）を選択的に除去し、このサイズ未満（すなわち、開
路の長さｄ）の一定の架橋は除去しないようにすること
ができるという我々の発見に基づいている。したがって
、開路欠陥の差渡しが、修理しようとする表面」二の隣
接する線相互間の間隔よりも小さいことが必要である。

欠陥がすべて同じ大きさではなく、各部分をその部分の
すべての欠陥にとって充分な特定の時間の間超音波処理
することが必要な、リアル・タイム製造の状況では、開
路欠陥の差渡しが修理の領域にある隣接する導線相互間
の間隔の約１／３以下でなければならないことが判明し
ている。したがって、大部分の開路欠陥の差渡しが通常
は半導体装構造の線相互間の間隔、すなわち５ミクロン
以上よりもはるかに小さい、ザブミクロン級なので、こ
の要件は修理技術のオペラビリティに対する実際上の制
限となるが、実際に違反するこきはない。したがって、
本方法の有用性は、減少しない。

こうした選択的金属除去を可能とする上記の発見は、長
い方のメタライズ線（Ｄ）を除去するのに要する時間（
ｔｏ）と短い方のメタライズ補修ＫＭ（ｄ）を除去する
のに要する時間（１，＋）との間の下記の経験式で定量
的に表わされる。これらの線ｄ、Ｄは、本発明の方法に
よって架橋したり除去したりする。

ｔｏ　　　　　ｄ２ 　ｄＤ　２ 実際には、ｄは開路を横切る希望の金属架橋用の補修金
属の長さに等しく、Ｄは隣接する２木の線を横切る望ま
しくない金属架橋の長さに等しい（上記のことから示唆
されるように、その理由は、半導体装において、開路が
通常１ミクロンより一１７＝ はるかに小さく、一方隣接する薄膜線相互間の間隔が実
装応用例ではミクロン級やサブミクロン級の範囲にはな
いからである）。ｔＤおよびｔｄは、それぞれ本発明の
工程によって、形成されたメタライゼーションを超音波
除去するのに要する時間である。実際には、種々の出力
密度を何する超音波ホーンを使用すると、上記の関係式
と実験的観察から、隣接する線相互間の距離（Ｄ）が少
なくとも開路の長さくｄ）の約３倍である場合、開路上
の補修金属が除去されるずっ七以前に隣接する線相互間
の金属が除去される、すなわちｔｏはｔｄよりもはるか
に小さいことが示される。このために、種々の大きさの
欠陥が存在し、−時に多数の欠陥を修理することが望ま
しいリアル・タイム製造の場で、この修理工程が実際に
役立つものとなる。したがって、ｔｄよりも短いが、少
なくともｔｏの間、−１−記工程で超音波ホーンを使用
することにより、開路」二にある補修用金属を損なわず
に残し、補修用金属の隣接する線相互間にある部分を選
択的に除去することができる。

−１８＝ Ｄ、実施例 第１図は、複数の薄膜導線１１を載せている基板１０の
一切片を示す。少なくとも１本の導線に開路欠陥１２が
ある。本明細書で説明する方法の諸ステップの目的は、
開路欠陥１２を補修用メタライゼーションで修理するこ
とである。この方法のもっとも好ましい応用例では、基
板１０が誘電体、好ましくはセラミックまたはガラス−
セラミック等であり、薄膜導体１１は互いにほぼ平行し
ている。この方法にとって、隣接する導線１１相互間の
間隔りが開路欠陥１２の長さｄよりも長いことが決定的
に重要である。ただし、欠陥がすべて同じ大きさではな
く、各部分をその部分上のすべての欠陥にとって充分な
特定の時間の間超短波処理することが必要な、リアル・
タイム製造の状況でこの修理工程を実行するには、欠陥
１２の差渡しが隣接する薄膜導体１１相互間の間隔の約
１／３以下でなければならない。距離りが少なくとも距
離ｄの５倍の長さであることが好ましい。この状況は、
ちり粒子などによってひき起こされる開路欠陥がしばし
ばザブミクロンの範囲にあり、隣接する線１１相互間の
間隔が５ミクロンよりも大きく、通常は２０ないし２０
０ミクロンの範囲にある半導体装でよく見られる。

第２図では、」−記で説明し第１図に示した構造の上に
、回路線１１中の少なくともひとつの開路１２を覆って
いる、実質上パターン付けされていない金属製補修膜２
０が配置されている。補修膜が開路１２全域で大雑把に
位置合せされ、複数の開路を覆っていることが好ましい
。１枚の比較的大きな補修膜でも、複数のより小さな補
修膜でも利用できる。小さい方の大きさの理論的限界は
、捕修膜２０の断面積が少なくとも上記回路線１１の断
面積と大体同じであり、その長さが少なくとも回路１２
と同じでなければならないことである。

実際には、補修膜の大きさは欠陥１２の１００倍以１二
である。好ましい形では、キャリア・フォイル２１で薄
膜補修金属２０を支持するデカル転移技術によって、補
修膜２０を下側にある回路パターンの上に置く。デカル
転移と拡散ボンディング（後段で説明する）で補修用金
属を付着させることにより、補修用金属と基板１０の間
に原子的ボンディングは存在しない。

加熱および加圧下でデカル転移技術によりセラミック基
板上の回路相互結線とボンディング・パッドを形成する
ことは、米国特許第３８１４８３２号に記載されている
。デカル転移に使用される第３６１４８３２号特許その
他の方法では、予め画定された薄膜パターンを、基板上
のボンディング区域にわたって位置合ぜし、熱と圧力を
同時にかけるか、または適当なトランスデユーサを使っ
た超短波エネルギーまたはサーモンニックφエネルギー
によって、基板にボンディングする。ボンディング区域
の配置を固定すると、パターン付きデカル相互結線アレ
イの使用が便利になり、自動化器具で容易にこれに位置
合せすることができる。ただし、薄膜パターン中にある
開路欠陥の場合、欠陥がランダムに発生するため、異な
る回路パターンを使用するたびに、または欠陥が基板の
別の部分に発生するたびに、新しいデカル・デザインが
必要になるので、パターン付きデカルは使用できない。

したがって、本発明で使用するデカルは、通常開路より
はるかにサイズが大きく（すなわち、はぼ１００倍から
１０００倍以上の大きさ）、開路欠陥を含む基板の全域
にわた′って大雑把にしか位置合ぜされていない、パタ
ーン付けされていない金属膜の一切片である。

補修膜用の好ましい金属は、耐変色性があり、電気伝導
度が高く、薄膜回路に使用される他の共通金属中に拡散
し易い性質をもつ金である。金は、また腐食防止とはん
だぬれ性が重要な問題となる、多くのメタライズ表面」
二の共通金属層でもある。

また、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウムなど他の金
属も、補修用金属として使用できる。補修用金属の選択
に当たって最も重要なパラメータは、融点である。補修
用金属２０と下側のパターン線１１の間の拡散ボンディ
ングを向上させるには、融点がもとのパターンの融点の
全範囲（ｇｅｎｅｒａｌ　ｒａｎｇｅ）内になければな
らない。

補修用金属２０をその」二に付着させることが好ましい
キャリア・フォイル２１は、（ｉ）金属膜と相互作用せ
ずにこれを一時的に支持でき、（ｉｉ）変性することな
く拡散熱処理温度に耐えることができ、（ｉｉｉ）熱処
理段階のあと金属膜から容易に引き離すことができるも
のでなければならない。

ポリイミド膜は、温度が約４００℃までの拡散ボンディ
ング熱処理に適している。拡散温度がもっと高い場合に
は、アルミニウム箔のような金属を支持膜として用いる
とうまく行く。このようなフォイル上の酸化表面は、熱
処理段階中の、補修用金属との相互作用を防止する。別
法として、補修用金属膜の厚さが約５ミクロン以上の場
合、補修膜を自己支持形にすることができる。

開路欠陥を含む薄膜パターンの全域にわたってデカルを
載せたあと、または載せている間、均一な圧力手段２６
を用いて下向きの力を補修用金属２０に加え、補修用膜
表面と修理しようとする回路パターンの間の緊密な接触
を増大させる。圧力手段２６は平滑なおもりであること
が好ましい。

線３−３での断面図が第３図に示されている。

この場合、補修用金属２０が回路欠陥１２を架橋し、金
属線１１を覆っている。デカル裏当て材２１とおもり２
６も示されている。第２図に戻って、また補修用金属２
０が基板１０の諸区域にもオーバレイしていることに注
意されたい。ただし、この金属は、蒸着やスパッタリン
グなど通常の手段によって付着された金属とは異なり、
基板１０に原子的にボンディングしない。

第４図および第５図に関して、次の工程段階を説明する
。第２図の組立品を熱処理して、補修用金属２０と下側
の金属１１の間に拡散ボンディングを生じさせる。拡散
ボンディング温度は、補修用金属の融点または回路パタ
ーン金属の融点よりも低いが、この２種金属相互間に原
子の拡散を起こすのに充分なほど両融点に近い。必要な
厳密な拡散ボンディングの温度は、拡散ボンディングを
起こすのに望ましい時間の関数であって、必要な時間が
短くなるほど、必要な拡散ボンディングの温度は高くな
る。好ましい拡散ボンディングの温度は、使用する補修
用金属の融点の約０．３倍から０．８５倍の間にある。

好ましい使用例では、金など同じ金属の２切片相互間で
の拡散の場合、３００〜５００°Ｃという低温で充分な
相互拡散が起こる。補修膜が融けると、表面張力によっ
て補修用金属が開路ギャップから引き離されるので、融
けさせてはならない。また、セラミック基板への補修用
金属の接着の増進も避ける必要がある。

そうでないと、本明細書の後段で説明する望ましくない
金属の選択的除去が不可能になり、コストのかかる面倒
な多段、多温度の金属除去ステップと剥脱ステップが必
要になる。

多数の修理個所を含んでいたり、特殊な熱処理雰囲気が
必要となる修理工程には、炉による熱処理がもっとも適
しているが、電気で加熱したブロックを補修膜上に配置
したり、レーザや赤外ランプの使用により、修理区域を
局部的に加熱することが可能である。このような局部的
加熱は炉操作で許容されるよりもはるかに短い時間に行
なわなければならないので、補修用金属と回路パターン
の上面の間で同程度の拡散ボンディングを得るために達
成しなければならない温度は高くなる。

補修用金属２０が金であり、下地金属も金または融点が
金の全範囲内にある応用例では、拡散ボンディングを、
３００〜５００℃の温度範囲、好ましくは約４００°Ｃ
で行なうのが最も効果的である。

第４図は、メタライズ基板／補修用金属の組立品を熱処
理し、押えつけ用おもし２６を除去し、キャリアΦフォ
イル２１を剥ぎとった後の結果の断面図を示している。

熱処理中に導線１１と金膜２５の間に拡散ボンディング
境界面２２が形成されるために、金ｎ’１２５の薄い部
分が導線１１の上面に接着している。

別法として、補修用金属を適当な大きさの、みがき板ガ
ラスまたはセラミック・ブロック上に付着させることが
できる。これらのブロックはその金属膜を支持し、かつ
熱処理中に押えつけ用おもしとしても働く。熱処理の後
、金属膜とブロックの熱収縮率が大きく異なるため、金
属膜がプロ・ツクから層剥離する。

第５図に示されているように、金膜の本体部２３は隣接
する回路線１１相互間の接続を形成し、短絡をひき起こ
す。補修用金属部分２５を損なわずに残すと同時に、マ
スキングも工程段階の変更もなしに基板を覆う金属２３
が除去されることが、この工程の成功にとって不可欠で
ある。このことは、超音波振動の使用により、最も好ま
しくは水中に先端を突っ込んだ超音波ホーンの使用によ
って、１回の操作で実行される。

この工程段階は、主として、水中に先端を突っ込んだ超
音波ホーンを使って、ある最小サイズ（すなわち、隣接
するパターン線相互間の間隔Ｄ）の金属架橋（すなわち
、下地基板または金属パターンに原子的にボンディング
されていない金属）を選択的に除去し、このサイズ未満
（すなわち、開路の長さｄ）の架橋は除去しないように
することができるという我々の発見に基づいている。超
音波ホーンの作用による架橋金属膜の除去は、その差渡
しが小さくなるほど、難しくなる。所与の条件（すなわ
ち、超短波ホーンの振幅が変動すること、ホーンの先端
が金属膜の表面に近いことなど）のもとで、架橋膜を除
去するために超音波ホーンの作用にさらす時間ｔｄは、
金属架橋の長さの２乗にほぼ反比例することが判明して
いる。すなわち ｔｄ／ｌｏ　　”　　　Ｄ２／ｄ２ したがって、金属補修膜２０が１ミクロン（距離ｄ）の
開路欠陥を横切って架橋している部分および５ミクロン
（距離Ｄ）離れた隣接する導線同志を横切って架橋して
いる部分をも有する場合、超短波ホーンを作用させて、
両方の架橋を除去するのにかかる時間を比べると、大体
２５：１の比になる。この場合の架橋金属の除去は、リ
ソグラフィ工程において金属膜の望ましくない部分を工
、ツチングするのに類似していると考えることができ、
Ｉ：２５というエツチング比の差は、正確なリングラフ
ィ命パターンを作成するのに充分な差よりも大きい。本
発明に対する上記のことの重要性は、超大規模集積（Ｖ
ＬＳＩ）デバイスで遭遇する微細線回路設計は別として
、開路欠陥の幅が隣接する回路線相互間の間隔よりもず
っと小さくなる傾向があるという事実にある。これらの
開路欠陥は、通常は長さ１ミクロン以下であり、ちりや
繊維が基板表面に粘着した結果である。比較的大きなち
り粒子は、薄膜製造工場にふつう設置されている除塵手
段によって容易に除去される。これは、実装構造の基板
表面上で典型的な５ないし１０ミクロン以上の線間隔と
同程度である。

超音波ホーン先端を補修膜表面から離すべき好ましい最
適の距離は、約０．０２５ｃｍないし０゜１２５ｃｍで
ある。（ホーンの振動振幅によって測定シタ）超音波エ
ネルギーのレベルは、超音波ホーン先端から補修膜表面
までの距離に依存する。典型的な範囲は、超音波ホーン
の先端が補修膜表面から０．０２５ｃｍないし０．１２
５ｃｍ離れている（先端および補修膜表面が水中に突っ
込まれている）場合、０．０００２５ｃｍから０．０１
２５ｃｍの間である。好ましいエネルギーのレベルは、
約０．００２５ｃｍから０．００７５ｃａ＋の間にある
。

好ましい範囲のエネルギー−レベルで、隣接する線相互
間の厚さ５ミクロンの金製補修膜の架橋は、約５ないし
２０秒間で除去される。

次の使用例で、本発明の修理工程を使用した高密度薄膜
パッケージ中の開路欠陥の修理と望ましくない架橋金属
膜２３の除去の例を示す。基板１０はアルミナ・セラミ
ックであり、薄膜線１１はニッケルで被覆したモリブデ
ンである。厚さ５ミクロンの自己支持形金製補修膜２０
を、０．００１２５ｃｍの薄膜線１１と開路欠陥１２の
」二に転移させた。線１１相互間の間隔は０．００１２
５ｃｍであり、典型的な開路欠陥の距離は約１ないし３
ミクロンであった。次に、窒素雰囲気中で約４００°Ｃ
での熱処理により、金製補修膜を下側の線１１に拡散ボ
ンディングした。その後、補修膜表面から０．０３ｃｍ
の所にあるホーン先端と基板を約１７秒間はど水中に突
っ込みながら、振幅０．０７５ｃｍで振動する超音波ポ
ーンを基板表面に作用させた。この程度の作用をかけた
後、薄膜線１１相互間から架橋金膜が完全に取り除かれ
、金製補修膜２５はｔｉなわれないままで残り開路欠陥
域１２に架橋している。

Ｅ０発明の効果 本発明による集積回路の修理方法は、 （１）修理箇所毎に独自のマスクを用いてリソグラフィ
技術を駆使する必要がなく、シたがって任意のギャップ
の修理に適している、 （２）高価なスパッタリング・ステップや蒸着ステップ
を必要としない、 （３）修理対象のギャップに捕修用の修理膜を大雑把に
位置合わせするだけで、精密な位置合わせ技術を必要と
せずに、ギャップの両端を修理用の金属で連結すること
ができる、 （４）余分の金属が基板と結合することがなく、シたが
って回路線幅が広がってしまうことがない。

また、余分の金属を基板からはがすために集積回路を高
温にさらさなくてもよい、 という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、その上に薄膜導体があり、導体の一部が開路
欠陥を有する、セラミック基板の一切片第２図は、補修
手段が上に載っている上記切片の概略図である。 第３図は、薄膜導体と補修手段が上に載っているセラミ
ック基板の断面図である。 第４図は、補修用金属を付着させた後の薄膜導体が上に
載っているセラミック基板の断面図である。 第５図は、薄膜導体と補修用金属が上に載っているセラ
ミック基板の一切片の概略図である。 第６図は、本発明の補修方法の完了後の薄膜導体を有す
るセラミック基板の一切片の概略図である。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　頓　　宮　　孝　　−（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板の少なくとも一部の領域の上に形成された薄膜導体
   からなる回路線に存在する任意のギャップの長さが隣り
   合う回路線の間隔よりも短くなるような場合に、該領域
   に存在する回路線中の少なくとも１つのギャップを修理
   する方法であって、上記回路線中の修理対象のすべての
   ギャップに被さり、かつ該ギャップの両側の回路線を連
   結するのに充分な面積を持ち、かつ上記回路線の厚さに
   近似する厚さを持つ修理用の金属膜を、修理対象のギャ
   ップの何れにも被さるように上記基板の表面上に置き、 上記修理用金属膜と上記回路線の間で拡散ボンディング
   が生じるのには充分高温であるが、上記金属膜および上
   記回路線の何れの融点よりは低い温度になるまで、上記
   修理用金属膜を加熱し、上記修理用金属膜によって覆わ
   れた領域を、液体雰囲気中で、上記隣り合う回線にまた
   がってこれらの回路線を連結する修理用金属膜を除くの
   に必要とされる時間に少なくとも等しく、かつ上記回路
   線中のギャップにまたがって該ギャップの両側の回路線
   を連結する修理用金属膜を除くのに必要とされる時間よ
   りも短い時間の間、超音波エネルギーにさらす、 ことを特徴とする集積回路の修理方法。