专利名称：集成电路的制造方法以及在晶片上产生激光标记的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造工艺，且特别涉及一种在晶片上产生辨识码 (identification number)的装置。
背景技术：
集成电路是采用晶片形态制造，而每一晶片分别包括多个相同的芯片。在集成电路形成之后，这些芯片可经过如芯片切割而分离并经过封装。为了辨识晶片，因此便需要在 晶片上标记晶片辨识码(wafer identification (ID) number)。晶片辨识码的标记区分为两种类型。一般而言，晶片标记是金属膜层形成之前标 记于晶片之上。通常，在裸晶晶片之上形成有一氧化物层，而晶片辨识码是通过采用激光融 化氧化物层内需要显示晶片辨识码的部分而完成标记。此类型的标记通称为前段工艺标记 (front-end-of-line marling,FEOLmarking)。然而，随着在晶片上越来越多的金属层与相 对介电层的形成，当今的晶片标记是标记形成于位于金属层上的表面介电层之内。此类型 的标记通称为后段工艺标记(back-end-of-line marking, BEOL marking)。然而，值得注意的是在后段工艺标记之中，某些晶片可能遭遇不清楚晶片标记的 问题。此外，也需要值得注意的是，晶片标记的清楚与否是与位于欲标记晶片上的表面膜层 的状况有关。举例来说，在采用激光标记方式以在包括厚度为12埃的未掺杂硅玻璃(USG) 层与厚度为7000埃的氮化硅(SiN)层之一复合介电膜层之上进行标记时，晶片辨识码将变 的不清楚。然而，在标记厚度为6000埃的未经掺杂硅玻璃层时，以及标记具有厚度为4000 埃的氮化硅层时，则可得到清楚的晶片辨识码。通常，具有不清楚晶片辨识码的晶片需要经人工地再次标记。然而，如此的程序可 能发生错误操作(mis-operation)而导致晶片毁损。此外，经人工地标记的晶片增长了最 后产品抵达客户端所需的产品时间。如此，便需要用于解决前述问题的新方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种集成电路的制造方法以及在晶片上产生激光刻印的 装置，以解决上述现有问题。依据一实施例，本发明提供了一种集成电路的制造方法，包括测量一晶片的一反射率值；通过该反射率值而决定用于激光标记该晶片的一能量 程度；以及发射具有该能量程度的一激光，以在该晶片上产生激光标记。依据另一实施例，本发明提供了一种集成电路的制造方法，包括测量多个试样晶片的多个表面反射率值；以及建立所述多个晶片的所述多个反射 率值与用于激光标记所述多个晶片所需的多个能量程度间的一关系。依据又一实施例，本发明提供了一种集成电路的制造方法，包括提供具有不同表面反射率值的多个试样晶片；测量所述多个试样晶片的所述多个 表面反射率；找出在所述多个试样晶片上产生清楚标记的所需最小能量程度；建立所述多个晶片的所述多个反射率值与激光标记所述多个晶片的多个能量程度间的一关系；决定一 晶片的一反射率；采用该关系并依据该晶片的该反射率值以决定一能量程度；以及发射具 有该能量程度的一激光光束于该晶片上，以在该晶片上产生激光标记。依据一实施例，本发明提供了一种在晶片上产生激光标记的装置，包括 一激光光束发射装置，用于发射激光光束；一光束发射装置，以发射一光束，其中 该光束与该激光光束具有大体相同波长；以及一反射率测量装置，用于测量来自该晶片的 该光束的反射率值。依据又一实施例，本发明提供了一种于晶片上产生激光标记的装置，包括一激光光束发射装置；一光束发射装置；一反射率测量装置，以接收来自于该晶 片的一反射光并计算一反射率值；一制造工艺单元，用于控制该反射率测量装置；以及一 能量调整单元，以接收来自该反射率测量装置的该反射率值，其中该能量调整单元是基于 多个晶片的多个反射率值与激光标记所述多个晶片的多个能量程度间的一预定关系而决 定一激光光束的一能量程度，以及控制该激光光束发射装置以发射具有该能量程度的一激 光光束。本发明的优点在于降低传输产品至客户的生产周期(cycle time)且由于最佳化 了激光能量而降低了激光微粒的飞溅情形。此外，也不需要采用人工激光标记以修复不清 楚的晶片辨识码，因而无错误操作的发生。为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配 合附图，作详细说明如下
图1显示了欲标记晶片辨识码的一晶片的剖面图；图2显示了在晶片上标记辨识码的一装置；以及图3显示了多个晶片的反射率值与在晶片上标记清楚的晶片辨识码的所需激光 能量的函数关系。主要附图标记说明10 标记晶片辨识码的装置；12 激光光源；14 激光光束；16 反射镜；30 反射率测量装置；32 发光装置；34 光束；42 制造工艺单元；44 能量调整单元；100 晶片；102 半导体基底；104 金属层；106、108 介电层。
具体实施例方式当通过激光光束标记晶片辨识码时，目前已发现到晶片辨识码的清楚程度与晶片 上的表面介电层的组成有关，而晶片辨识码是采用激光光束照射于晶片之上以标记形成。 表1显示了多个实验结果，其显示了晶片辨识码的清楚程度与激光光束的能量程度之间的 关系。表 1 在上述实验中，采用了两组试样晶片。第一组的试样晶片中的各试样晶片分别包 括厚度为6000埃的未掺杂硅玻璃(USG)层以及位于未经掺杂硅玻璃层之上且厚度为4000 埃的氮化硅(SiN)层。在第二组的试样晶片中的各试样晶片分别包括厚度为12000埃的未 掺杂硅玻璃层以及位于未掺杂硅玻璃层上且厚度为7000埃的氮化硅层。上述实验结果显 示了当所使用的激光能量为600 μ Joules (微焦耳)或更高时，在第一组的试样晶片上已可 产生清楚的晶片辨识码。作为比较之用，而当使用相同能量程度时于第二组的试样晶片上 恐无法产生清楚的晶片辨识码。经过进一步探讨后则认为如此之不清楚晶片辨识码是起因 于当在其上照射激光时的激光光束能量的不够高，因而无法融化接受照射的表面介电层部 分。当激光能量程度增加时(如表1内第二组的栏位所示)，可以发现到所得到的晶片 辨识码仍不会变得清楚，直到激光能量增至1300 μ Joules以后，且仅有如此的能量程度才 能使得晶片辨识码变的清楚。虽然表1中显示了更高的能量程度有助于产生清楚的标记， 然而更高的激光能量可造成表面介电层的材料飞溅(sputtering)，因而导致了微粒散射至 各晶片的其他部分上。因此，便需要寻求可标记清楚的晶片辨识码但不会造成微粒散射问 题的最佳化激光能量程度。
图1显示了可在其上形成晶片辨识码的一晶片100的剖面图。晶片100包括半导 体基底102。如互补型金属氧化物半导体(CMOS)装置的集成电路(未显示)可形成于半导 体基底102的表面。包括介电层以及位于介电层内的金属导线与金属介层物的金属层104 可形成于半导体基底102之上。图1中显示了两个介电层106与108 (在下文中通称为表 面介电层)。在一实施例中，介电层106可为未掺杂硅玻璃(USG)层，而介电层108可为氮 化硅(SiN)层。照射于膜层108上的激光是用于融化部分的膜层108，且也可能融化部分的 膜层106，因而标记了晶片辨识码。然而，可以理解的是依据产品与客户的需求，上述表面介 电层的厚度与材料也可能存有多种的可能组合情形。举例来说，表面介电层可能包括一至 三个保护层(passivation layer)，而这些保护层可能包括由氧化硅、氮化硅与相似物所形 成的不同组合情形。表面介电层也可包括位于保护层下方的零个至两个未掺杂硅玻璃层。 这些膜层也可能具有相异厚度。因此，不同晶片间的表面介电层，即需标记晶片辨识码的膜 层，可能显著不同，因此在不同晶片上清楚标记晶片辨识码的所需能量程度便不尽相同。基 于解决前述段落所讨论问题，便需要一种在晶片上标记晶片辨识码的新颖方法。在下文中 将进一步解说在多个实施例内操作的实施情形。
图2显示了用于标记晶片辨识码的(激光光束产生)装置10。装置10包括用于 产生激光光束14的激光光源12 (例如一激光二极管)。在装置10中，激光光束14经过调 动而通过包括如用于导引激光光束14的反射镜16的一路径。激光光束14是由装置10所 发射出且投射至晶片100之上以标记晶片辨识码。装置10适用于晶片100上标记数字、字 母以及其他符号等图案。在一实施例中，在激光光束14产生并投射至晶片100上之前，可使用反射率测量 装置30以测量晶片100对于激光光束14的一反射率值。晶片100的反射率值的测量包括 投射一光束至晶片100之上，以及测量来自晶片100的反射光线的强度。在光束具有如激光 光束14波长的相同波长情形时，晶片100对于光束的反射率值将相同于晶片100对于激光 光束14的反射率值。在一实施例中，发光装置32发射了具有相同于如激光光束14的波长 的光束34。在其他实施例中，光束34具有大体相同波长，例如为少于激光光束14波长5% 的差异值的波长。光束34可具有约1064纳米的一波长。光束34具有少于激光光束14的 足够小能量程度，因此不会在晶片100上产生任何标记，光束34可投射至晶片100的表面 介电层上的任一位置，或者投射至需要标记晶片辨识码处的相同位置处。晶片100部分反 射光束34。反射率测量装置30接收了反射光，在测量反射光强度后计算来自于晶片100的 光束34的光强度。反射率值可按照百分比方式计算，其中0%显示没有光线的反射而100% 则显示了光线的全反射情形。反射率测量装置30例如为一反射因子表(reflection factor meter)，其是由 USHIO 产制(由 Lighting Edge technologies, Inc.所提供)。当用以测 量晶片100的反射率值的光束具有相同于如用于标记晶片辨识码的激光光束的波长，光束 34的反射率值将相同于光束14的反射率值。经测量并得知了晶片100的反射率值之后，便需要决定激光光束14的所需能量程 度。可以理解的是当光束为反射时，光束的少数能量为晶片100所吸收。如此，便于需要建 立激光光束14的能量程度与反射率值之间的关系。图3显示了用于决定激光光束14所需 的能量程度的一图表，其示出了反射率值以及所需激光能量程度间的关系。为了获得如图 3所示的实验结果，便需测量多个试样晶片，其中试样晶片包括共同采用的用于晶片辨识码形成的表面介电层的组合(包括不同材料与厚度的结合)。Y轴显示了试样晶片的反射率值，而X轴显示了在试样晶片上标记清楚的晶片辨识码的所需(最少)激光能量程度。每 一试样晶片皆应用了介于低能量阶段至高能量阶段之间的多个激光光束，直到找出可标记 一清楚晶片辨识码的最少能量程度。值得注意的是，随着反射率值的增加，所需能量阶段也 随之增加。上述关系可存储于数据库中以利后续制造工艺的应用。可以理解的是图3内所 示的关系与激光光束的特定波长有关。当波长改变时，其对应关系将可能不同，且需采用前 述方法再次决定其间的关系。请再次参照图2，来自晶片100的激光光束34的反射率值的测量可通过制造工艺 单元42所控制，制造工艺单元42例如为一电脑。接着传输此反射率值至能量调整单元44， 其可存储有(或可进入)上述能量程度与反射率值间之一关系。能量调整单元44可采用 如图3所示的预先决定的关系并结合经测量晶片100的所得到的反射率值，借以得到对应 的激光能量程度。举例来说，请参照图3，当测量到晶片100的反射率值为45%时，接着对 应的所需激光能量程度约为1060 μ Joules。在一实施例中，制造工艺单元42与能量调整单 元44为不同单元，例如为分别包括一电脑的单元。在其他实施例中，制造工艺单元42与能 量调整单元44为一整合单元。能量调整单元44借着控制装置10以产生具有所需能量程 度的激光光源14。如此，便可通过激光光束14而形成清楚的晶片辨识码。在一实施例中，在一晶片批次内的(例如包括25个晶片)一第一晶片的反射率值 经过测量。由于相同晶片批次内的所有晶片具有相同的结构，因此同一晶片批次内的所有 晶片的反射率值将会相同。如此，仅需要测量每一晶片批次的第一晶片的反射率值，而在相 同晶片批次内的其他晶片的标记可采用如同用于第一晶片的相同能量程度而达成。在其他 实施例中，为了标记晶片辨识码，可测量每一晶片的反射率值，因此可以判定正确的激光光 束的能量程度。虽然在前述段落中，是采用晶片辨识码作为例子，可以理解的是本发明的应用也 适用于其他元件之上施行激光标记，其包括但不限制于半导体材料、金属、介电材料及其组 合，或其多重膜层结构。通过决定晶片的反射率值，由于反射率值可经过快速测量，可在晶片标示形成之 前简化此复杂的表面状况(包括材料、表面介电层的数量以及表面介电层的厚度)。如此， 激光光束可具有足够高用以形成清楚标记的最佳化能量程度，但不会造成微粒的飞溅。因 此便可解决不清楚的晶片标记问题，且可彻底的消除起因于人工标记晶片辨识码所造成的 错误操作问题。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普 通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围 当视所附的权利要求的范围为准。
权利要求
一种集成电路的制造方法，包括提供一晶片；测量该晶片的一反射率值；通过该反射率值而决定用于激光标记该晶片的一能量程度；以及发射具有该能量程度的一激光，以于该晶片上产生激光标记。
2.根据权利要求1所述的集成电路的制造方法，还包括建立多个晶片的多个反射率值 与激光标记所述多个晶片的多个能量程度间的一关系，其中决定该能量程度的步骤包括采 用在测量该晶片的该反射率值的步骤中所测定的该反射率值以找出该关系内的所述多个 能量程度的一对应能量程度。
3.根据权利要求1所述的集成电路的制造方法，其中测量该晶片的该反射率值包括 发设一光束至该晶片上，其中该光束具有大体相同于该激光光束的一波长；以及测量来自于该晶片的该光束的反射，以测量该反射率值。
4.根据权利要求1所述的集成电路的制造方法，其中该晶片为包括具有相同结构的多 个晶片的一晶片批量内的一第一晶片，其中在所述多个晶片的剩余晶片内具有采用该能量 程度的该激光光束所形成的额外的激光标记，且其中所述多个晶片内的剩余晶片的反射率 值并未经过测量。
5.根据权利要求1所述的集成电路的制造方法，其中该晶片为多个晶片中的一第一晶 片，而该集成电路的制造方法还包括测量所述多个晶片内的一剩余晶片的一另外反射率值；采用该另外反射率值以决定在所述多个晶片的该剩余晶片上标记一清楚激光标记的 一另外能量程度；以及照射具有该另外能量程度的一另一激光光束于所述多个晶片的该剩余晶片上以产生 另一激光标记。
6.一种集成电路的制造方法，包括提供具有不同表面反射率值的多个试样晶片； 测量所述多个试样晶片的所述多个表面反射率值；以及建立所述多个晶片的所述多个反射率值与用于激光标记所述多个晶片所需的多个能 量程度间的一关系。
7.根据权利要求6所述的集成电路的制造方法，其中所述多个试样晶片的所述多个表 面介电层具有不同厚度或具有不同材料组合。
8.一种集成电路的制造方法，包括 提供一晶片；提供具有不同表面反射率值的多个试样晶片； 测量所述多个试样晶片的所述多个表面反射率； 找出在所述多个试样晶片上产生清楚标记的所需最小能量程度； 建立所述多个晶片的所述多个反射率值与激光标记所述多个晶片的多个能量程度间 的一关系；决定该晶片的一反射率；采用该关系并依据该晶片的该反射率值以决定一能量程度；以及发射具有该能量程度的一激光光束于该晶片上，以在该晶片上产生激光标记。
9.根据权利要求8所述的集成电路的制造方法，其中决定该晶片的该反射率值包括 发射一光束于该晶片上，其中该光束具有比该激光光束低的一能量且该光束与该激光光束具有大体相同的波长；以及通过测量来自于该晶片的该光束的反射以决定该反射率值。
10.根据权利要求8所述的集成电路的制造方法，其中所述多个表面反射率值是测量 所述多个试样晶片上的表面介电层所得到。
11.一种在晶片上产生激光标记的装置，包括 一激光光束发射装置，用于发射激光光束；一光束发射装置，以发射一光束，其中该光束与该激光光束具有大体相同波长；以及 一反射率测量装置，用于测量来自该晶片的该光束的反射率值。
12.根据权利要求11所述的在晶片上产生激光标记的装置，还包括一制造工艺单元， 用于控制该反射率测量装置以测量该反测率值。
13.根据权利要求12所述的在晶片上产生激光标记的装置，还包括一能量调整单元， 以自该反射率测量装置接收该反射率值以及控制该激光光束发射装置以照射具有经该能 量调整单元设定的一能量程度的一激光。
14.根据权利要求11所述的在晶片上产生激光标记的装置，其中该反射率测量装置是 用于检测来自该晶片的反射光线的一光强度。
15.根据权利要求11所述的在晶片上产生激光标记的装置，其中该激光光束发射装置 是在该晶片上标记一晶片辨识码之用。
全文摘要
本发明提出一种集成电路的制造方法及在晶片上产生激光标记的装置，该方法包括提供一晶片；测量一晶片的一反射率值；通过该反射率值而决定用于激光标记该晶片的一最佳能量程度；以及发射具有该最佳能量程度的一激光，以于该晶片上产生激光标记。本发明的优点在于降低传输产品至客户的生产周期且由于最佳化了激光能量而降低了激光微粒的飞溅情形。此外，也不需要采用人工激光标记以修复不清楚的晶片辨识码，因而无错误操作的发生。
文档编号H01L21/66GK101840843SQ20101013178
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年3月18日
发明者张岚芳, 游伟明 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司