Способ лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H01C17/242 

2, Способ поп, 1, включающий дис-кретное удаление. материала пленочного элемента, о т л н ч а ю щ и йс я тем5 что для сохранения иепре.рывкости реза одновременно с формированием реза уменьшаюишйся ширины снижают величину дискретности.

3 Устройство для подгонки пленочных элементов интегральнь х схеМд содер}ка1цее блок лазера блоки простраяственной фокусировки и развертки ла-зерного луча5 блок измерения величины подгоняемого параметра пленочного элемента и блок управления процессом под.голки, о т л и чающеес я тем, что, с целью повышения точности подгонки,, в блок управления процессом подгонки введен субблок плавного умень1нения интенсивности лазерного луча, соединенный с блоком лазера и блоком измерения подгоняемого параметра пленочного элемента.

1. Способ лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем, включающий непрерывное или дискретное удаление материала пленочного элемента в виде непрерывного реза до дocтIiжeния заданного значения номинала, отличающ и и с я тем, что, с целью повыкения точности подгонки, при приближении подгоняемого параметра пленочного элемента к номиналу плавно y ieньшaют ширину реза до величины, при которой количество удаляемого материала соответствует требуемому сл увеличению точности подгоняемого параметра. с СП 4 to сл

Изобретение Kacaei cH 11рои.зво-дст изделий ми.кроэлектроники и может бы использовано в электрониой промышленности , преиизионно.й подгонки пара,метров резисторов.., конденсатор резонаторов, индуктивностей и друг пленочных элементов интегральных сх Известный способ .лазерной подго ки пленочных элементов, например р зисторов заключается в у.цалении (путем вьпкигани.я) части резистивного слоя резистора, сфокусированнымлазерным лучом постоянной интенсивности „ перемещаемьн по- поверхности резистивпого с.поя резистора до достш::ения заданной :ве-личины сопротивления, после чего лазер отключают hj . Недостаток данного способа состо ит в TOMj что при постоянной интенсивности изучения диаметра нятна в Фокусе составляет 10-100 мкм (.тхаль нейшее уменьшение связано с сушественньм ус.ложнепием оптической фокусирующей системы и снижением нача.ль ной расходимости лазерного луча), что определяет точность подгонки и не позво.ляет ее повьк:ить,, Известно устройство для лазерной ПОДГОПК1.5 пленочных элеме тов интегральных схем., например резисчора„ содерк ащее лазер, блоки пространственно.й развертки и фокусировки лазерного луча, блорс измерения сопротивления подгоняемого эл.s ieнтa н блок уп..ав..пения процессом подгонки 2 , это устройство не может быть использовано для реализации предлагаемого способа... так как в нем отсутствует блок, предназначенный для п.лавного снижения интенсивности излучения лазера. Цель изобретения - повышение точности подгонки. Поставленная цель .достигается тем, что в устройство для .лазерной подгонки пленочных злементов интегральных схем, содержащее блок лазе ра, блоки пространственггой фокусировки и развертки лазерного луча, блок измерения величины подгоняемого параметра и блок управления процессом подгонки., в блок управления процессом подгонки введен субблок плавного умегпэшения интенсиврюсти лазерного луча5 соединенный с блоком лазера и блоком измерения гюдгоняемого параметра пленочного элемента. Цель изобретения - повы.шение точности подгонки, Поста- ленпая цель достигается тем,, что при реализации способа лазерной подгонки пленочньх элементов интегральных схем, включающему непрерывное или дискретное удаление в виде непрерывного реза материала пленочного элемента сфокусированным лазерным лучом, перемещаемым по поверхности пленочного элемента до достижения зада 1ного значения номинала, при приближении подгоняемого параметра пленочного элемента к номиналу плавно уменьишют ширину реза до величины, при которой минимальное количество уда.ляеиого материала соответствует требуемой точности подгонки, причем для сохранения непрерывности реза при использовании импульсных частотных лазеров одновременно с формированием реза уменьшающейся ширины плавно снижают скорость перемещения лазерного луча по поверхности плено ного элемента или увеличивают часто ту следования лазерных импульсов. На фиг. 1 показана форма выжигаемого участка резистивной пленки по известному способу; на фиг. 2 - то же, по предлагаемому способу; на фиг. 3 приведены зависимости изменения величины сопротивления резист ра по известному способу; на фиг. 4 то же, по предлагаемому способу; на фиг. 5 - блок-схема устройства для лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем, работающего по предлагаемому способу. Пример. На 1Г) тест-платах производилась подгонка толстопленоч ных резисторов (величина сопротивле ния равнялась 1-100 кОм). Для подгонки использовался перестраиваемый лазер на неодимовом сте ле с акустооптической модуляцией до бротности резонатора. Частота следо .вания импульсов генерации составляла 20 кГц, общая длительность-генер ции за вспышку - 2,5 мс. Для измерения величины подгоняемого сопротивления использовались ампервольтомметр Ф-30 и специальная измерительная система, обеспечивающая прекращение генерации лазера при достижении заданного номинала. Подгонка осуществлялась известным способом (при стабильной мощнос ти пучков лазерного излучения, обес печивающей постоянную ширину реза) и предлагаемым, приводящим к моното ному уменьшению ширины реза в процессе подгонки. Установлено, что при предлагаемо способе минимальный воспроизводимый выжженный диаметр пятна на поверхности резистивной пленки в,3-4 раза меньше начального диаметра. В результате подгонки было установлено, что относительная погрешность подгонки известным способом при диаметре -выжженного пятна 100 мкм и шаге пятен 50 мкм (50% перекрытие) составила (1-2)%, при уменьшении шага до 10 мкм - 0,25%, при резе переменной ширины (предлагаемым способом) - 0,025%. Таким образом, точность подгонки повысилась на порядок. 254 Лля подгонки пленочных элементов обычно используют лазеры, работающие на нижайшем поперечном типе колебаний, обеспечивающем минимальную расходимость излучения и однородность лазерного луча. При этом закон распределения интенсивности по сечению луча близок к гауссовому с максимумом интенсивности на его оси. Для предотвращения структурных изменений материала подложки и устранения возможного влияния лазерного облучения на другие элементы микросхемы плотность мощности излучения ограничивают величиной, незначительно превышающей порог испарения пленки. При плавном уменьшении интенсивности лазерного излучения диаметр выжигаемого пятна будет сокращаться, поскольку в испарении материала будут участвовать участки сечения лазерного, луча, все ближе расположенные к его оси. Отметим, что в этом случае нет известных принципиальных ограничений на диаметр пятна, связанных с л.лимом полны лазерного излучения ( d 9 -A ), так как при наличии порога испарения минимальный испаренный участок определяется лишь структурой и однородностью материала пленки. Таким образом, сущность предлагаемого способа состоит в плавном уменьшении интенсивности излучения лазера в процессе подгонки, что приводит к постепенному уменьшению диаметров выжигаемых пятен, т.е. к уменьшению ширины реза, {аиболее высокая точность подгонки будет обеспечена тогда, когда процесс подгонки прекратится при минимальной возможной ширине реза. Сказанное поясняют фиг. 1 и фиг.4, где для сравнения показаны формы выжигаемого участка пленки по известному и предлагаемому способам. В первом случае (см. фиг. 2) ширина реза d не изменяется в процессе подгонки, во втором (см. фит. -2) - она,начиная с не ;оторого момента, непрерывно уменьшается до 02. Фиг. 4 иллюстрирует изменение сопротивления резистора в процессе подгонки. По известному способу (фиг. 4) шаг изменения величины сопротивления - const, в предлр-аемом способе (Лиг. 4) iiR / u4 - О, что и определяет более высокую точность подгонки, посгсольку подход к заданному значению номинала происходит более мелкими шагами „ Устройство содержит лазер 1 систему-2 пространственной развертки и систему 3 фокусировки лазерного луча, програт-мно-управляексзгй стол 4 с подгоняемым элементом, блох 5 изме рения величины параметра подгоняемого пленочного элемента и блок 6 управления процессом подгонки, соединенный блоком с лазером 1 и блоком 5 Отличительной особенностью устрой ства является наличие в блоке 6 управления субблока 7 плавного уменьшения интенсивности лазерного излучения, соединенного с. блоком лазера 1 и блоком 5 измерения величины .подгоняемого параметра. При использо вании лазеров непрерывного действия субблок 7 может быть выполнен в виде электронного регулятора уровня накачки лазера. В случае использования импульсных частотных лазеров с элект ро- или акустооптическими модуляторами добротности роль субблока 7 может выполнять управляемый источник напряжения питания с плавно изменяющейся амплитудой„ связанной со схемой питания модулятора Уменьшение площади выжигаемой поверхности пленочного элемента при постоянной частоте следования лазерных импульсов может привести к тому что на поверхности пленки образуется серия дискретных неперекрывающихся пятен, что выз.ывает нежелательные резонансные явления в микросхеме,, а также ухудшает шу ;овые характеристики подгоняемых пленочных элементов к их долговременную стабильность о Для устранения этого эффекта, а именно получения непрерывного чистого реза необходимо либо увеличить частоту следования лазерных ш-1пульсов5 либо уменьшить скорость пространственной развертки луча по поверхности пленоч ного элемента И то и другое достига ется известнгзПШ средствами, и поэтому в устройстве не конкретизируется. Устройство работает следующим образом. После установки подгоняемого пленочного элемента в рабочее положение на. программно-управляемом столе 4 включается блок лазера 1,, генерирующии непрерывное лазерное излучение или последовательность лазерных импульсов Система 2 пространственной развертки обеспечивает перемеш.ение сфокусированного системой 3 лазерного излучения по поверхност-и подгоняемого пленочного элемента При этом блок 5 измерения величины подгоняемого параметра элемента непрерывно выдает данные в блок 6 управления процессом подгонки (его роль лучше всего может выполнять минн- ЭВМ), который в зависимости от отклонения от номинала и требуемой точности подгонки выбирает момент включения субблока 7 плавного уменьшения. Вкльочение субблока 7 приводит к уменьшению ширины реза и более медленному изменению величины подгоняемого параметра пленочного элемента, что все время контролируется блоком 5 измерения величины подгоняемого параметра « Интенсивность излучения уменьшается до такой величины, при которой площадь вьстсженного пятна определяет необходим то точность попгонки. При достижениизаданного значения номинала блок 5 измерения подгоняемого параметра элемента выдает сигнал в блок 6 управления процессом под гонки э которьрл отключает блок лазера 1 „ Затем в рабочее положение выводится следующий подгонявг-гый пленочньш элемент, При использовании импульсных частотных лазеров одновременно с включением субблока 7 приводятся а дей(твия устройства плавного скт-шения скорости пространственной развертки лазерного луча илн повышения частоты следование лазерных импульсов (на фиг. 3 они не показаны)5 что обеспечивает чистоту и непрерывность реза. Использование предлагаемого способа и устройства для его реализации позволяет сщественно повысить точность по.дгонки в номинал параметра подгоняемого snSMeHTaj при этом эффект от их применения достигается сравнительнонебольшим усозершенстзованием известного устройства, что .дает несомненный народнохозяйствекный эффект о