Способ лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем и устройство для его осуществления

 

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

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А < 11Н 01 С 17!24

ОПИСАНИЕ HSOEPETEHÈR ), ! К АВТОРСКОМУ СВЬЯЕТЕЛЬСТВУ м параметра.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CC|P

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬ ЕТЕНИй И ОТНРИТИй (21) 2983068/18-21 (22) 22.09.80 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) В.И. Кравченко, В.В. Заика, В.И. Попов и Г.И. Лантухов (53) 621.316.8(088.8) (56) 1. Водоватов Ф.Ф. и др.."1азеры в технологии. М., "Энергия", 1975, с. 216.

2. Авторское свидетельство СССР № 477472. кл. Н.01 С 17 00, 06.08.73. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ПОДГОНКИ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕГ1

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем, включающий непрерывное или дискретное удаление материала плено. ного элемента в виде непрерывного реза до достижения заданного значения номинала, о т л и ч а юи и и с я тем, что, с целью повыпения точности подгонки, при приближеш.:.. подгоняемого параметра пленочного элемента к номиналу плавно уменьшают ширину реза до величины, при которой количество удаляемого материала соответствует требуемому у.величению точности подгоняемого

i085475.J0CT»l ilOI ГОНКИ точности подгонки, 2. Способ по и. 1,, включаюций дис"

Кт>Е THOB т ЯПЕHF P ..;.»)ЯТЕт)}(а ",(» П I»>«I»>1— ного элемента, о т л . ч а;-с щ и с я тем,, что пля сохранения непрерывнОсти реза сднОВременно : фср(»(ирс ванием реза умень())ающе(йся и(1(рины снижаЮ В ЕЛ ИЧ}(н У ДИ С (с P B T }I O C . 1 т:(„

3, Ус т Р О. (с т H 0 Дл Я Г ОД 1 и K и i (JI P н о ч ных элементов интегральных схем,, со-. держащее блок лазера, блок}1 прас"Гран-- Jc) ственной фскусировк}! }1 .Оязвертки ла.ИÇÎОc)BT!aние кacaется прOизвсдства

> изделий микроэлектроники и может быть

ИСПОГП ЗОВЯ НО В ЭПЕКтп011((сй ПРОМЬ())тленности для прецизионной подгонки параметров резисторов., конденсаторов, резонаторов„:..Идуктивностей и дру-их пленочных элементов интегральных схем, 11звестный сп ссб лазегной подгонки пленочных эле(1е}I Гсв, например ре-! истсров.„ заключае Гся R "уцалени} (путеи Вь)жигани!Я) части резистивно

ГО СЛОЯ В» 31ЯСТОРB С(т)ОКУСИРОВЯ» Нь}М лазерньь(лу-)ом постояннои 11(тенси(зности. Перемещаемым i10 поверх}(ос—

ГИ Pea}ICTJIB 1101 О СЛОЯ .ЭЕЗЧСТООЯ ДО

ПОСТ(};; ЕН ИЯ 3 ат(ЯННС»)) ЯЕBJI! i 1}(Ы СОН!РО= тивления, после чего лазер отключают 11

Г,1»

Недс)статск Данного сис саба состоит в том, чтo при !(ocтонной интен-.

СИВ|(ОГ ти ИЗУ )ЕНИЯ Г()таМЕТ})а ПЯтпа В

C (рокусе составляет 0 - 100 »JKi»; (!Iяль-.

НЕЙ}ЦЕC: «МЕ(1},ШCНИЕ С "3KBßÍÎ С С »)ЕЕCT

ВPНHЬ)т» УC Jiт«))(НЕ»1!ИCЬ(ОПТ}iЧ,.) КOт", (1)О У-. ттт

CIljB>) К)ЩЕ»т :HC . - PI.)Jь(И CII!.(-"- Е =:(ИЕМ Н Я -;a !1»>

НОИ >ЯСХОДИМОСT>1 Лазерного 1 «тЧЯ 1 что спределяет точность .-)Одгопки

И НЕ ПОЗВОЛЯЕТ ..C ПОВЬ(СИТЬ, к1знестно устрсйстВО,цля лаз"-.pHOÉ

Ы

ПОДГОI(КИ ПЛЕНОЧНЫХ ЗЛЕМЕ "ITOH ИНТЕ Гв ральных схем, например р з IcTOpB содер)кацее лазер блоки прострянс(т-ВЕННОЙ РЯЗВЕРТК((и фок )тCJ»РОВК) I Ла

ЗЕРНО т 0 JIóЧЯ 6JIOK ИЗМЕРЕH11H!

: H1BJIP 1- ИЯ ГЬОДГОНЯЕМО ГО Э. (ЗМЕ:-1ТЯ И блок, Ji - Илеl(HJJ IlpoljaccO«J ПОДГo}1"" (2; .

0;т)!яко .>To уст)тоиство не может быть .)спользoHBHО для реализации прецлягаемогo способа, так как в

ЗЕР}11)1 0 ) т "- <1 0 ЬГК Н» "»т :.т)Е}!}(Я JHCZJ т(Ины под OH)iемсгс паря.!стра пленочного элемента и 0.(ок упря))пения процесСО>. подгс;(ки> () т л и ч а к) щ е е

С Я ТЕМ, "(TO . С UP.)1 J>I!) I(()HÜ()J(ÅIIF)ß точности подгонки,. В блок управления процессом подгонки введен субблок

llJ1BÁ }i0 ГО т!«1ЕНЬ!ЛЕН ИЯ )H(ТPHCHBHOCTH лазерного луча, соецгп(енный с блоком лазера и блоком измерения подгоняемсго параметра пленочнэго элемен Га

«т нем отсутствует блок., предназначенный для плавного снижения интенсивности излуче}(ия лазе})11

11ель изобре" ения — повьп((еп})е точ—

Г(сст}(вленная цель достигается

Гем. -JTO H устройство для лазерной подгонки плено (ных элементов интегpBJJ}>HE(K схем содержащее блок лазера,. блоки пространственной фокусировразвептки лазерного луча. олок

:-змерения всличины подгоняемого параметра и блок управления процессом псдГОнки. В Олок управления процес сом ПОЦГQHKH Введен cJ)66r(oK плавнОГО уме((в(1)ен}(я интенсивн0cти лазерного луча„ соединенный с блоком лазера

И ОЛОКОМ ИЗМЕРЕНИЯ ОДГО}1)(ЕМОГО Па р=-метра пленочного элемента»

Цель изобретения — ловынепие l0 C B; J,JI P H H BR I) -Br(1> тем. что пpи реализации cпоссбя IB зер>(сй подгонки пленочнь(х элементов инт"=гральньгх схем )>ключающе;:у непрерывное или дискретное уда>пение в виде непрерывпогс pp3» I(... терияла пле—

HO)(HO l O J Е, (ЕHT Я Сд.()К )тСИрсвя}(НЫ(т! зер(ым лучом, перемещаемым Ilc поверхности пленочного элемента до достижения заданного BHB»(e,:(ия номинала, при приближен}(и подГоняе .(ОГО пяряметря

irJeHowF(oго элемента к номиналу плавно уменьшают (((ирин, реза по величины, при которой минимальное количество удаляемого материала соответствует требуемой точности подгoHKH причем для сохранения непрерывности реза при использовании и>!)(ульс=ibi)«частот.ных лазеров оцноврем.=нно с фо)р((ирс10В5425 реза. ванием реза уменьшающейся UIHpHHhf плавно снижают скорость перемещения лазерного луча по поверхности пленочного элемента или увеличивают частоту следования лазерных импульсов.

На фиг. 1 показана форма выжигаемого участка реэистивной пленки по известному способу; на фиг. 2 — то же, по предлагаемому способу; на фиг. 3 приведены зависимости изме- !р нения величины сопротивления резистора 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 10 тест-платах производилась подгонка толстопленочных резисторов (величина сопротивления равнялась 1-100 кОм).

Для подгонки использовался перестраиваемый лазер на неодимовом стекле с акустооптической модуляцией добротности резонатора. Частота следо. вания импульсов генерации составляла 20 кГц, общая длительность-генерации 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 иэвест35 ным способом (при стабильной мощности пучков лазерного излучения, обеспечивающей постоянную ширину реза) и предлагаемым, приводящим к монотонному уменьшению ширины реза в ripo

40 цессе подгонки.

Установлено, что при предлагаемом 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 вылскенного пятна 50

100 мкм и шаге пятен 50 мкм (50X перекрытие) составила (1-2)Х, при уменьшении шага до 10 мкм — 0,25Х, при резе переменной ширины (предлагаемым способом) — 0,025Х. 55

Таким образом, точность подгонки повЫсилась на порядок.

Для 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 интен— сивности íà его оси. Для предотвращения структурных изменений материала подложки и устранения возможного влияния лазерного облучения на другие элементы микросхемы плотность мощности излучения ограничивают величиной, незначительно превьппающей 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 расположенныо к его оси. Отметим, что в этом случае нет известных принципиальных ограничений на диаметр пятна, связанных с длнцо.i волны лазерного из» лучения (3 о 2 ), так как IlpH 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 вьпкигаемых пятен, т.е. к уменьшению ширины реза. Наиболее высокая точность подгонки будет обеспечена тогда, когда процесс подгонки прекратится при минимальной возможной ширине

Сказанное поясняют фиг. 1 и фиг.4, где для сравнения показаны формы вьпкигаемого участка пленки по известному и предлагаемому способам. В первом случае (см. фиг. 2) ширина реза не изменяется в процессе подгонки, во втором (см. фит. 2) — она,начиная с некоторого момента, непрерывно уменьшается до J<. Фиг. 4 иллюстрирует изменение сопротивления резистора в процессе подгонкч. По известному способу (фиг. 4) шаг изменения величины сопротивления Ь1(! 1 — const в предл-" аемом способе (*иг. 4)

Й, <. - О, что и определяет более . высокую точность подгонки, поскльку.OS5e25 подход к заданному значению номинала происходит более мелкими "шагами", Устройство содержит лазер 1, систему 2 пространственной развертки и систему 3 фокусировки лазерного луча, программно-управляемый стол 4 с подгоняемым элементом, блок 5 измерения величины параметра годгоняемого пленочного элемента и блок б 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 излу- чения, соединенного с блоком лазера 1 и блоком 5 измерения величины подгоняемого параметра. При использовании лазеров непрерывного действия субблок 7 может быть выполнен в виде электронного регулятора уровня накачки лазера. В случае использования импульсных наcTo Гных лазерОв с элект

I ро или акустооптическими модулятО рами добротности роль субблока 7 может выголнять управляемыи источник напряжения питания с плавно изменя-ющейся амплитудой, связанной мой питания модулятора.

Уменьшение площади выжигаемой поверхности пленочного элементB I«pi« постоянной частоте следования лазерных импульсов может привести к тому, что на поверхности пленки образуется серия дискретных неперекрывающихся пятен что вызывает нежелательные резонансные явления в микросхеме„ а также ухудшает шумовые характеристики подгоняемых пленочных элементов

gQ их долговременную стабильность. Для устранения этого эффекта,. а именно получения непрерывного чистого реза, необходимо либо увеличить частоту следования лазерных импульсов, либо

45 уменьшить cкОрОстb I«pОсTpанстBЕHHОI« развертки луча по поверхности пленочного элемента. И то и дру; îå,достигается известньп-я средствами. и поэтому в устройстве не конкретизируется.

Устройство работаeT следующим об50 раэОм.

После установки подгоняемого пленочного элемента в рабочее положение на программно-управляемом столе 4 с включается . :лок лазера 1, генерирующий непрерывное лазерное i«злучение или последовательность лазерных импульсов. Система 2 пространственной развертки обеспечивает перемещение сфокусированного системой З,пазерного излучения по поверхнос и подгоняемого пленочного элемента. При этом блок 5 измерения величины подгоняемого параметра эле;.:eнта непрерывно выдает данные в блок б управления процессом подгонки (eI 0 роль лучше всего может выполнять минн- ЭВ1«), который в зависимости от отклснения

От номинала и требуемой точ «oсти подгонки выбирает момент включения субблока 7 плавного уменьшения.

Включение субблока 7 -pHHopi«T 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 цо такой величины, при которой плошадь вьшг«(енного пятна определяет необходимую точность полгонки, При достижении задан ого ".начения номинала блок 5 измерения подгоняемого параметра элемента выдает сигнал в блок б управления процессом подгонки, который отключает и-.о« ла:". ера 1 .

Зятем Б рабочее положение вывод1«тся следующий подгоняе .-ый« пленочный элемент, При использовании импульсньгх ча.-тотных лазеров одновременно с включением субблока 7 приводятся в действия устройства плавного ci-:Iькения скорости пространственной разьерTKI« лазерного луча или повышения час-оты следовани. лазерных импу:IBcc,B (на фиг. 5 они не показаньй, =.=, -о обеспечивает чистогу и непрерывность реза.

Использование предла""Båi«îãî спо оба и устройства для его реализации позволяе- с.òåcTIIåíÿo повысить точность подгонки в номинал араметра подгоняемого элемента,. при этом эффект от их применения достигается сравн.тельно небольшим усовершенстBoBBI«ием изве< тного устройст.=-:а, что дает несомненный народнохозяйственный эффект.

1085425

ЗНАЛИ Заказ 131/3 ТкРаж 67 О По писное

Cmmsa HIE "Патент, г.Yaropoa ° ул. роектнвЯ,