Способ подгонки величины сопротивления пленочных резисторов гибридных интегральных микросхем

СПОСОБ ПОДГОНКИ ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ, включающий формирование в резистивном элементе пленочного резистора областей повышенной проводимости с заданной величиной удельного поверхностного сопротивления путем термообработки резистивного элемента лучом лазера с одновременным контролем величины сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности рассеивания резистора, области повышенной проводимости формируют вдоль боковых кромок резистивного элемента, причем ширину области повышенной проводимости формируют не превышающей 0,25 ширины резистивного элемента, а заданную величину удельного поверхностного сопротивления области повышенной проводимости определяют следующим выражением

где R_sn - удельное поверхностное сопротивление области повышенной проводимости резистивного элемента;
R_s - удельное поверхностное сопротивление оставшейся части резистивного элемента.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве резисторов.
Целью изобретения является повышение мощности рассеивания резистора.
На фиг. 1 схематично изображен резистор с каналами повышенной проводимости. Резистор, состоящий из резистивного элемента 1 с контактными площадками 2, выполнен на диэлектрической подложке 3. Вдоль кромок резистивного элемента выполнены при обработке лучом лазера каналы 4 повышенной проводимости.
Температурный профиль тонкопленочного резистора линейчатого типа, т.е. резистивный элемент которого имеет форму прямоугольника, представляет собой до подгонки колоколообразную кривую с максимумом, соответствующим центру резистивного элемента. Допустимая мощность резистора определяется по отношению к максимальному нагреву. Относительное распределение температуры по ширине резистора приведено на фиг. 2 (кривая 5).
После подгонки вдоль кромок образуются каналы повышенной проводимости шириной W₁ с удельным поверхностным сопротивлением R_sn, которое меньше поверхностного сопротивления R_s резистивного слоя области, которая не подвергалась подгонке. Соответственно удельная рассеивающая мощность Р_оп в каналах повышенной проводимости становится больше Р_о исходного резистивного элемента. Так как по краям резистивного элемента температура меньше, чем в центральной его части, то повышение удельной рассеиваемой мощности в областях резистивного элемента, подвергнутых подгонке, не приводит до определенных пределов к повышению максимальной температуры резистора.
Оценим допустимую величину процента подгонки, при котором достигается эффект повышения допустимой мощности резистора.
Сопротивление каналов повышенной проводимости шириной и длиной, равной длине резистора, равно
R_n= R_sn
Сопротивление центральной (не подвергавшейся подгонке) области резистора шириной W-2W₁ равно
R_н= R_s
Сопротивление R резистора определяется как параллельное соединение сопротивлений проводящих каналов и центральной области
R R_s (1)
где относительное изменение уменьшение удельного сопротивления резистивного элемента после подгонки,
K=W₁/W.
Относительное изменение величины сопротивления после подгонки составляет
R 100%
Таким образом, процент подгонки R связан с параметрами и К, которые определяются удельным поверхностным сопротивлением резистивной пленки после лазерной термообработки и размерами зон обработки шириной каналов повышенной проводимости. В табл. 1 приведены значения процента подгонки в зависимости от и К.
На фиг. 2 (кривая 6) приведен температурный профиль резистора для следующих параметров: К= 0,15; =0,35. При проведении вычислений резистивный элемент был представлен в виде трех составных частей, в каждой из которых удельная рассеиваемая мощность постоянна и равна соответственно Р_оп для каналов повышенной проводимости и Р_ом для центральной части, а затем использовался принцип суперпозиции температурных полей.
Как показал анализ температурных профилей для других значений и К, положительный эффект изобретения повышение нагрузочной способности резистора возрастает с увеличением величин и К, причем максимально допустимыми являются значения К= 0,20-0,25 и = 0,35-0,40. При выполнении этих условий нагрев резистора вдоль кромок резистивного элемента не превышает температуры в центре резистора. Коэффициент нагрузки резистора, определяемый как отношение допустимых мощностей после и до подгонки, составляет
K_н=
После преобразования получим
K_н= 1+ (2)
Из выражений (1) и (2) следует, что относительное увеличение коэффициента нагрузки равно относительному изменению сопротивления при подгонке.
Поскольку коэффициент нагрузки по прототипу уменьшается в 1+ раз, а по изобретению увеличивается в 1+ раз, то при одинаковых размерах обрабатываемых лазером каналов и изменении сопротивления резистивного элемента коэффициент резистора после подгонки по изобретению выше приблизительно в 1+ раз. При максимальных значениях и К, приведенных в табл. 1, повышение коэффициента нагрузки по сравнению с прототипом равно 1,5.
Признак, ограничивающий предел повышения проводимости в канале, устанавливается исходя из условия: максимальная температура Т_nрезистивного элемента на участке канала повышенной проводимости не должна превышать температуру в центре резистора Т(о), т.е. Т_n/T(о) 1. В табл. 2 приведены значения отношения Т_n/Т(о) в зависимости от отношения удельных сопротивлений R_sn/R_s=1- при различной ширине зоны подгонки.
При проведении расчета резистор по ширине разбивали на три участка шириной W₁, W-2W₁, W₁, причем в пределах каналов повышенной проводимости, т.е. соответствующих R_sn, удельную мощность принимали равной P_o , а в области между указанными каналами Р_о. Вычисления проводили с использованием нормализованных температурных профилей (х), максимальная температура в канале повышенной проводимости
T_n= T_n+ T + T W- W
температура в центре резистора
T(o) T+2 T
где Т_n собственная температура канала повышенной проводимости шириной W₁ при удельной рассеиваемой мощности
P_o
Т собственная температура центральной области резистора шириной W-2W₁ при удельной рассеиваемой мощности Р_о;
(х) нормализованный температурный профиль, определяющий отношение нагрева на участке канала повышенной проводимости к температуре в его центре (0< (x)<1).<P> Из табл. 2 видно, что для ширины канала, не превышающей 0,25 ширины резистора, температура в зоне канала повышенной проводимости не превышает температуру в центре резистора при выполнении соотношения
0,06 < 1
Пример осуществления способа.
Подгонке подвергают тонкопленочный резистор на основе металлосилицидного сплава РС-3710, имеющего резистивный элемент шириной 0,2 мм и длиной 1 мм, расчетное удельное поверхностное сопротивление составляет 500 Ом/кВ. Подгонку производят на установке лазерной подгонки типа АМЦ 06201 с газовым лазером ЛГИ-505 с диаметром пучка 0,01-0,10 мм. Сопротивление резистора до подгонки составляет 2,8 кОм (номинальное значение 2,5 кОм 10%).
В результате подгонки вдоль боковых кромок резистивного элемента формируют каналы повышенной проводимости шириной 0,03 мм. Сопротивление резистора после подгонки стало равным 2,44 кОм, что соответствует области допустимых значений сопротивления (отклонение от номинала составляет минус 2,4%). Коэффициент нагрузки при этом увеличивается на 12,5%
При практической реализации способа определяющими факторами являются параметры лазерного луча, толщина и материал резистивной пленки. Обеспечение заданного изменения сопротивления резистивной пленки обеспечивается либо шириной проводящего канала, либо его длиной.
По сравнению с прототипом способ обеспечивает повышение коэффициента нагрузки в 1+ раз (в 1,5 раза при уменьшении сопротивления резистора в процессе подгонки на одну треть); снижает градиент температуры по площади резистивного элемента, что повышает его надежность в процессе эксплуатации; позволяет регулировать процесс подгонки путем смещения центра пятна лазерного луча в области вне резистора (поскольку распределение энергии в лазерном луче подчиняется гауссовскому распределению с максимумом в центре, т.е. без переналадки установки лазерной подгонки, работающей в режиме удаления резистивной пленки, путем использования части пятна лазерного луча с пониженной энергией можно оказывать термическое воздействие без испарения материала пленки).
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве резисторов. Цель изобретения - повышение мощности рассеивания резистора - достигается тем, что в резисторе, состоящем из резистивного элемента 1 и контактных площадок 2, нанесенных на диэлектрическую подложку 3, подгонка осуществляется путем образования вдоль кромок резистивного элемента 1 каналов 4 повышенной проводимости. Каналы повышенной проводимости в резистивном элементе могут быть получены термической обработкой участков пленки резистивного элемента 1 с помощью луча лазера при непрерывном контроле номинала пленочного резистора. Максимальная ширина канала 4 повышенной проводимости не превышает 0,25 ширины резистивного элемента 1, а величину удельного поверхностного сопротивления канала повышенной проводимости определяют следующим выражением

где R_sn - удельное поверхностное сопротивление канала повышенной проводимости резистивного элемента; R_s - удельное поверхностное сопротивление оставшейся части резистивного элемента. Изобретение обеспечивает повышение мощности рассеяния резистора в 1,5 раза при уменьшении сопротивления резистора в процессе подгонки на одну треть. 2 табл., 2 ил.