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

СОЮЗ СОЕ 1 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ 1 УБЛИН 111 Н 01 С 17/2 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ ирйЩ)УЩЕДРРЕ 1 ТЕЛЬСТВ 18- 1 Бюли др"1 азерыгия", 1975,в те с. 22 11 о 2983068/ 22.09.80 23.01.85 В.И. Кра Попов и 621.316.1, Водо нологии.6.Авторск 472. кл. ое свидетельство СССР Н.01 С 17/00, 06.08,7(54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ПОЛГОНКИ ПЛЕНО 1 НЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕГ 1И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1, Способ лазерной подгонкипленочных элементов интегральныхсхем, включающий непрерывное илидискретное удаление материала плено,ного элемента в виде непрерывного реза до достижения заданногозначения номинала, о т л и ч а юи и й с я тем, что, с целью повыкения точности подгонки, при приближении подгоняемого параметра пленочного элемента к номиналу плавноуменьшают ширину реза до величины,при которой количество удаляемогоматериала соответствует требуемомуувеличению точности подгоняемогопараметра.085425 1 ОСТ 1 ПотГОНКИ точности подгонки,2, Способ по и,включающий дис КОЕ ТЦОЕ тцалЕЕИЕ . МаУЕР 1, аП "ЕЦОв ного элемента о т л . ч а;с щ и йс я тем что для сохрацеция непрерывнас 1 и )еза ОдеОВрРменно : с 1)ормированием реза уменьщающейся пуирины сь 1- жают величину дискретности3, устройство для гад Г . Нки уЛен Очных элементов интегральных схем содержащее блок лазера, блоки прострае"и ственной )оку(ировке и развертки лазоб)сто ние каст е", Я п 3 оизвсдства изделий микроэле(трони(и и может быть ИСПОУП)ЗОВаца В ЭЛЕКТРО 111 ай ПРОМЬКЯ- пенности для урепизионной потгонки параметров резисторов., конденсаторов, рЕзонаторов Ндуктивностей и других плецачных элемРтов интегральцых схем;Язу)естны 1 способ лазегной подгонки плсноч 1 В 1 х зл 1 емее 1 тов, гауример рс ЗИСТОРОВ, ЗаКЛЮЧВ.ЕС 5, :В ),тп.тЕНИЕ (путем Ьт)1(ьга 1 я) части резистивно ГО СЛОЯ т)ЕЗИСТОра с(Е)ОКУсированцьи лазерным лучом постояццаи гцтенси 3ности, перемещаемым цо уОверхе 1 ос -Гр ре -,ист),вцс)го спс)я т)езчстора до ЛОСТИХ.Е 1, И 51 3 атаЕЕОЙ -,ЕЛЕНИУЬ;, С ОПРО -тив)снея, осле че"О:талер отключают 11"Недс 1 статок,янцого способа состоит В ТОМ. чта при цост 05 ннОЙ интен"сируОсти изучения уаье ут)я цятцятрОкусе састав 5151 ет 1000 мкм даль"не 1 Рс уьуецеВенце связь(1 с с.уест "ценным ус)10 жнецуе.; 0 тт 51 че ко." 11)акусирующе 1 системы 1 с 5 жениеы нача.п, -Цай асХОДИЬОст 1 ЛаЗСРЦОГО ЛУЧа),ЧТО ОПРЕДЕЛЯЕТ ТОЧБОС 1 Ь ПОДГОНКИИ НЕ ПОЗВОЛ 51 ЕТПОВЬСИТЬ,ЕЗНЕСТЦО 1 тСТт)ОЙСТВО ЦЛЯ ЛаЗЕт)НОЙЫПОДГОНКИ ПЛЕНОЧЦЬУХ ЗЛЕМЕ"сТОЯ ИНТРУ -ральных схем, например резистора, содерт(ащ 1 ее лазер блоки пространс- ВРннОЙ раэверте(1 и фОкус 1 равк 1 ля зернага луча блок измерения соцрстиеле (и 51 уОд Гоня ема ГО э;1 Зме:. та и бОК (тп НИЛЕСИЯ уладССО 1 ПОДГО 11" ки 2,.0; ;я к ) э т о у с т т) 0 й 1. т Б с) н Р м с) )к Р быть испо)тьзоляно для реализации предлагаемого способа так как в 3 ере 010 луч 1, О)Ок имР)ения Величи цы подгоняемого паря)стра плсночногоэлемента и б.)ок упрят 1 лецня процессом падгс;ки, с) т л и ч я к) щ е еС Я ТЕМ, "1 ТО С ЦЕ 11 ЯП ЦОВЬШЕНИЯточности подгонки В блок управленияпроцессом подгонки введен субблок П)1 сВ 10 ГО )тЕНЬ 1 РЦИ 51 ИНТЕНСИВНОСТИлазерного луча, соециеццый с блокомлазера и блоком измерения подгоняемого параме гра пленочного элемец га 1нем отсутствует блок, предназначенный для ппаВ 510 ГО снижения нетенсиви О с т и и 3 л у ч е е и я л а 3 е т) 1 Цель изобретения - повьпеецие точ -ПостеВленная цель достигается гем. что В устройство для лазернойподгонки пленочных злементов интегт)альных схем совержащее блок лазера. Олаки прОстранстьецеОй 1)окусиров ки и развертки лазерного,ууча. блок изме.рация Всличины подгоняемого параметра и блок управления процессом пОдГОнки В алак упрагления процес сом ПОИГонки введен с)тбб)Ок плявнОГО умецьщения интенсивности лазерноголуча сое,ицеццый с блоком лазераи ОПОКОм измерРнияОДГО)1 Рмога параметря пленочного 3)тементя, Цель изобретения - цавыщеепе Оставленная 1 ель дости 1 яеся тРМ. чта при 1)еализации способа лазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем, включающечу непреРЫВЦОЕ ИЛИ ДИСКРЕТНОЕ УтЯЕПЕНИЕ В ВИде непрерывного реза материала пле -ночного злемента сд)окусирсвяннум лазерным лучом, перемекаемым пс поверхности пленочного элемента до достижения заданного значе;уия номинала, при приближении подгонявОго параметра пленочного элемента к номиналу плавно умец.яют пири реза по величины, при которой минимальное количество удаляемого материала соответствуеттребуемой точности подгонки) причемдля сохранения непрерывности резапри использовании иПульсцых частот" ных лазеров оцновремзнцо с фор 1 Иро1085425 реза,ванием реза уменьшающейся шириныплавно снижают скорость перемещениялазерного луча по поверхности пленочного элемента или увеличивают частоту следования лазерных импульсов.На фиг, 1 показана форма выжигаемого участка реэистивной пленки поизвестному способу; на фиг. 2 - тоже, по предлагаемому способу; нафиг. 3 приведены зависимости изме Онения величины сопротивления резистора по известному способу; на фиг. 4то же, по предлагаемому способу; нафиг. 5 - блок-схема устройства длялазерной подгонки пленочных элементов интегральных схем, работающегопо предлагаемому способу.П р и м е р. На 10 тест-платахпроизводилась 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 использовалисьампервольтомметр Фи специальнаяизмерительная система, обеспечивающая прекращение генерации лазерапри достижении заданного номинала,Подгонка осуществлялась иэвест 35ным способом (при стабильной мощности пучков лазерного излучения, обеспечивающей постоянную ширину реза)и предлагаемым, приводящим к монотонному уменьшению ширины реза в про 40цессе подгонки.Установлено, что при предлагаемомспособе минимальный воспроизводимыйвыжженный диаметр пятна на поверхности резистивной пленки в,3-4 разаменьше начального диаметра,В результате подгонки было установлено, что относительная погрешность подгонки известным способом при диаметре выжженного пятна 50 100 мкм и шаге пятен 50 мкм (502 перекрытие) составила (1-2)Х, при уменьшении шага до 10 мкм - 0,257 при резе переменной ширины (предлагаемым способом) - 0,0252. 55 Таким образом, точность подгонкиповысилась на порядок. 4Для подгонки пленочных элементов обычно используют лазеры, работающие на нижайшем поперечномтипе 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 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 длицо 1 цолны лазерного излучения ( 3%2 ), так как при наличии порога испарения минимальный испареццый участок определяется лишь структурой и однородностью материала пленки. Таким образом, сущность предлагаемого способа состоит в плавном уменьшении интецсивцости излучения лазера в процессе подгонки, что приводит к постепенному уменьшению диаметров выжигаемых 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 выжигаемого участка пленки по известному и предлагаемому способам. В первом случае (см. фиг. 2) ширина резаце изменяется в процессе подгонки, во втором (см. фц-;. 2) - она,начиная с некоторого момента, непрерывно уменьшается до 32. Фиг. 4 иллюстрирует изменение сопротивления резистора в процессе подгонкч. По известному способу (фиг. 4) шаг изменения величины сопротивления Ь 1 Й 1 - сопв 1, в предл-" аемом способе (иг. 4) . ,ь. -. О, что и определяет более . высокую точность подгонки, посколькуподход к заданному значению номинала происходит более мелкими "шагами".Устройство содержит лазер 1, систему 2 пространственной развертки и Систему 3 фокусировки арног луча, программно-управляемый стол 4 с подгоняемым элементом, блок 5 измерения величины параметра подгоняемого пленочного элемента и блок б управления процессом подгонки, соеди ненный 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 велининь 1 подгоняемого параметра. При использовании лазеров непрерывного действия субблок 7 может быть выполнен Б Бидеэлектронного регулятора уровня накачки лазера. В случае использованияимпульсных частотных лязерОБ с элект- ро- или акустооптическими модуляторами добротности роль субблока 7 может выполнять управляемыи источник напряжения питания с плавно измечяющейся амплитудой, связанной со схемой питания модулятора.Уменьшение площади выжигаемойповерхности пленочного элемента припостоянной частоте следования лазерНЫХ ИМПУЛЬСОБ МОжЕт гРИБЕСтк К ТОМУ, что на поверхности пленки образуется серия дискретных неперекрывающихся пятен что вызь 1 вает нежелательные резонансные явления Б микросхеме а также ухудшает шумовые характеристики подгоняемых пленочных элементов и их долговременную стЯбильнОсть.Для устранения этого эффекта,. а именно получения непрерывного чистого реза, необходимо либо увеличить частоту следования лазерных импульсов, либо45 умекьшить скорость пространственной развертки луча по поверхности пленочного элемента, И то и другое достигается известньпя средствами и поэтому в устройстве не конкретизируется,50Устройство работает следующим обРЯЗОМ еПосле установки подгоняемого пленочного элемента в рабочее положе;1 ие ка прогоаммно-управляемом столе 45 включается .":лок лазера 1, генерирующии непрерывное лазерное излучениеили последовательность лазерных импульсов. Система 2 пространственной развертки обеспечивает перемещение сфокусированного системой З,газерного излучения по поверхнос и подгоняемого пленочного элемента. При этом блок 5 измерения величины подгоняемого параметра элемента непрерывно выдает данные в блок б управления процессом подгонки (его роль лучше всего может выполнять минн- ЭВ 1), который в зависимости от отклоне 1 ия От номинала и требуемой точ ости подгонки выбирает момент включения субблока 7 плавного уменьшения. Включение субблока 7 приводит к уменьшению ширины реза и более медленному изменению величины подгоняемогопараметра пленоч 1(1 го э.11 емента, чтовсе время контролируется блоком 5измерения величины подгоняемого параметра. Интенсивность излучения уменьшается до такой величины, при которой площадь вьискенного пятна определяет необходимую точность подгонки,При достижении заданного значе -ния номинала блок 5 измерения подгоняемого параметра элемента выдает сигнал в блок б управления процессом подгонки, который отключает блок ла:". Еря 1 .Зятем Б рабочее положение вывод 1 тся следующий подгоняе:".-ый пленочныйэлемент, При использовании импульсньгх чяс -тотных лазеров одновременно с включением суббло(я 7 приводятся Б действия устройства плявного сн 1 ькения скорости пространственной рязьертки лазерного луча или повышения частоты следованилазерных импу.1 ьсов (на фиг. 5 Они не показаны, что Обеспечивает чистоту и непрерывность реза,Использование предлагаемого способа и устройства для его реализациипозволяет существенно повысить точность подгонки в номинал параметра подгоняемого элемента при этом эффект от их применения достигается сравнительно небольшим усовершенствовя 1 ием изве тного устройства, что пает несомненный народнохозяйствен,ный зффе 1(т.каз 131/3 Тираж 670 По писноеЯал ППП еПатант, т,унгород,.ул.Проектная,