1.2.3 Лазерная обработка
При воздействии светового излучения на поверхность ТПР
происходит частичное его отражение, а частично лучи проникают во внутрь пленки, поглощаются в ней и достаточно быстро превращаются в тепло. При этом удельная мощность может достигать 15-20 кВт/см . В результате такого воздействия резистивная пленка испаряется и сопротивление ТПР увеличивается. Такой метод очень прецизионный (точность до 0,01%), характеризуется малой шириной и чистотой реза, дает возможность подгонять резисторы из любых материалов, исключает повреждения близлежащих элементов.
1.2.4. Электронные и ионные методы подгонки
Электронно-лучевая подгонка обладает всеми преимуществами лазерной. Мощность пучка электронов может достигать 10 Вт/см. Однако для проведения такой подгонки необходим вакуум.
Ионно-лучевая обработка также проводится в вакууме. Здесь используется ионный (аргоновый) луч с плотностью тока ~ 0,5мА/см2. Такая энергия способна фрезеровать резистивные пленки со скоростью 25 нм/мин.
1.2.5. Электроэрозионная подгонка
Метод электроэрозионной подгонки основан на том, что резистивная пленка может быть избирательно удалена электрической искрой. При этом один полюс источника напряжения (U = 10-30 В) подсоединяют к резистору, другой к острию электрода. При касании электрода с пленкой проскакивает искра, которая испаряет или оксидирует участок пленки размером 10-100 мкм. Металлический электрод может колебаться с ультразвуковой частотой, благодаря чему создается ритмично непрерывный контакт с пленкой. Точность подгонки может достигать - 0,1%.
Термический нагрев
Известно, что тонкие пленки материалов, применяемых для изготовления тонкопленочных резисторов обычно имеют мелкокристаллическую структуру. Электропроводность таких пленок обуславливается прохождением электронов через межкристаллитные барьеры.
Рассмотрим подробнее процессы, протекающие при отжиге. Их можно разделить, на 3 группы.
1. Отжиг дефектов различных типов внутри зерна. На этой стадии протекают процессы, связанные с уменьшением концентрации неравновесных точечных дефектов и процессы перераспределения дислокаций.
2. Рекристаллизация. На этой стадии происходит уменьшение числа разориентированных кристаллитов путем изменения границ и увеличения размеров зерен (рис. 1.3), что приводит к уменьшению числа границ и соответственно к сжижению сопротивления.
3. Химические реакции в твердой фазе, в том числе окисление в атмосфере остаточных газов, что приводит к возрастанию сопротивления.
Часто все эти процессы протекают одновременно. Вероятность того или иного процесса зависит от температуры, времени отжига, материала подложки.
Использование явлений упорядочения структуры и изменения размеров кристаллитов (зерен) тонких резистивных пленок позволяет изменять сопротивление последних. Характер процесса изменения сопротивления при термической обработке мало зависит от способа нагрева. Для локального разогрева пленок используют разогретый щуп, струю горячего газа, лазерное излучение ВЧ-поля, нагрев пучком электронов, пропускание через ТПР электрического тока (т.н. токовая подгонка).
В последнем случае могут использоваться постоянный, переменный и импульсный токи. Величина изменения сопротивления зависит от подаваемого на резистор напряжения. Подгонка ТПР импульсами большой мощности и малой длительности позволяет осуществить локальный разогрев резистора, исключая нагрев находящихся вблизи элементов схемы и подложки. Точность подгонки составляет 0,5-1%.
Если нагрев осуществляется в вакууме или в атмосфере инертного газа, то сопротивление резистора будет уменьшаться. При подгонке на воздухе происходит окисление материала пленки, и сопротивление ТПР может увеличиваться.