25

Лазерная подгонка резисторов

Существовал метод истончения плёнки (обработка газом с абразивными веществами). Производительность этого метода была 1000 – 4000 рез.\ч., точность 0,1%-1%. Этот метод более не применяется.

В 1960г. был изобретён рубиновый лазер. Выяснилось, что лазер плавит и растворяет материалы. Технология в начале 70-х годов позволила получить многокиловатный СО2 лазер, который плавил на большую глубину материала. Лазеру требовался дорогостоящий уход. В начале-же 70-х годов он стал практически промышленно применимым. Лазера используется: при подгонке, сверлении(керамика, глухие отверстия). Лазерные методы стали конкурентами механических.

Термический анализ лазерного нагревания плёнки.

П оследовательность лазерной обработки тонкой плёнки:

1. Короткие импульсы лазерного излучения фокусируются на поверхности плёнки.

2. Энергия поглощается металлической плёнкой.

3. Быстрый нагрев плёнки до температуры испарения.

4. Испарение расплавленного вещества.

5. Отвод тепла через подложку.

Получаем в аналитическом виде: увеличение температуры поверхности плёнки=>функция времени.

Допущения:

1. Толщина плёнки d и теплопроводность (с верхнего слоя в глубину) K имеют такие значения, что нет градиента теплоты на поверхности плёнки. Это имеет место в плёнках у которых

Теплопроводность

Температуропроводность

2. Тепловой поток в плёнке однонаправленен, перпендикулярно её плоскости. Можем получить необходимые значения резисторов с точностью 0,02%. Изначально подгонялись танталовые плёнки. Плотность потока лазера 30 мДж/см² для площади в 1 микрон. Лазер должен иметь поток не менее 0,3 Дж/см²

Лазер импульсного действия. Для выжигания пятна 50 микрон необходимо 0,1 мДж энергии. Линию получают из ряда точек прожигания.

Модулированя добротность- возможность накопить энергию для следующего импульса(лазер с накачкой\подзарядкой).

Лазерная подгонка наиболее часто используется в гибридных интегральных схемах.

Основные черты лазерной подгонки:

1. Бесконтактное воздействие.

2. Возможность воздействовать через экраны и плёнки.

3. Высокая скорость и точность подгонки (30к рез./ч. и 0,02%).

Достоинтсва лазерной подгонки:

1. Возможность универсализировать и автоматизировать процесс.

2. Уменьшение размеров резисторов и получение большой компактной ИС.

Лазеры на иттрий-алюминиевом гранате.

Резисторы, изготавливаемые лазерной подгонкой, обладают преимуществами при высокой точности подгонки. Но при наличии дефектов плёнки качество резко падает.

Факторы влияющие на стабильность номинала резистора:

1. Сопротивление утечки прорези.

2. Свойства края прорези (микротрещины, загрязнения, размытые края, структурные изменения).

3.Форма и расположение прорези на поверхности резистора.

а) прямой разрез

б)

в) параллельный разрез

г) Г-образный разрез

д) J-образный разрез

Лучшие показатели имеют полностью перерез. резисторы, как не парадоксально. Для уменьшения дефектов используют лазерный отжиг.

Формы резисторов влияют на характеристики элемента.

Воздействие

Лазера

Цилиндрическая Петлевая Лестничная

Разрез по прямой дает наиболее быстрое увеличение сопротивления с увелич. длиной разреза. Для реализации подгонки используют тестовое устройство для корректировки лазера. (подгонка тонких пленок)

В толстопленочных технологии используется пассивная подгонка, импульсы обеспечивают проверку параметров резистора и корректировку при необходимости. В толстопленочной технологии подгонка активна и постоянна регулируется оператором. Резисторы после подгонки (тонкопленочные) тестируются в продолжении 1000ч при высокой температуре. Необходимо убедиться в надежности и стабильности.

Недостаток Г-образной прорези: увеличение нестабильности и шумов резистора. Для избежания излишнего сужения резистора ширина прорези ≤20 % ширины резистора.

Лазер применяется при скрайбировании (СКРАЙБИРОВАНИЕ (от англ. scribe, здесь - царапать) - способ разделения ПП пластин на кристаллы с помощью резца (скрайбера)) n/n-х пластин. Т.е обозначают дорожки для разделения МС-м. Также лазер исп-ся для чистки поверхности. Использование лазера при лазерной обработке дают высокую годность выпуска изделия.

Скрайбирование:

После воздействия лазером пластины можно сломать вручную.

Преимущества лазерного скрайбирования (над алмазным ножом):

1) возможность уменьшения выреза модуля до 0.1 мм;

2) в 2-3 раза больше и контролируема глубина надреза (по сравнению с алмазным ножом)

3. Большая скорость скрайбирования (25 см в сек)

4. Возможность скрайбирования п/п пластин с нанесенным защитного покрытия.

При скрайбировании керамических пластин возможно надрезать пластину от 0,1 до 1,5 мкм. Большая скорость 15 см/с.