JP5165572B2 - トリミング可能膜抵抗器および膜抵抗器を形成しトリミングする方法 - Google Patents

トリミング可能膜抵抗器および膜抵抗器を形成しトリミングする方法 Download PDF

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Description

本発明は膜抵抗器に関し、具体的には、限定はされないが、薄膜抵抗器に関する。本発明はさらに、複数の膜抵抗器を含む集積回路に関し、本発明はさらに、膜抵抗器を形成し、それをトリミングする方法、具体的には、限定はされないが、集積回路上に薄膜抵抗器を形成し、それをトリミングする方法に関する。
薄膜抵抗器は一般に集積回路で使用される。一般に、電気絶縁基板層上に複数の薄膜抵抗器が形成される。この電気絶縁基板層は一般に、集積回路チップ上に形成された酸化物層である。これらの薄膜抵抗器は一般に、基板層上の特定の領域に、一般に互いに平行に延びるように形成される。それらの薄膜抵抗器は、2つの重要な理由から、比較的に互いの近くに配置されることが望ましい。第1の理由は、必要な全体のダイ面積を最小化するために、薄膜抵抗器によって占有される集積回路チップ上の面積を最小化するためであり、第2の理由は、不整合および他の関連する問題を引き起こす可能性がある薄膜抵抗器に対するプロセス変動の影響を最小化するためである。
しかし、互いの近くに薄膜抵抗器を配置しても、同じチップ上の抵抗器および異なるチップ上の抵抗器の不整合を引き起こす可能性があるプロセス変動の影響は完全には防げない。したがって、集積回路チップ上に膜抵抗器を形成した後に、薄膜抵抗器の抵抗のトリミングを実施しなければならない。このことは、薄膜抵抗器の形成時に、続いて実施される膜抵抗器の抵抗のトリミングを容易にする準備をしなければならないことを要求する。
後続のトリミングに役立つ1つの薄膜抵抗器形成方法は、側方へ突き出たタブを有する抵抗器を形成することを要求し、このタブは、薄膜抵抗器の抵抗を増大させるため、続いてトリミングされる。このような従来技術の薄膜抵抗器が図1に示されており、それらは参照符号100で示されている。薄膜抵抗器100はそれぞれ、一般に二酸化シリコンなどの酸化物材料でできた電気絶縁基板101上に形成されている。これらの薄膜抵抗器は、ドープされた、または無ドープの適当な材料、例えばシリコンクロム(silicon chrome)から製作することができる。これらの薄膜抵抗器は一般に、物理蒸着(PVD)、化学蒸着析出(CVD)またはスパッタリングによって形成され、ある深さまで付着(堆積)され、この深さは一定に維持され、プロセスに依存する。薄膜抵抗器の長さおよび幅は、抵抗器の所望の抵抗値によって決まる。このような薄膜抵抗器は一般に、最大で100オングストロームの深さまで付着される。薄膜抵抗器100は、対をなす電気接触パッド102と103の間に延び、薄膜抵抗器100はそれぞれ、薄膜抵抗器100の抵抗のトリミングを容易にする側方へ延びるタブ104を有する。薄膜抵抗器100間の間隔を最小化するため、薄膜抵抗器100は対として配置され、隣接する抵抗器対のタブ104どうしが向かい合い、それらが薄膜抵抗器100の長さに沿って互い違いに配置される。
薄膜抵抗器100に対するタブ104の効果は、タブ104の領域に隣接した薄膜抵抗器100を流れる電流の電流密度を低減させることであり、したがって、タブ104のトリミングは、比較的に高い分解能のトリミングを提供する。
それぞれの薄膜抵抗器100のトリミングは一般に、トリミングする薄膜抵抗器100のタブ104の中へトリミングスロット105を次第に延ばすことによって実施される。トリミングスロット105はレーザ光ビームによって形成され、一般に、薄膜抵抗器100と平行に延びるように形成される。タブ104の領域に隣接した薄膜抵抗器100の電流密度が低減されることによって、比較的に幅広い抵抗値トリミング範囲および比較的に高いトリミング分解能を達成することができる。
レーザ光ビームをトリミング対象のタブ104に合わせるアライメント技法は、長年にわたって改良されたが、トリミングスロット105を実際に形成するレーザ光ビームの活性高エネルギースポットのサイズは、依然として比較的に大きく、したがって、隣接する薄膜抵抗器100のタブ104間の間隔が、1つの薄膜抵抗器100のタブ104にトリミングスロット105を形成しているときに、レーザ光ビームが隣接する薄膜抵抗器100を傷つける危険を回避するのに十分でなければならないことが絶対に必要である。一般に、高エネルギーレーザスポットの直径は3ミクロンから5ミクロン程度である。したがって、隣接する抵抗器対のタブ104が向かい合うように薄膜抵抗器100を配置することによって、薄膜抵抗器間の間隔をいくぶんか小さくすることができるが、それにもかかわらず、タブ104をトリミングしている薄膜抵抗器100に隣接した別の薄膜抵抗器100の意図しないトリミングを回避するため、薄膜抵抗器100は、十分な距離を置いて配置されなければならない。
一般に、1つの薄膜抵抗器100のタブ104と隣接する薄膜抵抗器100との間の横方向の距離Aは、少なくとも9ミクロンでなければならず、隣接する薄膜抵抗器100のタブ104間の縦方向の距離Bは、10ミクロン程度でなければならない。さらに、それぞれの薄膜抵抗器100のタブ104の、近い方の電気接触パッド102または103からの縦方向の距離Cは、少なくとも9ミクロンでなければならない。
したがって、薄膜抵抗器を形成し、それをトリミングするこの従来技術の方法は、比較的に幅広いトリミング範囲および比較的に高いトリミング分解能を提供するが、それにもかかわらず、依然として、薄膜抵抗器間の比較的に大きな間隔を要求し、この比較的に大きな間隔は、薄膜抵抗器を収容するための比較的に大きなダイ面積および薄膜抵抗器間の潜在的な不整合をもたらす。
したがって、この問題に対処する膜抵抗器が求められている。
本発明は、隣接する膜抵抗器の比較的に近くに配置することができ、続いてトリミングすることができる膜抵抗器を提供することを対象とする。本発明はさらに、このような膜抵抗器を形成し、トリミングする方法を対象とし、本発明はさらに、複数の膜抵抗器がその上に形成された集積回路を提供することを対象とする。
本発明によれば、
第1の端部と間隔を置いて配置された第2の端部との間を縦に延びる電気抵抗材料の抵抗膜であって、間隔を置いて配置された反対側の第1の側縁と第2の側縁の間に延びる間隔を置いて配置された反対側の第1および第2の主表面を有し、第1の端部と第2の端部との間の電流を収容するように適合された抵抗膜と、
第1の端部と第2の端部の中間に配置された抵抗膜の中間部分に隣接して抵抗膜に電気的に結合された低インピーダンス要素であって、中間部分の電流の電流密度を低減させて、その中間部分における膜抵抗器の抵抗のトリミングを容易にするために、抵抗膜の中間部分と平行に電流を伝導する低インピーダンス要素と、
を含む膜抵抗器が提供される。
本発明の一実施形態では、低インピーダンス要素が、抵抗膜の第1の端部と第2の端部との間の方向の中間部分の長さに沿って抵抗膜に電気的に結合される。好ましくは、低インピーダンス要素が、中間部分に沿って、抵抗膜の第1の主表面に接し、これに電気的に結合される。有利には、低インピーダンス要素が、中間部分に隣接して抵抗膜と積層される。
理想的には、低インピーダンス要素が、中間部分に隣接して抵抗膜の第1の主表面の上にあり、低インピーダンス要素が上にある抵抗膜の領域の全体にわたって、抵抗膜に電気的に結合される。
本発明の一実施形態では、低インピーダンス要素が、抵抗膜の第2の側縁に隣接して抵抗膜に電気的に結合される。
好ましくは、低インピーダンス要素が、抵抗膜の第1の側縁から間隔を置いた位置で抵抗膜に電気的に結合され、中間部分の低インピーダンス要素と第1の側縁との間にトリミング可能部分を画定する。
有利には、膜抵抗器の抵抗が、トリミング可能部分においてトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である。
本発明の一実施形態では、中間部分において、概ね抵抗膜の第1の側縁から低インピーダンス要素の方向に、第1の横断縁が延び、第1の横断縁が、第1の側縁および低インピーダンス要素とともに、トリミング可能部分の第1のトリミング可能領域を画定する。好ましくは、膜抵抗器の抵抗が、第1のトリミング可能領域において第1のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である。有利には、第1のトリミングスロットが、第1の横断縁から第1のトリミング可能領域の中へ延ばされる。
本発明の他の実施形態では、中間部分において、概ね抵抗膜の第1の側縁から低インピーダンス要素の方向に、第1の横断縁から間隔を置いて配置された第2の横断縁が延び、第2の横断縁が、第1の側縁および低インピーダンス要素とともに、トリミング可能部分の第2のトリミング可能領域を画定する。好ましくは、第2の横断縁が、第1の横断縁と抵抗膜の第2の端部との間に配置される。有利には、膜抵抗器の抵抗が、第2のトリミング可能領域において第2のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である。好ましくは、第2のトリミングスロットが、第2の横断縁から第2のトリミング可能領域の中へ延ばされる。
理想的には、膜抵抗器の抵抗を粗くトリミングするために、第1および第2のトリミングスロットのうちの一方が、第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされ、膜抵抗器の抵抗を細かくトリミングするために、第1および第2のトリミングスロットのうちのもう一方が、第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされる。
本発明の一実施形態では、それぞれの第1および第2のトリミング可能領域の電流密度が、抵抗膜の第1の側縁ならびに第1および第2の横断縁のうちの対応する1つの横断縁に向かって次第に低減する。
好ましくは、抵抗膜が、その第1の端部と第2の端部との間を縦に延びる細長い抵抗膜である。
本発明の一実施形態では、低インピーダンス要素が、概ね抵抗膜と平行な方向に縦に延びる細長い低インピーダンス要素である。有利には、低インピーダンス要素のそれぞれの反対側の端部が、低インピーダンス要素の端部に隣接した電流クラウディングを最小化するように成形される。
本発明の一実施形態では、抵抗膜の第2の側縁に隣接して配置された低インピーダンス要素の側縁が、抵抗膜の第2の側縁から離して配置された低インピーダンス要素の反対側の側縁よりも長くなるように、低インピーダンス要素のそれぞれの端部が面取りされる。
本発明の他の実施形態では、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する低インピーダンス要素の抵抗性が抵抗膜よりも高い。
本発明の追加の実施形態では、低インピーダンス要素が、抵抗膜の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する。
本発明の一実施形態では、抵抗膜が薄膜抵抗器である。
本発明の他の実施形態では、一対の低インピーダンス要素が、抵抗膜の間隔を置いて配置された対応する中間部分に隣接して、抵抗膜に電気的に結合される。好ましくは、一方の低インピーダンス要素および対応する中間部分が、抵抗膜の第1および第2の端部のうちの一方の端部に隣接して配置され、もう一方の低インピーダンス要素および対応する1つの中間部分が、抵抗膜の第1および第2の端部のうちのもう一方の端部に隣接して配置される。
本発明はさらに、それぞれの膜抵抗器の低インピーダンス要素によって直列に電気結合された本発明に基づく一対の膜抵抗器を含む複合膜抵抗器を提供する。
本発明はさらに、電気絶縁基板層と、この基板層上に形成された本発明に基づく膜抵抗器とを含む集積回路を提供する。
本発明はさらに、電気絶縁基板層と、この基板層上に形成された本発明に基づく間隔を置いて配置された複数の膜抵抗器とを含み、抵抗膜の第2の主表面が基板層に接し、抵抗膜が互いに平行に延び、それぞれの抵抗膜の第1の側縁が、隣接する抵抗膜の第2の側縁に隣接し、かつ隣接する抵抗膜の第2の側縁から間隔を置いて配置された集積回路を提供する。
本発明はさらに、膜抵抗器を形成し、トリミングする方法であって、
第1の端部と間隔を置いて配置された第2の端部との間に延びる電気抵抗材料の抵抗膜を電気絶縁基板上に形成するステップであって、抵抗膜が、間隔を置いて配置された反対側の第1の側縁と第2の側縁の間に延びる間隔を置いて配置された反対側の第1および第2の主表面を有し、第1の端部と第2の端部との間の電流を収容するように適合されたステップと、
第1の端部と第2の端部の中間に配置された抵抗膜の中間部分に隣接して低インピーダンス要素を抵抗膜に電気的に結合するステップであって、低インピーダンス要素が、中間部分の電流の電流密度を低減させて、その中間部分における膜抵抗器の抵抗のトリミングを容易にするために、抵抗膜の中間部分と平行に電流を伝導するステップと、
抵抗膜の中間部分のトリミングスロットを次第に延ばすことによって膜抵抗器の抵抗をトリミングするステップと、
を含む方法を提供する。
本発明の一実施形態では、低インピーダンス要素が、抵抗膜の第1の側縁から間隔を置いた位置で抵抗膜に電気的に結合され、中間部分の低インピーダンス要素と第1の側縁との間にトリミング可能部分を画定する。
本発明の他の実施形態では、中間部分に、概ね抵抗膜の第1の側縁から低インピーダンス要素の方向に延びる第1の横断縁が形成され、第1の横断縁が、第1の側縁および低インピーダンス要素とともに、トリミング可能部分の第1のトリミング可能領域を画定する。好ましくは、第1のトリミング可能領域が、第1のトリミング可能領域において第1のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミングされる。有利には、第1のトリミングスロットが、第1の横断縁から第1のトリミング可能領域の中へ延ばされる。理想的には、第1のトリミングスロットが、第1のトリミング可能領域において、抵抗膜の第1の側縁に平行に次第に延ばされる。
本発明の他の実施形態では、中間部分に、概ね抵抗膜の第1の側縁から低インピーダンス要素の方向に延びる、第1の横断縁から間隔を置いて配置された第2の横断縁が形成され、第2の横断縁が、第1の側縁および低インピーダンス要素とともに、トリミング可能部分の第2のトリミング可能領域を画定する。好ましくは、第2のトリミング可能領域が、第2のトリミング可能領域において第2のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミングされる。有利には、第2のトリミングスロットが、第2の横断縁から第1のトリミング可能領域の中へ延ばされる。理想的には、第2のトリミングスロットが、第2のトリミング可能領域において、抵抗膜の第1の側縁に平行に次第に延ばされる。
理想的には、膜抵抗器の抵抗を粗くトリミングするために、第1および第2のトリミングスロットのうちの一方が、第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされ、膜抵抗器の抵抗を細かくトリミングするために、第1および第2のトリミングスロットのうちのもう一方が、第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされる。
本発明の利点は数多い。しかし、本発明の最も重要な利点の1つは、本発明が、抵抗器をトリミングする分解能を低下させることなく、集積回路上で、知られている薄膜抵抗器をこれまでに配置することができた間隔よりも互いのはるかに近くに配置することができる膜抵抗器、特に薄膜抵抗器を提供することである。実際、本発明に基づく膜抵抗器の構成の多くは、これまでに知られている膜抵抗器で達成することができる分解能よりも高い分解能のトリミングを容易にし、膜抵抗器が、別個の粗いトリミングおよび細かいトリミングを容易にするように構成されている場合には、特に高い分解能のトリミングを達成することができる。本発明に基づく膜抵抗器はさらに、比較的に幅の広い抵抗値のトリミング範囲を有し、これは特に、別個の粗いトリミングおよび細かいトリミングを容易にするように構成された膜抵抗器でそうである。
従来技術の多くの薄膜抵抗器よりも互いのはるかに近くに薄膜抵抗器を配置することができることによって、ダイ面積がかなり低減される。低インピーダンス要素が膜抵抗器の抵抗膜の上にある場合には、必要ダイ面積は特に大きく低減される。さらに、低インピーダンス要素が薄膜抵抗器の抵抗膜の上にあり、低インピーダンス要素が、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜よりも高い材料でできている場合には、そうでない場合に可能であるよりも互いの近くに、薄膜抵抗器を配置することができる。これは、それぞれの薄膜抵抗器の低インピーダンス要素が、隣接する薄膜抵抗器の中間部分、すなわちトリミング可能領域に隣接し、かつこの部分から間隔を置いて配置されるように、薄膜抵抗器を配置することによって達成することができる。したがって、それぞれの薄膜抵抗器がトリミングされているときには、たとえトリミング中にレーザ光トリミングビームの位置が完全に正確には合っていない場合であっても、隣接する薄膜抵抗器を傷つける危険性はほとんどない。これは、トリミング中のトリミング可能領域に隣接する隣接薄膜抵抗器の部分が、レーザ光トリミングビームに対する抵抗性が抵抗膜よりも高い低インピーダンス要素であるためである。したがって、低インピーダンス要素を、レーザ光ビームに対する抵抗性が抵抗膜よりも高い材料から形成することによって、ダイ面積はさらに低減される。
さらに、薄膜抵抗器どうしを特に近くに配置することができることによって、プロセス変動に起因するトリミング前の薄膜抵抗器間の不整合がかなり低減され、それによって続くトリミングの必要性が最小化される。
本発明によって達成可能な他の利点は、薄膜抵抗器を同様の向きに位置することができるため、薄膜抵抗器をより正確に整合させることができる点である。言い換えると、それぞれの薄膜抵抗器の低インピーダンス要素を隣接する薄膜抵抗器の中間部分に隣接させて、薄膜抵抗器を配置することができ、また、そうすることが好ましい。さらに、薄膜抵抗器を互いに対してそのように配置することによって、薄膜抵抗器をトリミングするレーザトリミング装置の設定が単純化される。これは、薄膜抵抗器を互いに同じ向きに配置し、薄膜抵抗器を一定のピッチで配置することによって、薄膜抵抗器を順次薄くするレーザトリミング装置の設定が、1つの薄膜抵抗器から次の薄膜抵抗器へ一定ピッチのステップでレーザ光トリミングビームを割り出すことだけを要求するからである。
本発明およびその多くの利点は、添付図面を参照して単に例示として与えられた本発明の好ましいいくつかの実施形態の以下の説明から、当業者には容易に明白となろう。
図面を参照する。これらの図面は一定の尺度では描かれていない。最初に図2から7を参照すると、全体が参照符号1で示された本発明に基づく集積回路の一部分が示されており、この集積回路は、内部に集積回路1の構成要素(図示せず)が形成されたシリコン基板3を含む。基板3上には、二酸化シリコンの電気絶縁層4が形成されており、絶縁層4上には、全体が参照符号5で示されたやはり本発明に基づく複数の薄膜抵抗器が形成されており、これらの薄膜抵抗器は互いに平行に延びている。本発明は薄膜抵抗器5に関するものであるため、集積回路1の他の構成要素については説明しないが、そのような構成要素は当業者によく知られており、それらは、その特定の集積回路に固有であろう。
薄膜抵抗器5はそれぞれ、第1の端部8と第2の端部9の間を縦に延びる、後により詳細に説明する電気抵抗材料の細長い抵抗膜7を含む。それぞれの抵抗膜7の第1の端部8および第2の端部9はそれぞれ、第1および第2の電気接触パッド10および11に電気的に結合されており、抵抗膜7はそれぞれ、対応する接触パッド対の第1の接触パッド10と第2の接触パッド11との間の電流の流れを収容する。抵抗膜7はそれぞれ、間隔を置いて反対側に配置された第1の側縁16と第2の側縁17との間に延びる、第1の主表面ないし上主表面14と、やはり第1の側縁16と第2の側縁17との間に延びる、間隔を置いて反対側に配置された第2の主表面ないし下主表面15とを有する。
それぞれの薄膜抵抗器5の抵抗膜7の第1の端部8と第2の端部9の中間の上主表面14には、細長い低インピーダンス要素20が形成されており、これはそこで、上主表面14に電気的に結合されている。低インピーダンス要素20はそれぞれ、抵抗膜7の中間部分22に沿って延び、中間部分22を画定し、後により詳細に説明するように、低インピーダンス要素20はそれぞれ、抵抗膜7の中間部分22の電流の電流密度を低減させて、中間部分22での薄膜抵抗器5の抵抗のトリミングを容易にするために、対応する中間部分22と平行に電流を伝導する。それぞれの薄膜抵抗器5の低インピーダンス要素20は、対応する中間部分22の長さに沿って延び、対応する抵抗膜7の第2の側縁17に沿って、第2の側縁17と平行に縦に延び、低インピーダンス要素20の第1の側縁21は抵抗膜7の第2の側縁17と一致する。後に説明するように、中間部分22の低インピーダンス要素20の第2の側縁23と抵抗膜7の第1の側縁16との間にトリミング可能部分を画定するため、低インピーダンス要素20はそれぞれ、対応する抵抗膜7上に、低インピーダンス要素20の第2の側縁23が抵抗膜7の第1の側縁16から間隔を置いて配置されるように配置される。低インピーダンス要素20はそれぞれ、対応する抵抗膜7に事実上積層され、低インピーダンス要素20が上にある抵抗膜7の全領域にわたって、抵抗膜7と電気的に接触する。したがって、中間部分22の領域では、それぞれの抵抗膜7の中を伝導される電流の大部分が、対応する低インピーダンス要素20によって運ばれ、抵抗膜7の中間部分22の電流密度は、中間部分22と第1および第2の端部8および9との間に延びる第1および第2の部分24および25の電流密度よりもかなり小さい。
第1の側縁16から垂直に、それぞれの薄膜抵抗器5の中間部分22の抵抗膜7の中へ、間隔を置いて配置された第1および第2の横断縁形成スロット26および27が、第2の側縁17に向かって内側へと延び、これらは、対応する低インピーダンス要素20の第2の側縁23の直前で止まる。第1および第2の横断縁形成スロット26および27は、抵抗膜7の中に、第1および第2の横断縁28および29を形成する。それぞれの抵抗膜7の第1の横断縁28は、抵抗膜7の第1の側縁16および対応する低インピーダンス要素20の第2の側縁23とともに、中間部分22のトリミング可能部分に、第1のトリミング可能領域30を画定する。それぞれの抵抗膜7の第2の横断縁29は、抵抗膜7の第1の側縁16および対応する低インピーダンス要素20の第2の側縁23とともに、やはり中間部分22のトリミング可能部分に、第2のトリミング可能領域31を画定する。薄膜抵抗器5の粗いトリミングおよび細かいトリミングを容易にするため、第1および第2のトリミング可能領域30および31は低い電流密度を有する。図5および7の電流密度線32は、第1および第2のトリミング可能領域30および31の電流密度の変化を示す。第1および第2のそれぞれのトリミング可能領域30および31において、電流密度は、対応する低インピーダンス要素20から、中間部分22の抵抗膜7の第1の側縁16へ、ならびに第1および第2の横断縁28および29のうちの対応する一方の横断縁に向かって、次第に低下する。
本発明のこの実施形態では、粗いトリミングが第1のトリミング可能領域30において実施され、細かいトリミングが第2のトリミング可能領域31において実施される。トリミングは、第1の側縁16から間隔を置いて配置された第1の側縁16に平行な第1および第2のトリミングスロット34および35を、それぞれの第1および第2の横断縁28および29から、第1および第2のトリミング可能領域30および31の中へ次第に延ばすことによって実施される。図7を参照されたい。本発明のこの実施形態では、トリミングが、レーザ光トリミングビームを使用して実施される。最初に、薄膜抵抗器5の粗いトリミングのため、第1のトリミングスロット34を、トリミング対象の薄膜抵抗器5の中間部分22の第1の横断縁28から、第1のトリミング可能領域30の中へ次第に延ばす。第1のトリミング可能領域30のトリミングは、第1のトリミングスロット34を第1のトリミング可能領域30の中へ次第に延ばすことによって、薄膜抵抗器5の抵抗が、所望の抵抗よりもわずかに低いレベルに増大するまで続ける。その後、第2の横断縁29から第2のトリミングスロット35を第2のトリミング可能領域31の中へ次第に延ばすことによって、細かいトリミングを実施する。第2のトリミングスロット35は、薄膜抵抗器5の抵抗が所望の抵抗値になるまで、第2のトリミング可能領域31の中へ次第に延ばされる。
本発明のこの実施形態では、細かいトリミングは、それぞれの薄膜抵抗器5の第2のトリミング可能領域31において実施されるため、第2の端部9に向かう方向の第2の横断縁29からの対応する低インピーダンス要素20の長さl2によって決まる、第2の端部9に向かう方向の第2の横断縁29からのそれぞれの第2のトリミング可能領域31の長さは、第1の端部8に向かう方向の第1の横断縁28からの低インピーダンス要素20の長さl1によって決まる、第1の端部8に向かう方向の第1の横断縁28からの第1のトリミング可能領域30の長さよりも長い。後述するように、このことによって、第2のトリミング可能領域31のトリミングの分解能は、第1のトリミング可能領域30のトリミングの分解能よりも高くなる。
それぞれの低インピーダンス要素20が中間部分22の長さに沿って対応する抵抗膜7に電気的に結合されていることによって、第1および第2のトリミング可能領域30および31の電流密度は、対応する第1および第2の横断縁28および29に向かって次第に低下する。したがって、第1のトリミングスロット34を第1のトリミング可能領域30の中へ次第に延ばすと、第1のトリミングスロット34の長さが増大するにつれて、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりの得られる薄膜抵抗器5の抵抗の増大は増大する。したがって、第1のトリミングスロット34を第1のトリミング可能領域30の中へ次第に延ばすにつれて、トリミングの分解能は低減する。しかし、第1のトリミング可能領域30の粗いトリミングを、薄膜抵抗器5の抵抗が所望の抵抗値よりもわずかに低い値に増大するまで続けることによって、細かいトリミングでの薄膜抵抗器5の抵抗の増大はわずかでよくなるため、細かいトリミングを、第2のトリミング可能領域31の電流密度が最も低い第2の横断縁29に近い領域において実施することができるようになる。第2のトリミング可能領域31の中へ延びる第2のトリミングスロット35が、第2の横断縁29からの低インピーダンス要素20の長さl2に比べて相対的に短ければ、電流密度が比較的に低い第2のトリミング可能領域31においてトリミングが実施され、したがって細かいトリミングの分解能が比較的に高くなる。これについては後に、図8および9を参照してより詳細に説明する。
対応する抵抗膜7に沿って、低インピーダンス要素20が、第1および第2の横断縁28および29から、第1および第2の端部8および9に向かって長く延びれば延びるほど、第1および第2の横断縁28および29に隣接した第1および第2のトリミング可能領域30および31の電流密度は低くなり、したがって、第1および第2のトリミング可能領域30および31の第1および第2の横断縁28および29に隣接した領域において達成可能なトリミング分解能は高くなる。しかし、薄膜抵抗器5のトリミングをより詳細に説明する前に、最初に、薄膜抵抗器5の抵抗膜7および低インピーダンス要素20についてより詳細に説明する。
先に論じたとおり、それぞれの薄膜抵抗器5の抵抗膜7は、一般に薄膜抵抗器5の所望の抵抗値によって決定される電気抵抗材料でできている。しかし、一般的な電気抵抗材料は、ドープされたまたは無ドープのシリコン−クロム、ニッケル−クロムおよびチタン−シリコンであり、一般に、PVDまたはCVDプロセスによって絶縁層4上に付着される。抵抗膜7を形成するこの材料は、付着プロセスによって決定される一定の深さt1まで付着される。一般に、この材料は、最大100オングストロームの深さt1、より一般的には20から50オングストロームの範囲の深さt1の抵抗膜7を形成する深さまで付着される。抵抗膜7はそれぞれ、ともに主として薄膜抵抗器5の所望の抵抗値によって決まる長さLおよび幅w1を有する。このような抵抗膜の幅w1は、0.1ミクロンから36ミクロン、またはそれ以上とすることができるが、より一般的には、このような抵抗膜の幅w1は、1ミクロンから36ミクロンの範囲にある。
それぞれの薄膜抵抗器5の低インピーダンス要素20の材料は、比較的に高い、一般に抵抗膜7の材料の導電率よりも数桁高い導電率を有し、そのため、薄膜抵抗器5を流れる電流の大部分は、対応する低インピーダンス要素20を通して伝導される。一般的な好ましいケースでは、それぞれの薄膜抵抗器5の低インピーダンス要素20の導電率が、抵抗膜7の導電率よりも2桁高い。さらに、後述するように、薄膜抵抗器5を互いのより近くに配置することができるように、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する低インピーダンス要素20の材料の抵抗性を、抵抗膜7の抵抗性よりも高くしてもよい。レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜の材料よりも高い、低インピーダンス要素20に適した材料は、チタン−タングステン、窒化チタン、タングステン、アルミニウム−シリコン−銅、アルミニウム−シリコン、アルミニウム−銅、およびアルミニウムである。低インピーダンス要素20を形成する材料は、薄膜抵抗器5の抵抗膜7の上主表面14に、PVDまたはCVDプロセスによって直接に付着される。対応する抵抗膜7の表面に低インピーダンス要素20を直接に形成することによって、低インピーダンス要素20が上にある抵抗膜7の全領域にわたって、それぞれの低インピーダンス要素20と対応する抵抗膜7との間の電気接触が保証される。
低インピーダンス要素20は、付着プロセスによって決定される一定の深さt2に付着される。それぞれの低インピーダンス要素20は長さlおよび幅w2を有する。それぞれの低インピーダンス要素20の幅w2は、必要な導電率および対応する抵抗膜7の幅w1によって、対応する第1および第2のトリミング可能領域30および31がトリミングを可能にする十分な幅w3を有するように決められる。実際、第1および第2のトリミング可能領域30および31のトリミングを容易にする十分な幅w3を有する第1および第2のトリミング可能領域30および31を形成するため、それぞれの低インピーダンス要素の幅w2は、対応する抵抗膜7の幅w1よりもかなり小さい。さらに、それぞれの低インピーダンス要素20の幅w2を最小化することによって、対応する抵抗膜7の全幅w1を最小化することができる。それぞれの低インピーダンス要素20の長さlは、必要なトリミング分解能、および第1のトリミングスロット34と第2のトリミングスロット35の間の間隔によって決まる。第1のトリミング可能領域30に沿ったそれぞれの低インピーダンス要素20の第1の横断縁28からの長さl1、および第2のトリミング可能領域31に沿ったそれぞれの低インピーダンス要素20の第2の横断縁29からの長さl2は、必要なトリミング分解能によって決まり、低インピーダンス要素20の長さl1およびl2が長いほど、トリミング分解能は高くなり、トリミング範囲は広くなる。先に論じたとおり、本発明のこの実施形態では、粗いトリミングが、それぞれの薄膜抵抗器5の第1のトリミング可能領域30において実施され、細かいトリミングが、それぞれの薄膜抵抗器5の第2のトリミング可能領域31において実施されるため、それぞれの低インピーダンス要素20の長さl2は、その低インピーダンス要素20の長さl1よりも長い。
それぞれの低インピーダンス要素20の端部33は、端部33に隣接した対応する抵抗膜7の電流クラウディング(current crowding)を最小化するために成形される。本発明のこの実施形態では、この成形が、それぞれの低インピーダンス要素20の端部33を、対応する抵抗膜7の第2の側縁17に隣接した低インピーダンス要素20の第1の側縁21から互いに向かって内側へ、低インピーダンス要素20の第2の側縁23に向かって低インピーダンス要素20の第1の側縁21に対して約45°の角度で面取りすることによって実施される。しかしこの面取角は、0°よりもわずかに大きい角度から90°よりもわずかに小さい角度までの範囲をとることができる。
第1および第2の横断縁形成スロット26および27は、薄膜抵抗器5の形成プロセスの適当な時点で、当業者によく知られている適当なエッチングプロセスによって、薄膜抵抗器5の抵抗膜7の中にエッチングされる。
次に、特に図6を参照すると、トリミングするために薄膜抵抗器5の1つの抵抗膜7の中間部分22に導かれたレーザ光ビームのトリミングスポット36が描かれている。トリミングスポット36は、それぞれの第1および第2のトリミングスロット34および35を切削するトリミングスポット36の活性部分である高エネルギーセンタースポット37と、高エネルギーセンタースポット37の周囲に広がる外側低エネルギーハロー38とを有する。一般に、高エネルギーセンタースポット37は、3ミクロンから5ミクロンの範囲の直径を有し、トリミングスポット36のハロー38の外径は約7.5ミクロンである。高エネルギーセンタースポット37によって形成される第1および第2のトリミングスロット34および35の幅w4も、約3ミクロンから5ミクロンである。このトリミングは、第1および第2のトリミング可能領域30および31において、第1および第2のトリミングスロット34および35を、対応する第1および第2の横断縁28および29から、概ね縦方向に、第1および第2のトリミング可能領域30および31の中へ、抵抗膜7の第1の側縁16に実質的に平行に、0.1ミクロン刻みで、次第に延ばすことによって実施される。第1および第2のトリミングスロット34および35を、第1および第2のトリミング可能領域30および31の中へ、対応する抵抗膜7の第1の側縁16に平行に延ばすことによって、第1および第2のトリミング可能領域30および31の幅w3を最小化することができ、それによって抵抗膜7の全幅w1を最小化することができる。
第1および第2の横断縁形成スロット26および27は、それぞれの薄膜抵抗器5の中間部分22の第1の横断縁形成スロット26と第2の横断縁形成スロット27の間に、トリミング対象の薄膜抵抗器5の第1および第2のトリミング可能領域30および31に第1および第2のトリミングスロット34および35を形成する前にレーザ光トリミングビームの高エネルギーセンタースポット37を集束させ、位置合せすることができる焦点合せ領域40を形成する。第1および第2のトリミングスロット34および35の切削を開始する前の、焦点合せ領域40におけるレーザ光トリミングビームの集束、レーザ光トリミングビームと第1および第2のトリミング可能領域30および31との位置合せを容易にするのに、第1の横断縁28と第2の横断縁29との間の距離が十分であるように、第1の横断縁形成スロット26と第2の横断縁形成スロット27は、十分な間隔を置いて配置されなければならない。焦点合せ領域40は、薄膜抵抗器5の抵抗に対する影響をほとんどまたは全く持たず、したがって、レーザ光トリミングビームの焦点合せ中に、焼き剥がされてもよい。
レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜7の材料よりも高い材料から低インピーダンス要素20ができており、それぞれの薄膜抵抗器5の低インピーダンス要素20が隣接する薄膜抵抗器5の第1および第2のトリミング可能領域30および31と隣接するように薄膜抵抗器5が配置され、それらの向きが定められた場合には、薄膜抵抗器のトリミング中に隣接する薄膜抵抗器を傷つける危険なしに、薄膜抵抗器5を互いの特に近くに配置することができる。たとえ、レーザ光トリミングビームの位置が、トリミング中の薄膜抵抗器5の第1および第2のトリミング可能領域30および31と完全には正確に合わせられておらず、レーザ光トリミングビームが、隣接する薄膜抵抗器5に浸入するとしても、レーザ光トリミングビームは、隣接する薄膜抵抗器5の低インピーダンス要素20の隣接部分に当たり、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する低インピーダンス要素20の抵抗性は抵抗膜7の材料よりも高いため、トリミング中の隣接した薄膜抵抗器5の第1および第2のトリミング可能領域30および31に隣接した薄膜抵抗器5を傷つけることはないであろう。したがって、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜7の材料よりも高い材料で低インピーダンス要素20を形成することによって、薄膜抵抗器5を互いの比較的に近くに配置することができ、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜7の材料以下の材料から低インピーダンス要素20ができている場合よりも、互いの近くに配置することができる。しかし、たとえ、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜7の材料よりも高い材料から低インピーダンス要素20が形成されていない場合でも、本発明に基づく薄膜抵抗器は依然として、これまで知られている多くの薄膜抵抗器よりも、互いのはるかに近くに配置することができる。
実際、R2R構成に実装された14ビット、7セグメントDACを有する集積回路では、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜以下の材料から低インピーダンス要素が形成された本発明に基づく薄膜抵抗器として抵抗器が実装されている場合、薄膜抵抗器に対する必要ダイ面積は、400ミクロン×273ミクロンであることが分かった。これは、図1に示されたタイプの従来技術のタブ型薄膜抵抗器を使用した場合の必要ダイ面積1,100ミクロン×400ミクロンに匹敵する。しかし、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜の材料よりも高い材料でできた低インピーダンス要素を有する本発明に基づく薄膜抵抗器を備えたDACを実装することによって、薄膜抵抗器に対する必要ダイ面積は、224ミクロン×181ミクロンにさらに低減する。したがって、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜の材料よりも高い材料でできた低インピーダンス要素を有する本発明に基づく薄膜抵抗器を使用することによって達成されるダイ面積の低減は、必要ダイ面積の91%の低減となり、非常に大きい。たとえ、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜の材料以下である材料から低インピーダンス要素ができているときであっても、本発明に基づく薄膜抵抗器は、必要ダイ面積を75%も低減させる。
次に、図8を参照すると、第1のトリミング可能領域30の第1のトリミングスロット34の長さを次第に増大させたときに、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりで、1つの薄膜抵抗器5の抵抗が、次第にどのように増大するのかを示す波形Aが示されている。Y軸には、オームで表された抵抗がプロットされており、X軸には、第1のトリミング可能領域30の中へ延びる第1のトリミングスロット34の第1の横断縁28からの長さがミクロンでプロットされている。当初、第1の横断縁28からの第1のトリミングスロット34の長さが約4ミクロンまでであるうちは、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりの薄膜抵抗器5の抵抗の増大は比較的に小さい。しかし、その後、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大によって得られる抵抗の増大は、第1のトリミングスロット34の長さが増大するにつれて、はるかに高い率で増大する。したがって、第1の横断縁28からの第1のトリミングスロット34の長さが増大するにつれて、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりのトリミング分解能は低下する。しかし、第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりのトリミング分解能は低下するが、第1のトリミングスロット34の長さが約4ミクロンまでであるうちは、トリミング分解能は比較的に高い。しかし、その後、第1のトリミングスロット34の長さを増大させるにつれて、トリミング分解能の低下率はより急激になる。
それぞれの薄膜抵抗器5の第2のトリミング可能領域31に沿って延びる低インピーダンス要素20の部分の長さl2は、第1のトリミング可能領域30に沿って延びる低インピーダンス要素20の部分の長さl1よりも長いため、第2のトリミング可能領域31の第2のトリミングスロット35によって達成可能な、第2の横断縁29からの第2のトリミングスロット35の単位長さあたりのトリミング分解能は、それぞれの薄膜抵抗器5の第1の横断縁から延びる第1のトリミング可能領域30の第1のトリミングスロット34によって達成可能なトリミング分解能に比べて高い。
したがって、第1のトリミングスロット34を使用して、第1のトリミングスロット34を第1のトリミング可能領域30の中へ、薄膜抵抗器5の抵抗を所望の抵抗値よりもわずかに低いレベルに増大させる長さまで延ばすことにより、それぞれの薄膜抵抗器5を粗くトリミングすることによって、たとえ、その粗いトリミングが、第1のトリミングスロット34を6ミクロンを超える長さまで延ばすことを要求した場合でも、第1のトリミングスロット34を、第1の横断縁28から、最大で約9ミクロンから10ミクロンの長さまで延ばすことによって、粗いトリミングを依然として達成することができる。図8を参照されたい。その後、第2の横断縁29から、第2のトリミング可能領域31の中へ、第2のトリミングスロット35を延ばすことによって、細かいトリミングを実施することができる。粗いトリミングが、所望の抵抗値よりもわずかに低い値まで薄膜抵抗器5の抵抗を増大させた場合、第2のトリミング可能領域31の細かいトリミングは、それによって比較的に高い分解能で細かいトリミングを実施することを可能にする、第2のトリミングスロット35の長さの最初の5ミクロン以内で達成されなければならない。
次に図9を参照すると、波形Bは、一般的な1つの薄膜抵抗器5のトリミング中の抵抗の増大を示す。波形Bの部分B1は粗いトリミングを表し、波形Bの部分B2は細かいトリミングを表す。最初に、薄膜抵抗器5の抵抗が所望の抵抗値よりもわずかに低い値をとるまで、第1のトリミングスロット34を第1のトリミング可能領域30の中へ次第に延ばすことによって、薄膜抵抗器5の粗いトリミングが第1のトリミング可能領域30で実施される。このケースでは、第1のトリミングスロット34が、第1のトリミング可能領域30の中へほぼ8ミクロン延ばされる。次いで、薄膜抵抗器5の抵抗値を所望の抵抗値まで増大させるために、細かいトリミングが実施される。これは、薄膜抵抗器5の抵抗値が所望の値になるまで第2のトリミングスロット35を第2のトリミング可能領域31の中へ延ばすことによって実施される。この特定のケースでは、第2のトリミングスロットが、第2のトリミング可能領域31の中へ約4ミクロン延ばされる。
波形Bの部分B2から分かるように、第2のトリミングスロット35の長さの単位増大あたりの得られる薄膜抵抗器5の抵抗の増大は、第2のトリミングスロット35の長さが増大するにつれて、次第に増大する。しかし、第2のトリミングスロット35の長さを増大させたときに得られる第2のトリミングスロット35の長さの単位増大あたりの薄膜抵抗器5の抵抗の増大率は、第1のトリミングスロット34を増大させたときに得られる第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりの薄膜抵抗器5の抵抗の増大率に比べてかなり小さい。これは、第2のトリミング可能領域31に沿って第2の横断縁29から延びる低インピーダンス要素20の長さl2が、第1のトリミング可能領域30に沿って第1の横断縁28から延びる低インピーダンス要素20の長さl1よりも長いことに起因する。第2のトリミングスロット35の長さを増大させたときに得られる第2のトリミングスロット35の長さの単位増大あたりの薄膜抵抗器5の抵抗の増大率が、第1のトリミングスロット34を増大させたときに得られる第1のトリミングスロット34の長さの単位増大あたりの薄膜抵抗器5の抵抗の増大率よりも小さいことによって、第2のトリミング可能領域31では、第1のトリミング可能領域30よりも高いトリミング分解能が提供される。
次に、図10および11を参照すると、全体が参照符号50で示された本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器が示されている。薄膜抵抗器50は、図2から9を参照して説明した薄膜抵抗器5と実質的に同様であり、同様の構成要素は同じ参照符号によって識別される。図11には、図2から7の集積回路1の絶縁層と同様の絶縁層4上の薄膜抵抗器50が示されている。薄膜抵抗器50と薄膜抵抗器5の主な違いは、第1の端部8から第2の端部9までの抵抗膜7の長さ上で、抵抗膜7の幅が一定でないことである。中間部分22から第1の端部8まで延びる抵抗膜7の第1の部分24は、幅w’1の幅の狭い細長い第1のストリップ51を含み、幅の狭い第1のストリップ51は、第1の端部8から同じく第1の部分24の幅の広い第1の部分52まで延び、幅の広い第1の部分52は中間部分22で終わる。幅の広い第1の部分52は、中間部分22の幅と同様の幅w1を有する。同様に、抵抗膜7の第2の部分25は、第2の端部9から幅の広い第2の部分54まで延びる幅の狭い第2のストリップ53を含み、幅の広い第2の部分54は中間部分22で終わる。幅の狭い第1および第2のストリップ51および53の幅w’1は同様であり、幅の狭い第1および第2のストリップ51および53と対応する幅の広い第1および第2の部分52および54との間を電流が流れるときの電流クラウディングを防ぐために、幅w’1は、55および56のところで、対応する幅の広い第1および第2の部分52および54に向かって次第に増大する。幅の狭いストリップ51および53の長さは、所望の長さとすることができ、対応する幅の広い部分52および54よりも長くも、または短くもすることができるが、一般に、対応する幅の広い部分52および54よりも長く、幅の狭い第1および第2のストリップ51および53の長さおよび幅w’1はともに、薄膜抵抗器50の所望の抵抗値によって決まる。
幅の狭い第1および第2のストリップ51および53、幅の広い第1および第2の部分52および54、ならびに抵抗膜7の中間部分22は、PVDまたはCVDプロセスによって、一定の深さt1の単一のワンピース抵抗膜7として、同時に形成される。図2から9の薄膜抵抗器5を参照してすでに説明したのと同様に、抵抗膜7の上面には、PVDまたはCVDプロセスによって低インピーダンス要素20が付着され、抵抗膜7の第1の部分24と第2の部分25の間に延びて、中間部分22を画定し、その領域の全体にわたって、抵抗膜7の上主表面14と電気的に結合される。
その他の点では、薄膜抵抗器50は薄膜抵抗器5と同様であり、第1の横断縁28から第1のトリミング可能領域30の中へ第1のトリミングスロットを延ばすことによって粗いトリミングが実施され、第2の横断縁29から第2のトリミング可能領域31の中へ第2のトリミングスロットを延ばすことによって細かいトリミングが実施される薄膜抵抗器50のトリミングも同様である。
次に図12から15を参照すると、全体が参照符号60で示されたやはり本発明に基づく集積回路の一部分が示されている。集積回路60は、図13にその一部分が示されたシリコン基板61と、シリコン基板61上の二酸化シリコンの電気絶縁層62とを含む。絶縁層62上には、全体が参照符号65で示されたやはり本発明に基づく複数の複合薄膜抵抗器が形成され、図12には、そのうち3つの複合薄膜抵抗器65が示されている。複合薄膜抵抗器65はそれぞれ、対応する第1の電気接触パッド67と第2の電気接触パッド68と間に直列に電気結合された、やはり本発明に基づく一対の薄膜抵抗器66aおよび66bによって形成される。薄膜抵抗器66は、図2から7の薄膜抵抗器5といくらか類似しており、同様の構成要素は同じ参照符号によって識別される。それぞれの複合薄膜抵抗器65の薄膜抵抗器66は、対応する第1の電気接触パッド67と第2の電気接触パッド68との間で、それぞれの複合薄膜抵抗器65の薄膜抵抗器66の低インピーダンス要素20を形成する低インピーダンス要素70によって直列に電気結合されている。
薄膜抵抗器66と図2から7の薄膜抵抗器5の主な違いは、抵抗膜7の第1の端部8と第2の端部9の中間に配置されるそれぞれの薄膜抵抗器66の低インピーダンス要素20が、薄膜抵抗器5の場合のように第2の端部9から間隔を置いて配置されるのではなく、抵抗膜7の第2の端部9に隣接して配置される点である。したがって、本発明のこの実施形態では、それぞれの薄膜抵抗器66の抵抗膜7の第2の端部9が、中間部分22の第1の横断縁28を形成する。対応する抵抗膜7の第1の端部8と第2の端部9の中間に配置されているそれぞれの薄膜抵抗器66の中間部分22は、抵抗膜7の第2の端部9に隣接して位置する。したがって、それぞれの薄膜抵抗器66は、1つのトリミング可能領域だけ、すなわち第1のトリミング可能領域71だけを有し、第1のトリミング可能領域71は、薄膜抵抗器5の第1のトリミング可能領域30と同様であり、対応する中間部分22において、抵抗膜7の第1の側縁16、第1の横断縁28および対応する低インピーダンス要素20の第2の側縁23の間に画定される。
この場合、それぞれの複合薄膜抵抗器65の薄膜抵抗器66aの第1の端部8は、対応する第1の電気接触パッド67に結合され、それぞれの複合薄膜抵抗器65の薄膜抵抗器66bの第1の端部8は、対応する第2の電気接触パッド68に結合される。
したがって、それぞれの複合薄膜抵抗器65の薄膜抵抗器66aおよび66bはそれぞれ、第1のトリミング可能領域71を含むため、薄膜抵抗器66aの第1のトリミング可能領域71で粗いトリミングを実施し、薄膜抵抗器66bの第1のトリミング可能領域71で細かいトリミングを実施し、またはその逆を実施することによって、複合薄膜抵抗器65を、粗いトリミングおよび細かいトリミングにかけることができる。第1のトリミング可能領域71のトリミングは、図2から7の薄膜抵抗器5を参照して説明した方法と同様の方法で実施される。薄膜抵抗器66aの第1のトリミング可能領域71が粗いトリミングに使用され、薄膜抵抗器66bの第1のトリミング可能領域71が細かいトリミングに使用される場合には一般に、薄膜抵抗器66bのトリミング分解能をより高くするため、薄膜抵抗器66bの第2の端部9から薄膜抵抗器66bの第1のトリミング可能領域71に沿って延びる低インピーダンス要素20の長さl2は、薄膜抵抗器66aの第2の端部9から薄膜抵抗器66aの第1のトリミング可能領域71に沿って延びる低インピーダンス要素20の長さl1よりも長い。
薄膜抵抗器66は複合薄膜抵抗器65を形成すると説明したが、それぞれの薄膜抵抗器66が、単独で単一の薄膜抵抗器を形成することができ、その場合には、薄膜抵抗器66の第1の端部が第1の接触パッドに電気的に結合され、薄膜抵抗器66の第2の端部が、低インピーダンス要素20の薄膜抵抗器66の第2の端部の先に延びる部分によって、第2の接触パッドに結合されることが予想されることが、当業者には明白であろう。
次に、図16および17を参照すると、本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器80が示されている。薄膜抵抗器80は、図2から7の薄膜抵抗器5と実質的に同様であり、同様の構成要素は同じ参照符号によって識別される。図17には、図2から7の集積回路1の絶縁層と同様の絶縁層4上の薄膜抵抗器80が示されている。本発明のこの実施形態では、薄膜抵抗器80が、2つの低インピーダンス要素、すなわち第1の低インピーダンス要素81および第2の低インピーダンス要素82を備え、これらの低インピーダンス要素はともに、抵抗膜7上の抵抗膜7の第1の端部8と第2の端部9の中間に配置されている。第1の低インピーダンス要素81は、抵抗膜7の第1の端部8に隣接して配置され、薄膜抵抗器5の中間部分22と同様の抵抗膜7の第1の中間部分83を画定する。第2の低インピーダンス要素82は、抵抗膜7の第2の端部9に隣接して配置され、やはり薄膜抵抗器5の中間部分22と同様の抵抗膜7の第2の中間部分84を画定する。
第1の中間部分83の中へ、第1の横断縁形成スロット26と同様の第1の横断縁形成スロット85が延びて、第1の横断縁28を形成する。第2の中間部分84の中へ第2の横断縁形成スロット86が延びて、第2の横断縁29を形成する。第1の横断縁28は、抵抗膜7の第1の側縁16および第1の低インピーダンス要素81の第2の側縁23とともに、第1のトリミング可能領域87を画定し、第2の横断縁29は、抵抗膜7の第1の側縁16および第2の低インピーダンス要素82の第2の側縁23とともに、第2のトリミング可能領域88を画定する。第1および第2のトリミング可能領域87および88は、薄膜抵抗器5の第1および第2のトリミング可能領域30および31と実質的に同様であり、本発明のこの実施形態では、第1の低インピーダンス要素81が、第1の横断縁28から第1のトリミング可能領域87に沿って、長さl1にわたって延び、長さl1が、第2の低インピーダンス要素82が第2の横断縁29から第2のトリミング可能領域88に沿って延びる長さl2よりも短い。したがって、第1のトリミング可能領域87は、薄膜抵抗器80の抵抗を粗くトリミングするのに適し、第2のトリミング可能領域88は、薄膜抵抗器80の抵抗を細かくトリミングするのに適する。
第1および第2の横断縁形成スロット85および86は、隣接する第1および第2の端部8および9とともに、第1および第2のトリミング可能領域87および88に第1および第2のトリミングスロット34および35を形成する前にレーザ光トリミングビームを集束させることを容易にする第1および第2の焦点合せ領域90および91を画定する。
薄膜抵抗器80は、第1および第2の低インピーダンス要素81および82によって、第1および第2の接触パッド10および11に電気的に結合される。
抵抗膜7ならびに第1および第2の低インピーダンス要素81および82は同様の材料でできており、薄膜抵抗器5の抵抗膜7および低インピーダンス要素20のプロセスと同様のプロセスによって形成される。第1および第2の低インピーダンス要素81および82は、抵抗膜7上に直接に付着され、それぞれの第1および第2の低インピーダンス要素81および82が上にある抵抗膜7の領域において抵抗膜7と直接に電気接触する。
その他の点では、薄膜抵抗器80は薄膜抵抗器5と同様であり、薄膜抵抗器80の抵抗のトリミングは、図2から9を参照して説明した方法と同様の方法で実施される。薄膜抵抗器80の抵抗値が所望の値よりもわずかに低い値をとるまで、第1のトリミングスロット34を第1の横断縁28から第1のトリミング可能領域87の中へ次第に延ばすことによって、薄膜抵抗器80の粗いトリミングが実施され、次いで、細かいトリミングが、薄膜抵抗器80の抵抗が所望の値になるまで、第2のトリミングスロット35を第2の横断縁29から第2のトリミング可能領域88の中へ次第に延ばすことによって実施される。
次に、図18を参照すると、本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器95が示されている。薄膜抵抗器95は、図2から7を参照して説明した薄膜抵抗器5と実質的に同様であり、同様の構成要素は同じ参照符号によって識別される。薄膜抵抗器95と薄膜抵抗器5の唯一の違いは中間部分22にある。本発明のこの実施形態では、横断縁28および29を形成する中間部分22の第1および第2の横断縁形成スロット26および27が省かれている。したがって、中間部分22において、低インピーダンス要素20が、抵抗膜7の第1の側縁16とともに、単一のトリミング可能領域96を画定する。
薄膜抵抗器95のトリミングは、最初に、低インピーダンス要素20の端部33間のある位置のトリミング可能領域96に、レーザ光トリミングビームを集束させることによって実施される。薄膜抵抗器95の粗いトリミングおよび細かいトリミングを容易にするためには、低インピーダンス要素20の端部33間の低インピーダンス要素20の中点からずれた位置、例えば低インピーダンス要素20の端部33bよりも低インピーダンス要素20の端部33aに近い一点鎖線97によって表された位置に、レーザ光トリミングビームが集束されなければならない。次いで、トリミング可能領域96において第1のトリミングスロット34を、薄膜抵抗器95の抵抗が所望の抵抗値よりもわずかに低い値をとるまで、一点鎖線97から矢印Dの方向へ端部33aに向かって延ばすことによって、粗いトリミングが実施される。薄膜抵抗器95の細かいトリミングは、トリミング可能領域96において第2のトリミングスロット35を、薄膜抵抗器95の抵抗値が所望の値になるまで、一点鎖線97から矢印Eの方向へ端部33bに向かって延ばすことによって実施される。
その他の点では、薄膜抵抗器95およびそのトリミングは、図2から9を参照して説明した薄膜抵抗器5のそれと同様である。
図2から9、図10および11、図12から15、図16および17、ならびに図18を参照して説明した薄膜抵抗器の低インピーダンス要素は、対応する1つまたは複数の抵抗膜の上にあると述べたが、ある種のケースでは、低インピーダンス要素を、1つまたは複数の抵抗膜の一方の側縁に、その側縁に隣接して配置することができることが予想される。しかし、1つまたは複数の抵抗膜の上に低インピーダンス要素を配置する利点は、薄膜抵抗器に対する必要ダイ面積が最小化されることにある。さらに、レーザ光トリミングビームの切削効果に対する抵抗性が抵抗膜の材料よりも高い材料から低インピーダンス要素ができている場合には、薄膜抵抗器を互いのより近くに配置することができるため、ダイ面積をさらに低減させることができる。
図2から9、図10および11ならびに図16および17を参照して説明した薄膜抵抗器は、第1の側縁から抵抗膜の中へ延びるそれぞれの第1および第2の横断縁形成スロットによって形成された第1および第2の横断縁を有すると述べたが、ある種のケースでは、第1および第2の横断縁形成スロットならびに低インピーダンス要素によって境界が画定された抵抗膜の領域全体が、エッチングまたは他の方法によって除去されることができることが予想される。しかし、第1および第2の横断縁形成スロットによって第1および第2の横断縁を形成する利点は、第1および第2の横断縁形成スロットおよび低インピーダンス要素によって境界が画定された抵抗膜の部分を完全に除去することによって第1および第2の横断縁が形成されたときよりも、対応する第1および第2の横断縁形成スロットによって第1および第2の横断縁が形成されたときのほうが、より正確かつ精確な横断縁が得られることである。
本発明に基づく薄膜抵抗器は、特定の材料の集積回路上に形成されると述べたが、これらの薄膜抵抗器は、任意の集積回路、さらに言えば他の適当な基板上に形成することができる。抵抗膜および低インピーダンス要素の幅および厚さの具体的な範囲ならびに材料の種類を説明したが、言うまでもなく、抵抗膜および低インピーダンス要素の形成においては、他の適当な幅、厚さおよび材料を選択することができる。
さらに、本発明に基づく膜抵抗器を、薄膜抵抗器であると述べたが、膜抵抗器は、集積回路上に形成された厚膜抵抗器、あるいは、さらに言えばプリント回路板または他の基板上に形成されたタイプの厚膜抵抗器でもよい。
低インピーダンス要素の端部に隣接する電流クラウディングを回避するため、低インピーダンス要素の端部は面取りされると延べ、また、そうしたほうが望ましいが、そうすることは必須ではなく、低インピーダンス要素の端部を、電流クラウディングを回避する他の形状に成形すること、例えばレイディアシング(radiusing)などによって丸みをつけることもできる。
言うまでもなく、図2から9、図10および11ならびに図16および17を参照して説明したそれぞれの薄膜抵抗器の粗いトリミングを、第2のトリミング可能領域で実施することができ、細かいトリミングを第1のトリミング可能領域で実施することができる。
低インピーダンス要素は、それぞれの低インピーダンス要素の第1の側縁が対応する抵抗膜の第2の側縁と一致するように抵抗膜上に配置されると述べ、また、そうしたほうが好ましいが、そうすることは必須ではない。例えば、低インピーダンス要素は、それぞれの低インピーダンス要素の第1の側縁が対応する抵抗膜の第2の側縁から間隔を置いて配置されるように、抵抗膜上に配置することもできる。しかし、それぞれの低インピーダンス要素の第1の側縁が対応する抵抗膜の第2の側縁と一致するように低インピーダンス要素を配置することによって、抵抗膜の第1の側縁と低インピーダンス要素の第2の側縁との間に画定される1つまたは複数のトリミング可能領域の幅が最大化され、それによって、抵抗膜の1つまたは複数の中間部分において必要な抵抗膜の幅が最小化される。しかし、ある種のケースでは、それぞれの薄膜抵抗器の低インピーダンス要素が、対応する抵抗膜の第1の側縁と第2の側縁の中間に配置されることも予想される。その場合には、低インピーダンス要素の両側、低インピーダンス要素と対応する抵抗膜の第1の側縁の間、および低インピーダンス要素と対応する抵抗膜の第2の側縁の間に、トリミング可能領域を画定することができる。
図2から7ならびに図10および11を参照して説明した薄膜抵抗器の低インピーダンス要素を、低インピーダンス要素の第1のトリミング可能領域に沿って延びる部分の長さが、低インピーダンス要素の第2のトリミング可能領域に沿って延びる部分の長さよりも短いと説明したが、ある種のケースでは、低インピーダンス要素の第1のトリミング可能領域に沿って延びる部分の長さが、低インピーダンス要素の第2のトリミング可能領域に沿って延びる部分の長さと同様であることが予想される。その場合、第1のトリミング可能領域と第2のトリミング可能領域において達成可能なトリミング分解能は、実質的に同様であろう。しかし、第1のトリミング可能領域の粗いトリミング中に、薄膜抵抗器の抵抗を、所望の抵抗よりもわずかに低いレベルまで増大させることによって、薄膜抵抗器の抵抗を所望のレベルまで増大させるのに、第2のトリミング可能領域の第2のトリミングスロットは比較的に短くて十分なはずであり、したがって、第2のトリミング可能領域の細かいトリミングは、第2の横断縁に隣接する領域において、比較的に高い分解能で実施されるであろう。同様に、図12から15ならびに図16および17を参照して説明した薄膜抵抗器でも、それぞれの低インピーダンス要素の長さを実質的に同様とすることができる。
集積回路チップの一部分の表面の従来技術の薄膜抵抗器の上面図である。 本発明に基づく複数の薄膜抵抗器を含む、同じく本発明に基づく集積回路の一部分の上面図である。 図2の線III−IIIで切った図2の集積回路部分の横断面側立面図である。 図2の線IV−IVで切った図2の集積回路部分の横断面端面図である。 図2の集積回路の本発明に基づく1つの薄膜抵抗器の上面図である。 図2の集積回路の1つの薄膜抵抗器の抵抗のトリミングを示す、図2の集積回路部分の上面図である。 薄膜抵抗器の抵抗がトリミングされた後の、図2の集積回路の1つの薄膜抵抗器の上面図である。 薄膜抵抗器のトリミングが進むにつれて、図2の集積回路の1つの薄膜抵抗器の抵抗がどのように増大するのかを示す波形である。 薄膜抵抗器の抵抗の一般的なトリミング中の図2の集積回路の1つの薄膜抵抗器の抵抗の増大を示す波形である。 本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器の上面図である。 集積回路の一部分の上に示された図10の薄膜抵抗器の横断面側立面図である。 本発明に基づく複数の複合薄膜抵抗器を含む、本発明の他の実施形態に基づく集積回路の一部分の図2と同様の上面図である。 図12の線XIII−XIIIで切った図12の集積回路の横断面側立面図である。 図12の線XIV−XIVで切った図12の集積回路部分の横断面端面図である。 図12の集積回路の1つの薄膜抵抗器の上面図である。 本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器の上面図である。 集積回路の一部分の上に示された図16の薄膜抵抗器の側立面図である。 本発明の他の実施形態に基づく薄膜抵抗器の上面図である。
符号の説明
1 集積回路
3 基板
4 電気絶縁層
5 薄膜抵抗器
7 抵抗膜
8 抵抗膜の第1の端部
9 抵抗膜の第2の端部
10 第1の電気接触パッド
11 第2の電気接触パッド
14 抵抗膜の第1の主表面ないし上主表面
15 抵抗膜の第2の主表面ないし下主表面
16 抵抗膜の第1の側縁
17 抵抗膜の第2の側縁
20 低インピーダンス要素
21 低インピーダンス要素の第1の側縁
22 抵抗膜の中間部分
23 低インピーダンス要素の第2の側縁
24 抵抗膜の第1の部分
25 抵抗膜の第2の部分
26 第1の横断縁形成スロット
27 第2の横断縁形成スロット
28 第1の横断縁
29 第2の横断縁
30 第1のトリミング可能領域
31 第2のトリミング可能領域
32 電流密度線
33 低インピーダンス要素の端部
34 第1のトリミングスロット
35 第2のトリミングスロット
36 レーザ光ビームのトリミングスポット
37 高エネルギーセンタースポット
38 低エネルギーハロー
40 焦点合せ領域

Claims (23)

  1. 第1の端部と間隔を置いて配置された第2の端部との間を縦に延びる電気抵抗材料の抵抗膜であって、間隔を置いて配置された反対側の第1の側縁と第2の側縁の間に延びる間隔を置いて配置された反対側の第1および第2の主表面を有し、前記第1の端部と前記第2の端部との間の電流を収容するように適合された抵抗膜と、
    前記第1の端部と前記第2の端部の中間に配置された前記抵抗膜の中間部分に隣接して前記抵抗膜に電気的に結合された低インピーダンス要素であって、前記中間部分の電流の電流密度を低減させて、その中間部分における膜抵抗器の抵抗のトリミングを容易にするために、前記抵抗膜の前記中間部分と平行に電流を伝導する低インピーダンス要素と、
    を含み、
    レーザ光トリミングビームの切削効果に対する前記低インピーダンス要素の抵抗性が前記抵抗膜よりも高い膜抵抗器。
  2. 前記低インピーダンス要素が、前記抵抗膜の前記第1の端部と前記第2の端部との間の方向の前記中間部分の長さに沿って前記抵抗膜に電気的に結合された、請求項1に記載の膜抵抗器。
  3. 前記低インピーダンス要素が、前記中間部分に隣接して前記抵抗膜の前記第1の主表面の上にあり、前記低インピーダンス要素が上にある前記抵抗膜の領域の全体にわたって、前記抵抗膜に電気的に結合された、請求項1または2に記載の膜抵抗器。
  4. 前記低インピーダンス要素と前記第1の側縁との間の前記中間部分にトリミング可能部分を画定するために、前記低インピーダンス要素が、前記抵抗膜の前記第2の側縁に隣接する位置であって前記抵抗膜の前記第1の側縁から間隔を置いた位置で前記抵抗膜に電気的に結合される、請求項1から3のいずれかに記載の膜抵抗器。
  5. 前記膜抵抗器の抵抗が、前記トリミング可能部分においてトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である、請求項4に記載の膜抵抗器。
  6. 前記中間部分において、概ね前記抵抗膜の前記第1の側縁から前記低インピーダンス要素の方向に、第1の横断縁が延び、前記第1の横断縁が、前記第1の側縁および前記低インピーダンス要素とともに、前記トリミング可能部分の第1のトリミング可能領域を画定し、前記膜抵抗器の抵抗が、前記第1のトリミング可能領域において第1のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である、請求項4または5に記載の膜抵抗器。
  7. 前記第1のトリミングスロットが、前記第1の横断縁から前記第1のトリミング可能領域の中へ延ばされた、請求項6に記載の膜抵抗器。
  8. 前記中間部分において、概ね前記抵抗膜の前記第1の側縁から前記低インピーダンス要素の方向に、前記第1の横断縁から間隔を置いて配置された第2の横断縁が延び、前記第2の横断縁が、前記第1の側縁および前記低インピーダンス要素とともに、前記トリミング可能部分の第2のトリミング可能領域を画定し、前記第2の横断縁が、前記第1の横断縁と前記抵抗膜の前記第2の端部との間に配置され、前記膜抵抗器の抵抗が、前記第2のトリミング可能領域において第2のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミング可能である、請求項6または7に記載の膜抵抗器。
  9. 前記第2のトリミングスロットが、前記第2の横断縁から前記第2のトリミング可能領域の中へ延ばされた、請求項8に記載の膜抵抗器。
  10. 前記膜抵抗器の抵抗を粗くトリミングするために、前記第1および第2のトリミングスロットのうちの一方が、前記第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされ、前記膜抵抗器の抵抗を細かくトリミングするために、前記第1および第2のトリミングスロットのうちのもう一方が、前記第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされた、請求項8または9に記載の膜抵抗器。
  11. 前記抵抗膜が、その前記第1の端部と前記第2の端部との間を縦に延びる細長い抵抗膜であり、前記低インピーダンス要素が、概ね前記抵抗膜と平行な方向に縦に延びる細長い低インピーダンス要素である、請求項1から10のいずれかに記載の膜抵抗器。
  12. 前記低インピーダンス要素のそれぞれの反対側の端部が、前記低インピーダンス要素の前記端部に隣接した電流クラウディングを最小化するように成形された、請求項1から11のいずれかに記載の膜抵抗器。
  13. 前記低インピーダンス要素が、前記抵抗膜の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有し、前記抵抗膜が薄膜抵抗器である、請求項1から12のいずれかに記載の膜抵抗器。
  14. 一対の低インピーダンス要素が、前記抵抗膜の間隔を置いて配置された対応する中間部分に隣接して、前記抵抗膜に電気的に結合され、一方の前記低インピーダンス要素および対応する前記中間部分が、前記抵抗膜の前記第1および第2の端部のうちの一方の端部に隣接して配置され、もう一方の前記低インピーダンス要素および対応する1つの前記中間部分が、前記抵抗膜の前記第1および第2の端部のうちのもう一方の端部に隣接して配置された、請求項1から13のいずれかに記載の膜抵抗器。
  15. 前記それぞれの膜抵抗器の前記低インピーダンス要素によって直列に電気結合された請求項1から14のいずれかに記載の一対の膜抵抗器を含む複合膜抵抗器。
  16. 電気絶縁基板層と、前記基板層上に形成された請求項1から14のいずれかに記載の間隔を置いて配置された複数の膜抵抗器とを含み、前記抵抗膜の前記第2の主表面が前記基板層に接し、前記抵抗膜が互いに平行に延び、それぞれの抵抗膜の前記第1の側縁が、隣接する抵抗膜の前記第2の側縁に隣接し、かつ前記隣接する抵抗膜の前記第2の側縁から間隔を置いて配置された集積回路。
  17. 膜抵抗器を形成し、トリミングする方法であって、
    第1の端部と間隔を置いて配置された第2の端部との間に延びる電気抵抗材料の抵抗膜を電気絶縁基板上に形成するステップであって、前記抵抗膜が、間隔を置いて配置された反対側の第1の側縁と第2の側縁の間に延びる間隔を置いて配置された反対側の第1および第2の主表面を有し、前記第1の端部と前記第2の端部との間の電流を収容するように適合されたステップと、
    前記第1の端部と前記第2の端部の中間に配置された前記抵抗膜の中間部分に隣接して低インピーダンス要素を前記抵抗膜に電気的に結合するステップであって、前記低インピーダンス要素が、前記中間部分の電流の電流密度を低減させて、その中間部分における前記膜抵抗器の抵抗のトリミングを容易にするために、前記抵抗膜の前記中間部分と平行に電流を伝導するステップと、
    前記抵抗膜の前記中間部分のトリミングスロットを次第に延ばすことによって前記膜抵抗器の抵抗をトリミングするステップと、
    を含み、
    レーザ光トリミングビームの切削効果に対する前記低インピーダンス要素の抵抗性が前記抵抗膜よりも高い方法。
  18. 前記低インピーダンス要素が、前記抵抗膜の前記第1の側縁から間隔を置いた位置で前記抵抗膜に電気的に結合され、前記中間部分の前記低インピーダンス要素と前記第1の側縁との間にトリミング可能部分を画定する、請求項17に記載の方法。
  19. 前記中間部分に、概ね前記抵抗膜の前記第1の側縁から前記低インピーダンス要素の方向に延びる第1の横断縁が形成され、前記第1の横断縁が、前記第1の側縁および前記低インピーダンス要素とともに、前記トリミング可能部分の第1のトリミング可能領域を画定し、前記第1のトリミング可能領域が、前記第1のトリミング可能領域において第1のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミングされる、請求項18に記載の方法。
  20. 前記第1のトリミングスロットが、前記第1の横断縁から前記第1のトリミング可能領域の中へ延ばされる、請求項19に記載の方法。
  21. 前記中間部分に、概ね前記抵抗膜の前記第1の側縁から前記低インピーダンス要素の方向に延びる、前記第1の横断縁から間隔を置いて配置された第2の横断縁が形成され、前記第2の横断縁が、前記第1の側縁および前記低インピーダンス要素とともに、前記トリミング可能部分の第2のトリミング可能領域を画定し、前記第2のトリミング可能領域が、前記第2のトリミング可能領域において第2のトリミングスロットを次第に延ばすことによってトリミングされる、請求項19または20に記載の方法。
  22. 前記第2のトリミングスロットが、前記第2の横断縁から前記第2のトリミング可能領域の中へ延ばされる、請求項21に記載の方法。
  23. 前記膜抵抗器の抵抗を粗くトリミングするために、前記第1および第2のトリミングスロットのうちの一方が、前記第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされ、前記膜抵抗器の抵抗を細かくトリミングするために、前記第1および第2のトリミングスロットのうちのもう一方が、前記第1および第2のトリミング可能領域のうちの対応する1つの領域の中へ延ばされる、請求項21または22に記載の方法。
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