KR920003467B1 - 트리밍소자와 그 전기단락방법 - Google Patents

트리밍소자와 그 전기단락방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

트리밍소자와 그 전기단락방법
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 트리밍소자의 사시도.
제2도는 제1도에 도시된 트리밍소자의 트리밍과정에 대한 단면도.
제3도는 제1도에 도시된 트리밍소자의 기능을 나타낸 전기 등가회로도.
제4도는 본 발명에 따른 트리밍소자에서 매개물이 저항체인 경우의 기능을 나타낸 전기등가회로도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 트리밍소자의 단면도.
제6a도와 제6b도는 동일한 저항변화를 제공하는 종래 회로구성과 본 발명의 회로구성을 나타낸 도면.
제7도는 본 발명에 따른 트리밍소자의 사용예를 나타낸 도면.
제8a도는 저항치를 변화시키기 위한 종래의 트리밍방법을 설명하는 회로도.
제8b도는 종래의 트리밍막 저항체에 대한 평면도.
제9도는 저항치를 감소시키기 위한 종래의 방법을 설명하는 회로도.
제10도는 다이오드와 트랜지스터의 소자간분리를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 저항소자 10, 20 : 반도체기판
22 : 매개층(다결정실리콘층) 23a, 23b, 33a, 33b : 전극
24, 34 : 금속층 25 : 간격
35 : 절연막
[적용분야]
본 발명은 박막 또는 후막 집적회로의 트리밍소자와 그 전기 단락방법에 관한 것으로, 특히 기능트리밍(functional Trimming)을 비롯하여 용장구성(Redundancy) 등에 있어서 회로망의 일부분인 예컨대 능동 또는 수동회로소자를 단락시키는 경우에 사용되는 트링소자와 그 전기단락 방법에 관한 것이다.
[배경기술과 그 문제점]
근년, 반도체집적회로 및 혼성집적회로에 있어서는 고정밀도의 출력특성을 얻기 위한 수단으로서 기능트리밍이 각광받고 있고, 특히 레이저광을 이용하는 트리밍은 광을 사용하기 때문에 피트리밍재료와 전기적으로 비접촉시킨 상태에서 수행할수 있음에 따라 회로의 출력특성을 결정하는 주요인자가 예컨대 저항인 경우에는 그 저항치를 적절한 초기치로 설정한 다음, 회로를 동작상태로 해서 그 출력특성을 측정하면서 레이저광에 의해 저항체를 절단하거나 가공하여 목표로 하는 특성이 얻어질때까지 저항차를 조정할수 있어 높은 정밀도의 출력특성을 얻을수 있는바, 이러한 방법이 기능트리밍이라 불리고 있다.
이에 더하여, 저항치를 변화시키기 위한 여러 가지 트리밍방법이 제안되어 있지만, 기본 적으로 다음과 같은 2가지 방법이 주류를 이루고 있다. 그 한가지 방법은 제8도(a)의 전기회로도에 예시된 바와 같이 직렬로 결선된 확산 또는 박막저항소자(1)와 병렬로 단락선(2)을 설치한 다음 이 단락선(2)을 순차적으로 절단 (＂X＂표로 도시함)해서 2단자(A,B)사이의 저항치를 변화시키는 방식이고, 또 다른 방법은 제8도(b)에 도시된 방식으로, 이 제8도(b)는 막저항체(4)의 평면도로서 도면의 참조부호 3은 금속전극을 나타내고, 이 제8도(b)에 도시된 방식에서는 저항막에 홈(5)을 형성해서 저항막(4)내부의 전기력선 방향을 변화시킴으로써 저항치를 변화시키는 방식이다.
여기서, 상기한 바와 같이 저항치를 변화시키는 2가지 방식에서는 저항체를 트리밍가공함에 따라 저항치가 반드시 증가되는 방향으로 변화되므로 결코 감소시킬 수는 없게 되고, 이에 따라 트리밍가공해서 저항치를 변화시킬 때 목표로 하는 저항치를 상회하는 경우에는 최초의 목표치로 원상복귀시킬수 없다. 특히 제8도(a)에 도시된 단락선절단방식에서는 저항체의 제조공정에서 여러가지 요인에 의해 저항치가 변동되기 때문에 목표치를 상회할 위험성이 높고, 이를 회피하기 위해서는 트리밍저항체에 대해 미리 변동요인을 고려해서 목표치보다 충분히 작은 초기치로 설정해줌으로써 그 저항치의 수정가능범위를 크게 취해주면서 그단락선의 절단시마다 저항치변화량도 미소하게 되도록 설정해 줄필요가 있지만, 이러한 수단에서는 트리밍 저항체의 점유면적이 증대되어 실용성이 결여된다.
한편, 트리밍가공에 의해 저항체의 저항치를 감소시키는 수단으로서 저항체와 병렬로 PN접합다이오드를 형성해주는 방법도 있는바, 제9도는 이러한 수단을 전기회로도로서 나타낸 것으로, 레이저광을 조사해서 PN접합다이오드(6)의 접합을 열파괴시켜 정류특성을 상실시킴으로써 저항체(7)를 단락시켜 저항치를 감소시키도록 구성되어 있다.
그러나, 이러한 방식에서는 다이오드를 다른 회로소자와 절연분리시키기 위한 영역이 필요하게 되므로 트리밍저항체의 점유면적이 증가됨과 더불어 절연분리시키기 위한 제조공정이 추가되어 실용성이 결여된다.
특히, 제10도의 단면도에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 상부면을 에미터층으로 사용하면서 P베이스층(9)을 매개해서 웨이퍼하부면을 N컬렉터층(10)으로 사용하는 구조의 소자와, N층(11)과 P층(12)을 갖춘 단락용 다이오드를 1매의 웨이퍼에 형성해주는 경우에는 소자의 컬렉터층(10)과단락용 다이오드를 절연분리시키기 위해 유전체분리층 또는 PN분리용 확산층(13)을 채용해야만 되므로 실용상 불리한 점이 많다.
즉, 저항치를 변화시키는 트리밍방식중 제8도(a)의 단락선 절단방시이라던지 제8도(b)의 저항막에 대한 홈형성가공방식은 모두 트리밍가공에 의해 저항치가 증가방향으로 변화되기 때문에 저항치를 목표치로 설정하기에는 상기한 바와 같이 트리밍저항체의 점유면적이 현저하게 증대되고, 또 트리밍에 의해 저항치를 감소시킬수 있는 제9도에 도시된 PN접합다이오드병렬접합 방식에서는 다이오드와 다른 회로소자와의 절연분리에 복잡한 분리구조가 필요하게 되어 실용성이 결여된다는 문제가 있다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기산 종래 기술에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 트리밍가공에 의해 트리밍저항치를 감소시킬수 있으면서, 종래 기술과는 달리 복잡한 절연분리가 필요하지 않은 저가격으로 제조할수 있는 트리밍소자와 그 전기단락방법을 제공함에 목적이 있다.
[발명의 구성]
본 발명에 따른 트리밍소자는(a) 매개층과, (b)이 매개층에 접속되는 복수의 전극 및(c)이 전극의 금속과 상기 매개층 재료와의 합금이 매개층에서 성장되어 상기 전극사이를 실질적으로 전기 단락시키는 합금층으로 구성된다.
또, 본 발명에 따른 트리밍소자의 전기 단락방법은 매개층에 레이저광을 조사함으로써 전극간을 실질적으로 전기단락시키는 합금층을 형성해주도록 구성된다.
[작용]
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 트리밍소자와 그 전기 단락방법에 있어서는 상기 매개층이 예컨대 불순물을 함유하지 않은 다결정실리콘층 등의 절연물층 또는 예컨대 소정의 불순물량을 함유한 다결정실리콘층 등의 저항체층으로 구성되고, 또 복수의 전극은 대개의 경우 배선패턴의 일부분이지만 독립적인 금속막으로 형성해도 좋은바, 이들 전극은 상호 소정거리를 두고서 상기 매개층에 접속배치되고, 또 이러한 트리밍소자를 집적회로에 조립해 넣는 경우에는 이들 전극이 다른 회로소자 또는 배선 패턴에 접속된다.
이러한 구성에서, 전극 사이의 매개층에 레이저광을 조사하면 매개층이 가열되어 이 매개층의 재료와 그 매개층에 접속되는 전극금속사이에 합금이 생서되고, 이 합금층은 전극과 매개층의 접촉면에서 매개물의 두께방향과 측방향으로 성장하게 되어 결국에는 다른 전극으로부터 성장되는 합금층과 연접(連接)되어 전극사이가 합금층에 의해 연격되므로 전극사이가 실질적으로 전기단락된다. 이에 따라 본 발명의 트리밍소자는 매개층이 절연물층인 경우 합금층이 형서되기 전에는 오프상태인 반면 합금층이 형성된 다음에는 온상태로 되는 스위치와 동등한 작용을 하게 되고, 또 매개층이 소정 저항치를 갖는 저항체층인 경우 합금층이 형성되기 전에는 소정의 오프저항치를 갖는다는 점이 절연물층인 경우와 다를 뿐, 그 이외에는 동일하게 되어 있다.즉 매개층이 저항체층이거나 절연층인 어느 경우라도 레이저광을 조사하는 트리밍가공에 의해 저항치를 감소시킬수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 트리밍소자와 그 전기 단락방법에 대해 예시도면을 참조해서 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 트리밍소자의 사시도이고, 제2도는 제1도에 도시된 트리밍소자의 합금층형성 과정에 대한 단면도로서, 트리밍소자(50)는 반도체기판(20)상에 절연막(Sio2막; 21)을 매개해서 형성되어 있는바, 매개층(22)은 불순물이 극히 적은 약5000Å두께의 고저항 다결정실리콘층(22)으로 형성되고, 이 다결정실리콘층(22)에 접속된 2개의 전극(23a,23b)은 약 4μm두께의 Al으로 이루어져 상호 소정의 간격(25)을 두고서 배치되어 있다. 또, 도면의 참조부호 24는 Al전극(23a,23b)을 실질적으로 전기단락시키는 저저항의 Al-Si합금층으로서, 트리밍 공정에서 전극(23a,23b)의 Al과 다결정실리콘층(22)의 Si과의 합금이 가열되어 다결정실리콘층의 측방향으로 성장형성되고, 여기서 트리밍소자(50)는 다결정실리콘층(22)과 전극(23a,23b) 및 합금층(24)으로 형성된다. 이에 따라 트리밍공정이 수행되기 이전의 상태에서는 전극(23a,23b)이 실질적으로 절연물인 고저항 다결정실리콘층(22)에 의해 간격을 갖고서 전기적으로 개방상태로 되어 있는 한편, 트리밍공정에서는 제2도에 나타낸 바와 같이 전극(23a,23b)의 간격을 통해 다결정실리콘층(22)에 레이저광을 조사해줌에 따라 다결정실리콘층(22)이 레이저광의 광에너지를 흡수해서 발열하게 되는데, 이 경우Al전극(23a,23b)은 다결정실리콘층(22)에 비해 열전도율이 높으면서 레이저광으로부터 직접흡수하는 광에너지도 작으므로 비교적 낮은 온도로 유지된다. 그러므로, 간격(25)부분의 다결정실리콘층이 먼저 발열해서 고온으로 되고, 여기에 접속되는 전극면으로부터 Al과 Si의 합금층(신터(sinter)층이라고 칭해짐)이 성장되기 시작하며, 레이저광을 더욱 조사함에 따라 합금층은 다결정실리콘층의 두께방향과 측방향으로도 성장해서 전극(23a,23b)의 바로 아래에서부터 성장된 양 합금층이 결국에는 접촉된다. 이러한 상태에 이르게 되면 전극(23a,23b)사이는 Al-Si합금층(24)에 의해 전기단락상태로 된다.
제3도는 본 발명에 따른 트리밍소자의 전기등가회로도에 의해 그 트리밍소자(50)의 기능을 도시해 놓은 것으로, 여기서 트리밍소자(50)는 점선으로 에워싸인 부분으로서 스위치(50')로 표시되어 있으면서 저항소자(1)와 병렬로 접소되어 있다. 이 경우 레이저조사에 의한 트리밍공정이 수행되기 이전에는 스위치(50')가 개방(오프)상태로 되어 있지만, 레이저조사에 의해 그 스위치(50')는 전기단락(온)상태로 이행된다. 이 제3도에 있어서 , 저항소자(1)를 그 이외의 수동 또는 능동소자라던지 이들 수동 또는 능동소자를 포함한 전기회로망으로 대치시켜도 트리밍소자(50)는 그 구성요소를 전기단락시키는 기능을 수행할수 있다.
이어, 제4도는 상기 트리밍소자(50)에서 불순물이 극히 적은 다결정실리콘층(22)대신에 소정량의 불순물을 함유한 다결정실리콘층을 사용하는 경우의 트리밍소자(50a)에 대한 기능을 전기등가회로도로서 나타낸 것으로 이 제4도에서 트리밍소자(50a)는 점선으로 에워싸인 부분으로 , 트리밍공정이 수행되기 전에는 트리밍소자(50a)가 소정량의 불순물에 대응되는 저항치를 갖는 저항체(50b)와 스위치(50a')의 병렬접속상태로 표시되어 있다. 즉, 이 트리밍소자(50a)는 트리밍공정이 수행되기 전에는 스위치(50a')가 오프상태로 되어 저항소자로서의 기능을 갖게 되는 반면, 레이저광 조사에 의한 트리밍공정이 수행된 다음에는 스위치(50a')가 오프상태로 되어 단락선으로서의 작용을 갖게 된다.
또, 상기 제2도에서는 Al전극(23a,23b)이 간격을 두고서 배치되어 있지만, 제5도에 도시된 바와 같이 Al전극(33a,33b)이 절연막(35)을 매개해서 배치되어도 지장은 없다. 이 경우 트리밍공정에서 합금층(34)은 다결정실리콘층(32)과 절연막(35)의 경계면을 따라 성장되므로 상기 제1도에 도시된 실시예와 동일한 효과가 얻어지게 된다.
여기서, 본 발명에 따른 트리밍소자의 저항감소기능을 제공하는 사용예에 대해 설명한다.
트리밍에 의해 저항체의 저항치를 예컨대 10Ω으로부터 90Ω까지 10Ω씩 임의 치만큼 변화시키는 경우종래의 단순 증가방식에서는 제6도(a)에 도시된 바와 같이 10Ω으로부터 90Ω까지 모든 저항범위를 가변시켜야만 되지만, 본 발명의 트리밍소자를 이용하면 제6도(b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 트리밍소자(50)가 병렬로 접속된 40Ω의 저항소자(1a)와 10Ω으로부터 50Ω까지 변화시킬 수 있는 트리밍저항소자를 직렬결선시키면 좋고, 대개의 경우 제6도(b)에 도시된 구성이 트리밍저항의 형성면적이 작게 되므로 칩크기의 저감화 즉 저가격화가 가능하게 된다.
또, 저항체형성시에 목표저항치를 상회하는 경우에도 본 발명의 트리밍소자를 사용하면 수정할수 있어 종래 기술에 비해 생산성 향상에도 기여할 수 있는바, 예컨대 제7도에 도시된 바와 같이 목표저항치가 200Ω인 저항체를 형성하는 경우 이 제7도에 도시된 회로구성은 본 발명에 따른 트리밍공정 이전의 트리밍소자(50)를 병렬접속시킨 단락가능한 1Ω 저항소자와 단락선(2)을 병렬접속시킨 개방(오프)가능한 1Ω 저항소자가 각각 복수조를 직렬접속되어 있으므로 이 제7도에 도시된 회로구성의 경우에는 196Ω으로부터 240Ω의 범위에서 저항치를 조정할수 있게 된다.
한편, 상기 실시예에서는 기능트리밍에서의 효과를 설명했지만 용장구성에 따른 용장회로의 단락에도 본 발명의 트리밍소자를 사용할수 있다.
[발명의 효과]
상기한 바와 같이 본 발명의 트리밍소자와 그 전기 단락방법을 사용하면 트리밍가공에 의해 트리밍저항치를 감소시킬수 있으면서, 그 트리밍소자는 단지 절연막상에 형성시켜 주기만 하면 좋으므로 종래 기술에서 의 복잡한 PN분리라던가 유전체분리 등을 이용하지 않으면서도 저가격으로 트리밍에 의한 저항감소기능을 갖는 트리밍소자와 그 전기단락방법을 실현할수 있게된다.

Claims (2)

  1. 매개층(22)과 , 이 매개층(22)에 접속되는 복수의 전극(23a,23b) 및, 이 전극(23a,23b)의 금속과 매개층(22)재료와의 합금이 매개층(22)에서 성장됨에 따라 형성되기 상기 전극(23a,23b)사이를 실질적으로 전기단락시키는 합금층(24)으로 구성된 것을 특징으로 하는 트리밍소자.
  2. 매개층(22)에 레이저광을 조사함에 따라 합금층(24)이 성장형성되어 전극(23a,23b)사이를 실질적으로 전기단락시키도록 된 것을 특징으로 하는 트리밍소자의 전기단락 방법.
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