KR920004516B1 - 레이저 광에 의한 트리밍방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1a 도 내지 제 1c 도는 종래의 트리밍방법을 설명하기 위한 것으로,
제 1a 도는 레이저 광의 강도분포를 나타낸 선도.
제 1b 도는 트리밍전의 피(被)트리밍재를 나타내는 단면도.
제 1c 도는 트리밍후의 피트리밍재를 나타낸 단면도.
제 2a 도 내지 제 2e 도는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 트리밍방법을 설명하기 위한 것으로,
제 2a 도는 트리밍전의 피트리밍재를 나타낸 단면도.
제 2b 도 및 제 2c 도는 각각 트리밍후의 피트리밍재를 나타낸 단면도 및 평면도.
제 2d 도는 피트리밍재의 사용예를 나타낸 회로도.
제 2e 도는 피트리밍재에 흡수되는 레이저 광의 파워분포를 나타낸 선도.
제 3a 도 내지 제 3c 도는 본 발명의 제 2 의 실시예에 관한 트리밍방법을 설명하기 위하 것으로,
제 3a 도는 트리밍후의 피트리밍재를 나타낸 평면도.
제 3b 도는 제 3a 도의 3B-3B선 단면도.
제 3c 도는 피트리밍재의 사용예를 나타낸 회로도.
제 4 도 및 제 5 도 각각은 다른 실시예의 트리밍방법을 설명하기 위한 트리밍전의 피트리밍재를 나타낸 단면도.
본 발명은 레이저 광을 이용하여 박막저항체 등을 절단가공하는 트리밍방법에 관한 것으로서, 특히 박막저항체를 절단하기에 적합한 트리밍방법에 관한 것이다.
최근에는, 반도체 집적회로를 비롯하여 혼성집적회로에 있어서는, 고정밀도의 출력특성을 얻기 위한 수단으로서 펑크셔널 레이저 트리밍(Functional Laser Trimming)이 각광을 받고 있다.
레이저 광에 의한 트리밍은 웨이퍼(Wafer)에 형성된 집적회로와 전기적 접촉을 시키지 않고서 이것을 가공할 수 있다. 따라서 출력특성을 결정하는 주요인자가, 예를들어 저항체의 저항치인 경우에는 그 저항치를 적당한 초기치로 설정해 놓고 회로를 동작상태로 하여 그 출력 특성을 측정하면서 목표로 하는 특성이 얻어질 때 까지 레이저 광을 이용하여 저항체를 잘단 혹은 가공하여 저항치를 미(微)조정할 수가 있다. 이와 같은 방법을 펑크셔널 레이저 트리밍이라고 부른다.
저항체의 저항치를 조정하는 방법으로서는, 막저항체를 홈가공하고 막을 통과하는 전기력선의 방향을 변화시키므로써 저항치를 변화시켜 가거나, 혹은 저항체를 다수개의 저항소자로 된 저항회로망으로 하고 회로망의 일부를 절단하여 회로의 결선상태를 변화시키므로써 저항체의 저항치를 변화시키는 방법이 있다.
이하에서, 레이저 광에 의한 트리밍의 메카니즘을 통하여 종래의 트리밍방법의 문제점을 설명한다.
제 1a 도는 조사되는 레이저 광의 파워분포를 개념적으로 나타낸 것으로서, 횡축은 조사스폿의 직경방향으로의 위치를 나타내며, 종축은 각 위치에 있어서의 파워치를 나타낸다. 조사폿은 지면(紙面)에 수직한 방향으로 이동하여 트리밍가공을 행한다. 이 도면에서 나타낸 바와 같이 파워는 정규분포를 가지며 중앙부(A)가 가장 높고 주변으로 갈수록 감소한다.
제 1b 도는 피트리밍재(1)에 레이저 광을 조사하였을 때의 상태를 나타낸 것이다. 피트리밍재(1)는 레이저광을 흡수하며, 레이저 광의 에네르기가 열에네르기로 변환되므로써 피트리밍재(1)는 발열한다. 레이저 광의 조사중심으로 부터 떨어진 부분(1a)은 레이저 광의 흡수에 의하여 발열되는 고체상의 영역이다. 레이저광의 조사중심으로 감에 따라 발열량이 증가 하므로 온도가 상승하여 마침내는 피트리밍재의 융점에 도달하는 용융영역(1b)이 형성된다. 레이저 광의 조사중심을 포함하는 조사중심근방(1c:기화영역)에서는 더 더욱 온도가 상승하여 비점에 도달하므로 이 기화영역(1c)의 피트리밍재는 기화하기에 이른다. 이러한 기화현상에 의하여 기화영역(1c)의 피트리밍재가 증발하여 파단되므로써 트리밍은 완료된다.
그런데, 기화되어 갈때의 증기력에 의해서 용융영역(1b)의 일부가 상측방향으로 밀려올라가기 때문에, 트리밍이 완료되었을때에는 피트리밍재의 파단부(2)가장자리에 제 1c 도에 도시한 바와 같은 돌기형상의 부분(1d)이 형성된다. 따라서 트리밍 완료후, 이 파단부(2)를 포함한 기판위에 보호막을 형성하였을 때, 돌기부분(1d)에서는 균등하게 보호막으로 덮혀지지 않고 보호막에 핀홀(pin hole)과 같은 형상의 간격이나 일부 보호막으로 덮혀지지 않는 영역이 발생한다.
상술한 바와 같이 종래의 레이저 광에 의한 트리밍방법에서는, 트리밍완료시, 피트리밍재(1)의 파단부(2)주변에 돌기가 형성되므로 이것위에 피착되는 보호막에 핀홀과 같은 형상의 간격이나 보호막으로 덮혀지지 않는 영역이 발생하여 내습성등의 신뢰성을 손상시킨다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 레이저 광으로 피트리밍재를 파단할 때, 파단부 주변에서의 돌기의 발생을 방지하고, 트리밍 완료 후에 장기간에 걸쳐서 신뢰성을 유지할 수 있는 보호막으로 기판을 덮을 수 있는 트리밍방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 레이저 광에 의한 트리밍방법에 있어서는, 피트리밍재의 파단 예정영역에 인접하는 비파단예정영역부분위에 피트리밍재보다도 열전도율이 높고 또 레이저 광의 반사율이 큰 레이저 광 차폐층을 형성하는 공정과, 파단예정영역 상면에 레이저 광을 조사하여 이 영역의 피트리밍재를 증발시켜 피트리밍재를 파단하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 트리빙방법에 있어서는, 레이저 광을 조사할때에는 레이저 광 차폐층에 레이저 광이 조사되나 그 광에네르기가 조사중심에 비하여 약하고 또 레이저 광 차폐층의 반사율이 크기 때문에 레이저 광 차폐층이 레이저 광으로 부터 직접 흡수되는 에네르기는 작다.
한편 비파단영역의 피트리밍재는 레이저 광 차폐층에 의해서 차단되므로 레이저 광이 직접조사되지는 않으나, 파단예정영역으로 부터 열전도에 의하여 가열된다.
그러나 파단예정영역으로 부터의 연전도율은, 열전도율이 높은 레이저 광 차폐층에서 대부분이 흡수되므로 비파단예정영역의 피트리밍재에 흐르는 열류(熱流)는 격감한다. 따라서 돌기를 발생시키는 원인이 되는 용융영역이 극히 좁아지게 됨과 아울러 극히 좁아진 용융영역의 직상부가 레이저 광 차폐증으로 덮혀져 있기 때문에, 레이저 광 조사후에 파단부주변에 있어서의 돌기의 발생이 크게 저감된다. 본 발명의 트리밍방법을 시험한 결과에서는 돌기의 발생은 거의 보이지 않았다.
제 2a 도 내지 제 2e 도를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 대하여 설명한다.
제 2a 도에 도시한 바와 같이 반도체 기판, 예를들면 실리콘기판(5)위에 형성된 절연물층(열 실리콘산화막 : 10)위에 CVD법에 의하여 두께 약 5000Å로 폴리실리콘을 퇴적(堆積)하고 이어서 이 폴리실리콘중에 붕소를 이온주입하여 극저저항의 단락용 폴리실리콘층, 즉 피트리밍재(11)를 형성한다.
이 때의 절연물층은 실리콘산화물 이외의 재질이어도 되며, 예를들면 PSG 유리나 실리콘나이트라이드이어도 된다. 절연층의 두께는 이하에서 설명하는 처리에 의하여 실리콘기판(5)에 악영향을 주지 않기 위해서는 1.21μ이상이 바람직하다.
이어서 실리콘기판(5) 및 폴리실리콘층(11)위에 폴리실리콘층보다 레이저 광의 반사율이 크고 열전도율이 높은 막을 피착하고, 이 막중 파단예정영역(11c)위의 부분을 제거하여 파단예정영역(11c)을 노출시키는 패터닝을 하여 차폐금속막(레이저 광 차폐층:12)을 형성한다.
이 차폐금속막(12)을 형성하는 공정은, 전극배선 패턴을 형성하는 공정과 동시에 행하는 것이 제조공정의 간략화를 꾀하는 것으로서 바람직하다. 즉, 1회의 증착 및 패터닝에 의하여 배선패턴과 차폐금속막(12)을 동시에 형성할 수 있다.
이 차폐금속막(12)은 알루미늄, 금 또는 백금을 단독으로 형성하거나, 혹은 알루미늄을 주성분으로 하고 이것에 실리콘 또는/및 동(銅)등의 불순물을 혼입한 것으로 형성하는 것이 바람직하다. 차폐금속막(12)의 두께는 1μ 이상이 바람직하며, 전극형성공정에 계속하여 형성할때에는 전극과 같은 두께, 예를들면 약 4μ으로 하는 것이 바람직하다. 상기 파단예정영역(11c)의 폭(W)은 약 10㎛으로 설정하고 있다.
이어서 제 2b 도에 도시한 바와 같이, 시판되고 있는 레이저 트리밍장치(예를들면 LTX사의 LX84)를 사용하여 파단예정영역(11c)에 레이저 광을 조사하므로써 이 부분의 피트리밍재를 용융기화하여 파단한다. 이 때의 트리밍은 제 2c 도에 도시한 바와 같이, 레이저 광을 화살표방향으로 주사(走査)하여 피트리밍재(11)를 완전하게 2분하도록 하고 있다.
이 레이저 광의 스폿지름(spot size)은 101μ이 되도록 설정되어 있으며, 또 차폐금속막(12)의 트인구멍의 폭은 레이저 광의 스폿지름보다 약간 좁은, 본 실시예에서는, 9μ으로 설정되어 있다. 레이저 광의 스폿지름과 차폐금속막(12)의 트인구멍의 폭은, 전자측을 크게 하지 않으면 안되는 것은 당연하지만 그 차이가 가능한한 적게, 예를들면 5~15％ 정도의 길이차이의 범위가 바람직하다.
제 2d 도는 단락용 폴리실리콘층(11)을 1개 사용한 예를 전기회로도로 나타낸 것으로, 소망하는 바에 따라 본 발명의 트리밍방법으로 폴리실리콘층(11)을 파단(X표시)하여 저항체(14)를 동작하는 저항상태로 한다.
상기 트리밍방법에 있어서는, 제 1a 도에 도시한 바와 같은 가우스분포(Gaussian distribution)의 레이저 광을 사용했을때에는, 피트리밍재(11)에 입사되는 레이저 광의 파워분포는 제 2e 도에 도시한 바와 같이 된다. 제 2e 도는 레이저 광의 조사중심(A)이 파단예정영역(11c)의 중앙과 일치되도록 레이저 광을 조사했을때의 피트리밍재에 흡수되는 레이저 광의 파워분포를 나타낸다. 이 도면에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 입사레이저 광중 차폐금속막(12)으로 입사되는 주변광은 이 차폐금속막(12)에 의해서 반사되므로 피트리밍재에는 도달하지 않는다. 따라서 레이저 광의 조사에 의해서 기화되는 피트리밍영역은, 차폐금속막(12)의 트인구멍부(13)의 직하부분만이 된다. 물론 레이저 광의 조사 중에는 기화영역(11c)으로 부터 횡방향으로의 열전도에 의하여 비파단예정영역(11a)이 가열되지만 열전도율이 좋은 차폐금속막(12)에 의해서 열이 흡수되기 때문에 온도 상승이 저감화되어 용융이 억제된다. 따라서 제 1b 도에 나타낸 용융영역(1b)이 격감된다.
이 결과, 기화영역(11c)과 고체상영역(11a)사이에 돌기(1d)의 원인이 되는 용융영역(11b)이 극히 좁게 형성되고, 또 이 좁은 용융영역(11b) 직상부에는 차폐금속막(12)이 피착되어 있기 때문에, 레이저 조사후 파단부주변에 있어서의 돌기의 발생이 대폭 억제된다.
이어서 제 1 실시예에서의 피트리밍재(11)를 Ni·Cr 합금으로 이루어지는 저항막(11)로 한 경우의 예를 제 3a 도 내지 제 3c 도로 나타낸다.
이 예에서는, Ni·Cr 합금으로 저항막(11)을 형성하고, 이 저항막(11)과 차폐금속막(12)사이에 이것들을 전기적으로 절연하기 위하여 CVD법으로 절연막(예를들면 SiO2막 : 25)을 형성한다. 이 절연막(25)은 PSG 유리나 실리콘 나이트라이드로 형성하여도 되며, 또 피트리밍재(11)를 실리콘으로 형성했을때에는 열실리콘산화막이어도 된다. 이 절연막(25)의 두께는 피트리밍재의 열을 차폐금속막(12)으로 양호하게 흡수하기 위해서는 1000Å 이하인 것이 바람직하다.
저항막(11)은 저항체(24 : 예를들면 2Ω)와 병렬접속되어 합성저항 1Ω으로서 사용되지만, 소망하는 바에 따라 본 발명의 트리밍방법에 의하여 저항막(21)을 파단(X표시)하여 2Ω저항으로서 제 3c 도에 도시한 바와 같이 사용한다. 이 경우에서의 저항막은 제 3a 도 및 제 3b 도에 도시한 바와 같이 L자상으로 주사되어 트리밍된다.
절연물층(10)위에는 저항막(11)과 전기적으로 접속하는 도시하지 않은 전극패턴이 형성된다.
또한 제 4 도에 도시한 바와 같이 피트리밍재(11)의 파단예정영역(11c)위에 절연막(25)을 덮은 체로 레이저를 조사하여도 절연막(25)을 파괴하고서 피트리밍재를 기화가능하게 한다면 절연물이 레이저 광이 조사되는 부분에 덮혀져 있어도 된다.
또 제 5 도에 도시한 바와 같이 피트리밍재(11)의 일측의 단을 따라서 트리밍하는 경우에는 레이저 광이 조사되는 부분의 일측단에만 차폐금속막(12)을 배치하여도 된다.
이상의 실시예에서는 반도체 기판의 절연층위에 형성되는 피트리밍재에 대하여 설명하였으나, 세라믹기판등의 절연물기판위에 형성되는 피트리밍재에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또 차폐용금속막으로서는, 피트리밍재보다도 레이저 광의 반사율이 큰 재료 혹은 열전도율이 높은 재료 중 어느 것이나 본 발명의 효과를 얻을 수 있으나, 반사율이 크고 열전도율이 높은 재료는 확신한 효과를 얻을 수 있으므로 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명인 레이저 광에 의한 트리밍방법에서는 피트리밍재의 비파단예정영역의 상층(上層)에 소정의 차폐금속막을 피복한 후, 레이저 광을 조사하여 트리밍을 하기 때문에 종래 기술에 비하여 돌기발생의 원인이 되는 피트리밍재의 용융영역이 극히 협소하게 되는등에 의하여 파단부 가장자리에서의 돌기생성이 대폭 방지된다.
그러므로 장기간에 걸쳐 기밀성이 우수하고 신뢰성을 유지할 수 있는 보호막을 형성하는 것이 가능하게 되었다.
Claims (10)
- 피트리밍재(11)의 파단예정영역(11c)에 인접하는 비파단예정영역(11a)의 부분위에 피트리밍재보다도 열전도율이 높고 또 레이저 광의 반사율이 큰레이저 광 차폐층(12)을 형성하는 공정과, 파단예정영역(11c)의 상면에 레이저 광을 조사하여 이 영역의 피트리밍재(11)를 증발시켜 피트리밍재를 파단하는 공정을 구비하는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피트리밍재(11)는 전기절연기판(10)위에 형성되어 있으며, 저항층으로서 기능하는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 2 항에 있어서, 피트리밍재(11)의 비파단예정영역(11a)위의 면에 상기 광 차폐층(12)의 면이 직접 접촉 되도록 부착한 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 전기절연기판(10)은 반도체층(5)위에 형성되며 1.2μ 이상의 두께를 갖는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피트리밍재(11)는 전기절연기판(10)위에 형성되어 저항막으로서 기능하며, 이 저항막과 상기 레이저 광 차폐층(12)사이에는 이 레이저 광 차폐층과 상기 저항층을 전기적으로 절연하는 절연막(25)이 형성되어 있는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 절연막(25)은 1000Å 이하의 두께를 갖는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피트리밍재(11)는 불순물이 도프(dope)된 폴리실리콘 또는 Ni·Cr 합금에 의하여 형성된 막을 갖는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 레이저 광 차폐층(12)은 알루미늄으로 형성되어 있는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 제 1 항에 있어서, 파단예정영역(11c)의 폭은 레이저 광의 스폿지름보다도 약간 작게 설정되는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
- 정기저항층(11)위에 이 저항층보다도 열전도율이 높고 또 레이저 광의 반사율이 큰 재질로 형성되며, 저항층을 일부 노출시키는 트인구멍(13)을 가지는 레이저 광 차폐층(12)을 설치하는 공정과, 상기 트인구멍의 폭보다도 큰 스폿지름을 가지는 레이저 광을 상기 트인구멍(13)을 통하여 저항층에 조사하여 이 트인구멍부분에 위치하는 저항층부분을 증발시켜 저항층을 전기적으로 나누는 공정을 구비하는 레이저 광에 의한 트리밍방법.
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