一种例如由成像整形的高斯输出（１１８）所产生的均匀激光光点，或是一种经截削的高斯输出光点，其直径小于２０μｍ，可用于薄型或厚型两种膜式电阻器的整修，借以大幅减少微裂纹。可用一种烧蚀、非热性的紫外线（ＵＶ）激光波长来产生这些光点，从而降低ＨＡＺ和／或ＴＣＲ中的漂移。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光整修技术，且尤其涉及以发自固体激光器的均匀光点来对厚型或薄型的膜式电阻器(film resistor)进行激光整修。
技术介绍
通常运用传统的激光系统来处理一些如无源电子元件装置的电阻性或导电性薄膜目标，例如在陶瓷或其它衬底上所构成的电路中的膜式电阻器、电感器或电容器。用以整修膜式电阻器的电阻值的激光处理可包括被动性、功能性或受激激光整修技术，如Sun等人的美国专利第5,685,995号中所详述。本文中以下所说明的背景仅以厚膜电阻器为例。附图说明图1为一工件10的立体图，该工件例如为原有技术的厚膜电阻器10a，其构成混合集成电路装置的一部分，而图2系一剖面图，其中展示一接收传统激光输出脉冲12的厚膜电阻器10a。现请参考图1及2，传统式厚膜电阻器10a通常会包含一厚膜层14，该厚膜层为钌酸盐或是氧化钌材料，延伸于金属接触点16的顶部表面各部分之间并沉积于其上。该层14及金属接触点16支撑在例为如铝氧土(alumina)的陶瓷衬底18上。目前的钌基厚膜材料已经过最佳化处理，可在经过以1.047微米(μm)Nd:YLF激光或是1.064μm Nd:YAG激光所做的激光修整后保持稳定。特请参看图1，电阻器10的电阻值大体上是该电阻器的材料及其包括长度22、宽度24和高度26的几何尺寸的函数。由于不易遮蔽到精确的容许偏差，因此有意将厚膜电阻器遮蔽到低于标称值的电阻，而整修成所希望的数值。多个具有大约相同电阻值的电阻器10a以相对大的批量进行制造，然后再加整修作业以去除电阻器材料的增加量，直到该电阻器增加到所希望的数值为止。现请特别参考图2，一个或多个激光脉冲12可大致去除掉在激光输出脉冲12的光点范围28内的电阻器材料的整个高度26，并且叠加光点范围28而构成一截口30。可透过电阻器10a的电阻器材料而整修出简易或复杂的图案，以精细地调整其电阻值。通常是施加激光脉冲12，直到电阻器10a符合一预定电阻值为止。图3是原有技术的电阻器10的局部立体图，为方便起见展示两个普通的图案整修路径32与34(由虚线分开)，它们处于两个金属接触点16之间。“L型刻槽”路径32表示一种典型的激光引致的调整。在L型刻槽路径32中，以垂直于接触点之间直线的方向，去除电阻器材料的第一去除带36，从而对电阻值做粗调。然后可去除垂直于该第一去除带36的相邻的第二去除带38，从而对该电阻值进行更精细的调整。“蛇型刻槽”路径34则描述另一种常见类型或激光调整方式。在蛇型刻槽路径34中，沿着去除带40而去除电阻器材料，以增加薄膜路径42的长度。在达到所希望的电阻值之前，会一直增加去除带40。去除带36、38和40通常为单一截口30的宽度，且代表一连串叠加激光脉冲12的累积“步切(nibbling)”，其去除掉处于预设图案内的几乎所有电阻器材料。如此，当整修作业完成时，这些截口30就会是“干净的”，它们的底部基本没有电阻器材料而使衬底18完全曝露。不幸的是，为形成传统上干净的截口30，必需对衬底18的表面有轻微的激光冲击。随著膜式电阻器变得愈来愈微小，例如在较新型的0402与0201片式电阻器中，会需要更小的光点尺寸。以1.047μm及1.064μm激光波长来获得较小光点尺寸，而同时采用传统光学元件并维持标准工作距离(需用以避免烧蚀残渣并清除探头)与适当的场深度(例如陶瓷并不平坦)，会是一项日益艰难的挑战。而对甚至更精确的电阻值的需求，也推动着要求有更严格的整修容忍误差。在Albin及Swenson所著(刊登于1972六月的IEEE Transactions onParts，Hybrids，and Packaging；V01.PHP-8，No.2)的“laser ResistanceTrimming from the Measurement Point of View”一文中，描述了利用一种固体激光器以整修膜式电阻器的各项测量与优点。NEC指示手册的第7章描述了当利用红外线(1R)高斯光束以整修电阻器，尤其是厚膜电阻器时所面临的挑战。热影响区域(HAZ)、裂纹与漂移是其所针对的其中一些问题。Swenson等人所著(刊载于1978年12月的IEEE Transactions onComponents，Hybrids，and Manufacturing Technology)，标题为“ReducingPost Trim Drift of Thin Film Resistors by Optimizing YAG Laser OutputCharacteristics”一文中，描述了利用绿光(532nm)固体激光器高斯输出以整修膜式电阻器，从而减少HAZ及后整修漂移。在Sun与Swenson所拥有的美国专利第5,569,398、5,685,995及5,808,27中，说明一种应用如1.3μm的非传统性的激光波长的方法，借以整修薄膜或装置，从而避免损害到硅衬底和/或减少在功能性整修期间的处理时间。Sun与Swenson于1999年8月12日公布的国际公布号为WO99/40591的国际专利申请中，即引进一种以紫外线(UV)高斯激光输出来进行电阻器整修的概念。请参考图4，可运用UV高斯激光输出以烧蚀膜式电阻器表面上的区域44，从而维持其表面区域并保留其高频响应特征。通过有意在整修区域44内保留电阻器膜的深度46，可免于必须清洁截口底部48，并显著减少了激光输出与衬底18之间的互动，从而消除了因这种互动所引发的任何问题。不幸的是，表面烧蚀整修是相对缓慢的处理，这是因为必须要审慎地衰减及控制各项激光参数，方可避免将电阻器薄膜完全去除。微裂纹是与利用固体高斯激光光束来进行电阻器整修相关的另一挑战。微裂纹经常出现在衬底上的截口30的中央，可能会延伸到电阻器膜内，引起潜在的漂移问题。微裂纹也会引发与电阻温度系数(TCR)相关的漂移。与传统电阻器的典型高度或厚度相比，制备于较薄衬底18上的较新的0402和0201片式电阻器的典型高度或厚度约为100到200μm，这种微裂纹问题更为显著。在这些较薄衬底电阻器中的微裂纹会扩散，并在后续处理期间造成该电阻器的灾难性失效或甚至物理性断线，尤其是沿著整修截口30。微裂纹也会产生“较可能”的破裂线，其较之于折板(snapstrate)中预定破裂线的所希望的破裂来更加明显。因此希望有一种经改良的电阻器整修技术。专利技术概要因此，本专利技术的一目的在于提供一种经改良的固体激光器整修系统和/或方法。本专利技术的另一目的在于提供小于20μm的光点尺寸，用以整修较小的片式电阻器，例如0402和0201片式电阻器。有些微裂纹可能由高斯光束光点的高强度中心造成，其大致类似于在激光打孔作业中高斯光束可能导致损害盲孔的中心(虽然目标及衬底是不同的材料)。Dunsky等人于2000年12月7日公布的国际公布号为WO 00/73013的国际专利申请中说明了一种方法，用以产生并运用图像成形的高斯光束，借以提供特别适用于打孔作业的均匀激光光点。Swenson、Sun及Dunsky于2000年7月30日至8月4日举行的SPIE 45周年会议(The Intemational Symposiumon Optical Seicenceand本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光修整膜式电阻器以使该电阻器的参数从初始值改变为标称值的方法，该电阻器包含有被支撑于一衬底上的膜式电阻器材料，该膜式电阻器材料可供决定所述参数的初始值，所述方法包含： 产生至少一个ＵＶ辐照的激光脉冲的高斯光束，该辐照具有大体为高斯形状的能量密度空间分布； 沿光学路径经一光束整形元件而传播该高斯光束，以将该高斯光束转换成为具有更加实质均匀的能量密度空间分布的经转换的光束； 通过一孔洞而传播所述经转换的光束的主要部分，以将其转换成为一目标光束，其可构成具有实质均匀的能量密度空间分布的目标光点；以及 将该目标光束导引到所述膜式电阻器的目标区域，以烧蚀在该电阻器的目标区域内的膜式电阻器材料，从而将其初始值改变为标称值，并穿透该衬底而构成透过该膜式电阻器材料的截口，并且均匀地曝露出在该目标区域内的该衬底的主要部分，所述目标光点的实质均匀的能量密度空间分布具有一有效能量密度值，其使得该衬底内微裂纹的形成最小化。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EJ斯温森，RS哈里斯，Y孙，
申请(专利权)人：电子科学工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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