Лазерная подгонка резисторов

Лазерные подгоночные системы можно разделить на два типа: предназначенные для подгонки «толстых» и «тонких» пленок. Толстые пленки – это окислы металлов (например, двуокись рутения) на стеклянной основе, которые после формирования вжигаются в керамическую подложку. Процесс их получения прост и быстр (толщина пленок может достигать 10–15 мкм). Однако разброс величины их сопротивлений достигает 10%. Величина допуска, как правило, составляет 1 %, поэтому производится подгонка резисторов в системах, которые измеряют величину сопротивления по мере подгонки и управляют длиной разреза. Этот процесс принято называть «пассивной» подгонкой. Для того чтобы получить максимальную производительность, необходима большая мощность лазера. Обычно в системах для чистого разреза в толстых пленках используется сфокусированное в пятно диаметром 25 мкм излучение ТЕМ00-моды лазера на АИГ : Nd средней мощностью 10–12 Вт.

В качестве тонкоплёночных материалов обычно используются нитрид тантала, нихром и сихром. Эти пленки получают напылением до толщины нескольких сотен ангстрем. Все чаще и чаще подобные пленки, напыленные на кремниевые кристаллы, используются в качестве резисторов полупроводниковых интегральных схем. В этом случае подгонка называется «активной», или функциональной, поскольку параметры схемы измеряются непосредственно в течение процесса подгонки с погрешностью 0,002%, что обеспечивает жесткие функциональные характеристики.

В данных системах не требуется высокой мощности лазера и нужно лишь получить пятно диаметром 5 мкм, которое можно установить с точностью не хуже 2,5 мкм. То обстоятельство, что эти пленки часто располагаются между слоем окисла и пассивирующим слоем, требует, чтобы длительность лазерного импульса была как можно ближе к пределу короткого импульса. Кроме того, из-за того что размеры БИС все время уменьшаются, нужно уменьшать размеры фокального пятна, а это могут обеспечить лишь лазеры с меньшей длиной волны. , в именно на длине ультрафиолетового излучения 337нм. Удвоение частоты лазера на АИГ: Nd позволяет получить излучение с длиной волны 0,53мкм, обеспечивая одновременно как меньший размер пятна, так и более короткие импульсы. Лазер на АИГ: Nd с непрерывной накачкой оказался прекрасным источником такой энергии по нескольким причинам. Во-первых, необходимую энергию в импульсе легко получить, если лазер работает в режиме модулированной добротности. В этом режиме добротность лазерного резонатора периодически меняется (уменьшается) с помощью акустооптического переключателя добротности, который вызывает отклонение лазерного луча. Это высокоскоростное электронное устройство сначала препятствует генерации лазера, позволяя накопить в активном веществе достаточно большую энергию, а затем быстро переключает добротность, которая вновь достигает высокого значения. В результате генерируется «гигантский» импульс, энергия которого в случае лазера, рассчитанного на генерацию 5–10 Вт в непрерывном режиме, составляет от 1 до 2 мДж. Таким образом, существует значительный запас энергии для подгонки резисторов. Энергия эта выделяется за времена порядка 0,1 мкс, что обеспечивает применимость предела толстой пленки/короткого импульса, и потери тепла