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浅谈laser trimming特点及其应用

时间:2010-09-08 20:52来源:www.ictest8.com 作者:王迎松 点击:

采用先进的激光工艺,对硅上集成电路进行修调(trimming)时,不需要物理接触,可以大大减少电路上pad的数目;同时,激光修调工艺可以实现对电路中的薄膜电阻阻值高精密的调整,等等,半导体集成电路制造商可以大大提高产品的成品率、实现更多以及更高精度的电路功能、获得更高的利润回馈。现在,全球超过70%的模拟电路半导体公司正在采用基于激光的修调工艺(trimming)和融丝(link-blowing)工艺,来提高集成电路的性能和缩短新产品的上市周期,以获得更高的利润空间。全球有超过700台GSI集团公司的硅上集成电路激光修调系统(如图1)在运转。

  首先,通过比较激光修调工艺和传统电融丝工艺,让我们先来看看激光修调工艺的无可替代的优势到底在哪里?图2(a)和(b)中的电路功能是完全相同的,而图2(a)是设计用于激光修调工艺来进一步处理以获得最终电路功能的,图2(b)则是用传统电融丝工艺来处理的。两种不同工艺所需占用的芯片面积的差别非常明显,正是由于激光修调工艺可以大大减少所需要的焊盘(pad)的数目,由此可见,如果采用激光修调工艺,则:

  (1)在实现相同电路功能的情况下,可以大大缩小芯片的尺寸,从而得到尺寸更小的器件;

  (2)在同一个晶圆上,获得更多的芯片;从而降低单个芯片的成本;

  (3)可以提高大大提高单位晶圆的利润回报。

  同时,激光可以对电路中的薄膜电阻直接进行精密的调整,从而实现一些对精度要求非常苛刻的电路功能(如图3)。

这种工艺处理对于传统的电融丝方式完全是无法企及的。

可以采用激光修调工艺来制造的器件包括:

  (1)纯粹的电阻器件;

(2)模拟器件:包括放大器、比较器、传感器、电压探测器、以及任何其他需要精密调整增益、offset以及线性的器件;
  (3)混合器件:包括A/D转换器、D/A转换器、(A/DD/A)转换器。

需要激光修调的场合如下:

  1.如果你希望器件更小当今对器件尺寸微型化的要求是毫不吝啬的,尤其是在消费电子领域。对于某些封装型式,如SOT20和SOT23,只有激光修调工艺才能对付这些器件,而传统的电融丝方式则无能为力;

  2.如果你想让功能参数更精确对器件精度的要求越高,电路设计中就要求更多的链接(link).如果采用传统的电学融丝工艺,就不得不增加单个芯片的面积,但显然绝大多数半导体集成电路制造商是无法接受这种方法的。而采用激光修调工艺,由于大大减少电路上焊盘的数目,可以在更小尺寸的芯片上实现更精确的电路功能;

  3.如果你想缩短开发/上市周期采用激光修调工艺,你可以用一套掩模来得到不同电路参数/功能的器件,以满足不同客户的需求;而不需要重新设计和重新流片。比如,用同一套掩模得到的图案,可以用激光选择性的熔断某个或者某几个链接,使器件的输出为5V或者15V,完全取决于客户的需求。

作者简介  王迎松,博士,GSI集团激光系统中国销售经理

参考文献  W.W.Bloomstein,LaserTrimming–thecompetitiveedgeinprecisionlineardevices,

http://www.gsig.com/systems/articles.html  

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文  

本文为全文原貌  激光修调工艺 王迎松

 

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