DE19901540A1 - Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektronischen Bauelementes - Google Patents

Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektronischen Bauelementes

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektronischen Bauelementes, welches wenigstens ein Trägersubstrat (1) und wenigstens eine elektrisch leitende Schicht (2) aufweist, mittels fokussierter Laseremission. DOLLAR A Die elektrisch leitende Schicht (2) enthält ein Material mit einem leitenden Nitrid oder einem leitenden Oxynitrid oder einem Halbleiter oder Chrom, welches durch den Erhitzungseffekt in ein örtlich elektrisch nicht leitendes Material überführt wird. Die Feinabstimmung des passiven, elektronischen Bauelementes kann nach Einbau des Bauelementes in einen Schaltkreis erfolgen, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Materialabtrag stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektronischen Bauelementes, welches wenigstens ein Trägersubstrat und wenigstens eine elektrisch leiten­ de Schicht aufweist, bei dem mittels fokussierter Laseremission örtlich auf die elektrisch leitende Schicht ein Erhitzungseffekt erreicht wird und die elektrisch leitende Schicht örtlich in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird.
Die Entwicklung zahlreicher elektronischer Geräte ist durch folgende Trends gekennzeich­ net: Miniaturisierung, höhere Zuverlässigkeit, niedrigere oder zumindest konstante Preise bei zunehmender Funktionalität. Trotz aller Digitalisierungsmaßnahmen macht die Anzahl der passiven Bauelemente erfahrungsgemäß in zahlreichen Geräten der Konsumelektronik, beispielsweise in Fernsehgeräten oder Videorecordern, 70% der vorhandenen Bauelemente aus. Die fortschreitende Miniaturisierung führt insbesondere dazu, daß Schwankungen in den Ausgangsmaterialien und im Herstellungsprozeß der passiven, elektronischen Bauele­ mente einen relativ großen Einfluß auf die elektrische Endspezifikation haben.
Mit Hilfe der Dünnschichttechnik, bei der hauptsächlich Aufdampfverfahren und Sputter­ verfahren zur Abscheidung der elektrisch leitenden Schichten verwendet werden, können beispielsweise Widerstände im Toleranzbereich ± 5% hergestellt werden. Eine bessere Pro­ zeßbeherrschung bei der Herstellung der passiven, elektronischen Bauelemente verursacht höhere Prozeßkosten.
Eine Möglichkeit, die Herstellungskosten möglichst gering zu halten, stellt die Herstellung von passiven, elektronischen Bauelementen, wie Kondensatoren, Widerstände und Induk­ tivitäten, mit großer Spezifikationsbreite, welche durch korrigierende Nachbehandlungen (Feinabstimmen) auf die gewünschten Endspezifikation eingestellt werden, dar.
Aus DE 38 43 980 ist ein Verfahren zum Feinabstimmen eines Kondensators, der ein lasertransparentes Trägersubstrat, eine untere Elektrode, eine Isolationsschicht und eine obere Elektrode aufweist, mittels Laseremission auf die untere Elektrode bekannt. Durch die Laseremission tritt auf der unteren Elektrode, die aus Aluminium oder Tantal besteht, ein Erhitzungseffekt auf, wodurch das Elektrodenmaterial oxidiert und in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird.
Der Nachteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß die verwendeten Metalle Alu­ minium und Tantal die Anwendung des beschriebenen Verfahrens auf Kondensatoren be­ schränkt, da sich diese Metalle aufgrund ihres niedrigen spezifischen Widerstandwertes bei­ spielsweise nicht zur Realisierung von Widerständen eignen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein generelles Verfahren zu entwickeln, mit dem die Feinabstimmung der elektronischen Endspezifikation von verschiedensten passi­ ven, elektronischen Bauelementen erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektro­ nischen Bauelementes, welches wenigstens ein Trägersubstrat und wenigstens eine elek­ trisch leitende Schicht aufweist, bei dem mittels fokussierter Laseremission örtlich auf die elektrisch leitende Schicht ein Erhitzungseffekt erreicht wird und die elektrisch leitende Schicht örtlich in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird, dadurch gelöst, daß die elektrisch leitende Schicht ein Material mit einem leitenden Nitrid oder einem leitenden Oxynitrid oder einem Halbleiter oder Chrom enthält, welches durch den Er­ hitzungseffekt in ein örtlich elektrisch nicht leitendes Material überführt wird.
Dieses Verfahren unter Verwendung der oben genannten Materialien als elektrisch leitende Schichten hat den Vorteil, daß die Feinabstimmung der elektrischen Endspezifikation ohne Materialabtrag erfolgt und somit auch noch nach Einbau des Bauelementes in eine elek­ trische Schaltung möglich ist.
Es kann bevorzugt sein, daß als passives, elektronisches Bauelement ein Widerstand abge­ stimmt wird.
Mit Hilfe des eingangs beschriebenen Verfahrens ist es möglich, präzise einen gewünschten Widerstandsnennwert einzustellen. Dabei kann ein sehr kleiner Toleranzbereich von 1% und besser erreicht.
Es kann bevorzugt sein, daß als passives, elektronisches Bauelement ein Kondensator, wel­ cher wenigstens zwei elektrisch leitende Schichten und wenigstens ein Dielektrikum auf­ weist, abgestimmt wird.
Da die Größe der Kapazität eines Kondensators unter anderem von der effektiven Fläche der leitenden Schichten, der Elektroden, abhängt, kann durch Verkleinerung der Fläche der leitenden Schichten auch die Kapazität des Kondensators abgestimmt werden.
Es kann bevorzugt sein, daß als passives, elektronisches Bauelement eine Induktivität abge­ stimmt wird.
Der Induktivitätswert kann durch Veränderung der Linienbreite und somit des Abstandes der Linien eingestellt werden.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, daß das passive, elektronische Bauelement wenigstens eine erste und eine zweite Stromzuführung aufweist.
An den Stromzuführungen kann jedes passive, elektronische Bauelement mit weiteren Bau­ elementen eines Schaltkreises oder mit einem Meßgerät zur Bestimmung der elektro­ nischen Endspezifikation gekoppelt werden.
Desweiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht mittels fokussierter Laseremission, bei dem mit einem Laserstrahl örtlich auf eine elektrisch leitende Schicht ein Erhitzungseffekt erreicht wird und die elektrisch leitende Schicht örtlich in einen nicht leitenden Zustand überführt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht ein Material mit einem leitenden Nitrid oder einem leitenden Oxynitrid oder einem Halbleiter oder Chrom enthält, welches durch den Erhitzungseffekt in ein örtlich elektrisch nicht leitendes Material überführt wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es weniger aufwendig ist als eine Strukturierung mittels photolithographischer Prozesse kombiniert mit Trocken- oder Naßätzschritten und daß kein Materialabtrag stattfindet, sondern das elektrisch leitende Material in ein isolierendes Material überführt wird.
Vorteilig ist die Verwendung der nach dem oben beschriebenen Verfahren strukturierten elektrisch leitenden Schicht in einer Leiterbahn, einem Widerstand, einem Kondensator oder einer Induktivität, da die Strukturierung ohne Materialabtrag erfolgt und somit noch nach Einbau in einen elektrischen Schaltkreis erfolgen kann.
Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier Figuren und zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden. Dabei zeigt
Fig. 1 eine longitudinal geschnittene Seitenansicht eines Widerstandes, dessen elektrisch leitende Schicht durch eine fokussierte Laseremission modifiziert wird und
Fig. 2 eine longitudinal geschnittene Seitenansicht eines Kondensators, dessen obere elektrisch leitende Schicht durch eine fokussierte Laseremission modifiziert wird.
Gemäß Fig. 1 weist ein Widerstand ein Trägersubstrat 1 auf, welches beispielsweise ein keramisches Material, ein glaskeramisches Material, ein Glasmaterial oder Silicium enthält. Auf dem Trägersubstrat 1 wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aufgebracht, welche beispielsweise TiNx(0 < x < 1),
TiOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1),
TixWyNz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
TiuWvNwOx(0 < u < 1,0 < v < 1,0 < w < 1,0 < x < 1),
TaNx(0 < x < 1),
TaOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1),
CrxSiy(0 < x < 1,0 < y < 1),
CrxSiyOz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
NixCry(0 < x < 1,0 < y < 1),
NixCry(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
SixNyOz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
Si oder Cr enthält. Bevorzugt sind Schichten mit einer Schichtdicke von 10 bis 250 nm. Eine Strukturierung der elektrisch leitenden Schicht 2 zu einer Widerstandsschicht und/oder eine Feinabstimmung des Widerstandnennwertes wird erreicht durch Fokus­ sieren eines Bündels 3 eines Lasers 4 auf die elektrisch leitende Schicht 2, wodurch die elektrisch leitende Schicht 2 durch das Bündel 3 örtlich erhitzt und in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird. Der Laser 4 kann beispielsweise ein Argon-Laser sein.
Zur Kopplung des Widerstandes mit weiteren Elementen eines Schaltkreises oder zum Anschluß an ein Meßgerät zur Bestimmung der elektronischen Endspezifikation können an gegenüberliegenden Seiten des Bauelementes Stromzuführungen angebracht werden.
Gemäß Fig. 2 weist ein Kondensator ein Trägersubstrat 1 auf, welches beispielsweise ein keramisches Material, ein glaskeramisches Material, ein Glasmaterial oder Silicium enthält. Auf dem Trägersubstrat 1 wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aufgebracht, welche beispielsweise TiNx(0 < x < 1),
TiOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1),
TixWyNz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
TiuWvNwOx(0 < u < 1,0 < v < 1,0 < w < 1,0 < x < 1),
TaNx(0 < x < 1),
TaOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1)
CrxSiy(0 < x < 1,0 < y < 1),
CrxSiyOz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
NixCry(0 < x < 1,0 < y < 1),
NixCryAlz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
SixNyOz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
Si oder Cr enthält. Bevorzugt sind Schichten mit einer Schichtdicke von 10 bis 250 nm. Die elektrisch leitende Schicht 2 wird mittels fokussierter Laseremission zu einer Elektrode strukturiert. Auf diese elektrisch leitende Schicht 2 wird eine Dielektrikumschicht 5, wel­ che zum Beispiel aus Si3N4 ist, abgeschieden. Auf die Dielektrikumschicht 5 wird eine weitere elektrisch leitende Schicht 2, welche beispielsweise TiNx(0 < x < 1),
TiOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1),
TixWyNz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
TiuWvNwOx(0 < u < 1,0 < v < 1,0 < w <1,0 < x <1),
TaNx(0 < x < 1),
TaOxNy(0 < x < 1,0 < y < 1)
CrxSy(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < 1),
CrxSiyOz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
NixCry(0 < x < 1,0 < y < 1),
NixCryAlz(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < z < 1),
SixNyOz(0<x< 1,0<y< 1,0<z< 1),
Si oder Cr enthält, mit einer bevorzugten Schichtdicke von 10 bis 250 nm abgeschieden, und mittels fokussierter Laseremission zu einer Elektrode strukturiert. Eine Strukturierung der elektrisch leitenden Schicht 2 und/oder eine Feinabstimmung des Kapazitätswertes wird erreicht durch Fokussieren eines Bündels 3 eines Lasers 4 auf die elektrisch leitende Schicht 2, wodurch die elektrisch leitende Schicht 2 durch das Bündel 3 örtlich erhitzt und in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird. Der Laser 4 kann beispielsweise ein Argon-Laser sein.
Zur Kopplung des Kondensators mit weiteren Elementen eines Schaltkreises oder zum Anschluß an ein Meßgerät zur Bestimmung der elektronischen Endspezifikation können an gegenüberliegenden Seiten des Bauelementes Stromzuführungen angebracht werden.
Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert, die beispielhafte Realisierungsmöglichkeiten darstellen.
Ausführungsbeispiel 1
Mit reaktivem DC-Magnetron-Sputtern wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aus TaNx mit einer Dicke zwischen 100 und 250 nm auf einem Trägersubstrat 1 aus Borosilikat-Glas erzeugt und mittels fokussierter Laseremission zu einer Widerstandsschicht strukturiert. Anschließend werden an gegenüberliegenden Seiten Endkontakte angebracht. Die Strukturierung der elektrisch leitenden Schicht und/oder eine Feinabstimmung des Wider­ standes werden erreicht durch Fokussieren eines Bündels 3 eines Argon-Lasers 4 auf die elektrisch leitende Schicht 2, wobei die elektrisch leitende Schicht 2 durch das Bündel 3 örtlich oxidiert und in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird.
Ausführungsbeispiel 2
Auf einem Trägersubstrat 1 aus Glas wird eine elektrisch leitende Schicht 2 aus TiNx auf­ gebracht und durch fokussierte Laseremission zu einer Elektrode strukturiert. Auf dieser elektrisch leitenden Schicht 2 wird eine Dielektrikumschicht 5 aus Si3N4 abgeschieden. Auf diese Dielektrikumschicht 5 wird eine weitere elektrisch leitende Schicht 2 aus TiNx aufgebracht und durch fokussierte Laseremission zu einer Elektrode strukturiert. Die Strukturierung der elektrisch leitenden Schichten 2 und/oder eine Feinabstimmung des Kapazitätswertes des Kondensators werden erreicht durch Fokussieren eines Bündels 3 eines Argon-Lasers 4 auf die elektrisch leitenden Schichten 2, wobei die elektrisch leiten­ den Schichten 2 durch das Bündel 3 örtlich oxidiert und in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird.

Claims (7)

1. Verfahren zur Feinabstimmung eines passiven, elektronischen Bauelementes, welches wenigstens ein Trägersubstrat (1) und wenigstens eine elektrisch leitende Schicht (2) auf­ weist, bei dem mittels fokussierter Laseremission örtlich auf die elektrisch leitende Schicht (2) ein Erhitzungseffekt erreicht wird und die elektrisch leitende Schicht (2) örtlich in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (2) ein Material mit einem leitenden Nitrid oder einem leitenden Oxynitrid oder einem Halbleiter oder Chrom enthält, welches durch den Er­ hitzungseffekt örtlich in ein elektrisch nicht leitendes Material überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als passives, elektronisches Bauelement ein Widerstand abgestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als passives, elektronisches Bauelement ein Kondensator, welcher wenigstens zwei elektrisch leitende Schichten (2) und wenigstens ein Dielektrikum (5) aufweist, abge­ stimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als passives, elektronisches Bauelement eine Induktivität abgestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das passive, elektronische Bauelement wenigstens eine erste und eine zweite Stromzu­ führung aufweist.
6. Verfahren zur Strukturierung einer elektrisch leitenden Schicht (2) mittels fokussierter Laseremission, bei dem mit einem Laserstrahl örtlich auf eine elektrisch leitende Schicht (2) ein Erhitzungseffekt erreicht wird und die elektrisch leitende Schicht (2) örtlich in einen elektrisch nicht leitenden Zustand überführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (2) ein Material mit einem leitenden Nitrid oder einem leitenden Oxynitrid oder einem Halbleiter oder Chrom enthält, welches durch den Erhitzungseffekt in ein örtlich elektrisch nicht leitendes Material überführt wird.
7. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 dargestellten strukturierten, elektrisch leitenden Schicht (2) in einer Leiterbahn, einer Elektrode, einem Widerstand oder einer Induktivität.
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