Brevet FR2254865A1 — publié le 19750711

La présente invention concerne un dispositif d'ajustage de résistances en couches du type utilisant des impulsions de lumière fournies par un laser pour volatiliser les couches résistantes sur une partie de leur surface. Un tel dispositif est utilisable notamment pour l'ajustage des résistances de circuits électroniques intégrés du type hybride dans lesquels les résistances ont la forme de couches minces ou épaisses déposées sur un substrat céramique ou verre. Ces couches peuvent avoir par exemple une épaisseur de 0,01 a 40 microns, la largeur étant généralement très inférieure à un millimètre, selon la valeur de la résistance à obtenir. Le matériau peut être par exemple du tantale nitruré ou du nickel-chrome ou une pâte à base de palladium. On sait CSS Charschan, Lasers in Industry"J page 257 et suivantes, par exemple ] qu'un des moyens d'ajustage de telles résistances consiste à effectuer une série de trous dans la couche résistante au moyen d'un laser. L'inconvénient-principal de la méthode réside dans le fait suivant chaque trou créé est entouré d'une zone affectée thermiquement dont l'aire est grosse modo proportionnelle au périmètre du trou. L'existence de cette zone sera responsable des dérives ultérieures de la valeur de la résistance, si bien qu'il convient de minimiser l'aire de la zone affectée. L'auteur cité indique à cet égard que, puisque l'effet d'ajustage est proportionnel à l'aire totale des trous et l'effet de dérive à leur périmètre total, il est préférable de réaliser peu de gros trous, de 40 microns de diamètre par exemple, plutôt qu'une grande quantité de petits trous, de 8 microns de diamètre par exemple, à égalité d'aire totale. Cette solution a cependant l'inconvénient d'introduire une quantification importante dans les valeurs d'approche successives de la résistance å ajuster et un écart qui peut entre important entre la valeur par défaut et la valeur par excès qu'il est possible de réaliser avec une série de gros trous. La présente invention a pour but de permettre un ajustage fin de la valeur de résistances électriques en couches tout en réduisant au minimum l'effet de dérive susceptible d'affecter cette valeur, Elle a notamment pour objet un dispositif d'ajustage de résistances en couches, dispositif comportant - un laser fournissant des impulsions de lumière de puissance -suffisante pour volatiliser une couche résistante, - un système optique pour focaliser lesdites impulsions en- une tache lumineuse sur une couche résistante de manière à volatiliser cette couche sur la surface de cette tache et à augmenter ainsi la résistance électrique de cette couche, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens de réglage peur faire varier les dimensions de ladite tache lumineuse. A l'aide des figures schématiques 1 à 3 ci-jointes, on va décrire ci-apres trois modes de réalisation de la présente invention. La figure 1 représente un premier dispositif selon l'invention La figure 2 représente un deuxième dispositif selon l'invention La figure 3 représente un troisieme dispositif selon l'invention. Les éléments représentés sur plusieurs de ces figures y sont désignés. par les mêmes numéros de référence. Selon #l'invention, on réalise un seul trou ou un petit nombre de trous. Dans le cas d'un seul trou, on commence par le réaliser en lui donnant un diamètre moyen, par exemple 20 microns. Pour cela, dans le cas d'une couche de NiCr épaisse de 0,03 microns, on effectue un premier tir laser, c'est-à-dire qu'on envoie une première impulsion de lumière d'une énergie de 10 joule et d'une durée de 10 s, fournies par un laser à grenat d'yttrium et d'aluminium du type déclenché. Cette impulsion:est focalisée par un système optique pour former, sur la couche résistante, une tache lumineuse du diamètre choisi, c'est-à-dire 20 microns dans l'exemple décrit. Puis on effectueun deuxième tir laser au même point en donnant à la tache lumineuse un diamètre légèrement supérieur, puis un troisième, etc jusqu'à ce que la résistance ait atteint la valeur désirée. De la sorte, la dérive thermique sera ce#lle correspondant au#dernier diamètre du trou formé par le tir laser, la précision d'ajustage étant fonction uniquement du taux d'accroissement du diamètre du trou entre deux tirs successifs. Bien entendu, il est possible, pour atteindre la valeur désirée de la résistance, de réaliser un petit nombre de gros trous séparés successifs de même diamètre pour atteindre une premiere valeur par défaut de la résistance puis de réaliser un trou final de diamètre croissant suivant l'invention. Le dispositif représenté-à la figure 1 comporte un laser 2 fournissant, sous forme d'impulsions, un faisceau lumineux parallèle qui est focalisé par un systeme optique constitué par une lentille convergente 4 en direction d'une couche résistante 6 déposée sur un substrat 8. Le diamètre de la tache lumineuse formée ainsi sur la couche 6 est d'autant plus grand que cette couche est éloignée du foyer F de la lentille 4. Les moyens de réglage précédemment mentionnés et permettant de faire varier le diamètre de cette tache lumineuse sont des moyens de déplacement 9 de la couche 6, constitués par un chariot 10 portant le substrat 8 et glissant sur un support 12 de manière à pouvoir se déplacer parallèlement à l'axe optique de la lentille 4. Un ressort 14 pousse le chariot 10 dans un sens, contre une vis 16 engagée dans un écrou 18 solidaire du support 12. Le réglage du diamètre de la tache lumineuse se fait donc par rotation de la vis 16. Le dispositif représenté sur la figure 2 est analogue à celui qui vivent d'être décrit mais le système optique est constitué par deux lentilles convergentes 18 et 20. Quant aux moyens de réglage, constitués par des moyens de déplacement 9, ils permettent le déplacement d'un iris 22 placé entre-les lentilles 18 et 20, ces déplacements s'accompagnant d'une variation du diamètre de la tache lumineuse formée sur la couche 6. Le dispositif représenté sur la figure 3 est analogue à celui qui vient d'être décrit, mais il ne comporte pas de moyen de déplacement. Les impulsions lumineuses fournies par le laser 2 traversent une première lentille convergente 24, puis un iris 26 à diamètre réglable de type connu, puis une deuxième lentille convergente 28, avant de rencontrer la couche 6, sur laquelle la lentille 28 forme une image réduite de l'iris 28. Les moyens de réglage du diamètre öe la tache lumineuse sont alors les moyens de réglage du diamètre de l'iris 28. Cette disposition présente l'avantage que les variations du diamètre de la tache lumineuse formée sur la couche 6 sont directement proportionnelles aux variations du diamètre de l'iris 26. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'ajustage de résistances en couches comportant - un laser fournissant des impulsions de lumière de puissance suffisante pour volatiliser une couche résistante, - un système optique pour focaliser lesdites impulsions en une tache lumineuse sur une couche résistante de manière à volatiliser cette couche sur la surface de cette tache et à augmenter ainsi la résistance électrique de cette couche, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens de réglage pour fai#re varier les dimensions de ladite tache lumineuse. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de réglage sont des moyens pour déplacer ladite couche par rapport audit système optique, selon l'axe de ce système. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de réglage comportent un iris et des moyens pour déplacer cet iris' par rapport audit système optique selon l'axe de ce système. 4/ Dispositif selon la#revendication 2,- caractérisé par le fait que lesdits moyens de réglage comportent un iris -à diamètre réglable. 5/ Procédé d'ajustage de résistance en couches, procédé selon- lequel - on crée des impulsions de lumière de puissance suffisante pour volatiliser une couche résistante, - on focalise chacune desdites impuslions en -une tache lumineuse sur une couche résistante de manière à volatiliser cette couche sur la surface de cette tache, et à augmenter ainsi la résistance électrique de cette couche, caractérisé par le fait qu'on augmente progressivement les dimensions de ladite tache lumineuse lorsque l'on passe d'une dite impulsion de lumière à la suivante.