(57)【要約】熱変化し易い電気部品のパラメータ値を双方向でトリミングするための様々な方法および回路を記載する。一連の熱パルスは、適応トリミングアルゴリズムを使用して熱履歴の関数として選択され、ここで一連の熱パルスのパラメータは先行加熱パルスの結果生じる影響に基づく。トリミングの方向、トリミングの増分、および残りのトリミング距離は全て、後続熱パルスのパラメータを決定するために使用することができ、パルスのパラメータは例えば振幅、持続時間、およびパルス間の時間間隔とすることができる。
2006520532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータをトリミングするための方法であって、
（ａ）前記電気部品を高い第一温度にさらして前記材料の前記パラメータを第一方向にトリミングすること、
（ｂ）前記電気部品を前記高い第一温度より低い第二温度にさらして、最初は急速であり徐々に第一レベルまで低下する前記パラメータの変化率で、前記材料の前記パラメータを反対方向にトリミングすること、および
（ｃ）前記電気部品を前記第二温度より低い第三温度にさらして、前記第一レベルより高い前記パラメータの前記変化率で、前記パラメータを前記反対方向にトリミングすること、を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）および（ｃ）は、第二および第三温度を次第に低下しながら繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記次第に低くなる第二および第三温度は、総トリミング時間を最適化するように選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）は、前記電気部品を予め定められた周囲温度に定期的に戻し、前記パラメータを測定し、かつステップ（ｃ）に進むかどうかを決定するために前記変化率を決定することを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｂ）および（ｃ）は、前記電気部品を予め定められた周囲温度に定期的に戻し、かつ前記パラメータを測定することを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第一温度および前記第二温度の少なくとも一方は、前記パラメータの前記トリミング範囲を最大にするために加えられる温度の上限に実質的に近い、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）および（ｃ）は、前記電気部品がトリミングの下限温度に近づく温度にさらされるまで繰り返され、温度の変化の回数は前記トリミング範囲を最大にするように選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第二温度と前記第三温度との間の差は、前記トリミング範囲を最大にするように最適化される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記電気部品を、高レベルの精度で目標パラメータ値に達するようにトリミングするために加えられる温度の下限に実質的に近い温度にさらすことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
下限に実質的に近い前記温度は前に達成された前記パラメータの値の関数として適応的プロセスで選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
トリミングサイクルは前記第一方向のトリミングおよび前記反対方向のトリミングを含み、目標値に達するために複数の前記トリミングサイクルが使用される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ａ）は、前記パラメータが前記第一方向に所要値にトリミングされるまで、第一温度を次第に上昇しながら繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記次第に上昇する第一温度は、前記所要値までの残りの距離に応じて選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記次第に上昇する第一温度は、先行する高い第一温度によって得られる増分に応じて選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ）および（ｃ）の予め定められた繰返し回数を選択することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の各々が、所定の振幅を各々有する少なくとも一つのパルスを前記電気部品に印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記印加は、目標値に近いと推定される値に達するための前記所定の振幅の熱パルスの予め定められた数を選択することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第二温度は前記第一温度の最後のパルスの予め定められた百分率である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記印加は、変動持続時間を持つように、前記所定の振幅の熱パルスのシーケンスを選択することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱パルスのシーケンスの選択は、かなり小さい持続時間を持つが温度の定常状態を達成するのに充分であるように、前記熱パルスのシーケンスの前記最初の熱パルスを選択することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記変動持続時間は、先行熱パルスによって得られるパラメータのトリミングの増分、先行熱パルスの持続時間、および前記パラメータの目標値までの残りの距離のうちの少なくとも一つに基づく、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記電気部品は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記電気部品は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられ、かつ前記熱パルスは前記マイクロプラットフォームに向けられる、請求項１７ないし２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記電気部品はポリシリコンから作られる、請求項１ないし２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
電気部品は抵抗体であり、前記パラメータは抵抗であり、前記第一方向は低下であり、前記反対方向は上昇である、請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記印加は、各熱パルス間の間隔を変調することを含む、請求項１９ないし２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記変調は、目標値までの距離が大きい場合にはより短い間隔を提供し、前記目標値までの前記距離が小さい場合にはより長い間隔を提供することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記高精度は１００ｐｐｍ未満である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記高精度は約５０ｐｐｍないし約１０ｐｐｍである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを高精度で目標値までトリミングするための方法であって、前記電気部品は、それを超えると損傷が発生する上限およびそれより下ではパラメータ値の変化が意味を持たなくなる下限によって画定されるトリミング範囲を有し、
前記パラメータを前記目標値より少量低い第一中間値までトリミングすること、
前記トリミング範囲の前記下限に実質的に近い低振幅を有する一連の熱パルスを選択すること、および
前記一連の熱パルスを前記電子部品に印加して前記パラメータを前記目標値に向かってトリミングすること、を含む方法。
【請求項３１】
前記一連の熱パルスの選択は、変動持続時間を持つように前記一連の熱パルスの各熱パルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記一連の熱パルスの選択は、定常状態の温度に到達するのに充分なかなり小さい持続時間を持つように、前記一連の熱パルスの前記第一熱パルスを選択することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記一連の熱パルスの選択は、連続する各熱パルスの持続時間を縮小していくことを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記一連の熱パルスの選択は、連続する各熱パルスの持続時間を、先行熱パルスによって得られるパラメータのトリミングの増分、先行熱パルスの持続時間、および前記目標値までの残りの距離のうちの少なくとも一つの関数として選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記一連の熱パルスの選択は、前記パラメータ値を第一方向に前記目標値を超えてトリミングし、かつ反対方向に前記目標値に向かってトリミングするパルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記一連の熱パルスの選択は、固定振幅で変動持続時間の一連の熱パルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
前記電気部品は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項３０ないし３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記パラメータの初期値は前記目標値より高く、前記パラメータを前記目標値より少量低い第一中間値までトリミングすることは、前記目標値を過ぎてトリミングすることを含む、請求項３０ないし３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを調整するための装置であって、
前記電気部品を熱的に分離するための部分を有する基板と、
一連の熱パルスを熱履歴の関数として印加するための意思決定モジュールを有し、前記意思決定モジュールが適応トリミングアルゴリズムを適用し、前記熱パルスのパラメータが先行加熱パルスの結果生じる影響に基づいて選択されるように構成された加熱回路機構と、
前記電気部品の前記パラメータを測定するための測定回路機構と、を備えた装置。
【請求項４０】
前記熱パルスの前記パラメータは、振幅、持続時間、および後続熱パルス前の時間間隔である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記電気部品は抵抗体であり、前記パラメータは抵抗である、請求項３９ないし４０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
前記部品はブリッジ回路の一部であり、前記パラメータは前記ブリッジ回路の平衡化状態である、請求項３９ないし４１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
前記基板の前記部分は、前記電気部品を熱的に分離するための熱的に分離されたマイクロプラットフォームを含む、請求項３９ないし４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
前記加熱回路機構は前記電気部品を加熱するための加熱要素を含む、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記加熱要素は前記熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上にある、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記加熱要素は前記電気部品に近接して第二の熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上にある、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミングの方向を含む、請求項３９ないし４６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４８】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミング増分を含む、請求項３９ないし４７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４９】
前記結果的に生じる影響は、目標パラメータ値までの残りの距離を含む、請求項３９ないし４８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５０】
熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを目標値にトリミングするための方法であって
基板の一部分上で前記部品を熱的に分離すること、
先行加熱パルスから結果的に生じる影響に基づいて前記一連の熱パルスのパラメータが選択されるように構成された、適応トリミングアルゴリズムを使用して一連の熱パルスを熱履歴の関数として選択すること、および
前記一連の熱パルスを前記部品に印加して前記目標値にトリミングすること、を含む方法。
【請求項５１】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミングの方向を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミング増分を含む、請求項５０ないし５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記結果的に生じる影響は、目標パラメータ値までの残りの距離を含む、請求項５０ないし５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
前記熱パルスの前記パラメータは振幅、持続時間、および連続熱パルス間の時間間隔を含む、請求項５０ないし５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
増大する振幅を有する一連の熱パルスで、パルス振幅は変化する一方、パルス持続時間は一定に維持される、請求項５０ないし５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
低減する振幅を有する一連の熱パルスで、振幅および持続時間が変化する、請求項５０ないし５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
前記熱パルスの前記パラメータは総トリミング時間を最適化するように選択される、請求項５０ないし５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
前記電気部品を予め定められた周囲温度に規則的に戻し、前記パラメータを測定することをさらに含む、請求項５０ないし５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
前記一連の熱パルスは、前記パラメータ値を第一方向にトリミングする熱パルス、および前記パラメータ値を反対方向にトリミングする熱パルスを含む、請求項５０ないし５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記電気部品は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項５０ないし５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記電気部品は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設け、前記熱パルスは前記マイクロプラットフォームに向けられる、請求項５０ないし６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６２】
前記電気部品はポリシリコンから作られる、請求項５０ないし６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
前記電気部品は抵抗体であり、前記パラメータは抵抗である、請求項５０ないし６２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、米国特許法１１９条（ｅ）項に基づき仮特許出願第６０／４５５８８７号の優先権を主張し、かつ本願と同時に出願した、代理人整理番号14836-10PCTを有し「電子部品および回路のトリミング温度係数」と称するＰＣＴ特許出願、および代理人整理番号14736-12PCTを有し「改善されたノイズ性能を有するトリミング可能な抵抗体」と称するＰＣＴ特許出願に関連し、それらの明細書を参照によってここに組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、トリミング可能な抵抗体の分野に関する。さらに詳しくは、それは、トリミング可能な抵抗体の電気抵抗を効果的に調整するための一連のパルスを適応的に発生する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気抵抗体のトリミング（調整）は、超小型電子機器および電子部品の製造で、かつユーザ回路の一般的設計で特に精密校正が所望される場合に、幅広く使用されている。基本的に、人は観察可能な局所的または大域的回路パラメータが所望の値に達するまで、抵抗体をトリミングする。抵抗体のトリミングは、多種多様な構成部品および機器の製造ならびにユーザのコミュニティの両方に広く行き渡っている。
【０００４】
多結晶シリコン（ポリシリコン）または多結晶ＳｉＧｅのような特定の熱変化し易い材料は、特定の閾値を超える加熱または電圧パルスに対し、それらの電気抵抗率を変化させることによって対応することが知られている。幾つかの刊行物は、抵抗を意図的に特定の精度レベル内で目標値まで「トリミング」する経験を記載している。
【０００５】
Amemiyaら（Y.Amemiya、T.Ono、K.Kato）による「Electrical Trimming of Heavily Doped Polycrystalline Silicon Resistors」、 IEEE Trans. Electron.Dev.vol.ED-26(1979)、11、pp.738-742（非特許文献１）および米国特許第４２１０９９６号-1980（特許文献１）は、ポリシリコン抵抗体に直接印加された電圧を使用することを記載しており、これらのトリミングパルスは０．５μｓから１ｍｓの範囲の持続時間を有する。これらのパルスの効果は、トリム「ダウン」することである（抵抗を低下させる）。彼らは、トリミング効果を達成するために短いパルスは長いパルスより高い電圧（２４〜２６Ｖ）を必要とする、と述べている。例えば０．５μｓのパルスは０．０２％の抵抗の低下をもたらした。彼らはまた、抵抗を増加させることができ、初期（製造時の）抵抗値Ｒinitより高い抵抗値にさえも、いわゆる「復元」を達成することができるとも述べている。彼らは、「復元の時定数はトリミングプロセスのそれより大きい」と述べている。彼らは０．０１％（１００ｐｐｍ）のトリミング精度を開示している。
【０００６】
Katoら（K.Kato、T.Ono、Y.Amemlya）による「A Monolithic 14Bit D/A Converter Fabricated with a New Trimming Technique(DOT)」、IEEE J.Solid-State Circuits vol.SC-19(1984)、5、pp.802〜807（非特許文献２）もまた、ポリシリコン抵抗体に電圧パルスを直接印加しており、過剰トリミングおよび復元（ＥＴＲ）技術と呼ばれる、トリミング後の抵抗を安定化するための技術を記載している。彼らは、「トリミングされたＲは長時間高いＴに放置しておくとわずかな復元を示す」と記載しており、この復元を抑制する必要があると述べている。彼らは、「抵抗体を意図的に過剰トリミングし、次いでその所要値まで復元させる」技術を記載しており、この復元が低電流を必要とすることを指摘している。彼らはまたこの技術を使用して０．０１％（１００ｐｐｍ）の精度をも報告している。
【０００７】
Feldbaumerら(D.Feldbaumer、J.Babcock、V.Mercier、C.Chun)による「Pulse Trimming of Polysilicon Resistors」、IEEE Trans. Electron.Dev.vol.ED-42(1995)、4、pp.689〜695（非特許文献３）もまた、ポリシリコン抵抗体に電圧パルスを直接印加する。トリムダウンするために、彼らは、各パルス間に１０ｍｓを置いて３ｍｓの持続時間を有し振幅が増加していく一連の熱パルスを印加する。彼らは、「最終トリム電流未満であるが閾値を越える高い電流を再印加する」ことによって、復元を達成した（ここで「閾値」とは、それ未満では抵抗が変化しない閾値である）。彼らは、「回復の大きさはトリミングされた量に比較して小さく」、例えば製造時の値の２０％をトリム「ダウン」した後で１％未満であることを報告している。彼らは、これが「目標を超えてトリミングされた抵抗体を細かく調整する方法を提供する」ことを示唆しており、かつ前回最後の「ダウン」パルスの電流より８０％ないし９０％低い範囲に最適回復電流があることを示唆している。彼らは定振幅のパルスだけを約２５ｍｓの総累積時間と共に使用している。例えば彼らは１ｍｓの「トリムパルス幅」および２．５ｍｓの「回復パルス幅」を２５ｍｓの総累積回復時間と共に使用し（彼らの論文の図５）、１秒以下の程度の総累積時間を使用して、抵抗値の約１％ないし２％を回復できたと述べている。
【０００８】
Babcockら（J.Babcock、P.Francis、R.Bashir、A.Kabir、D.Shroder、M.Lee、T.Dhayagude、W.Yindeepol、S.Prasad、A.Kalnitskiy、M.Thomas、H.Haggag、K.Egan、A.Bergemont、P.Jansen）による「Precision Electrical Trimming of very Low TCR Poly-SiGe Resistors」、IEEE Electron.Dev.Letters、vol.21(2000)、6、pp.283〜285（非特許文献４）もまた、補助加熱器を使用して集積Ｓｉ−Ｇｅ抵抗体を加熱する。彼らは、定振幅電流を４００００秒間印加することによって、製造時の抵抗（Ｒinit）より最高で−２０％高い抵抗を回復することができることを開示している。この論文で、彼らは、トリミングされた抵抗体のＴＣＲが、トリミングされた抵抗と共に変動する（その関数である）ことも実証している。
【０００９】
Babcockらはまた、米国仮特許出願第２００２／００３５５１９号（特許文献２）において、増加していく振幅（各パルスが先行パルスより大きい）を有する一連のパルスを印加することを含む、トリミングの手順をも記載している。
【特許文献１】米国特許第４２１０９９６号
【特許文献２】米国仮特許出願第２００２／００３５５１９号
【非特許文献１】「Electrical Trimming of Heavily Doped Polycrystalline Silicon Resistors」、 IEEE Trans. Electron.Dev.vol.ED-26(1979)、11、pp.738-742
【非特許文献２】「A Monolithic 14Bit D/A Converter Fabricated with a New Trimming Technique(DOT)、IEEE J.Solid-State Circuits vol.SC-19(1984)、5、pp.802〜807)
【非特許文献３】「Pulse Trimming of Polysilicon Resistors」、IEEE Trans. Electron.Dev.vol.ED-42(1995)、4、pp.689〜695)
【非特許文献４】「Precision Electrical Trimming of very Low TCR Poly-SiGe Resistors」、IEEE Electron.Dev.Letters、vol.21(2000)、6、pp.283〜285)
【００１０】
したがって、先行技術は特定の熱変化し易い材料の抵抗を増減する方法を示しているが、トリミング性能の相当の限界が残っている。最も重要なことは、これらの方法により抵抗を増大することは、非常に長い時間がかかりそうであり、あるいは範囲が極めて制限される（例えば１％〜２％）ことである。回路設計の場合、抵抗体をトリミングできる精度を高め、かつこの精度を短時間で達成可能にすることは極めて有利である。
【発明の開示】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、適応アルゴリズムを使用して、熱変化し易い材料の電気抵抗を効率的にトリミングすることである。
【００１２】
本発明の別の目的は、１００ｐｐｍより優れたトリミング精度を得ることである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、抵抗体を反復可能な仕方で双方向トリミングすることである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、短時間で完了することのできるトリミング手順を提供することである。
【００１５】
本発明の第一の広い態様では、上限および下限によって画定されるトリミング範囲を有する熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータをトリミングするための方法であって、
（ａ）電気部品を高い第一温度にさらして部品のパラメータを第一方向にトリミングすること、
（ｂ）電気部品を高い第一温度より低い第二温度にさらして、最初は急速であり徐々に第一レベルまで低下するパラメータの変化率で、材料のパラメータを反対方向にトリミングすること、および
（ｃ）電気部品を第二温度より低い第三温度にさらし、第一レベルより高いパラメータの変化率で、パラメータを反対方向にトリミングすること、を含む方法を提供する。
【００１６】
好ましくは、ステップ（ｂ）および（ｃ）は、第二および第三温度を次第に低下しながら繰り返され、次第に低くなる第二および第三温度は、総トリミング時間を最適化するように選択される。また、ステップ（ｂ）および（ｃ）は、電気部品を予め定められた周囲温度に定期的に戻して、パラメータを測定することをも含む。
【００１７】
本発明の第二の広い態様では、熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを高精度で目標値にトリミングする方法であって、電気部品はそれを超えると損傷が発生する上限と、それより下ではパラメータ値の変化が意味を持たなくなる下限とによって画定されるトリミング範囲を有し、パラメータを目標値より少量低い第一中間値までトリミングし、トリミング範囲の下限に実質的に近い低い振幅を有する一連の熱パルスを選択し、一連の熱パルスを電子部品に印加してパラメータを目標値までトリミングすることを含む方法を提供する。
【００１８】
パルスの振幅は、意図的にトリミング下限に近く、かつ高速トリミング速度のための最適振幅から離れて、非常に低く選択される。これは、所望の精度を得るために、低速のトリミング速度を持つように行なわれる。熱パルスは持続時間が変動するように選択され、熱パルスの持続時間は、先行する熱パルスによって得られる増分、先行する熱パルスの持続時間、および前記目標値までの残りの距離のうちの少なくとも一つに依存する。
【００１９】
本発明の第三の広い態様では、熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを調整するための回路であって、電気部品加熱回路機構を熱的に分離するための部分を有する基板と、一連の熱パルスを熱履歴の関数として印加するための意思決定モジュールを有する加熱回路機構と、先行加熱パルスの結果得られる影響に基づいて熱パルスのパラメータが選択される適応トリミングアルゴリズムを生成する意思決定モジュールと、電気部品のパラメータを測定するための測定回路機構とを備えた回路を提供する。
【００２０】
好ましくは、意思決定モジュールは、熱パルスの振幅、前記熱パルスの持続時間、および後続熱パルスまでの時間間隔を決定するためのものである。これらのパラメータは、先行パルスの結果生じたトリミングの方向、またはパラメータが最後の熱パルスからトリミングされた増分のような、先行加熱パルスの結果生じた影響の関数として選択される。また、加熱要素は前記加熱回路機構内にあり、パラメータをトリミングする一連の熱パルスを発生することが好ましい。
【００２１】
本発明の第四の広い態様では、熱変化し易い材料から作られた電気部品のパラメータを目標値までトリミングする方法であって、前記部品を基板の一部分の上で熱的に分離し、適応トリミングアルゴリズムを使用して熱履歴の関数として一連の熱パルスを選択し、ここで前記一連の熱パルスのパラメータは先行加熱パルスの結果生じる影響に基づいて選択され、前記一連の熱パルスを前記部品に印加して前記目標値までトリミングすることを含む方法を提供する。
【００２２】
本発明の回路は、ホイートストンブリッジのような大きい回路、分圧器、またはトリミングされる電気部品を含む多くの他の型の回路の一部とすることができることは理解することができる。
【００２３】
本特許出願では、用語「熱変化し易い材料」とは、材料を形成する「結晶粒」および／または結晶粒界および／または結晶粒および／または結晶粒界の空間分布の再構築によって、特定の範囲内で可逆的に変化することのできる電気的および／または他の材料特性を有する、多結晶半導体のように挙動する材料を意味するつもりである。ひとたび特性の変化が達成されると、その後の操作のために、それは基本的に安定した状態を保つ。そのような再構成は、熱サイクルおよび／または加圧等のような物理的刺激によって、達成することができる。当該技術分野の現状では、多結晶シリコン（ポリシリコン）および多結晶シリコンゲルマニウムは、熱変化し易い材料であることが知られている。ポリシリコンから抵抗体を作製することは最も一般的な用途であるが、ポリシリコンから共振体を作製することは知られており、共振体の共振周波数はその機械的特性の変化のため、トリミング可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
用語「加熱パルス」または「加熱トリミングパルス」または「パルス」は、説明の中で一般論として使用される。これらのパルスはトリミング可能な抵抗体の温度（Ｔ）を上昇させ、それが特定の閾温度を超えてトリミングが開始されるように使用される。実際には、これらのパルスは、トリミングされる抵抗体自体に電流を通すか、あるいはトリミングされる抵抗体自体に電圧を印加するか、あるいは補助加熱器（トリミングされる抵抗体から電気的に分離される）に電流を通すか、あるいは補助加熱器に電圧を印加することによって、発生させることができる。パルスはまた、レーザビームまたは定位領域を加熱する他の段によって、発生させることもできる。これらの全ての場合に、トリミングされる抵抗体の熱励起の特定の方法は、本発明にとって重要なことではない。
【００２５】
電熱トリミングは、ポリシリコン抵抗体（または多結晶Ｓｉ−Ｇｅのような他の多結晶から作られた）の抵抗値を「製造時の」値Ｒinitから特定の値Ｒmin〜（０．３，０．５）*Ｒinitに低減させる。トリム「ダウン」後に、一般的にＲinitより低い近似値Ｒmaxまでの抵抗の増加（「回復」）も可能であることが知られている。抵抗Ｒactualのトリミングは、ＲmaxとＲminとの間で何回も繰り返すことができる（Ｒmin＜Ｒactual＜Ｒmax）。通常、回復は、トリム「ダウン」を引き起こした前回の印加加熱パルスより低い加熱パルスによって開始される。同じ加熱パルスが、前回の印加加熱パルスの振幅および効果によってトリム「アップ」または「ダウン」の異なる効果を持つことがある。したがって、印加されるトリミングパルスの結果は熱履歴に敏感である。下限値Ｒminが、それ以上の低下をするにはより高い加熱パルスが必要であり、それは抵抗体に壊滅的な損傷を引き起こすかもしれないという事実のためである。他方、Ｒmaxより高い抵抗の増加はずっと長いトリミング時間がかかり、数時間に及ぶことさえある(Babcockら(J.Babcock、P.Francls、R.Bashir、A.Kabir、D.Shroder、M.Lee、T.Dhayagude、W.Yindeepol、S.Prasad、A.Kalnitskly、M.Thomas、H.Haggag、K.Egan、A.Bergemont、P.Jansen、「Precision  Electrical Trimming of very Low TCR Poly-SiGe Resistots」、IEEE Electron.Dev.Letters、vol.21(2000)、6、pp.283〜285)、Canadian Microelectronic Corporation Report #IC95-08 1995年9月)。非常に長いトリミング時間の場合、ＲmaxはＲinitより高くなることがあり得る（Canadian Microelectronic Corporation  Report #IC95-08、1995年9月、およびO.Grudin、R.Marinescu、L.M.Landsberger、D.Cheeke、M.Kahrizi、「CMOS Compatible High-Temperature Micro-Heater: Microstructure Release and Testing」、Canadian Journal of Elec. And Comp. Engineering, 2000、Vol.25、No.1、pp.29〜34)。Ｒmin＜Ｒactual＜Ｒmax＜Ｒinitの範囲で数秒かかる実用的なトリミングプロセスが可能である。
【００２６】
適応アルゴリズムは、抵抗の測定を間に挟んで一連のパルスを印加することを含み、それによって各パルスは先行する一連のパルスから学ぶことができる。適応の重要な原理は、ポリシリコンおよび多結晶ＳｉＧｅのような熱変化し易い材料に特有なものであるかもしれない。
【００２７】
基本原理は次の通りである。
【００２８】
幅広い抵抗範囲にわたって高速の回復を達成するために、パルス振幅は、高い速度の回復を維持するため、一組のパルスから次の組のパルスに適応的に低減される。この適応的低減は、抵抗調整の閾値に達するまで行なうことができる。
【００２９】
回復範囲および最大回復範囲を達成するための速度を最大にするために、一連の回復パルスは高振幅パルスで開始され、その初期効果は場合によっては大きいトリム「ダウン」を引き起こすかもしれず、その結果、上述の通りパルス振幅の低減の段数がより多く得られる。これは、より高い抵抗値への回復を可能にする。第一の高振幅パルスは、最後の「ダウン」パルスより高くなることさえあることに注目されたい。
【００３０】
所定の回復範囲に対する回復速度を最大にするために、第一の高振幅パルスの振幅は、適切に選択しなければならない。中程度の範囲での高速回復の場合、回復シーケンスにおける中間振幅の第一パルスが好ましい。
【００３１】
中間回復範囲での回復速度を最大にするために、所定のパルス振幅で回復速度が初期速度の特定の割合未満に低下するやいなや、パルス振幅は低減される。
【００３２】
非常に精密な回復を達成するために、また非常に微細な調整を得るためにも、抵抗変化の閾値のすぐ上の振幅を有するパルスを使用して、非常に低い回復速度を得ることができる。
【００３３】
トリミング「ダウン」を加速するために、特に調整の所望の大きさ（「距離」）が抵抗値のかなりの割合である場合、パルス振幅は、前パルスによって得られた抵抗の減分および目標抵抗までの残りの「距離」に応じて、適応的に増大される。
【００３４】
またトリミング「ダウン」を加速するために、高い精度が要求されない場合、または目標までの残りの「距離」が大きい場合、抵抗が測定されるパルス間の時間間隔は、（例えば高精度の正確な測定のために必要な５０ｍｓの代わりに、２５ｍｓに）短縮することができる。
【００３５】
高精度トリミングを達成するためには、目標抵抗Ｒtargetを通過した場合（回復中に）、数サイクル（トリムダウン−回復アップ）が実行され、前サイクルからのパルスパラメータが次のパルスによって「継承」され、目標を通過する確率は次のサイクルではより低くなる。
【００３６】
図１は、抵抗変化の閾値を超えるパルス幅の関数としてのトリミング挙動を定量的に表わす。特にそれは、所定のパルス幅から結果的に得られたトリミング（「ダウン」対回復）の方向が様々な要素に応じて、とりわけ、抵抗体のレイアウト、熱分離、抵抗率、抵抗材の寸法、結晶粒パラメータ、加熱器のレイアウト、および抵抗のみならず、印加されるパルスの熱履歴にも応じて、変化し得ることを示す。それはまた、多くの場合回復のみをもたらす、閾値のすぐ上のパルス振幅の小さい範囲の存在をも示す。それを超えると熱的損傷が発生し得る上限は、様々な物理的要因に依存する。それは、加熱要素がそれ以上の電流を受け取った場合、それが破損し得る限界とすることができる。それは、マイクロプラットフォームがその限界を超えて加熱された場合、それが損傷し得る限界とすることができる。それはまた、機能抵抗体が損傷することなく耐えることのできる最大限の熱とすることもできる。一般的に、機能抵抗体、加熱要素、およびマイクロプラットフォームのような周囲環境の間で最も低い物理的限度が、機能要素のトリミングの上限を設定する。
【００３７】
この特許出願におけるトリミング実施例で取り上げる抵抗体は全て、標準ＣＭＯＳ集積回路製造技術でポリシリコンから作製された。ポリシリコンシートの抵抗は約４０オーム／スクエアであった。トリミングされるポリシリコン抵抗体およびそれらの関連加熱器抵抗体は、二酸化シリコンおよび窒化シリコンを含み、３０〜５０Ｋ／ｍＷ程度の熱分離を有する、典型的なＣＭＯＳ表面膜から作られたマイクロメンブレンに埋め込まれた。
【００３８】
図２は、製造値として７２００オームを有し、約５５００オームにトリムダウンされ、５２００オームから６６００オームの範囲で双方向的に数十回トリミングされ、Ｖ＝４．３Ｖで終わる「ダウン」パルスの最近シーケンスに最近さらされた、特定の抵抗体のトリミング挙動の定量的例を掲げる。この例では、トリミングの方向は、最後の「ダウン」パルスの振幅によって強く影響される（たとえ間に数回の他の回復パルスがあっても）。それを超える所定の振幅の短い曝露または増大していく振幅を有する一連のパルスが抵抗の低下を引き起こす、大まかな閾値がある。
【００３９】
ポリシリコンのトリミングに関連して観察された別の傾向は、印加されるパルスの振幅を増大し続ける場合、最終的に（通常一つまたは二つのそのような増大するパルスの後）、トリミング「ダウン」が達成されることである。またトリミング「ダウン」後に、低減する振幅を有する一連のパルスを印加した場合には、最終的に（通常一つまたは二つのそのような低減するパルスの後）、「回復」が達成される。しかし、定振幅の曝露の関数としての抵抗の挙動は簡単ではない。トリミング「ダウン」は充分に短い累積時間に達成されるが、その定振幅でより長く曝露した後、抵抗は最終的に上昇し、定振幅の曝露の開始時のその値を超えて上昇し得る（しかしこれは数時間かかる）。
【００４０】
一般的に、電熱抵抗体トリミングの一つの重要な特徴は、熱履歴に対するその依存性である。同じ加熱パルスが、先行パルスの振幅および効果に応じて、抵抗の増加または減少のいずれかをもたらす。したがって、加熱パルスのパラメーは基本的に製造時の抵抗Ｒinitと目標抵抗Ｒtargetとの間の差、および現在の抵抗Ｒactualと目標抵抗Ｒtargetとの間の差の符号および大きさ、Ｒinitに対するＲactualおよびＲtargetの位置、ならびに熱サイクルの履歴（それは不明であるかもしれない）のような条件の組合せに依存するので、固定マッチングパラメータによる「剛性の」アルゴリズムは効果的かつ正確ではない。したがって、加熱パルスパラメータ（振幅、パルス幅、またはパルス間の間隔）が先行する加熱パルス、結果的に得られた抵抗の変化、トリミング速度、目標までの「距離」、および次のトリミングショットの解析に基づいて決定または調整される、適応的性質を持つトリミングアルゴリズムが好ましい。
【００４１】
回復パルス振幅の適応的低減：回復段の改善は、以下の実験から発見された現象に基づく。７２００オームの製造時の抵抗を持ち、「機能」抵抗体と呼ばれるポリシリコン（４０ オーム／スクエアのシート抵抗を有するドープト）抵抗体は、懸架微細構造上に配置される。９６０オームの抵抗を持つ補助「加熱器」抵抗体は、機能抵抗体に近接して同一微細構造上に配置され、微細構造を加熱して機能抵抗体をトリミングするように働く。機能抵抗体は分圧器構成で、抵抗２１．９キロオームを有する定金属抵抗体と直列に接続される。この分圧器に２．５Ｖの定電圧が印加され、機能抵抗体における電圧降下が、自動（コンピュータ制御）データ収集ボード（８チャネル１２ビットＡＤＣおよび４チャネル１２ビットＤＡＣを含む）を使用して測定される。次いで、機能抵抗体の抵抗が計算される。測定電流（＜１００μＡ）によって生じる機能抵抗体の自己加熱は、１．５℃を超えない。データ収集ボードは、加熱器（機能抵抗体から電気的に分離されている）に電圧パルスを印加するためにも使用される。上述した構造の温度上昇は６００〜７００℃を超えて、顕微鏡で見える明るく燃えるようなオレンジ色を生じることがある。
【００４２】
機能抵抗体は、ＤＡＣからのパルスを使用して、５５００オームにトリムダウンされる。次いで、回復段が開始される。図３は、３．６Ｖの定電圧が加熱器に印加されたときのポリシリコン機能抵抗体の抵抗回復を示す。随伴する高温は結果的に、図の底部に示す約１００００オームまでの瞬時の抵抗の上昇をもたらす。周期的に１３０ｍｓ毎に、構造を冷却させるために、加熱電圧は３０ｍｓの間隔の間、停止される。機能抵抗体のいわゆるトリミングされた抵抗Ｒtrimは次いで、３０ｍｓの間隔の最後に室温で測定される。図３は、シーケンス全体が約４秒かかり、各々振幅３．６Ｖを有する３０個のパルスの印加を示す。このシーケンスの終了時の抵抗は、５００オーム増大して６００００オームになったことが示される。
【００４３】
類似の回復サイクルが、３．４４Ｖ、３．７７Ｖ、および３．９３Ｖそれぞれの定加熱電圧で、全ての場合に５５００±２オームの同一の抵抗から開始して、実行された。これらの定電圧の回復サイクルの結果を図１４に示す。これらの結果は、５００オームの回復をもたらす３．６Ｖの「最適」回復電圧が明らかになる一方、他の（より高いまたはより低い）印加加熱器電圧は著しく低い回復をもたらした（３．４４Ｖは４６０オームをもたらし、３．７７Ｖは４７３オームをもたらし、３．９３Ｖは３８０オームをもたらした）ので、Feldbaumerら(D.Feldbaumer、J.Babcock、V.Mercier、C.Chun、「Pulse Trimming of Polysilioon Reslstors」、IEEE Trans. Electron. Dev.、vol.ED-42(1995)、4、pp.689〜695)の実験結果と矛盾しない。
【００４４】
上記の実験を、本発明の適応的回復加熱パルスシーケンスを使用した回復プロセスと比較する。電圧３．９３Ｖ、３．７７Ｖ、および３．６０Ｖ（図５）、および３．９３Ｖ、３．７７Ｖ、３．６０Ｖ、３．４４Ｖ、および３．２８Ｖ（図６）を有するパルスのシーケンスを使用した、二つの例を図５および６に示す。同じ４秒の時間で６４０オームおよび７００オームの著しく大きい回復に達した。
【００４５】
比較のために図７にまとめた上記の実験は、加熱パルス振幅の適応低減の二つの利点、すなわちａ）より大きい回復範囲を達成することができること、およびｂ）同等の回復範囲をより速く達成することができること（例えば５００オームの回復は、適応パルスシーケンスを使用すると、２秒未満で達成することができる）を実証する。
【００４６】
図８は、より長い（２０秒）回復パルスシーケンスから達成される「より深い」回復を比較する。各々異なるパルス振幅で始まり、ほぼ同一パルス振幅で終わる、四つの２０秒回復パルスシーケンスを選択した。従前の図で行われていたように、加熱は１００ｍｓ毎に３０ｍｓ間中断され、室温抵抗Ｒx1が記録された。視覚的に分かり易くするために、これらの中断は図示されていない。したがって、これらの実験の２０秒シーケンスの場合、実効トリミング時間は２０ｓ＊０．７＝１４ｓ（７０ｍｓ加熱および３０ｍｓ冷却）であることに注意されたい。実際には、調整アルゴリズムはこれらの中断を低減して効率を向上することができる。
【００４７】
四つの回復パルスシーケンスの全てに対する初期値は５５００オームであり、それらの全てに対する最後の「ダウン」パルスは約４．６Ｖであった。四つの回復パルスシーケンスの全てが、各段で０．０８Ｖの減分を使用した（図８の最上部に示す）。
・パルスシーケンス＃１は３．３Ｖで始まり、段階的に２．９５Ｖまで低減する。２０ｓで得られた回復は約８％であった。
・パルスシーケンス＃２は３．４４Ｖで始まり、段階的に２．９５Ｖまで低減する。回復＝約１２％。
・パルスシーケンス＃３は３．９３Ｖで始まり、段階的に２．９５Ｖまで低減する。回復＝約１８％。
・パルスシーケンス＃４は４．２６Ｖで始まり、段階的に３．０３Ｖまで低減する。回復＝約２０％。
【００４８】
図８で、「最適」速度は所要回復範囲に依存することが分かる。下の表は所定の回復％に対する最適シーケンスを太字の下線付きで示す（これらの数字は、所定の最後の「ダウン」パルス振幅で、所定の初期値にトリミングされた所定のポリシリコンに対して有効である）。
【００４９】
【表１】
2006520532.tif 000003
【００５０】
この例では、５．５％未満の回復の場合、シーケンス＃２が最速の回復をもたらす。約５．５％から１８％の間の回復の場合、シーケンス＃３が最速の回復をもたらす。約２０％以上の回復の場合、シーケンス＃４が最速の回復をもたらす。
【００５１】
加熱パルス振幅の選択は、所要の回復量に大きく依存する。傾向は、「より深い」回復は、回復の開始時により高いパルス振幅を必要とする一方、中程度の回復は、より低いパルス振幅を使用すると、ずっと早く実行することができる（例えば５％の回復はシーケンス＃２の方がシーケンス＃４よりほぼ５倍速く得られる）。シーケンス＃１はどの回復量でも最速ではないことに注目されたい。
【００５２】
図９は、初期値５５００オームを有する同一抵抗体について、図８のシーケンス＃１（図９では１’と呼ぶ）のすぐ後にシーケンス＃４（図９では４’と呼ぶ）が続いた場合、抵抗応答に関する興味深い現象を示す。シーケンス＃１’の終了時の抵抗は「Ａ」である（５８９０オームであり、５５００オームから約８％上昇）。より大きい回復が必要である場合、＃３または＃４のような別のパルスシーケンスを使用すべきである。シーケンス＃４’の最初のパルスの印加により、抵抗は劇的に低下し、次いで「Ａ」より実質的に高い（５５００オームより＞２０％高い）値まで上昇する。
【００５３】
本発明の加熱パルスシーケンスはさらに最適化することができる。回復速度は定電圧で時間と共に低下するが、加熱パルスが低減された直後に著しく増大することに注目されたい。これは、先行技術で明らかになった「最適」概念の観点とは相容れないものである。加熱パルス振幅の適応調整は、抵抗回復速度が特定の最小レベルに達したときに好ましい。
【００５４】
高精度回復：効果的、正確、かつ精密なトリミングのために、重要なことは素早く回復することだけではなく、意図的に非常にゆっくりと回復することもしばしば重要である。さもなければ、１００ｐｐｍ（０．０１％）より優れた精度で目標抵抗に近づくことは疑わしくなる。別個に、または組み合わせて使用することのできる、二つの技術を提示する。
【００５５】
所定の回復パルス振幅ではより短い回復パルスを使用する。
【００５６】
抵抗変化の閾値のすぐ上では、より低い回復パルス振幅を使用する。上の例で示したよりずっと低い振幅の加熱パルスを使用することができる。図１０は、２．６２Ｖ、２．７９Ｖ、および２．９５Ｖの加熱パルスが印加された場合の抵抗の回復を示す（それ以外は、上述した実験条件と同一）。抵抗測定のノイズは１２ビットＡＤＣの制限された分解能によって引き起こされ、２．６２Ｖ（およびより低い電圧）で得られる抵抗の微細な変化の正確な記録を制限する。重要な実験結果は、先行パルスに比較して加熱パルス振幅が増大すると、抵抗が増加することである（増大する振幅を持つ加熱パルスを使用して抵抗を下方にトリミングすることを報告した、先行技術の数人の著者によって明らかにされた減少ではなく）。２．６２Ｖで得られた平均抵抗増加は、１パルスにつき数百ｐｐｍの範囲であった。
【００５７】
５〜３０ｍｓの容易に制御可能な持続時間を持つ短い加熱パルスは、数ｐｐｍ以下という低い抵抗増分をもたらすことができるので、短い加熱パルスと組み合わせたそのような低い回復速度の使用は、有用かつ便利である。
【００５８】
パルス幅および加熱パルス間の間隔の適応調整：一般的に、高精度の調整、例えば目標抵抗から０．０１％以下の偏差の要求は、回復速度が適切に制御されるときに、達成することができる。目標からの「距離」がかなりある場合には、高い回復速度を持つことが好ましい。他方、目標に近接している場合には、回復速度の低減が重要である。パルス幅の調整は、回復速度を制御し、かつ総トリミング時間を短縮してトリミング精度を改善する、重要なツールである。
【００５９】
例えば、回復速度を低減する場合、つまり成分値が目標に近い場合、かつ／または加熱パルス振幅が低減された後、パルス幅は低減することが好ましい。また、先行する加熱パルスが不十分な抵抗変化をもたらし、かつ目標までの「距離」がかなりある場合には、パルス幅を増大することが好ましい。
【００６０】
パルス間の間隔の変動も、調整プロセスの最適化では重要であり得る。目標までの距離がかなりある場合、特にトリミング全体のプロセスの開始時に、トリミングされた抵抗の非常に正確な測定は重要ではない。したがって、この場合、構造の冷却時間を低減することができる。他方、目標の近傍では、高精度の抵抗測定が重要であり、構造を室温に冷却することが必要である。この場合、加熱パルス間のより長い間隔が必要である。
【００６１】
既知の目標抵抗にトリム「ダウン」するときに、好適な方法は、目標値の１ないし２％（例えば１．５％）過剰トリミングし、次いで最後の「ダウン」パルスの約９０％のパルス振幅を印加するものである。
【００６２】
複数の「ダウンおよび回復」サイクルによる精度の改善：一連の離散的性質のトリミング／回復段の結果、回復プロセスの終了時に目標抵抗を通過する可能性は、特に素早く回復しようと試みる場合、高くなる。この場合、トリミング精度を改善するために、複数の「ダウンおよび回復」サイクルを実行することができる。目標に達するように試みるたびにその後、次の回復加熱パルスシーケンスは、先行サイクルからのデータに基づいて、洗練（最適化）されたパルスパラメータを使用することができる。例えば、最後のサイクルの回復速度が高すぎた場合、加熱パルス振幅を変更することができる。
【００６３】
実施例１：図１１は、約６４００オームから５５００オームまでの抵抗トリミングプロセスを示す。
【００６４】
（１）増大する振幅で固定パルス幅およびパルス間の固定間隔の加熱パルスによって５４５２オームまでトリミングする。この段階で高精度は重要ではない。
【００６５】
（２）３．１８Ｖの加熱パルスを使用して５５０４オーム（＋４オームの誤差）まで回復。１０ｍｓの回復パルス幅は正確な目標には高すぎた。
【００６６】
（３）三つのパルスを使用して５４４６オームまでトリムダウン。この「ダウン」段階では高精度は重要ではない。
【００６７】
（４）２．８６Ｖのパルスを使用して５５０３オームまで回復する二回目の試み。パルス幅を３ｍｓから４８ｍｓに適応的に変動しながら、より低い回復速度を実証。
【００６８】
（５）三つのパルスによって５４６８オームまでトリムダウン。この「ダウン」段階で高精度は重要ではない。
【００６９】
（６）２．７５Ｖのパルスを使用して５５０１．５オーム（−２７０ｐｐｍの誤差）まで回復する三回目の試み。パルス幅を９ｍｓから１６２ｍｓに適応的に変動しながら、さらに低い回復速度を実証。
【００７０】
達成可能な精度を制限する要因は、この例では、ＡＤＣの１２ビットの分解能であったことに注目されたい。また、多段手順全体が２．８秒未満かかったことにも注目されたい。
【００７１】
実施例２：より高精度のトリミングを達成するために、図１２に示した電子回路を組み立てて試験した。懸架微細構造に存在する二つのトリミング可能なポリシリコン機能抵抗体Ｒx1およびＲx2を、二つの安定した金属抵抗体Ｒ1およびＲ2と共に、ホイートストンブリッジ構造に接続する。補助抵抗加熱器Ｒn1およびＲn2を懸架微細構造上に、それらの対応する機能抵抗体に近接して配置する。ブリッジに２．５Ｖで付勢し、二つのブリッジアームの中間点の電圧差を、計装用増幅器Ａ１によって増幅した。二つの機能抵抗体をそれらの約７２００オームの製造時の抵抗から、約５９００オーム（６４００オームから５１００オームの間の動作範囲の中間点）にトリムダウンする。Ｕtrim1およびＵtrim2と表記された点に電圧を印加することによって、加熱パルスを発生した。図１３は、抵抗体ＲX2の熱トリミング（トリミング電圧Ｕtrim2）の結果を示す。ブリッジ電圧は、計装用増幅器の利得係数（この場合は約４００）で割ることによって出力電圧Ｕoutとして算出される、入力と称する（ＲＴＩ）電圧である。ブリッジの１．２５μＶの電圧差は、抵抗体Ｒx1とＲx2との間の約１ｐｐｍの不一致に対応する。
【００７２】
調整は、抵抗体の不一致の＋１．５％に相当する、＋１８ｍＶのＲＴＩブリッジ電圧から開始された。適応的に増大する振幅を持つ１３個の加熱パルスは、ブリッジ電圧が−１２ＶのＲＴＩまで低減されるように、抵抗体Ｒx2をトリムダウンした。最初の回復段（３．１Ｖで三相）は高すぎる回復速度をもたらした。次いで３．４Ｖの一つの３５ｍｓパルスは、抵抗体を−４ｍＶのＲＴＩまでトリムダウンし、３．０Ｖでの第二回復段が開始された。新しい回復速度もまた高すぎ、抵抗体は再び−４．３ｍＶのＲＴＩまでトリムダウンされた。第三回復段は２．９Ｖおよび５０ｍｓのパルス幅で開始した。ブリッジ電圧が−０．７ｍＶのＲＴＩであったときに、２．２Ｖの電圧で高分解能の回復が開始された。適応的に変化するパルス幅を持つ１４個の加熱パルス後に、ブリッジ電圧は−０．００７ｍＶであった（−５．５ｐｐｍの不一致）。この手順は自動モードで３．５秒かかった。図１４では、抵抗の非常に高精度の変化に対応するブリッジ電圧の非常に微妙な変化をよりよく示すために、最後の８個のパルスの効果が拡大されている。図１４の各パルスは、１０〜１５ｐｐｍの範囲の調整を大まかに提示する。
【００７３】
上に略述したのは、トリミング動作の幾つかの実施例である。図５〜１０は、所定の組の（現在および以前の）条件で、電圧パルス振幅、パルス持続時間、およびパルス間の間隔をいかに変動させて所望の結果を得るかのより基本的な実施例を示す。実際、図１１の実施例およびその関連説明は、図５〜１０のより基本的な原理をいかに一緒に使用して目標抵抗を効率的に達成するかを示す。
【００７４】
トリミング回路機構は、意思決定モジュールから構成される。本発明の説明を簡単にするために、図１５および１６は三つの別個の意思決定モジュールを示す。これらの三つのモジュールは、下述する三つのモジュール全ての機能を実行することのできる一般モジュールの部分集合であることを理解することができる。
【００７５】
したがって、図１５は、双方向抵抗調整のための適応アルゴリズムを実行するために必要な回路機構の略ブロック図を示す。単一抵抗体の場合のトリミング回路機構の動作原理は以下の通りである。回路機構は、トリミング可能な抵抗体Ｒx1（ＡＤＣ１）における電圧降下、ならびに抵抗体Ｒx1および安定した外部抵抗体Ｒ1（ＡＤＣ２）を含む抵抗分割器における電圧降下の測定を提供する。抵抗体Ｒ1の抵抗値はメモリに格納される。Ｒ計算器モジュールは抵抗体Ｒx1の抵抗値Ｒactualを計算し、次いでそれはメモリに格納される。抵抗体の製造時の抵抗値Ｒinitはメモリに格納されている。入力モジュールは、ユーザによって入力された目標抵抗値Ｒtargetを含む。
【００７６】
第一意思決定モジュールは、機能抵抗体Ｒxtをトリミングするために補助加熱器Ｒh1に印加される電圧パルス振幅を計算する。電圧パルス振幅は、
・実際の（最も最近に測定された）抵抗Ｒactual、
・目標抵抗Ｒtarget、
・先行するトリミングパルス後に得られた抵抗Ｒprevious（メモリモジュールに格納される）、
・製造時の抵抗Ｒinit、
・および一つまたは幾つかの先行パルスの電圧パルス振幅Ｕpulse-history
の関数である。
【００７７】
第二意思決定モジュールはパルス幅を、
・Ｒactual、
・Ｒtarget、
・Ｒprevious、
・Ｒinit、
・ｔpulse-history
の関数として計算する。
【００７８】
第三意思決定モジュールはパルス間の間隔を、
・Ｒactual、
・Ｒtarget、
・Ｒprevious
の関数として計算する。
【００７９】
パルスパラメータＵpulse、ｔpulse、およびｔintervalは、機能パルス発生器に送られ、パラメータＵpulseおよびｔpulseはメモリに格納されて次のパルスパラメータの計算に使用される。機能パルス発生器はまた、同期化パルスをＡＤＣに送って、トリミングパルスの間の時間間隔の終了時に（次のトリミングパルスが印加される前に）アナログ信号のデジタル化を開始させる。
【００８０】
上述した図１１と同様に、図１３および１４ならびにそれらの関連説明は、図５〜１０のより基本的な原理をいかに一緒に使用して、単数または複数の抵抗体だけより大きいシステムの特定のパラメータ（抵抗に限らない）を効果的に調整するかの一例を示す。図１３および１４において、トリミングの目標は、増幅器（図１２および再び図１６では「Ａ」と表記）の出力電圧を調整するために、ホイートストンブリッジを平衡化することである。
【００８１】
したがって、図１６は、ブリッジ構成の抵抗をトリミングするために必要な回路機構の略ブロック図を示す。該回路機構は、二つの抵抗体Ｒx1またはＲx2のいずれか一方（または両方）をトリミングするように設計されている。したがって機能パルス発生器（関数発生器）は二つの出力チャネルを有する。出力電圧はＡＤＣによって測定され、メモリに格納される。再び、三つの意思決定モジュールがある。
【００８２】
第一意思決定モジュールは、ブリッジのトリミングのために補助加熱器Ｒh1またはＲh2に印加される電圧パルス振幅を計算する。電圧パルス振幅は、
・実際の（最も最近に測定された）電圧Ｕactual、
・目標電圧Ｕtarget（例えばＵtarget＝０または何らかの他の予め定められた値）
・先行するトリミングパルス後に得られた電圧Ｕprevious（メモリに格納される）、
・および一つまたはそれ以上の先行パルスの電圧パルス振幅Ｕpulse-historの関数である。
【００８３】
第二意思決定モジュールはパルス幅を、
・Ｕactual、
・Ｕtarget、
・Ｕprevious、
・およびｔpulse-history
の関数として計算する。
【００８４】
第三意思決定モジュールは、パルス間の間隔を
・Ｕactual、
・Ｕtarget、
・Ｕprevious
の関数として計算する。
【００８５】
パルスパラメータＵpulse、ｔpulse、およびｔintervalは、機能パルス発生器に送られ、パラメータＵpulseおよびｔpulseはメモリに格納されて次のパルスパラメータの計算に使用される。機能パルス発生器はまた、同期化パルスをＡＤＣに送って、トリミングパルスの間の時間間隔の終了時に（次のトリミングパルスが印加される前に）アナログ信号のデジタル化を開始させる。
【００８６】
機能パルス発生器を接続するための特定の出力チャネルの選択は、特定の用途特定的な判定基準を使用して、手動または自動的に行なうことができる。例えば、ブリッジの平衡化は一般的に、Ｒx1のみ、またはＲx2のみ、または両方の調整によって行なうことができる。
【００８７】
以上のテキストに記載した技術を使用することによって、かなりの範囲（例えば抵抗値の２０％から３０％またはそれ以上）にわたって双方向的でもあり、かつ何回も実行可能であり（例えば１００回以上）、各調整が短時間（例えば１分未満）で実行可能である、高精度の調整（例えば１０〜５０ｐｐｍのように１００ｐｐｍより優れた）を得ることが可能である。また、以上のテキストに記載した技術を使用することによって、狭いまたは中程度の調整範囲（例えば５％未満）にわたって１０秒未満で１０ｐｐｍより優れた精度まで、双方向の高精度調整を得る事が可能である。
【００８８】
一般的に、上述した原理を実現する多くの方法があることを理解されたい。これは、図５〜１０に例示された基本的技術の各々、および図１１および１３に示したように完全トリミングシーケンス（それは図１５および１６にそれぞれ示した回路を使用する）、および抵抗またはより大きいシステムをトリミングするためのトリミング回路機構の実現にも当てはまる（例えば図１６に示した回路機構は、抵抗体のトリミングをいかに使用して単数または複数の抵抗だけより大きいシステムの特定のパラメータを調整することができるかの一例を掲げており、ここではトリミング回路機構の目標は、増幅器Ａの出力電圧を０に調整するために、抵抗体ブリッジを平衡化することである）。
【００８９】
その多くの変形を当業者は思いつくであろうことは理解されるであろう。したがって、上記の説明および添付の図面は、本発明の例証と理解すべきであって、限定的な意味に解釈すべきではない。さらに、一般的に本発明の原理に従い、本発明が関係する分野の既知または習慣的な常法の範囲内に該当し、かつ本書で上述しかつ付随する請求の範囲に記載する基本的特徴に適用することができるような、本発明からの逸脱を含む発明の変形、使用、または適応をも包含するつもりであることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】トリミング挙動対パルス振幅を一般的に示す説明図である。
【図２】トリミングの方向対パルス振幅の定量的例を示す説明図である。
【図３】３．６Ｖ（先行技術では最適に近く、最後の「ダウン」パルスの約８５％）の定回復電圧における抵抗の回復を示すグラフである。
【図４】先行技術では３.６Ｖが最適に近いことを実証する、３．４４Ｖ、３．６Ｖ、３．７７Ｖ、３．９３Ｖの定回復電圧における図３と同一抵抗体の抵抗の回復を示すグラフである。
【図５】パルス振幅の各減分毎に回復が加速する、本発明の減少する一連の回復パルスの一例であるパルス列１の結果を示すグラフである。
【図６】本発明の減少する一連の回復パルスの別の例であるパルス列２の結果を示すグラフである。
【図７】適応減分を使用したシーケンスの回復の速度および範囲を、先行技術に類似したシーケンスの回復の速度および範囲と比較するグラフである。
【図８】各々異なるパルス振幅で始まり、ほぼ同じパルス振幅で終わる、四つの２０秒回復パルスシーケンスから達成された回復を比較するグラフであり、オフサイクル（その間に抵抗が測定された）が実行されたが、図示されていない。
【図９】図８のシーケンス＃１（この図では１’）のすぐ後にシーケンス＃４（この図では４’）が続く場合の抵抗応答を示すグラフであり、シーケンス＃１の終了時の抵抗は「Ａ」であり、シーケンス＃４の第一パルスの印加により、抵抗は劇的に降下し、次いで「Ａ」よりかなり高い値まで上昇する。
【図１０】調整の閾値より少し上のパルス振幅における非常に微細な回復を示すグラフである（従前の図からの尺度の変化に注意されたい）。
【図１１】三つのオーバシュートを含む、約６４００オームから５５００オームにトリミングする全調整パルスシーケンス（パルス振幅および幅、ならびにパルス間の間隔）の定量的例を示すグラフである。
【図１２】高精度抵抗調整を測定するために使用されるブリッジ増幅回路（利得約４００）を示す回路図である。
【図１３】図１２の回路を高精度に調整する、全調整パルスシーケンス（パルス振幅および幅、ならびにパルス間の間隔）の定量的例を示すグラフであり、達成される精度は１０ｐｐｍより優れており、シーケンスは目標抵抗の約１．５％（１５０００ｐｐｍ）の量をトリミングするのに自動モードで３．５秒かかった。
【図１４】図１３の高速少数パルスに対する回路応答の拡大図を示すグラフである。
【図１５】双方向抵抗調整のための適応アルゴリズムを実現するために必要な回路機構の略ブロック図である（単一抵抗体の場合）。
【図１６】Ｒトリミング用の回路機構の略ブロック図である（ブリッジ抵抗体の場合）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月9日(2004.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱変化し易い材料から作られた抵抗体のパラメータをトリミングするための方法であって、
（ａ）前記抵抗体を高い第一温度にさらして前記材料の前記パラメータを第一方向にトリミングするステップ、
（ｂ）前記抵抗体を前記高い第一温度より低い第二温度にさらして、最初は急速であり徐々に第一レベルまで低下する前記パラメータの変化率で、前記材料の前記パラメータを反対方向にトリミングするステップ、および
（ｃ）前記抵抗体を前記第二温度より低い第三温度にさらして、前記第一レベルより高い前記パラメータの前記変化率で、前記パラメータを前記反対方向にトリミングするステップ、を含む方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）および（ｃ）は、第二および第三温度を次第に低下しながら繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記次第に低くなる第二および第三温度は、総トリミング時間を最適化するように選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）は、前記抵抗体を予め定められた周囲温度に定期的に戻し、前記パラメータを測定し、かつステップ（ｃ）に進むかどうかを決定するために前記変化率を決定することを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｂ）および（ｃ）は、前記抵抗体を予め定められた周囲温度に定期的に戻し、かつ前記パラメータを測定することを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第一温度および前記第二温度の少なくとも一方は、前記パラメータの前記トリミング範囲を最大にするために加えられる温度の上限に実質的に近い、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）および（ｃ）は、前記抵抗体がトリミングの下限温度に近づく温度にさらされるまで繰り返され、温度の変化の回数は前記トリミング範囲を最大にするように選択される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第二温度と前記第三温度との間の差は、前記トリミング範囲を最大にするように最適化される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記抵抗体を、高レベルの精度で目標パラメータ値に達するようにトリミングするために加えられる温度の下限に実質的に近い温度にさらすことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
下限に実質的に近い前記温度は前に達成された前記パラメータの値の関数として適応的プロセスで選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
トリミングサイクルは前記第一方向のトリミングおよび前記反対方向のトリミングを含み、目標値に達するために複数の前記トリミングサイクルが使用される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ａ）は、前記パラメータが前記第一方向に所要値にトリミングされるまで、第一温度を次第に上昇しながら繰り返される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記次第に上昇する第一温度は、前記所要値までの残りの距離に応じて選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記次第に上昇する第一温度は、先行する高い第一温度によって得られる増分に応じて選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｂ）および（ｃ）の予め定められた繰返し回数を選択することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップ（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）の各々が、所定の振幅を各々有する少なくとも一つのパルスを前記抵抗体に印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記印加は、目標値に近いと推定される値に達するための前記所定の振幅の熱パルスの予め定められた数を選択することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第二温度は前記第一温度の最後のパルスの予め定められた百分率である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記印加は、変動持続時間を持つように、前記所定の振幅の熱パルスのシーケンスを選択することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記熱パルスのシーケンスの選択は、かなり小さい持続時間を持つが温度の定常状態を達成するのに充分であるように、前記熱パルスのシーケンスの前記最初の熱パルスを選択することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記変動持続時間は、先行熱パルスによって得られるパラメータのトリミングの増分、先行熱パルスの持続時間、および前記パラメータの目標値までの残りの距離のうちの少なくとも一つに基づく、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記抵抗体は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記抵抗体は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられ、かつ前記熱パルスは前記マイクロプラットフォームに向けられる、請求項１７ないし２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記抵抗体はポリシリコンから作られる、請求項１ないし２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記パラメータは抵抗であり、前記第一方向は低下であり、前記反対方向は上昇である、請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記印加は、各熱パルス間の間隔を変調することを含む、請求項１９ないし２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記変調は、目標値までの距離が大きい場合にはより短い間隔を提供し、前記目標値までの前記距離が小さい場合にはより長い間隔を提供することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記高精度は１００ｐｐｍ未満である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記高精度は約５０ｐｐｍないし約１０ｐｐｍである、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
熱変化し易い材料から作られた抵抗体のパラメータを高精度で目標値までトリミングするための方法であって、前記抵抗体は、それを超えると損傷が発生する上限およびそれより下ではパラメータ値の変化が意味を持たなくなる下限によって画定されるトリミング範囲を有し、
前記パラメータを前記目標値より少量低い第一中間値までトリミングするステップ、
前記トリミング範囲の前記下限に実質的に近い低振幅を有する一連の熱パルスを選択するステップ、および
前記一連の熱パルスを前記抵抗体に印加して前記パラメータを前記目標値に向かってトリミングするステップ、を含む方法。
【請求項３１】
前記一連の熱パルスの選択は、変動持続時間を持つように前記一連の熱パルスの各熱パルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記一連の熱パルスの選択は、定常状態の温度に到達するのに充分なかなり小さい持続時間を持つように、前記一連の熱パルスの前記第一熱パルスを選択することを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記一連の熱パルスの選択は、連続する各熱パルスの持続時間を縮小していくことを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記一連の熱パルスの選択は、連続する各熱パルスの持続時間を、先行熱パルスによって得られるパラメータのトリミングの増分、先行熱パルスの持続時間、および前記目標値までの残りの距離のうちの少なくとも一つの関数として選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記一連の熱パルスの選択は、前記パラメータ値を第一方向に前記目標値を超えてトリミングし、かつ反対方向に前記目標値に向かってトリミングするパルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
前記一連の熱パルスの選択は、固定振幅で変動持続時間の一連の熱パルスを選択することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
前記抵抗体は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項３０ないし３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記パラメータの初期値は前記目標値より高く、前記パラメータを前記目標値より少量低い第一中間値までトリミングすることは、前記目標値を過ぎてトリミングすることを含む、請求項３０ないし３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
熱変化し易い材料から作られた抵抗体のパラメータを調整するための装置であって、
前記抵抗体を熱的に分離するための部分を有する基板と、
一連の熱パルスを熱履歴の関数として印加するための意思決定モジュールを有し、前記意思決定モジュールが適応トリミングアルゴリズムを適用し、前記熱パルスのパラメータが先行加熱パルスの結果生じる影響に基づいて選択されるように構成された加熱回路機構と、
前記抵抗体の前記パラメータを測定するための測定回路機構と、を備えた装置。
【請求項４０】
前記熱パルスの前記パラメータは、振幅、持続時間、および後続熱パルス前の時間間隔である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記パラメータは抵抗である、請求項３９ないし４０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
前記部品はブリッジ回路の一部であり、前記パラメータは前記ブリッジ回路の平衡化状態である、請求項３９ないし４１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
前記基板の前記部分は、前記抵抗体を熱的に分離するための熱的に分離されたマイクロプラットフォームを含む、請求項３９ないし４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
前記加熱回路機構は前記抵抗体を加熱するための加熱要素を含む、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記加熱要素は前記熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上にある、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記加熱要素は前記抵抗体に近接して第二の熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上にある、請求項４４に記載の装置。
【請求項４７】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミング増分をも含む、請求項３９ないし４６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４８】
前記結果的に生じる影響は、目標パラメータ値までの残りの距離をも含む、請求項３９ないし４７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４９】
熱変化し易い材料から作られた抵抗体のパラメータを目標値にトリミングするための方法であって、
基板の一部分上で前記部品を熱的に分離するステップ、
先行加熱パルスから結果的に生じる影響に基づいて前記一連の熱パルスのパラメータが選択されるように構成され、前記結果的に生じる影響が前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミングの方向を含む、適応トリミングアルゴリズムを使用して一連の熱パルスを熱履歴の関数として選択するステップ、および
前記一連の熱パルスを前記部品に印加して前記目標値にトリミングするステップ、を含む方法。
【請求項５０】
前記結果的に生じる影響は、前記先行加熱パルスから結果的に生じるトリミング増分を含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記結果的に生じる影響は、目標パラメータ値までの残りの距離を含む、請求項４９ないし５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
前記熱パルスの前記パラメータは振幅、持続時間、および連続熱パルス間の時間間隔を含む、請求項４９ないし５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
増大する振幅を有する一連の熱パルスで、パルス振幅は変化する一方、パルス持続時間は一定に維持される、請求項４９ないし５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
低減する振幅を有する一連の熱パルスで、振幅および持続時間が変化する、請求項４９ないし５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
前記熱パルスの前記パラメータは総トリミング時間を最適化するように選択される、請求項４９ないし５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
前記抵抗体を予め定められた周囲温度に規則的に戻し、前記パラメータを測定することをさらに含む、請求項４９ないし５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
前記一連の熱パルスは、前記パラメータ値を第一方向にトリミングする熱パルス、および前記パラメータ値を反対方向にトリミングする熱パルスを含む、請求項４９ないし５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
前記抵抗体は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられる、請求項４９ないし５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
前記抵抗体は熱的に分離されたマイクロプラットフォーム上に設けられ、前記熱パルスは前記マイクロプラットフォームに向けられる、請求項４９ないし５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記抵抗体はポリシリコンから作られる、請求項４９ないし５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記パラメータは抵抗である、請求項４９ないし６０のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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