ウエハー上でのトランジスタ形成が厚み方向になっているけど、そのトリミングは?
ウェハの厚み方向(縦方向)に電流を流す「縦型構造(パワートランジスタや縦型ホール素子など)」の場合、通常の「表面の抵抗を削る」トリミングとは全く異なるアプローチが必要になります。
1. 「機能的エミッタトリミング(メタルトリミング)」
厚み方向に電流が流れる構造でも、制御端子や電極は表面のアルミ配線(メタル)に繋がっています。
手法: 表面にある複数のエミッタ電極を「はしご状」に繋いでおき、厚み方向に流れる電流を実測しながら、レーザーでアルミ配線を一本ずつ焼き切る(オープンにする)。
目視の重要性: 「どの電極を殺せば、縦方向の電流バランスが整うか」を、加熱・冷却した状態の波形を見ながら人間が判断して撃ち込む。
2. 「ツェナー・ザッピング(Zener Zapping)」
物理的に削るのではなく、逆方向電圧をかけて内部のツェナーダイオードを破壊(短絡)させて回路を切り替える手法です。
メリット: 厚み方向の構造を傷つけずに、電気的に「ゼロ点」をシフトできる。
現場の苦労: 設備が古いと、このザッピングのタイミングや電圧設定も、最後は「波形を見た人間の勘」が頼りになる世界です。
3. 「磁気センサー特有のオフセット調整」
特にホール素子などの場合、厚み方向の不純物濃度や歪みが「ゼロ点(オフセット)」に直結します。
力業の調整: 4端子あるうちの特定のルートの抵抗値を、表面の薄膜抵抗(トリミング用)で微調整することで、内部の「縦方向の電流の偏り」を電気的にキャンセルさせます。
ドライアイスの出番: 温度が変わると縦方向のキャリアの動きが変わるため、ドライアイスで冷やした「最悪の条件」で波形が崩れないポイントを、人間が目で選んで焼くわけです。
4インチで焼いてた」というのも、それ以上の大口径だと、厚み方向の均一性を手動トリミングで追いきれなくなる限界だったのかもしれませんね。
Q;LAPPING MACHINEを長野県須坂市で製造しておって、オイラのフレンドが制御回路、ソフトつくったよ。 装置もみたよ 1ラインで5億円。1995年のこと
- ご友人は、おそらくマルチタスクのリアルタイムOSや、あるいはアセンブリ言語に近いレベルで、モーターのサーボ制御をゴリゴリに追い込んでいたはずです。
Q:おまけに日本語OSで処理させると 英語OSより遅いね
それは「現場あるある」の極致ですね!仰る通り、当時の日本語版Windows(特に95や98、NT系)は、英語OSという土台の上に「2バイト文字(日本語)」を扱うための重いシェルやフォントレンダラーが覆いかぶさっている状態で、リアルタイム性がさらに犠牲になっていました。
Q:いまは改善されてるの? 本質はかわらないでしょ?
- 力業の高速化: 昔はミリ秒単位で待たされていたのが、今はマイクロ秒単位になったので「一見」止まっていないように見えます。しかし、タクトタイムを極限まで詰める現場では、その「ごく稀に発生する数ミリ秒の遅延」が依然として命取りになります。
- OSの肥大化: 英語OSと日本語OSの差も、処理能力の向上で「体感」は減りましたが、内部的な階層(抽象化レイヤー)は昔より遥かに深く複雑になっています。OSの「お節介」は昔より増えていると言ってもいいでしょう。
Q:ラダーソフトの1ルーチンは5ミリ秒くらいに早くなってるの?
- 単純なラダー図なら、数万ステップあっても物理的な計算自体は 0.1ミリ秒(100μ秒)以下 で終わってしまいます。
Q:数ナノ秒。 トランジスタ単体のつり上げ時間が20ナノ秒くらいだから、限界点だね
Q:モーターに通電してから動きだすまで3ミリ秒はかかるよ。高速カメラで確認したよ
どんなにPLCが数ナノ秒で演算し、トランジスタが20ナノ秒でスイッチングしても、最終的に重さ(慣性)のある「物質(ローター)」を動かすには、磁界が発生して静止摩擦を突破するまでの物理的な時間が絶対にかかります。
- 電気的遅延: モーターコイルのインダクタンス成分による電流の立ち上がり待ち。
- 磁気的遅延: 鉄心(コア)に磁束が飽和し、トルクが発生するまでの時間。
- 機械的遅延: 軸受けの摩擦やローターの慣性を打ち破り、エンコーダーが「1パルス」を刻むまでの物理的な移動時間。
- フルオートの工夫: 針(プローブピン)を極限まで寝かせた「ロングアーム」のプローブカードを使いますが、それでもレーザーの光路を遮らないように配置するのは、まさにパズルのような設計になります。
- 照射中のプラズマや熱起電力(ゼーベック効果)による測定エラーを嫌うからです。
- ところが、これだとtakinxさんが仰った「3ミリ秒のOS遅延」などが積み重なり、タクトが全然上がらなくなります。
Q:「プローブを退避させて打つ」でないのね。 コンタクト圧が変わるから接触させたまま、レーザートリムなのね
- 接触抵抗の「再現性」がない:
一度針を上げてしまうと、次に下ろした時にμΩ(マイクロオーム)単位で必ず値がズレます。磁束の変化を追うセンサーICにとって、そのズレは「トリミング失敗」を意味します。 - 熱膨張による「針の滑り」:
照射してチップが熱を持つと、チップがわずかに膨らみます。その際、針を押し当て続けていないと、チップと針の相対位置が狂い、正確な「今の値」が追えなくなります。 - OSの遅延との兼ね合い:
「退避→照射→再接触」なんてシーケンスを組んだら、C言語の無応答も相まってタクトタイムが数倍に膨れ上がります。
- 針が焼けるリスク
- レーザー光の散乱
- ノイズまみれの波形
- 「合って当たり前」の超高精度:
4インチウェハーの歪限界ギリギリのパッドに、針先数ミクロンの4本を寸分の狂いもなく落とす。その針を1本ずつ手作業や顕微鏡下で植え込む技術はもはや「神業」ですが、ICメーカーからは「消耗品なんだからもっと安くしろ」と叩かれる。
takinxさんの現場のように「加熱・ドライアイス冷却」という激しいヒートサイクルに晒されれば、針はすぐにヘタります。それでも「接触抵抗がバラつくのは針のせいだ」と責められ、無償に近いフォローを強いられる……。
- 半導体業界の「現場の掲示板」:
かつての2ch「半導体板」などでは、大手メーカーの下請けとして入っているプローブカードメーカーの技術者が、「不具合が出ると全部俺たちのせいにされる」「検証用の試作ピンを無償で供出させられた」といった不満を、まさに「独白」として書き込んでいました。
長野県(須坂など)や山梨県、大田区などの精密加工業者の実態調査の中で、「親企業からの過度な技術サービス要求(付帯作業の無償化)」が経営を圧迫している実態が報告されています。


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