FR2869721A1 - Tarage par passivation de chemins fusibles - Google Patents
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Abstract
Dispositif comportant un circuit, permettant le tarage du circuit par une commutation irréversible d'un état conducteur à un état isolé, d'au moins un composant de tarage ayant au moins un chemin fusible (150) permettant la commutation irréversible par une commande appropriée en fonction du tarage à effectuer. Le composant de tarage est couvert au moins partiellement d'une couche de passivation (110, 200).
Description
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif comportant un circuit d'au moins un composant de tarage permettant le tarage du circuit par une commutation irréversible d'un état conducteur à un état isolé, le composant de tarage ayant au moins un chemin fusible permettant la commutation irréversible par une commande appropriée en fonction du tarage à effectuer.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un circuit notamment d'un circuit selon lequel on tare le circuit par une commutation irréversible d'un état conducteur à un état isolé d'au moins un composant de tarage, le composant de tarage ayant au moins un chemin conducteur permettant la commutation irréversible par une commande appropriée en fonction du tarage à effectuer.
Etat de la technique Pour accorder des composants électriques préfabriqués, on peut prévoir des circuits d'un composant équipés de chemins fusibles. De tels chemins fusibles permettent par exemple d'accorder ensuite des composants déjà fabriqués. De plus on peut également envisager un tarage fin à l'aide de ces chemins fusibles. Cela permet d'optimiser les caractéristi- ques d'un composant électrique même après sa fabrication.
C'est ainsi que par exemple le manuel Elektronik, Horst Vôlz, Akademieverlag Berlin 1986, pages 751 et suivantes décrit des chemins fusibles que l'on détruit par une brève impulsion de courant d'intensité et de durée déterminées.
L'intensité et la durée de l'impulsion de courant doivent être choisies pour garantir la fusion du chemin fusible. Ainsi l'utilisation de chemins fusibles permet d'enregistrer des informations de tarage permanentes dans le composant.
Le document DE 42 07 226 Al décrit en outre un circuit intégré dont on modifie la caractéristique et/ou une fonction du circuit en appliquant au moins un potentiel d'allumage à au moins deux bornes sortant du circuit intégré.
Comme le décrit le document DE 195 30 900 Al, les chemins fusibles peuvent être de minces résistances métalliques déposées à la vapeur et que l'on chauffe par un passage de courant pour vaporiser le métal.
Une application pratique de chemins fusibles pour accorder ou tarer des éléments de capteur est décrite dans le document DE 40 07 225 Al. Selon ce document on intègre des éléments de capteur dans la partie de circuit à accorder et le circuit peut être réalisé comme circuit d'exploitation pour l'élément de capteur. Comme il faut souvent compenser d'une manière laborieuse les tolérances de fabrication de cap- teur, l'utilisation de composants de tarage de manière irréversible, par exemple par des chemins fusibles, constitue ainsi une alternative intéressante du point de vue de l'économie du temps et de coût pour de telles opérations ou d'accord ou de tarage.
Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un circuit du type défini ci-dessus caractérisé en ce que le composant de tarage est couvert au moins partiellement d'une couche de passivation.
De manière avantageuse, le composant de tarage ou le chemin fusible mais aussi l'ensemble du circuit sont protégés par une couche de passivation contre les milieux agressifs auxquels est exposé le dispositif par exemple pendant son stockage ou pendant son fonctionne-ment. Cela permet un tarage fiable pendant toute la durée de vie du dis-positif ou du circuit.
Selon un développement de l'invention, le circuit est fabri- qué sur un substrat par un procédé micromécanique et le substrat comporte au moins une première couche de passivation et le circuit présente au moins en partie une seconde couche de passivation, et notamment la seconde couche de passivation a une épaisseur inférieure à celle de la première couche de passivation.
De façon avantageuse, le composant de tarage ou le chemin conducteur et/ou les pattes conductrices ou pattes de branchement du circuit comportent des zones non couvertes par la première couche de passivation. Pour cela on réalise des réservations de ces zones pendant l'application de la première couche en utilisant des masques appropriés.
On peut également, après l'application de la première couche de passivation, réaliser ces réservations dans les zones correspondantes en enlevant de manière précise la première matière de passivation au cours d'une autre étape du procédé. On peut en outre prévoir de dégager la zone directe-ment adjacente du composant de tarage ou du chemin conducteur sur le substrat.
Selon un développement de l'invention, la seconde couche de passivation couvre au moins une partie de la zone du composant de tarage ou du chemin fusible, et en particulier la seconde couche de passi- vation couvre au moins une partie du substrat adjacent au chemin fusible, et/ou de la première couche de passivation.
Suivant une autre caractéristique, la matière de passivation de la première et/ou de la seconde couche de passivation utilise avantageusement des combinaisons de nitrure de silicium, de carbure de silicium, des vernis organiques et/ou des polyimides.
Selon un développement de l'invention, au moins un chemin fusible est réalisé comme chemin conducteur. Le chemin conducteur utilisé pour le chemin fusible peut avoir une partie rétrécie par rapport aux autres chemins conducteurs du circuit. Ce chemin conducteur plus mince permet une fusion plus efficace du chemin fusible. De façon générale on peut brûler ou faire fondre le chemin fusible par une commande appropriée au cours de l'opération de tarage, par exemple en faisant passer un courant important. Ce tarage permet ainsi de donner au circuit ou au dispositif équipé du circuit les informations de tarage irréversibles.
Il est prévu avantageusement que le dispositif équipé du circuit réglable comporte au moins un élément de capteur et le circuit s'utilise pour saisir et/ou exploiter les signaux de capteur fournis par l'élément de capteur.
Selon un développement particulier de l'invention, l'élément de capteur comporte des moyens pour saisir une grandeur physique et/ou chimique et en particulier une pression, une température, une masse d'air, une accélération et/ou une vitesse à deux rotations. On peut en outre prévoir de fabriquer le capteur par un procédé de fabrication micromé- canique et réaliser l'élément de capteur et/ou le circuit de préférence en matière semi-conductrice.
Selon un développement particulier de l'invention, le circuit est revêtu d'une première couche de passivation et le chemin fusible d'une seconde couche de passivation. On peut également prévoir de couvrir avec la première couche de passivation, des parties du substrat et avec la seconde couche de passivation, des parties du substrat et/ou de la première couche de passivation. On peut en outre réaliser la première et la seconde couche de passivation avec la même matière. Il peut être avantageux de réaliser une seconde couche de passivation plus mince que la première couche de passivation. Ainsi, la seconde couche de passivation offre moins de résistance que la première couche de passivation lors de l'évaporation de la matière constituant le chemin fusible. Si toutefois, on utilise des matières différentes pour les deux couches de passivation, seul importe le comportement de la matière de la seconde couche de passivation à la rupture pour le choix de son épaisseur. Dans ce dernier cas, on peut même utiliser une seconde couche de passivation plus épaisse que la première si sa matière est appropriée.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: les figures la-1c montrent la structure d'un chemin fusible selon l'état de la technique, io - les figures 2a-2c montrent la réalisation d'une couche de passivation sur un chemin fusible selon l'invention.
Description d'un mode de réalisation
Les circuits d'exploitation de capteurs micromécaniques sont souvent réalisés avec des circuits intégrés (intégration monolithique) sur un substrat semi-conducteur. Comme les caractéristiques de ces circuits présentent des différences liées à la fabrication, il faut ensuite les régler pour avoir la précision suffisante à la saisie ou à l'exploitation des signaux du capteur. A côté des variations liées à la fabrication des circuits, on peut également rencontrer des variations de qualité ou des dé- fauts de précision dans la fabrication des capteurs et qu'il faut compenser par un tarage du circuit.
Le tarage d'un circuit intégré peut se faire en utilisant des éléments de tarage spéciaux prévus à l'intérieur du circuit. De tels éléments de tarage peuvent comporter par exemple des diodes Zener ou des chemins fusibles qui peuvent produire une modification irréversible du circuit si on les commande de manière appropriée. Une conception appropriée du circuit permet ainsi d'enregistrer de manière permanente les informations de tarage dans le circuit.
Une possibilité de tarer de manière permanente un circuit consiste comme déjà indiqué à utiliser des chemins fusibles. On utilise des chemins fusibles réalisés sous la forme de bandes métalliques conductrices longues et minces auxquelles on applique un courant modifiant la conductivité des chemins fusibles par exemple en coupant le contact électrique. On peut envisager que par un dimensionnement approprié des chemins fusibles et l'utilisation d'un courant intense, on vaporise la bande métallique conductrice.
Selon un exemple de réalisation particulier, les chemins fusibles sont réalisés dans le plan de métallisation le plus haut du circuit d'exploitation sous la forme de résistances métalliques déposées à la vapeur. En variante ou en option, les chemins conducteurs peuvent également avoir une zone rétrécie par rapport aux autres chemins métalliques conducteurs. Ce rétrécissement de la bande métallique conductrice 120 est représenté à la figure la; la largeur 130 du chemin fusible est beau-coup plus petite que la largeur 140 du chemin conducteur métallique normal 120.
De manière générale, la figure la montre un chemin fusible servant au tarage comme cela est déjà connu de manière générale selon l'état de la technique. Dans le cadre du procédé de fabrication d'un circuit (circuit intégré) on réalise un chemin conducteur métallique 120 ou 150 sur un substrat 100 par exemple un substrat en silicium. Ensuite on applique une couche de passivation 110 sur le circuit pour protéger les éléments conducteurs du circuit contre les composants corrosifs de l'environnement. Comme le chemin conducteur 150 (par exemple comme partie du chemin conducteur métallique 120) doit être vaporisé pour le tarage, pour couper de manière irréversible le contact dans le chemin métallique 120, il est prévu de ne pas réaliser de passivation au-dessus du chemin fusible 150. Cette réservation de la couche de passivation 110 au- dessus du chemin fusible 150 peut se faire ainsi par des masques appropriés en appliquant la matière de passivation. En variante, après application de la matière de passivation à la surface du substrat ou sur le circuit d'exploitation, on peut de nouveau ouvrir la couche de passivation à certains endroits, par exemple au-dessus du chemin fusible ou des pattes conductrices. Le résultat de ce procédé de fabrication est un circuit cou-vert au moins en partie par un agent de passivation et dont le chemin fusible 150 selon les figures lb ou le est dégagé.
L'inconvénient d'une telle réalisation du chemin fusible 150 est que ceux des chemins fusibles qui ne doivent pas être fondus lors de l'opération de tarage risquent d'être attaqués par les milieux agressifs ou les composants corrosifs contenus dans l'environnement et qu'au fur et à mesure, ils risquent d'être détruits par corrosion pendant le fonctionnement du circuit. Ainsi au cours du temps, on risque la coupure électrique accidentelle des chemins fusibles non prévus par le tarage d'origine et qui modifie ainsi les informations de tarage.
Pour éviter le risque d'une telle modification accidentelle des informations de tarage consiste à étendre la couche de passivation 110 également au-dessus du chemin fusible 150. Mais si on laisse la cou- che de passivation relativement épaisse du circuit habituel (par exemple une couche de nitrure de silicium d'une épaisseur de l'ordre de 800 nm) sur le chemin fusible 150, le métal ne pourra plus se vaporiser au moment du tarage ou on risquera de développer des effets non voulus. Un risque pratique lié à la vaporisation est celui d'une augmentation telle de la pression sous la matière de passivation au moment de la vaporisation qui fait éclater la passivation au-dessus du chemin fusible 150. Cela se traduit par des fissures dans la couche de passivation et dans le substrat qui peuvent se développer jusque dans la zone active du circuit. Il est évi- dent qu'un tel circuit ou substrat peut présenter des instabilités mécaniques et électriques.
Pour éviter ce risque, on peut appliquer une couche de passivation 200 supplémentaire sur le chemin fusible comme le montrent les figures 2a et 2b. Cette seconde couche de passivation 200 a de préférence une épaisseur moindre d (220) que l'épaisseur D (210) de la première couche de passivation 110. Cette seconde couche de passivation 200, plus mince permet la fusion du chemin fusible 150 pour le tarage sans risquer d'endommager les autres éléments du circuit ou du substrat 100. Cela résulte surtout du fait que la matière vaporisée par le courant intense rencontre une moindre résistance pour se ramollir du fait de la mince couche de passivation 200 que s'il y avait la couche de passivation 110 plus épaisse. Cela permet la rupture de la seconde couche de passivation 200, plus mince sans perturber la première couche de passivation 110 ou le substrat 100.
Il faut non seulement choisir l'épaisseur de la seconde couche de passivation mais également la matière appropriée de cette couche. Il faut choisir des matières de passivation pour la couche de passivation supplémentaire qui ne gênent pas le tarage du circuit ou qui se cassent facilement lorsqu'on vaporise le métal du chemin fusible. Comme passivation convenant pour de telles applications on a des minces couches de nitrure de silicium, des minces couches de carbure de silicium ou de façon générale des vernis protecteurs organiques ou des polyimides.
Dans un exemple de réalisation particulier, la passivation du circuit se fait à l'aide d'une première couche de passivation, normale, par exemple en nitrure de silicium avec une épaisseur de couche de 800 nm et la seconde couche de passivation, plus mince est de préférence une couche d'une épaisseur inférieure à 300 nm.
De façon avantageuse, la seconde couche de passivation appliquée après la première couche de passivation est ouverte au niveau des pattes conductrices où elle peut avoir des réservations pour permettre la mise en contact du circuit au cours d'une étape suivante du procédé.
De façon générale, à la fois la matière de passivation de la première et celle de la seconde couche de passivation, sont choisies pour que ces matières puissent assurer séparément ou en combinaison la protection maximale au circuit ou aux parties du circuit vis-à-vis des milieux agressifs, spécifiques à chaque application.
En outre la matière de la seconde couche de passivation peut se choisir en fonction d'autres étapes de procédé à effectuer ensuite. C'est ainsi que l'on peut par exemple envisager de réaliser le circuit muni des chemins fusibles comme décrit dans la présente invention, dans le cadre de la fabrication d'un capteur à l'aide de techniques de semi- conducteur en micromécanique, sur le même substrat que l'élément de capteur. Le circuit peut alors servir à la fois à commander ou à saisir les signaux de l'élément de capteur et aussi à les exploiter. Par l'opération de tarage qui se fait après la fabrication de l'élément de capteur, on pourra compenser les irrégularités liées au procédé de fabrication de l'élément de capteur. De telles irrégularités associées tant à la fabrication du circuit qu'à la fabrication de l'élément de capteur se produisent régulièrement dans les procédés en techniques des semi-conducteurs.
De manière générale l'invention n'est pas limitée à des circuits concernant des capteurs micromécaniques. Une seconde couche de passivation, complémentaire servant à couvrir les composants de tarage ou les chemins fusibles peuvent s'utiliser dans n'importe quel type de circuit nécessitant un tarage postérieur à la fabrication. La passivation supplémentaire permet ainsi une protection à long terme des composants de tarage vis-à-vis des milieux corrosifs.
Selon un exemple de réalisation particulier, la seconde couche de passivation n'est appliquée que sur les zones dégagées du substrat ou du circuit qui ne comportent pas la première couche de passivation.
Claims (13)
1 ) Dispositif comportant un circuit d'au moins un composant de tarage permettant le tarage du circuit par une commutation irréversible d'un état conducteur à un état isolé, le composant de tarage ayant au moins un chemin fusible (150) permet-tant la commutation irréversible par une commande appropriée en fonction du tarage à effectuer, caractérisé en ce que le composant de tarage est couvert au moins partiellement d'une couche 10 de passivation (110, 200).
2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit est fabriqué sur un substrat (100) par un procédé micromécani-15 que et le substrat (100) comporte au moins une première couche de passivation (110) et le circuit présente au moins en partie une seconde couche de passivation (200), et notamment la seconde couche de passivation (110) a une épaisseur inférieure à celle de la première couche de passivation (200).
3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première couche de passivation (110) comporte des réservations dans la zone du composant de tarage ou du chemin fusible (150), et/ou dans la zone des pattes conductrices, et/ou - sur le substrat (100) à proximité immédiate du composant de tarage ou du chemin fusible (150).
4 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde couche de passivation (200) couvre au moins une partie de la zone du composant de tarage ou du chemin fusible (150), et en particulier la seconde couche de passivation (200) couvre au moins une partie * du substrat adjacent au chemin fusible (150), et/ou * de la première couche de passivation (110).
5 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première et/ou la seconde couche de passivation est en nitrure de silicium, et/ou carbure de silicium, et/ ou - un vernis organique protecteur, et/ou polyimide.
6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin fusible (150) comporte un chemin conducteur (120), et notamment le chemin fusible (150) comporte un chemin conducteur plus mince que les autres chemins conducteurs du circuit, et/ou - le chemin fusible est brûlé de manière irréversible par une commande appropriée pour tarer le circuit.
7 ) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' il comporte notamment un capteur micromécanique, et un circuit pour saisir et/ou exploiter les signaux de capteur, dont notamment le capteur comporte au moins: un moyen pour saisir une pression, ou une température, ou une masse d'air, ou une accélération, ou une vitesse de giration, et - une matière semi-conductrice.
8 ) Procédé de fabrication d'un circuit notamment d'un circuit selon l'une des revendications 1 à 7, selon lequel on tare le circuit par une commutation irréversible d'un état conducteur à un état isolé d'au moins un corn- posant de tarage, le composant de tarage ayant au moins un chemin conducteur (150) per-mettant la commutation irréversible par une commande appropriée en fonction du tarage à effectuer, caractérisé en ce qu' on recouvre au moins partiellement le composant de tarage avec une couche de passivation (110, 220) pour réaliser le circuit.
9 ) Procédé de fabrication d'un circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on applique le circuit sur un substrat (100) par un procédé de fabrication micromécanique, et le substrat (100) reçoit au moins une première couche de passivation 5 (110) et le circuit reçoit au moins en partie une seconde couche de passivation (200), et notamment la seconde couche de passivation (200) - est appliquée après la première couche de passivation (110), et/ou - présente une épaisseur de couche inférieure à celle de la première cou- 10 che de passivation (110).
10 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première couche de passivation (110) comporte des réservations dans la zone du composant de tarage ou du chemin fusible (150), et/ou dans la zone des pattes conductrices, et/ou sur le substrat (100) au voisinage immédiat du composant de tarage ou du chemin fusible (150), et notamment les réservations sont - réalisées à l'aide d'un masque approprié lors de l'application de la première couche de passivation (110), et/ou - par dégagement de parties de la première couche de passivation (110) après son application.
11 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la seconde couche de passivation (200) est appliquée au moins en partie dans la zone du composant de tarage ou du chemin fusible (150), et notamment la seconde couche de passivation (200) couvre au moins une partie du substrat adjacent au chemin conducteur (150), et/ou de la première couche de passivation (110).
12 ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première et/ou la seconde couche de passivation est en nitrure de silicium et/ou carbure de silicium et/ou vernis protecteur organique et/ou polyimide.
13 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chemin fusible est réalisé par un chemin conducteur (120), et notamment le chemin fusible (150) est constitué par un chemin conducteur plus mince que les autres chemins conducteurs du circuit.
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