JP2005322929A - 回路を備えた装置および回路を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の調整課程に代わって時間的かつコスト的に好適である例えば溶断区間による非可逆性の調整素子を使用する調整能力のある回路を備えた装置及び調整能力のある回路の製造方法を提供する。
【解決手段】回路はマイクロメカニックな方法を用いて基板上に形成され、基板は少なくとも第１のパッシベーション層を有し、回路は少なくとも部分的に第２のパッシベーション層２００を有し、第２のパッシベーション層２００は第１のパッシベーション層よりも薄い層厚を有する。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、回路を備えた装置および回路を製造する方法に関する。

事前に製造されている電気的な構成素子を調整するために、構成素子内には溶断区間を備えた回路を設けることができる。このような溶断区間は例えば既に倉庫に保管されている構成素子の事後的な調整を可能にする。しかしながらさらには、この溶断区間を用いて精確な調整が実施されることも考えられる。したがって電気的な構成素子の相応の特性値を製造後であっても最適化することができる。

そのような溶断区間、いわゆるヒュージブルリンクが公知であり、この溶断区間は適切に所定の強度および持続時間の短い電流サージによって溶断する（例えば、非特許文献１を参照されたい）。電流サージの強度および持続時間は溶断区間が確実に切れることを保証するように選定されなければならない。したがって溶断区間の使用によって調整情報を構成素子に持続的に蓄積させることができる。

さらには回路の特性値および／または機能が、集積回路の外方に向かって案内されている少なくとも２つの端子への少なくとも１つの点火電位の印加によって可変する集積回路が公知である（例えば、特許文献１参照を参照されたい）。

溶断区間は電流により金属材料が蒸発するように加熱される蒸着された薄い金属抵抗でよい（例えば、特許文献２参照。）。

センサ素子を補償調整するための溶断区間の具体的な用途も公知である（例えば、特許文献３を参照されたい）。そのような用途においてはセンサ素子が調整されるべき回路部に集積されており、この際回路は例えばセンサ素子の評価回路として設けることができる。
ドイツ連邦共和国特許公開第４２ ０７ ２２６号 ドイツ連邦共和国特許公開第１９５ ３０ ９００号 ドイツ連邦共和国特許公開第４２ ０７ ２２５号 Elektronik, Host Voelz, Akademieverlag Berlin 1986, 751頁〜

製造に起因するセンサの公差の調整は煩雑である。したがって本発明の課題は、通常の調整課程に代わって時間的かつコスト的に好適である例えば溶断区間による非可逆性の調整素子を使用する調整能力のある回路を備えた装置を提供することである。さらに本発明の課題はそのような調整能力のある回路を製造する方法を提供することである。

装置に関する課題は、調整素子は少なくとも部分的にパッシベーション層でもって覆われていることによって解決される。方法に関する課題は、回路の製造に際し調整素子を少なくとも部分的にパッシベーション層でもって覆うことによって解決される。

本発明は調整能力のある回路を備えた装置ないし調整能力のある回路を製造する方法を表す。調整過程は調整素子の少なくとも１つの不可逆性の切り換えによって惹起され、この不可逆性の切り換えは調整素子の溶断区間における接触を遮断させる。本発明によれば、調整素子は少なくとも部分的にパッシベーション層によって覆われている。

有利には、調整素子ないし溶断区間、しかしながらまた完全な回路もパッシベーション層によって、装置が例えば保管時または動作時に晒されている攻撃的な媒体から保護される。したがって装置ないし回路を寿命にわたって確実に調整することができる。

本発明の実施形態では回路の製造が通常のマイクロメカニックな方法によって有利には半導体基板上において行われる。この際、基板は少なくとも１つの第１のパッシベーション層でもって覆われており、回路は少なくとも部分的に第２のパッシベーション層でもって覆われている。さらに有利には、第２のパッシベーション層は第１のパッシベーション層よりも薄い層厚を有する。

有利には調整素子ないし溶断区間および／または回路のコンタクトパッドには、第１のパッシベーション層によっては覆われていない領域が設けられている。この領域は例えば、第１の層を被着している間にこの領域に相応のマスクによって切り欠き部分を設けることによって形成することができる。しかしながらこれ以外にも、第１のパッシベーション層の被着後のさらなるプロセスステップにおいて、相応の領域内で第１のパッシベーション材料を適切に除去することによりこの切り欠き部分が達成することも考えられる。さらには、基板において調整素子ないし溶断区間と直接的に接する領域に切り欠き部分を設けることもできる。

本発明の実施形態においては、第２のパッシベーション層が調整素子ないし溶断区間の少なくとも一部を覆う。さらには、溶断区間に接する基板の領域も第１のパッシベーション層でもって覆うことができる。さらには、第２緒パッシベーション層が第１のパッシベーション層の部分を覆うことも考えられる。

第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層のためのパッシベーション材料として、有利にはシリコン窒化物および／またはシリコン炭化物および／または有機保護塗料および／またはポリイミドの組み合わせを使用することができる。

本発明の実施形態においては、少なくとも１つの溶断区間が導体路として構成されている。溶断区間に使用される導体路は例えば、回路内で使用されているその他の導体路に対して先細部を有する。導体路が薄いことによって溶断区間の効率的な溶融が可能である。全く一般的には調整を行っている間の相応の制御、例えば大電流を流すことによって溶断区間の焼き切りないし溶融を行うことができる。前述したように、この調整は回路または回路に埋め込まれている装置に不可逆性の調整情報を与えることができる。

有利には、調整可能な回路を備えた装置は少なくとも１つのセンサ素子を有し、この際回路をセンサ素子に由来するセンサ信号の検出および／または評価に使用することができる。本発明の有利な実施形態においては、センサ素子が物理的な量および／または化学的な量を検出する手段を有し、この際圧力、温度、空気質量、加速度および／または回転率の検出が行われる。さらにはセンサをマイクロメカニックな製造プロセスの範囲において製造することができ、センサのセンサ素子および／または回路は有利には半導体材料から製造される。

本発明の有利な実施形態においては、回路が第１のパッシベーション層でもって覆われ、溶断区間が第２のパッシベーション層でもって覆われる。勿論、第１のパッシベーション層が基板の部分を覆い、第２のパッシベーション層が基板の部分および／または第１のパッシベーション層を覆うこともできる。さらには、第１のパッシベーション層および第２のパッシベーション層を同一の材料から構成することができる。この場合、第２のパッシベーション層の第１のパッシベーション層よりも薄い構成は好適であることを証明できる。したがって、第２のパッシベーション層は溶断区間の蒸発する材料に対して第１のパッシベーション層に比べ小さい抵抗を有する。しかしながら２つのパッシベーション層に対して２つの異なる材料が選択される場合には、第２のパッシベーション層を開く際にこの第２のパッシベーション層の材料特性のみが厚さの選択にとって重要である。後者の場合にはそれどころか、材料が相応に適切であれば、比較的厚い第２のパッシベーション層を選定してもよい。

別の利点は実施例の以下の説明ないし従属請求項から明らかになる。

マイクロメカニックなセンサの評価回路は頻繁に、半導体基板上の（モノリシックな）集積回路によって実現されている。これらの回路の特性データは製造の際に変動するので、センサ信号の検出ないし評価における十分な精度を実現するために事後的な調整が必要である。回路を製造する際の変動以外にも、センサの製造の際の品質変動ないし不正確性も回路の調整によって補償される。

集積回路の調整は回路内部に設けられている別個の調整素子を使用することにより行うことができる。この種の調整素子は例えば、相応の制御によって回路の不可逆性の変更を惹起させることができるツェナーダイオードまたは溶断区間を包含することができる。したがって回路を適切に設計することによって、調整情報を持続的に回路内に蓄積させることができる。

既に言及したように、回路を持続的に調整する可能性は溶断区間の使用にある。薄く長い金属導体路として実施されている溶断区間には電流が印加され、この電流は電気的コンタクトが遮断されることによって溶断区間の伝導率を変化させる。つまり、相応の溶断区間の寸法設計が適切である場合、また大電流を使用する場合には金属導体路の所期の蒸発を達成できることも考えられる。

有利な実施例においては、評価回路における一番上の金属化平面の溶断区間は蒸着された金属抵抗によって実現されている。代替的ないし選択的に溶断区間はその他の金属導体路に対して先細部を有することができる。金属導体路１２０の相応の先細部が図１ａに示されており、溶断区間の幅１３０は標準の金属導体路１２０の幅１４０に比べて明らかに狭くなっている。

一般的に図１ａには、従来技術から公知であるような調整のための溶断区間が示されている。このような溶断区間においては（集積）回路の処理の範囲で金属導体路１２０ないし１５０が基板１００、例えばシリコン基板上に形成される。引き続き回路にはパッシベーション層１１０が被着され、回路の導電性の素子は周囲の腐食性の構成要素から保護される。（例えば金属導体路１２０の一部である）溶断区間１５０は調整の際に、金属導体路１２０によるコンタクトを非可逆的に遮断するために蒸発されるべきなので、溶断区間１５０の上ではパッシベーションは行われない。溶断区間１５０の上におけるパッシベーション層１１０のこの切り欠き部分を設けることはパッシベーション材料を被着する際に相応のマスクを用いることにより行うことができる。しかしながらこれに択一的に、基板表面ないし評価回路にパッシベーション材料を被着させた後でもパッシベーション層を所定の位置において、例えば溶断区間上方またはコンタクトパッドの上方において再び開けることができる。このような製造プロセスの結果として、図１ｂないし図１ｃのように少なくとも部分的にパッシベーション材料でもって覆われており、溶断区間１５０が露出される回路が得られる。

溶断区間１５０のこのような構成の欠点は、周囲媒体における攻撃的な媒体ないし腐食性構成要素が調整過程によって溶断されるべきではない溶断区間を時間の経過と共に、例えば回路の動作中に完全に腐食させる可能性があることである。したがって時間の経過と共に、本来的な調整の際に溶断区間の不所望な電気的な分離が行われ、調整情報が変化する可能性がある。

調整情報のこの不所望の変更に対処する可能性は、パッシベーション層１１０を溶断区間１５０上方にも広げることにある。しかしながら比較的厚い標準的な回路パッシベーション（例えば約８００ｎｍの層厚を有するシリコン窒化物）を溶断区間１５０上方にも残すのであれば、金属が調整の際にもはや蒸発されない可能性もしくは意図しない作用が生じる可能性がある。具体的な危険は蒸発の結果、蒸発の際にパッシベーション材料の下の圧力が溶断区間１５０の上のパッシベーションを押し破るほど大きくなる可能性があることである。この際、アクティブな回路領域にまで延びてしまうパッシベーションおよび基板における亀裂は回避できない。このような回路ユニットないし基板ユニットは機械的かつ電気的な不安定性を有する可能性があることは明白である。

この危険を回避するために、図２ａないし２ｂに示されているように、溶断区間の上に付加的なパッシベーション層２００を被着させることができる。この第２の付加的なパッシベーション層２００は有利には、第１のパッシベーション層１１０の層厚Ｄ（２１０）よりも薄い層厚ｄ（２２０）を有する。この比較的薄い第２のパッシベーション層２００を用いることにより、他の回路素子ないし基板１００を損傷させることなく調整の間に溶断区間１５０の溶融が実施されることを達成することができる。大電流により蒸発される材料が比較的厚いパッシベーション層１００を通過するよりも遙かに小さい抵抗を有する薄いパッシベーション層２００を通過して消失することに起因する。したがって、第１のパッシベーション層１１０または基板１００に損傷が及ぶことなく、比較的薄い第２のパッシベーション層２００を開くことが可能である。

層厚の他に第２のパッシベーション層に対する材料も相応に選定されなければならない。つまり、回路の調整過程を妨げない、ないし溶断区間の金属の蒸発の際に容易に開かれるパッシベーション材料が付加的なパッシベーション層のために選定されるべきである。この種のパッシベーションには、薄いシリコン窒化物層、薄いシリコン炭化物層または全く一般的な有機保護塗料ないしポリイミドが適していることが判明した。

有利な実施例においては、例えば８００ｎｍの層厚を有するシリコン窒化物から成る第１の標準パッシベーション層と、有利には３００ｎｍ以下の層厚を有する比較的薄い第２のパッシベーション層とによって回路のパッシベーションを実施することができる。

有利には、第１のパッシベーション層が被着された後に被着される第２のパッシベーション層を、後続の処理ステップにおいて回路のコンタクトを実現するためにコンタクトパッドの上において開くことができる、ないし被着の際に切り欠き部を設けることができる。

一般的に第１のパッシベーション層のパッシベーション材料も第２のパッシベーション層のパッシベーション材料も、この材料が用途固有の攻撃的な媒体に対する回路ないし回路の一部の最大限の保護を別個にまたは組み合わされて実現できるように選定することができる。

さらには第２のパッシベーション層のための材料をさらに続くプロセスステップに依存して選定することができる。つまり例えば、本願明細書において記述したように、溶断区間を備えた回路がマイクロメカニックな半導体テクノロジを用いるセンサの製造の範囲内でセンサ素子と同じ基板上において形成されることも考えられる。この際、回路はセンサ素子による信号の制御ないし検出のためにも、またセンサ信号の評価のためにも設けることができる。したがって、センサ素子の製造後に行われる調整過程によって、センサ素子の製造プロセスによって惹起される不均等性を補償することができる。回路の製造の際、またセンサ素子の製造の際のこの種の不均等性は、規則的に半導体テクノロジにおけるプロセスにおいて規則的に生じる。

しかしながら一般的に本発明は、殊にマイクロメカニックなセンサと関連する回路に制限されるものではない。むしろ上述した付加的な第２のパッシベーション層を、調整が製造と同時には行われないあらゆる回路における調整素子ないし溶断区間を覆うために使用することができる。付加的なパッシベーションは腐食性の媒体に対する調整素子の長期間の保護を実現する。

有利な実施例においては、第２のパッシベーション層が基板ないし回路における第１のパッシベーション層の欠落部分領域にのみ被着される。

従来技術による溶断区間の構造。 従来技術による溶断区間の構造。 従来技術による溶断区間の構造。 溶断区間の上にパッシベーション層が設けられている本発明による構造。 溶断区間の方にパッシベーション層が設けられている本発明による構造。 溶断区間の方にパッシベーション層が設けられている本発明による構造。

符号の説明

１００ 基板、 １１０ 第１のパッシベーション層、 １２０ 金属導体路、 ２００ 第２のパッシベーション層

Claims (13)

1. 回路を備えた装置であって、
   少なくとも１つの調整素子の導電状態から絶縁状態への不可逆性の切り換えによって前記回路の調整が可能であり、
   前記調整素子は少なくとも１つの溶断区間（１５０）を有し、該溶断区間（１５０）は実施すべき調整に依存する適切な制御により不可逆性の切り換えが可能である、装置において、
   前記調整素子は少なくとも部分的にパッシベーション層（１１０，２００）でもって覆われていることを特徴とする、装置。
2. 前記回路はマイクロメカニックな方法を用いて基板（１００）上に形成され、
   −前記基板（１００）は少なくとも第１のパッシベーション層（１１０）を有し、
   −前記回路は少なくとも部分的に第２のパッシベーション層（２００）を有し、
   前記第２のパッシベーション層（２００）は前記第１のパッシベーション層（１１０）よりも薄い層厚を有する、請求項１記載の装置。
3. 前記第１のパッシベーション層（１１０）は、
   −前記調整素子ないし溶断区間（１５０）の領域において、および／または、
   −コンタクトパッドの領域において、および／または、
   −調整素子ないし溶断区間（１５０）の近傍における前記基板（１００）上に切り欠き部を有する、請求項２記載の装置。
4. 前記第２のパッシベーション層（２００）は前記調整素子ないし前記溶断区間（１５０）の領域の少なくとも一部を覆い、該第２のパッシベーション層（２００）は、
   −前記溶断区間（１５０）に接する基板の少なくとも一部、および／または、
   −前記第１のパッシベーション層（１１０）の少なくとも一部を覆う、請求項２記載の装置。
5. 前記第１のパッシベーション層（１１０）および／または前記第２のパッシベーション層（２００）は、
   −シリコン窒化物、および／または、
   −シリコン炭化物、および／または、
   −有機保護塗料、および／または、
   −ポリイミドを有する、請求項２記載の装置。
6. 前記溶断区間（１５０）は導体路（１２０）を有し、該溶断区間（１５０）は、
   −前記回路のその他の導体路に比べて薄い導体路を有し、および／または、
   −相応の制御による前記回路の調整のために不可逆性に切れる、請求項１記載の装置。
7. −マイクロメカニックなセンサと、
   −センサ信号を検出および／または評価する回路とを有し、
   前記センサは、
   −圧力または、
   −温度または、
   −空気質量または、
   −加速度または、
   −回転率を検出する
   −少なくとも１つの手段、および／または、
   −少なくとも半導体材料を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 少なくとも１つの調整素子の導電状態から絶縁状態への不可逆性の切り換えによって回路を調整する、請求項１から７までのいずれか１項記載の回路を製造する方法であって、
   前記調整素子は少なくとも１つの溶断区間（１５０）を有し、該溶断区間（１５０）は実施すべき調整に依存する適切な制御によって不可逆性の切り換えが可能である形式の回路を製造する方法において、
   前記回路の製造に際し前記調整素子を少なくとも部分的にパッシベーション層（１１０，２００）でもって覆うことを特徴とする、方法。
9. 前記回路をマイクロメカニックな製造方法を用いて基板（１００）上に被着させ、該基板（１００）上に少なくとも１つの第１のパッシベーション層（１１０）を被着させ、前記回路に少なくとも部分的に第２のパッシベーション層（２００）を被着させ、
   −該第２のパッシベーション層（２００）を前記第１のパッシベーション層（１１０）の被着後に被着させ、および／または、
   −該第２のパッシベーション層（２００）は前記第１のパッシベーション層（１１０）よりも薄い層厚を有する、請求項８記載の方法。
10. 前記第１のパッシベーション層（１１０）において、
    −前記調整素子ないし溶断区間（１５０）の領域、および／または、
    −コンタクトパッドの領域、および／または、
    −調整素子ないし溶断区間（１５０）の近傍の前記基板（１００）上に切り欠き部を形成し、
    該切り欠き部を、
    −前記第１のパッシベーション層（１１０）の被着の際に相応のマスクを用いて形成し、および／または、
    −前記第１のパッシベーション層（１１０）の被着後に該第１のパッシベーション層（１１０）の部分を除去することにより形成する、請求項９記載の方法。
11. 前記第２のパッシベーション層（２００）を少なくとも部分的に前記調整素子ないし前記溶断区間（１５０）の領域に被着させ、該第２のパッシベーション層（２００）でもって、
    −前記溶断区間（１５０）に接する基板の少なくとも一部を覆う、および／または、
    −前記第１のパッシベーション層（１１０）の少なくとも一部を覆う、請求項９記載の方法。
12. 前記第１のパッシベーション層（１１０）および／または前記第２のパッシベーション層（２００）は、
    −シリコン窒化物、および／または、
    −シリコン炭化物、および／または、
    −有機保護塗料、および／または、
    −ポリイミドを有する、請求項９記載の方法。
13. 前記溶断区間（１５０）を導体路（１２０）によって実現し、該溶断区間（１５０）を、前記回路のその他の導体路に比べて薄い導体路によって形成する、請求項８記載の方法。

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