KR20060132712A - 민감성 구조물을 포함하는 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 절연 기판 또는 반도성(semiconducting) 기판 위에 배치되는 전도성 구조물들 및 전기적으로 서로 분리되며 전압이나 아킹(arcing)에 민감한 소자 구조물들을 포함하는 전기 소자에 관한 것이다. 전기 절연 소자 구조물들 사이의 아킹을 방지하기 위해, 상기 소자 구조물들이 다른 전기 도체 경로들보다 더 작은 횡단면을 갖는 분로(shunt)를 이용하여 단락된다. 상기 분로는 임의의 시점에, 특히 소자의 제조가 완료된 후에 전류가 인가되면 완전히 녹아 끊어지며(단선), 이때 소자의 기능에 필요한 경우에는 소자 구조물들의 전기적 분리가 일어난다.

Description

민감성 구조물을 포함하는 소자 및 그의 제조 방법{COMPONENT COMPRISING SENSITIVE STRUCTURES, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 전기 절연 기판 또는 반도성(semiconducting) 기판 위에 배치되는 전도성 구조물들 및 전기적으로 서로 분리되며 전압이나 아킹(arcing)에 민감한 소자 구조물들을 포함하는 전기 소자에 관한 것이다.
전기 소자, 특히 횡단면이 작은 전기 도체 경로들을 가진 소형 전기 소자 또는 소자 내에 서로 좁은 간격으로 배치된 소자 구조물들에서는, 일반적으로 ESD(Electrostatic Discharge) 문제라고 알려져 있는 정전기 충전 및 방전 문제가 증폭되어 발생한다. 그러한 소자들에서는 정전기가 발생하면 작은 치수 또는 좁은 간격 때문에 인접한 소자 구조물들 사이에 아킹이 발생할 수 있고, 그러한 아킹은 소자 구조물들을 손상시키거나 파괴할 수 있다. 정전기 충전 및 그로 인해 상이한 소자 구조물들 사이에 인가되는 전압은 외전위(outer electrical potential)와의 접촉에 의한 마찰 전기로 인해 대기 충전(atmospheric charging)을 능가한다. 특히 초전성(pyroelectric property) 및 압전성(piezoelectric property)을 가진 재료들에서는, 온도 변화 또는 (압전 물질의 경우) 재료에 가해지는 강력한 기계적 부하를 수반하는 처리 단계들로 인해 강력한 전기 충전이 야기된다.
고절연 재료 또는 반도성(semiconducting) 재료 위에 제공되며 전기적으로 서로 절연되는 2개의 소자 구조물 사이에 전압이 형성되고, 그 전압이 항복 전압을 초과하면 전기 아킹이 발생할 수 있다. 그러한 아킹은 주로 서로 전기적으로 절연된 소자 구조물들이 아주 좁은 간격을 갖는 곳 또는 소자 구조물들의 특수한 구조적 형상으로 인해 상대적으로 높은 전하 밀도가 나타나는 곳에서 발생한다.
상기 문제는 특히 압전 및/또는 초전 재료로 된 기판 위에 장착되는 소자들과 관련된다. 즉, SAW 소자, FBAR 소자 또는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 소자와 같은 미세 음향(micro-acoustic) 소자들과 관련이 있다. 이 문제는 고저항 라인을 통한 정전기 전압의 자연 감퇴를 저지하는 기판 재료의 고절연성에 의해 증폭된다.
높은 정전기 전압의 형성을 방지하거나 정전기 전압을 감퇴시키는 다양한 방법이 공지되어 있다. 특히 민감성 소자 구조물들 사이의 고저항 접합, 예컨대 소자 구조물들과 기판 사이의 고저항 층 형태(DE-A-102 203 47 또는 EP-A-124 73 38 참조) 또는 고저항 전기 접합 형태(US 5,699,026 참조)의 고저항 접합들을 포함하는 소자들이 공지되어 있다. 그러한 고저항 접합들에 의해, 민감성 소자들이 서서히 형성되는 과전압으로부터 보호될 수 있다. 그러나 이러한 조치는, 상기 소자들의 성능을 악화시켜 특히 SAW 필터의 경우 삽입손(insertion loss)의 증가를 두드러지게 할 뿐만 아니라, 필요 공간이 증가하고, 전하가 빠르게 형성되는 경우에 부적절한 효과를 초래하는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 과전압 또는 정전기 방전에 민감한 소자 구조물들을 포함하면서도 전체 제조 프로세스 동안 간단하게 그러한 손상으로부터 보호되고, 전술한 공지되어 있는 해결책들의 단점들을 방지하는 전기 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 전기 소자를 통해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들 및 상기 소자를 제조하기 위한 방법은 종속 청구항들에 제시되어 있다.
본 발명은 반도성 또는 전기 절연성 기판 위에 형성된 전기 소자를 제시한다. 기판 위에 또는 기판 내에 적어도 2개의 도체 구조물을 포함하는 전도성 구조물 및 전기 도체 경로들이 배치되고, 상기 도체 구조물들은 완성된 소자 내에서 일반적으로 그러나 비강제적으로 서로 전기적으로 절연되며, 전기 아킹 또는 정전기 전압에 의해 민감해진다.
그러한 소자는 본 발명을 통해, 적어도 2개의 소자 구조물들이 소자의 전단계에서 기판 내부 또는 기판 위에 제공된 분로에 의해 단락되고, 상기 분로는 전기 도체 경로들보다 더 작은 횡단면을 가지며 외부에서 접근 가능한 2개의 전기 단자들과 연결됨으로써 개선된다. 상기 분로에 의해 소자의 전기적으로 서로 분리된 전체 소자 구조물들이 단락될 수 있고, 그 결과 모든 소자 구조물의 단락을 통해 상기 소자 구조물들이 모두 동일한 전위에 놓여 내부 전압이 형성될 수 없기 때문에 정전기로 인한 아킹 또는 손상이 실제로 차단된다. 이러한 소자는 전체 제조 프로세스 동안 보호된다.
물론 단락은 소자 기능 자체에 장애가 되기 때문에, 분로에 의해 발생한 단락은 소자가 최초로 작동되기 전에 제거되어야 한다. 이는 본 발명에 따라 분로를 녹여 단선시키는 전류 펄스에 의한 상기 분로의 과부하를 통해 간단하게 수행될 수 있다. 분로는 다른 도체 경로들에 비해 훨씬 더 작은 횡단면을 갖기 때문에, 다른 소자 및 특히 다른 도체 경로에 무해하고 주로 정상 작동시 발생하는 전류의 범위에 놓이는 전류 세기에서 이미 단선이 이루어질 수 있다.
분로의 단선은 예컨대 하우징이나 그 밖의 캡슐 내로의 삽입 과정을 포함하는 소자 제조가 완료된 후에 비로소 수행될 수 있다. 분로는 직접적으로 또는 외부에 놓인 2개의 단자, 특히 단자 핀이나 단자 콘택을 통해 간접적으로 전기 접촉되기 때문에, 상기 단자들을 통해 분로의 단선에 필요한 전류가 인가될 수 있다. 이는 소자가 밀봉된 후 또는 하우징 내로 삽입된 후에 이루어질 수 있다.
다수의 분로가 존재하는 경우, 단선을 위해 다른 외부 단자 쌍들에 동시에 또는 경우에 따라 연속으로 가급적 상이한 전압이 인가될 수 있다. 한 쌍의 외부 단자로만 전류가 돌입되어도 단선이 일어나도록, 다수의 단자들을 서로 연결하는 것도 가능하다. 소자 내에 다수의 분로가 존재하는 경우, 상기 분로들은 동일한 유형으로 형성될 수도 있고, 구조나 금속화 측면에서 상이하게 형성될 수도 있다.
단선된 분로는 완성된 소자에 전혀 불리한 결과를 초래하지 않으며, 단지 소자 상의 작은 면적을 소요할 뿐이다. 분로의 단선은 관련 도체 재료의 용융 또는 증발을 통해 이루어질 수 있는데, 이 경우 필요한 에너지는 분로 내에서의 저항 가열에 의해 획득되며, 상기 분로는 횡단면이 작을수록 더 높은 전기 저항을 갖는다.
본 발명을 통해 모든 민감성 소자 구조물들 또는 위험에 노출된 소자 구조물들 또는 전기적으로 서로 분리된 모든 전도성 구조물들이 간단하게 다시 제거될 수 있는 하나 이상의 분로들을 이용하여 연결 및 단락될 수 있다.
바람직하게는 분로 내에 더 작은 횡단면을 갖는 비교적 짧은 섹션을 단 1개만 형성할 수 있다. 그럼으로써, 기판상의 원하는 위치에 배치될 수 있는 미리 정할 수 있는 절단점이 형성된다. 이 경우, 분로 자체를 훨씬 더 길게 형성함으로써 필요한 경우 매우 멀리 떨어져 있는 소자 구조물들을 적절하게 연결할 수 있다. 이러한 방식으로, 소자 기능을 손상시키지 않으면서 외부 단자와 연결되지 않는 부동(floating) 전도성 구조물도 분로를 이용하여 보호할 수 있다.
바람직하게는 기판상에 전기 접속면들 사이에 분로를 제공할 수 있다. 상기 접속면들은 통상 소자의 외부 단자들과 전기적으로 연결되기 때문에, 단선시 분로의 전기적 반응성도 보증된다. 이러한 분로들을 사용하여 접속면들과 연결된 모든 금속층이 단락될 수 있다.
소자의 제조시 가급적 선행 제조 단계에서, 바람직하게는 제 1 금속층과 함께 분로가 만들어지며, 상기 제 1 금속층에는 고유의 소자 기능을 위한 추가의 도체 경로들 및 소자 구조물들도 형성된다. 이 경우, 분로의 제조에 적합한 방법 단계가 불필요하며, 소자가 제조되는 동안 최대 개수의 방법 단계에 걸쳐 보호된다는 장점이 제공된다. 그에 상응하게, 분로가 다른 도체 경로들과 동일한 금속층으로 형성되는 것도 바람직하다. 분로들은 예컨대 리소그래피 기법을 이용하여 제조될 수 있다.
오직 분로만 확실하게 단선시키기 위한 조치로는, 도체 횡단면의 적어도 일부분을 반으로 축소시키는 것으로 충분하다. 그럼으로써 2배가 된 저항은 분로의 단선을 위해 전류 펄스가 운반될 때 분로의 도체 재료를 용융시키거나 증발시키기에 충분한 에너지가 돌입되도록 하며, 이때 예컨대 횡단면이 2배인 다른 도체 경로들에는 피해를 주지 않는다.
도체 경로 횡단면의 축소는 예컨대 분로에 사용된 도체 경로의 폭이 나머지 도체 경로들보다 축소되는 방식으로 수행될 수 있다. 또는 분로 영역 내의 금속층 두께를 줄이는 것도 가능하다. 전술한 횡단면의 절반화에 추가로, 분로의 도체 경로 횡단면의 축소 폭을 더 작게 또는 더 크게 하는 것도 물론 가능하다. 분로 영역 내의 금속층 두께를 줄이는 조치는, 금속층의 생성에 사용된 리소그래피 기법을 통해 추가의 구조물 축소 및 그에 따른 도체 경로 폭의 축소가 불가능한 경우에 바람직하다. 금속층이 다단계 프로세스에서 예컨대 2중층 또는 다중층으로 제조되면, 분로의 금속층 두께를 줄이기 위해 상기 단계들 중 하나가 생략될 수 있다.
바람직하게는 분로가 기판 표면에 배치된다. 그럼으로써, 분로의 단선시 증발된 도체 재료가 방해받지 않고 유출될 수 있고, 내지는 추가의 단락을 야기하지 않으면서 최대한 확산될 수 있다. 또는, 오로지 분로의 용융시에만 상기 분로가 용융된 후 용융 비드를 위한 공간이 제공되도록 하기 위해, 분로 또는 적어도 분로의 더 축소된 횡단면을 갖는 부분을 공동 내부에 배치하는 것도 가능하다.
본 발명은 초전성 또는 압전성을 갖는 재료로 된 기판을 구비한 전기 소자에 특히 바람직하다. 초전 재료는 소자 제조 중에 대부분의 방법 단계에서 불가피한 온도 변화시 전압을 발생시킨다. 압전 재료는 역시 상기 소자의 제조시 발생할 수 있는 기계적 하중이 가해질 때 전압을 발생시킨다. 소자가 예컨대 웨이퍼 평면 위에 제조되면, 바람직하게는 절단(sawing)에 의해 수행되는 분할이 필요하다. 절단 프로세스만이 압전 전압을 야기할 수 있고, 마찰에 의해 발생한 마찰 전기가 증폭될 수 있다. 본 발명을 통해, 상기 프로세스로 인해 상이한 전위들이 형성될 수 있는 가능성이 신뢰성 있게 저지됨으로써, 소자 내 발생한 높은 전압으로 인한 전기 아킹 및 손상이 방지된다.
압전성 및 초전성 기판 재료만이 높은 정전기 전압의 형성을 야기하는 것은 아니다. 반도체 소자 또는 다른 전기적으로 분리된 기판들 위에 형성되는 소자들에서도 정전기 전하가 발생할 수 있고, 전도성 구조물들의 구조에 따라 전기적 아킹 및 손상도 야기될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 소자들은 반도체 소자들도 포함할 수 있으며, 특히 소형 집적 회로, 소형 센서, 마이크로전자공학 시스템 및 마이크로광학 소자도 포함할 수 있다.
본 발명의 대상에는 원활한 소자 기능을 충족시킬 수 있는 단선된 분로를 갖는 소자도 포함된다.
하기에서는 실시예들 및 관련 도면들을 참고로 본 발명을 더 상세히 설명한다. 도면들에는 본 발명의 다양한 실시예들이 정확한 축적으로 도시되어 있지 않고 개략적으로 도시되어 있다.
도 1은 2개의 소자 구조물 및 1개의 분로를 구비한 본 발명에 따른 소자의 기판의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 분로를 구비한 특수 소자의 기판.
도 3은 다수의 분로를 구비한 소자 구조물들.
도 4는 웨이퍼 상에 제공된 본 발명에 따른 금속층.
도 5는 다수의 분로를 구비한 소자 구조물들.
도 6은 서로 연결된 다수의 분로의 단선 전(6A) 및 단선 후(도 6B)의 모습.
도 7은 부동 금속층을 연결하는 분로들을 구비한 소자 구조물들.
도 1에는 예컨대 2개의 금속층으로 구현되는 소자 구조물들(BS1 및 BS2)이 상부에 제공된 소자의 기판(S)이 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제 1 소자 구조물(BS1)이 전기 접속면 AF1 및 AF2와 연결된다. 제 2 소자 구조물(BS2)은 각각 도체 경로(LB)에 의해 전기 접속면 AF3 및 AF4와 연결되며, 모든 요소들은 기판의 표면 위에 존재한다.
상기 두 소자 구조물(BS1, BS2)은 소자의 정상 작동 상태에서 전기적으로 분리되긴 하나, 좁은 간격으로 인접한다. 그 결과, 두 소자 구조물 사이에 전기 아킹이 발생할 수 있고, 예컨대 상기 두 구조물 중 하나의 정전기 방전으로 인해 항복 전압이 초과될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따라 두 소자 구조물이 예컨대 접속면 AF2와 AF3를 연결하는 분로(SL)를 이용하여 전기적으로 단락된다. 분로(SL)는 일반 도체 경로처럼 형성된 섹션을 포함한다. 또한, 상기 분로는 나머지 도체 경로들에 비해 축소된 횡단면을 갖는 섹션(RA)을 포함한다. 도시된 예에서 축소된 횡단면은 폭의 축소를 통해 얻어진 것이다.
도시된 단일 분로(SL) 외에도, 예컨대 접속면 AF1과 AF4 사이에 추가의 분로들이 제공될 수도 있다. 접속면 AF1과 AF2 또는 AF3와 AF4도 각각 1개의 분로와 연결될 수 있다. 추가의 분로들은, 소자 구조물들(BS)이 예컨대 접속면 AF1과 AF2 사이의 고저항 연결만을 형성하거나 소자 구조물이 두 접속면(AF1과 AF2 또는 AF3와 AF4) 사이의 전기적 연결을 전혀 보증하지 않는 경우에 필요하다. 소자의 각각의 접속면(AF) 또는 각각의 금속층 구조물로부터 다수의 상이한 분로들(SL)이 형성되어 나와 상기 구조물들을 다른 금속층 구조물들과 연결할 수 있다.
도 2에는 민감성 소자 구조물(BS)과 관련한 특수한 실시예로서 표면탄성파(SAW) 소자의 인터디지털 변환기가 도시되어 있다. 소자가 금속층 형태의 압전 기판(S)의 표면 위에 형성된다. 인터디지털 변환기는 아킹에 민감한 2개의 소자 구조물(BS1)로 구현된 2개의 인터디지털 코움(comb)으로 형성된다. 금속 스트립들로 형성된 전극 핑거들을 포함하는 2개의 전극 코움이 연달아 움직이고, 이때 상이한 소자 구조물들의 전극 핑거들은 서로 아주 좁은 간격을 갖는다. 상기 두 소자 구조물(BS1, BS2) 중 하나에 인가되는 정전기 전위는 상기 두 소자 구조물(BS1, BS2)의 서로 가까이 놓인 전극 핑거들 사이의 전기적 항복(breakdown)을 초래하기가 쉽다.
소자 구조물들은 전기 도체 경로에 의해 접속면 AF1 및 AF2와 연결된다. 소자 내에서 전기적으로 분리되어 있는 상기 두 접속면(AF1, AF2) 사이에는 본 발명에 따라 상기 두 접속면을 연결하는 분로(SL)가 제공된다. 도면에는 접속면들이 서로를 향하는 면 위로 V자 형태로 금속화된 면만큼 확장되고, 상기 금속 면들의 첨두부가 서로를 향하고 있다. 상기 첨두부들은 분로(SL)를 통해 연결된다. 이러한 방식으로 2개의 소자 구조물(BS1, BS2)이 전기적으로 단락된다. 소자 구조물들을 포함한 기판은 상기 방식으로 항복의 위험 없이 후처리될 수 있다.
후처리의 범주에서, 기판이 예컨대 하우징 내에 삽일될 수 있는데, 이때 접속면들(AF)이 하우징 또는 베이스 기판의 외부 접촉면들과 연결된다. 이와 관련하여 도면에는 예컨대 본딩 와이어(BD)에 의한 연결이 도시되어 있다. 본딩 와이어(BD)는 접속면들을 하우징의 접촉면들(KF)과 연결하고, 상기 접촉면들은 다시 전체 소자의 접속 컨택들과 전기적으로 연결된다. 소자 구조물들(BS)을 포함하는 기판(S)이 플립 칩 구조에서 범프 연결을 통해서도 하우징 하부 또는 지지 기판 위에 제공될 수 있고, 이때 여기에 도시되지 않은 실시예에서 접속면들(AF)은 지지 기판 또는 하우징 하부 상에 합동으로 배치된 접촉면들과 범프를 통해 전도성을 갖도록 및 기계적으로 단단하게 연결된다.
후처리의 범주에서, 마지막으로 기판이 상기 기판 위에 직접 장착될 수 있는 캡(cap) 또는 하우징 하부나 베이스판 위에 장착될 수 있는 하우징 상부에 의해 추가로 덮일 수 있다. 플립 칩 구조는 기판 배면 위에 직접 접해 있는 박막 또는 코팅층으로 덮일 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 하우징 단계 후에도 외부 콘택 또는 접촉면들(KF)을 통해 외부에서 접속면들(AF)에 접근할 수 있다. 이러한 접근은, 임의의 시점에, 특히 소자의 제조가 완전히 끝난 후에 적절한 전류 돌입에 의해 분로(SL)의 분리가 수행될 수 있기 때문에 필요하다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 한 실시예가 도시되어 있는데, 여기서는 소자가 작동 준비 상태에 있을 때 전기적으로 서로 분리되는 3개 이상의 소자 구조물(BS1, BS2 및 BS3)이 기판 위에 설치된다. 각각의 소자 구조물은 적어도 하나의 접속면(AF1, AF2, AF3)과 연결된다. 여기서는 상기 접속면들 중 각각 2개가 분로(SL)에 의해 단락되는데, 이때 분로 SL1은 접속면 AF1 및 AF2를 서로 연결하고, 분로 SL2는 접속면 AF2 및 AF3을 서로 연결한다.
추가의 구조물들, 층들 또는 커버들의 제공 단계를 포함할 수 있는 전체 소자의 제조 동안의 임의의 시점에 또는 바람직하게는 제조 후에 분로들이 분리된다. 이를 위해 접속면 AF1 및 AF2에 통제된 환경(controlled condition)에서 전압이 인가되고, 상기 전압은 상기 두 접속면(AF1 및 AF2) 사이에 통제된 전류 흐름을 야기한다. 상기 전류 흐름은, 분로의 증가된 저항으로 인해 상기 분로가 가열됨으로써 도체 경로 재료가 용융되거나 증발될 정도로 충분한 크기로 선택된다. 그러한 도체 경로 재료의 용융 또는 증발의 결과 전류 흐름이 차단되고, 전압이 상승한다. 이어서 전기적으로 분리된 소자 구조물들(BS1 및 BS2) 사이의 과전압을 방지하기 위해, 접속면들이 전류 공급로 및 전위들로부터 분리된다. 이제 접속면 AF2 및 AF3로 전압이 인가됨으로써 분로 SL2에 대해서도 동일한 단선 과정이 실시된다. 그 결과, 3개의 모든 소자 구조물(BS1, BS2, BS3)이 전기적으로 서로 분리된다. 이때, 다음 소자에서는 접속면들 중 2개만, 예컨대 접속면 AF1 및 AF3가 소자 기능을 위해 사용될 수 있다. 소자 구조물 BS2는 소자 작동 중에 외부 전위와 전혀 접촉되지 않는 부동 금속층을 형성할 수 있다. 이 경우 접속면 AF2는 관련 분로들 (SL1, SL2)의 분리를 위해서만 외부 단자와 연결되고, 그 결과 거기에 상응하는 전압이 인가된다.
본 발명의 또 다른 한 실시예에서는, 도체 경로들(LB)이 1개의 분로와 연결될 수 있다. 이때 상기 분로는 연결될 양쪽 금속층 사이의 최단 거리를 연결할 수 있으며, 이 경우 바람직하게 기판의 최소 표면이 요구된다. 또는, 분로 또는 분로들을 임의의 길이 및 임의의 형태로 형성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 분로를 미로(meander) 구조로 형성할 수 있다.
그러나 소자 내에 소자 기능에 영향을 미칠 수 있는 추가의 기생 커패시턴스가 형성되지 않도록 하기 위해, 대부분 분로의 금속층 면적 및 금속층 두께를 최소화하는 것이 유리하다. 소자 구조물들(BS) 자체를 분로들을 통해 접속면들(AF)과 연결하는 것도 가능하다. 이는 특히 소자 구조물들의 전기 접속이 접속면들(AF)을 통해 이루어지지 않고 소자 구조물의 다른 장소에서 예컨대 본딩 와이어 연결이나 범프 연결을 통해 실시되는 경우에 바람직하다.
도 4에는 웨이퍼 평면 위에 소자 구조물(BS), 도체 경로(LB), 접속면(AF) 및 분로(SL)를 형성하기 위한 금속화가 실시되는 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서 기판은 웨이퍼이고, 상기 웨이퍼 위에서는 여러 소자 영역들이 가상의 절단 에지들(SK)에 의해 서로 분리된다. 하나의 단계에서 각각의 소자 영역 내에 관련 소자 구조물들과 다른 도전 구조물들이 동시에 제공된다. 도면에는 단일 소자 영역의 구조물들만, 즉 전기적으로 분리된 2개의 소자 구조물(BS1, BS2)만 개략적으로 도시되어 있다. 웨이퍼 상에는 다수의 접속면들(AF)이 1개의 절단 에지(SK)와 겹치고 2개의 인접한 소자 영역에 동시에 속하도록 웨이퍼 상에 배치된다. 접속면들은 전기적으로 소자 구조물들(BS)과 연결된다. 완성된 소자에서 전기적으로 분리된 2개의 인접한 접속면 각각은 분로들(SL)을 통해 서로 연결된다. 이러한 방식으로 2개의 소자 영역에 동시에 속하는 접속면들(AF)에 의해 인접한 소자 영역의 소자 구조물들이 전기적으로 서로 연결됨에 따라, 전체 웨이퍼 표면상의 모든 소자 영역들 내에 존재하는 모든 금속 구조물들이 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
다음 처리 단계에서는, 웨이퍼가 예컨대 절단 프로세스를 통해 절단 에지들(SK)을 따라 분리됨으로써 소자들이 분할된다. 상기 분리시 접속면들이 분할되고, 이때 각각의 반부는 분리된 양쪽 소자 영역 중 하나 또는 분리된 양쪽 소자 중 하나에 속한다. 인접한 2개의 접속면(AF1', AF2')이 그들 사이에 놓인 절단 에지(SK1)의 양쪽에 배치된 각각의 2개의 분로를 통해 서로 연결되면, 분할된 기판의 접속면들이 분리 이후에도 상기 분로를 통해 단락된다. 이는 예컨대 기판의 기계적 하중을 야기하는 전체 절단 공정 동안 정전기에 의해 인접한 소자 구조물들(BS) 사이의 전위차가 야기될 수 없음을 의미한다.
이 경우에도 개별 소자들은 연속적으로 후처리되고, 경우에 따라 하우징 내에 삽입될 수 있다. 분로들의 분리는 임의의 시점에, 특히 통상 최종 점검(final inspection)에서 각각의 소자에 대해 수행되는 측정 프로세스 직전에 실시될 수 있다. 그런 다음에 비로소 소자들이 작동 준비 상태가 되고, 더 이상 분로들에 의해 단락되지 않는다.
본 발명의 한 실시예에서는, 소자의 기하학적 구조 및 소자의 처리의 요구에 따라 여러 분로들이 상이한 시점 내지는 상이한 방법 단계에서 분리될 수도 있다. 도 4와 유사한 한 변형예에서는, 소자 구조물들(BS)이 분로들을 통해 접속면들(AF)과 연결되는 반면, 상기 접속면들(AF)은 묵직하게 형성된 하나의 도체 경로 또는 하나의 전도성 프레임을 통해 서로 연결된다. 본 실시예에서는 상기 프레임이 전체 접속면들의 단락을 야기하는 반면, 도체 구조물들은 분로들을 통해서만 접속면들과 연결된다. 본 실시예에서도 분로는 모든 제조 프로세스가 끝난 다음에 단선을 통해 분리될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 한 실시예의 개략도가 도시되어 있는데, 여기서는 다수의 상이한 소자 구조물들(BS1 내지 BS4)이 상이한 분로(SL)를 통해 단락된다. 분로들(SL)은 예컨대 소자 구조물들(BS)의 근처에 배치된 패드들(P1, P2, P3, P4)을 접속면들(AF1, AF2, AF3, AF4)과 연결한다. 개별 패드(P2)로부터 다수의 분로(SL)가 유도될 수도 있다.
도 6A에는 작동 상태에서 외부 단자들과 연결되지 않는 소자 구조물이 소위 부동 금속층 또는 부동 소자 구조물을 단 1개의 분로를 이용하여 다른 소자 구조물들로 연결할 수 있는 가능성이 도시되어 있다. 1개의 분로는 전기적으로 직접 또는 간접적으로 단자들, 예컨대 관련 패드들(P1 및 P2)과 연결되는 섹션들(SL' 및 SL")로 구성된다. 임의의 지점(RA)에서 분로의 횡단면이 축소된다. 이 지점(RA)에는 또한 분로의 또 다른 섹션(SL"')이 추가로 연결되고, 상기 추가 섹션은 부동 소자 구조물(BS1)과 연결된다.
상기 분로들의 단선을 위해 패드(P1 및 P2)를 통해 섹션 RA 내의 도체 재료 의 용융 또는 증발을 야기하는 전류가 인가된다. 이 경우, 모든 3개의 섹션(SL', SL" 및 SL"')이 전기적으로 분리된다. 도 6B는 단선 이후의 구조를 보여준다.
도 7에는 1개의 부동 금속 구조물(FS)을 분로의 2개 섹션(SL' 및 SL")과 연결하는 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 패드가 부동 금속 구조물, 예컨대 프레임 접지 또는 자기 차폐 구조물로 둘러싸인 경우에 필요할 수 있다. 단선시 두 섹션(SL' 및 SL")이 동시에 분리될 수 있다.
본 발명이 단지 소수의 실시예로만 구현되었으나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 특히 분로의 개수, 배열 및 형상과 관련하여 도시된 실시예들과 상이한, 도시되지 않은 실시예들을 포함한다. 그러나 항상 필수적인 것은, 소자가 제조된 상태에서 전기적으로 서로 분리된 소자 구조물들이 분로를 이용하여 단락됨으로써 전기적 아킹으로부터 보호된다는 점이다.

Claims (18)

  1. 전기 소자로서,
    반도성(semiconducting) 기판 또는 전기 절연 기판,
    상기 기판상에 또는 상기 기판 내부에 배치된 전기 도체 경로들 및 전도성 구조물들, 및
    전압에 민감한 또는 전기적 아킹에 의해 위험에 노출된 적어도 2개의 소자 구조물을 포함하고,
    상기 적어도 2개의 소자 구조물들이 상기 소자의 전단계에서 분로(shunt)에 의해 단락되고, 상기 분로는 상기 전기 도체 경로들보다 더 작은 횡단면을 가지며 외부에서 접근 가능한 2개의 전기 단자들과 연결되는,
    전기 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    민감한 또는 위험에 노출된 모든 소자 구조물이 적어도 1개의 분로에 의해 단락되는,
    전기 소자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 분로는 횡단면이 축소된 적어도 1개의 섹션을 갖는,
    전기 소자.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 소자 구조물이 전기 도체 경로들을 통해 전기 접속면들과 연결되고, 상기 전기 접속면들은 다시 적어도 1개의 분로에 의해 단락되는,
    전기 소자.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분로 및 상기 도체 경로는 동일한 금속층으로 형성되는,
    전기 소자.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분로는 상기 기판의 표면 위에 설치되는,
    전기 소자.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 초전성(pyroelectric property) 또는 압전성(piezoelectric property)을 갖는 재료를 함유하는,
    전기 소자.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 LTCC 세라믹 또는 HTCC 세라믹을 함유하는,
    전기 소자.
  9. 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    1개의 분로를 통해 전기적으로 서로 연결되는 2개의 접속면이 각각 V자형 금속면을 포함하고, 상기 금속면들의 첨두가 서로를 향하며, 그러한 2개의 금속면의 첨두들이 상기 분로에 의해 연결되는,
    전기 소자.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 소자는 하우징된 MEMS 소자, SAW 소자 또는 FBAR 소자로 형성되고, 상기 소자 하우징 내부에 상기 분로가 설치되는 ,
    전기 소자.
  11. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    단선되어 전기적으로 단속된 분로를 갖는 ,
    전기 소자.
  12. ESD에 민감한 전기 소자를 제조하는 방법으로서,
    구조화된 금속층을 제공함으로써 기판상에 또는 기판 내부에 전기 도체 경로들을 포함하는 소자 구조물들을 형성하는 단계,
    상기 소자 기능에 필요한 금속층에 추가로, 완성된 소자에서 전기적으로 서로 분리된 2개의 소자 구조물을 전기적으로 단락시키는 적어도 하나의 분로를 형성하는 단계, -상기 분로는 외부에서 접근 가능한 2개의 전기 단자 사이를 연장하며, 상기 도체 경로에 비해 도체 횡단면이 축소되는 적어도 1개의 섹션을 갖도록 형성됨-
    상기 소자의 제조를 완료하는 단계,
    상기 소자의 제조 완료 후 상기 분로와 연결된 양 단자에 전류가 인가되고, 상기 전류가 축소된 횡단면을 갖는 섹션을 녹여 단선시킴으로써 단락을 다시 제거하는 단계를 포함하는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 소자는 상기 제조 공정 내에서 하우징되거나 밀봉되는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    다수의 분로들이 형성되고, 다수의 단계에서 관련 단자 쌍들에 연속적으로 전류가 인가됨으로써 상기 분로들이 다시 단선되는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  15. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단선은 통제 상태에서 실시되고, 상기 단자들에 인가된 전류는 통제 상태에서 상기 전류가 붕괴될 때까지 증가되며, 이어서 상기 단자들에 인가된 전압이 제거되는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분로는 상기 전기 도체 경로 및/또는 전도성 소자 구조물들의 형성을 위한 제 1 금속층과 함께 형성되는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  17. 제 12항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분로에서 횡단면이 상대적으로 축소된 섹션은 소자가 완성된 상태에서 커버링되지 않은 표면 위에 또는 적어도 공동 내부에 배치되는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
  18. 제 12항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속화는 기판으로 사용되는 웨이퍼 상의 다수의 소자 영역에서 실시되 고, 상기 웨이퍼는 상기 제조 과정에서 개별 소자들로 분할되며, 상기 분로는 각각의 소자 영역 내부에 있는 소자 구조물들만 단락시키는,
    ESD에 민감한 전기 소자의 제조 방법.
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