Brevet FR2085918A1 — publié le 19711231

i 2085918 la présente invention est relative à un fusible électrique et se rapporte plus particulièrement à un fusible à pellicule mince destiné à être utilisé dans le montage d'interconnexion d'un circuit intégré. 5 Dans les circuits intégrés, il est souvent intéressant d'intro duire dans le circuit un ou plusieurs fusibles. On peut utiliser de tels fusibles soit pour protéger certaines parties du circuit contre les surcharges, soit pour permettre la déconnexion intentionnelle de certains éléments du circuit an y faisant passer un courant de va-10 leur désirée, lorsqu'on conçoit un fusible pour un circuit intégré, il faut prendre en considération les facteurs suivants : (a) Comme le fâsible est monté dans le montage d'interconnexion du circuit, il est souhaitable que ce fusible soit en une matière compatible avec celle du montage d'interconnexion, de façon à réduire 15 à une valeur minimale le nombre de stades requis pour former ce fusible . (b) le fusible doit être en une matière qui fond lorsque le-courant désiré le traverse pour obtenir un fonctionnement convenable. 20 (c) Le fusible doit être en une matière qui permet de faire va rier sa construction afin de pouvoir réaliser un choix ds courants de fusion appartenant à une gamme étendue. (d) Le fusible doit être capable d'être rendu très petit afin d1 occuper un espace minimal du circuit tout en fonctionnant convena-25 blement. Il est décrit un fusible monté sur un substrat, fusible qui comprend deux contacts espacés sous la forme de pellicules métalliques et une pellicule de titane constituant le fusible, connectée électriquement aux contacts et s'étendant entre eux. Les contacts sont 30 en un métal dont la conductivité est plus grande que celle de la pellicule de titane du fusible. La pellicule ds titane constituant le fusible a une dimension telle que le fusible fond lorsqu'un courant désiré le traverse. D'autres caractéristiques et avantages' de 3.'invention apparaî-53 tront au cours de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la fig.l est une vue en plan de dessus d'une partie d'un cir 71 12037 2 2085918 cuit intégré comportant le fusible de l'invention, la fig.2 est une vue en coupe prise suivant 2-2 de la fig.l» En se référant aux dessins, la fig.l représente une partie d'un circuit intégré portant la référence générale 10 qui contient une for-5 me d'exécution du fusible de l'invention qui est désignée par la référence 12. le circuit intégré 10 comprend un substrat 14 en une ma-_tière semieonduetriee, du silicium par exemple, dans lequel sont formés divers composants électriques actifs et passifs tels que des transistors, des diodes, des résistances, etc.. qui ne sont pas re-10 présentés du fait qu'il? ne font pas partie de l'invention et sont bien connus dans la technique. Une couche 16 d'une matière électriquement isolante telle que de l'oxyde de silicium, du nitrure de silicium, de l'oxyde d'aluminium ou une combinaison de ces matières est formée sur la surface du substrat 14. Un circuit d'interconnexion 18 15 en une matière électriquement conductrice est formé sur la couche isolée 16. le circuit d'interconnexion 18 dont une partie seulement est représentée connecte les divers composants électriques du substrat 14' selon un montage désiré, le fusible 12 est monté dans le circuit d®interconnexion 18. 20 Gomme représenté à la fig.2, le fusible 12 comprend une pelli cule 20 en titane montée sur la couche isolante 16 et une' pellicule 22 en platine disposée sur la pellicule de titane 20. Une pellicule mince 24 en un métal présentant une conductivité supérieure à celle du titane, de l'or par exemple, est disposée sur la pellicule de pla-25 tine 22 et s'étend jusqu'aux extrémités opposées du fusible 12. la pellicule fortement conductrice 24 constitue les contacts du fusible 12. Gomme représenté à la fig.l, les pellicules de titane et de platine 20 et 22 du fusible 12 peuvent comporter une partie plus étroite qui est obtenue en découpant une entaille 26 dans un bord la-30 téral des couchés. Ceci munit le fusible 12 d'une partie étroite qui fond plus facilement lorsqu'un courant de valeur désirée le traverse. Gomma représenté à la fig.2, les pellicules de titane et de platine 20 et 22 du fusible 12 s'étendent au-delà des extrémités du fusible et font partie du circuit d'interconnexion 18 ainsi que la pel-35 licule fortement conductrice 24. Gomme expliqué ci-après, les pelli- ' cules 20 et 22 du fusible font partie du circuit d'interconnexion 18 afin de faciliter la formation du fusible 12. Lorsqu'on utilise le 71 12037 3 2085918 circuit intégré 10, le courant circulant dans le circuit d'interconnexion 18 circule également dans la pellicule fortement conductrice 24. ïoutefois, lorsque le courant atteint le fusible 12, il doit circuler ensuite dans les pelllicules de résistance plus grande 20 et 5 22 du fusible. Le courant circulant dans la fusible 12 fait chauffer les pellicules du fusible. Lorsqu'un courant de valeur critique qui dépend de la résistance particulière, de la géométrie et de la pureté du fusible, circule dans ce fusible, les pellicules 20 et 22 sont chauf- 10 fées suffisamment pour qu'elles fondent. Ceci coupe le fusible et in- (3.cins terrompt par conséquent la circulation du courant/au moins la partie du circuit d'interconnexion qui contient le fusible. Comme le courant critique ou de fusion dépend de la résistance particulière du fusible 12, on peut obtenir un courant de fusion désiré en réglant 15 la résistance du fusible 12. On peut régler cette résistance du fusible 12 en faisant varier l'épaisseur de l'une ou des deux pellicules 20 et 22 du fusible. Pour obtenir un fusible 12 de résistance relativement élevée, on peut enlever la pellicule de platine 22 de sorte que le fusible 12 ne contient que la pellicule de titane 20. 20 Le tableau I indique certaines résistances gui peuvent être ob tenues avec des pellicules ûe fusible 20 et 22 d'épaisseurs différentes ainsi que le courant de fusion correspondant à chaque fusible. Chacun des fusibles indiqués dans le tableau I a une longueur de 0,0127 mm, 0,00762 mm et une largeur minimale au niveau du fond 25 de l'encoche 24 de 0,00381 mm. 71 12037 4 2085918 TABLEAU I Epaisseur de la pellicule Résistance Gourant de fusion (en Angstroms) (en ohms) (en milliampères) Platine Titane 5 1500 1200 2,5 240 1100 1200 5 120 750 1200 6 100 500 1200 10 75 250 1200 20 45 10 1200 15 70 750 35 50 1200 500 3 180 1200 250 3 160 850 250 7 100 15 500 500 8 50 Comme établi précédemment, les pellicules de titane et platine 20 et 22 du fusible 12 font également partie du circuit d'interconnexion 18. Ainsi, le fusible 12 peut être formé en même temps que le circuit d1 interconnexion 18. Ce circuit d'interconnexion 18 ainsi 20 que le fusible 12 sont formés sur le circuit intégré 10 après que les divers composants électriques ont été formés dans 1» substrat 14. La couche isolante 16 est formée de manière générale sur le substrat 14 pendant la formation des divers composants électriques dans le substrat et comporte des ouvertures dans lesquelles on désire éta-25 blir une connexion électrique entre le circuit d'interconnexion 18 et un composant électrique du substrat 14. Le circuit d'interconnexion 18 et le fusible 12 peuvent être formés en appliquant d'abord une couche de titane d'épaisseur désirée sur la surface entière de la couche isolante 16 et sur les zo-30 nés de la surface du substrat qui sont mises à découvert par les ouvertures de la couche isolante. La couche de titane peut être appliquée soit par les techniques bien connues d'évaporation soit de pulvérisation sous vide. Une couche de platine ayant l'épaisseur dé-, sirée est ensuite déposée sur la surface entière de la couche de ti-35 tane. La couche de platine peut être de même appliquée par évapora- 71 12057 5 2085918 tion ou par pulvérisation sous vide. Une couche de masquage en une matière de réserve convenable est appliquée ensuite par des techniques photolithographiques classiques sur la zone de la couche de platine qui doit former le circuit d'interconnexion 18 et le fusible 5 12. la zone à découvert de la couche de platine est ensuite éliminée, par décapage par ex*aple avec de l'eau régale et la couche de masquage est éliminée avec un solvant convenable. Une couche de masquage en line matière de réserve convenable est appliquée ensuite par des techniques photolithographiques classiques 10 à la zone de la couche de titane qui a été mise à découvert lorsque la couche de platine a été enlevée et à la couche de la zone de platine dans laquelle le fusible 12c doit être constitué, la couche 24 en métal fortement conducteur, en or par exemple, est ensuite disposée sur la zone à découvert de la couche de platine, par dépôt 15 électrolytique par exemple, la couche de masquage est ensuite enlevée au moyen d'un solvant convenable et la zone à découvert de la couche de titane est éliminée ensuite, par décapage par exemple, au moyen d'une solution aqueuse d'acide sulfurique. Ceci laisse la couche de titane 20, la couche de platine 22 et la couche de métal for-20 tement conducteur 24 sous la forme du circuit d'interconnexion 18 et du fusible 12. Si le fusible 12 doit être constitué uniquement par la couche de titane 20, la partie de la couche de platine 22 située au niveau du fusible 12 peut être éliminée par décapage chimique au moyen d'eau régale ou par la technique bien connue de pulvérisation. 25 On voit ainsi que le fusible de l'invention a l'avantage de pouvoir être fabriqué facilement de manière à fondre pour un courant désiré quelconque appartenant à une gamme étendue en faisant varier les épaisseurs de la couche de titane 20 et de la couche de platine 22 de façon à faire varier la résistance des fusibles et qu'il peut 30 être formé facilement en tant que partie du circuit d'interconnexion 18 du fait qu'il est fabriqué en même temps que ce dernier. De plus, l'emploi du titane et du platine pour le fusible 12 a d'autres avantages, les températures de fusion du titane et du platine sont proches, à environ 1002 l'une de l'autre, afin de réduire à - 35 une valeur minimale la fusion non homogène lorsque le fusible fond. Le titane et le platine ont des coefficients de dilatation thermique voisins, ce qui permet de réduire à une valeur minimale les défail 71 12037 6 2085918 lances pendant les cyclages de température. La conductivité thermique du titane est bien inférieure à celle du platine, de sorte que le titane constitue une barrière pour le transfert thermique vers le substrat. Ceci maintient la plus grande partie de la chaleur en-5 gendrée dans le fusible par le courant qui le traverse, de sorte que l'énergie requise pour faire fondre le fusible est réduite à une valeur minimale. De plus, la réaction entre le titane et le platine dans les conditions de fusion améliore cette fusion en raison de 1' échauffement excessif du mélange, de sorte que l'énergie requise 10 pour faire fondre le fusible est encore réduite. 71 12037 7 2085918 BAYEHIIICATIOHS 1.- Fusible monté sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend deux contacts de pellicule métallique espacés et une pellicule en titane connectée aux contacts et s*étendant jusqu'à eux, les 5 contacts étant en un métal dont la conductivité est plus grande que celle de la pellicule de titane et la dimension de la pellicule de titane est telle que le fusible fond lorsqu'un courant désiré le traverse. 2.- Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 10 comprend une pellicule de platine sur la pellicule de titane. 3.- Fusible selon la revendication 2, caractérisé en ce que les contacts sont des pellicules d'or. 4.- Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'interconnexion dans lequel une pellicule de ti- 15 tane est positionnée sur une couche de manière isolante, une pellicule de platine sur la pellicule de titane et une pellicule de métal fortement conducteur sur la pellicule de platine,- la pellicule de titane du fusible formant un prolongement de la pellicule de titane du circuit d'interconnexion, et comprenant une pellicule fortement 20 conductrice du circuit d'interconnexion qui s'étend jusqu'aux extrémités du fusible. 5«- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fusible comporte une pellicule de platine sur la pellicule de titane, la pellicule de platine du fusible étant un prolongement de 25 la pellicule de platine du circuit d'interconnexion. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pellicule fortement conductrice du circuit d1 interconnexion est une pellicule d'or.