FR2806529A1 - Procede d'ajustage d'un parametre electrique sur un composant electronique integre - Google Patents

Procede d'ajustage d'un parametre electrique sur un composant electronique integre Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un composant électronique intégré disposé sur une plaquette de substrat comprenant au moins deux étapes de métallisation, caractérisé en ce que la valeur d'un paramètre électrique du composant est déterminée après une étape de métallisation, et en ce que l'une des métallisations suivantes est réalisée avec un masque d'ajustage adressé parmi n masques prédéfinis pour obtenir une valeur désirée du paramètre, le choix du masque d'ajustage se faisant selon la valeur déterminée du paramètre électrique.

Description

PROCEDE D'AJUSTAGE D'UN PARAMETRE ELECTRIQUE SUR UN
COMPOSANT ELECTRONIQUE INTEGRE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un composant électronique intégré comportant une étape permettant d'ajuster la valeur d'un paramètre électrique dudit composant à une valeur désirée, ou tout au moins de réduire la dispersion de
cette valeur par rapport à la valeur désirée.
Ce procédé peut ainsi être mis en oeuvre pour réduire la dispersion de la valeur d'une capacité, d'une résistance ou de tout autre paramètre électrique
du composant intégré.
Le procédé selon l'invention peut être appliqué à tout type de composants électroniques. Cependant, les applications sont particulièrement avantageuses dans le domaines des cartes à puces sans contact et des étiquettes électroniques ou badges. Ces dispositifs à communication sans contact comportent généralement un microcircuit connecté à un circuit résonnant de type L, C. Ce circuit est, en pratique, constitué d'une antenne extérieure L connectée en parallèle sur la capacité C
du microcircuit.
Par ailleurs, ce type de composants fonctionne sur le principe de l'autoalimentation dans lequel l'énergie, issue de la porteuse radiofréquence, est
stockée dans une capacité C'.
En effet, les dispositifs sans contact fonctionnent sur la base d'une communication par Radio Fréquence (RF) avec un organe interrogateur de lecture et/ou
écriture appelé communément lecteur.
A titre d'exemple dans certaines applications cartes à puce sans contact, le lecteur émet un signal ayant une fréquence porteuse de 13,56 MHz. Ce signal émis permet d'une part d'alimenter le dispositif sans contact qui se procure ainsi l'énergie nécessaire à son fonctionnement par induction. D'autre part, ce signal RF permet d'établir une communication avec le dispositif sans contact selon un protocole établi. La qualité et la fiabilité de cette communication sont directement liées, entre autre, à la distance entre le lecteur et le dispositif sans contact. La distance, ou la portée, de la communication RF entre le lecteur et le dispositif sans contact dépend de plusieurs paramètres. En effet, la qualité de la communication est dépendante de la fréquence d'accord entre le circuit résonnant du dispositif sans contact et la fréquence d'émission du signal du lecteur. Ainsi, meilleur est l'accord entre la fréquence de résonance du circuit oscillant et la fréquence d'émission RF, plus la portée de la communication -peurt être importante. Dans le cadre de certaines applications, pour lesquelles une portée de 50cm à lm est requise par exemple, l'accord du circuit résonnant à la fréquence
porteuse du signal doit être très précis.
L'accord du circuit résonnant passe nécessairement par l'ajustage des paramètres électriques des composants formant ce circuit à savoir l'antenne du
dispositif et la capacité du microcircuit.
La précision intrinsèque d'une antenne, lors de sa fabrication, est de l'ordre de 2% alors que celle de la capacité d'un circuit intégré peut atteindre 20%. Il est alors évident que l'ajustage de la capacité est indispensable à la fabrication de dispositifs
radiofréquence de grande portée.
Il existe, dans l'art antérieur, des techniques permettant d'atteindre une valeur précise sur un paramètre technologique donné, tel que la résistance,
la capacité, ou autre.
En effet, lorsque le procédé de fabrication ne permet pas d'atteindre la précision souhaitée, il est habituel de recourir soit à un réglage électrique par claquage de fusible par exemple, soit à un ajustage
mécanique par coupure au laser par exemple.
La technique de l'ajustage mécanique au laser est
très coûteuse et lourde à mettre en oeuvre.
La technique du réglage électrique par implémentation de capacités ou de résistances d'ajustement et par claquage de fusible o-u connexion par des portes de transfert implique un surcoût en terme de surface d'occupation sur le composant ou le circuit réalisé et de coût de fabrication. De plus, en utilisant cette technique, on accroît la résistance série de la capacité, ce qui est préjudiciable au facteur de qualité du circuit résonnant et entraîne une
perte en portée.
Il a également été envisagé de réaliser des capacités en double polymère afin de bien maîtriser les épaisseurs et donc la valeur exacte de la capacité,
mais cette technologie est coûteuse à mettre en oeuvre.
Une autre solution a été proposée et consiste à implémenter une pluralité de petites capacités d'ajustement et à piloter la connexion ou la déconnexion de ces capacités d'ajustement à la capacité principale par un programme stocké dans une mémoire non volatile (EEPROM par exemple) du dispositif radiofréquence à chaque passage de ce dernier devant le lecteur. Cette technique présente cependant l'inconvénient d'avoir un comportement dissymétrique vis à vis de la portée. En effet, le programme d'ajustement des capacités ne va pouvoir s'exécuter que lorsque le dispositif RF est alimenté électriquement, c'est à dire lorsque ce dernier est couplé avec le lecteur. Ainsi, lorsque le dispositif RF pénètre dans le champ du lecteur, la capacité n'est pas encore ajustée car le programme d'ajustement n'a pas été exécuté et l'accord n'est pas encore réalisé. Après ajustement, en revanche, le dispositif est longtemps détecté- par le lecteur. La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur, et de proposer un procédé bas coût d'ajustage de paramètre électrique sur un composant électronique intégré, tel qu'un microcircuit, un détecteur ou un transistor par
exemple.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication qui permet, à moindre coût, d'ajuster un paramètre électrique avec une précision meilleure que 3%. La présente invention à plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication d'un composant électronique intégré disposé sur une plaquette de substrat comprenant au moins deux étapes de métallisation, principalement caractérisé en ce que la valeur d'un paramètre électrique du composant est déterminée après une étape de métallisation, et en ce que l'une des métallisations suivantes est réalisée avec un masque d'ajustage adressé parmi n masques prédéfinis pour obtenir une valeur désirée dudit paramètre, le choix du masque d'ajustage se faisant
selon la valeur déterminée du paramètre électrique.
Selon un premier mode de réalisation, le procédé comportant une étape de tests électriques, la valeur du paramètre électrique à ajuster est mesurée avec des
équipements identiques à ceux utilisés pour ces tests.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé comportant une étape de mesure optique réalisée antérieurement aux étapes de métallisation la valeur du paramètre électrique à ajuster est extrapolée à
partir de cette mesure optique.
Selon une première application, le paramètre électrique à ajuster est la capacité intrinsèque du composant. Selon une autre application, le paramètre électrique à ajuster est la résistance intrinsèque du composant. Selon une autre application, le paramètre électrique à ajuster est la résistance intrinsèque du composant. Selon une autre caractéristique, le même masque d'ajustage est utilisé pour l'ensemble des composants disposés sur des plaquettes provenant d'un même lot de fabrication. Selon une autre caractéristique, le nombre de masques d'ajustage est compris entre 2 et 7, de manière à obtenir une dispersion de la valeur du paramètre
électrique à ajuster inférieure ou égale à 3%.
Selon une application avantageuse du procédé, le composant électronique est un microcircuit pour
dispositif à communication par radiofréquence.
Le procédé selon l'invention permet d'ajuster la valeur d'un paramètre électrique avec une précision de l'ordre de 2.5%, sans surcoût significatif pour la
fabrication du composant.
Comme on le verra avec l'exemple de réalisation qui est donné dans la suite, la nécessité de générer n masques au lieu d'un seul selon l'invention n'est pas un inconvénient, en regard du résultat obtenu et du
volume de composants réalisés.
D'autre part, la gestion du choix du masque approprié (adressage d'un masque parmi n) ne présente pas de difficulté majeure car de nombreuses routines informatiques pour adresser n produits existent et sont
bien maîtrisées dans l'art antérieur.
En outre, le masque choisi parmi les n masques d'ajustage peut être utilisé pour l'ensemble des plaquettes provenant d'un même lot de fabrication, car statistiquement la dispersion au sein d'un même lot
(environ 50 plaquettes) est faible, de l'ordre de 1%.
D'autres particularités et avantages de la présente
invention apparaîtront au cours de la description qui
suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif en référence à l'unique figure représentant
les étapes du procédé de fabrication selon l'invention.
Le procédé selon l'invention s'intègre aisément dans le procédé en ligne classique de fabrication d'un lot de composants électroniques disposés sur une
plaquette de substrat semi-conducteur.
Les procédés classiques de fabrication de composants électroniques disposés sur des plaquettes de substrat, en silicium par exemple, comportent généralement au moins deux étapes de métallisation. On tend même actuellement vers des technologies de plus en plus complexes comportant quatre à cinq étapes de
métallisation.
Le but de l'invention est de permettre l'ajustage d'au moins un paramètre électrique du composant. A cet effet, une première étape consiste à déterminer la valeur de ce paramètre à ajuster, avant la dernière
métallisation de la plaquette.
Selon un premier mode de réalisation, la valeur du paramètre à ajuster peut avantageusement être mesurée
après la première métallisation, Métal 1.
Selon les procédés utilisés, la mesure M peut être réalisée en même temps que toute une autre série de tests électriques T. Ces tests T sont normalement prévus dans le déroulement des procédés classiques de
fabrication des plaquettes de composants intégrés.
Dans une technologie à deux métaux, ces tests sont généralement réalisés après la deuxième étape de métallisation Métal 2. Pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, il faut alors modifier légèrement le déroulement de la fabrication pour effecteur la mesure M après la première étape de métallisation Métal 1. En revanche, si une technologie à plus de deux métaux est utilisée, les tests sont généralement faits lors de l'étape Métal 1 et aucune modification ne doit
être apportée pour la mise en oeuvre de l'invention.
Effectuer une mesure supplémentaire, de capacité, de résistance ou de tout autre paramètre électrique à ajuster, ne pose pas de problème et modifie peu ou pas
les procédés classiques de fabrication.
En outre, la mesure M, tout comme les tests électriques T classiques, est généralement réalisée en cinq points de la plaquette, et non sur chaque composant électronique. Il a en effet été établi, statistiquement, que la dispersion d'un paramètre électrique sur les composants d'une même plaquette est faible, de l'ordre de 1% environ. En -outre, la dispersion de ce paramètre sur l'ensemble des plaquettes d'un même lot est également faible. On pourra donc conserver cette valeur M pour toutes les
plaquettes d'un même lot.
Il est par conséquent possible de ne réaliser que cinq mesures pour en tirer une mesure moyenne M, et d'effectuer ensuite le même ajustage sur tous les
composants d'un même lot de plaquettes.
Selon un autre mode de réalisation, la valeur du paramètre à ajuster peut être extrapolée à partir d'une
mesure M' antérieure aux étapes de métallisation.
Par exemple, il peut être envisageable de faire une corrélation entre la mesure optique de l'épaisseur d'oxyde de la plaquette MO, mesure faite lors du procédé en ligne classique, et la valeur de la capacité des composants disposés sur cette plaquette selon une technique dite d'ellipsométrie par exemple. L'ajustage sera alors le même sur tous les composants d'un même
lot de plaquettes.
Le procédé selon l'invention comporte ensuite une étape d'ajustage du paramètre électrique souhaité précis sur tous les composants disposés sur des
plaquettes d'un même lot.
Si le procédé comporte N étapes de métallisation, avec N compris entre 2 et 5 aujourd'hui, l'étape d'ajustage est avantageusement réalisée lors de la dernière étape de métallisation de la plaquette, Metal N. Selon la valeur, mesurée M ou extrapolée M', du paramètre à ajuster, un masque Metal N parmi n masques prédéfinis est sélectionné pour réaliser la dernière métallisation et ajuster ainsi le paramètre de manière à obtenir une précision meilleure que 3%. L'adressage d'un masque parmi n est possible au moyen d'une routine informatique simple et parfaitement maîtrisée dans l'état de la technique. Afin de ne pas modifier le programme de gestion du procédé de fabrication en ligne existant, la routine informatique a pour fonction de codifier n produits distincts à partir d'un seul, puis de recodifier un unique produit (le masque sélectionné)
pour cette dernière étape de métallisation.
Selon la dispersion de la valeur du paramètre à ajuster et la précision souhaitée, le nombre n de masques d'ajustage est compris entre 2 et 7. Ainsi, par exemple, pour ajuster la capacité intrinsèque d'un composant dont la dispersion lors de la fabrication de différents lots de plaquettes peut atteindre 20%, on doit adresser sept masques d'ajustage pour obtenir une précision de 3% sur cette capacité
intrinsèque du composant fini.
Le procédé de fabrication en ligne se poursuit alors en enchaînant les étapes classiques jusqu'à la
passivation de la plaquette.
Suite à de multiples utilisations du procédé selon l'invention, un recentrage du paramètre à ajuster peut être réalisé selon les valeurs le plus souvent déterminées, par mesure ou par extrapolation. Ce recentrage peut avantageusement permettre de diminuer le nombre de masques d'ajustage afin d'optimiser le procédé.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un composant électronique intégré disposé sur une plaquette de substrat comprenant au moins deux étapes de métallisation (Metal 1, Metal N), caractérisé en ce que la valeur d'un paramètre électrique du composant est déterminée après une étape de métallisation, et en ce que l'une des métallisations suivantes est réalisée avec un masque d'ajustage adressé parmi n masques prédéfinis pour obtenir une valeur désirée du paramètre, le choix du masque d'ajustage se faisant
selon la valeur déterminée du paramètre électrique.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, comportant une étape de tests électriques (T), caractérisé en ce que la valeur du paramètre électrique à ajuster est mesurée (M) avec des équipements
identiques à ceux utilisés pour ces tests (T).
3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, comportant une étape de mesure optique (MO) réalisée antérieurement aux étapes de métallisation, caractérisé en ce que la valeur du paramètre électrique à ajuster est extrapolée (M') à partir ce cette mesure optique (MO).
4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque
des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le
paramètre électrique à ajuster est la capacité
intrinsèque du composant.
5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque
des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le
paramètre électrique à ajuster est la résistance
intrinsèque du composant.
6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que
le même masque d'ajustage est utilisé pour l'ensemble des composants disposés sur des plaquettes provenant
d'un même lot de fabrication.
7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que
le nombre (n) de masques d'ajustage est compris entre 2 et 7, de manière à obtenir une dispersion de la valeur du paramètre électrique à ajuster inférieure ou égale à
3%.
8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque
des revendications précédentes, caractérisé en ce que
le composant électronique est un microcircuit pour
dispositif à communication par radiofréquence.
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