WO2001069671A1 - 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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WO2001069671A1
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adjusted
parameter
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Francis Dell'ova
Pierre Rizzo
Frank Lhermet
Dominique Poirot
Stéphane RAYON
Bertrand Gomez
Nicole Lessoile
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Stmicroelectronics Sa
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an integrated electronic component comprising a step making it possible to adjust the value of an electrical parameter of said component to a desired value, or at least to reduce the dispersion of this value relative to the desired value.
  • This method can thus be implemented to reduce the dispersion of the value of a capacitance, a resistance or any other electrical parameter of the integrated component.
  • the method according to the invention can be applied a. all types of electronic components.
  • the applications are particularly advantageous in the field of contactless smart cards and electronic labels or badges.
  • These devices to. contactless communication generally comprise a microcircuit connected to a resonant circuit of type L, C.
  • This circuit consists, in practice, of an external antenna L connected in parallel on the capacitance C of the microcircuit.
  • this type of component operates on the principle of self-supply in which the energy, coming from the radiofrequency carrier, is stored in a capacity C.
  • contactless devices operate on the basis of communication by Radio Fre ⁇ uence (RF) with a read and / or write interrogator organ commonly called a reader.
  • RF Radio Fre ⁇ uence
  • the reader emits a signal having a carrier frequency of 13.56 MHz.
  • This transmitted signal allows on the one hand to power the contactless device which thus obtains the energy necessary for its operation by induction.
  • this RF signal makes it possible to establish communication with the contactless device according to an established protocol.
  • the quality and reliability of this communication are directly linked, among other things, to the distance between the reader and the contactless device.
  • the distance, or range, of RF communication between the reader and the contactless device depends on several parameters. Indeed, the quality of the communication is dependent on the frequency of agreement between the resonant circuit of the contactless device and the frequency of transmission of the signal from the reader. Thus, the better the agreement between the resonant frequency of the oscillating circuit and the RF transmission frequency, the greater the range of the communication. In the context of certain applications, for which a range of 50 cm to 1 m is required, for example, the tuning of the resonant circuit at the signal carrier frequency must be very precise.
  • the tuning of the resonant circuit necessarily involves adjusting the electrical parameters of the components forming this circuit, namely the antenna of the device and the capacity of the microcircuit.
  • the technique of electrical adjustment by implementing adjustment capacities or resistances and by blowing a fuse or connection by transfer doors involves an additional cost in terms of surface area occupied on the component or circuit produced and manufacturing cost.
  • the series resistance of the capacitor is increased, which is detrimental to the quality factor of the resonant circuit and results in a loss in range.
  • Another solution has been proposed and consists in implementing a plurality of small adjustment capacities and in controlling the connection or disconnection of these adjustment capacities to the main capacity by a program stored in a non-volatile memory (EEPROM for example). of the radio frequency device each time it passes in front of the reader.
  • EEPROM non-volatile memory
  • the object of the present invention is to solve the drawbacks of the prior art, and to propose a low cost method for adjusting the electrical parameter on an integrated electronic component, such as a microcircuit, a detector or a transistor for example.
  • the present invention relates to a manufacturing process which allows, at lower cost, to adjust an electrical parameter with an accuracy better than 3%.
  • the present invention more particularly relates to a method of manufacturing an integrated electronic component disposed on a substrate wafer comprising at least two metallization steps, mainly characterized in that the value of an electrical parameter of the component is determined after a metallization step, and in that one of the following metallizations is carried out with an adjustment mask addressed from among n predefined masks to obtain a desired value of said parameter, the choice of the adjustment mask being made according to the determined value of the parameter electric.
  • the method comprising a step of electrical tests, the value of the electrical parameter to be adjusted is measured with equipment identical to that used for these tests.
  • the method comprising an optical measurement step carried out prior to the metallization steps, the value of the electrical parameter to be adjusted is extrapolated from this optical measurement.
  • the electrical parameter to be adjusted is the intrinsic capacity of the component.
  • the electrical parameter to be adjusted is the intrinsic resistance of the component. According to another application, the electrical parameter to be adjusted is the intrinsic resistance of the component.
  • the same adjustment mask is used for all of the components placed on plates coming from the same production batch.
  • the number of adjustment masks is between 2 and 7, so as to obtain a dispersion of the value of the electrical parameter to be adjusted less than or equal to 3 "â.
  • the electronic component is a microcircuit for radio frequency communication device.
  • the method according to the invention makes it possible to adjust the value of an electrical parameter with an accuracy of the order of 2.5 °, without significant additional cost for manufacturing the component.
  • the need to generate n masks instead of just one according to the invention is not a drawback, with regard to the result obtained and the volume of components made.
  • the management of the choice of the appropriate mask does not present any major difficulty since numerous computer routines for addressing n products exist and are well mastered in the prior art.
  • the mask chosen from among the n adjustment masks can be used for all of the platelets from the same production batch, because statistically the dispersion within the same batch (approximately 50 platelets) is low, of the order of 1%.
  • the method according to the invention is easily integrated into the conventional online method of manufacturing a batch of electronic components arranged on a wafer of semiconductor substrate.
  • the object of the invention is to allow the adjustment of at least one electrical parameter of the component.
  • a first step consists in determining the value of this parameter to be adjusted, before the last metallization of the wafer.
  • the value of the parameter to be adjusted can advantageously be measured after the first metallization, Metal 1.
  • measurement M can be carried out at the same time as any other series of electrical tests T. These T tests are normally provided for in the course of conventional procedures for manufacturing integrated component wafers.
  • these tests are generally carried out after the second metal 2 metallization stage.
  • the tests are generally carried out during the Metal stage 1 and no modification must be made for the implementation of the invention .
  • the measurement M like the conventional electrical tests T, is generally carried out at five points on the wafer, and not on each electronic component. It has indeed been established, statistically, that the dispersion of an electrical parameter on the components of the same wafer is low, of the order of approximately 1 °. In addition, the dispersion of this parameter on all the platelets of the same batch is also low. We can therefore keep this value M for all the wafers of the same batch.
  • the value of the parameter to be adjusted can be extrapolated from a measurement M 'prior to the metallization steps.
  • the method according to the invention then comprises a step of adjusting the precise desired electrical parameter on all the components placed on wafers of the same batch.
  • the adjustment step is advantageously carried out during the last step of metallization of the wafer, Metal N.
  • a Metal mask N among n predefined masks is selected to carry out the last metallization and thus adjust the parameter so as to obtain an accuracy better than 3 °.
  • Addressing a mask among n is possible by means of a simple computer routine which is perfectly mastered in the state of the art. In order not to modify the management program of the existing online manufacturing process, the computer routine has the function of codifying n distinct products from a single one, then to recode a single product (the selected mask) for this last metallization step.
  • the number n of adjustment masks is between 2 and 7.
  • the on-line manufacturing process then continues by chaining the conventional steps up to the passivation of the wafer.
  • a refocusing of the parameter to be adjusted can be carried out according to the values most often determined, by measurement or by extrapolation. This refocusing can advantageously make it possible to reduce the number of adjustment masks in order to optimize the process.

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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 parmin 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 œuvre 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 a. tout type de composants électroniques. Cependant, les applications sont particulièrement avantageuses dans le domaines des cartes à puces sans contact ei 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 1 ' auto-alimentation 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 Freαuence (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 peut 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.
II 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 œuvre.
La technique du réglage électrique par implémentation de capacités ou de résistances d'ajustement et par claquage de fusible ou 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 œuvre. 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 radiofrequence a 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 caractérise 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"è.
Selon une application avantageuse du procédé, le composant électronique est un microcircuit pour dispositif à communication par radiofrequence .
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 procèdes 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 œuvre 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 a 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 œuvre 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 ete 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, Métal N.
Selon la valeur, mesurée M ou extrapolée M' , du paramètre à ajuster, un masque Métal 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

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un composant électronique intégré disposé sur une plaquette de substrat comprenant au moins deux étapes de métallisation (Métal 1, Métal 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 (M1) 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 radiofrequence .
PCT/FR2001/000750 2000-03-14 2001-03-13 Procede d'ajustage d'un parametre electrique sur un composant electronique integre WO2001069671A1 (fr)

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