Qlq Defenition de Abarkan Cours
-
Upload
chichan4leo4ibn4adam -
Category
Documents
-
view
21 -
download
1
description
Transcript of Qlq Defenition de Abarkan Cours
1
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
®
2
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
®
Le mot vient de "transfer resistor", le transistor a été inventé aux Bell Laboratories en 1948 par Walter Brattain -John Bardeen et William Shockley.
(tout les trois prix Nobel de physique en 1956, pour cettedécouverte)
La mise au point et l'utilisation des semi-conducteurs est liée à la découverte du premier transistor :
3
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Plan de la présentation :
-Fabrication d'un composant-Silicium-Sciage-Rectification-Polissage-Épitaxie-Oxydation-Diffusion-Implantation ionique-Photogravure-CVD-Métallisation-EWS-Évolution future
4
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
DécoupeAssemblage
Mise en boîtiersTri test
MarquageCtrl qualité final
TIRAGESCIAGE
RECTIFICATIONPOLISSAGE
OxydationPhotolithographieAttaque chimiqueFour diffusion ou
Implantation d’ionsMétallisation
Test sous pointes
MATERIAUX
FRONT-END
BACK-END
OBTENTION PLAQUETTES
DETERMINATIONDES
CARACTERISTIQUESDES PUCES
OBTENTION DES PUCES
HABILLAGEDES PUCES
CONTROLEPRODUIT
FABRICATION
&
TESTS
ASSEMBLAGE
TRI & FINITION
Silicium
FABRICATION D'UN SEMI- CONDUCTEUR
5
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Différentes étapes pour l'élaboration d'un composant
Wafer Preparationincludes crystalgrowing, rounding,slicing and polishing.
Wafer Fabricationincludes cleaning,layering, patterning,etching and doping.
Assembly and Packaging:The wafer is cutalong scribe linesto separate each die.
Metal connectionsare made and thechip is encapsulated.
Test/Sort includesprobing, testing andsorting of each die onthe wafer.
Final Test ensures ICpasses electrical andenvironmentaltesting.
Defective die
1.
2.
3.
Scribe line
A single die
Assembly Packaging
4.
5.
Wafers sliced from ingot
Single crystal silicon
6
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
PROCEDE DE FABRICATION D'UN SEMI-CONDUCTEUR A TOURSTIRAGE Des morceaux de silicium POLYCRISTALLIN
ultra-purs sont transformés en lingot monocristallin. Cette activité représente 20 % du silicium utilisé à Tours.
SCIAGE Le lingotestdécoupé à l'aide d'une scie diamantée. Les plaquettes obtenues peuvent être rectifiées ou polies.
OXYDATION Il faut ensuite rendre la plaquette réactive. Comme il est impossible d'oxyder qu'une seule partie de la plaquette, elle est alors oxydée sur toute la surface. Puis on retire les zones non désirées par un procédé de photogravure.Cette ouverture de zones dans l'oxyde permettra la diffusion (dopage) future des plaquettes.
RESINAGE La plaquette est ensuite recouverte de résine photosensible
INSOLATION Un masque est posé sur la plaquette, afin d'en cacher certaines parties. Seules les parties non recouvertes par le masque vont réagir aux rayons UV.
DEVELOPPEMENT L'utilisation de résine négative fait en sorte que seules les parties exposées aux UV (c'est-à-dire non masquées) résistent au développement
GRAVURE OU ATTAQUE CHIMIQUE
Une gravure esteffectuée dans l'oxyde pourobtenir son ouverture, ce qui permettra la diffusion uniquement dans les zones choisies
RETRAIT RESINE A présent, la résine restante étant devenue inutile, elle est totalement retirée.
DIFFUSION La diffusion sert à modifier les caractéristiques électriques du silicium. On procède en premier lieu à unpré-dépôtdes impuretés (oudopants) dans un implanteur ionique ou dans un four à diffusion. Ensuite les impuretés pénètrent dans le silicium à une température de 1 180°C (four de diffusion) pendant une durée variant de 2 à 240 heures.Ces étapes sont répétées jusqu'à 20 fois avant la métallisation.
METALLISATION Les différentes zones de la plaquette sont recouvertes d'une couche de métal afin de permettre le contactélectrique entre le siliciumde la future puce et les connexions lors de la mise en boîtier.
TRI SOUS POINTESPROBING appelé aussi "EWS"
Toutes les puces de chaque plaquette sont testées électriquement afin de détecter celles qui ne répondent pas aux caractéristiques souhaitées.
Oxydation
(vue de profil)
résine photosensible
Rayons U.VPR
INC
IPAL
ES O
PER
ATIO
NS
Puce obtenue après découpage de la plaquette
Opérations Effectuées 4 à 25 fois
7
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
SILICIUM+ Grinding +
polissage
8
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
SILICIUM masse atomique : 28gdensité : 2,33
Z (nbre d'électrons) :14 propriétés:
- Corps dur et cassant composé d'atomes arrangés encristaux élémentaires ( en forme de cubes )
- Lorsque tous ces cristaux élémentaires (cubes) sont bien rangés dans toutes les directions ,on a ce que l'on appelle un monocristal ( vs polycristal)
Introduction Physique :
9
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Atome d'Uranium Atome d'Hydrogène92 électrons-92 protons 1 électron-1proton
10
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
: 1 bille de 2 cm de diamètre placée en haut de
dimensions : diamètre électron: 4 10-13 cmproton : 3 10-13 cmatome : 1 10-8cm (soit 1 A ou 0.1nm )
similitudela tour Eiffel (représentant l'électron) verrait leproton représenté par une bille de 2cm de diamètre placée à l'aplomb et au pied.
°
11
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Taille des atomes:B Bore 0.88AGa Gallium 1.26AP Phosphore 1.10AAs Arsenic 1.18ASb Antimoine 1.36AO Oxygène 0.66AAl Aluminium 1.26ASi Silicium 1.17A
°
°°
°°
°
°°
12
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Le silicium a une structure"diamant" ou cubique à
Cristal de Silicium.
faces centrées.
atome de Silicium5,43 A°
13
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
arrangement périodique d'atomes liés entre eux par
un groupe d'atomes dont l'aménagement se reproduit
a=constante du réseau (5.43A pour le Si)
Cristal.-
partage ou échange d'électrons.
-est la cellule élémentaire ou cristal
définition - °
14
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Plans cristallins:les 3 principaux plans dans cristal cubique
Historiquement c'est le Si (111) qui a été choisi le premier.
Mais pour des problèmes de charges fixes d'interface entre Si et SiO2 (liées à la densité d'atomes de Silicium par cm2: 30%plus élevée en (111) qu'en (100)), les composants de type MOS ont nécessité le choix de Si (100) .
15
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- Le silicium utilisé pour fabriquer les composants est par nécessité de ultra haute pureté: taux d'impuretés
< quelques parties par milliard d'atomes de Si (qq. ppba )
- Les plaquettes sont réalisées avec une orientationparticulière (plusieurs façons d'orienter les cubes)
- Les plaquettes comportent 1 méplat principal qui est uneréférence d'orientation et il peut y avoir des méplats
secondaires pour le repérage du type de Silicium ( dopé N ou P )
Élaboration du Silicium :
16
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
TAS DESORGANISEde Silicium Ultra pur( ORIGINE SABLE )
Transformation d'un
NECESSITE
ENSEMBLE ORGANISE avecRESISTIVITE DONNEE par diversdopants:
PHOSPHORE qq. ppbBORE àARSENIC
FUSION Si : ~1420°C
MAITRISE DES GAZ(TRES PURS)
ppm: partie par millionppb: partie par milliard (billion)
100 ppm
Transformation globale
17
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Sciage-polissage-rectif.
Tirage monocristal
Procédé électrochimique (distillation et réduction)
E.G.S
Séquence complète de réalisation de plaquettes de Silicium
18
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Matériau de départ
- Si polycristallin ultra-pur ( EGS)
c'est le matériau le plus pur utilisé courammentsur terre
impuretés: qq. ppba soit < 1 1013 at./cm3
la méthode d'élaboration est un procédé électrochimique à partir du sable
remarque : Cet EGS sert aussi à la fabrication des tubes
et nacelles de four.
19
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Tirage Monocristalbut: avoir du silicium monocristallin avec 1 type
d'orientation bien défini et de très haute pureté.
Réalisation à partir du Si polycristallin ultra-pur(Electronic Grade Polysilicon)appelé " EGS ":
suivant orientation (111) ou (100)
2 techniques: - Czochralski C.Z- Floating Zone F.Z
Méthodes de tirage:
20
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Tirage selon la méthode "Czochralski"
Czochralski"C.Z"
21
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
22
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Tirage selon la méthode "Floating zone"
FLOAT ZONE " FZ "
23
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Propriétés des lingots
-FZ: tirage de lingots de haute pureté,mais difficile-CZ: tirage de lingots de silicium de pureté moyenne,mais facile
- Dans CZ :présence de beaucoup d'impuretés non contrôlés: surtout O2 et carbone ceci est du à la nature même du matériel de tirage (four)- la concentration en O2 est comprise entre 5 1017 et 1 1018cm-3
rem: la présence d'O2 peut être néfaste ou faste:-en quantité faible, il y a un effet getter bénéfique-en quantité élevée, il y a un effet de dislocation du réseau cristallin qui peut créer des dysfonctionnement des dispositifs fabriqués .Mais il est très difficile de la contrôler facilement
24
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
en général on dope le Si pendant le tirage - Bore pour type P- Phosphore- Arsenic pour type N
À partir de gaz : hydrures (B2H6 –PH3 –AsH3)
25
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
SCIAGE( + tombée de bord )
26
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
But : ELABORATION plaquettes unitaires
- MISE A EPAISSEUR (souhaitée)Contrainte : perte de matière ( 50 % )
- MAITRISE du profil du bord desplaquettes
27
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
RECTIFICATION(ou GRINDING)
28
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Améliorationcontraintes et défauts
Rectification ou mise à épaisseur
BUT : - RETRAIT DES CONTRAINTES par Utilisation deMeules diamantées
- UNIFORMATISATION ETAT SURFACEet épaisseur
- CONTROLE RUGOSITE
- ATTAQUE CHIMIQUE ( Relâchement des contraintes )
- RECUIT thermique
Utilisation de HF/HNO3/H3PO4
29
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Traitement de la face arrière
- Utilisation du "Spin etcher" pour attaquer chimiquement la face arrière des plaquettesde Silicium ,avec:
des mélanges d'acide nitrique (HNO3)d'acide fluorhydrique (HF) et d'acideacétique (CH3COOH),qui rendent lasurface plus ou moins polie.
- cette attaque permet en plus un relâchementdes contraintes présentes dans le Silicium
30
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
POLISSAGE
31
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
BUT : SUPPRIMER LA RUGOSITEavec la maîtrise des paramètres mécaniques
MOYEN : MECANO - CHIMIQUE(Feutre + poudre d'Alumine + Potasse)
ou gel de silice
32
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Principe du polissage
33
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Déformation des plaquettesdéfinitions:
- épaisseur
34
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- Bow: concavité due au sciage ou traitements
thermiques en µm - mesure sur wafer "libre"
Bow
35
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- Warp: si 2 concavités (concave – convexe) mesure
en µm sur wafer "libre"
Le Warp varie comme : 1/(épaisseur des plaquettes)3
c.a.d plus l'épaisseur des plaquettes est fine ,plus le warp peut être important
36
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- ébréchures
ébréchure
37
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Rugosité de la surface des plaquettes:
- elle est caractérisée par Ra ou Rz
Ra: rugosité moyenne sur une distance donnéeRz : étendue max.
Rz
38
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Tombée de bord
39
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Moyens de mesure:
-Épaisseur comparateur mécaniqueou équipement capacitif MX203
-BOW MX203
-Warp -Ra (ou Rz) profilomêtre spécifique MAR
-Défauts visuels "épi lampe"
40
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
En résumé : étapes pour l'obtention de plaquettes
41
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
CROISSANCE DE SILICIUM PAR VOIE CHIMIQUE.
( SILANE (ou similaire)+ HYDROGENE + DOPANT )
EPAISSEUR ( 3 µm 100 µm ) et RÉSISTIVITÉCONTROLEES ET IMPOSEES PAR LE DISPOSITIF.
EPITAXIE (pour diminuer la résistance sérieen fonctionnement des composants )
42
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
C'est un process haute température où une couche cristalline de Si est déposée sur un substrat orienté
La couche déposée est orientée comme le substrat (111) ou (100)
qui sert de germe. SiH2Cl2 + H2
43
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Sources pour faire l'épitaxie- SiCl4 silicon tetrachloride- SiHCl3 trichlorosilane- SiH2Cl2 dichlorosilane- SiH4 silane
Réaction typique:
SiCl4+2H2 Si+ 4 HCl
44
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Néanmoins avec un bon contrôle on arrive à faire
Le pourcentage dans la couche vs le pourcentage
dans le gaz porteur dépend de:
Dopage des couches
- Les dopants utilisés sont les hydrures: - B2H6 diborane
- PH3 phosphine
- AsH3 arsine
- Ils sont dilués entre 10 à 1000 ppm dans l'H2-
- température du substrat
- vitesse de dépôt
- géométrie du réacteur
-des couches dont le dopage varie de
1.1014à 1.1020 cm-3
45
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- Tous les défauts proviennent: - contamination réacteur
- préparation du substrat
- défauts du substrat
d'ou beaucoup de précautions dans la préparation
des substrats avec en général attaque HCl(1 à
5% dans H2) à temp. > 1100°C
46
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Excroissance=couronne d'épitaxie
Résumé: Résultats obtenus et défauts inhérents à l'épitaxie
Contrôle de la résistivitéet de l'épaisseur
Substrat N+
N+
Résistivité,épaisseur
Protubérances=pics d'épitaxieou cristallites facettées
Idéal
Réel
Rem: la couronne d'épitaxie est d'autant plus importante si l'épaisseur de couche épi est grande
47
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
En résumé,propriétés des plaquettes de Silicium
- Épaisseur- TTV- Rugosité- Bow- Warp- Résistivité- Tombée de bord- Ébréchures- Contraintes- Défauts cristallins- Pics d'épitaxie- Couronne d'épitaxie
48
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
THERMIQUETHERMIQUE
OXYDATIONOXYDATION
Retour
49
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
( Avec la lumière = phénomènes
SiO2 = VERRE (structure amorphe)c.a.d non cristalline
PROPRIETES : Transparent et coloré en couches minces
- la couleur est fonction de l'épaisseur idem aux bulles de savon
optiques).Isolant électrique
Oxydation
-
-
L'OXYDE de SILICIUM : QU'EST – ce que C'EST ?
50
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
POURQUOI
Réaliser une " carapace " de la plaquette- Vis à vis de l'intérieur- Vis à vis de l'extérieur
en vue après photogravure,de :Protection des jonctions.
Écran vis à vis des diffusions ou implants
Il ne faut pas de trous; pas de rayures sinon plus de masquage localement.
-
-
-
-
51
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
COMMENT LE FAIT-ON ?
On diffuse de l'oxygène dans le Silicium
Remarque : Consommation de Silicium (environ 0.5 foisl'épaisseur finale de l'oxyde).
GAZ - H2 + O2 (vapeur d'eau )utilisés - O2
- Mélanges à base de O2 (ex : N2/O2 )
TEMPERATURE
950°C 1280°C Attention : point de fusion du Silicium à ~1420°C
52
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Quand du Si est exposé à l'air ambiant il y a réaction avec -
Par traitement haute température en présence de O2
l'oxygène et formation d'une fine couche de SiO2(couche native). On a environ:
- 5 A après 5 mn- 20 A après 15 H- 40 à 50 A après 1 an
-ou H2O on accélère le processus.C'est l' oxydation thermique
°°
°
- utilisée pour: - protéger les jonctions (oxyde initial)- enlever certains défauts de surface- masquer implant et diffusion "screen oxide"
Rem: les paramètres influents de l'oxydation sont:température-temps-gaz
53
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
La consommation de Si lors de l'oxydation est
eSi ~ 0.46 eox
eox = épaisseur SiO2
Consommation de Si pendant oxydation
54
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Matériel
Résistance chauffante
Entrée des gaz
support en carbure de Si
flux gazeux
55
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
56
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Four à diffusion ou oxydation
57
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
:Micro spectrophotométrie
COMMENT LE MESURE T- ON ?
EPAISSEUR - Couleur Approximatif- Nanospec : principe
optique - Ellipsométre Différence de chemin optique
de la lumière réfléchie
- MEB (mesure de marches)- Microscope optique(mesure de marches)
Contrôles Suivi SPC => Réaction / Anomalie
58
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Nanospec
59
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
CONTROLES (contamination particulaire)
Le contrôle de plaques " sans motifs" – plaques témoins – se fait à l'aide du " Surfscan "
60
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Particules
61
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Rappels des propriétés des oxydes
1 – pas de particules(fragilisation-photo-..) - préventives équipements- nettoyage matériel avec carac.SURFSCAN
2 – pas de pollution alcaline (Na-K) - caractérisation par Capa mos-SCA (instabilités,…..)
3 – pas de pollution métallique - mesure de durée de vie( caractéristiques dégradés)
- Pour mieux maîtriser ces pollutions ,utilisation de chlore dans le gaz porteur (DCE)
approximation:diffusion dans SiO2 ~ 1µm/h à 1000°C pour Fe et Cu
objectif contrôles
(Dichloroethylene)
62
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Propriétés des oxydes (suite)
-lorsque l'on oxyde sur des zones dopées les coefficients de diffusion doublent tous les 40°C
ce qui implique de respecter les températures d'oxydation pour éviter entre autre
la remontée du substrat dans l'épitaxie (surtout pour des épitaxies fines ) et de trop modifier les
profils de diffusion réalisés précédemment,donc:
- Donc maîtrise des temps et température
63
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Rappel : ~2µm/h à 1100°C pour Fe et Cu
- Masquage mauvais pour les alcalins surtout Sodium(Na),etHydrogène
- Na crée des charges mobiles dans l'oxyde
instabilités de claquage des jonctions entre autre
Ordre de grandeur des coeff. de diffusion dans SiO2 :
Sodium Na : ~ 1 10- 4 cm²/s
Bore B : ~ 1 10-18 cm²/s
Phosphore P : ~ 5 10-14 cm²/s
Gallium Ga: ~ 1 10-12
Hydrogène H : ~ 1 10- 5 cm²/s
à 1100°Ccm²/s
(~ 0.01µm/h)
(~ 0.1µm/h)
64
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Principe de mesure de la durée de vie :( à Tours on utilise le µPCD SEMILAB WT85)
- basé sur la décroissance de la conductivité du Siaprès illumination par un faisceau laser
- la détection de cette décroissance se fait par mesure de réflectivité (R)d'onde dans la gamme des micro-ondes
65
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
il y a donc 2 étapes importantes:- éclairage du Si par un pulse laser de λ = 905nm.les photons émis ont une énergie:
W = hν = hc/λ = 1.37eV > gap du Si ( 1.1eV)d'ou génération de porteurs dans la zone de pénétrationdu laser (~ 25µm),d'ou augmentation de la conductivitéσ du matériau en surface qui se répartit rapidement en volume
- si on mesure la réflectivité R d'une"micro-onde" onmontre que l'on a une variation de R en exp.(-t/τ)
τ étant la durée de vie des électrons
66
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
de la tangente à l'origine on en détermine τ (durée de vie)
Remarque : Plus τ est élevé ,meilleure est la durée de vie
67
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Mesureur de durée de vie WT85
68
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
DIFFUSION
69
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
POURQUOI ?
- Modifier la structure du Siliciumen créant des jonctions localisées.
70
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
JONCTION : JUXTAPOSITION D'UNE ZONE P & N
DOPANT TYPE: P (accepteur d'électrons)Bore, Aluminium, Gallium
N (donneur d'électrons)Phosphore, Arsenic, Sb (Antimoine)
71
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
COMMENT :
- Pré-dépôt + recuit thermique ( temp. > 900°C )
- IMPLANTATION IONIQUE ( A froid) : plus précis
(permet comptage des atomes introduits )+ recuit thermique
72
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
N
P
oxyde de Si
Si
zone dopée P
dopant P:bore,Al,Ga ...ou implant
Prédéposition ou Implantation
73
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
O2 ou H2ORedistribution (diffusion) ou Recuit
P
N
oxyde de Si
Si
oxyde créé dans la fenêtre
zone dopée P
74
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Four de diffusion ou oxydation
75
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
PRINCIPE
On procède à un pré-dépôt des impuretés (dopants)- Dans un four de diffusion (GA2O3, BN, POCl3,
B2O3,AsGa)- Dans un implanteur ionique (Bore, Phosphore, arsenic,
antimoine) à partir d'atomes chargés électriquement et accélérés ( plusieurs KV )
Puis à une diffusion ou recuit des impuretés prédéposées
- A haute Température ( > 1000°C ) - Gaz (N2, Ar,N2/O2,O2,H2O …)
En général on oxyde simultanément ( en vued'une photo ultérieure )
76
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
CB
CS
Prédéposition de Bore : C(x,t) = Cs erfc ( x/ 2 )DtD : coefficient de diffusiont : temps
erfc(x) = 1 – erf(x)
erf (x) = 2/ ∫∞
xπ e-u² du
77
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
CB
CS
Drive-in : C(x,t ) =CS exp. ( x²/4Dt ) Cs variable
78
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Après Implant de bore: redistribution sous atmosphère neutre
79
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Après Implant de bore: redistribution sous atmosphère oxydante
80
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Après Implant de phosphore: redistribution sous atmosphère oxydante
81
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Précisions sur les références de dopants:
Pour les dopages de type P,on utiliseBore(B) ou Gallium(Ga),ou Aluminium (Al)
remarque: l'azote N2 n'est pas utilisé a cause de sa très grande réactivité chimique avec le Silicium (formation de nitrure ou SixNy )
Pour les dopages de type N,on utilisePhosphore(P) ou Arsenic(As) ou encore Antimoine(Sb)
Précision sur les vitesses de diffusion:
du plus lent au plus rapide:
As – Bore – Phosphore – Gallium - (Sb non utilisé a Tours) -Aluminium
lent rapide
82
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Ordre de grandeur des vitesses de diffusion :
Coefficient D dans SiO2cm²/s
Coefficient D dans Sicm²/s
Bore B 1 10-18 2 10-13
Phosphore P 5 10-14 1 10-12
Arsenic As -------- 1.8 10-14
Gallium Ga 1 10-12 1 10-13
Aluminium Al ------ 2 10-12
Remarque: plus le coefficient de diffusion est petit,plus la vitesse de diffusion est faible
83
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
CONTROLE DIFFUSION
- V/I ; R/CARRE
- SPREADING RESISTANCEqui mesure:
- Profondeur jonction- Concentration ( Atomes / cm3 )
de dopant dans le volume du Silicium
- Suivi SPC
- Taux de défauts visuels
- Warp
84
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Prometrics (pour mesure R )
85
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Remarques sur le Warp- principalement le warp intervient dans les processthermiques
- effet cumulatif nécessité wafers épaisses..?- tombée de bord et polissage réduction du warp- thermiquement:entrée –sortie lente,ramping montée-descente lent.
- concentration O2 faible,sinon trop de précipitéset warpage.
86
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
IMPLANTATION IONIQUEIMPLANTATION IONIQUE
Retour
87
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Implantation ionique
un bon contrôle des impuretés introduites en
But: introduire un dopant spécifié dans du Si defaçon à avoir:
-quantité et profondeur
- une implantation dans des zones définies- il doit être possible d'activer électriquement
les dopants introduits.( par traitement thermique )- le réseau cristallin du Si doit être conservé.
88
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Principe: C'est un process basse température dans lequel les dopants(B,P,As...)sont ionisés et accélérés à
des énergies suffisamment élevées pour qu'après
impact sur la surface du Si,ils pénètrent à une certaine
profondeur.
L'implant est maintenant préféré/diffusion à cause:du meilleur contrôle,et reproductibilité des quantités de dopants et la profondeur obtenue.
89
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Résumé
Appellation des diverses machines:- médium current implanters: courant ~ 2 mA
- high current implanters: courant jusqu'à ~ 30mA
et énergie de 10 à 160 KeV
- predeposition implanters: fort courant et énergie
faible ~ 10 à 30 KeV
- high energy implanters: jusqu'a ~ qq. MeV
application
Faible dose
Forte dose
Pré dépôt
Grande profondeur> 1µ pour CI
90
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Implanteur ionique
91
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
PHOTO-GRAVUREPHOTO-GRAVURE
92
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
BUT : - FAIRE DES OUVERTURES LOCALISEES.DANS L'OXYDE DE SILICIUM.(jusqu'au Si).
Avec le plus souvent ,alignement d'un masquepar rapport à des motifs déjà existants.
Définitions: - dimensions critiques:c'est sur un dispositif,le ou les niveaux, où les dimensionsreproduites doivent être le plus proche possible des dimensions sur le masque, répétitives et reproductibles
- sélectivité:c'est le rapport entre la vitesse d'attaque de la couche à graver versus la vitesse d'attaque de la couche immédiatement en dessous.Par ex.: Si/SiO2
Or/NiNi/Alu
93
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Photomask (Masque Photo)- Plaque transparente de verre ou quartz couverte avec un film
opaque Chrome(en général), représentant le ou les motifs àreproduire.
- Ce masque est réalisé à partir de "pattern generator"pour la création des motifs,fonctionnant soit par méthode optique,ebeam ou laser.
- Le dessin est numérisé par C.A.D(computer aided design) et transféré en langage machine du pattern generator.-la plaque de verre recouverte de Chrome est elle même recouverte d'une couche de résine photosensible.
94
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
COMMENT LE FAIT-ON ?
- RÉSINAGE
- INSOLATION
- DEVELOPPEMENT
- GRAVURE
- RETRAIT RESINE
95
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
RESINAGE
LA PLAQUETTE EST RECOUVERTE DERESINE PHOTOSENSIBLE ( par centrifugation )
CONTROLE :
MESURE EPAISSEUR: - Nanospec - DEKTAK- TENCOR
mesure demarches
96
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
1résine photosensible
support:SiO2-méta...
mise en résine
Si
PHOTOGRAVURE:
-
97
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
98
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
INSOLATION
- ON PROCEDE A L'ALIGNEMENT ( Manuel ou Automatique) D'UN MASQUE SUR LA PLAQUETTE, AFIN DE CACHERCERTAINES PARTIES A CELLES-CI.
- SEULES LES PARTIES TRANSPARENTES DU MASQUEVONT FAIRE REAGIR LA RESINE AUX U.V.
CONTROLE : - MESURE de l'énergie lumineuse d'insolation(Cellules photosensibles aux UV)
99
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
motif a reproduire
masque photo(verre + motifs en chrome)
résine insolée(négative)
lumière UVInsolation ( résine négative )2-
support:SiO2-méta...résine n'ayant pas réagi avec la lumière
Si
Chrome
100
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Machine d'alignement Canon PLA501
101
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
DEVELOPPEMENT
LORSQU'ON UTILISE DE LA RESINE NEGATIVE, SEULESLES PARTIES EXPOSEES AUX U.V (c'est à dire : nonmasquées ) RESISTERONT AU DEVELOPPEMENT.
CONTROLES :
- MESURE DE DEFINITION
- SUR PLAQUETTE TEST AVEC MIRE ( microscope + mesure)
- VERIFICATION DES DEFAUTS
- BON DEVELOPPEMENT ( Microscope )- ALIGNEMENT CENTRAGE ( Microscope )
(Dimensions minimales d'ouverture que le process a pu réaliser)
102
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
développement3-ouverture réalisée(dans la résine)
résine photo restante
SiO2 ou méta
Si
103
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Piste de développement SVG
104
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
GRAVURE ou ATTAQUE CHIMIQUE
ON FAIT UNE GRAVURE ( Attaque chimique de lacouche d'oxyde ) POUR OBTENIR L'OUVERTURE DANSL'OXYDE SiO2 (jusqu'au Si) QUI PERMETTRA LA DIFFUSION ou L’ IMPLANT UNIQUEMENT DANSLES ZONES CHOISIES.
CONTROLE :
MESURE COUCHE RESIDUELLE OXYDE DANS LES" FENETRES " NANOSPEC.
105
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
gravure
résine photo restante
ouverture réalisée
SiO2 ou méta
Si
Si à nu4-
106
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Bac de gravure "humide"
107
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Hotte de Gravure"humide"
108
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Semitool(Rinçage +
séchage)
109
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
RETRAIT RESINE
A PRESENT LA RESINE RESTANTE ETANT DEVENUE " NUISIBLE " pour les étapes suivantes,
ON LA RETIRE donc totalement.
COMMENT ?
CARRO's, PLASMA O2 (sur SiO2) et 712D (sur méta) CONTROLE :
VISUEL ( Epilampe ,microscope)
110
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
ouverture réaliséeSi à nu
SiO2 ou méta
Stripping(Retrait résine)
5-
Si
111
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
GravuresC'est une attaque sélective localisée d'un matériau
- terminologie: - vitesse d'attaque en A/s ou µm/mn
- sélectivité isotropique-anisotropique
( c.a.d Maîtrise dimensionnelle)
- sélectivité /couche sous-jacente et couche protectrice
°
y est appelé "l'undercutting" qui varie avec la surattaque
x est appelé "etch bias"
112
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
113
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
114
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
C.V.D (Chemical Vapor Deposition )
- le CVD est défini comme le dépôt d'un film solide non volatil sur un substrat par réaction chimique en phase vapeur (formée des constituants du film )
- une très grande variété de films servant dans lessemi-conducteurs est utilisée:
SiO2 – Si3N4 – SiPoly – PSG – etc.…
115
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Explication sur les oxydes dopés Bore ou Phosphore :
PSG: Phosphosilicateglass,verre dopé phosphore utilisé comme verre de passivationsur les métallisations.Le dopage phosphore a 2 applications:
- piégeage de l'humidité par le phosphore- coefficient de dilatation plus proche du celui du silicium que le SiO2 pur,
pour éviter les fêlures du verre lors des variations de température.Le pourcentage de phosphore est choisi à environ 8% en poids.
BPSG : borophosphosilicateglass,verre dopé Bore + phosphore qui est utilisé comme verre de fluage:c.a.d ramollissement du verre à température de l'ordre de 900°C pour planariser la surface des puces et atténuer le reliefexistant après toutes les gravures SiO2 ou métas.
116
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
MOYENS de DÉPOT
- atmosphérique APCVD
- basse pression LPCVD
- basse pression + énergie électrique ajoutéePECVD
117
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
APCVD:
remarque: utilisé pour dépôt SiO2,PSG,BPSG à ~350-450°C
PSG :Phosphosilicateglass (verre dopé phosphore)BPSG:Borophosphosilicateglass (verre dopé phosphore et bore) pour le fluage du verre
planarisation du produit
118
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
LPCVD:
119
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Remarques:- pression de travail 0.25 à 2 Torrtempératures 550 à 600°C
- utilisé pour déposer SiPoly,Si3N4,SiO2,PSG,BPSG et W
- pompage : pompe primaire + pompe Roots
Inconvénients: faible vitesse de dépôt et relativement hautes températures.
120
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Principe du "Novellus"
PECVD (Plasma enhanced CVD)
- LPCVD + création d'un plasma réactifon peut travailler à temp plus basse que APCVD ou LPCVD.
- principale application:
dépôt SiO2 ou Si3N4 sur métaux
121
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Caractéristiques et applications des réacteurs CVD
AVANTAGES INCONVENIENTS APPICATIONS
-Réacteur simple-Vitesse de dépôt
rapide-Basse température
-Oxydes basse température
dopés ou non dopés
-Mauvaise couverturedes marches
-Contamination particulaire
APCVD
( Basse température )
-Oxydes haute température(dopés ou non dopés)
-nitrure de Si – SiPoly
-Haute température
-Faible vitesse de dépôt
-Excellente pureté,uniformité, bon passagedes marches
-Grande capacité
LPCVD
-Basse température -Dépôts d'isolants sur
métal-Passivation métallisation
-Faible température
-Dépôts rapides-Bonne couverture
des marches
PECVD-Contamination
particulaire
122
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Résumé des gaz utilisés en CVD:
Commentaires
peut être dopé "in situ"(Si poly dopé Bore)
Mauvaise couverture marchesBonne couverture marches
Source liquide suit le reliefSuit bien le relief
PSGPSGBPSG fluage à basse temp.BPSG fluage à basse temp.
123
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Contrôles associés aux couches déposées par CVD:
-épaisseur et uniformité Nanospec
- % de Phosphore Bioraddans la couche de SiO2 (PSG)
-particules incluses ou Surfscandéposées
124
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Passage des marches:
oxyde ou méta
Mauvais passage de marche
Schémas:dépôt CVD
Coupure de la couche CVDoxyde ou méta
Si ou SiO2
dépôt CVD
Si ou SiO2
Passage de marche correct
125
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Propriétés et caractéristiques des couches de passivation
Les couches organiques peuvent être utilisées pour la passivation finale sur les métallisations (le plus souvent) ou pour les isolations entre diverses couches de métallisation superposées
-Ces couches peuvent être photosensibles (durimide,bcb),c.a.d. que l'onpeut faire directement une insolation à travers un masque et développercomme une résine photosensible
-ou, non photosensibles (polyimide) c.a.d. que l'on doit faire le processcomplet de photogravure (résinage,insolation,développement,gravure,stripping)
-il faut citer aussi la "glassivation" utilisée sur les produits "mesa" qui comprendles étapes de "spin","frittage" et grattage du verre en excès.
# ce verre déposé par spinning est une autre forme de passivation des jonctions.
126
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
METALLISATION
Retour
127
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
BUT :
-IL S'AGIT DE RECOUVRIR CERTAINES ZONES DE LA PLAQUETTE D'UNE COUCHE DE METAL.
-AFIN DE REALISER L'AMENÉE DE COURANT ELECTRIQUE ENTRE LES CONTACTS SUR LE SILICIUM DE LA PUCE ET LES CONNEXIONS DU BOITIER .
ou-REALISER LA BARRIERE METALLIQUE POUR LES DIODES SHOTTKY
ou-REALISER LA COUCHE METALLIQUE POUR DOPAGE DES DIODESREDRESSEURS (Diodes rapides): Or ou Platine
128
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
P
N
Métal
1 - METALLISATION: après dépôt
SiO2
129
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
P
N
Métal
2 - METALLISATION: après photo
SiO2
130
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
COMMENT :
- EVAPORATION SOUS VIDE
- PULVERISATION CATHODIQUE
131
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
EVAPORATION
-ENCEINTE SOUS VIDE (pour avoir la condensation de métal sur les plaquettes ) vide de 5 10-7 à 1 10-6 Torr-CREUSET DU METAL A DEPOSER amené en
fusion par:- Effet joule- Canon électron
- PLANÉTAIRES- Coupoles recouvertes de plaquettes
132
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Canon à électrons et Effet joule
Canon à électron
chauffage à effet joule
principe:
133
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Canon à électrons multi creusets
134
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
PULVERISATION CATHODIQUE
- ENCEINTE SOUS VIDE ( vide de ~ 1 10-7 Torr )
- CREATION D'UN "plasma" {décharge électrique dans un gaz (Argon ) sous vide partiel de 1 10-3 à 5 10-2 Torr}
- BOMBARDEMENT D'UNE PLAQUE DEMETAL A DEPOSER PAR DES IONS(ARGON PUR).
- Principe similaire au billard
135
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
136
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Sputterer Éclipse
137
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
METAUX utilisés:
- Aluminium; Nickel; Or; Titane; Argent;Platine;Chrome;Cu(Tungstène - Titane 10%).etc.….
CHOIX DES METALLISATIONS- ADHERENCE SUR Si OU SiO2 ( indispensable )
- IMPERATIF DE DIMINUER LA RESISTANCE DE CONTACT électrique ( Dissipation de puissance perdue en chaleur)
Aluminium ou Titane
- IMPERATIFS / ASSEMBLAGE ( B.E )
- Contact brasé impose NICKEL( recouvert d'Or pour protégercontre l'oxydation)
- Contact par fil : Alu ou argent (ball Bonding ou Ultra-Sons)
138
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Choix des métaux :
- Pour les barrières Schottky on utilise: PtNi - Ni - Ti en fonction du Φb choisi.avec des recuits adaptés pour former la barrière
- Pour la réduction de la durée de vie des porteurs minoritaires on utilise :Or ou Ptavec les contraintes propres à l'or et Pt (contaminations de la Fab)
- Pour les métas traditionnelles on utilise :Ti-Ni-Au ,Al-Ni-Au ,Al 6µ ou 10µ,Cr-Ni-Au,ou encore Or pour eutectique FAR
avec des recuits adaptés pour améliorer les contacts électriques sur le Silicium ( Contacts ohmiques )
139
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Rappel :Passage des marches de la méta:
oxyde
Mauvais passage de marche
Schémas:méta
Coupure de la métaoxyde
Si
méta
Si
Passage de marche correct
140
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Recuit métallisation
Après les opérations de métallisation,il peut y avoir une séquencede recuit suivant des conditions variables
1 – recuit 350° à 450°C but: améliorer le contact électrique entre le métal et Si
par ex.:Alu et Si ou Or et Si
2 – recuit 350° à 650°Cbut: former un alliage entre la couche barrière et le Si
par ex.:Ni – PtNi – Ti – etc.pour la fabrication de la barrière des diodes Schottky
3 – recuit 350° à 950°Cbut : créer une source dopante métallique et effectuer
la diffusion du métalpar ex : Or ou Pt
141
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
CONTROLES
MESUREUR DE MARCHE ( DEKTAK; TENCOR)
V / I (mesure des 4 pointes):Prometrics
FISCHERSCOPE ou similaire (QUANX)(mesures par réflexion de rayons X)
Particulaire (Surfscan)
Réflectivité ( Nanospec)
142
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Quanx
143
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
EWS (Probing ou Tri sous pointes)
- Lorsque toutes les opérations de fab sont finies,avant d'envoyer
les plaquettes à l'assemblage ( Back-end ),on effectue un test
électrique de chaque puce .
- Pendant ce test on effectue un encrage des puces non conformes aux
paramètres électriques souhaitées ,ce qui permet de n'assembler que
les puces "bonnes" (électriquement parlant)
144
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
- Les opérations sont effectuées à l'aide de machines automatiques
comportant des séries de pointes venant prendre contact sur chaque
puce. Des générateurs de courant ou tension permettent de réaliser
les diverses mesures en un temps très court (qq.ms).
- A l'EWS il est aussi possible de réaliser des tests paramétriques
qui aident "l'engineering device" à corréler les mesures et rendements
obtenus avec les paramètres physiques et électriques obtenus en fab
et ainsi qualifier ou améliorer les process.
145
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Retour
Évolutions futures de la technologie
L'évolution des technologies ont nécessité l'utilisation de fonctions descomposants électroniques de plus en plus complexes .Les principaux axes ont été ,le calcul et la mémoire , afin :
d'augmenter la capacité de stockage des infos (mémoires)et la capacité de calcul ( microprocesseurs ) et d'automatisation ( microcontrôleurs ). ……….
pour ce faire,la technologie de fabrication a été amenée à miniaturiser au maximum la surface des puces et les dimensions
pour en augmenter leur complexité:ce qui a entraîné tout d'abord des progrès en photolithographieet gravure.(motifs < 90 nm ou 0.09 µm aujourd'hui )
et pour augmenter la productivité ,il a été nécessaire d'augmenter le volume de production: utilisation de plaquettes de + grand diamètre
on arrive actuellement à 300 mm (12").
146
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
PHOTOLITOGRAPHIE :
Le but est de réduire les dimensions géométriques sur les masquesutilisés en photolithographie.
Mais comme la reproduction des masques utilise les propriétés photochimiques des résines et la lumière d'insolation,il apparaît des anomalies optiques:
diffraction de la lumière
147
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Les 3 types de machines utilisées pour la photo sont les suivantes:
148
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Phénomènes d'optique- diffraction
149
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Résultats théoriques:
- en contact la résolution limite est donnée par
∆x~1.5( λ.e /2)res
1/2
ainsi pour λ ~4000A et 1µm de resist∆x~0.8µm
e res =épaisseur resist
°
- en proximité la résolution limite est donnée par
∆x~1.5( λ.[s+e /2])res1/2
s =espacement de 10 à 20µm
ainsi on a ∆x~4µm
150
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Si maintenant on utilise des moyens optiques de projection d'image( lentilles ou miroirs ); on arrive aux résultats suivants:
- en projection on a ∆x=0.61 λ/NA ∆x sur la plaquetteainsi ∆x~0.30µm pour λ=2800 Ǻ et NA~0.5
on voit ainsi qu'en jouant sur la λ ou NA on peut atteindre des dimensions très petites
Mais faut-il encore que les résines photo soient adaptées
151
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Il existe 2 types de résines:positives et négatives:
152
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Les résines < 0 sont préférées pour leur qualité, de coût, d'adhérencesur Si ou SiO2,mais leur problèmes est leur faible résolution.
On a donc été amené à utiliser des résines >0 qui beaucoup plus onéreuses mais ont une excellente résolution.
Dans les machines performantes projection ,stepper ou scannerseules sont utilisées les
résines positives
NB: la réalisation des masques a du aussi évoluer:utilisation sur ces machines de "master" réticulés
Il faudra aborder aussi le problème des gravures diverses( oxyde et métallisation )
153
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Schéma de principe d'un stepper à réduction d'image
154
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Stepper photo
155
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Gravures sèches
avec gravure humide il y a nécessairement "undercut"
Pour les nouvelles géométries ~ et << 1µm on veut des gravures anisotropes.(qui respectent la cote)
la façon de réaliser ces gravures est d'utiliser des machines à "plasma" avec des gaz réactifs
156
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Phénomènes apparaissant avec les gravures
chimique sèche
157
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Gravure sèche réactive
RF
Gaz réactif (par ex. SF6)
Générateur RFplasma
X+
Ion accéléré par le champ électrique qui vient éroder et réagir avecla surface à graver en formant des corps volatils
pompageEntrée de gazréactif
Plaquettes de Sià graver
158
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Différents gaz utilisés pour les gravures sèches
Attention à la sélectivité couche à graver/ couche sous jacentela sélectivité / masque de résine photosensible
- SF6 gravure Si3N4- CHF3+ SF6+He gravure SiO2- BCl3+ Cl2 gravure Al- HCl +Cl2 gravure SiPoly- O2 retrait résine
Détection de fin d'attaque:
-systèmes optiques qui stoppent la fin de gravure
-attention à la tenue du masque (résine) lors de la gravuretraitements thermiques plus importants/gravure chimique
159
A. DUMETZ Tours 05Excellence in Power Processing , Protection and TMIPAD
Évolution du matériel
- machines à contact
- machines à proximité 10 à 20µm de séparation
- machines à projection 1:1
- projection 10:1 ou 5:1 avec step and repeat (steppers )
- projection 5:1 avec step and scan
Évolution future du matériel
- ebeam exposition λ ass~10 Ǻ pour dimensions<0.01µm
- Xrays exposition λ ass~8 à 20 Ǻ non utilisé en production