Brevet FR2179632A1 — publié le 19731123

L'invention a pour but de permettre l'individualisation des dispositifs à semiconducteurs et notamment des circuits intégrés monolithiques. On sait que ces dispositifs sont généralement fabriqués suivant une technique de production de masse qui ignore délibérément les individus faisant partie d'un meme lot de fabrication. Un tel lot est constitué, par exemple, par les différents circuits intégrés fabriqués en meme temps sur une meme plaquette de silicium au cours d'une série d'étapes comportant des opérations relevant de la photographie alternant avec des traitements physico-chimiques tels que la diffusion, l'épitaxie ou la métallisation. Cette technique présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, bien que les plaquettes de matériau semiconducteur soient en principe homogènes, on constate en fait une répartition des caractéristiques du matériau de part et d'autre de valeurs moyennes lorsqu'on parcourt les différents points de la surface de la plaquette. De même, au cours des traitements physico-chimiques, en dépit de toutes les précautions, on ne peut éviter une certaine dispersion des paramètres : c'est ainsi que l'on pourrait tracer un réseau d'isothermes sur la surface de la plaquette ou encore un réseau de courbes d'égale concentration d'impureté dopante. Ces réseaux varient très peu lorsquton passe d'une plaquette à une autre, toutes choses égales par ailleurs. On considère pratiquement qu'à une portion déterminée d'une plaquette, repérable sur un modèle de plaquette-type, par exemple en coordonnées cartésiennes, correspond un ensemble de caractéristiques finales qui se reproduit de façon sensiblement identique d'une plaquette à une autre. Or, dans les procédés de fabrications connus, rien ne permet de repérer de quelle portion de la plaquette provient tel circuit individuel. Cette indétermination entratne pour un lot, une dispersion des caractéristiques supérieure à celle que l'on observerait en constituant des lots de circuits provenant tous d'une mtme région de coordonnées (X + x, Y + y) où X et Y désignent les coordonnées d'un pont moyen de la portion de plaquette considérée et ou x et y aPsigrent les écarts autour de ce point moyen. Cette indétermination entrasse également une dispersion des données dans le domaine de la fiabilité. 11 invention permet de remédier à ces inconvénients. Dans le procédé selon l'invention, on choisit un stade de la fabrication, par exemple la métallisation des interconnexions, et on modifie l'étape de reproduction en n exemplaires du motif correspondant au stade choisi. Disposant des moyens d'avance pas à pas du système de reproduction, dit de photorépétition, on complète ladite photorépétition en surimpressionnant un motif supplémentaire comportant une combinaison numérique ou alphanumérique variable pas à pas, ladite combinaison étant matérialisée par des éléments alternativement opaques et transparents, le passage d'une combinaison à une autre étant effectué suivant un code préétabli par un dispositif de comptaS ge actionné au même rythme que la photorépétition. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront au moyen de la description qui suit et des dessins annexés parmi lesquels La figure 1 représente, à titre d'exemple non limitatif, l'implantation d'un dispositif selon l'invention sur un masque d'interconnexion de circuit intégré. La figure 2 représente, à titre d'exemple, une combinaison de trois chiffres à 7 segments. les figures 3 et 4 illustrent un mode de réalisation de l'invention à partir de compteurs à affichage par cristaux liquides. La figure 5 illustre une variante de l'invention. On rappelle ici quelques points essentiels de la fabrication des circuits intégrés, le processus comporte plusieurs stades ou opérations réalisées par masquage tels que - la diffusion de bases de transistors - la diffusion d'émetteurs de transistors - le dépôt de contacts (d'émetteurs et de bases par exemple) - le dépôt des interconnexions reliant par métallisation les contacts et les plots de branchement extérieur. Chacun des stades comporte des étapes successives allant de l'élaboration d'une maquette de masque jusqu'au traitement final en passant par la reproduction à échelle réduite de la maquette et la reproduction en n exemplaires de celle-ci par le photorépétiteur pour élaborer le masque définitif. On a représenté, figure 1, la maquette réduite correspondant au stade du dépôt des interconnexions. On y voit les plots de branchement extérieur 13, 14 et 15, d'autres non désignés et les interconnexions 131, 141 et 151. On s'est limité aux éléments ci-dessus en vue de simplifier le dessin. On observe généralement, au voisinage des plots, des zones disponibles pour y. faire figurer des mentions d'identification. Mais, dans la fabrication classique, ces mentions sont identiques pour tous les circuits intégrés d'un mtme modèle (cas de la zone 12 : mention CI...) tandis que, dans le cas de l'invention on fait apparature une mention de repérage individuel (cas de la zone il : 536) qui est par exemple une combinaison numérique. On a représenté, figure 2, un système connu à trois chiffres, du type à 7 segments. Ceux-ci a, b, c, d, e, f, et g forment deux carrés adjacents superposés. les segments étant par exemple normalement transparents, on matérialise une combinaison en rendant opaques certains d'entre eux. Autrement dit, chaque combinaison est l'équivalent d'un masque. Or, on sait que la maquette réduite représentée figure 1, est reproduite par le photorépétiteur en n exemplaires disposés en un certain nombre de lignes et de colonnes pour épouser le contour de la plaquette de matériau semiconducteur. Si l'on désire, ce qui est le but de l'invention, individualiser chacun des n exemplaires, on doit à chaque pas du photorépétiteur, faire varier la combinaison matérialisée dans la zone Il de la maquette réduite. Or, le passage rapide d'une combinaison à la suivante dans un système tel que celui de la figure 2, peut être réalisé facilement en faisant appel aux dispositifs à cristaux liquides. L'emploi de cristaux liquides dans le cadre de l'invention est une application de l'effet D.S.#. dynamic scattenng mode, se 1on la terminologie amglo.saxonne) mis en évidence par G.H. HEII##EIER dans les cristaux liquides à structure nématique. Cet effet est pro voqué par l'application d'un champ électrique accompagné du passage de courant. En l'absence de champ, le cristal nématique est un milieu franchement transparent ; 11 application du champ rend ce milieu franchement diffusant.Un dispositif élémentaire d'application de l'effet D.S.W. est représenté en coupe figure 3. Il comporte deux lames de verre 31 et 32 maintenues à écartement fixe par des cales en matière transparente (film plastique par exemple) 34 et 35. Sur la face interne des lames, on a déposé des couches 36 et 37 d'oxyde stannique, transparent et conducteur de l'électricité. Ces dépôts rectangulaires constituent deux électrodes en vis-à-vis. Ils cou vrent les lames de verre sur la surface d'un segment tel que ceux figurés en a, b, etc... figure 2. Entre les lames on enferme le cristal liquide 33. les électrodes 36 et 37 sont reliées respectivement à une borne 38 et à une borne de masse 39. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : on applique une tension électrique continue entre les bornes 38 et 39, ce qui a pour effet de rendre diffusant le segment de cristal liquide compris entre les électrodes 36 et 37. L'expérience et la théorie montrent que le dispositif de la figure 3 se comporte comme un masque dont les parties opaques seraient les segments diffusants et les parties claires, le reste du dispositif. Un dispositif à 3 chiffres comportera 21 segments que l'on rendra diffusants ou non suivant la combinaison à reproduire. La figure 4 est un schéma de principe d'un système de matérialisation des combinaison8 numériques ou alphanumériques. Il comporte un compteur 41, un codeur 42 et un dispositif à cristaux liquides conforme au principe qui vient d'être décrit. Le compteur 41 reçoit par la borne S des impulsions de commande provenant du système de photorépétition, par exemple, par cellule photoélectrique d'une part, et d'autre part, il transmet au codeur 42, par une liaison à p conducteurs, des signaux représentatifs de chacune des combinaisons successives élaborées par le compteur. Le codeur 42 traduit les signaux reçus en tensions destinées aux bornes de commande des segments de cristaux liquides, Il les transmet au dispositif 43 conforme au principe exposé à propos de la figure 3, par une liaison à q conducteurs. Si le système de photorépétition n'est pas utilisable pour commander le compteur 41, on fait appel à une horloge envoyant des impulsions sur la borne S. Cette horloge est synchronisée par l'avance pas à pas du système de photorépétition. A titre de variante de l'invention, on-remplace le compteur et le codeur de la figure 4 par un ordinateur programmé pour commander à la fois le dispositif à cristaux liquides et le photorépétiteur. Une autre variante possible de l'izrvefft;ion consiste à "graver" la combinaison de repérage individuel à un stade différent des la fabrication des circuits intégrés, par exemple celui d'une diffusion d'impuretés dopantes. Rien n'est changé au processus de l'invention et l'on aboutit à des masques de diffusion comportant les indications de repérage individuel. A l'issue du traitement de diffusion, ces indications deviennent lisibles par suite du changement de coloration que l'on observe généralement. Enfin, il est possible de graver les indications de repérage individuel par une opération de photorépétition distincte (antérieure ou#postérieure) de celle qui aboutit à la reproduction multiple de la maquette réduite deimasquage. En effet, comme il est visible, figure i, on réserve des zones distinctes pour chacun de ces masquages. Dans toutes les variantes ci-dessus, on peut encore remplacer le dispositif à cristaux liquides par un compteur mécanique. A titre d'exemple, on a représenté, figure 5, un mécanisme d'horlogerie 52 comportant trois cadrans 53, 54 et 55 de rayons croissants. Ces cadrans sont des disques minces débordant le pourtour du mécanisme 52 de manière à faire apparattre des fenêtres 56, 57 et 58.Des chiffres gravés sur des disques, non visibles en dehors des fenttres sur la figure 5 (car de diamètres légèrement inférieurs respectivement aux diamètres des cadrans) apparaissent dans lesdites fendtres. L'ensemble ainsi réalisé constitue un compteur numérique ou alphanumérique qui progresse d'une unité ou d'un caractère à chaque avance du système de photorépétition. Le mécanisme 52 comporte, par exemple, un moteur électrique pas à pas qui avance sous la dépendance d'une cellule photo électrique actionnée par chaque éclair de la photorépétition, normalement dotée d'un "flash" électronique. L'invention est applicable, moyennant certaines modifications, aux cas des masqueurs électroniques. On sait que la gravure du masque est alors opérée par un pinceau d'électrons dont l'intensité est modulée suivant un programme préétabli, au cours d'un balayage, ligne par ligne, d'une couche sensible aux 4lectrons. L'indication numérique ou alphanumérique est alors incluse dans un programme de gravure d'une plaquette complète comprenant comme sous programme ledit programme préétabli. Un avantage supplémentaire important de l'invention résulte de la possibilité de choisir des éléments-tests occupant des positions déterminées sur la plaquette et après essais complets des composants finis, de permettre l'établissement de corrélations des caractéris- tiques de ces éléments-tests et des éléments-voisins, puisque tous les circuits sont repérés. #'rENDICATI#S 1. Procédé de fabrication de dispositifs à semiconducteurs et notamment de circuits intégrés, du type comportant la production de masques appropriés à chaque stade d'opérations physico-chimiques, ladite production de masques comportant une étape de photorépétition, caractérisé en ce que ladite étape comporte en outre la reproduction d'un masque supplémentaire portant une indication numérique ou alphanumérique variable pas à pas, ladite indication étant matérialisée par des éléments alternativement opaques et transparents, le passage d'une indication à une autre étant effectué suivant un code préétabli par un dispositif de comptage. 2. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce que lesdites indications numériques ou slphanumdriques sont matérialisées par un dispositif de comptage mécanique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites indications numériques ou alphanumériques sont matérialisées par un dispositif à cristaux liquides. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif à cristaux liquides est commandé par un système de comptage et de codage desdites indications numériques ou alphanumériques. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce- que ledit système est actionné par la photorépétition. 6. Procédé selon la revendication t, caractérisé en ce que ledit stade d'opérations physico-chimiques est celui de 11 inter- connexion des 7. Procédé selon l'une des revendications t ou 4, caractérisé en ce que lesdites indication8 numériques ou alphanumériques sont incluses dans le programme d'un ordinateur. 8. Appareil de fabrication de dispositifs à semiconducteurs, notamment de circuits intégrés mettant en oeuvre un procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Dispositif à semiconducteurs, notamment circuit intégré, comportant une indication numérique ou alphanumérique individuelle obtenue par un procédé selon ltune des revendications 1 à 7.