Brevet FR2783971A1 — publié le 20000331

"Circuit semi-conducteur comprenant des motifs en surface et procédé de réglage d'un outil par rapport à cette surface" La présente invention concerne le domaine des circuits semi-conducteurs. Lorsqu'on fabrique des circuits semi-conducteurs prototypes et lorsqu'on fabrique à la chaîne des circuits semi- conducteurs, on effectue des tests électriques afin de détecter et localiser d'éventuelles défaillances dans la structure des circuits semrni- conducteurs testés. De telles défaillances peuvent, en particulier, consister en des composants imparfaitement réalisés, des connexions électriques entre les composants manquantes ou qui ne devraient pas exister. L'endroit de la défaillance dans sa structure étant localisé, on a besoin d'examiner physiquement le composant semi- conducteur testé, la ou les défaillances résultant du test électrique et éventuellement de procéder à une réparation. Pour celà, il existe des machines qui comprennent une chambre dans laquelle on peut installer le circuit semi-conducteur testé et qui comprennent des outils pour effectuer des opérations d'examen et/ou d'intervention tels que des outils à faisceau d'ions focalisé (F.I.B.) et/ou des testeurs à faisceau d'électrons (E.B.), pour par la suite modifier ou adapter les procédés de fabrication des circuits semi-conducteurs. Ces machines sont équipées d'un appareillage électronique de navigation qui permet à l'opérateur de faire un relevé topographique des parties en saillie de la surface supérieure du circuit semi-conducteur testé résultant de la dernière couche des composants du circuit et de mettre en coïncidence l'image de ce relevé topographique avec l'image contenue dans une base de données d'un dessin de référence correspondant à cette topographie. Ces deux images étant accrochées puis superposées, l'opérateur peut alors procéder au réglage de l'outil par rapport à la surface du circuit semi- conducteur de façon à l'amener dans une position choisie en prenant comme référence l'image du dessin de référence liée à la position de l'outil, cette position choisie correspondant à l'endroit d'une défaillance constatée préalablement par le test électrique. Cette manière de procéder présente cependant des limites qui sont d'autant plus un handicap que les circuits semi-conducteurs présentent des composants internes de plus en plus rapprochés. En effet, dans le cas o la surface extérieure du circuit semi-conducteur présente des parties en saillie relativement rapprochées, le positionnement de l'outil peut être effectué avec une relative grande précision. Cependant, dans le cas o la surface extérieure du circuit semiconducteur testé présente des parties en saillie relativement éloignées, on rencontre des difficultés de positionnement, notamment en ce qui concerne l'orientation du circuit semi-conducteur par rapport au dessin de référence. De plus, ce positionnement devient quasiment impossible lorsque la surface extérieure du circuit semi-conducteur testé présente peu ou pas de parties en saillie, comme c'est le cas en particulier des circuits mémoires qui ne présentent que rarement, sur leur surface extérieure, que deux bandes périphériques en saillie dédiées aux alimentations électriques. Dans ce cas, on est obligé, à l'aide d'un outil de la machine, de mettre à nu, dans la région de l'endroit que l'on souhaite explorer, au moins deux parties locales d'une couche intérieure du circuit semi-conducteur, par exemple une couche de métallisation, en enlevant les couches supérieures, d'effectuer le relevé topographique des parties découvertes, de mettre ce relevé topographique en coincidence avec l'image contenue dans une base de données du dessin de référence de cette couche intérieure. Après quoi, on peut procéder au réglage de l'outil par rapport au dessin de référence accroché au relevé topographique. Il résulte de ce qui précède que les opérations à effectuer pour positionner l'outil par rapport à la surface extérieure du circuit semiconducteur sont relativement fastidieuses et peuvent s'avérer imprécises. Dans ce cas, les interventions effectuées localement sur le 1 circuit semi-conducteur testé s'avèrent ne pas se trouver au bon endroit, conduisant à une détérioration définitive du circuit testé. Le but de la présente invention est de proposer un circuit semiconducteur et un procédé de réglage d'un outil par rapport à ce semi-conducteur facilitant ce réglage, qui permettent notamment de réduire les inconvénients des techniques actuelles décrites précédemment. Selon un premier objet, le circuit semi-conducteur selon l'invention, pris à au moins une étape de sa fabrication ou en fin de fabrication, comprend une multiplicité de motifs de repérage isolés électriquement des composants du circuit et formant une multiplicité de parties en saillie régulièrement réparties sous forme d'une matrice sur au moins une partie de sa surface extérieure et déterminant une multiplicité de zones de repérage adjacentes. Selon l'invention, le circuit semi-conducteur comprend de préférence des motifs métalliques de repérage, réalisés dans au moins un niveau de métallisation du circuit. Selon l'invention, les motifs de repérage réalisés dans au moins deux couches métalliques sont de préférence superposés. Selon l'invention, ledit motif métallique de repérage est recouvert d'une couche extérieure isolante suivant le profil de ce motif métallique. Selon l'invention, lesdits motifs de repérage sont de préférence alternativement de formes différentes. Selon l'invention, le pas desdits motifs de repérage peut avantageusement être égal à un multiple d'un pas de la structure d'au moins certains des composants dudit circuit. Selon l'invention, lesdits motifs de repérage comprennent de préférence des chiffres de repérage. Selon l'invention, au moins certains desdits motifs de repérage comprennent de préférence des formes indiquant une direction commune. Selon un second objet, le procédé de réglage d'un outil dans une position particulière par rapport à la surface dudit circuit 1 semi- conducteur, mettant en oeuvre un appareillage électronique de navigation de l'outil par rapport à ladite surface en correspondance avec un dessin comprenant des motifs de référence correspondant aux motifs de repérage dudit circuit, consiste, selon l'invention, à effectuer le relevé topographique au moins partiel des motifs de la surface supérieure du circuit semi-conducteur, à mettre en coïncidence les uns par rapport aux autres les motifs de référence dudit dessin et les motifs du relevé topographique, et à régler la position de l'outil par rapport à au moinscertains des motifs de référence adjacents, ou des motifs de repérage adjacents, déterminant la zone de repérage particulière dudit circuit semi-conducteur dans laquelle se situe ladite position particulière. La présente invention sera mieux comprise et appréciée à l'étude d'un circuit semi-conducteur et d'un procédé de réglage d'un outil par rapport à sa surface, décrits à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin sur lequel: - la figure 1 représente une coupe partielle d'un circuit semi-conducteur selon la présente invention; - la figure 2 représente une vue de dessus partielle du circuit semi- conducteur de la figure 1; - la figure 3 représente une coupe schématique d'une machine de tests et de réparation de circuits semi- conducteurs associée à un appareillage électronique de navigation; - la figure 4 représente une image visible sur l'appareillage électronique de navigation; - et les figures 5a à 5d représentent des étapes d'un procédé d'intervention sur un circuit semi-conducteur selon l'invention. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit qu'on a représenté un circuit semi-conducteur 1 qui, au-dessus de son volume 2 dans lequel sont réalisés ses composants électroniques, comprend une couche plate d'isolant ou d'oxyde 3. Sur cette couche plate isolante 3, le circuit 1 comprend un dernier niveau de métallisation 4 constitué d'une multiplicité de 1 motifs métalliques de répérage 5, isolés électriquement des composants électroniques du circuit 1. Le circuit 1 comprend également, sur toute sa surface, une couche extérieure 6 d'isolant et de protection, qui recouvre la couche 3 et la couche de métallisation 4. L'épaisseur de la couche extérieure 6 est sensiblement constante et permet la formation d'une multiplicité de parties en saillie constituant des motifs de repérage 7 au-dessus des motifs métalliques de repérage 5. Dans l'exemple représenté, les motifs métalliques 5 auxquels correspondent les motifs de repérage en saillie 7, sont disposés de façon régulière, à distance les uns des autres, sous la forme d'une matrice carrée, de façon à déterminer une multiplicité de zones de repérage adjacentes 8 sur la surface du circuit, délimitées chacune en ses coins par quatre motifs adjacents. Selon une exécution préférée, le pas P en abscisse et en ordonnée, des motifs métalliques 5 et en conséquence des motifs de repérage 7 peut être égal à un multiple d'un pas de la structure interne d'au moins certains des composants électroniques du circuit 1. Dans un exemple, ce pas peut être égal à trente microns. Dans l'exemple représenté, les motifs métalliques 5 et en conséquence les motifs de repérage en saillie correspondants 7 sont formés alternativement de flèches 5a, 7a et d'ailes 5b, 7b, qui indiquent une direction commune, par exemple à 45 par rapport à la matrice précitée. Les motifs métalliques 5 et les motifs de repérage 7 associés comprennent également des chiffres de répérage différents, par exemple allant en croissant en abscisse et en ordonnée de la matricé précitée de façon à constituer des échelles graduées. De préférence, les largeurs des branches constituant les motifs métalliques de repérage 5 sont aussi faibles que possible. Dans un exemple, cette largeur peut être égale à environ un demi micron. De plus, la longueur de ces branches peut égale à environ trois microns. 1 Dans la mesure o la couche d'isolant 3 du circuit 1 est plate, il est particulièrement avantageux de prévoir des motifs métalliques 5 et des motifs de repérage 7 associés sur toute sa surface. Dans le cas o le circuit 1 comprendrait des composants dans la dernière couche de métallisation 4, éventuellement réalisés en même temps que les motifs métalliques 5, il est avantageux de prévoir des motifs métalliques 5 et les motifs de repérage associés dans les zones plates de la couche d'isolant 3. En se reportant à la figure 3, on va maintenant décrire succinctement une machine 9 de tests et de réparation à laquelle est connecté un appareillage électronique de navigation 10, dont les structures et le fonctionnement sont connus en soi. La machine 9 comprend une chambre verticale 11, délimitée par un carter inférieur 12 et un couvercle 13 reposant sur le carter 12 par l'intermédiaire d'un joint 14. Le couvercle 13 est équipé de moyens connus 15 pour le maintien, dans la chambre 11, d'un circuit semi-conducteur 1 par ses bords. La chambre 11 est reliée à une pompe à vide 16. Dans la partie inférieure de la chambre 1 1 est disposé un outil constitué par un émetteur 17 d'un faisceau d'ions à haute énergie, par exemple une source gallium, émettant vers le haut en direction du circuit 1. Dans la partie supérieure de la chambre 11 est prévu un outil constitué par un détecteur 18 placé latéralement à 45 par rapport au circuit 1, ce détecteur permettant de détecter les ions ou électrons secondaires émis par le circuit 1 sous l'effet du faisceau produit par l'émetteur 17. Dans la partie supérieure de la chambre 1 1l est également prévu un système de buses 19 d'injection de gaz, disposé latéralement et orientée à 45 en direction du circuit 1. Ce système de buses 19 est destiné à l'injection dans la chambre 11, sélectivement, d'un gaz d'attaque d'oxyde, un gaz d'attaque de métal, d'un gaz de dépôt de métal et d'un gaz de dépôt d'oxyde. 1 L'émetteur 17, le détecteur 18 et la buse 19 sont portés par le carter 12. Ce carter 12 est déplaçable horizontalement par rapport au couvercle 13 sous l'effet de moteurs 20. L'appareillage électronique de navigation 10 comprend un ordinateur 21 comprenant une base de données 22 et associé à un écran de visualisation 23 et à un organe de commande 24 constitué par un clavier et/ou une souris, cet ordinateur 21 étant connecté et susceptible de commander la pompe 16, l'émetteur 17, le détecteur 18, le système de buses 19 et les moteurs 20. Grâce à l'appareillage électronique de navigation 10, l'opérateur peut effectuer par balayage du faisceau émis par l'émetteur 17 de la surface du circuit semi-conducteur 1 disposé dans la chambre 11 de la machine 9, un relevé topographique de cette surface, de manière à faire apparaître sur l'écran 23 ce relevé topographique repéré sur la figure 4 sous la référence 25. Ce relevé topographique fait apparaître les motifs de repérage 7 en saillie. L'opérateur fait également apparaître sur l'écran 23 le dessin des motifs métalliques de repérage 5 du circuit semi-conducteur 1, qui est stocké dans la base de données 22, ce dessin étant repéré sur la figure 4 sous la référence 26. Comme le montre la figure 4, l'opérateur met alors en coïncidence les uns par rapport aux autres les motifs 105 du dessin 26 et les formes 107 du relevé topographique 25. Cette action est facilitée par le fait que les motifs de répérage 7 sont orientés et présentent des chiffres de repérage. Cette mise en coïncidence étant réalisée, l'opérateur peut procéder à tout positionnement particulier du faisceau de l'émetteur 17 par rapport à la surface du circuit semi-conducteur 1, qui se produit par déplacement du carter 11 par rapport au couvercle 13 sous l'effet des moteurs 20 grâce au fait que la position du carter est assujettie aux dessins visibles sur l'écran conformément au programme de l'ordinateur 21, la position du faisceau de l'émetteur 17 étant aussi visualisée sur l'écran 23. 1 Dans un exemple, comme le montre la figure 5a, le circuit semiconducteur 1 présente, dans son volume 2, une bande métallique 27 qui présente un défaut ou une défaillance constitué par une interruption 28 non souhaitée, préalablement détecté par un test électrique du circuit 1 et localisé par exemple dans une zone de repérage particulière 8a délimitée par quatre motifs de repérage 7 adjacents particuliers et numérotés. L'opérateur peut commander l'ordinateur 21 pour qu'il commande la machine-9 de façon à positionner en 17a l'émetteur 17 par rapport à la surface du circuit semi-conducteur 1, exactement à la verticale du défaut 28 en utilisant comme référence de réglage ces quatre motifs de la zone de repérage 8a. L'opérateur peut alors programmer l'ordinateur 21 de telle sorte qu'il commande la machine 9 de manière à exécuter, comme le montre la figure 5b, un trou 29 dans le circuit semi-conducteur 1 jusqu'à découvrir le défaut 28, à exécuter un dépôt métallique 30 dans le fond du trou 29 de manière à connecter les deux branches de la bande métallique 27 comme le montre la figure 5c, et à remplir le trou 29 comme le montre la figure 5d. Bien entendu, l'exemple ci-dessus décrite en référence aux figures 5a à 5d n'est pas limitatif. L'opérateur pourrait utiliser la machine 9 et l'appareillage électronique de navigation 10 pour exécuter toutes autres opérations connues en soi telles que la mise à jour et la visualisation sur l'écran 23 de toutes formes intérieures des composants du circuit semi-conducteur 1, la réparation de toutes connexions horizontales ou verticales manquantes ou la suppression de connexions qui ne devraient pas exister à l'intérieur des composants du circuit semi-conducteur 1. Il résulte de ce qui précède que les motifs de repérage 7 en saillie sur la surface du circuit semi-conducteur 1, prévus spécialement, permettent d'obtenir un réglage précis de la machine 9 par rapport à la surface du circuit 1 installé dans la chambre 11 et en conséquence des interventions localisées avec précision, quelle que soit la structure interne des composants du circuit semi-conducteur 1. 1 En outre, le niveau de métallisation 4 pourrait être un niveau de métallisation intermédiaire destiné à être recouvert ultérieurement par d'autres niveaux de métallisation, dans lesquels des motifs métalliques de repérage pourraient également être prévus, de préférence de façon superposée aux motifs métalliques de repérage 5. 1 REVENDICATIONS 1. Circuit semi-conducteur pris à au moins une étape de sa fabrication ou en fin de fabrication, caractérisé par le fait qu'il comprend une multiplicité de motifs de repérage isolés électriquement des composants du circuit et formant une multiplicité de parties en saillie (7) régulièrement réparties sous forme d'une matrice sur au moins une partie de sa surface extérieure et déterminant une multiplicité de zones de repérage adjacentes (8). 2. Circuit - semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des motifs métalliques de repérage (5), réalisés dans au moins un niveau de métallisation du circuit. 3. Circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les motifs de repérage réalisés dans au moins deux couches métalliques sont superposés. 4. Circuit semi-conducteur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ledit motif métallique de repérage est recouvert d'une couche extérieure isolante (6) suivant le profil de ce motif métallique. 5. Circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits motifs de repérage (5, 7) sont alternativement de formes différentes. 6. Circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le pas desdits motifs de repérage (5, 7) est égal à un multiple d'un pas de la structure d'au moins certains des composants dudit circuit. 7. Circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits motifs de repérage (5, 7) comprennent des chiffres de repérage. 8. Circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins certains desdits motifs de repérage (5, 7) comprennent des formes indiquant une direction commune. 9. Procédé de réglage d'un outil dans une position particulière par rapport à la surface du circuit semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, mettant en oeuvre un 1 appareillage électronique de navigation de l'outil par rapport à ladite surface en correspondance avec un dessin comprenant des motifs de référence correspondant aux motifs de repérage dudit circuit, caractérisé par le fait qu'il consiste - à effectuer le relevé topographique (25, 107) au moins partiel des motifs de repérage (7) de la surface extérieure du circuit semi-conducteur, - à mettre en coïncidence les uns par rapport aux autres les motifs de référence (26, 105) dudit dessin et les motifs du relevé topographique, - à régler la position de l'outil (17, 18) par rapport à au moins certains des motifs de référence adjacents, ou des motifs de repérage adjacents, déterminant la zone de repérage particulière (8a) dudit circuit semi-conducteur dans laquelle se situe ladite position particulière (17a).