Le rôle des interconnexions. L'évolution des interconnexions. Les interconnexions sur un niveau élaboration des contacts

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1 Le rôle des interconnexions L'évolution des interconnexions Utilisation du transistor en association avec d'autres dispositifs électriques La liaison entre des composants par circuit INTEGRE Nécessité de contacts sur le transistor S G D La liaison entre des composants par circuit imprimé La liaison entre des composants par des fils soudés Les interconnexions et la séquence de fabrication - précisons le vocabulaire Les interconnexions sur un niveau élaboration des contacts Étape de fabrication Appellation GRESSI Appellation Production 1. Dépôt d'une couche isolante ISOLATION TRANSISTOR INTERCONNEXIONS FRONT-END BACK-END FRONT-END 2. Dépôt d'une couche de résine et définition des trous de contact par photolithographie ASSEMBLAGE (ou packaging) BACK-END 3. Gravure des contacts et retrait de la résine

2 Les interconnexions sur un niveau définition des conducteurs Quelles sont les caractéristiques d'une bonne interconnexion? 1. Dépôt d'une couche conductrice Conductivité de la couche conductrice 2. Dépôt d'une couche de résine et définition des bandes conductrices par photolithographie 3. Gravure des bandes conductrices Qualité d'isolation de la couche isolante Qualité du contact conducteur - silicium conducteur - grille Quelles sont les qualités de la couche conductrice? Quelques critères de choix du matériau conducteur Objectifs de la couche conductrice Avantages Inconvénients ρ résistivité du conducteur l longueur du conducteur s section du conducteur Conduire le courant le mieux possible sans échauffement Résistance de la couche conductrice faible R=ρ x l/s fixés par conception et géométrie Résistivité de la couche conductrice faible Argent Bon conducteur Risque d'oxydation et de corrosion ρ=1,6µω.cm Prix élevé sensibilité à l'électromigration Cuivre Bon conducteur Risque d'oxydation et de corrosion ρ=1,7µω.cm Gravure difficile Diffusion facile du cuivre dans l'oxyde de silicium Or Bon conducteur Prix élevé ρ=2,3µω.cm Gravure difficile Diffusion d'or facile dans l'oxyde de silicium Aluminium Assez bon conducteur Matériau mou ρ=3µω.cm Sensibilité à l'électromigration Prix faible gravure aisée résistance aux traitements absence de diffusion dans l'oxyde

3 Quels sont les objectifs de la couche isolante? Quel matériau isolant choisir? Exemple de courants parasites Passage métal/silicium Objectif de la couche isolante Empêcher les passages de courants parasites Passage métal/métal Utilisation d'un bon isolant à capacité faible Capacité : C = ε x S / e ε : Constante diélectrique e : épaisseur isolant S : section fixés par conception et géométrie ε e S Avantages Inconvénients Air ε = 1 Inutilisable pour des dimensions faibles circuits à fils circuits imprimés TEFLON ε = 2 Dépôt délicat (adhérence couche) Problèmes d'adhérence des couches supérieures SiO2 ε = 4 Matériau bien connu, facile à mettre en oeuvre Bonne stabilité Bonne adhérence Si3N4 Matériau bien connu, facile à mettre ε = 7 oeuvre Encore une caractéristique pour les interconnexions : la qualité des contacts Métal Exemple d'interconnexion sur un niveau l'inverseur Ve 0V +5V Vs Silicium Zone de contact l s Ve Xj Ouverture de contact Rco Grille Jonction métallique Xac x Rsp Rsh Rac 0V S G D D G S Vs +5V

4 La limite des interconnexions à un niveau le point mémoire D RAM Les interconnexions multi-niveaux +5V +5V 1. Réalisation du 1er niveau d'interconnexions 2. Dépôt d'une couche isolante (SiO2) 3. Ouverture des trous de contact (via) photolithographie 4. Dépôt d'une couche conductrice photolithographie des bandes 0V 0V Quels sont les paramètres essentiels d'une bonne interconnexion sur plusieurs niveaux? Quel est le rôle d'une couche de passivation? Qualité du contact conducteur-conducteur (VIA) Interconnexions sur plusieurs niveaux = Interconnexions sur un niveau + Interconnexions de niveau 2 à n Isolation entre niveaux Assurer une protection contre les agressions d'origine : - mécanique : poussière, contraintes,... - chimique : humidité, contaminants,... Dépôt d'une couche isolante Oxyde de silicium ou Nitrure de silicium

5 Les opérations d'assemblage des circuits intégrés Les opérations d'assemblage des circuits intégrés - suite Circuits sur plaquettes Mise en place du circuit dans le boîtier (collage ou soudure) Soudure des fils entre les plots du circuit et les broches du boîtier Découpe des circuits Tri des circuits Les opérations d'assemblage des circuits intégrés - fin Source de défauts - Dépôt - Fermeture du boîtier Fissures de l'isolant entre couches Trous dans l'aluminium (voids ou mouse bits) Excroissance latérale sur les bandes d'aluminium (hillocks) Marquage et identification Test final Étanchéité Électrique Mécanique... Conditionnement final Rétractation diélectrique pendant la montée en température lors des recuits Diffusion de l'aluminium sous contrainte Dilatation thermique de l'aluminium

6 Source de défauts - Lithographie - Source de défauts - Gravure - Résidus de résine entre bandes Basculement des bandes de résine Rétrécissement des bandes Résidus de métal entre bandes Particules Corrosion des bandes métal Décollement des pistes Lumière incidente Motif inférieur "Notch" Ligne de résine Al Couche réfléchissante SiO2 Mauvais développement Mauvaise adhérence de la résine sur la couche inférieure Réflexions parasites pendant l'insolation Relief trop important sous l'aluminium Mauvais nettoyage du réacteur de gravure Présence de chlore dans la résine Surgravure trop importante