Contribution à l'amélioration de l'observabilité et de la reproductibilité des défauts dans les dispositifs semi-conducteurs

par Loïc Welter

Thèse de doctorat en Micro et Nanoélectronique

Sous la direction de Jean-Michel Portal et de Hassen Aziza.

Le président du jury était Gérard Ghibaudo.

Les rapporteurs étaient Fabien Clermidy, Lionel Torres.


  • Résumé

    Les défauts récurrents apparaissant dans des contextes particuliers ont un impact non négligeable sur le rendement, lors de la fabrication des noeuds technologiques nanométriques. C'est pourquoi une nouvelle méthode de contrôle du procédé de fabrication in-situ est développée, en vue d'améliorer la performance globale de l'outil de production. Elle se veut complémentaire des techniques d'analyses de défaillance classique, notamment en cas de crise. Le principe est de transformer un circuit de production en un véhicule de test en réutilisant des éléments qui le composent. Le circuit perd alors sa fonctionnalité originale au profit de fonctions de contrôle du procédé de fabrication réalisées uniquement à base de cellules logiques disponibles en grand nombre dans les circuits. Cette transformation, baptisée «échange topologique», implique la modification de certains niveaux de métallisation et nécessite la création d'un flot de conception particulier, basé sur des techniques d'Engineering Change Order (ECO). Comme plusieurs fonctions doivent pouvoir cohabiter ensemble sur un même véhicule, un système de multiplexage a été évalué. La faisabilité est montrée au travers d'un circuit de test réalisé de manière analogue à un circuit en production. Il est transformé pour l'exemple en un système intégré de contrôle d'épaisseur de diélectrique.

  • Titre traduit

    Contribution to the improvement of defects observability and reproducibility in semiconductor devices


  • Résumé

    Recurrent defects appearing in specific contexts have a significant impact on nanoscale technology nodes manufacturing process yield. Therefore, a new in-situ process monitoring method is developed to improve the overall performance of the production tool. It is complementary to classical failure analysis techniques, especially when a yield crisis occurs. The idea is to transform a production circuit into a test vehicle by reusing its components. The circuit loses its original functionality in favor of process monitoring functions, carried out only with standard cells widely available in circuits. This transformation, called "topological exchange" involves modifying some levels of metallization and requires the creation of a particular design flow, based on Engineering Change Order (ECO) techniques. As several functions must be able to cohabit on the same vehicle, a multiplexing system is evaluated. Feasibility is shown through a test circuit designed analogously to a production circuit. It is transformed for the example into an integrated dielectric thickness control system.


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