PROCEDE DE PREPARATION DE PUCES ELECTRONIQUES, ET ENSEMBLE DE PUCES EN RESULTANT.
L'invention concerne, de façon générale, les techniques de fabrication et de test dans le domaine de la microélectronique.
Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier de ses aspects, un procédé de préparation de puces électroniques, comprenant une phase de test au cours de laquelle des signaux de test sont délivrés à chacune des puces d'un ensemble de puces appartenant p-hysiquement à une même plaquette de matériau semi-conducteur sur laquelle ces puces ont été réalisées ensemble, et une phase de repérage au cours de laquelle chaque puce de l'ensemble est identifiée comme étant, ou non, confoirme à un modèle fonctionnel préétabli selon qu'elle adopte, ou non, un comportement prédéterminé en réponse aux signaux de test.
Au ourd'hui, la plupart des plaquettes porteuses de puces électroniques doivent être testées à 100%, conformément à une approche qualitative connue sous 1 ' acronyme EWS (pour "Ele-ctrical Wafer Sort", c'est-à-dire "tri électrique de plaçruettes" ) .
Pour- ce faire, les puces sont connectées à la fois à un générateur de signaux de test par leurs ports d'entrée et de sortie, et à une source d'alimentation électrique par leuirs bornes d'alimentation.
Les signaux de test adressés à chaque puce par le générateur de signaux de test jouent le rôle de stimuli et indu-isent un certain comportement de cette puce, se
traduisant par des états logiques et / ou électriques dont la comparaison aux états normalement attendus en réponse à ces signaux de test permet de déterminer si la puce testée fonctionne correctement ou non.
Traditionnellement, les puces défectueuses font -L'objet d'un marquage à l'encre ou d'un repérage par enregistrement informatique de leur position sur la plaquette, afin d'être séparées des puces commercialisables et mises au rebixt .
Ce processus, qui requiert un matériel très sophist-Lqué et très coûteux, présente l'inconvénient supplémentaire de durer plusieurs dizaines de minutes ou plusieurs heurres par plaquette.
En effet, sa mise en œuvre exige, outre la mise au point du logiciel de test et son chargement sur le banc de test, le chargement physique de la plaquette sur" le banc d& test, l'alignement très précis de la plaquette pour la connexion de la sonde de test sur les ports d'entrée et de sorrtie de la puce à tester, le déroulement du test, le déplacement de la sonde et sa connexion sur la puce voisine de la plaquette, ce processus étant réitéré jusqu'à la fin du test de toutes les puces de la plaquette.
Plusieurs techniques ont été envisagées pour réduire le temps de test, et en particulier : (a) tester simultanément plusieurs puces de la plaquette en utilisant plusieurs sondes travaillant en parallèle, (b) éliminer de la séquence de test des tests dont le taux de défaillance est faible, (c) ne tester de façon complète que certaines puces, et (d) optimiser la séquence de test.
La première voie est intéressante, mais ne permet au mieux que de tester 128 puces en parallèle, alors que les plaquettes en contiennent typiquement plus de mille.
Les seconde et troisième voies sont en contradiction avec le souhait d'un test à 100%. Ainsi, si le test est malencontreusement effectué sur des puces saines d'une plaquette présentant par ailleurs des défauts localisés, toutes les puces défaillantes de cette plaquette seront à tort considérées comme opérationnelles.
Enfin, la dernière de ces voies n'apporte qu'une réduction relativement mineure du temps de test en contrepartie d'un effort relativement important d'optimisation de la séquence de test.
Cette problématique a conduit, plus récemment, à prévoir dans chaque puce, dès l'origine et par construction, des moyens de test internes de différents types, bien connus de l'homme du métier sous leurs acronymes correspondants- tels que DFT (pour "Design For Test", c'est-à-dire "construction adaptée au test"), BIST (pour "Built In Self Test", c'est- à-dire "autotest intégré"), SCAN (c'est-à-dire "balayage"), etc.
En dépit de l'intérêt considérable de ces outils, les techniques actuelles ne permettent pas de réduire le temps de test d'une plaquette en-dessous de plusieurs dizaines de minutes .
L'invention, qui se situe dans ce contexte, a pour but de proposer un procédé permettant de réduire, de façon très sensible, le temps de test des plaquettes.
A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une phase de fabrication antérieure à la phase de test et consistant au moins à équiper chacune des puces de l'ensemble d'un module de réception propre à recevoir des signaux transmis sans contact, d'un module d'autotest relié au module de réception de cette même puce, et d'un révélateur optique d'état, en ce que la phase de test est mise en œuvre en délivrant les signaux de test en parallèle aux modules de réception respectifs des différentes puces de l'ensemble à destination des modules d'autotest de ces mêmes puces, et en ce que la phase de repérage comprend une opération de commande du révélateur optique d'état de chaque puce au moyen du module d'autotest de cette puce, le révélateur optique d'état se plaçant, sous le contrôle du module d'autotest, dans l'un ou l'autre de deux états optiques différents selon que la puce qu'il équipe adopte, ou non, le comportement prédéterminé en réponse aux signaux de test.
La phase de test comprend une opération consistant à alimenter chacune des puces de 1 ' ensemble en énergie électrique et qui peut par exemple être mise en œuvre en alimentant les puces en parallèle au moyen d'une carte à pointes .
L ' opération de commande du révélateur optique d' état de chaque puce au moyen du module d'autotest de cette puce comprend avantageusement la commande du passage d'un courant électrique dans un élément électriquement modifiable de cette puce.
L'élément électriquement modifiable peut être constitué par un élément chauffant, tel par exemple qu'une résistance, subissant une élévation de température au passage du courant électrique.
Une telle élévation de température peut ainsi être captée par une caméra infrarouge, cette caméra participant ainsi à la visualisation du révélateur optique d'état que constitue 1 ' élément chauffant .
L'élément électriquement modifiable peut aussi, de façon alternative ou cumulative, être constitué par un élément à structure destructive, tel par exemple qu'un fusible, un fusible inverse, ou une diode zener, subissant une modification de structure au passage du courant électrique.
Dans ce cas, le changement irréversible d'état que représente cette modification de structure, par exemple la destruction d'un fusible peut, en soi, constituer le révélateur optique d'état.
Il est néanmoins encore possible de prévoir que la phase de fabrication comprenne, pour chaque puce, le dépôt sélectif d'une couche d'un matériau thermosensible placé en contact thermique avec l'élément chauffant, cette couche présentant une propriété optique variable avec sa température et formant avec 1 ' élément chauffant le révélateur optique d'état.
Pour éviter toute erreur de lecture du révélateur optique d'état, le dépôt sélectif de la couche de matériau thermosensible comprend de préférence une opération de
dépôt, sur toute la plaquette, d'une couche de résine thermosensible et photosensible, une opération de masquage et une opération de gravure, les opérations de masquage et de gravure éliminant au moins la résine thermosensible déposée sur la plaquette au voisinage des bornes d'alimentation et des ports d'entrées / sorties électriques des puces .
Le procédé de l'invention, lorsqu'il est considéré jusqu'à son terme, comprend, postérieurement à la phase de repérage, une opération de sélection au cours de laquelle sont éliminées les puces n'ayant pas adopté le comportement prédéterminé en réponse aux signaux de test, et une opération de découpage au cours de laquelle chaque puce de l'ensemble est physiquement séparée de la plaquette et des autres puces de l'ensemble.
L'invention concerne également tout ensemble d'au moins une puce électronique réalisée par la mise en œuvre du procédé tel que précédemment décrit, c'est-à-dire comportant tous les moyens qui ont permis la mise en œuvre de ce procédé.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique qui en illustre schématiquement le principe.
Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un procédé pour préparer, à leur commercialisation et leur exploitation ultérieure, des puces électroniques réalisées sur une même plaquette 100 de matériau semi-conducteur.
I-i ' invention porte essentiellement sur deux phases de ce procédé qui posent aujourd'hui problème, à savoir la phase cle test au cours de laquelle des signaux de test St sont cLélivrés à chacune des puces, telles que 11 à 13, d'un ensemble 10 de puces de la plaquette 100, et la phase de -repérage au cours de laquelle chaque puce de l'ensemble 10 est identifiée comme étant, ou non, dépourvue de défaut fonctionnel .
Pour replacer l'invention dans sa problématique, il s'agit clone, de façon aussi efficace que possible, d'adresser à chaque puce des signaux de test St produits par un générateur de séquence de test 20, et de déterminer si cette puce est ou non conforme à un modèle fonctionnel préétabli, selon qu'elle adopte ou non le comportement prédéterminé qui est attendu d'elle en réponse aux signaux cle test St.
Pour ce faire, le procédé de l'invention prévoit, dans la phase de fabrication qui précède la phase de test, d'équiper chacune des puces telles que 11 à 13 de la plaquette 100, d'un module de réception 2, d'un module cl'autotest 3, et d'un, révélateur optique d'état 4, le module de réception 2 étant au moins conçu pour recevoir eues signaux de test St transmis sans contact, par exemple par radio, par le générateur 20 de séquence de test.
Bien que ces différents modules soient représentés sur la figure comme étant individualisés, c'est-à-dire comme des éléments matériels séparés à la fois les uns des autres et clu cœur fonctionnel 6 de chaque puce, l'homme du métier comprendra d'une part que ces modules pourront comporter, eue façon connue, des éléments de programmation non
susceptibles d'être matérialisés sur la figure, et d'autre part que les éléments matériels constitutifs de ces modules pourront éventuellement être totalement imbriqués les uns dans les autres d'un point de vue topologique.
Ce qu'il convient en revanche de retenir de la représentation symbolique sous laquelle 1 ' invention est illustrée par la figure, c'est que le module d'autotest 3 est fonctionnellement lié au module de réception 2 et au cœur 6 de chaque puce, et que le révélateur optique d'état 4 est commandé par le module d'autotest 3.
De plus, le module d'autotest 3 est connecté au cœur 6 de la puce de manière à pouvoir injecter à ce dernier, et récupérer de ce dernier, les données d'entrée-sortie présentes sur les ports d'entrée-sortie 52 de ce cœur 6.
Grâce à cet agencement, la phase de test peut être mise en œuvre en adressant en parallèle, aux différents modules de réception 2 des différentes puces telles que 11 à 13 de la plaquette 100, les signaux de test St délivrés par le générateur 20 et destinés aux modules d'autotest 3 de ces mêmes puces . Dans le même temps, les différentes puces 11 à 13 de la plaquette 100 sont par exemple alimentées en énergie électrique, de façon connue en soi, au moyen d'une carte à pointes branchée en parallèle sur les différentes bornes d'alimentation électrique 51 de ces puces.
La priase de repérage est mise en œuvre, au niveau de chaque puce telle que 11 à 13 , en commandant le révélateur optique
d'état 4 de cette puce au moyen du module d'autotest 3 de cette même puce.
Plus précisément, le module d'autotest 3 de chaque puce place le révélateur optique d'état de cette puce dans l'un ou l'autre de deux états optiques différents selon que cette puce adopte, ou non, le comportement qu'elle est normalement supposée adopter en réponse aux signaux de test St.
Le révélateur optique d'état 4 de chaque puce peut prendre de nombreuses formes possibles.
En particulier, ce révélateur 4 peut comprendre un élément chauffant 41, tel qu'une résistance électrique, dans lequel le module d'autotest 3 de la puce commande sélectivement le passage d'un courant électrique pour en élever la température par effet Joule dans le cas où la puce a passé tout le test avec succès.
Dans ce cas, l'élévation de température de l'élément chauffant 41 de chaque puce opérationnelle peut être détectée par une caméra infrarouge fournissant une image sur laquelle toutes les puces opérationnelles de la plaquette sont simultanément visibles, et donc repérées par leur position sur la plaquette.
L'élément 41 dans lequel le module d'autotest 3 de chaque puce commande le passage d'un courant électrique peut aussi être constitué par un élément à structure destructive, tel par exemple qu'un fusible, un fusible inverse, ou une diode zener, c'est-à-dire par un élément subissant une modi ication de structure au passage d'un courant
électrique correctement calibré pour opérer une telle modification de structure.
A toutes fins utiles, on rappelle ici qu'un fusible inverse, connu de l'homme du métier sous sa dénomination anglaise "antifuse" est un élément qui change d'état par destruction d'un isolant et qui, à l'inverse d'un fusible, subit donc un abaissement de son impédance en passant de son état initial à son état final.
Dans tous les cas où l'élément 41 présente une structure destructive, le révélateur optique d'état 4 peut, pour chaque puce, être constitué par cet élément, la destruction de cet élément indiquant que la puce qu'il équipe est opérationnelle.
Néanmoins. , dans tous les cas où l'élément 41 est le siège d'un dégagement de chaleur au passage du courant électrique déclenché par le module d'autotest, le révélateur optique d'état 4 de chaque puce peut, en plus de cet élément, comprendre une couche d'un matériau thermosensible 42 sélectivement déposé sur la puce, placé en contact thermique avec l'élément 41 de cette puce, et présentant une propriété optique variable avec sa température.
Par exemple, le matériau thermosensible change de couleur de façon irréversible lorsqu'il subit une élévation de température, un tel changement de couleur identifiant donc chaque puce opérationnelle.
De préférence, la couche de matériau thermosensible 42 est constituée par une couche de résine non seulement thermosen-sible mais également photosensible.
Dans ce cas, il est possible de déposer, dans un premier temps, cette résine sur toute la plaquette 100, puis d'éliminer, par des opérations de masquage et de gravure bien connues de l'homme du métier, la résine qui a été déposée sur la plaquette au voisinage des bornes d'alimentation 51 et des ports d'entrées / sorties électriques de chaque puce, ainsi que de toute autre structure susceptible d'être le siège d'une élévation de température, indépendamment de la température de l'élément 41.
Cette mesure de précaution permet d'éviter tout changement optique intempestif de la couche de matériau thermosensible en soustrayant ce changement à l'influence de paramètres non pertinents, et donc d'éviter toute erreur dans l'identification des puces opérationnelles.
Après la pb_ase de repérage, la plaquette 100 est découpée de manière à détacher chaque puce de cette plaquette et à la séparer des puces voisines, toutes les puces préalablement repérées comme non fonctionnelles étant alors éliminées . Comme le comprendra l'homme du métier à la lecture de la description ci-dessus, la mise en œuvre du procédé de 1 ' invention implique la fabrication de plaquettes dont les puces sont individuellement dotées d'un module de réception 2, d'un module d'autotest 3, et d'un révélateur optique d'état 4, ce procédé conduisant donc à l'obtention de telles puces .