Brevet FR2905518A1 — publié le 20080307

Puce microélectronique à faces latérales munies de rainures et procédé de fabrication Domaine technique de l'invention L'invention est relative à une puce microélectronique comportant deux faces principales parallèles et des faces latérales. L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'une telle puce microélectronique. État de la technique 15 Actuellement, de nombreuses applications réclament la confection de tissus ou de tricots apportant des fonctions électroniques, appelés textiles actifs. Par exemple les tissus thermoélectriques génèrent de l'énergie à partir d'un gradient de température, les tissus piézoélectriques sont capables 20 d'alimenter une électronique par récupération d'énergie de mouvement. Cette énergie alimente alors un circuit électronique solidaire du tissu. Deux techniques de fabrication de tels textiles sont actuellement pratiquées. Dans l'une d'elles, les fonctions électroniques sont adjonction de circuits 25 électroniques aux textiles. Par exemple, les fonctions électroniques sont réalisées par une puce microélectronique reliée avec d'autres puces ou avec une alimentation en énergie à l'aide de plots reliés à des éléments mécaniques soudables au moyen de fils de liaison comme classiquement en électronique avec un boîtier protégeant le circuit et les plots. Les fonctions 30 électroniques réalisables peuvent être complexes, mais la stabilité mécanique de la puce électronique intégrée dans le textile est très mauvaise. 10 2905518 2 Une telle intégration est longue et nécessite des machines complexes spéciales. D'autre part, la connectique présente un encombrement non négligeable devant celui de la partie active de la puce. 5 Dans l'autre technique de fabrication encore expérimentale, l'électronique est imprimée sur le textile, ce dernier jouant le rôle de support. Généralement ces textiles supports sont obtenus par tissage classique. Mais la complexité des fonctions électroniques réalisables par ces techniques est très limitée, et bien inférieure à celle que l'on peut atteindre avec des puces microélectroniques. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser une puce microélectronique dont 15 l'intégration dans un tissu ou un tricot est améliorée. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'au moins l'une des faces latérales comporte, parallèlement aux faces principales, une rainure de logement d'un élément de forme filaire. 20 Selon un mode de réalisation préférentiel, la puce microélectronique comporte une première et une deuxième puces élémentaires comprenant chacune une petite base et une grande base parallèles reliées par au moins une face latérale plane inclinée formant un angle aigu avec la grande base, 25 les première et deuxième puces élémentaires étant solidarisées par leurs petites bases de manière que leurs faces latérales planes inclinées constituent ladite rainure en forme de V. Selon l'invention, un procédé de fabrication d'une telle puce 30 microélectronique comporte les étapes suivantes : 2905518 3 la fabrication simultanée, sur une même plaquette, d'une pluralité de puces élémentaires, séparées par des rainures en forme de V comprenant chacune deux parois convergentes, le dépôt d'un matériau électriquement conducteur formant, dans chaque 5 puce élémentaire, au moins un contact disposé entre un composant microélectronique intégré dans ladite puce élémentaire et une paroi d'une rainure adjacente, le collage de deux plaquettes par leurs faces comportant les rainures, de manière à ce que les rainures se superposent, 10 la découpe des plaquettes collées au niveau des rainures. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'une puce microélectronique selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation d'une puce microélectronique selon l'invention, la figure 3 représente le résultat de la première étape d'un exemple de procédé de fabrication de la puce de la figure 2, c'est-à-dire une plaquette comportant une pluralité de puces élémentaires, - la figure 4 représente la plaquette de la figure 3 après une étape de dépôt d'un matériau électriquement conducteur formant des contacts, la figure 5 représente le résultat de la troisième étape de l'exemple de procédé de fabrication de la puce de la figure 2, à savoir deux plaquettes de la figure 4 assemblées l'une sur l'autre, - la figure 6 est une vue en coupe d'un troisième exemple de réalisation d'une puce microélectronique selon l'invention. 2905518 4 Description de modes préférentiels de l'invention Sur la figure 1, un premier exemple de puce microélectronique 1 comporte un 5 substrat 2 plan muni de manière classique d'au moins un composant microélectronique 3. La puce microélectronique 1 possède ainsi deux faces principales 4 et 5 parallèles entre elles, reliées par des faces latérales constituant la tranche de la puce 1. Seules deux faces latérales 6, 7 sont représentées, mais leur nombre peut varier et dépend de la forme du contour io des faces principales 4, 5. Comme l'illustre la figure 1, chaque face latérale 6, 7 est en forme de gouttière parallèle aux faces principales 4 et 5, et constitue une rainure, repérée respectivement 8 et 9 pour les faces latérales 6, 7, permettant de 15 loger un élément de forme filaire. Les rainures de logement 8, 9 présentent une section concave. Plus précisément, la largeur des rainures 8, 9 est égale à la hauteur des faces latérales 6, 7 et sa section est en arc de cercle, c'est-à-dire en forme de C. La forme en C peut être exacte ou approximée avec des segments de droites. 20 Les rainures 8 et 9 peuvent être réalisées par toute technique adaptée, comme par exemple une gravure sèche ou humide, une ablation laser, une gravure chimique assistée par laser, un usinage mécanique... 25 La puce microélectronique 1 peut ainsi être facilement intégrée dans un textile car deux fils 10 ,11 adjacents, par exemple de trame, constitutifs de ce textile peuvent venir automatiquement s'insérer dans les rainures de logement 8, 9, que ce soit avec un procédé de tissage ou un procédé de tricotage. Les rainures de logement 8, 9 assurent une stabilité mécanique de 30 la puce microélectronique 1 par rapport au textile. II est clair qu'on tentera d'adapter le rayon de courbure des rainures de logement 8, 9 au diamètre 2905518 5 des fils 10, 11. Des rainures analogues peuvent être envisagées pour les fils de chaîne. Dans certaines variantes, les rainures 8, 9 sont revêtues par une couche 5 électriquement conductrice, respectivement 12, 13. Cette disposition permet d'utiliser des fils 10, 11 de trame ou de chaîne qui sont conducteurs électriquement et d'assurer un contact électrique avec ces fils 10, 11. Les fils peuvent être utilisés pour l'alimentation électrique du composant microélectronique 3 et éventuellement pour le transfert de données avec un 1 o multiplexage alimentation/données. Les fils peuvent aussi constituer des éléments rayonnants d'antennes (émission ou réception). Les couches électriquement conductrices 12, 13 peuvent être reliées électriquement de manière classique au composant microélectronique 3 par l'intermédiaire d'un via traversant 14 perpendiculaire aux faces principales 4, 5 ou d'une piste 15 conductrice 15 déposée sur la face du substrat 2 munie du composant 3 pour raccorder la couche 13 à un contact du composant 3. Dans une variante, les rainures de logement 8, 9 peuvent avoir une section en forme de V ou de V tronqué. Dans ce deuxième cas, chaque rainure 8, 9 20 comporte deux parois convergentes reliées entre elles par un fond plan. Dans un deuxième exemple de réalisation de puce microélectronique 1 selon l'invention, celle-ci est constituée d'une première et d'une deuxième puces élémentaires 16a, 16b comprenant chacune une petite base 17a, 17b et une 25 grande base 18a, 18b reliées par des faces latérales planes inclinées 19a, 19b. Pour chacune des puces élémentaires 16a, 16b, les faces latérales planes inclinées 19a, 19b forment un angle aigu avec la grande base 18a, 18b correspondante, et sont convergentes. Un composant 23a, 23b se situe au niveau de la petite base 17 (respectivement 17a, 17b) de chacune des 30 puces élémentaires 16a, 16b. Les puces élémentaires 16a, 16b sont solidarisées par leurs petites bases 17a, 17b de telle manière que leurs faces 2905518 6 latérales 19a, 19b constituent une ou plusieurs rainures de logement (en fonction du nombre de paires de faces latérales constituées par une face latérale 19a de la puce élémentaire 16a et par une face latérale 19b de la puce élémentaire 16b), au nombre de deux dans cet exemple et référencées 5 20 et 21. Les rainures de logement 20, 21 présentent donc une section en forme de V (plus particulièrement en forme de V tronqué sur la figure 2) et constituent les faces latérales 6 et 7 de la puce microélectronique 1. Les grandes bases 18a, 18b sont parallèles et constituent les faces principales 5, 6 de la puce microélectronique 1 de la figure 2. Les rainures de logement 20, 10 21 peuvent recevoir les fils 10 et 11 d'une manière identique à la puce microélectronique 1 de la figure 1. Les puces élémentaires 16a 16b sont assemblées l'une à l'autre par collage, ce qui constitue une couche de colle repérée 22 intercalée entre les petites 15 bases 17a, 17b. La colle peut être une résine, isolante, conductrice ou électroactive. Lors de cet assemblage, en déposant les résines sélectivement, il est possible de réaliser des liaisons électriques entre les composants microélectroniques 23a, 23b, et/ou des fonctions de capteur de pression ou de génération d'énergie (piézoélectricité) grâce à des insertions 20 en résine électroactive. L'assemblage des puces élémentaires 16a, 16b peut aussi être réalisé par un collage moléculaire. Dans ce dernier cas, la couche de colle 22 est absente. Les rainures de logement 20, 21 sont revêtues par une couche 25 électriquement conductrice, respectivement 24, 25, déposée sur les faces latérales planes inclinées 19a, 19b. Cette disposition permet d'utiliser des fils 10, 11 de trame ou de chaîne qui sont conducteurs électriquement et d'assurer un contact électrique avec ces fils 10, 11. Les couches électriquement conductrices 24, 25 sont reliées électriquement de manière 30 classique aux composants microélectroniques 23a, 23b par l'intermédiaire de pistes conductrices 26. Les pistes 26 peuvent être réalisées dans le même 2905518 7 matériau que les couches 24, 25, éventuellement pendant le dépôt des couches 24, 25. Dans le cas où le collage est réalisé par une résine polymère électroactive 5 (qui permet de constituer une source locale d'énergie), les couches 24, 25 peuvent être supprimées. Sinon, les fils 10, 11 peuvent être affectés à des fonctions électroniques différentes de l'alimentation en énergie et les couches 24, 25 sont affectées à d'autres fonctions que l'alimentation. 10 Les composants microélectroniques 23a, 23b peuvent indifféremment être formés au niveau des grandes bases 18a, 18b. Un tel composant pourra alors être lié électriquement avec une couche électriquement conductrice 24, 25 par l'intermédiaire d'un via traversant (non représenté sur la figure 2). 15 La puce microélectronique 1 de la figure 2 est issue du procédé de fabrication qui sera détaillé ci-après, en référence aux figures 3 à 5. Dans une première étape (figure 3), on fabrique simultanément, sur une même première plaquette 27, une pluralité de puces élémentaires 16a séparées par des rainures en forme de V 28 comprenant chacune deux parois 29a, 29b 20 convergentes. Chaque rainure en forme de V 28 est pratiquée perpendiculairement dans la face de la plaquette 27 dans laquelle sont constituées les petites bases 17. Les parois 29a, 29b des rainures en forme de V 28 sont reliées par un fond plat 30 parallèle à la face de la plaquette 27 dans laquelle sont constituées les petites bases 17. Deux réseaux de 25 rainures en forme de V 28 parallèles sont réalisés. Les rainures 28 des deux réseaux sont orthogonales entre elles. Ainsi, une paire de rainures 28 adjacentes de l'un des réseaux, en combinaison avec paire de rainures 28 adjacentes de l'autre réseau, délimitent une petite base 17, de forme rectangulaire ou carrée. Les puces élémentaires 16a sont réparties en lignes 30 et colonnes dans le plan de la plaquette 27. Un composant microélectronique est formé dans chacune des petites bases 17. La figure 3 illustre deux puces 2905518 s élémentaires 16a séparées par une rainure en forme de V 28. Une deuxième plaquette 33 analogue (représentée figure 5) est fabriquée pour constituer une pluralité de puces élémentaires 16b. 5 Dans une étape suivante (figure 4), un matériau électriquement conducteur est déposé sur la face de la plaquette 27 dans laquelle sont constituées les petites bases 17, de manière à former, dans chaque puce élémentaire 16a, un premier contact 31 disposé entre le composant microélectronique 3 et la paroi 29a d'une rainure 28 adjacente, ainsi qu'un deuxième contact 32 10 disposé entre le composant 3 et la paroi 29b de la rainure 28 adjacente parallèle. De tels contacts (non représentés) peuvent également être réalisés pour les parois des rainures 28 adjacentes qui sont perpendiculaires. Dans une étape ultérieure (figure 5), la plaquette 27 comportant les puces 15 élémentaires 16a est collée à la plaquette 33 comportant les puces élémentaires 16b par leurs faces comportant les rainures 28, de manière à ce que les rainures 28 se superposent. L'ensemble ainsi réalisé est constitué d'une pluralité de puces microélectroniques 1 correspondant à l'exemple de la figure 2. Ces puces microélectroniques 1 sont réparties en lignes et en 20 colonnes, séparées entre elles par les fonds plats 30 des rainures 28 de la plaquette 27 et de la plaquette 33. Le matériau utilisé pour le collage constitue, pour chaque puce microélectronique 1, la couche de colle 22 de la figure 2. L'assemblage des plaquettes 27 et 33 peut aussi être réalisé par un collage moléculaire. Dans ce dernier cas, les couches de colle 22 sont 25 absentes. De manière facultative, un rabotage des faces arrières (opposées aux faces où sont pratiquées les rainures 28) des plaquettes 27, 33 peut-être réalisé afin d'amincir les puces microélectroniques 1 formées. Dans une dernière étape, les plaquettes 27, 33 collées l'une à l'autre sont 30 découpées au niveau des rainures 28 de manière à séparer les puces microélectroniques 1 (dont une est visible sur la figure 2) les unes des 2905518 9 autres. Ce découpage peut être réalisé par toute technique adaptée, comme par exemple un sciage à l'aide d'un scie circulaire diamant, une gravure sèche ou humide, une ablation laser, une gravure chimique assistée par laser... 5 La figure 6 illustre un troisième exemple de réalisation d'une puce microélectronique 1 selon l'invention, qui est variante de la puce 1 de la figure 2. Dans cette variante, les composants microélectroniques 23a, 23b des puces élémentaires 16a, 16b sont formées au niveau des grandes bases 10 18a, 18b. La petite base 17a, 17b des première et deuxième puces élémentaires 16a 16b comporte une rainure additionnelle 34a, 34b parallèle aux rainures de logement 20, 21 en forme de V. Les rainures additionnelles 34a, 34b sont superposées pour constituer un logement additionnel pour un élément de forme filaire, tel qu'un fil 35 intercalé entre les fils 10 et 11. Les 15 rainures additionnelles 34a, 34b sont revêtues par une couche électriquement conductrice, respectivement 36a, 36b, reliées aux composants électroniques 23a, 23b associé par l'intermédiaire d'un via traversant 37a, 37b. 20 Compte tenu de la disposition des composants microélectroniques 23a, 23b, ces derniers peuvent être reliés aux couches électriquement isolantes 23, 24 par un via traversant 38a, 38b ou par une piste conductrice 39a, 39b. Le fil 35 peut être destiné à assurer une interconnexion directe entre deux 25 puces microélectroniques 1, ou bien peut constituer une antenne par fil métallique rayonnant. Le fil 35 peut également être une fibre piézoélectrique, de manière à constituer l'alimentation en énergie. Dans toutes les variantes qui viennent d'être décrites, il est possible 30 d'améliorer le contact entre les fils 10, 11, 35 et les rainures de logement 8, 9, 20, 21 et les rainures additionnelles 34a, 34b en ayant recours à une colle 2905518 10 conductrice par exemple à deux composants, qui réticule ou polymérise lorsque les deux composants sont en contact. Les fils 10, 11, 35 sont enrobés avec l'un des composants et l'autre composant est déposé dans les rainures 8, 9, 20, 21, 34a, 34b. 5 Plusieurs puces microélectroniques 1 des figures 1 et 2 peuvent être intégrées dans un textile par maintien entre deux mêmes fils conducteurs adjacents, de manière à constituer un train de puces où chacune d'elles est associée à une fonction particulière (source d'énergie, récupération 10 d'énergie, traitement numérique de données...). L'alimentation peut être réalisée par l'intermédiaire d'une puce métallisée sur ses grandes faces reliées à un générateur extérieur par un système par exemple de pinces et en contact avec les fils d'alimentation du textile. Les puces peuvent également, dans ce cas, assurer la même fonction (par exemple de capteur 15 de pression ou de température). Dans ce cas, il est possible d'interposer une puce de la figure 6 entre deux trains de puces des figures 1 et 2, de manière à relier les trains de puces entre eux par un bus série constitué par le fil 35. Les fils 10 et 11 peuvent alors servir à l'alimentation en énergie. Une alimentation thermoélectrique est également envisageable. 20 Des puces microélectroniques de la figure 5 peuvent être utilisées pour la confection d'un tissu scintillant. Dans ce cas, l'une des puces élémentaires est une micro-batterie, l'autre puce élémentaire est un dispositif de contrôle de charge de cette batterie et un dispositif qui allume une diode dès qu'un 25 seuil d'énergie est atteint. Entre les puces élémentaires, des fibres piézoélectriques assurent une récupération d'énergie lors des mouvements du tissu de manière à recharger la batterie. Les puces microélectroniques sont insérées lors du tissage, et le tissu se met à scintiller lorsqu'il présente des mouvements suffisants. Une alimentation thermoélectrique est 30 également envisageable. 2905518 11 La puce peut par exemple être un composant RFID (radio frequency identification device) et les fils constituent à la fois des antennes et l'alimentation. Ces puces servent par exemple à la gestion d'inventaires. 5 Des puces microélectroniques selon l'invention peuvent être utilisées pour réaliser un tissu écran. Dans ce cas, l'une des puces élémentaires est composée d'un substrat en saphir sur lequel est implantée une petite matrice de diodes multicolores (par exemple 16 par 16). L'autre puce élémentaire contient une logique de mémorisation et de multiplexage qui récupère les 10 pixels à afficher grâce à une liaison série. Un film holographique est placé sur le tissu de manière à diffuser la lumière produite par le tissu. Le composant microélectronique des puces selon l'invention peut également être un actionneur (par exemple un générateur de gaz explosif ou non). 15 L'adressage de telles puces lorsqu'elles sont montées en chaînes est réalisé par l'un des fils conducteurs du textile. Il est ainsi, par exemple, possible de maintenir à pression constante un objet gonflable (pneu, ballon, bateau). L'actionnement peut également être constitué de micro actuateurs. 20 Il est en outre possible de réaliser une tapisserie constituant une interface homme/machine, ou former des antennes de télé alimentation de capteurs placés dans un milieu solide (béton). Revendications 1. Puce microélectronique (1) comportant deux faces principales parallèles (4, 5) et des faces latérales (6, 7), caractérisée en ce qu'au moins l'une des faces latérales (6, 7) comporte, parallèlement aux faces principales (4, 5), une rainure de logement (8, 9, 20, 21) d'un élément de forme filaire (10, 11). 2. Puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite rainure (8, 9) 10 comporte une section concave. 3. Puce selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite rainure (20, 21) comporte une section en forme de V ou de V tronqué. 15 4. Puce selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la largeur de ladite rainure (8, 9, 20, 21) est égale à la hauteur de la face latérale (6, 7) correspondante. 5. Puce selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une 20 première et une deuxième puces élémentaires (16a, 16b) comprenant chacune une petite base (17a, 17b) et une grande base (18a, 18b) parallèles reliées par au moins une face latérale plane inclinée (19a, 19b) formant un angle aigu avec la grande base (18a, 18b), les première et deuxième puces élémentaires (16a, 16b) étant solidarisées par leurs petites bases (17a, 17b) 25 de manière que leurs faces latérales planes inclinées (19a, 19b) constituent ladite rainure (20, 21) en forme de V ou de V tronqué. 6. Puce selon la revendication 5, caractérisée en ce que la petite base (17a, 17b) des première et deuxième puces élémentaires (16a, 16b) 30 comporte une rainure additionnelle (34a, 34b) parallèle à la rainure en forme de V (20 ,21), les rainures additionnelles (34a, 34b) des première et 12 2905518 13 deuxième puces élémentaires (16a, 16b) étant superposées pour constituer un logement additionnel pour un élément de forme filaire (35). 7. Puce selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une 5 couche électriquement conductrice (12, 13, 24, 25) revêt au moins en partie la rainure (8, 9, 20, 21). 8. Procédé de fabrication d'une puce microélectronique (1) selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comporte : io la fabrication simultanée, sur une même plaquette (27, 33), d'une pluralité de puces élémentaires (16a, 16b), séparées par des rainures en forme de V (28) comprenant chacune deux parois convergentes (29a, 29b), le dépôt d'un matériau électriquement conducteur formant, dans chaque 15 puce élémentaire (16a, 16b), au moins un contact (31, 32) disposé entre un composant microélectronique (23a, 23b) intégré dans ladite puce élémentaire (16a, 16b) et une paroi (29a, 29b) d'une rainure (28) adjacente, l'assemblage de deux plaquettes (27, 33) par leurs faces comportant les 20 rainures (28), de manière à ce que les rainures (28) se superposent, la découpe des plaquettes (27, 33) assemblées au niveau des rainures (28).