Brevet FR2907916A1 — publié le 20080502

NOUVELLE STRUCTURE DE GUIDE A FENTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR L'invention se situe dans le domaine de la Nana Photonique Silicium (domaine du guidage de lumière dans des guides de dimensions nanométriques) et concerne principalement les interconnections optiques sur puce de silicium et notamment la réalisation de portes logiques photoniques. Des fonctions optiques à forte intégration peuvent être réalisées sur silicium. Dans une approche générale, on dispose d'émetteurs (intégrés ou rapportés, commandés électriquement) couplés à un ensemble de guides qui réalise une fonction optique soit passivement, soit en fonction d'une commande électrique. Ces guides aboutissent à des photodétecteurs qui délivrent électriquement le résultat de la fonction optique. Le fonctionnement d'un guide à fente met en oeuvre une propagation dans un milieu de faible indice et une discontinuité d'indice qui permet un excellent confinement de la lumière. Cette architecture a, jusqu'à maintenant, permis : - la réalisation de commutateurs optiques et de sources de lumière dans les circuits intégrés photoniques, comme décrit dans les articles de C.A. Barrios, Electronics Letters, 40, pp862-863, 2004 et C.A. Barrios et al., Optics Express, 13(25), 30 pp.10092-10101, 2005 ; 25 2907916 2 - la réalisation de photo détecteurs compacts, comme décrit dans l'article de T. Baehr-Jones et al., Optics Express, 13(14), pp5216-5226, 2005. Dans cette structure, le champ optique est 5 augmenté et confiné dans la fente, à la fois géométriquement et optiquement, d'autant plus que la fente est étroite et que le contraste d'indices de réfraction est élevé. Les portes logiques optiques à forte 10 vitesse de commutation requièrent un matériau non linéaire dont les variations de l'indice de réfraction sont très rapides. Or, les nanocristaux de silicium enterrés dans une matrice de SiO2 sont considérés comme un 15 matériau très prometteur pour les applications non linéaires. Le coefficient de Kerr de ces couches (n2-10- m2/W) est supérieur de deux et quatre décades respectivement par rapport à celui du silicium et du SiO2 (G. Vijaya Prakash et al, Journal of Modern 20 Optics, 49 (2002), page 719). Les propriétés non linéaires de ce matériau dépendent directement de la taille et de la densité des nanocristaux. De plus, il est totalement compatible avec la technologie CMOS et facilement transposé dans des process industriels du fait de son mode d'obtention (PECVD, LPCVD) Lorsqu'il est déposé par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), ce matériau se présente sous forme d'un oxyde de silicium non stoechiométrique (SiOX avec x REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un guide à fente, dans lequel : - a) on forme une couche de SiOX (26, 56) non stoechiométrique (x 2. Procédé selon la revendication 1, le silicium (42, 44) qui remplit les tranchées étant sous forme amorphe ou polycristalline. 3. Procédé selon la revendication 2, le silicium qui remplit les tranchées étant formé par dépôt. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, la couche d'arrêt de gravure (22) étant en SiO2. 2907916 15 5. Procédé selon la revendication 1, le silicium (42, 44) qui remplit les tranchées étant sous forme monocristalline. 5 6. Procédé selon la revendication 5, le silicium qui remplit les tranchées étant formé par croissance épitaxiale. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, 10 la couche d'arrêt de gravure (51) étant en Silicium. 8. Procédé selon la revendication 7, la couche d'arrêt étant la couche superficielle d'un SOI. 15 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, le SiOX (26, 56) étant ensuite éliminé de chaque côté du silicium, formé dans les tranchées (32,34) de part et d'autre de la paroi (36) en SiOX, cette paroi étant maintenue lors de cette élimination. 20 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, le SiOX étant formé par PECVD ou LPCVD et l'étape d) de recuit étant réalisée après l'étape a) de formation du SiOX et avant l'étape b) de gravure des 25 tranchées. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, l'étape b) de gravure des tranchées étant réalisée à l'aide d'un masque dur (24, 124, 126). 2907916 16 12. Procédé selon la revendication 11, le masque dur étant en SiN, ou en SiC, ou en une résine ou en un métal, ou en carbone amorphe (126).