Brevet FR2958561A1 — publié le 20111014

PROCEDE DE FABRICATION DE DEUX ZONES ADJACENTES EN MATERIAUX DIFFERENTS DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne la fabrication de zones adjacentes d'une surface constituées de matériaux différents. Elle trouve particulièrement application dans le domaine de la fabrication de composants microélectroniques, comme les transistors par exemple. ETAT DE LA TECHNIQUE Une technique usuelle pour fabriquer une couche de matériau sur une surface consiste à disperser ce matériau dans un solvant, de déposer une ou plusieurs gouttes de la solution liquide ainsi obtenue sur une zone cible que l'on souhaite revêtir du matériau, puis à éliminer le solvant, par exemple par évaporation. Cette technique de fabrication trouve cependant ses limites lorsque plusieurs zones adjacentes doivent être fabriquées en des matériaux différents à mesure que la distance entre ces zones se réduit. Ainsi par exemple, la fabrication de composants microélectroniques, comme par exemple des transistors, nécessite de déposer des gouttes de liquide sur une zone réduite, tout en évitant que ce même liquide ne s'épanche sur des zones adjacentes, distantes de seulement quelques micromètres. En effet, ces zones adjacentes ont des fonctions différentes mises en oeuvre par des matériaux différents. Il convient donc qu'une zone adjacente ne reçoive pas de matériau qui ne lui est pas destiné, au risque de rendre le composant microélectronique non utilisable. Or, il est très difficile, voire impossible, de commander de manière précise la façon dont une goutte déposée sur une surface va s'étaler. En effet, l'étalement d'une goutte dépend de nombreux facteurs, comme sa composition, le matériau et la géométrie de la surface la recevant, les conditions environnementales (température, hygrométrie,...), ou les caractéristiques de son dépôt (distance et vitesse de vol de la goutte avant son impact sur la surface, diamètre et commande de la buse utilisée pour déposer la goutte, ...). En outre, cette difficulté est d'autant plus présente que la fabrication concerne des gouttes comprenant des matériaux et/ou des solvants organiques, car dans ce type de dépôt, on observe généralement une grande propension des gouttes à s'étaler. Ainsi, la réalisation d'une zone par dépôt de liquide consiste classiquement à recouvrir préalablement les zones adjacentes d'une résine de masquage, notamment au moyen d'une photolithographie, à procéder au dépôt et à l'évaporation du liquide sur la zone cible, puis à ôter la résine de masquage par un bain chimique approprié. Cette opération est répétée pour chaque zone à fabriquer, multipliant ainsi les étapes de fabrication, et donc le cout total de celle-ci. EXPOSE DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication qui soit simple, précis et qui protège les zones adjacentes les unes des autres sans recourir à des étapes supplémentaires de protection. A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une première et seconde 15 zones adjacentes d'une surface, constituées respectivement d'un premier et d'un second matériaux différents, le procédé consistant : ^ à déposer un premier volume liquide englobant la première zone et comportant un solvant dans lequel est dispersé le premier matériau, ^ à déposer un second volume liquide englobant la seconde zone et comportant un 20 solvant dans lequel est dispersé le second matériau, et ^ à éliminer les solvants. Selon l'invention : ^ les solvants des premier et des second volumes sont non miscibles entre eux ; 25 ^ le second volume est déposé simultanément ou successivement au dépôt du premier volume, avant que le premier volume n'atteigne la seconde zone. En d'autres termes, l'étalement d'un volume de liquide est naturellement bloqué par la présence d'un autre liquide avec lequel il est non miscible. Pour la fabrication de zones 30 adjacentes, il n'est donc pas besoin de prévoir des étapes supplémentaires de masquage, le dépôt pourvoyant par lui-même au masquage nécessaire pour que chaque zone ne reçoive que le matériau qui lui est destiné. Non seulement de nombreuses étapes de fabrication sont évitées, mais en outre la fabrication des zones adjacentes est rapprochée dans le temps, ce qui accélère encore la fabrication. 35 Par « solvant », il faut comprendre ici un liquide permettant la dissolution d'un matériau, ou la dispersion de particules ou de nano-objets. Selon des modes de réalisation de l'invention : ^ le premier et le second volumes sont déposés simultanément ; ^ l'un des solvants est un solvant polaire, et l'autre solvant est un solvant apolaire ; ^ le solvant apolaire est un fluorosolvant ; ^ le solvant polaire est de l'alcool, notamment de l'isopropanol ; ^ le solvant polaire est de l'eau, et le solvant apolaire est de l'hexane ou de la tétraline ; ^ le solvant polaire est un alcool, notamment du méthanol, et le solvant apolaire est de la tétraline ou de l'hexane ; ^ les premier et second matériaux sont destinés à former des SAM ; ^ les première et seconde zones comprennent des électrodes sur lesquelles sont formées les SAM, notamment des électrodes de transistors MOS d'un circuit CMOS ; ^ le premier matériau est du 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenethiol, et le second matériau est du 4-méthoxythiophénol ; ^ les premier et second matériaux sont des matériaux semi-conducteurs ; ^ le premier matériau est du 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacéne (TIPS pentacène) ou une molécule de type anthradithiophène fluoré, avantageusement le 5,11-bis(triethylsilylethynyl)anthradithiophène fluoré, et le second matériau est une molécule de type acène diimide ; ^ les première et seconde zones constituent respectivement les électrodes d'un transistor P et les électrodes d'un transistor N ; ^ les première et seconde zones constituent les électrodes d'une diode ou d'un transistor LEFET ; ^ les premier et second matériaux sont des matériaux isolants ; ^ les première et seconde zones constituent les oxydes de grille de transistors juxtaposés ; et ^ les volumes de liquide sont déposés par jet d'encre. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et réalisée en relation avec les figures 1 à 6 annexées illustrant un procédé selon l'invention de fabrication d'une structure de base CMOS, dans lesquelles des références identiques désignent des éléments identiques.30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les figures 1 à 6 illustrent, par des vues en coupe, des étapes de fabrication d'une structure de base CMOS, conformément à l'invention. Cette structure comprend un transistor P et un transistor N. Tout d'abord, comme cela est classique, des électrodes métalliques 10 de source et de drain du transistor P et des électrodes métalliques 12 de source et de drain du transistor N sont formées sur un substrat 14 en plastique, par exemple du polyéthylène naphtalate (PEN). Par exemple, les électrodes 10 sont séparées des électrodes 12 d'environ 100 à 200 micromètres. Une ou plusieurs gouttes 16 d'un premier liquide, comportant une dispersion d'un premier matériau semi-conducteur SAM d'injection de type P, par exemple du 2,3,4,5,6- pentafluorobenzenethiol, dans un premier solvant, sont alors déposées sur les électrodes 12 au moyen d'une buse 18 d'un dispositif d'impression jet d'encre (figure 1). Il se forme ainsi un volume 20 de solution liquide comprenant le premier matériau et englobant les électrodes 12 (figure 2). La buse 18 est alors translatée pour se positionner au dessus des électrodes 10 avant que le volume 20 n'ait le temps de s'étaler au voisinage des électrodes 10, et une ou plusieurs gouttes d'un second liquide, comportant une dispersion d'un second matériau semi-conducteur SAM d'injection de type N, par exemple du 4-méthoxythiophénol, dans un second solvant, sont alors déposées sur les électrodes 10. Il se forme ainsi un volume 22 de solution liquide comprenant le second matériau et englobant les électrodes 10 (figure 2). Comme cela est connu en soi, une SAM (acronyme de l'expression anglo-saxonne « selfassembled monolayer ») est une couche obtenue par greffage. De manière connue, la fabrication de SAM nécessite un grand volume de solvant organique pour réaliser l'auto-assemblage sur les électrodes 10, 12, impliquant ainsi des volumes 20 et 22 de dimension conséquente, et donc susceptibles de s'étaler bien au-delà du voisinage immédiat des électrodes auxquelles ils sont destinés. En général, on utilise des solutions de concentration comprise entre 10-s% et 10% du matériau à déposer. Les SAM permettent d'adapter le travail de sortie d'une électrode au semi-conducteur qui recouvre l'électrode. Elles sont de deux types : 4 les SAM de type P, qui augmentent le travail de sortie des électrodes P et donc qui améliorent leur efficacité d'injection des électrons, et les SAM de type N, qui diminuent le travail de sortie des électrodes N et donc qui augmentent leur efficacité d'injection des trous. En variante, deux buses différentes sont utilisées simultanément, une pour le dépôt du volume 20 sur les électrodes 12, et l'autre pour le dépôt du volume 22 sur les électrodes 10. 10 Avantageusement, le solvant du volume 20 et le solvant du volume 22 sont choisis non miscibles entre eux, ou « orthogonaux », ce qui a pour effet que les volumes 20 et 22 se bloquent mutuellement et protègent donc leur zone de dépôt respective. Ainsi par exemple, le volume 20 bloque le volume 22 lors de son étalement et empêche donc le volume 22 d'atteindre les électrodes 12 et leur voisinage. 15 Le procédé se poursuit alors par l'élimination des solvants, par exemple par évaporation à une température choisie de manière appropriée en fonction des solvants des volumes 20 et 22. Ainsi, une SAM de type P 24 est formée sur les électrodes 12 et une SAM de type N 26 est formée sur les électrodes 10 (figure 3). 20 Le procédé peut alors se poursuivre classiquement par : ^ la réalisation d'un volume 28 de matériau semi-conducteur de type P englobant les électrodes 12, notamment du 6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacéne, connu sous l'expression « TIPS pentacène », ou une molécule de type anthradithiophène 25 fluoré, avantageusement le 5,11-bis(triethylsilylethynyl)anthradithiophéne fluoré ; ^ et la réalisation d'un volume 30 de matériau semi-conducteur de type N englobant les électrodes 10, notamment une molécule de type acène diimide. Une lithographie est par exemple utilisée (figure 4). On notera que la technique de dépôt 30 précédemment décrite peut également être utilisée pour la formation des volumes 28 et 30. Une couche diélectrique 32 est alors par la suite réalisée sur l'ensemble (figure 5) et des électrodes métalliques pour la grille des transistors sont formées sur le diélectrique 32 35 (figure 6). Lorsqu'il existe plusieurs zones diélectriques distinctes, ces zones peuvent également être déposées d'une manière analogue à celle décrite précédemment.5 Selon l'invention, le premier solvant est apolaire, et le second solvant est polaire. Plus particulièrement, le solvant apolaire est un fluorosolvant et le solvant polaire est un alcool, notamment de l'isopropanol. En variante, le solvant polaire est de l'eau, et le solvant apolaire est de l'hexane ou de la tétraline. Selon encore une autre variante, le solvant polaire est un alcool, notamment du méthanol, et le solvant apolaire est de la tétraline ou de l'hexane. Bien entendu la présente invention s'applique à tout type de matériau à déposer, par exemple tout type de matériau conducteur, semi-conducteur ou isolant, dès lors qu'il est souhaité que ledit matériau soit déposé sur une zone bien délimitée. On peut donc citer la réalisation de transistors MOS d'un circuit CMOS mais aussi la réalisation des électrodes de diodes ou de transistors LEFET. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une première et d'une seconde zones adjacentes d'une surface (14), constituées respectivement d'un premier et d'un second matériaux différents, le procédé consistant : à déposer un premier volume liquide (20) englobant la première zone et comportant un solvant dans lequel est dispersé le premier matériau, à déposer un second volume liquide (22) englobant la seconde zone et comportant un solvant dans lequel est dispersé le second matériau, et à éliminer les solvants, caractérisé : ^ en ce que les solvants des premier et des second volumes (20, 22) sont non miscibles entre eux ; ^ et en ce que le second volume (22) est déposé simultanément ou successivement au dépôt du premier volume (20), avant que le premier volume n'atteigne la seconde zone. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volumes de liquide (20, 22) sont déposés par jet d'encre. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier et le second volumes (20, 22) sont déposés simultanément. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce 25 que l'un des solvants est un solvant polaire, et en ce que l'autre solvant est un solvant apolaire. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant apolaire est un fluorosolvant. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le solvant polaire est un alcool, notamment de l'isopropanol. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant polaire est de 35 l'eau, et en ce que le solvant apolaire est de l'hexane ou de la tétraline. 30 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant polaire est un alcool, notamment du méthanol, et en ce que le solvant apolaire est de la tétraline ou de l'hexane. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et second matériaux sont destinés à former des SAM. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les première et seconde zones comprennent des électrodes sur lesquelles sont formées les SAM, notamment des électrodes de transistors MOS d'un circuit CMOS. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier matériau est du 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenethiol, et en ce que le second matériau est du 4-méthoxythiophénol. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premier et second matériaux sont des matériaux semi-conducteurs. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le premier matériau est du 20 6,1 3 -bis(triisopropylsilylethynyl)p entac ène ou une molécule de type anthradithiophène fluoré, avantageusement le 5,11-bis(triethylsilylethynyl)anthradithiophène fluoré, et en ce que le second matériau est une molécule de type acène diimide. 25 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et seconde zones constituent respectivement les électrodes d'un transistor P et les électrodes d'un transistor N. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les 30 première et seconde zones constituent les électrodes d'une diode ou d'un transistor LEFET. 16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premier et second matériaux sont des matériaux isolants. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les première et seconde zones constituent les oxydes de grille de transistors juxtaposés. 35