Brevet FR3046291A1 — publié le 20170630

B14735 - DD16710HB 1 CIRCUIT ÉLECTRONIQUE COMPRENANT DES TRANCHÉES D'ISOLATION ÉLECTRIQUE Domaine La présente demande concerne un circuit électronique comprenant des tranchées d'isolation électrique. Exposé de l'art antérieur De façon générale, un circuit électronique comprend un substrat semiconducteur dans lequel et sur lequel sont formés des composants électroniques. Pour certaines applications, il est souhaitable d'isoler électriquement les unes des autres différentes portions du substrat semiconducteur. Ceci peut être obtenu en formant dans le substrat des tranchées isolantes électriquement qui s'étendent sur la totalité de l'épaisseur du substrat et qui divisent le substrat en portions isolées électriquement les unes des autres. La figure 1 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un exemple de circuit électronique 5 et la figure 2 est une vue en coupe de la figure 1 selon la ligne II-II. Le circuit électronique 5 comprend un substrat semiconducteur 6 ayant des faces 8, 10 opposées et comprend en outre, dans le substrat 6, des tranchées d'isolation électrique 12, 14 qui s'entrecroisent et délimitent des portions 16 du substrat 6. Des composants électroniques 17, représentés de façon schématique sur les figures 3046291 B14735 - DD16710HB 2 1 et 2 par des rectangles, sont formés dans les portions 16 et/ou sur les portions 16. Il s'agit par exemple de transistors à effet de champ à grille métal-oxyde (transistors MOS), de diodes, de diodes électroluminescentes ou de photodiodes. 5 Les tranchées 12 s'étendent en vue de dessus selon une première direction et les tranchées 14 s'étendent en vue de dessus selon une deuxième direction inclinée par rapport à la première direction, par exemple perpendiculaire à la première direction. Les tranchées 12, 14 ont sensiblement la forme de bandes en vue 10 de dessus. Les tranchées 12, 14 s'étendent dans le substrat 6 depuis la face 8 sur une partie ou sur la totalité de l'épaisseur du substrat 6. A titre d'exemple, chaque tranchée 12, 14 comprend deux parois latérales 18 opposées sensiblement planes, par exemple 15 sensiblement parallèles, recouvertes d'une couche isolante électriquement 19 d'épaisseur Eox, le coeur 20 de la tranchée 12, 14 étant rempli d'un matériau de remplissage, par exemple un matériau semiconducteur. A titre de variante, chaque tranchée 12, 14 peut être remplie complètement d'un matériau isolant 20 électriquement. La largeur E de chaque tranchée 12, 14, qui correspond à la distance entre les deux parois 18 opposées de la tranchée, dépend de l'isolation électrique souhaitée. A chaque intersection 22 entre l'une des tranchées 12 et l'une des tranchées 14, les parois latérales 18 de la tranchée 12 sont sensiblement perpendiculaires aux parois latérales 18 de la tranchée 14. Un inconvénient d'un tel circuit électronique 5 est que les intersections 22 sont des zones de concentration de contraintes mécaniques, de sorte que des fissures tendent à se former dans le substrat à ces emplacements. Plus précisément, les zones de concentration de contraintes mécaniques se situent à chaque arête 24 entre les parois latérales 18 de la tranchée 12 et les parois latérales 18 de la tranchée 14. La figure 3 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre exemple de circuit électronique 25 qui 35 comprend l'ensemble des éléments du circuit électronique 5 3046291 B14735 - DD16710HB 3 représenté en figure 1 à la différence que, pour chaque intersection 22, chaque arête 24 de l'intersection 22 est remplacée par une zone de jonction arrondie 26, la couche isolante 19 épousant la forme de la zone arrondie 26. De ce fait, chaque 5 tranchée 12, 14 s'évase au niveau de l'intersection 22. Les zones arrondies 26 permettent de réduire, voire de supprimer, les zones de concentration de contraintes mécaniques. Un inconvénient du circuit électronique 5 et 25 est que la largeur maximale EmAx à l'intersection 22, est supérieure à la 10 largeur E de chaque tranchée 12, 14 en dehors de l'intersection 22. Le phénomène est davantage marqué pour le circuit électronique 25 avec la présence des zones arrondies 26 diamétralement opposées par rapport au centre de l'intersection 22. A titre d'exemple, pour une largeur E d'environ 2 pin, la largeur maximale EmAx peut 15 être d'environ 2,5 gm. Le remplissage du coeur 20 des tranchées 12, 14 peut alors être délicat à mettre en oeuvre. En effet, lorsque le remplissage du coeur des tranchées 12, 14 est réalisé par un dépôt conforme du matériau de remplissage sur la totalité du circuit électronique 5, l'épaisseur déposée doit être celle 20 qui permet le remplissage du coeur 20 des tranchées 12, 14 à la largeur Ems, c'est-à-dire plus importante que l'épaisseur permettant le remplissage du coeur 20 des tranchées 12, 14 à la largeur E. Ceci peut entraîner la formation de surépaisseurs du matériau de remplissage sur le circuit électronique qui peuvent 25 être difficiles à retirer. Résumé Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des circuits électroniques décrits précédemment. 30 Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire l'intensité maximale des contraintes mécaniques au niveau des intersections entre les tranchées d'isolation électrique par rapport au cas où les tranchées d'isolation électrique s'entrecroisent à angles droits. 3046291 B14735 - DD16710HB 4 Un autre objet d'un mode de réalisation est que la largeur maximale des intersections entre les tranchées d'isolation électrique n'est pas supérieure à la largeur des tranchées d'isolation électrique en dehors des intersections. 5 Un autre objet d'un mode de réalisation est que le procédé de remplissage des tranchées d'isolation électrique n'est pas modifié par rapport au procédé mis en oeuvre dans le cas de tranchées d'isolation électrique se croisant à 90°. Un autre objet d'un mode de réalisation est de réduire 10 l'intensité maximale des contraintes mécaniques au niveau des intersections entre les tranchées d'isolation électrique. Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'intensité maximale du champ électrique au niveau de l'intersection n'augmente pas ou augmente peu par rapport à 15 l'exemple représenté en figure 3. Ainsi, un mode de réalisation prévoit un circuit électronique comprenant un substrat semiconducteur ayant des première et deuxième faces opposées et au moins des première et deuxième tranchées d'isolation électrique se croisant à une 20 intersection, s'étendant dans le substrat depuis la première face et délimitant au moins une première portion du substrat, le circuit électronique comprenant, en outre, au moins un composant électronique formé dans et/ou sur la première portion et comprenant, en outre, une deuxième portion du substrat formant un 25 îlot au milieu de l'intersection. Selon un mode de réalisation, la première tranchée comprend, du côté de la première portion, une première paroi plane, la deuxième tranchée comprenant, du côté de la première portion, une deuxième paroi plane, la première paroi plane étant 30 reliée à la deuxième paroi plane par une surface de liaison dont le rayon de courbure de la surface de liaison, dans un plan parallèle à la première face, est compris entre 3 pin et 20 gm. Selon un mode de réalisation, la distance maximale entre la surface de liaison et l'îlot est égale à la largeur minimale, 3046291 B14735 - DD16710HB 5 mesurée dans un plan parallèle à la première face, de la première tranchée en dehors de l'intersection à 20 % près. Selon un mode de réalisation, la section de la surface de liaison correspond, dans un plan parallèle à la première face, 5 à un arc de cercle. Selon un mode de réalisation, la surface de liaison est reproduite aux quatre coins de l'intersection. Selon un mode de réalisation, la section de l'îlot correspond, dans un plan parallèle à la première face, à un disque. 10 Selon un mode de réalisation, la section de l'îlot, dans un plan parallèle à la première face, ne comprend pas d'angles vifs. Selon un mode de réalisation, la section de l'îlot, dans un plan parallèle à la première face, comprend un carré dont les 15 coins sont remplacés par des protubérances qui se projettent dans l'intersection. Selon un mode de réalisation, les parois des première et deuxième tranchées et de l'îlot sont recouvertes d'une couche d'un premier matériau isolant électriquement, le coeur des 20 première et deuxième tranchées étant rempli d'un deuxième matériau différent du premier matériau. Selon un mode de réalisation, l'épaisseur de la couche isolante est comprise entre 10 nm et 500 nm. Brève description des dessins 25 Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1, 2 et 3, décrites précédemment, sont des 30 vues, partielles et schématiques, d'exemples de circuits électroniques comprenant des tranchées d'isolation électrique ; les figures 4, 5 et 6 sont des vues de dessus, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'un circuit électronique comprenant des tranchées d'isolation électrique ; 3046291 B14735 - DD16710HB 6 la figure 7 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un circuit électronique illustrant la jonction entre deux tranchées d'isolation électrique dans un coin du circuit ; et 5 les figures 8A. à 8E représentent les structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du circuit électronique représenté en figure 4. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes 10 références aux différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", 15 "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les 20 expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Dans la suite de la description, on appelle "matériau isolant électriquement" un matériau dont la résistivité est supérieure à 105 S2.m et on appelle "matériau semiconducteur" un matériau dont 25 la résistivité électrique est comprise entre et 0,1 S2.m et 103 Q.m. La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 et représente un mode de réalisation d'un circuit électronique 30. Le circuit électronique 30 comprend l'ensemble des éléments du 30 circuit électronique 25 représenté en figure 3 et comprend, en outre, un îlot 32 situé au centre de l'intersection 22. L'îlot 32 correspond à une portion du substrat 10. Dans le cas où les parois des tranchées 12, 14 sont recouvertes d'une couche isolante 19, la paroi externe de l'îlot 32 est également recouverte de la 3046291 B14735 - DD16710HB 7 couche isolante 19. Aucun composant électronique n'est formé dans l'îlot 32 ou sur l'îlot 32. Dans le présent mode de réalisation, chaque zone arrondie 26 a, en vue de dessus, une section correspondant à un 5 arc de cercle. En outre, dans le présent mode de réalisation, l'îlot 32 a, en vue de dessus, une section correspondant à un disque. On appelle rcoin le rayon de courbure de chaque zone arrondie 26 et rilot le rayon de l'îlot 32. On appelle Emin la largeur minimale de la tranchée 12, 14 qui se situe, dans le 10 présent mode de réalisation, entre chaque zone arrondie 26 et l'îlot 32. En modifiant les rayons rcoin et rilot, l'intensité maximale des contraintes mécaniques dans le circuit électronique 30 peut être modifiée. En outre, l'intensité maximale du champ 15 électrique peut également être modifiée. La figure 5 est une vue de dessus d'une variante du circuit électronique 30 représenté en figure 4 dans lequel le rayon rcoin de chaque zone arrondie 26 et le rayon rilot de l'îlot 32 sont augmentés. Ceci permet de réduire l'intensité maximale 20 des contraintes mécaniques dans le circuit électronique 30. La figure 6 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un circuit électronique 40. Le circuit électronique 40 comprend l'ensemble des éléments du circuit électronique 30 représenté en figure 5 à la différence que l'îlot 32 est remplacé 25 par un îlot 42 situé au centre de l'intersection 22 et dont la section, en vue de dessus, correspond sensiblement à un carré 44 dans lequel chaque coin comprend une protubérance 45 s'étendant vers l'extérieur de l'îlot 42. Par rapport à l'îlot 32 de section circulaire, la forme de l'îlot 42 permet d'augmenter la distance 30 Emin, ce qui permet de réduire l'intensité maximale du champ électrique, tout en maintenant l'intensité maximale des contraintes mécaniques dans le circuit électronique 40 à un niveau réduit. De façon générale, la forme de la section de l'îlot 42 35 en vue de dessus est adaptée en fonction de l'intensité maximale 3046291 B14735 - DD16710HB 8 souhaitée des contraintes mécaniques dans le circuit électronique 40, de l'intensité maximale du champ électrique maximal souhaité dans le circuit électronique 42 et du procédé mis en oeuvre pour la fabrication du circuit électronique 40. De préférence, la 5 section de l'îlot 32, 42, dans un plan parallèle à la première face, ne comprend pas d'angles vifs. Selon un mode de réalisation, le rayon rcoin est compris entre 1 fun et 1000 de préférence entre 1 fun et 20 gm, par exemple environ 5 gm. Selon un mode de réalisation, le rayon rilot 10 est compris entre 0,5 fun et 10 gm, de préférence entre 0,5 fun et 5 gm, par exemple environ 0,6 Lorsque la section de l'îlot 42 ne correspond pas à un disque, elle est inscrite dans un disque dont le rayon est compris entre 1 fun et 20 gm. Les largeurs E et Emin de chaque tranchée 12, 14 sont comprises entre 0,5 fun et 15 10 par exemple environ 2 gm. L'épaisseur Eox de la couche isolante 19 est comprise entre 10 nm et 500 nm, de préférence entre 100 nm et 400 nm, par exemple environ 200 nm. La profondeur des tranchées 12, 14 dépend de l'application envisagée. A titre d'exemple, la profondeur des tranchées 12, 14 est comprise entre 20 2 gm et 150 gm. La figure 7 est une vue de dessus, partielle et schématique, du circuit électronique 30 dans laquelle on a représenté plusieurs portions 16 du substrat semiconducteur dont une portion qui est située au coin supérieur gauche du circuit 25 électronique 30. En figure 7, la couche d'isolation 19 et le coeur 20 des tranchées 12, 14 ne sont pas représentés. Dans le présent mode de réalisation, pour les tranchées 12, 14 situées à au moins l'un des coins du circuit électronique 30, la jonction entre les parois latérales 18 des tranchées 12, 14 qui sont du côté de la 30 portion semiconductrice 16 est réalisée par une zone arrondie 46 correspondant, par exemple, à un secteur cylindrique dont l'axe est situé dans la portion semiconductrice 16. Dans le plan de coupe de la figure 6, la section de la zone arrondie 46 correspond, par exemple, à un arc de cercle. En outre, la jonction entre les parois latérales 18 des tranchées 12, 14 qui sont du côté opposé 3046291 B14735 - DD16710HB 9 à la portion semiconductrice 16 est réalisée par une zone arrondie 47. Dans le plan de coupe de la figure 6, la section de la zone arrondie 47 correspond, par exemple, à un arc de cercle. Pour les jonctions en "T" entre les tranchées 12 et 14 situées le long d'un 5 bord du circuit électronique 30, un îlot 32 central peut être prévu dans le cas où la largeur maximale de la jonction est trop importante. Les figures 8A à 8E illustrent un procédé de fabrication du circuit électronique 30 représenté en figure 4. Le même procédé 10 peut être mis en oeuvre pour la fabrication du circuit électronique 40. La figure 8A représente la structure obtenue après avoir formé, sur la face avant 8 du substrat 6, une couche 50 d'une résine photosensible et après avoir formé par photolithogravure 15 des ouvertures 52 dans la couche de résine 50 aux emplacements souhaités des tranchées 12, 14. Le substrat 6 peut correspondre à une structure monobloc ou correspondre à une couche recouvrant un support constitué d'un autre matériau. Le substrat 6 est de préférence un substrat 20 semiconducteur, par exemple un substrat en silicium, en germanium, en carbure de silicium, en un composé III-V, tel que du GaN ou du GaAs, ou un substrat en ZnO. De préférence, le substrat 6 est un substrat de silicium monocristallin. De préférence, il s'agit d'un substrat semiconducteur compatible avec les procédés de 25 fabrication mis en oeuvre en microélectronique. Le substrat 6 peut correspondre à une structure multicouches de type silicium sur isolant, également appelée SOI (acronyme anglais pour Silicon On Insulator). Le substrat 6 peut être fortement dopé, faiblement dopé ou non dopé. 30 La figure 8B représente la structure obtenue après avoir gravé des ouvertures 54 dans le substrat 6, par exemple par une gravure sèche profonde, dans le prolongement des ouvertures 52 et après avoir retiré la couche de résine 50. Selon une variante, un masque dur peut être utilisé. 35 Dans ce but, une couche d'un matériau diélectrique peut être 3046291 B14735 - DD16710HB 10 déposée sur la face 8 du substrat 6 avant le dépôt de la couche de résine 50, des premières ouvertures étant gravées dans la couche diélectrique dans le prolongement des ouvertures 52 et des deuxièmes ouvertures étant gravées dans le substrat 6 dans le 5 prolongement des premières ouvertures. La figure 8C représente la structure obtenue après avoir formé une couche isolante électriquement 56 sur la totalité du substrat 6 et, notamment, dans les ouvertures 54. La couche isolante 56 peut être en un matériau diélectrique, par exemple en 10 oxyde de silicium (SiO2), en nitrure de silicium (SixNy, où x est environ égal à 3 et y est environ égal à 4, par exemple du Si3N4), en oxynitrure de silicium (notamment de formule générale SiOxNy, par exemple du Si2ON2), ou en oxyde d'hafnium (Hf02). La couche isolante 56 peut avoir une structure monocouche ou correspondre à 15 un empilement de deux couches ou de plus de deux couches. Selon le procédé mis en oeuvre pour la formation de la couche isolante 56, celle-ci peut également être formée du côté de la face arrière du substrat 6. Selon un mode de réalisation, la couche isolante 56 est 20 obtenue par une étape d'oxydation thermique. Dans ce cas, la couche isolante 56 s'étend en partie en profondeur dans le substrat 6 et en partie sur le substrat 6. A titre de variante, la couche isolante 56 peut être formée par un procédé du type dépôt chimique en phase vapeur (CVD, sigle anglais pour Chemical 25 Vapor Deposition), notamment le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD, sigle anglais pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) ou par d'autres techniques de dépôt ou de croissance comme l'oxydation thermique. La figure 8D représente la structure obtenue après avoir 30 déposé une couche 58 d'un matériau de remplissage sur la totalité du substrat 6 et, notamment, dans les ouvertures 54. L'épaisseur de la couche 58 est choisie de façon que les ouvertures 54 recouvertes de la couche isolante 56 soient complètement remplies du matériau de remplissage. Le matériau de remplissage peut 35 correspondre au matériau composant le substrat 6, notamment sous 3046291 B14735 - DD16710HB 11 une forme polycristalline, ou être un autre matériau que celui composant le substrat. Il a pour premier rôle d'assurer la cohérence mécanique du dispositif gravé. A titre d'exemple, le matériau de remplissage est du silicium polycristallin. De façon 5 plus générale, le matériau de remplissage peut correspondre à un matériau isolant ou conducteur électrique, par exemple un matériau semiconducteur (GaN, AsGa, InP) ou un matériau à base organique comme le polyimide, les époxy ou le polyuréthane. La couche 58 peut être formée par CVD, dépôt en phase liquide, dépôt par les 10 techniques d'impression pour les matériaux organiques, telles que la tournette (ou spin-coating en anglais), sérigraphie, spray ou jet d'encre. La figure 8E représente la structure obtenue après avoir retiré les parties de la couche isolante 56 et les parties de la 15 couche 58 de silicium polycristallin présentes sur le substrat 6 à l'extérieur des ouvertures 54 de façon à délimiter, pour chaque tranchée, la couche isolante 19 et le coeur 20. Ceci peut être réalisé par une gravure ou par un procédé de polissage mécano-chimique. 20 Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que dans les modes de réalisation décrits précédemment, les tranchées 12 soient représentées perpendiculaires aux tranchées 14, il est clair que l'orientation 25 des tranchées peut être différente. A titre d'exemple, les portions 16 peuvent avoir, en vue de dessus, une section hexagonale. REVENDICATIONS1. Circuit électronique (30 ; 40) comprenant un substrat (6) semiconducteur ayant des première et deuxième faces (8, 10) opposées et au moins des première et deuxième tranchées (12, 14) d'isolation électrique se croisant à une intersection (22), comprenant des parois (18), s'étendant dans le substrat depuis la première face et délimitant au moins une première portion (16) du substrat, le circuit électronique comprenant, en outre, au moins un composant électronique (17) formé dans et/ou sur la première portion (16) et comprenant, en outre, une deuxième portion (32 ; 42) du substrat formant un îlot au milieu de l'intersection. 2. Circuit électronique selon la revendication 1, dans lequel la première tranchée (12) comprend, du côté de la première portion (16), une première paroi (18) plane, dans lequel la deuxième tranchée (14) comprend, du côté de la première portion, une deuxième paroi plane (18), la première paroi plane étant reliée à la deuxième paroi plane par une surface (26) de liaison dont le rayon de courbure de la surface de liaison (26), dans un plan parallèle à la première face (8), est compris entre 3 pin et 20 pin. 3. Circuit électronique selon la revendication 2, dans lequel la distance maximale entre la surface de liaison (26) et l'îlot (32 ; 42) est égale à la largeur minimale, mesurée dans un plan parallèle à la première face (8), de la première tranchée (12) en dehors de l'intersection à 20 % près. 4. Circuit électronique selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la section de la surface de liaison (26) correspond, dans un plan parallèle à la première face (8), à un arc de cercle. 5. Circuit électronique selon l'une quelconque des 30 revendications 2 à 4, dans lequel la surface de liaison (26) est reproduite aux quatre coins de l'intersection (22). 6. Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la section de l'îlot (32) 3046291 B14735 - DD16710HB 13 correspond, dans un plan parallèle à la première face (8), à un disque. 7. Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la section de l'îlot (32), dans 5 un plan parallèle à la première face (8), ne comprend pas d'angles vifs. 8. Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la section de l'îlot (32), dans un plan parallèle à la première face (8), comprend un carré (42) 10 dont les coins sont remplacés par des protubérances qui se projettent dans l'intersection (22). 9. Circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les parois (18) des première et deuxième tranchées (12, 14) et de l'îlot (32) sont recouvertes 15 d'une couche (19) d'un premier matériau isolant électriquement, le coeur (20) des première et deuxième tranchées étant rempli d'un deuxième matériau différent du premier matériau. 10. Circuit électronique selon la revendication 9, dans lequel l'épaisseur de la couche isolante (19) est comprise entre 20 10 nm et 500 nm.