Brevet FR3060551A1 — publié le 20180622

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne en général les dispositifs microélectroniques. Par dispositif microélectronique, on entend tout type de dispositif réalisé avec des moyens de la microélectronique. Ces dispositifs englobent notamment en plus des dispositifs à finalité purement électronique, des dispositifs micromécaniques ou électromécaniques (MEMS, NEMS...) ainsi que des dispositifs optiques ou optoélectroniques (MOEMS, NOEMS...). Elle s'adresse à des dispositifs à membrane et non limitativement à des transducteurs acoustiques, ces composants pouvant s'appliquer à des domaines aussi variés que l'imagerie ultrasonore, le contrôle non destructif, les filtres acoustiques pour les transmissions en radiofréquences, la reconnaissance de geste. Cette invention propose une structure, de préférence pour transducteurs acoustiques, à base de membranes permettant un raccordement amélioré de la membrane au support. Ce raccordement peut être amélioré grâce à l'invention, notamment à des fins électriques et/ou acoustiques et/ou mécaniques. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE L'emploi de dispositifs microélectroniques s'est amplifié et diversifié. On rencontre dorénavant de tels dispositifs dans des secteurs aussi variés que les automobiles, les téléphones portables, les appareils médicaux sous forme de capteurs ou actionneurs miniatures. Notamment, le développement des MEMS a généralisé les débouchés de la microélectronique et permet de réaliser des dispositifs membranaires dont des transducteurs acoustiques capables de fonctionner sur l'ensemble des fréquences acoustiques (ultrason, audible). Les transducteurs ultrasons peuvent être utilisés pour les applications suivantes : sondes échographiques, interfaces sans contact, sonar, traitement médical tel que destruction de cellules malades ou dispense localisée de médicament, capteur d'empreintes digitales, communication. Dans le domaine audible, on peut réaliser les micros haut-parleurs. Les transducteurs peuvent employer diverses techniques d'activation de la membrane ou de mesure de l'activité de la membrane. L'une d'entre-elles utilise la piézoélectricité. Un tel transducteur, connu sous le nom « Piezoelectric 3060551 2 Micromachined Ultrasonic Transducer » ou sous son acronyme PMUT, génère et/ou détecte une onde ultrasonore au moyen d'une membrane mise en mouvement par un actionneur piézoélectrique déposé en couche mince sur cette dernière pour la génération de l'onde et par la génération de charges 5 électriques dans la couche piézoélectrique lors de la détection. D'autres transducteurs obéissent à un contrôle capacitif. Un tel transducteur, connu sous le nom « Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer » ou sous son acronyme CMUT, génère et/ou détecte quant à lui une onde ultrasonore au moyen d'une membrane mise en mouvement par effet 10 capacitif entre la membrane et le fond de la cavité du CMUT. D'autres transducteurs appliquent d'autres techniques telles que le « thin film bulk acoustic resonator » (résonateur acoustique à couche mince sur substrat brut) ou FBAR. Dans tous les cas, on emploie une ou une pluralité de membranes pour 15 former la partie mécanique vibratoire. Elle est suspendue au-dessus d'une cavité et raccordée au substrat par des ancrages. Elle produit ainsi une structure deformable essentiellement en flexion, comme une nappe. Bien évidemment, la fabrication de ces membranes est en soi une difficulté technique au regard de l'échelle de dimension concernée, étant rappelé que 20 l'épaisseur de la membrane est souvent bien inférieure à 100 microns (10-6m) et généralement de moins de 10 microns. Une difficulté est de préserver la fiabilité mécanique de la suspension de la membrane durant les étapes de fabrication. Un autre aspect est la qualité de conduction acoustique dont l'homogénéité de la transmission solidienne des ondes dans la membrane et 25 l'isolation acoustique de celle-ci. Il faut aussi construire les parties électriques (telles que les électrodes, les éléments de reprise de contact, les couches isolantes intercalaires) et certaines de ces parties sont en coopération intime avec la membrane (par exemple les électrodes et la couche piézoélectrique d'un transducteur PMUT). 30 En outre, les membranes sont aussi avantageusement à isoler électriquement. Dans la technologie CMUT en particulier, il convient de créer un empilement capacitif entre la cavité (son fond) et la membrane, et donc de créer une discontinuité électrique entre ces deux parties. Une possibilité est de 3060551 3 construire un corps de membrane en matériau diélectrique, tel de l'oxyde de silicium, et d'y rapporter une couche de métallisation pour former une partie conductrice. Une autre solution est décrite dans la publication brevet US 20120237061 A1. La membrane y est formée sur la base d'un motif ajouré de 5 silicium monocristallin au-dessus de parties de pied de motif en matériau diélectrique visibles au repère 4 sur des figures de ce document. Ce matériau diélectrique sert à former la cavité, en étant gravé sous la membrane qui est refermée par recuit du motif ajouré en silicium monocristallin. Il sert aussi en fin de fabrication à isoler le fond de cavité de la membrane comme le montre la 10 figure 10 de ce document. Cette isolation repose uniquement sur une couche sous-jacente à la membrane et n'est pas optimale. C'est un objet de l'invention que de pallier au moins en partie les inconvénients des techniques actuelles. 15 RESUME DE L'INVENTION Un aspect non limitatif de l'invention est relatif à un dispositif microélectronique comprenant un support et au moins une membrane suspendue sur une face du support au-dessus d'une cavité par une zone d'ancrage. 20 De manière avantageuse, il comporte au moins une portion diélectrique de raccordement de la membrane au support, faite d'un matériau distinct de celui d'une partie principale de la membrane. Ainsi l'invention procure une zone diélectrique pour la membrane ce qui permet son isolation électrique nécessaire suivant certaines technologies de 25 dispositifs, tels des transducteurs CMUT, ou pour le moins avantageuse dans d'autres technologies. Dans un mode de réalisation préféré, le recours à une oxydation localisée permet, en un nombre d'étapes potentiellement limité, de renforcer des zones ciblées ; par exemple, en cas de formation de la membrane par un recuit, des zones plus minces au niveau ou à proximité de l'ancrage de 30 la membrane peuvent être renforcées. La discontinuité de matériaux produite par l'oxydation peut être aussi un avantage en termes d'isolation acoustique. La modification de matériau préconisée peut aussi éventuellement faire varier le module d'Young de la membrane et/ou l'épaisseur de la membrane à des 3060551 4 endroits spécifiques, en particulier au niveau de la bordure de la membrane raccordée à la zone d'ancrage. Un autre aspect séparable de la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique comprenant, sur la base d'un 5 support, une réalisation d'au moins une membrane suspendue sur une face du support au-dessus d'une cavité par une zone d'ancrage, caractérisé par le fait qu'il comprend une formation d'au moins une portion diélectrique de raccordement de la membrane au support, faite d'un matériau distinct de celui d'une partie principale de la membrane, par une oxydation localisée. 10 BREVE INTRODUCTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs, et sur lesquels : 15 - La figure 1 illustre un exemple de transducteur du type PMUT selon l'état de la technique ; - La figure 2 montre de dessus un premier mode de réalisation de l'invention et la figure 3 en est une vue en coupe ; - les figures 4 à 15, 15a et 16 montrent des étapes potentielles de 20 fabrication du dispositif ; - les figures 17 à 23 présentent une possibilité de formation d'une portion d'isolation électrique ; - la figure 24 montre une autre possibilité de formation d'une portion diélectrique ; 25 - la figure 25 illustre en vue de dessus un exemple de reprise de contact pour quatre membranes. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe 30 destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. 3060551 5 DESCRIPTION DETAILLEE Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées suivant toute association ou 5 alternativement : - au moins une partie de la portion diélectrique 83 est située dans une bordure d'ancrage de la membrane 3 raccordée à la zone d'ancrage 31; - la partie de la portion diélectrique 83 située dans la bordure d'ancrage 10 31 présente une dimension en épaisseur supérieure à celle de la partie principale 32 de la membrane 3 ; - au moins une partie de la portion diélectrique 83 est située dans la zone d'ancrage 31 et, de préférence, déborde de celle-ci; - la partie de la portion diélectrique 83 située dans la zone d'ancrage 31 15 présente une dimension en épaisseur supérieure à celle de la partie principale 32 de la membrane 3 ; - la portion diélectrique 83 est faite d'un oxyde du matériau de la partie principale 32 de la membrane 3 et la portion diélectrique est en oxyde de silicium; 20 - la partie principale 32 de la membrane 3 est en matériau électriquement conducteur et dans lequel la portion diélectrique 83 est configurée pour isoler électriquement la partie principale 32 de la membrane 3 relativement au support 1 ; - la partie principale 32 de la membrane 3 est en silicium monocristallin. 25 - le dispositif peut comprendre ou consister en au moins un transducteur acoustique comprend ladite au moins une membrane 3. Le procédé est tel que : - l'oxydation localisée est opérée au moins sur une bordure d'ancrage 33 de la membrane 3 raccordée à la zone d'ancrage 31 ; 30 - l'oxydation localisée est opérée au moins sur la zone d'ancrage 31 ; - la formation de la portion diélectrique 83 comprend un masquage d'une partie de la face du substrat 2 configuré pour ne laisser apparente 3060551 6 qu'une surface correspondant à celle de la portion diélectrique 83 à former, puis une oxydation thermique depuis ladite surface ; - l'oxydation est produite sur une profondeur au moins égale à une dimension en épaisseur d'une partie principale 32 de la membrane 3 ; 5 - la réalisation de la membrane 3 comprend : - une gravure du support 1 à partir de la face 21 du support 1, configurée pour former des piliers 71 et/ou des trous 73 dans la zone de la membrane 3 ; - un recuit de la zone de la membrane configuré pour réorganiser la 10 matière des piliers 71, et/ou respectivement la matière autour des trous 73, en une nappe orientée parallèlement à la face 21 du support 1 et raccordée au support 1 par la zone d'ancrage 31 ; - après l'oxydation, un aplanissement de la face 21 du support 1. 15 Eventuellement, les options suivantes sont aussi possibles : - le support comprend une couche superficielle en matériau semiconducteur, de préférence en silicium, de préférence monocristallin. - la tranchée est au moins aussi profonde que la cavité. - Le recuit est opéré à une température supérieure à 800°C, voire 20 1000°C, de préférence à plus de 1100°C et/ou à moins de 1250°C. - Le recuit est opéré durant plus de 1 minute et/ou moins de 30 minutes. - Le dispositif comprend un support 1, un jeu d'au moins une membrane 3 suspendue sur une face 21 du support au-dessus d'une cavité 34 par une zone d'ancrage 31, et au moins une tranchée d'isolation acoustique 25 disposée de manière adjacente à la membrane 62a,b,c,d ; 63a,b, et il comporte au moins un pont 64 raccordant des portions de deux bords opposés de la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b et situé en surplomb d'au moins une zone de la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b de sorte à former dans ladite zone de la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b un caisson d'isolation 65 30 acoustique en-dessous du pont 64. - la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b forme un contour fermé autour du jeu d'au moins une membrane 3 ; 3060551 7 - le pont 64 est en surplomb d'une partie seulement de la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b ; - au moins un élément de connexion électrique passe sur le pont 64 ; - au moins une électrode 51 est au-dessus de la membrane 3 et en 5 continuité électrique avec un des au moins un élément de connexion ; - un empilement comprend une première électrode 51 au contact d'une face supérieure de la membrane 3, une couche piézoélectrique 53 et une deuxième électrode 54, la première électrode 51 étant en continuité électrique avec un premier élément de connexion, la deuxième 10 électrode 54 étant en continuité électrique avec un deuxième élément de connexion ; - au moins un jeu de membranes comporte une pluralité de membranes 3; - le dispositif comporte au moins une tranchée intermédiaire d'isolation 15 acoustique entre au moins deux membranes 3 de la pluralité de membranes 3. - au moins une partie superficielle du pont 64 est en matériau diélectrique ; - le dispositif comprend une portion diélectrique 83, la portion diélectrique 20 étant configurée pour isoler électriquement la membrane 3 du support 1 ; - la portion diélectrique 83 est située dans la zone d'ancrage 31 et/ou dans une bordure de la membrane 3 raccordée à la zone d'ancrage 31. - le procédé comprend, sur la base d'un support 1, une réalisation d'un 25 jeu d'au moins une membrane 3 suspendue sur une face 21 du support 1 au-dessus d'une cavité 24 par une zone d'ancrage 31 et d'au moins une tranchée d'isolation acoustique disposée de manière adjacente à la membrane 3, et comprend la réalisation d'au moins un pont 64 raccordant des portions de deux bords opposés de la tranchée 30 62a,b,c,d ; 63a,b et situé en surplomb d'au moins une zone de la tranchée de sorte à former dans ladite zone de la tranchée un caisson 65 d'isolation acoustique en-dessous du pont 64. La réalisation du pont 64 comprend : 3060551 8 - une gravure d'une zone de support à partir de la face du support 1, configurée pour former des piliers 72 et/ou des trous 73 dans la zone de la tranchée ; - un recuit de la zone de la tranchée configuré pour réorganiser la 5 matière des piliers 72, et/ou respectivement de la matière autour des trous, en une nappe orientée parallèlement à la face 21 du support 1 et raccordée aux deux bords opposés de la tranchée 62a,b,c,d ; 63a,b. - on opère, outre la gravure de la zone du support 1, une gravure complémentaire configurée pour former une partie de la tranchée hors 10 de la zone de la tranchée. - la réalisation d'au moins une membrane 3 du jeu comprend : - une gravure du support à partir de la face 21 du support 1, configurée pour former des piliers 71 et/ou des trous dans la zone de la membrane ; 15 - un recuit de la zone de la membrane configuré pour réorganiser la matière des piliers 71, et/ou respectivement de la matière autour des trous 73, en une nappe orientée parallèlement à la face 21 du support 1 et raccordée au support par la zone d'ancrage 31 ; - la réalisation de ladite au moins une membrane 3 et la réalisation du 20 pont 64 sont simultanées ; - le matériau de la face 21 du support 1 est électriquement conducteur, le procédé comprenant une formation d'une portion diélectrique 83 par une oxydation localisée de la zone d'ancrage 31 et/ou dans une bordure de la membrane 3 raccordée à la zone d'ancrage 31 et 25 configurée pour isoler électriquement la membrane 3 du support. - le matériau de la face 21 du support 1 est électriquement conducteur, le procédé comprenant une formation d'une couche diélectrique sur une face supérieure du pont 64 par une oxydation localisée du pont 64. 30 Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, le terme « sur » ou « au-dessus » ne signifie pas obligatoirement « au contact de ». Ainsi, par exemple, le dépôt d'une couche sur une autre couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l'une de 3060551 9 l'autre mais cela signifie que l'une des couches recouvre au moins partiellement l'autre en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d'elle par un film, encore une autre couche ou un autre élément. Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d'un même matériau ou de 5 matériaux différents. Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, l'épaisseur d'une couche ou d'un substrat se mesure selon une direction perpendiculaire à la surface selon laquelle cette couche ou ce substrat présente son extension maximale. 10 L'emploi du singulier pour certains éléments de l'invention ne signifie pas obligatoirement qu'un élément donné est présent de manière unique dans l'invention. Le mot « un » ou « une » ne signifie donc pas exclusivement respectivement « un seul » ou « une seule » à moins qu'il en soit disposé autrement. 15 Certaines parties du dispositif de l'invention peuvent avoir une fonction électrique. Certaines sont employées pour des propriétés de conduction électrique et on entend par élément de connexion ou électrode ou équivalent, des éléments formés d'au moins un matériau ayant une conductivité suffisante, dans l'application, pour réaliser la fonction souhaitée. D'autres parties, au 20 contraire, sont employées pour des propriétés d'isolation électrique et tout matériau ayant une résistivité suffisante pour réaliser cette isolation sont concernées et sont notamment appelées diélectriques. Un objectif de l'invention est la réalisation de dispositifs à membrane notamment pour la fabrication de transducteurs. Dans les modes de réalisation 25 illustrés et décrits ci-après, on détaille la réalisation de systèmes unitaires et individuels. Il est entendu que l'invention peut être mise en oeuvre sur des plaques du type dénommé wafers pour une fabrication collective d'une pluralité de dispositifs, notamment une pluralité de transducteurs, ces plaques pouvant ensuite faire l'objet d'une découpe pour individualiser les dispositifs en 30 question. La figure 1 illustre schématiquement la technologie implémentée dans un transducteur du type PMUT et à laquelle l'invention peut s'appliquer. Un support 1 forme la base du dispositif membranaire et comporte un substrat 2, par 3060551 10 exemple fait de matériaux semi-conducteurs tels du silicium. Une membrane 3 est suspendue sur le support 1 au-dessus d'une cavité 34. La cavité 34 est ici délimitée par un bord de cavité 4. Par exemple, le bord 4 peut être issu d'une couche d'un matériau isolant, par exemple du dioxyde de silicium, couche dans 5 laquelle la cavité 34 a été creusée, par exemple par une gravure sèche ou humide. Selon l'état de la technique, au-dessus du bord 4, des zones d'ancrage 31 raccordent la membrane 3 au reste du support 1. La zone d'ancrage 31 est la partie du support 1 à laquelle la partie mobile, la membrane, est reliée. La zone d'ancrage 31 peut être continue ou non autour de la membrane 3. La 10 membrane 3 est ici une partie, dont la face inférieure est en regard de la cavité 34, d'une couche comprenant par ailleurs les zones d'ancrage 31. La couche dont est issue la membrane 3 peut être en matériaux diélectriques ou conducteurs suivant le mode de fabrication. La membrane 3 comporte une partie principale 32 s'étendant de préférence vers son centre et une partie de 15 bordure 33 formant une portion de raccordement de la membrane 3 à la zone d'ancrage 31 surmontant les bords 4 de la cavité 34. Du fait de sa suspension, la membrane 3 est susceptible d'une mobilité, par exemple par vibration suivant une direction de flexion correspondant à une déformation de nappe. Un empilement à vocation électrique est conjugué à la 20 membrane 3 de sorte à produire, dans le cas d'un transducteur, une capacité de génération de mouvement vibratoire de la membrane 3 ou une capacité de détection de tels mouvements. De manière typique, dans le cas d'un transducteur PMUT, l'empilement de couches comprend, de préférence immédiatement au-dessus de la membrane 3, une première électrode 51 25 réalisée en un matériau électriquement conducteur, de préférence métallique. Une reprise de contact 52 offre la possibilité de raccorder la première électrode 51 à une autre partie du dispositif ou à l'extérieur, pour l'échange de signaux électriques. Ce type de transducteurs fonctionne sur la base d'une couche électro sensible piézoélectrique. Celle-ci est disposée au-dessus de la première 30 électrode 51 et correspond au repère 53. L'empilement se poursuit par une électrode supérieure 54 qui peut par exemple être du même type de matériau que ceux utilisés pour l'électrode inférieure 51. De manière similaire, une reprise de contact 55 permet le raccordement de l'électrode supérieure 54. Des 3060551 11 zones isolantes 56 permettent de distinguer ces couches et notamment d'éviter des courts-circuits entre les portions correspondant à l'électrode inférieure 51 et sa reprise de contact et les portions correspondant à l'électrode supérieure 54 et sa reprise de contact. 5 La technologie de capteur donnée ci-dessus n'est pas limitative et l'invention peut s'appliquer à d'autres technologies, notamment à des capteurs de type capacitif. Dans tous les cas, il est proposé des aspects innovants séparables permettant d'améliorer la fabrication de la membrane et/ou des éléments l'environnant. 10 Un premier aspect de l'invention concerne l'isolation de la ou des membranes relativement au reste du support. Dans ce cadre, la figure 2 illustre un dispositif comportant des tranchées d'isolation acoustique de structure spécifique. À cette figure, quatre membranes 3 sont présentes dans le dispositif (ce 15 nombre n'est aucunement limitatif) et sont chacune suspendue sur une cavité 34 par l'intermédiaire d'une zone d'ancrage 31. Les zones d'ancrage 31 ne sont pas des parties directement dans la continuité du reste du support mais sont au contraire séparées du reste du support par une ou plusieurs tranchées. Plus précisément, les membranes 3 sont isolées d'une zone de pourtour 61 du 20 support 1 par une tranchée périphérique. Cette dernière est dans l'exemple formée par quatre portions de tranchées 62 a, b, c, d formant un contour fermé de sorte à isoler continûment les membranes 3 de la zone de pourtour 61 du support. La forme rectangulaire ou carrée représentée n'est pas limitative du contour fermé que l'on peut réaliser. 25 Toujours dans l'exemple considéré, des tranchées intermédiaires 63a,b sont en outre constituées de sorte à isoler les membranes 3 les unes des autres. Dans cet exemple, on comprend que chaque zone d'ancrage 31 de chaque membrane 3 est espacée d'une autre partie du dispositif par l'intermédiaire d'une tranchée l'entourant complètement. Bien que l'isolation 30 acoustique s'en trouverait amoindrie, il n'est pas exclu que le contour d'isolation formée par la ou les tranchées ne soit pas un contour fermé autour du système à membrane. 3060551 12 Par ailleurs, chaque zone d'ancrage est représentée dans cet exemple par un contour fermé de parois définissant la cavité 34 au-dessus de laquelle la membrane est disposée. Bien entendu cette zone d'ancrage pourrait être formée par des parois ou piliers définissant la cavité par un contour discontinu. 5 De préférence, la profondeur des tranchées 62 a, b, c, d et/ou 63 a, b, déterminée suivant une dimension en épaisseur des couches du support 1, et au moins suffisante pour parvenir à un niveau de profondeur équivalent à la position d'une portion de fond de la cavité 34. Les tranchées forment de manière générale des rainures allongées dans un plan perpendiculaire à 10 l'épaisseur du substrat. Leur longueur est de préférence bien supérieure à leur largeur, de préférence au moins 5 fois supérieure. De préférence, les tranchées ne sont pas débouchantes sur la face du support opposé à la face 21. Cette configuration est avantageuse en termes d'isolation acoustique mais génère une difficulté évidente pour la réalisation des parties électriques, et 15 notamment pour la disposition de l'empilement d'électrodes et/ou de reprise de contact du fait du relief en creux engendré par les tranchées. Pour y remédier, le dispositif de l'invention présente un pont 64 équipant au moins un système membranaire, mais de préférence tous les systèmes membranaires du dispositif, et permettant à la fois de conserver l'isolation acoustique issue de la 20 tranchée mais aussi d'offrir un passage de raccordement électrique. Un tel pont 64 est visible en vue de dessus à la figure 2 en surplomb d'une portion de tranchée. Le pont 64 peut affleurer au niveau de la face supérieure 21 du substrat 2 (ou plus généralement du support 1) ou être légèrement en creux, notamment suivant des impératifs de fabrication, comme le montre la figure 3. 25 La tranchée considérée et le pont 64 définissent un caisson 65 préservant l'isolation acoustique latérale. Dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, le pont 64 s'étend sur une portion relativement faible de la surface de tranchées. Un mode de réalisation fourni ultérieurement concerne un pont 64 complet. D'une manière générale, le pont 64 s'étend au-dessus de la tranchée de 30 sorte à rejoindre, par une de ses extrémités, la zone d'ancrage 31 d'une membrane 3 et, par l'autre de ses extrémités, le reste du support 1, de préférence en joignant une paroi latérale de tranchée. 3060551 13 On donne maintenant un mode de fabrication du pont 64 à partir du matériau de la couche superficielle du support 1, par exemple sur la base d'un substrat 2 en matériau semi-conducteur, de préférence du silicium, avantageusement monocristallin. On verra que l'on peut par ailleurs fabriquer la 5 membrane 3 de manière concomitante. Dans ce cadre, le procédé de fabrication peut débuter sur la base d'un substrat 2 schématiquement représenté aux figures 4 et 5. Sur cette base, on opère une ou plusieurs étapes de gravure, par exemple par gravure sèche à base de plasma, de sorte à produire des parties en creux dans le substrat 2. 10 Les parties en creux correspondent pour partie à la définition des tranchées 62, a, b, c, d et 63 a, b. Pour une autre partie, les parties en creux définissent les éléments de matière qui vont permettre de réaliser les ponts 64 et/ou les membranes 3. Sur ce dernier point, la figure 6a montre que la gravure produit une 15 pluralité de piliers s'étendant suivant la direction en épaisseur du substrat 2 et espacés les uns des autres, avantageusement de manière régulière, par l'enlèvement de matière fournie par la gravure. De préférence, les piliers sont d'un seul matériau sur toute leur longueur et sont en saillie sur un fond qui sera le fond de cavité ou le fond de la tranchée. 20 Le contour d'un réseau de ces piliers correspond globalement au contour de la membrane à former. Le contour d'un autre réseau de ces piliers correspond globalement au contour du pont à former. Il est entendu que ces gravures peuvent être simultanées ou successives. Leur ordre n'est pas non plus limitatif. L'invention n'est pas non plus limitée par 25 le type de gravure. Notamment, on peut mettre en oeuvre des étapes de masquage permettant de définir les motifs à graver qui ne sont pas représentées. À titre d'exemple, le rapport de forme entre la profondeur des piliers et leur diamètre peut être compris entre 4 et 8. La profondeur et la taille des motifs 30 ainsi gravés ainsi que leur localisation définissent la forme de la membrane et/ou du pont, son épaisseur et la profondeur de cavité. Typiquement, la profondeur des piliers peut être comprise entre 1 et 10 microns, de préférence inférieure à 7 microns, et de préférence entre 3 et 4 microns. A partir de 7pm on 3060551 14 peut éventuellement obtenir la formation d'une double membrane ou double cavité. Leur plus grande dimension dans un plan transversal à l'épaisseur du substrat 2 (plus grande largeur ou diamètre) peut être comprise entre 400 et 1000 nm, et de préférence entre 500 et 800 nm. Les espaces ménagés entre 5 les piliers peuvent être de la même grandeur et de préférence les espaces sont de dimensions supérieures ou égales à 2 fois la largeur des piliers. Dans ces conditions, on peut obtenir au final une épaisseur de ponts et/ou une épaisseur de membranes comprise entre 1 micron et 3 microns. Les piliers peuvent présenter une section circulaire dans un cas préféré. 10 La figure 7 illustre en coupe le résultat de la gravure ou des étapes de gravure permettant de réaliser les piliers qui sont référencés 71 pour les piliers permettant de former la membrane 3 et 72 pour les piliers permettant de réaliser le pont 64. La figure 6b présente une alternative aux piliers, sous la forme de trous 15 73. Dans cet exemple, une pluralité de trous est gravée de sorte à définir un quadrillage. Cependant, la forme des trous n'est pas limitative, même si une forme carrée est illustrée et les trous peuvent être notamment de section circulaire. Comme dans le cas précédent, on forme ainsi des réseaux dans lesquels des zones de vide et des zones de matière sont juxtaposées. Les 20 exemples donnés précédemment pour les formes et les dimensions de piliers sont applicables directement aux formes et dimensions des trous 73. En outre, l'illustration de la figure 6b est donnée pour la formation d'un réseau de trous en vue de la fabrication de la membrane 3 mais une disposition strictement équivalente est applicable en vue de la fabrication alternative ou cumulative du 25 pont 64. Éventuellement, certaines parties suspendues peuvent être réalisées à la base de réseaux de piliers et certaines autres à la base de réseaux de trous. En ce qui concerne le réseau de piliers ou de trous destiné à former une membrane 3, il est produit à l'intérieur d'un contour correspondant à celui de la zone d'ancrage 31 qui constitue dans cet exemple une zone non gravée du 30 substrat 2 d'origine. Dans le cas d'une membrane 3 suspendue par une partie seulement de son pourtour, la zone d'ancrage n'entoure que partiellement voire que faiblement la membrane 3. En ce qui concerne le réseau de piliers ou de 3060551 15 trous destiné à former un pont 64, il est produit entre la zone d'ancrage 31 de la membrane correspondante et un bord de tranchée. Qu'il s'agisse de ponts ou de membranes, la formation de ces parties suspendues peut ensuite être réalisée par l'intermédiaire d'un recuit. L'objectif 5 est que les atomes de la matière destinée à former la partie suspendue migrent de manière à atteindre une configuration d'énergie minimum les amenant à fermer la portion qui était ajourée par le réseau de piliers ou de trous. À titre d'exemple, la température de recuit peut être comprise entre 950°C et 1250°C. L'intervalle de temps correspondant au recuit peut être compris entre 5 minutes 10 et 30 minutes. Le recuit est avantageusement non oxydant. Il est de préférence formé sur l'ensemble du substrat de sorte à produire simultanément une pluralité de parties suspendues. Par exemple, dans le cas d'un dispositif membranaire à une membrane et un pont, ces dernières parties peuvent être réalisées simultanément lors d'un seul recuit. En outre, si le matériau de départ 15 est du silicium monocristallin, les parties suspendues en résultant le sont également. La figure 8 donne un exemple d'une modification progressive de la configuration des piliers au cours du recuit. Le haut des piliers s'affaisse quelque peu et la base des piliers se désolidarise progressivement du fond de l'ensemble. L'ensemble de la matière converge vers une position de nappe, 20 sensiblement parallèle au fond et rejoint les bords latéraux non gravés (ceux de la paroi de tranchée ou de paroi de zone d'ancrage qui délimite aussi la tranchée). Le recuit va généralement abaisser légèrement le niveau des parties suspendues relativement au niveau de la face 21 du substrat 2. Si besoin, un 25 rattrapage de niveau et/ou un ajustement de l'épaisseur de la partie suspendue peut être réalisé, par exemple par réduction d'épaisseur, notamment par une technique de polissage mécanique ou mécanochimique, ou suivant un autre exemple par accroissement d'épaisseur, notamment par une croissance épitaxiale. 30 Dans le cas d'un pont 64, le caisson 65 sous-jacent est ainsi formé sans avoir recours à une couche sacrificielle. Dans le cas d'une membrane 3, la cavité 34 sous-jacente est ainsi formée sans avoir recours à une couche sacrificielle. 3060551 16 Le fruit de ces étapes est illustré aux figures 9 et 10 correspondant respectivement aux figures 2 et 3. Dans une variante de l'invention, représentée à la figure 11, on cherche à produire un pont 64 qui s'étend sur l'intégralité de la surface des tranchées. 5 Pour y parvenir, on génère un réseau de piliers ou un réseau de trous sur l'ensemble de la surface des tranchées correspondantes. On comprend que le recuit va engendrer une partie suspendue de couverture complète des tranchées. Dans le cas de la figure 11, aussi bien la tranchée périphérique 62a, b, c, d que les tranchées intermédiaires 63a, b sont destinées à être 10 recouvertes. Bien entendu, seule une partie de ces tranchées pourrait être recouverte. De manière correspondante, la figure 12 donne une coupe révélant que les piliers, dans cet exemple, sont créés sur les deux sections de tranchée visibles à cette vue. De manière correspondante à la figure 8, la figure 13 illustre le déplacement de matière au cours du recuit. Hormis les différences de 15 localisation des trous et/ou des piliers, les détails donnés en référence au mode de réalisation précédent sont applicables. La figure 14 et la figure 15 présentent le résultat de ces étapes avec des tranchées non apparentes depuis la face 21 du substrat. On comprend que l'accès à la surface supérieure des membranes est grandement facilité dans 20 une telle disposition. Que le pont 64 soit complet ou seulement partiel à la surface des tranchées, il autorise un raccordement électrique facilité au-dessus de la surface du pont. Ainsi, dans le cas de la figure 16, un dépôt d'un matériau conducteur, de préférence métallique, a été opéré de sorte à couvrir au moins 25 une partie de la surface supérieure de la membrane 3 et à s'étendre au-dessus du pont 64. Éventuellement, d'autres couches peuvent s'étendre parallèlement ou en superposition au-dessus du pont 64, comme dans le cas représenté avec un transducteur PMUT. On notera que dans un aspect de l'invention, le matériau de la membrane 30 3 peut être conducteur, notamment du silicium monocristallin, de sorte que la membrane 3 elle-même peut former une partie à vocation électrique. En ce sens, il peut suffire de produire un élément de reprise de contact de sorte à connecter électriquement la membrane pour réaliser le raccordement au- 3060551 17 dessus de celle-ci. C'est particulièrement le cas pour la mise en oeuvre d'une technologie capacitive du type transducteur CMUT dont un exemple est donné plus loin. Un autre aspect de l'invention est relatif à la formation d'au moins une 5 portion diélectrique à proximité de la membrane et/ou dans une partie de celle- ci. Le dispositif pourrait éventuellement présenter plusieurs portions isolantes entres des portions distinctes de matériau de la membrane. Ainsi, on peut réaliser des portions diélectriques discontinues par exemple entourant des zones distinctes de la membrane et séparées par le matériau de la membrane. 10 Par ailleurs la membrane 3 peut être faite d'une partie principale monolithique mais, selon les applications, des couches ou éléments supplémentaires peuvent être disposés sur ou dans cette membrane et former un élément suspendu plus complexe comportant notamment cette membrane 3. Un intérêt de la au moins une portion diélectrique de permettre de corriger 15 d'éventuels effets négatifs du procédé précédemment décrit pour la fabrication de la membrane 3. En effet, par la méthode de gravure de réseau de piliers ou de trous puis de recuit, on constate généralement une irrégularité de section de la membrane dans la zone de celle-ci qui se raccorde à la zone d'ancrage 31, c'est-à-dire au niveau de sa bordure 33. Plus précisément, cette bordure 20 présentera typiquement un rétrécissement de son épaisseur. Cela engendre un affaiblissement mécanique de la fixation en suspension de la membrane 3 relativement au reste du support 1. La figure 15a donne un exemple de variations possibles de section d'une partie suspendue, en particulier à proximité de la zone d'ancrage ou de raccordement au support. Dans cette 25 zone, la hauteur de la partie suspendue est légèrement rétrécie. Or, cette portion subit généralement les contraintes mécaniques fortes surtout lors de la mobilité vibratoire dans le cas de la membrane 3, si bien que ces zones peuvent être le lieu de concentration de contraintes où les réductions d'épaisseur sont dommageables. 30 L'aspect séparable de l'invention maintenant décrit offre une solution à ce problème. À titre complémentaire ou alternatif à la résolution de ce problème, cet aspect de l'invention permet l'isolation électrique de la membrane relativement au reste du support 1, si elle est électriquement conductrice. Les 3060551 18 figures 17 à 23 présentent un exemple de réalisation de cet aspect de l'invention pour la fabrication d'au moins une portion diélectrique. À titre complémentaire ou alternatif à la résolution des deux problèmes précédents, l'aspect qui suit de l'invention peut servir à générer une zone tampon pour que 5 des signaux de type acoustique ne soient pas transmis latéralement au travers de la portion diélectrique fabriquée. Ainsi, la portion diélectrique formera une rupture d'impédance acoustique produite par un changement de matériau à son niveau. En partant d'un dispositif pour lequel la membrane 3 correspond à la 10 situation illustrée notamment à la figure 3 ou à la figure 15, le dépôt d'une couche de masquage 81 est opéré, comme montré en figure 17. Avantageusement, il s'agit d'un dépôt pleine plaque au-dessus de la face 21 du substrat 2. La couche de masquage peut être en nitrure de silicium. Certaines parties de la couche 81 sont ensuite supprimées par gravure de sorte à ne 15 laisser en place que des parties constituant un masque 82. Dans le cas de la figure 18, le masque 82 couvre au moins une partie de la surface supérieure de la membrane 3. De préférence cependant, le masque 82 ne s'étend que sur une partie principale 32 de la membrane laissant subsister une portion exposée à la bordure 33 de celle-ci. La bordure 33 correspond typiquement à une zone 20 de la membrane 3 raccordée à la zone d'ancrage 31 du support. L'étape suivante correspondant à la figure 19 est une oxydation du matériau de la couche superficielle du support dans les zones non masquées. Cette oxydation est de préférence une oxydation thermique réalisée à une température avantageusement supérieure à 800°C et avantageusement 25 inférieure à 1250°C, voire 1000°C. On cherche notamment à réaliser une épaisseur oxydée comprise entre 1 micron et 3 microns. Cette phase d'oxydation peut être humide (typiquement en présence de vapeur d'eau) ou sèche (typiquement en présence de dioxygène). Les réactions d'oxydation transforment une couche superficielle en oxyde du matériau initial, notamment 30 du dioxyde de silicium dans un cas préféré. Cette réaction produit une croissance localisée et donc un épaississement des zones considérées. En outre, l'oxydation génère des zones diélectriques. 3060551 19 De préférence, l'oxydation s'opère dans des conditions permettant d'oxyder suivant une profondeur permettant pour le moins d'oxyder totalement l'épaisseur de la bordure 33 de la membrane 3 si celle-ci n'était pas masquée. Cumulativement ou alternativement, la profondeur d'oxydation peut-être 5 suffisante pour atteindre, au niveau de la zone d'ancrage 31, au moins le niveau de profondeur correspondant à la face inférieure de la membrane 3 et avantageusement pour descendre jusqu'au niveau du fond de la cavité 34. D'une manière générale, il est avantageux de s'arranger pour que la profondeur d'oxydation permette de produire une isolation électrique entre la bordure 33 de 10 la membrane 3 et le reste du support 1 via la zone d'ancrage 31. Éventuellement, il est possible de différencier les profondeurs d'oxydation en opérant une première face d'oxydation puis, en opérant une deuxième phase d'oxydation en ayant retiré une partie du masque 82. La portion diélectrique 83 peut être réalisée au moins sur l'une parmi la zone d'ancrage 31 et la bordure 15 33. Dans le cas où la portion diélectrique 83 s'étend sur la zone d'ancrage 31 et au-delà sur le support 1, à l'opposé de la membrane 3 (mais éventuellement aussi sur celle-ci), cela peut permettre de créer des zones à potentiels électriques différents. 20 La figure 20 illustre une étape d'enlèvement du masque 82 après l'oxydation. Éventuellement, un aplanissement, par exemple par une technique de polissage mécanique ou mécanochimique peut être mis en oeuvre pour réduire la croissance et/ou les irrégularités produites par l'oxydation. Un résultat est 25 visible en figure 21. La portion diélectrique 83 est présentée et révèlent une isolation produite à ce niveau entre une partie principale de la membrane 32 et l'environnement de la membrane. La figure 22 montre en vue de dessus une configuration possible du dispositif obtenu après l'oxydation et enlèvement du masque. Dans ce cas de 30 figure, toute une portion périphérique entourant les membranes 3 a été oxydée. Ce cas n'est pas limitatif et pour le moins une partie de raccordement de la membrane 3 au support 5 comprendra la portion diélectrique considérée issue de la phase d'oxydation. 3060551 20 Dans le cas d'un transducteur capacitif, notamment du type CMUT, l'oxydation précédente permet d'isoler la partie principale 3 de la membrane qui, si elle est en matériau conducteur, peut former une des électrodes d'un empilement capacitif. Typiquement, la membrane peut constituer une électrode 5 supérieure en vis-à-vis d'une électrode inférieure formée par le fond de la cavité 34. La cavité 34 forme elle-même un entrefer. On notera que la cavité réalisée par l'invention peut être fabriquée sous vide d'air et donc peut présenter un niveau de vide important, de sorte à améliorer sa caractéristique diélectrique. Dans ce cas de figure, il suffit de raccorder électriquement la membrane 3 à 10 l'équipement électrique adapté, par exemple sous forme du dépôt d'une trace conductrice, de préférence métallique, ici illustrée sous forme d'électrode inférieure 51, mais qui peut-être simplement une reprise de contact. De préférence, l'oxydation réalisée par l'aspect précédent de l'invention couvre l'intégralité de la surface 21 du support destiné à recevoir la trace 15 conductrice considérée. Dans l'exemple de la figure 23, la portion diélectrique s'étend en effet non seulement sur une partie de bordure 33 de la membrane 3 et sur la zone d'ancrage 31 mais aussi au-dessus du pont 64 et d'une portion de la zone de pourtour 61. La figure 24 donne un autre exemple de configuration du dispositif de 20 l'invention. Dans ce cas, le dispositif comporte une pluralité de jeux de membranes 3. Un premier jeu de membranes 90 est raccordé par un pont 64 à une zone de pourtour du dispositif. De même, l'autre jeu 90 est raccordé par un autre pont 64. Les membranes 3 peuvent être réalisées par le procédé précédemment décrit en mettant en oeuvre au moins un aspect parmi la 25 fabrication de parties suspendues par recuit et la fabrication de portions diélectriques par oxydation. Les membranes 3 d'un jeu 90 peuvent être isolées les unes des autres par des tranchées, recouvertes ou non par des ponts, ou ne pas être isolées. Dans l'exemple de la figure 24, des reprises de contact 90a,b sont 30 formées chacune au contact de la surface supérieure de la partie principale 32 d'une membrane de sorte à raccorder électriquement ces membranes. La vue de la figure 25 explicite la façon dont ces reprises de contact peuvent permettre de raccorder tout ou partie des membranes à des plots 91 de connexion 3060551 21 extérieure. Dans le cas des figures 24 et 25, le dispositif peut être un transducteur capacitif dont la partie principale 32 de la membrane forme une première électrode et dont le fond de la cavité forme une deuxième électrode d'un empilement capacitif. Un plot 92 au contact d'une partie de la surface 21 5 du substrat 2 qui ne fait pas partie de la portion diélectrique peut permettre le raccordement électrique de l'électrode inférieure formée par le fond. La fabrication des reprises de contact des plots peut être mise en oeuvre avec des techniques traditionnelles de lithographie et de gravure notamment. On notera que dans les modes de réalisation préférés de l'invention, 10 aucune étape de report ou de suppression de couche sacrificielle n'est mise en oeuvre pour la réalisation des parties suspendues. En outre, un nombre limité d'étapes sont mises en oeuvre, le tout sur la base d'un substrat 2 qui peut être un substrat brut de silicium monocristallin. Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques 15 décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées à des caractéristiques techniques décrites dans le contexte d'autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif, dont ceux expliqués en détail ci-dessus. Les aspects de l'invention décrits peuvent néanmoins aussi être mis en oeuvre chacun de manière séparée. En particulier, les aspects de 20 l'invention relatifs à la formation de portions diélectriques, de préférence par oxydation localisée, peuvent être mis en oeuvre séparément de ceux relatifs à l'isolation acoustique par tranchées. C'est aussi le cas de l'aspect relatif à la formation de ponts et/ou de membranes à partir d'un recuit de matière de piliers et/ou de matière autour de trous qui peut être considéré isolément. 25 3 0 6 0 5 5 1 22 REFERENCES 1. Support 2. Substrat 21. Face 5 3. Membrane 31. Zone d'ancrage 32. Partie principale 33. Bordure 34. Cavité 10 4. Bord de cavité 51. Electrode inférieure 52. Reprise de contact 53. Couche piézoélectrique 54. Electrode supérieure 15 55. Reprise de contact 56. Couche isolante 61. Zone de pourtour 62a,b,c,d Tranchée 20 63a,b Tranchée intermédiaire 64. Pont 65. Caisson 71. Pilier 25 72. Pilier 73. Trou 81. Couche de masquage 82. Marque 30 83. Portion diélectrique 90. Jeu 90 a,b Reprise de contact membranaire 91. Plot de connexion supérieur 92. Plot de connexion inférieur 35 REVENDICATIONS1. Dispositif microélectronique comprenant un support (1) et au moins une membrane (3) suspendue sur une face (21) du support (1) au-dessus d'une cavité (34) par une zone d'ancrage (31), caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une portion diélectrique (83) de raccordement de la membrane (3) au support (1), faite d'un matériau distinct de celui d'une partie principale (32) de la membrane (3). 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel au moins une partie de la portion diélectrique (83) est située dans une bordure d'ancrage de la membrane (3) raccordée à la zone d'ancrage (31). 3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la partie de la portion diélectrique (83) située dans la bordure d'ancrage (33) présente une dimension en épaisseur supérieure à celle de la partie principale (32) de la membrane (3). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins une partie de la portion diélectrique (83) est située dans la zone d'ancrage (31) et, de préférence, déborde de celle-ci. 5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la partie de la portion diélectrique (83) située dans la zone d'ancrage (31) présente une dimension en épaisseur supérieure à celle de la partie principale (32) de la membrane (3). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la portion diélectrique (83) est faite d'un oxyde du matériau de la partie principale (32) de la membrane (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie principale (32) de la membrane (3) est en matériau électriquement conducteur et dans lequel la portion diélectrique (83) est configurée pour isoler électriquement la partie principale (32) de la membrane (3) relativement au support (1). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie principale (32) de la membrane (3) est en silicium monocristallin et la portion diélectrique est en oxyde de silicium. 3060551 24 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il forme au moins un transducteur acoustique comprenant au moins une membrane (3). 10. Procédé de fabrication d'un dispositif microélectronique comprenant, 5 sur la base d'un support, une réalisation d'au moins une membrane suspendue sur une face du support (1) au-dessus d'une cavité (34) par une zone d'ancrage (31), caractérisé par le fait qu'il comprend une formation d'au moins une portion diélectrique (83) de raccordement de la membrane (3) au support (1), faite d'un matériau distinct de celui d'une partie principale (32) de la membrane (3), par 10 une oxydation localisée. 11. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'oxydation localisée est opérée au moins sur une bordure d'ancrage (33) de la membrane (3) raccordée à la zone d'ancrage (31). 12. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, dans 15 lequel l'oxydation localisée est opérée au moins sur la zone d'ancrage (31). 13. Procédé selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel la formation de la portion diélectrique (83) comprend un masquage d'une partie de la face du substrat (2) configuré pour ne laisser apparente qu'une surface correspondant à celle de la portion diélectrique (83) à former, puis une 20 oxydation thermique depuis ladite surface. 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel l'oxydation est produite sur une profondeur au moins égale à une dimension en épaisseur d'une partie principale (32) de la membrane (3). 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel la 25 réalisation de la membrane (3) comprend : - une gravure du support (1) à partir de la face (21) du support (1), configurée pour former des piliers (71) et/ou des trous (73) dans la zone de la membrane (3); - un recuit de la zone de la membrane configuré pour réorganiser la 30 matière des piliers (71), et/ou respectivement la matière autour des trous (73), en une nappe orientée parallèlement à la face (21) du support (1) et raccordée au support (1) par la zone d'ancrage (31). 3060551 25 16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, comprenant, après l'oxydation, un aplanissement de la face (21) du support (1).