Brevet FR3088319A1 — publié le 20200515

BOITIER HERMETIQUE COMPORTANT UN CETTER, COMPOSANT OPTOELECTRONIQUE OU DISPOSITIF MEMS INTEGRANT UN TEL BOITIER HERMETIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION ASSOCIE DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un boîtier hermétique configuré pour former une enceinte au sein de laquelle règne une pression prédéterminée, et destinée à recevoir un composant, dont le fonctionnement nécessite une faible pression ou le vide. L'invention concerne également un composant optoélectronique ou un dispositif MEMS encapsulé dans un tel boîtier hermétique. Elle concerne enfin un procédé de réalisation d'un tel boîtier hermétique. L'invention peut être mise en oeuvre pour tout type de composant optoélectronique ou de dispositif MEMS pour lequel une enceinte avec une pression prédéterminée est requise, 15 par exemple pour les bolomètres d'imagerie. ART ANTERIEUR Afin de former un boîtier sous vide ou sous pression réduite, il est connu d'utiliser un 20 pompage de l'air dans une enceinte, suivi par le scellement des parois constitutives du boîtier, notamment par soudure métallique. Cependant, réaliser une soudure métallique engendre un échauffement de l'enceinte, entrainant la désorption des molécules de gaz piégées sur les parois de l'enceinte. 25 Lorsque le boîtier est scellé, les gaz présents dans le boîtier ne peuvent plus être évacués par le système de pompage, de sorte qu'un dispositif spécifique d'absorption doit être positionné au sein du boîtier pour éliminer les gaz résultants de la désorption des parois et présents au sein dudit boîtier. Ce dispositif d'absorption est appelé « getter ». 30 Un getter se présente classiquement sous la forme d'une couche métallique déposée sur l'une des parois du boîtier. Le getter est initialement passive. Cette passivation est réalisée par son oxyde natif s'il a été exposé à l'air ambiant ou par une couche de métal noble recouvrant le getter ou par un oxyde résultant d'un traitement thermique particulier. 2 Il est donc nécessaire d'activer le getter de sorte à provoquer une dissolution de l'oxyde natif ou de la couche de métal noble dans le volume de la couche métallique, rendant alors le getter réactif 5 Cette activation est traditionnellement réalisée par chauffage du getter. Suite à ce chauffage, les atomes de la couche de passivation diffusent dans la couche métallique du getter, et la surface de la couche métallique est apte à capter les gaz présents dans le boîtier, abaissant ainsi la pression en son sein. Le getter est alors dit « activé ». 10 Le niveau de vide atteint dans une enceinte est contrôlé par la quantité de molécules gazeuses absorbées par le getter. Cette quantité dépend des conditions d'activation et des propriétés du getter, c'est-à-dire de sa nature chimique, de sa microstructure et de l'étendue de sa surface au contact des gaz de l'enceinte. En ce qui concerne les conditions d'activation du getter, il est recherché une diffusion des atomes de la couche de passivation dans le volume du getter. Pour faciliter cette diffusion, le getter doit présenter une haute densité de joints de grains, car la diffusion est plus rapide à travers les joints de grains que dans l'intérieur des grains. En outre, au cours de l'activation, la quantité de gaz désorbée est croissante avec la température de recuit. Ainsi, avec une haute densité de joints de grains, il est possible de limiter la température d'activation du getter et, ainsi, de limiter la désorption des molécules de gaz dans l'enceinte pour obtenir une pression très faible. Dans le même temps, il est également connu qu'un getter insuffisamment épais ne peut pas régénérer le caractère métallique de sa surface, car les atomes d'impuretés constituant la couche de passivation ne peuvent pas diffuser à l'intérieur du getter. Par exemple, le document US 7,998,319 indique que les propriétés d'absorption d'un getter sont réduites lorsque l'épaisseur du getter est inférieure à 500 nanomètres. De même, le document US 6,897,551 indique que les propriétés d'absorption d'un getter sont excessivement réduites lorsque l'épaisseur du getter est inférieure à 100 nanomètres. Ainsi, pour répondre efficacement aux contraintes des conditions d'activation et des besoins d'absorption, il est préférable d'utiliser une couche de matériau getter avec une épaisseur suffisante, typiquement avec une épaisseur supérieure à 60 nanomètres. 3 En outre, la quantité de gaz absorbé dépend de la surface du matériau getter à l'intérieur de l'enceinte. Dans le cas d'un composant optoélectronique, le boîtier comporte une fenêtre optique transparente pour au moins une longueur d'onde d'intérêt du composant optoélectronique. 5 La présence de cette fenêtre optique réduit généralement la surface utile pour déposer le matériau getter sur les parois internes du boîtier. En effet, tel que décrit dans le document US 8,395,229, il est classique de ne pas déposer le matériau getter sur la fenêtre optique, car la présence du matériau getter peut dégrader b qualité du signal optique transmis à 10 travers la fenêtre optique. Ainsi, tel que décrit dans le document US2014/0175590, les boîtiers des composants optoélectroniques fonctionnant sous vide sont classiquement surdimensionnés pour permettre le positionnement du matériau getter sur une partie du boîtier différente de la fenêtre optique. 15 Tel qu'illustré sur la figure 1 de l'état antérieur de la technique, un composant optoélectronique 11 est classiquement encapsulé dans une enceinte 12 sous une pression prédéterminée, par exemple sous une pression inférieure à 1073 mbar. L'enceinte 12 est formée par le scellement de parois 17 sur un substrat 13 au moyen d'un joint de scellement métallique 20, formant ainsi un boîtier hermétique 100 autour du composant 20 11. Pour permettre au composant optoélectronique 11 de capter les rayonnements externes, une paroi supérieure du boîtier 100 est conformée pour présenter une fenêtre optique 14. Par exemple, cette fenêtre optique 14 peut être réalisée par des structures de type « Moth- 25 Eyes », tel que décrit dans le document EP 2 613 181. En outre, les rayonnements externes peuvent également être redirigés sur la face arrière du composant optoélectronique 11 au moyen d'un réflecteur 16, lorsque le composant optoélectronique 11 est monté en suspension sur le substrat 13, par exemple dans le cas d'un bolomètre d'imagerie non refroidi. 30 La taille du boîtier 100 est bien supérieure aux dimensions du composant optoélectronique 11 de sorte à permettre le positionnement d'un matériau getter 150 à côté de la fenêtre optique 14. 4 A contre-courant de cette technique de positionnement classique, l'invention vise à obtenir un boîtier avec un matériau getter déposé sur la fenêtre optique afin de réduire la dimension du boîtier par rapport à la dimension du composant optoélectronique ou d'augmenter la surface du matériau getter. 5 Il est connu du document US 7,789,949 d'utiliser un getter très fin sur un substrat transparent aux rayonnements. Pour limiter l'influence de la présence du matériau getter sur la transmission du signal optique, ce document préconise l'utilisation d'un film getter dont l'épaisseur est inférieure à 60 nanomètres. Plus précisément, il est indiqué que des 10 résultats satisfaisants ont été obtenus avec un film getter dont l'épaisseur est inférieure à 30 nanomètres. Tel que décrit précédemment, l'épaisseur du matériau getter du document US 7,789,949 ne permet pas toujours de répondre efficacement aux contraintes des conditions 15 d'activation et des besoins d'absorption car l'épaisseur du matériau getter est trop faible. Le problème technique objectif de l'invention est de fournir un boîtier hermétique avec une couche de matériau getter, déposée sur une fenêtre optique, dont la microstructure permet de répondre plus efficacement aux contraintes des conditions d'activation et des 20 besoins d'absorption tout en permettant une transmission efficace du signal optique. EXPOSE DE L'INVENTION Pour répondre à ce problème technique, l'invention propose de déposer une couche de 25 matériau getter dont l'épaisseur est d'au moins 60 nanomètres, et dont la porosité est comprise entre 10% et 70% de sorte à laisser passer une fraction suffisante du signal optique. L'invention concerne plus particulièrement la mise en oeuvre d'une relation permettant de déterminer la manière de régler l'épaisseur et la porosité pour obtenir un getter efficace tout en limitant l'impact sur le signal optique en fonction de la nature du 30 matériau getter, c'est-à-dire en fonction de son coefficient d'absorption et de son coefficient d'extinction. 5 A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un boîtier hermétique pour composant optoélectronique ou dispositif MEMS configuré pour former une enceinte au sein de laquelle règne une faible pression ou le vide, ledit boîtier hermétique comportant : - une fenêtre optique transparente pour au moins une longueur d'onde d'intérêt dudit 5 composant optoélectronique ou dudit dispositif MEMS ; et - une couche de matériau getter configurée pour capter des gaz présents dans ladite enceinte, ladite couche étant déposée sur la fenêtre optique en regard de ladite enceinte. 10 L'invention se caractérise en ce que la couche de matériau getter comporte une épaisseur et, supérieure à 60 nanomètres, et une porosité P comprise entre 10% et 70%, l'épaisseur et et la porosité P étant configurées de sorte à satisfaire la relation suivante : (1 - P) et REVENDICATIONS1. Boîtier hermétique (10a, 10b) pour composant optoélectronique (11) ou dispositif MEMS configure pour former une enceinte (12) au sein de laquelle règne une faible pression ou le vide, ledit boîtier hermétique (10a, 10b) comportant : une fenêtre optique (14) transparente pour au moins une longueur d'onde d'intérêt (X) dudit composant optoélectronique (11) ou du dispositif MEMS ; et une couche de matériau getter (15a, 15b) configurée pour capter des gaz présents dans ladite enceinte (12) et déposée sur ladite fenêtre optique (14) en regard de ladite enceinte (12) ; caractérisé en ce que la couche de matériau getter (15a, 15b) présente une épaisseur (et) supérieure à 60 nanomètres et une porosité (P) comprise entre 10% et 70%; l'épaisseur (et) et la porosité (P) étant configurées de sorte à satisfaire la relation suivante : 202. 3. 25 4. 30 À (1 - P) * et