Brevet FR3147479A1 — publié le 20241004

Dispositif électronique La présente description concerne un dispositif comprenant : un substrat (12) ; un réseau d'interconnexion (16) sur le substrat (12), le réseau d'interconnexion (16) comprenant au moins un premier niveau (M3, M4), au moins un deuxième niveau (M2) et un troisième niveau (M1), le premier niveau (M3, M4) comprenant des condensateurs (32, 44), le troisième niveau (M1) comprenant un écran métallique, le deuxième niveau (M2) étant entre le premier niveau et le substrat, les condensateurs du premier niveau étant entièrement séparés du substrat par l'écran, le deuxième niveau étant entre les premier et troisième niveaux. Figure pour l'abrégé : Fig. 2 Dispositif électronique La présente description concerne de façon générale des dispositifs électroniques et, plus précisément, des dispositifs électroniques comprenant des condensateurs dans le réseau d'interconnexion, par exemple un sérialiseur/désérialiseur ou un quelconque dispositif comprenant un circuit réservoir LC. Un sérialiseur/désérialiseur (SerDes) est une paire de blocs fonctionnels couramment utilisés dans des communications haut débit pour compenser des entrées/sorties limitées. Ces blocs convertissent des données entre des données série et des interfaces parallèles dans chaque direction. L'utilisation première d'un SerDes consiste à assurer une transmission de données sur une ligne unique ou une paire différentielle afin de minimiser le nombre de broches et d'interconnexions d'entrée et de sortie I/O. Un circuit LC, circuit réservoir, est un circuit électrique constitué d'une inductance, représentée par la lettre L, et d'un condensateur, représenté par la lettre C, connectés ensemble. Le circuit peut agir comme résonateur électrique, stockant de l'énergie oscillant à la fréquence de résonance du circuit. Des circuits LC sont utilisés soit pour générer des signaux à une fréquence particulière, par exemple des signaux d'horloge ou à haut débit, soit pour prélever un signal à une fréquence particulière à partir d'un signal plus complexe ; cette fonction est appelée filtre passe-bande. Ce sont des composants clefs dans de nombreux dispositifs électroniques, en particulier un équipement radio, utilisés dans des circuits tels que des oscillateurs, des filtres, des syntoniseurs et des mélangeurs de fréquence. Un mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant un substrat ; un réseau d'interconnexions sur le substrat, le réseau d'interconnexions comprenant au moins un premier niveau, au moins un deuxième niveau et un troisième niveau, le premier niveau comprenant des condensateurs, le troisième niveau comprenant un écran métallique, le deuxième niveau étant entre le premier niveau et le substrat, les condensateurs du premier niveau étant entièrement séparés du substrat par l'écran, le deuxième niveau étant entre les premier et troisième niveaux. Selon un mode de réalisation, le réseau d'interconnexion comprend une alternance de niveaux de métallisation et de couches intermédiaires, les niveaux de métallisation comprenant des régions métalliques entourées latéralement par des régions isolantes, les couches intermédiaires comprenant une couche isolante et des vias s'étendant à travers la couche isolante, les première, deuxième et troisième couches étant des niveaux de métallisation. Selon un mode de réalisation, le troisième niveau est situé entre le deuxième niveau et le substrat, et le deuxième niveau est situé entre le premier niveau et le troisième niveau. Selon un mode de réalisation, l'écran est séparé du substrat par une couche intermédiaire. Selon un mode de réalisation, le deuxième niveau comprend seulement un matériau isolant en face des condensateurs du premier niveau. Selon un mode de réalisation, les portions des couches intermédiaires entre les condensateurs et l'écran comprennent seulement un matériau isolant. Selon un mode de réalisation, les condensateurs et l'écran sont séparés seulement par des matériaux isolants. Selon un mode de réalisation, les condensateurs constituent une première région, la première région étant entourée par une deuxième région, aucun condensateur n'étant situé dans la deuxième région, la deuxième région étant séparée du substrat par l'écran. Selon un mode de réalisation, la largeur de la deuxième région est d'au moins 2 µm. Selon un mode de réalisation, le troisième niveau est le niveau le plus proche du substrat parmi les niveaux du réseau d'interconnexion. Selon un mode de réalisation, les condensateurs sont des condensateurs métal-oxyde-métal. Selon un mode de réalisation, l'écran est configuré pour être polarisé à une tension constante. Selon un mode de réalisation, l'écran est configuré pour être polarisé à la masse. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un unique deuxième niveau. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un sérialiseur et/ou un désérialiseur, au moins une partie des condensateurs faisant partie du sérialiseur et/ou du désérialiseur. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un réservoir LC, au moins une partie des condensateurs faisant partie du circuit réservoir LC. Selon un mode de réalisation, l'écran est configuré pour être polarisé à une tension faible impédance. 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 : la représente un exemple d'une partie d'un dispositif électronique ; la représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif électronique ; et la représente plus en détail un exemple de mise en œuvre du mode de réalisation de la . De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés (en anglais "coupled") entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "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 sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. La représente un exemple d'une partie d'un dispositif électronique 10. Le dispositif 10 est par exemple un circuit intégré. Le dispositif 10 comprend un substrat 12. Le substrat 12 est, de préférence, en un matériau semiconducteur, par exemple en silicium. Le substrat est par exemple un substrat dopé P. Le dispositif 10 comprend par exemple des composants électroniques, formés dans et/ou sur le substrat 12. Les composants électroniques sont, par exemple, des transistors, des résistances, des diodes, des condensateurs. Dans l'exemple de la , un transistor 14 est situé dans et sur le substrat 12. Le transistor 14 n'est représenté que par sa grille. Le substrat est recouvert d'un réseau d'interconnexion 16. Le réseau 16 comprend plusieurs niveaux de métallisation. Dans l'exemple de la , seulement trois niveaux M1, M2, M3 sont représentés. En pratique, le réseau 16 peut comprendre, par exemple, au moins deux niveaux, par exemple entre trois et six niveaux. Le niveau M1 est le niveau le plus proche du substrat. Le niveau M2 est au-dessus du niveau M1. En d'autres mots, le niveau M2 est le deuxième niveau le plus proche du substrat. Par conséquent, le niveau M1 est entre le niveau M2 et le substrat. Le niveau M3 est au-dessus des niveaux M1 et M2. En d'autres termes, le niveau M3 est le troisième niveau le plus proche du substrat. Par conséquent, les niveaux M1 et M2 sont entre le niveau M3 et le substrat. Chaque niveau comprend de préférence une seule couche. Chaque couche comprend des métallisations 18, autrement dit des régions métalliques 18, entourées latéralement par des régions isolantes 20, par exemple, en oxyde de silicium. Les régions 18 d'un niveau s'étendent depuis la surface supérieure du niveau jusqu'à la surface inférieure du niveau. En d'autres mots, les régions 18 s'étendent sur toute la hauteur dudit niveau. Les régions 18 sont par exemple en cuivre ou en tungstène. Chaque niveau est séparé du niveau, ou du substrat, situé en-dessous par une couche intermédiaire isolante 22, par exemple en oxyde de silicium. En d'autres termes, le niveau M1 est séparé du substrat par une couche 22. Le niveau M2 est séparé du niveau M1 par une couche 22. Le niveau M3 est séparé du niveau M2 par une couche 22. Le réseau d'interconnexion 16 est par conséquent un empilement de couches comprenant une alternance de couches 22 et de niveaux de métallisation M1, M2, M3, la couche la plus basse de l'empilement étant de préférence une couche 22, la couche la plus haute de l'empilement étant de préférence un niveau de métallisation. Chaque couche 22 comprend par exemple des vias 24. Les vias 24 d'une couche 22 s'étendent à travers ladite couche 22. Autrement dit, chaque via 24 s'étend depuis la surface supérieure de la couche 22 jusqu'à la surface inférieure de la couche 22. Les vias 24 d'une couche 22 située entre deux niveaux de métallisation sont, de préférence, configurés pour connecter une région 18 de chaque couche. En d'autres mots, les vias 24 d'une couche 22 située entre deux niveaux de métallisation comprennent une extrémité inférieure en contact avec la surface supérieure d'une région 18 et une extrémité supérieure en contact avec la surface inférieure d'une autre région 18. La couche 22 située entre le substrat et le niveau M1 comprend des vias 22 s'étendant entre des régions 18 dans le niveau M1 et des portions du substrat. En d'autres termes, les vias de la couche 22 située entre le substrat et le niveau M1 comprennent une extrémité inférieure en contact avec le substrat et une extrémité supérieure en contact avec la surface inférieure d'une région 18 du niveau M1. La couche 22 située entre le substrat et le niveau M1 peut également comprendre des parties de composants situées dans et sur le substrat. Dans l'exemple de la , la grille du transistor 14 est située dans la couche 22 entre le substrat et le niveau M1. La représente schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif électronique 30. Le dispositif 30 est par exemple un circuit intégré. Le dispositif 30 est par exemple un circuit intégré comprenant un sérialiseur et/ou un désérialiseur. Le dispositif 30 est par exemple un quelconque type de dispositif comprenant des condensateurs. Le dispositif 30 est par exemple un circuit réservoir LC. Le dispositif 30 comprend un substrat 12 et un réseau d'interconnexion 16 tel que décrit en relation avec la . Par conséquent, le réseau 16 comprend, comme cela a été décrit en relation avec la , une alternance de couches 22 et de niveaux de métallisation M1, M2, M3, la couche la plus basse de l'empilement étant de préférence une couche 22, la couche la plus haute de l'empilement étant de préférence un niveau de métallisation. Dans l'exemple de la , un niveau M4 du réseau 16 est représenté. De préférence, chaque niveau M1, M2, M3, M4 et chaque couche 22 est plane. Autrement dit, les surfaces supérieures des niveaux M1, M2, M3, M4 et des couches 22 sont planes et, de préférence, parallèles les unes aux autres. De façon similaire, les surfaces inférieures des niveaux M1, M2, M3, M4 et des couches 22 sont planes et, de préférence, parallèles les unes aux autres et aux surfaces supérieures. Les hauteurs des niveaux et de la couche 22 sont de préférence constantes. De préférence, les hauteurs des niveaux, en d'autres mots les distances entre les surfaces supérieure et inférieure de chaque niveau, augmentent ou sont constantes à mesure que la distance par rapport au substrat augmente. En d'autres termes, la hauteur d'un niveau donné est supérieure, ou égale, aux hauteurs des niveaux situés entre le niveau donné et le substrat. Le dispositif 30 comprend une région 32. La région 32 comprend une pluralité de condensateurs. Les condensateurs de la région 32 sont de préférence des condensateurs métal-oxyde-métal (MOM). Les condensateurs de la région 32 font par exemple partie du sérialiseur ou du désérialiseur. Par exemple, la région 32 comprend seulement des condensateurs, de préférence seulement des condensateurs MOM. Au moins une partie des condensateurs font partie, par exemple, du sérialiseur et/ou du désérialiseur. Au moins une partie des condensateurs font partie, par exemple, du circuit réservoir LC. La région 32 est située dans le niveau M3 et/ou dans un niveau supérieur au niveau M3. La région 32 n'est pas située dans les niveaux M1 ou M2 ou dans les couches 22 situées de part et d'autre des niveaux M1, M2. Dans l'exemple de la , la région 32 est située dans les niveaux M3 et M4. La région 32 est par exemple entourée, par exemple entourée latéralement, par une région 34 dans laquelle il n'y a pas de condensateur. Par exemple, la région 34 ne comprend aucun élément conducteur, en particulier aucun élément métallique. Par exemple, la largeur de la région 34, autrement dit la distance entre une surface latérale de la région 32 et l'extrémité la plus proche de la région 34, en d'autres mots la distance entre un élément conducteur de la région 32 et l'élément conducteur le plus proche de l'extérieur de la région 32, est au moins 2 µm. Le niveau M1 comprend un écran 36. L'écran 36 est une couche métallique, par exemple en cuivre ou en tungstène. L'écran 36 est par exemple une région métallique 18 du niveau M1, comme cela a été décrit en relation avec la . L'écran 36 s'étend en face de toute la région 32. En d'autres termes, toute la région 32, en particulier tous les condensateurs de la région 32, est séparée du substrat par l'écran 36. L'écran 36 est de préférence polarisé à une tension de référence. L'écran 36 est de préférence polarisé à une tension constante. L'écran 36 est de préférence polarisé à la masse. De préférence, l'écran 36 est polarisé à une tension de faible impédance. Selon une variante, l'écran peut être flottant. L'écran est par exemple continu. Autrement dit, l'écran ne comprend par exemple aucune ouverture en face de la région 32. L'écran 36 s'étend également par exemple en face de la région 34, de préférence de toute la région 34. En d'autres mots, les dimensions horizontales de l'écran 36, en d'autres mots les dimensions dans le plan de la surface supérieure du niveau M1, sont supérieures aux plus grandes dimensions horizontales de la région de la région 32. La portion 38 du niveau M2 située en face de l'écran 36 est de préférence dépourvue de région conductrice. En d'autres termes, la portion 38 comprend de préférence seulement un matériau isolant, par exemple seulement une région isolante 20 comme cela a été décrit en relation avec la . Le niveau M2 correspond à un niveau intermédiaire. De façon similaire, les portions 40 et 42 des couches 22 entre les niveaux M1 et M2 et entre les niveaux M2 et M3, respectivement, sont, de préférence, dépourvues de région conductrice. Autrement dit, les portions 40 et 42 des couches 22 entre les niveaux M1 et M2 et entre les niveaux M2 et M3, respectivement, comprennent, de préférence, seulement un matériau isolant, par exemple seulement une région isolante 20 comme cela a été décrit en relation avec la . De préférence, la région 32 et l'écran 36 sont séparés seulement par un matériau isolant. Selon une variante, la structure de la peut être située dans des niveaux plus hauts que les niveaux décrits en relation avec la . Par exemple, l'écran 36 peut être situé dans un niveau MX, X étant un nombre supérieur, ou égal, à un. Dans l'exemple de la , la valeur de X est un. La région 32 comprenant les condensateurs est par exemple dans des niveaux MX+2 et/ou plus hauts. La structure comprend au moins un niveau intermédiaire, au moins le niveau MX+1, entre l'écran et la région 32, qui correspond au niveau M2 dans l'exemple de la , et qui ne comprend aucun condensateur. La représente plus en détail un exemple de mise en œuvre du dispositif 30 de la . Le dispositif 30 est par exemple un circuit intégré. Le dispositif 30 est par exemple un circuit intégré comprenant un sérialiseur et/ou un désérialiseur. Le dispositif 30 est un quelconque type de dispositif comprenant des condensateurs. Le dispositif 30 comprend les éléments décrits en relation avec la . Le dispositif 30 comprend un substrat 12 et un réseau d'interconnexion 16 comme cela a été décrit en relation avec la . Par conséquent, le réseau 16 comprend, comme cela a été décrit en relation avec la , une alternance de couches 22 et de niveaux de métallisation M1, M2, M3, la couche la plus basse de l'empilement étant, de préférence, une couche 22, la couche la plus haute de l'empilement étant, de préférence, un niveau de métallisation. La représente de façon plus détaillée la région 32. La région 32 comprend une pluralité de condensateurs 44. Les condensateurs 44 de la région 32 sont, de préférence, des condensateurs métal-oxyde-métal (MOM). Pour simplifier la représentation de la , un seul condensateur 44 est représenté. Le niveau M3, dans lequel le condensateur 44 est situé, comprend des cavités 46 dans la portion 18. Les cavités s'étendent par exemple à travers la région 18 et atteignent la surface supérieure de la couche 22. Le condensateur 44 comprend un empilement d'une couche conductrice 48, d'une couche isolante 50 et d'une couche conductrice 52, la couche 50 étant située entre les couches 48 et 52. Selon une variante, un quelconque type de condensateur MOM peut être situé dans la région 32. On pourrait avoir choisi de ne pas inclure d'écran. Toutefois, le dispositif 30 serait alors beaucoup plus sensible aux rayonnements, en particulier les rayonnements d'ions lourds. En effet, des porteurs sont déposés par le rayonnement et des électrons sont recombinés dans des régions dopées P, par exemple dans le substrat dopé P, à une vitesse plus rapide que les trous. Ce phénomène laisse un excès de trous pendant plusieurs microsecondes, ce qui est relativement long, dans la longueur d'onde considérée. Cet excès de trous modifie la valeur des condensateurs parasites métal-oxyde-semiconducteur (MOS). La capacité varie approximativement de 0,2 %, ce qui est suffisant pour avoir un effet important, en particulier dans un sérialiseur et/ou un désérialiseur ou dans un circuit réservoir LC. Plus particulièrement, une telle variation est suffisante pour générer une dérive de fréquence dans une boucle à verrouillage de phase (PLL), par exemple dans la PLL du sérialiseur et/ou désérialiseur. On pourrait avoir choisi de ne pas séparer les condensateurs de l'écran par un niveau. Toutefois, une telle structure générerait une capacité parasite élevée entre les condensateurs et l'écran. Un avantage des modes de réalisation décrits est que pendant un test sous ions lourds la structure présente une réduction d'au moins 200 du nombre d'erreurs par rapport à une structure qui ne comprend pas d'écran. Un autre avantage des modes de réalisation décrits est que la structure présente, pendant le test, une division par vingt des capacités parasites à cause de porteurs par rapport à une structure qui ne comprend pas le niveau intermédiaire. Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. La personne du métier comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaîtront à la personne du métier. Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de la personne du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. Dispositif comprenant : un substrat (12) ; un réseau d'interconnexion (16) sur le substrat (12), le réseau d'interconnexion (16) comprenant au moins un premier niveau (M3, M4), au moins un deuxième niveau (M2) et un troisième niveau (M1), le premier niveau (M3, M4) comprenant des condensateurs (32, 44), le troisième niveau (M1) comprenant un écran métallique, le deuxième niveau (M2) étant entre le premier niveau et le substrat, les condensateurs du premier niveau étant entièrement séparés du substrat par l'écran, le deuxième niveau étant entre les premier et troisième niveaux. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le réseau d'interconnexion (16) comprend une alternance de niveaux (M1, M2, M3, M4) de métallisation et de couches intermédiaires (22), les niveaux de métallisation comprenant des régions métalliques (18) entourées latéralement par des régions isolantes (20), les couches intermédiaires (22) comprenant une couche isolante et des vias (24) s'étendant à travers la couche isolante, les première, deuxième et troisième couches étant des niveaux de métallisation. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le troisième niveau (M1) est situé entre le deuxième niveau (M2) et le substrat (12), et le deuxième niveau (M2) est situé entre le premier niveau (M3, M4) et le troisième niveau (M1). Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'écran est séparé du substrat par une couche intermédiaire (22). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième niveau (M2) comprend seulement un matériau isolant en face des condensateurs (32, 44) du premier niveau (M3, M4). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les portions des couches intermédiaires (22) entre les condensateurs (32, 44) et l'écran (36) comprennent seulement un matériau isolant. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les condensateurs (32, 44) et l'écran (36) sont séparés seulement par des matériaux isolants. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les condensateurs (32, 44) constituent une première région (32), la première région (32) étant entourée par une deuxième région (34), aucun condensateur n'étant situé dans la deuxième région (34), la deuxième région (34) étant séparée du substrat (12) par l'écran (36). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la largeur de la deuxième région (34) est d'au moins 2 µm. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le troisième niveau (M1) est le niveau le plus proche du substrat parmi les niveaux du réseau d'interconnexion (16). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les condensateurs (32, 44) sont des condensateurs métal-oxyde-métal. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'écran (36) est configuré pour être polarisé à une tension constante. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l'écran (36) est configuré pour être polarisé à la masse. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le dispositif comprend un unique deuxième niveau (M2). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le dispositif comprend un sérialiseur et/ou un désérialiseur, au moins une partie des condensateurs faisant partie du sérialiseur et/ou du désérialiseur. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le dispositif comprend un réservoir LC, au moins une partie des condensateurs faisant partie du circuit réservoir LC. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans lequel l'écran (36) est configuré pour être polarisé à une tension faible impédance.