INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le combineur de rayonnement 117 comprenant deux guides d’onde dits, respectivement, guide de sortie I 117a et guide de sortie Q 117b. Le guide de sortie I 117a relie la sortie optique 113 avec la sortie I 104a. Le guide de sortie Q 117b relie la sortie optique 113 avec la sortie Q 104b, du modulateur Q 100b.
La puce photonique peut comprendre un autre module de déphasage 118 configuré pour imposer un autre déphasage Φ’ fixe égal à π/2 à un rayonnement lumineux entre la sortie Q 104b et la sortie optique 113.
Dans un mode de mise en œuvre préférentiel du procédé de fabrication, l’empilement fourni comprend en outre une couche active disposée sur la couche diélectrique et une couche de protection disposée sur la couche active, la gravure des tranchées s’étendant en outre dans la couche active et dans la couche de protection.
Selon un développement de ce mode de mise en œuvre préférentiel, des deuxièmes cavités sont formées dans la couche active en même temps que les premières cavités dans le substrat, par gravure de la couche active de manière isotrope et sélective par rapport à la couche diélectrique et à la couche de protection, et dans lequel les deuxièmes cavités sont remplies par la couche de piégeage des charges électriques mobiles.
Le procédé selon le premier aspect de l’invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : l’étape de fourniture de l’empilement comprend une opération d’oxydation thermique d’une surface du substrat, une opération de nitruration de la surface du substrat ou une opération de dépôt de la couche diélectrique sur le substrat ; le procédé comprend en outre une étape de retrait d’une portion de la couche de piégeage des charges électriques mobiles déposée sur la couche diélectrique ; les tranchées s’étendent en outre dans une partie du substrat ; chaque tranchée présente une largeur comprise entre 20 nm et 100 nm ; chaque tranchée présente une longueur comprise entre 50 µm et 2000 µm ; chaque tranchée présente une profondeur comprise entre 50 nm et 300 nm ; les tranchées sont de dimensions identiques ; les tranchées sont disjointes et s’étendent dans la couche diélectrique selon des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à une face principale du substrat ; les tranchées sont espacées deux à deux d’une distance telle que les premières cavités fusionnent en une plus grande cavité lors de l’étape de gravure du substrat ; les tranchées sont espacées deux à deux d’une distance comprise entre 300 nm et 5000 nm ; les tranchées communiquent entre elles et forment un maillage dans la couche diélectrique ; les tranchées présentent un premier pas de répétition compris entre 100 nm et 5000 nm dans une première direction et un deuxième pas de répétition compris entre 100 nm et 5000 nm dans une deuxième direction sécante à la première direction ; chaque première cavité présente une largeur comprise entre 200 nm et 5000 nm ; chaque première cavité présente une longueur comprise entre 50 µm et 2000 µm ; et chaque première cavité présente une profondeur comprise entre 100 nm et 2500 nm ; les premières cavités sont de dimensions identiques.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un circuit intégré, comprenant les étapes suivantes : fabriquer une structure multicouche en accomplissant un procédé selon le premier aspect de l’invention ; former des composants passifs sur la structure multicouche, à la verticale des premières cavités.
Le procédé selon le deuxième aspect de l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des étapes ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : une étape de formation de tranchées d’isolation électrique avant l’étape de gravure des tranchées ; une étape de formation de composants actifs dans une première zone de la structure multicouche, la première zone étant dépourvue de premières cavités, les composants passifs étant formés dans une deuxième zone de la structure multicouche, distincte de la première zone et munie des premières cavités ; une étape de retrait total de la couche diélectrique avant l’étape de formation des composants actifs ; une étape de formation d’au moins un niveau d’interconnexion électrique reliant les composants actifs, les composants passifs étant formés sur ledit au moins un niveau d’interconnexion électrique.
Un troisième aspect de l’invention concerne une structure multicouche comprenant : un substrat ; une couche diélectrique disposée sur le substrat ; des tranchées s’étendant à travers la couche diélectrique jusqu’au substrat ; des premières cavités s’étendant dans le substrat, depuis l’interface entre le substrat et la couche diélectrique ; une couche de piégeage des charge électriques mobiles remplissant entièrement les tranchées dans la couche diélectrique et tapissant des parois des premières cavités aménagées dans le substrat.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la structure multicouche comprend en outre : une couche active disposée sur la couche diélectrique ; des deuxièmes cavités aménagées dans la couche active et remplies au moins partiellement par la couche de piégeage des charge électriques mobiles.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures suivantes : la , précédemment décrite, représente une structure multicouche selon l’art antérieur, pouvant être utilisée comme substrat de départ pour la fabrication de circuits intégrés radiofréquences ; la , précédemment décrite, représente une autre structure multicouche selon l’art antérieur, adaptée également aux applications radiofréquences ; les figures 3A à 3E représentent un premier mode de mise en œuvre du procédé de fabrication de structure multicouche selon le premier aspect de l’invention ; les figures 4A à 4E représentent un deuxième mode de mise en œuvre du procédé de fabrication de structure multicouche ; la est une vue en 3D de la structure multicouche obtenue à l’issue du procédé des figures 4A à 4E ; les figures 6A à 6D représentent une variante de mise en œuvre du procédé de fabrication de structure multicouche selon les figures 4A à 4E ; la est une vue en 3D de la structure multicouche obtenue à l’issue du procédé des figures 6A à 6D ; et la représente une étape du procédé de fabrication de circuit intégré selon le deuxième aspect de l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE Les figures 3A à 3E représentent des étapes S1 à S5 d’un procédé de fabrication d’une structure multicouche 100, selon un premier mode de mise en œuvre de l’invention.
L’étape S1 de la consiste à fournir un empilement 30 comprenant un substrat 31 et une couche diélectrique 32 disposée sur le substrat 31.
Le substrat 31, aussi appelé couche de support, est formé d’un matériau semi-conducteur de haute résistivité, par exemple du silicium haute résistivité. Un matériau semi-conducteur est ici qualifié de haute résistivité lorsque sa résistivité électrique est supérieure ou égale à 500 Ω.cm. Une telle résistivité permet de réduire les courants de fuite entre les différents composants (actifs ou passifs) formés sur le substrat et les courants de Foucault dans le substrat, limitant ainsi les pertes par effet Joule qui en découlent.
La couche diélectrique 32 est formé d’un matériau susceptible d’être gravé de manière sélective par rapport au matériau du substrat 31. La couche diélectrique 32 peut notamment être constituée d’un oxyde de silicium (par exemple le dioxyde de silicium, ou SiO 2 ) ou d’un nitrure de silicium (ex. Si 3 N 4 ).
L’étape S1 de fourniture de l’empilement 30 comprend avantageusement une opération d’oxydation thermique (ou une opération de nitruration) de la surface du substrat 31 afin de former la couche diélectrique 32. Une interface de bonne qualité peut ainsi être obtenue. Alternativement, l’étape S1 de fourniture de l’empilement 30 peut comprendre une opération de dépôt de la couche diélectrique 32 sur le substrat 31, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (ou PECVD, pour « plasma-enhanced chemical vapor deposition » en anglais) ou dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (ou LPCVD, pour « low pressure chemical vapor deposition » en anglais).
Dans ce premier mode de mise en œuvre, le substrat 31 est un substrat dit « massif » (« bulk » en anglais), c’est-à-dire composé uniquement de matériau semi-conducteur (par opposition aux substrats innovants tels que le substrat SOI). L’épaisseur de la couche diélectrique 32 est de préférence comprise entre 50 nm et 100 nm.
La couche diélectrique 32 peut éventuellement être constituée d’un empilement de plusieurs sous-couches, par exemple une sous-couche d’oxyde de silicium surmontée d’une sous-couche de nitrure de silicium (intégration STI).
Les figures 3A à 3F sont des vues en coupe illustrant un procédé de fabrication d’un circuit électronique 30 destiné à être assemblé par un procédé d’auto-assemblage à un autre circuit électronique obtenu par un procédé de fabrication selon un, de préférence le même, mode de réalisation.
La illustre une structure de départ 32 (support). Elle comprend un substrat 321 revêtu d’une couche initiale en matériau diélectrique 322 d’épaisseur typiquement comprise entre environ 50 nm et 2 µm, par exemple égale à environ 500 nm. Le substrat est par exemple en silicium (Si) avec une épaisseur comprise entre environ 300 µm et 2000 µm, par exemple égale à environ 725 µm. Le matériau diélectrique de la couche initiale est par exemple en dioxyde de silicium (SiO 2 ).
Dans l’ensemble de la description, une couche en matériau diélectrique peut également être désignée par "couche isolante". Une couche isolante peut être une monocouche ou avoir une structure multicouches comprenant un empilement de couches isolantes.
La couche initiale en matériau diélectrique 322 est recouverte d’une couche d’arrêt de gravure 37 par exemple en nitrure de silicium (Si x N y ). Son épaisseur est par exemple comprise entre environ 5 et 300 nm, par exemple égale à environ 70 nm.
La couche d’arrêt de gravure 37 est recouverte d’une couche 38 en matériau diélectrique, par exemple en dioxyde de silicium (SiO 2 ) et d’épaisseur typiquement comprise entre environ 100 nm et 2 µm, par exemple égale à environ 500 nm.
On réalise par photolithographie sur la couche isolante 38 un motif 301 en résine formé d’une succession de créneaux pleins séparés par des trous.
La illustre la structure obtenue après gravure de la couche isolante 38 à travers le masque de résine formé par le motif 301 avec arrêt sur la couche d’arrêt de gravure 37, retrait du motif 301 puis gravure de la couche d’arrêt de gravure 37 à travers la couche isolante 38 gravée.
On obtient ainsi une pluralité de poteaux 380 en matériau diélectrique et de tranchées 306 entre lesdits poteaux. La pluralité de poteaux isolants 380 définit les contours du futur site d’assemblage 31 (repéré en pointillés dans la car non finalisé à cette étape du procédé) du circuit électronique, ainsi que les emplacements des futurs plots conducteurs 34 qui seront réalisés dans les tranchées 306.
Ainsi, les contours du site d’assemblage et les bords des plots conducteurs dans ledit site d’assemblage (c’est-à-dire leurs emplacements et leurs dimensions) sont définis lors de cette étape de photolithographie, c’est-à-dire avec un même niveau de photolithographie. Les contours et les bords sont définis dans au moins la direction X du plan principal XY, mais peuvent être également définis dans la direction Y du plan principal.
De manière optionnelle, des repères d’alignement 36 sont formés dans un ou plusieurs des poteaux isolants 380.
La illustre la formation des plots conducteurs 34 au niveau des tranchées 306.
Pour cela, une couche barrière 302 est formée sur les poteaux isolants 380 et les portions non recouvertes de la couche initiale isolante 322 ; puis une couche d’accroche 303 en matériau métallique est formée sur cette couche barrière.
La couche barrière 302 comprend un matériau adapté à bloquer la diffusion du matériau métallique dans le matériau diélectrique, par exemple du nitrure de titane (TiN), éventuellement utilisé en bicouche avec du titane (TiN/Ti) ou une bicouche de nitrure de tantale et de tantale (TaN/Ta). Son épaisseur est par exemple comprise entre environ 5 et 300 nm, par exemple égale à environ 10 nm.
La couche d’accroche 303 ("seed layer" en anglais) correspond à une couche d’initiation permettant la croissance ultérieure d’une couche métallique par électrochimie. Elle est par exemple en cuivre, permettant l’obtention d’une couche en cuivre par électrochimie. Son épaisseur est par exemple comprise entre environ 1 nm et 300 nm, par exemple égale à environ 90 nm.
On procède ensuite à la croissance d’une couche métallique 304, par exemple de cuivre, d’épaisseur comprise entre 100 nm et 3 µm, par exemple égale à 1 µm, par électrochimie à partir de la couche d’accroche 303. Le matériau métallique vient notamment remplir les tranchées 306.
Alternativement, la couche métallique peut être en un autre métal, par exemple du cobalt (Co) ou en un alliage métallique. Le matériau de la couche d’accroche est alors adapté pour obtenir la couche métallique souhaitée.
Dans le premier exemple illustré sur la , l’étape de chargement 112 se fait par un mouvement de rotation, suivant la flèche F1, du dispositif de transfert 40 sur lui-même autour de l’axe Z en combinaison avec un mouvement de translation, suivant la flèche F2, du dispositif intermédiaire 70 le long de l’axe Y. Dans une variante de réalisation non représentée, un mouvement de translation le long de l’axe Y pourrait être ajouté au mouvement de rotation du dispositif de transfert et le dispositif intermédiaire pourrait être immobile ou également présenter un mouvement de translation dans une direction opposée au mouvement de translation du dispositif de transfert.
Le dispositif intermédiaire 70 comporte un support d’entrainement 74 sur lequel est monté le corps longitudinal 71. Le support d’entrainement 74 est agencé pour mettre en mouvement le corps longitudinal 71. Ledit support peut alors présenter une forme correspondant à la direction du mouvement du corps longitudinal 71. Dans cet exemple, le support d’entrainement 74 s’étend axialement et présente une forme longitudinale plane. Le support d’entrainement 74 peut par exemple être une chenille.
Dans le deuxième exemple illustré sur la , l’étape de chargement 112 se fait par un mouvement d’enroulement, suivant la flèche F3, du dispositif intermédiaire 70 autour du dispositif de transfert 40. Ce mouvement d’enroulement peut être partiel ou se faire sur toute la circonférence du dispositif de transfert 40. En combinaison avec ce mouvement d’enroulement, le dispositif de transfert 40 peut présenter un mouvement de rotation sur lui-même autour de l’axe Z, dans une direction opposée à la direction d’enroulement du dispositif intermédiaire 70. Dans cet exemple, le support d’entrainement 74 s’étend de manière circulaire et présente notamment une forme annulaire.
Dans la suite de la description, l’étape de chargement 112 va être décrite plus en détails en faisant référence au premier exemple de la . Il est entendu que ce qui est décrit ci-dessous pourra également s’appliquer à la variante de réalisation présentée sur la .
Lors de l’étape de chargement 112, les épingles conductrices 18 sont transférées du dispositif intermédiaire 70 vers le dispositif de transfert 40 dans une direction globalement radiale par rapport à l’axe Z du dispositif de transfert ou dans une direction globalement transversale par rapport à l’axe Y du dispositif intermédiaire.
Comme cela est illustré dans l’exemple de la , l’étape de chargement 112 est faite de manière continue logement après logement. On entend par de manière continue, le fait que le transfert d’un logement peut débuter avant que le transfert du logement adjacent précédent ne soit terminé. Autrement dit, toutes les épingles contenues dans tous les logements 73 du dispositif intermédiaire 70 ne sont pas transférées en simultanée dans les espaces latéraux 43 du dispositif de transfert 40 mais les uns après les autres.
Lors de l’étape de chargement 112 visible sur la , chaque lamelle de guidage 42 peut être agencée dans une position de repos jusqu’à ce qu’au moins un segment conducteur 19 soit transféré dans l’espace latéral 23 adjacent à ladite lamelle. La lamelle de guidage 42 peut alors présenter un mouvement radial vers l’extérieur, jusqu’à une position de maintien de sorte à accompagner le transfert dudit segment conducteur 19 et maintenir ledit segment dans l’espace latéral correspondant 43. Ainsi, chaque lamelle de guidage 42 peut présenter différentes positions radiales par rapport au corps de broche 41. Par exemple, chaque lamelle de guidage peut présenter une position de maintien dans laquelle elle est agencée de sorte à s’étendre circonférentiellement entre au moins deux segments conducteurs 19 et une position de repos dans laquelle elle est logée dans une rainure formée dans le corps de broche 41 de sorte à laisser libre l’espace circonférentiel entre lesdits deux segments conducteurs. Dans la position de repos, la lamelle peut par exemple être totalement insérée dans le corps de broche de sorte à ne plus être en saillie radiale par rapport à une surface externe dudit corps. Dans cet exemple, chaque lamelle de guidage 42 peut présenter un mouvement radial depuis la position de repos vers la position de maintien lors de l’étape de chargement 112. Le mouvement radial est notamment fait de manière continue.
Comme illustré sur les figures 9 et 10, le dispositif intermédiaire 70 peut comporter un dispositif d’insertion 75 permettant, lors de l’étape de chargement 116, d’aider au déplacement des segments conducteurs 19 logés dans les logements 73 pour simplifier leur insertion dans les espaces latéraux 43 du dispositif de transfert 40. Par exemple, le dispositif d’insertion 75 présente surface formant une rampe 76. Dans cet exemple, la rampe 76 présente une forme courbée permettant d’accompagner de manière continue le mouvement des segments conducteurs 19 vers les espaces latéraux 43. Une extrémité de la rampe 76 vient déplacer, notamment par un mouvement de soulèvement, une portion du segment conducteur 19 à transférer du logement 73 vers l’espace latéral 43 associé, puis ladite portion dudit segment peut glisser le long d’une partie de la rampe afin d’être totalement logée dans l’espace latéral 43. Dans cet exemple, le dispositif d’insertion 75 est fixe, c’est-à-dire qu’il est immobile par rapport au corps longitudinal 71. Le glissement du segment conducteur est créé par le mouvement dudit corps 71 par rapport audit dispositif 75.
Le corps longitudinal 71 du dispositif intermédiaire peut comporter une cavité 77 logeant une partie de la rampe 76 de sorte à ce que la rampe 76 soit agencée entre un fond de la cavité 77 et une portion d’un segment conducteur 19. Par exemple, chaque rainure 72 du corps longitudinal 71 est formée d’une première portion de rainure et d’une deuxième portion de rainure formant respectivement une première portion de logement et une deuxième portion de logement. Les portions d’un même logement sont agencées de manière alignée l’une avec l’autre dans une direction transversale à l’axe Y de sorte à loger deux portions distinctes du même segment conducteurs 19. Le dispositif d’insertion 75 s’étend entre la première et la deuxième portion de rainure de sorte à déplacer une portion du segment conducteur s’étendant entre lesdites deux portions de logement.
Lors de l’étape de chargement 112, le dispositif intermédiaire peut également présenter un mouvement de recul dans une direction opposée à la direction de chargement des segments conducteurs 19 depuis les logements 73 vers les espaces latéraux 43. Le mouvement de recul d’une partie du corps longitudinal 71 peut être fait en simultané avec le mouvement d’extension radial d’une lamelle de guidage 42, notamment de la position de repos vers la position de maintien, agencée en vis-à-vis de ladite partie du corps longitudinal 71.
Le dispositif de transfert 40 peut comporter un support de maintien radial 45 visible sur les figures 5 et 9. Le support de maintien radial 45 est agencé pour maintenir, dans une direction radiale, les segments conducteurs 19 des épingles conductrices 18 dans les espaces latéraux 43. Le support de maintien est positionné autour de la circonférence extérieure du corps de broche 41 muni desdites épingles 18. Le support de maintien radial 45 est notamment positionné autour du corps de broche 41 muni des épingles conductrices 18 lors de l’étape de chargement 112. Le support de maintien radial est notamment positionné après le transfert d’un segment conducteur 19 dans l’espace latéral 43 correspondant. De préférence, le support de maintien 45 peut entourer totalement ledit corps 41. Le support de maintien 45 peut présenter plusieurs portions agencées de manière adjacente pour entourer ledit corps 41. Cela permet de simplifier le positionnement dudit support.
L’étape d’agencement 111 peut être réalisée de manière manuelle, un opérateur mettant manuellement en position les épingles conductrices 18 une par une dans les logements 73, ou de manière automatique.
Lors de l’étape d’agencement 111, les épingles conductrices 18 peuvent être agencées de manière individuelle ou collective dans les logements 73 du dispositif intermédiaire. Lorsque les épingles conductrices sont insérées de manière collective dans les logements respectifs, cette insertion peut se faire en regroupant des épingles agencées dans des logements différents, notamment adjacents. Ainsi, plusieurs logements 73, notamment adjacents, peuvent être remplis simultanément. Ladite insertion peut, alternativement ou également, se faire en regroupe plusieurs épingles conductrices superposées dans les mêmes logements. Ainsi, un même logement 73 peut recevoir simultanément toutes les épingles correspondantes.
Un premier exemple d’étape d’agencement 111 est illustré sur la . Dans cet exemple, les épingles conductrices sont agencées dans une configuration dite imbriquée, c’est-à-dire qu’une première épingle standard 30 présente un premier segment conducteur agencé dans la couche C1 et un second segment conducteur agencé dans la couche C3 et une deuxième épingle standard 31 présente un premier segment conducteur agencé dans la couche C2 et un second segment conducteur agencé dans la couche C4 du corps de pièce bobinée 21. Les couches C1, C2, C3 et C4 formées dans les encoches 22 du corps de pièce bobinée 21 sont également présentes dans les espaces latéraux 43 du corps de broche 41. Les couches des espaces latéraux 43 sont agencée de manière opposée par rapport aux couches C1 à C4, c’est-à-dire que la couche C4 est agencée dans le fond de l’espace latéral et la couche C1 est agencée au niveau de l’ouverture de l’espace latéral. De manière similaire, les couches C1, C2, C3 et C4 formées dans les encoches 22 sont également présentes dans les logements 73 du corps longitudinal 71. Les couches C1’, C2’, C3’, C4’ des logements 73 sont agencées de la même manière par rapport aux couches C1 à C4. Ainsi, la couche C4’ est agencée au niveau de l’ouverture du logement 73 et la couche C1’ est agencée au niveau du fond du logement 73. Les segments conducteurs 19 d’une même épingle conductrice sont insérés dans deux logements 73 différents et décalés longitudinalement. Le nombre de logement de décalage entre les segments conducteurs d’une épingle est égal au nombre d’encoche 22 de décalage entre lesdits segments lorsque le bobinage 24 sera formé dans le corps de pièce bobinée.