INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Enfin, la mise en œuvre 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. En particulier, la mise en œuvre du procédé décrit en relation avec les figures 3A à 3G en partant de la structure obtenue à l’issue du procédé décrit en relation avec les figures 2A à 2V est à la portée de la personne du métier à partir des indications de la présente description.
Procédé de réalisation d’un siliciure de vanadium supraconducteur sur une couche de silicium L'invention concerne un procédé de réalisation d’un siliciure de vanadium supraconducteur sur une couche de silicium.
Dans cette description le siliciure de vanadium supraconducteur désigne le matériau dont la formule chimique est V 3 Si et non pas le matériau dont la formule chimique est VSi 2 .
Le siliciure de vanadium est l’un des siliciures supraconducteurs qui présente la température critique la plus élevée. En effet, sa température critique peut atteindre 17 K pour un matériau massif. La température critique désigne la température du matériau supraconducteur en dessous laquelle sa résistivité est nulle ou pratiquement nulle.
La réalisation de siliciure de vanadium supraconducteur en couche mince sur une couche en silicium est intéressant dans plusieurs domaines techniques dont celui de la microélectronique quantique et, en particulier, dans le domaine des ordinateurs quantiques. Il est notamment très intéressant pour la fabrication de jonctions de Josephson.
Par exemple, la demande US2020287119A1 décrit un procédé de fabrication d’un composant à jonction Josephson dans lequel des électrodes en matériau supraconducteur, comme le siliciure de vanadium, sont réalisées sur une couche de silicium. Pour réaliser les électrodes en siliciure de vanadium supraconducteur, cette demande de brevet enseigne qu’il faut d’abord déposer une couche de vanadium pur sur la couche de silicium. Ensuite, la couche de vanadium et la couche de silicium sont chauffées à une température suffisamment élevée et pendant un temps suffisamment long pour que le vanadium soit transformé en siliciure de vanadium. Cette transformation consomme une partie de la couche en silicium.
Ce procédé de réalisation d’un siliciure de vanadium supraconducteur sur une couche de silicium présente plusieurs inconvénients. Par exemple, il consomme beaucoup de vanadium. Il est plus complexe et comporte plus d’étapes. Le dépôt de la couche de vanadium sur la couche en silicium est complexe. Il est difficile d'obtenir une épaisseur précise de siliciure de vanadium ou de contrôler une interface abrupte. De plus, la couche de siliciure de vanadium n’est pas thermodynamiquement stable sur le silicium. Elle réagit avec le silicium en excès pour former une phase VSi 2 qui ne présente pas propriété supraconductrice autour de 500 °C.
L’invention vise à remédier à au moins l’un de ces inconvénients. Elle a donc pour objet un procédé de réalisation d’un siliciure de vanadium supraconducteur sur une couche de silicium, ce procédé comportant : - une étape de traitement d'une face de la couche en silicium pour la préparer à un dépôt de siliciure de vanadium, puis - le dépôt d'une couche de siliciure de vanadium sur la face préparée de la couche en silicium pour obtenir un empilement d'une couche de siliciure de vanadium directement déposée sur la couche en silicium, puis - un recuit de l'empilement qui augmente la température critique du siliciure de vanadium déposé, dans lequel l'étape de traitement comporte une opération d'incorporation d'atomes d'argon dans la couche de silicium à travers la face de cette couche en silicium.
Les modes de réalisation de ce procédé de réalisation d’un siliciure de vanadium supraconducteur sur une couche de silicium, peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 1) L'opération d'incorporation comporte l'exposition de la face de la couche de silicium à un plasma d'ions d'argon. 2) L'opération d'incorporation génère, à l'intérieur de la couche de silicium, une région à l'intérieur de laquelle la concentration d'atomes d'argon est comprise entre 1 % atomique et 10 % atomique. 3) Ladite région est une fine couche superficielle s'étendant depuis la face préparée de la couche de silicium jusqu'à une profondeur inférieure à 10 nm. 4) La couche de siliciure de vanadium est déposée sur la face de la couche en silicium par un procédé de dépôt choisi dans le groupe constitué d'un dépôt en phase vapeur et d'un dépôt électrochimique. 5) Le procédé de dépôt est un procédé de dépôt physique en phase vapeur. 6) Lors du recuit de l'empilement, la température est comprise entre 500°C et 900°C. 7) La durée du recuit est comprise entre 10 s et 5 min. 8) Le siliciure de vanadium est du V 3 Si.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un transistor, ce procédé comportant : - la réalisation d'une couche en silicium, puis - la réalisation d'une première et d'une seconde électrodes en siliciure de vanadium supraconducteur, chacune de ces première et seconde électrodes ayant une face directement en contact avec une face correspondante de la couche en silicium et étant électriquement raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un canal formé dans la couche en silicium, dans lequel la réalisation de chacune des première et seconde électrodes comporte la réalisation d'un siliciure de vanadium supraconducteur sur la couche de silicium en mettant en œuvre le procédé de réalisation ci-dessus.
Les modes de réalisation de ce procédé de fabrication d'un transistor peuvent comporter la caractéristique suivante : 1) Le procédé comporte la réalisation d'une grille de commande au-dessus du canal formé dans la couche de silicium.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la est un organigramme d’un procédé de fabrication d’un transistor au cours duquel un siliciure de vanadium supraconducteur est réalisé sur une couche en silicium ; - les figures 2 à 9 sont des illustrations schématiques, en coupe verticale, de différents états de fabrication du transistor lors de la mise en œuvre du procédé de la ; - la est une images d’une coupe du siliciure de vanadium obtenu selon les principales étapes du procédé de la , et - la est une image d’une coupe de siliciure de vanadium obtenu selon un procédé alternatif à celui mis en œuvre pour réaliser le siliciure de vanadium de la .
Les faces latérales 25 s’étendent en outre selon une direction de déplacement D, sur quelques millimètres, voire quelques centimètres. La direction de déplacement D est perpendiculaire à la direction longitudinale L. Les faces latérales 25 sont par exemple planes et parallèles entre elles.
Le plafond 30 s’étend entre les faces latérales 25, selon une direction transversale T sur une distance comprise entre quelques millimètres et quelques dizaines de centimètres, voire une distance de l’ordre du mètre. La direction transversale T est de préférence perpendiculaire à la direction longitudinale L et à la direction de déplacement D.
Le plafond 30 joint les faces latérales 25, de sorte à former un angle droit avec chacune des faces latérales 25. Autrement dit, un angle formé entre chaque face latérale 25 et le plafond 30 est sensiblement égal à 90°.
Selon un complément facultatif non représenté, le plafond 30 comprend une ou plusieurs fentes destinées à émettre une partie de l’au moins une onde guidée. Dans un tel exemple, le guide 5 forme alors une antenne du type guide à réseau de fentes (de l’anglais slot-array ).
La gouttière 15 est par exemple formée en un seul bloc comprenant les faces latérales 25 et le plafond 30. Alternativement, au moins une des faces latérales 25 est soudée au plafond 30 pour former la gouttière 15.
La pièce de fond 20 est disposée entre les deux faces latérales 25. La pièce de fond 20 forme alors avec les deux faces latérales 25 et le plafond 30, un conduit 35 configuré pour guider l’au moins une onde électromagnétique selon la direction longitudinale L.
Le conduit 35 est préférentiellement de section rectangulaire. En effet, les faces latérales 25 sont parallèles entre elles et perpendiculaires au plafond 30, et la pièce de fond 20 est mobile par rapport aux faces latérales 25.
La pièce de fond 20 est également en matériau conducteur. La pièce de fond 20 comprend avantageusement une âme 50 et une première rangée 55 de barres 60 s’étendant depuis l’âme 50 ; et encore plus avantageusement une deuxième rangée 65 de barres 60 s’étendant depuis l’âme 50.
La pièce de fond 20 est mobile entre les deux faces latérales 25 selon la direction de déplacement D. La distance entre la pièce de fond 20 et le plafond 30 est appelée ci-après, hauteur H du conduit 35. La distance A entre les deux faces latérales 25 est appelée ci-après largeur A du conduit 35. La hauteur H est mesurée selon la direction de déplacement D, et la largeur A est mesurée selon la direction transversale T. Le déplacement de la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D est assuré par exemple par l’appareil de déplacement 10 qui sera décrit ci-après.
La largeur A du conduit 35 est du même ordre de grandeur que la moitié de la longueur d’onde de l’au moins une onde guidée.
La représente le système de guidage 1 dans des première C 1 deuxième C 2 configurations, correspondant respectivement à des positions extrêmes de la pièce de fond 20. Plus spécifiquement, dans la première configuration C 1 , la pièce de fond 20 est au plus proche du plafond 30 de sorte que la hauteur H du conduit 35 est minimale. Dans la deuxième configuration C 2 , la pièce de fond 20 est au plus loin du plafond 30 de sorte que la hauteur H du conduit 35 est maximale. Dans la première configuration C 1 , dans la deuxième configuration C 2 , ainsi que dans toutes les positions de la pièce de fond 20 comprises entre ces deux configurations C 1 , C 2 , la hauteur H du conduit 35 est inférieure à la largeur A du conduit 35. Autrement dit, la distance H entre la pièce de fond 20 et le plafond 30 est inférieure à la distance A entre les deux faces latérales 25.
La hauteur H influe sur la phase de l’au moins une onde guidée. Ainsi, un déplacement de la pièce de fond 20 a pour effet de modifier la hauteur H du conduit 35 et donc de modifier la phase de l’au moins une onde guidée, sans altération de la fréquence de coupure du guide 5, qui est liée à la largeur A du conduit 35. Plus spécifiquement, si la pièce de fond 20 est rapprochée du plafond 30, la hauteur H diminue et la phase de l’au moins une onde guidée diminue également. Au contraire, si la pièce de fond 20 est éloignée du plafond 30, la hauteur H augmente et la phase de l’au moins une onde guidée augmente également.
En outre, en référence à la , la pièce de fond 20 est sensiblement symétrique par rapport à un plan de symétrie S-S perpendiculaire à la direction transversale T. Le guide 5 est de préférence symétrique par rapport au plan de symétrie S-S.
L’âme 50 s’étend de préférence selon la direction longitudinale L et selon la direction de déplacement D. L’âme 50 présente par exemple une forme de plaque, parallèle à chacune des faces latérales 25. Avantageusement, l’âme 50 est à égale distance de chacune des faces latérales 25. L’âme 50 comprend un bord en regard du plafond 30 et parallèle audit plafond 30, également appelé bord supérieur.
La première rangée 55 comprend des barres 60 s’étendant depuis l’âme 50 selon la direction transversale T. Optionnellement, chaque barre 60 de la première rangée 55 est de section rectangulaire dans un plan perpendiculaire à la direction transversale T et comprend une face affleurant le bord supérieur de l’âme 50. Lesdites faces forment, avec le bord supérieur de l’âme 50, une face de fond 70 de la pièce de fond 20. La hauteur H du conduit 35 est par exemple mesurée, dans le conduit 35, entre la face de fond 70 et le plafond 30.
La deuxième rangée 65 comprend également des barres 60 s’étendant depuis l’âme 50 selon la direction transversale T. Chaque barre 60 de la deuxième rangée présente par exemple une section rectangulaire de le plan perpendiculaire à la direction transversale T.
La première surface principale S1, c’est-à-dire une surface supérieure du substrat conducteur CS dans ce mode de réalisation, inclut une pluralité de premières sous-régions. Une dimension de chacune des premières sous-régions dans leur direction d’agencement se situe de préférence dans une plage de 5 μm à 1 000 μm, et davantage de préférence dans une plage de 10 μm à 100 μm. Alternativement, un rapport entre la dimension de chacune des premières sous-régions dans leur direction d’agencement et une dimension du substrat conducteur CS dans cette direction d’agencement se situe de préférence dans une plage de 1/500 à 1/2, et davantage de préférence dans une plage de 1/200 à 1/20.
Chacune des premières sous-régions est dotée d’une pluralité de premiers évidements présentant chacun une forme s’étendant dans une direction et agencés dans la direction de largeur. Une ou plusieurs premières sous-régions et une ou plusieurs autres premières sous-régions sont différentes dans la direction de longueur des premiers évidements.
Ici, la première surface principale S1 inclut une pluralité de premières sous-régions A1a et A1b montrées aux et 3. Les premières sous-régions A1a et A1b sont agencées selon un motif en damier. C’est-à-dire que les premières sous-régions A1a et A1b sont alternativement agencées dans la direction X. De plus, chacune des premières sous-régions A1a est adjacente à l’une des premières sous-régions A1b dans la direction Y comme le montre la . Spécifiquement, les premières sous-régions A1a et A1b forment un réseau de deux rangées et trois colonnes en une partie centrale de la première surface principale S1.
Chacune des premières sous-régions A1a est dotée d’une pluralité de premiers évidements TR1a. Dans chacune des premières sous-régions A1a, les premiers évidements TR1a présentent chacun une forme s’étendant dans la direction Y et sont agencés dans la direction X. C’est-à-dire que, dans chacune des premières sous-régions A1a, une pluralité de tranchées présentant chacune une forme s’étendant dans la direction Y et agencées dans la direction X sont prévues en tant que premiers évidements TR1a.
D’un autre côté, chacune des premières sous-régions A1b est dotée d’une pluralité de premiers évidements TR1b. Dans chacune des premières sous-régions A1b, les premiers évidements TR1b s’étendent chacun dans la direction X et sont agencés dans la direction Y. C’est-à-dire que, dans chacune des premières sous-régions A1b, une pluralité de tranchées présentant chacune une forme s’étendant dans la direction X et agencées dans la direction Y sont prévues en tant que pluralité de premiers évidements TR1b.
Ici les directions de longueur des premiers évidements TR1a et TR1b sont orthogonales les unes aux autres mais peuvent se croiser en diagonale. Dans ce mode de réalisation, les premières sous-régions incluent deux types des premières sous-régions A1a and A1b, qui sont différents l’un de l’autre dans la direction de longueur des premiers évidements, mais les premières sous-régions peuvent en outre inclure un ou plusieurs types des premières sous-régions dans lequel la direction de longueur des premiers évidements est différent de ceux des premières sous-régions A1a et A1b. En outre, le nombre des premières sous-régions incluses dans la première surface principale S1 est de six, mais le nombre des premières sous-régions peut être de deux ou plus.
Les premiers évidements TR1a sont espacés les uns des autres. Les premiers évidements TR1b sont également espacés les uns des autres. Chacun des premiers évidements TR1b est espacé des premiers évidements TR1a.
Des sections du substrat conducteur CS chacune prise en sandwich entre l’un et l’autre des premiers évidements TR1a adjacents sont des premières projections W M 1a. Les premières projections W M 1a présentent chacune une forme s’étendant dans la direction Y et sont agencées dans la direction X. C’est-à-dire que chacune des premières sous-régions A1a est dotée d’une pluralité de parties de paroi présentant chacune une forme s’étendant dans la direction Y et la direction Z et agencées dans la direction X en tant que premières projections W M 1a.
D’un autre côté, des sections du substrat conducteur CS chacune prise en sandwich entre l’un et l’autre des premiers évidements TR1b adjacents sont des premières projections W M 1b. Les premières projections W M 1b présentent chacune une forme s’étendant dans la direction X et sont agencées dans la direction Y. C’est-à-dire que chacune des premières sous-régions A1b est dotée d’une pluralité de parties de paroi présentant chacune une forme s’étendant dans la direction X et la direction Z et agencées dans la direction Y en tant que premières projections W M 1b.
Des sections du substrat conducteur CS chacune prise en sandwich entre les premiers évidements TR1a et les premiers évidements TR1b en un emplacement de chaque limite entre la première sous-région A1a et la première sous-région A1b sont des premières parties de paroi auxiliaire W S 1. La première partie de paroi auxiliaire W S 1 intègre des premières projections adjacentes W M 1a et intègre aussi des premières projections adjacentes W M 1b, et sert à éviter un affaissement de celle-ci. Les premiers évidements TR1a et TR1b peuvent être agencés de façon à ne pas produire la première partie de paroi auxiliaire W S 1.
La « direction de longueur » des premiers évidements ou des premières projections est une direction de longueur de projections orthogonales des premiers évidements ou des premières projections jusque sur un plan perpendiculaire à la direction d’épaisseur du substrat conducteur. De façon similaire, la « direction de longueur » de seconds évidements ou de secondes projections, qui seront décrits plus tard, est une direction de longueur de projections orthogonales des seconds évidements ou des secondes projections jusque sur un plan perpendiculaire à la direction d’épaisseur du substrat conducteur.
Une longueur d’une ouverture du premier évidement se situe dans une plage de 10 μm à 500 μm selon un exemple, et dans une plage de 50 μm à 100 μm selon un autre exemple.
Une largeur de l’ouverture du premier évidement, c’est-à-dire une distance entre les premières projections adjacentes dans la direction de largeur, est de préférence de 0,3 μm ou plus. Lorsque cette largeur ou distance est réduite, une capacité électrique plus grande peut être atteinte. Cependant, si cette largeur ou distance est réduite, il devient difficile de former une structure empilée incluant la couche diélectrique 30 et la couche conductrice 20b dans les premiers évidements.
Une profondeur des premiers évidements et une hauteur des premières projections se situe dans une plage de 10 μm à 300 μm selon un exemple, et dans une plage de 50 μm à 100 μm selon un autre exemple.
Une distance entre les premiers évidements adjacents dans la direction de largeur, c’est-à-dire une épaisseur de la première projection, est de préférence de 0,1 μm ou plus. Lorsque cette distance ou épaisseur est réduite, une capacité électrique plus grande peut être atteinte. Cependant, si cette distance ou épaisseur est réduite, les premières projections seront probablement endommagées.
Ici, des sections transversales des premiers évidements TR1a et TR1b perpendiculaires aux directions de longueur sont rectangulaires. Cependant, ces sections transversales ne doivent pas nécessairement être rectangulaires et peuvent présenter, par exemple, une forme effilée.
Optionnellement, chaque barre 60 de la deuxième rangée 65 est sensiblement alignée avec une barre 60 de la première rangée 55 selon la direction de déplacement D. Autrement dit, pour chaque barre 60 de la deuxième rangée 65, la première rangée 55 comprend une barre 60 respective, dont une géométrie est identique à ladite barre 60 de la deuxième rangée 65. Par exemple, chaque barre 60 de la première rangée 55 est une translatée selon la direction de déplacement D d’une barre 60 respective de la deuxième rangée 65. Inversement, pour chaque barre 60 de la première rangée 55, la deuxième rangée 65 comprend une barre 60 respective, dont une géométrie est identique à ladite barre 60 de la première rangée 55. Par exemple, chaque barre 60 de la deuxième rangée 65 est une translatée selon la direction de déplacement D d’une barre 60 respective de la première rangée 55.
Ainsi, la première rangée 55 et la deuxième rangée 65 sont de préférence symétriques l’une de l’autre, par rapport à un plan non-représenté, perpendiculaire à la direction de déplacement D.
Chaque barre 60 de la première 55 ou de la deuxième 65 rangée, s’étend préférentiellement de part et d’autre de l’âme 50. En outre, chaque barre 60 s’étend avantageusement sur une même distance d’élongation E de part et d’autre de l’âme 50. La distance d’élongation E est de préférence identique pour chacune des barres 60. L’âme 50 s’étendant, selon la direction transversale T, sur une distance faible par rapport à la distance d’élongation E, l’homme du métier comprend que la longueur de chaque barre 60, selon la direction transversale T, est sensiblement égale au double de la distance d’élongation E. En outre, la longueur de chaque barre 60 selon la direction transversale T est légèrement inférieure à la largeur A du conduit 35. L’homme du métier comprend alors que la largeur A du conduit est sensiblement égale au double de la distance d’élongation E, tout en étant supérieure au double de cette distance d’élongation E. Or, la largeur A du conduit 35 étant du même ordre de grandeur que la moitié de la longueur d’onde de l’au moins une onde électromagnétique guidée, l’homme du métier comprend que la distance d’élongation E est du même ordre de grandeur que le quart de longueur d’onde de l’au moins une onde guidée.
Un jeu 75 est de préférence formé entre chaque barre 60 et chaque face latérale 25. Le jeu 75 permet alors le déplacement de la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D sans friction avec les faces latérales 25. Le jeu 75 facilite donc le déplacement de la pièce de fond 20, et évite une altération des faces latérales 25 et des barres 60 par frottement.
Les barres 60 de la première 55 ou de la deuxième 65 rangées, sont par exemple régulièrement espacées. Un guide 5 dont une face est formée par au moins une rangée de barres 60 est connu sous le nom de guide à rainure et intervalle (de l’anglais groove-gap waveguide ). Une analyse de l’effet des dimensions de chaque barre 60, sur l’au moins une onde guidée, est réalisée dans l’article « A Frequency-Dependent Equivalence Between Groove Gap Waveguide and Rectangu l ar Waveguide » d’Antonion Berenguer et al. Cette analyse permet donc de dimensionner chaque barre 60 et l’espacement entre chaque barre 60 en fonction des caractéristiques désirées pour l’au moins une onde guidée.
En variante non représentée, la pièce de fond 20 comprend en outre, une troisième rangée de barres 60. La deuxième rangée 65 est alors intercalée entre les première 55 et troisième rangées. Chaque barre 60 de la troisième rangée est identique à une barre 60 respective de la première rangée 55 ou de la deuxième rangée 65. Plus particulièrement, chaque barre 60 de la troisième rangée est alignée avec une barre 60 respective de la première rangée 55 et une barre 60 respective de la deuxième rangée 65, selon la direction de déplacement D. Chaque barre 60 de la troisième rangée s’étend par exemple transversalement de part et d’autre de l’âme 50, sur la distance d’élongation E.
L’appareil de déplacement 10 est configuré pour déplacer la pièce de fond 20 selon la direction de déplacement D. En référence aux figures 2 et 3, l’appareil 10 comprend un moteur 80, un élément de liaison mécanique 85, un capteur 90, et un dispositif 95 électronique de régulation d’une phase de l’au moins une onde électromagnétique guidée.
Le moteur 80 est configuré pour recevoir, de la part du dispositif de régulation 95, une commande de déplacement de la pièce de fond 20. À cet effet, le moteur 80 est configuré pour entraîner l’élément de liaison mécanique 85 afin de permettre le déplacement de la pièce de fond 20.