INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon un exemple préféré, la vitesse de gravure de la deuxième portion 112 est strictement supérieure à la vitesse de gravure d’une portion non-implantée de la couche 11, et notamment la troisième portion 113. Une portion non-implantée forme ainsi une couche de freinage, voire une couche d’arrêt, de la gravure, permettant de mieux contrôler la hauteur des motifs 114a, 114b gravés. Selon un exemple la vitesse de gravure de l’ensemble formé par les première 111 et deuxième 112 portions est strictement supérieure à la vitesse de gravure de la troisième portion 113. Selon un autre exemple la vitesse de gravure de chacune parmi la première portion 111 et la deuxième portion 112 est strictement supérieure à la vitesse de gravure de la troisième portion 113 non implantée, les vitesses de gravure entre la première portion 111 et la deuxième portion 112 pouvant différer.
Selon un exemple, on cherche à graver un premier ensemble de motif 114a présentant une première densité, et un deuxième ensemble de motif 114b présentant une deuxième densité. Dans le cadre de cette invention, par le terme « densité », on désigne le volume occupé par les formes en creux que constituent les motifs 114a, 114b dans la couche 11, sur une surface donnée prise selon une section des motifs parallèlement à la face supérieure 110 de la couche 11. Une faible densité correspond à un ensemble de motifs présentent un faible volume en creux sur la surface donnée. Une forte densité correspond à un ensemble de motifs présentent un grand volume en creux sur une surface de même dimension. Par exemple, comme illustré par les figures 4C, 5C et 6D: des motifs compacts présentent une forte densité, et sont donc espacés par une distance L b plus petite, des motifs espacés présentent une faible densité, et sont donc espacés par une distance L a plus grande.
Notons que la densité désigne ici une densité moyenne sur une surface donnée. Des variations entre les distances L a et/ou L b peuvent être observées dans un même ensemble de motifs. L a ne varie pas de plus de 20% entre les motifs 114a pour le premier ensemble. L b ne varie pas de plus de 20% entre les motifs 114b pour le deuxième ensemble.
Lors du transfert des reliefs du moule 1 dans la couche à imprimer pour former les motifs, afin d’obtenir une épaisseur résiduelle de résine plus homogène entre les ensembles de motifs de différentes densités, la hauteur entre les ensembles de motifs peut être variée.
Selon un exemple, l’implantation des première 111 et deuxième 112 portions et la gravure sont configurées de sorte que : le premier ensemble de motifs 114a présente une première densité D 1 de motifs et une première hauteur H 1 , le deuxième ensemble de motifs 114b présente une deuxième densité D 2 de motif, et une deuxième hauteur H 2 , avec D 2 >D 1 et/ou H 2 >H 1 .
H 1 et H 2 désignent chacune une hauteur moyenne de motif pour l’ensemble correspondant. H 1 ne varie pas de plus de 20% entre les motifs 114a pour le premier ensemble. H 2 ne varie pas de plus de 20% entre les motifs 114b pour le deuxième ensemble.
Pour cela, le premier ensemble de motifs 114a peut être gravé dans la ou les premières portions 111, et le deuxième ensemble de motifs 114b peut être gravé dans la ou les deuxièmes portions 112. La différence de vitesse de gravure décrite ci-dessus permet ainsi d’adapter la hauteur des motifs en fonction de la densité des ensembles de motifs et ainsi d’améliorer encore l’homogénéité de la couche de résine résiduelle lors de la nano-impression avec le moule 1.
A titre d’exemple, dans le cas où les motifs 114a, 114b sont des réseaux de lignes, l’épaisseur résiduelle H résiduelle de résine après impression par le moule, par exemple le moule maître ou un moule secondaire fait à partir d’un moule maître, peut s’exprimer ainsi : H résiduelle = H initiale – H moule (n) / (1+L/S) Avec : L la largeur des lignes sur le moule, S la largeur des espaces sur le moule, Hmoule(n) la profondeur des motifs n du moule, Hinitiale l’épaisseur de résine initiale.
Pour deux densités différentes D 1 , D 2 de motif, le rapport L/S est différent. Afin d’obtenir la même l’épaisseur résiduelle H résiduelle de résine après impression par le moule, le moule doit présenter deux hauteurs de motifs H m oule (1), H moule (2) différentes. Le procédé est donc mis en œuvre de sorte que E 1 correspond à H moule (1), et E 2 correspond H moule (2) .
Suite à la gravure, le procédé peut comprendre le retrait du masque de gravure 13 pour obtenir le moule 1. Le procédé peut comprendre, avant le retrait du masque de gravure 13, une étape préliminaire de traitement thermique pour la compatibilité des matériaux avec l’étape de retrait.
L’on comprend donc que le moule 1 comprend dans la couche 11 portant les motifs 114a, 114b destinés à être imprimés dans une couche à structurer sur un substrat distinct, au moins une première portion 111 non implantée ou présentant une première implantation, et au moins une deuxième portion 112 présentant une deuxième implantation différente de la première implantation. Les première 111 et deuxième 112 portions s’étendant chacune depuis ladite face supérieure 110. La couche comprend en outre une troisième portion 113 non implantée s’étendant au moins depuis la première portion 111, et de préférence depuis les première 111 et deuxième 112 portions, jusqu’à la face inférieure 115 de la couche 10. On décrit les caractéristiques relativement au procédé de fabrication du moule. Ces caractéristiques peuvent tout à fait être transposées au moule 1.
De préférence, le moule 1 est un moule maître destiné à réaliser une nano-impression de motifs par réplication indirecte. On peut toutefois prévoir que le moule 1 soit utilisé pour une nano-impression par réplication directe.
L’implantation ionique peut être configurée pour implanter au moins l’un parmi les ions oxygène, hydrogène, hélium, arsenic, phosphore, zinc et carbone, dans la couche 11. L’implantation ionique de ces ions, ainsi que les paramètres pour cela, est connue de l’homme du métier. On peut par exemple faire référence aux figures 7A et 7B, représentent des diagrammes d’implantation d’ions respectivement dans de la silice SiO 2 et dans une photo-résine, disponibles dans la littérature pour de nombreux ions et différents matériaux. Ces diagrammes représentent en trait plein la distance parcourue 5 (en angström Å 10 -10 m) dans la matière par les ions, selon l’énergie d’implantation 6 (en keV, soit 10 3 eV), avec en pointillé la plage de distribution de la distance parcourue par les ions pendant l’implantation 7 (communément désignée par le symbole σ), selon l’énergie d’implantation 6 (en keV, soit 10 3 eV). En , les ions illustrés sont des ions de bore B, de phosphore P et d’arsenic As. En , les ions illustrés sont des ions de bore B, de silicium Si, d’hydrogène H et de phosphore P. La personne du métier, à la lecture de tels diagrammes, saura quels paramètres et notamment quelle énergie d’implantation utiliser pour adapter les profondeurs P 1 et P 2 .
Selon un exemple, la couche 11 est à base ou faite de silicium et/ou d’un matériau transparent à la longueur d’onde de 365 nm. Selon un exemple la couche est faite de silicium. Concernant les matériaux transparents à la longueur d’onde de 365 nm, selon un exemple la couche est à base ou faite d’oxyde de silicium de formule SiO 2 , de carbure de silicium de formule SiC, de préférence la couche présente alors une épaisseur inférieure ou égale à 100 µm. Selon un autre exemple la couche est à base ou faite de nitrure de silicium de formule Si 3 N 4 , de préférence la couche présente alors une épaisseur inférieure ou égale à 10 nm.
Ainsi, de préférence, les gaz réactifs mis en œuvre lors de la gravure ionique réactive sont sélectionnés de sorte que le procédé de gravure du film d’oxyde présente une sélectivité d’au moins 5 vis-à-vis du film de silicium ou de germanium.
Au sens de l’invention, par sélectivité, on entend le rapport entre les vitesses de gravure d’un même procédé sur deux types de couches cibles à graver. Par exemple, on détermine la vitesse de gravure en nanomètres par minute en mettant en contact une couche d’oxyde avec un plasma d’hexafluorure de soufre SF 6 , puis la vitesse de gravure en nanomètres par minute en mettant en contact une couche de silicium ou de germanium avec le même plasma d’hexafluorure de soufre.
Pour obtenir cette sélectivité, le film d’oxyde est préférentiellement constitué de dioxyde de silicium SiO 2 . Ce mode de réalisation permet d’obtenir une sélectivité particulièrement efficace pour la gravure ionique réactive.
Par ailleurs, la gravure isotropique d’un tel film réalisé en dioxyde de silicium peut être facilement réalisée en utilisant de l’acide fluoridrique. Ce procédé est très sélectif et il permet de garantir l’intégrité physique de la face supérieure d’un substrat en silicium, tout en gravant efficacement le dioxyde de silicium SiO2.
Pour former la fenêtre optique complète, il est possible de réaliser un filtre multicouche interférentiel sur une face du substrat et le réseau périodique de diffraction sur l’autre face. La coopération du filtre multicouche interférentiel et du réseau périodique de diffraction permet ainsi d’atténuer le rayonnement incident dans un intervalle de longueurs d’onde comprises entre 2 et 8 micromètres.
Pour ce faire, le filtre multicouche interférentiel et le réseau périodique de diffraction peuvent être conformés pour réaliser chacun un filtrage du rayonnement incident entre 2 et 8 micromètres.
En variante, le filtre multicouche interférentiel et le réseau périodique de diffraction peuvent être conformés pour réaliser deux filtrages distincts du rayonnement incident : un premier filtrage entre 2 et x micromètres, et un second filtrage entre y et 8 micromètres.
En considérant x et y égaux à 5, le filtre multicouche interférentiel atténue la transmission de la fenêtre optique sur une première gamme de longueurs d’onde comprise entre 2 et 5 micromètres, et le réseau périodique de diffraction atténue la transmission de la fenêtre optique sur une seconde gamme de longueurs d’onde comprise entre 5 et 8 micromètres.
Selon un autre exemple, en considérant x égal à 6 et y égal à 4, le filtre multicouche interférentiel atténue la transmission de la fenêtre optique sur une première gamme de longueurs d’onde comprises entre 2 et 6 micromètres, et le réseau périodique de diffraction atténue la transmission de la fenêtre optique sur une seconde gamme de longueurs d’onde comprises entre 4 et 8 micromètres.
Pour obtenir cette coopération du filtre multicouche interférentiel avec le réseau périodique de diffraction sur toute la gamme de longueurs d’onde comprises entre 2 et 8 micromètres, il est nécessaire que x soit compris entre 2 et 8 micromètres, et que y soit inférieur ou égal à x.
En outre, il est également possible de remplacer le filtre multicouche interférentiel par un second réseau périodique de diffraction.
Dans ce mode de réalisation, dans lequel le substrat est constitué d’une couche de silicium ou de germanium, chaque face du substrat étant pourvue d’un film de silicium ou de germanium fixé sur un film d’oxyde, le procédé comprend les étapes suivantes : – gravure ionique réactive du film de silicium ou de germanium avec arrêt sur le film d’oxyde de sorte à former les motifs d’un premier réseau périodique de diffraction sur une première face du substrat ; – gravure ionique réactive du film de silicium ou de germanium avec arrêt sur le film d’oxyde de sorte à former les motifs d’un second réseau périodique de diffraction sur une seconde face du substrat ; – gravure du film d’oxyde de sorte à supprimer le film d’oxyde présent au niveau des motifs du premier réseau périodique de diffraction de la première face du substrat ; et – gravure du film d’oxyde de sorte à supprimer le film d’oxyde présent au niveau des motifs du second réseau périodique de diffraction de la seconde face du substrat.
De préférence, les deux gravures du film d’oxyde sont de nature isotropique et partielle.
Les deux gravures ioniques réactives et les deux gravures isotropiques peuvent être réalisées successivement ou simultanément.
Le réseau périodique de diffraction peut présenter une maille hexagonale ou carré. De préférence, au moins un réseau périodique de diffraction présente un réseau d’Archimède ou de Penrose. En effet, un réseau périodique de diffraction hexagonal induit une atténuation moyenne de 80% sur la gamme 5 - 8 micromètres, alors qu’un réseau ayant un pavage d’Archimède permet une atténuation moyenne supérieure à 90%, voire 95%, sur cette même gamme. Une symétrie avantageuse d’ordre élevé peut être obtenue si le réseau comprend une maille du type « quasicristal ». Par exemple, au moins un réseau périodique de diffraction peut être constitué d’un réseau de motifs à deux dimensions issu de pavages de Penrose. Ces pavages présentent des motifs répétés périodiquement, dont la symétrie est d’ordre 5 ou 10. De tels réseaux peuvent être réalisés, par exemple, selon la méthode décrite par la publication : « Construction de pavages du plan par la méthode des multi-grilles », Denis Gratias, LEM-CNRS/ONERA, 2002.
En variante, au moins un réseau périodique de diffraction peut être constitué d’un réseau de motifs dits d’Archimède, répétés périodiquement de manière à former des motifs plus grands, dont la symétrie est d’ordre 12. Notamment, un réseau périodique de diffraction de motifs issu d’un pavage d’Archimède permet d’obtenir une transition de faible largeur entre la gamme atténuée et la gamme transmise, à savoir une largeur d’environ 2 micromètres pour une coupure autour de 8 micromètres. A l’inverse, la coupure d’un réseau à maille carrée s’étendra sur une bande spectrale plus importante, typiquement une largeur d’environ 2,5 micromètres pour une coupure autour de 8 micromètres. De préférence, au moins un réseau périodique de diffraction comporte des plots présentant une période, un diamètre et une hauteur compris entre 1 et 2.5 micromètres.
Les exemples de valeurs données plus haut pour les dimensions des micropoteaux et leur espacement sont typiques de ce type de technologie d’assemblage (ces dimensions peuvent d’ailleurs être légèrement plus petites). On constate donc sur cet exemple que ce type de structure de condensateur permet effectivement d’obtenir une capacité par unité de surface adaptée à l’application visée, typiquement supérieure à 5, et même à 10 pF/mm 2 , pour des dimensions réalistes en termes de fabrication.
En termes de dimensions, les micropiliers utilisés pour réaliser cette liaison capacitive peuvent avoir un diamètre d compris entre 10 et 50 microns, et une hauteur comprise elle aussi entre 10 et 50 microns. L’espacement latéral e L entre micropiliers peut quant à lui être compris entre d et deux fois d. Les micropiliers peuvent être répartis avec une densité surfacique comprise par exemple entre 5% et 25%. Cette densité surfacique est égale à la section d’un micropilier, multipliée par le nombre N de micropiliers considérés et divisée par la surface totale sur laquelle sont répartis ces N micropiliers (surface occupée par ces N micropiliers). A titre d’exemple, pour un réseau carré, de pas p=2.d (soit e L =d, ce qui correspond à type de structure dont la fabrication est bien maitrisée en pratique), cette densité surfacique est de 20%.
On pourra noter, en termes de fabrication, que ce type de structure autorise des tolérances assez importantes en termes d’alignement des deux puces l’une avec l’autre. En effet, si les deux puces sont décalées latéralement l’une par rapport à l’autre, par rapport à la configuration présentée plus haut (i.e. : si chaque micropoteau 210 n’est pas positionné exactement au milieu, entre deux micropoteaux 110), la valeur de capacité obtenues restera néanmoins proche de celle correspondant à un alignement parfait (autrement dit, la valeur de cette capacité est relativement insensible aux erreurs d’alignement latéral entre puces). En effet, en cas d’erreur d’alignement, chaque micropoteau 210 se trouverait un peu plus près de l’un des micropoteaux 110 (ce qui tendrait à augmenter la valeur de la capacité), mais, en contrepartie, il se trouverait aussi un peu plus loin de l’autre micropoteau 110 qui l’encadre (ce qui tendrait au contraire à diminuer la capacité en question, compensant au moins en partie l’augmentation en question, et limitant la variation de capacité due à ce désalignement).
Différentes variantes peuvent être apportées au condensateur C de ce premier mode de réalisation, par exemple en ayant recours à un autre type de réseau bidimensionnel, basé sur un autre motif (par exemple un motif triangulaire), ou encore en ayant recours à un autre agencement des micropoteaux, par exemple un agencement globalement concentrique ou en spirale. Par ailleurs, comme mentionné plus haut, des dimensions plus petites que celles de l’exemple numérique décrit ci-dessus sont envisageables, en particulier pour l’écart e Z (ce qui conduirait à des valeurs de capacité plus grandes que dans l’exemple numérique en question).
La représente schématiquement le circuit intégré 1 de la , sous la forme d’un schéma électrique équivalent.
Comme on peut le voir sur cette figure, une tension électrique d’alimentation Vs est appliquée sur une borne d’alimentation 13 du préamplificateur 11 de la première puce tandis que la masse électrique M du circuit est connectée à une borne de masse 14 du préamplificateur. La borne de sortie 12 du préamplificateur 11 est connectée quant à elle à la première armature 100 du condensateur de couplage C, par l’intermédiaire d’une ligne ou piste ayant par exemple une impédance de ligne de 50 Ohms.
De l’autre côté de la zone de jonction 30, la deuxième armature 200 du condensateur de couplage C est connectée à la borne d’entrée 22 de l’amplificateur de puissance 21 (via une ligne ayant une impédance de 50 Ohms). Cette borne d’entrée correspond en fait à la grille du transistor qui forme cet amplificateur, ici. La source 24 de ce transistor est connectée à la masse M, en l’occurrence en étant reliée à la masse de la première puce par l’intermédiaire d’un micropilier complet 32 (micropilier DC) traversant la zone de jonction 30. Le drain 23 du transistor 21 est connecté quant à lui à une antenne rayonnante 40, pour émettre le signal à très haute fréquence ainsi amplifié.
Le transistor est polarisé grâce à la tension d’alimentation Vs. Plus précisément, la tension Vs est appliquée au drain 23, tandis qu’une tension, réduite par une résistance d’ajustement R bias , est appliquée à la grille 22. Pour cela, le drain 23 et la grille 22 sont reliés chacun à une source tension d’alimentation, située sur la première puce (et qui délivre la tension Vs), par l’intermédiaire de micropiliers complets 32 (micropiliers DC) traversant la zone de jonction 30. Pour éviter que les signaux à très haute fréquence produits par le préamplificateur 11, et par l’amplificateur de puissance 21, ne remontent les lignes DC d’alimentation électrique, une ligne quart d’onde 15, 16 est connectée entre le micropilier 32 considéré et la source de tension d’alimentation en question, pour chacun de ces deux micropiliers 32. Chaque ligne quart d’onde 15, 16 est une portion de ligne de transmission ayant une longueur égale à λ/4, où λ est la longueur d’onde du signal en question.
La représente, sous la forme d’un circuit électrique équivalent, un circuit intégré 1’ selon un deuxième mode de réalisation. Le circuit intégré 1’ est identique au circuit intégré 1 du premier mode de réalisation (représenté sur les figures 2 à 6), si ce n’est que le signal amplifié produit par l’amplificateur de puissance repasse par la première puce 10 avant d’être transmis à l’antenne rayonnante 40. Pour cela, un condensateur de couplage supplémentaire, C’, est connecté au drain 23 du transistor de l’amplificateur de puissance. Ce condensateur de couplage C’ est identique, ou tout au moins similaire au condensateur de couplage C présenté plus haut. Le drain 23 est ainsi relié à une deuxième armature de ce condensateur (par une ligne 50 Ohms) tandis que la première armature de ce condensateur est reliée à l’antenne rayonnante 40 par l’intermédiaire d’une impédance Z, réalisée sur la première puce 10, et permettant une adaptation d’impédance avec l’antenne. Les éléments du circuit 1’ identiques, ou tout au moins correspondant à ceux du circuit 1 portent les mêmes références que pour le circuit 1 du premier mode de réalisation.
D’autres manières de réaliser un condensateur de couplage entre puces à partir d’un ou plusieurs micropoteaux, différentes de celle du premier mode de réalisation, peuvent être envisagées, comme on peut le voir sur les figures 8 et 9.
La représente ainsi un circuit intégré 1’’ selon un troisième mode de réalisation, similaire au circuit 1 du premier mode de réalisation, mais dans lequel les micropoteaux 210’’ de la deuxième armature 200’’ s’étendent au droit des micropoteaux 110’’ de la première armature 100’’, au lieu d’être décalés latéralement par rapport à ceux-ci.
Pour le reste, le circuit intégré 1’’ est identique, ou tout au moins essentiellement identique au circuit intégré 1 du premier mode de réalisation. Les éléments identiques de ces deux modes de réalisation sont d’ailleurs repérés par les mêmes numéros de référence.
Le condensateur de couplage C’’ du circuit intégré 1’’ comprend, comme précédemment, une première armature 100’’ en contact électrique avec la première puce 10, et une deuxième armature 200’’ en contact électrique avec la deuxième puce 20. La première armature et la deuxième armature comprennent respectivement une première plaque 101 et une deuxième plaque 201, telles que présentées plus haut. Par ailleurs, elles comprennent chacune un ou plusieurs, ici plusieurs micropoteaux 110’’, 210’’.
Comme indiqué plus haut, les micropoteaux 210’’ s’étendent au droit des micropoteaux 110’’, c’est-à-dire en étant alignés avec les micropoteaux 110’’ selon une direction perpendiculaire aux puces. Les micropoteaux 210’’ ainsi que les micropoteaux 110’’ ont chacun une hauteur proche de la moitié de l’épaisseur de la zone de jonction 30, et légèrement inférieure à cette demi-épaisseur (alors que dans le premier mode de réalisation, les micropoteaux 110 et 210 avaient chacun une hauteur proche de l’épaisseur de la zone de jonction). Chaque couple de micropoteaux, regroupant l’un des micropoteaux 110’’ et le micropoteau 210’’ situé en face, forme ainsi une sorte de micropilier complet, mais sans microbille de soudure entre les deux micro-poteaux 110’’ et 210’’.
Chaque micropoteau 110’’ s’étend à partir de la première plaque 101, en direction de deuxième puce 20, jusqu’à une face d’extrémité 111 parallèle à la première puce. De même, chaque micropoteau 210’’ s’étend à partir de la deuxième plaque 201, en direction de première puce 10, jusqu’à une face d’extrémité 211 parallèle à la deuxième puce. Pour chaque couple de micropoteaux 110’’ et 210’’ situés en face l’un de l’autre, les faces d’extrémités respectives 111 et 211 des deux micropoteaux sont situées en face et à distance réduite l’une de l’autre. Elles sont parallèles l’une à l’autre. Et ici, elles se superposent entièrement l’une à l’autre. L’écart e Z qui les sépare est ici inférieur à 2, voire même à 0,5 micron. Il peut par exemple être compris entre 0,1 et 0,5 micron.