INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans cet exemple, la puce 104 comprend un film quantique QF recouvrant la face 102 du substrat SUB2, le film étant en contact de l'électrode 104. Bien que cela ne soit pas représenté en , une couche isolante est disposée entre le film QF et le substrat SUB2 pour les isoler électriquement l'un de l'autre.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des dispositifs électroniques connus comprenant une connexion électrique telle que décrite ci-dessus et des procédés de fabrication connus de ces dispositifs électroniques.
Par exemple, un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients d'une connexion électrique telle que décrite précédemment que comprennent ces dispositifs électroniques connus, et des procédés connus de fabrication d'une telle connexion électrique.
Un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes : prévoir un substrat de silicium ayant une face avant revêtue d'une structure d'interconnexion, une face arrière opposée à la face avant, au moins un via pénétrant verticalement dans le substrat à partir de la face avant sur une partie de l'épaisseur du substrat, ledit au moins un via comprenant un cœur conducteur en silicium et une gaine isolante en oxyde de silicium pouvant comprendre du nitrure de silicium, la gaine recouvrant le cœur et l'isolant électriquement du substrat ; graver, à partir de la face arrière, le substrat sélectivement par rapport à la gaine de sorte qu'une partie dudit au moins un via fasse saillie de la face arrière ; déposer une couche isolante d'oxyde de silicium pouvant comprendre du nitrure de silicium du côté de la face arrière sur une épaisseur supérieure à une hauteur de la partie dudit au moins un via en saillie ; effectuer un polissage chimico-mécanique de la couche isolante jusqu'à exposer le cœur conducteur dudit au moins un via en laissant en place une partie de l'épaisseur de la couche isolante sur la face arrière ; et former une électrode conductrice du côté de la face arrière et en contact avec le cœur dudit au moins un via.
Selon un mode de réalisation, l'étape de formation de l'électrode comprend le dépôt d'une couche conductrice sur la couche isolante et en contact avec le cœur dudit au moins un via, et une étape de retrait d'une partie de la couche conductrice en laissant en place ladite électrode.
Selon un mode de réalisation, la couche isolante est déposée sur et en contact avec la face arrière du substrat et la partie dudit au moins un via en saillie.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, entre l'étape de polissage et l'étape de formation de l'électrode, une étape de gravure d'une partie du cœur dudit au moins un via, la gravure étant mise en œuvre du côté de la face arrière et étant sélective par rapport à la gaine et à la couche isolante.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, après l'étape de formation de l'électrode, une étape de formation d'un film quantique reposant sur la couche isolante et l'électrode.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre : une étape de prévision d'un substrat supplémentaire en silicium ayant une face avant revêtue d'une structure d'interconnexion supplémentaire et une face arrière opposée à la face avant du substrat supplémentaire et destinée à recevoir de la lumière ; et une étape d'assemblage de la structure d'interconnexion sur la structure d'interconnexion supplémentaire.
Selon un mode de réalisation, le film quantique est configuré pour convertir de la lumière infrarouge en paires électron-trou et l'électrode est en un matériau transparent à la lumière infrarouge, par exemple en oxyde de zinc et/ou en oxyde d'indium-étain.
Selon un mode de réalisation, la gaine dudit au moins un via est en contact avec le cœur dudit au moins un via.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif comprenant : un substrat semiconducteur en silicium comprenant une face avant et une face arrière opposée à la face avant ; une structure d'interconnexion revêtant la face avant ; une couche isolante en oxyde de silicium pouvant comprendre du nitrure de silicium, la couche isolante reposant sur la face arrière ; au moins un via comprenant un cœur conducteur en silicium recouvert latéralement d'une gaine isolante en oxyde de silicium pouvant comprendre du nitrure de silicium, ledit au moins un via traversant le substrat à partir de sa face avant, au moins la gaine dudit au moins via traversant la couche isolante et affleurant une première face de la couche isolante opposée à une deuxième face de la couche isolante tournée vers le substrat ; et une électrode conductrice reposant sur et en contact avec le cœur conducteur dudit au moins un via, du côté de la face arrière du substrat.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un film quantique reposant sur la couche isolante et l'électrode.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un substrat supplémentaire en silicium et une structure d'interconnexion supplémentaire reposant sur une face avant du substrat supplémentaire, la structure d'interconnexion étant assemblée sur la structure d'interconnexion supplémentaire et le substrat supplémentaire comprenant une face arrière opposée à sa face avant et destinée à recevoir de la lumière.
Selon un mode de réalisation, la formation de l'électrode 104 comprend le dépôt d'une couche électriquement conductrice sur et en contact avec la couche 300 et le cœur 201, la couche conductrice étant également formée sur et en contact avec les portions de la gaine 202 qui sont exposées à l'issue de l'étape de la vue C de la ou de l'étape de la vue D de la lorsque cette dernière est mise en œuvre. A titre d'exemple, la couche conductrice est déposée du côté de la face 102 du substrat SUB2, par exemple de manière conforme, et, de préférence, pleine plaque.
Selon un mode de réalisation, la formation de l'électrode 104 comprend en outre une étape de retrait, jusqu'à la couche 300, d'une partie de la couche conductrice reposant sur cette couche 300 en laissant en place l'électrode 104. Dit autrement, l'électrode 104 est définie par gravure dans la couche conductrice.
L'électrode 104 recouvre entièrement le sommet du cœur 201 du côté de la face 102, et en en contact avec tout le sommet du cœur 201 du côté de la face 102. L'électrode 104 peut déborder sur la couche 300, autour du via 200.
A l'issue de l'étape de la vue E de la , le cœur 201 du via 200, c'est-à-dire la partie du cœur 201 du via 200 qui n'a pas été retirée lors des étapes précédentes, forme, ou constitue, une connexion électrique 112 s'étendant depuis la face 100 du substrat SUB2 jusqu'à l'électrode 104. Bien que cela ne soit pas illustré en , du côté de la face 100, le cœur 201 du via 200, c'est-à-dire la connexion 112, est connectée électriquement à la structure BEOL2, par exemple à un élément conducteur, via conducteur ou portion de couche conductrice, de cette structure BEOL2.
Plus particulièrement, à l'issue de l'étape de la vue E de la , la puce IR comprend le substrat SUB2, la structure d'interconnexion BEOL2 revêtant la face avant 100 du substrat SUB2, la couche isolante 300 reposant sur, et de préférence en contact avec, la face arrière 102 du substrat SUB2, le via 200 comprenant le cœur conducteur 201 recouvert latéralement de la gaine isolante 202. Le via 200 traversant le substrat SUB2 à partir de sa face 100, et au moins la gaine 202 du via 200 traverse la couche 300 et affleure une première face de la couche 300 opposée à une deuxième face de la couche 300 qui est en contact avec le substrat SUB2. La puce IR comprend en outre l'électrode 104 qui repose sur et en contact avec le cœur 201 du côté de la face 102 du substrat SUB2.
Le procédé décrit en relation avec la permet que, lors de la formation de l'électrode 104, le contact entre l'électrode 104 et la connexion 112 (ou cœur 201) se fasse de façon auto-aligné.
En outre, le procédé décrit en relation avec la permet que, à l'issue de la formation de l'électrode 104, celle-ci soit isolée électriquement du substrat SUB2 par la gaine 202 et par la couche 300, le substrat SUB2 étant en outre isolé électriquement de la connexion 112 par la gaine 112. Par exemple, la gaine 202 s'étend en hauteur depuis la face 100 du substrat SUB2 jusqu'à la face de la couche 300 qui est opposée à la face de la couche 300 en contact avec le substrat SUB2.
Un avantage du procédé décrite en relation avec la est que les contraintes d'alignement des masques, par exemple pour définir l'électrode 104 dans la couche conductrice, sont relâchées par rapport aux contraintes d'alignement du masque de gravure décrit en relation avec la vue B de la . En effet, dans le procédé décrit en relation avec la , les contraintes d'alignement sont relâchées du fait de la sélectivité de la gravure de la vue A de la , du dépôt de la couche 300 de la vue B de la , de l'étape de CMP de la vue C de la , et de la sélectivité de la gravure de la vue D de la lorsque cette dernière est mise en œuvre.
A titre d'exemple, dans un plan parallèle aux faces 100 et 102, la plus grande dimension du cœur 201, par exemple son diamètre lorsque le via 200 a une section transversale en forme de disque, est comprise entre 0,5 µm et 2 µm.
A titre d'exemple, l'épaisseur de la gaine 202, par exemple mesurée dans un plan parallèle aux faces 100 et 102, est comprise entre 50 nm et 300 nm.
A titre d'exemple, à l'issu de l'étape de la vue E de la , l'épaisseur du substrat SUB2, par exemple mesurée orthogonalement à ses faces 100 et 102, est comprise 200 nm et quelques micromètres.
La mise en œuvre du procédé décrit en relation avec la pour former la connexion 112 et l'électrode 104 de la puce IR décrite en relation avec la , permet d'assurer l'isolation électrique entre l'électrode 104 et le substrat SUB2, ce qui n'est pas le cas avec l'exemple de procédé décrit en relation avec la .
La représente, par une vue en coupe, une étape d'un procédé de fabrication du dispositif 1 de la selon un mode de réalisation. Plus particulièrement, la illustre une étape de formation du film quantique QF sur la couche 300 et l'électrode 104 de la structure obtenue à l'issue du procédé décrit en relation avec la . La formation du film quantique QF est à la portée de la personne du métier.
Selon un mode de réalisation, le film QF est formé par une ou plusieurs étapes de dépôt, de préférence pleine plaque, du côté de la face 102 du substrat.
Selon un mode de réalisation, le film QF est formé sur et en contact avec la couche 300 et l'électrode 104. Dans une variante de réalisation, une ou plusieurs couches conductrices peuvent être formées sur la couche 300 et l'électrode 104, par exemple lors d'une ou plusieurs étapes de dépôt pleine plaque, et le film QF est ensuite formé sur et en contact avec la dernière couche conductrice formée.
A titre d'exemple, l'épaisseur du film quantique QF est comprise entre 400 nm et 800 nm.
La gaine 202 est électriquement isolante. La gaine 202 recouvre le cœur 201 et l'isole électriquement du substrat SUB2, c'est-à-dire du silicium du substrat SUB2. Par exemple, la gaine 202 recouvre entièrement les parois verticales (ou latérales) du cœur 201, et entièrement une extrémité du cœur 201 opposée à la face 100, c'est-à-dire l'extrémité du cœur 201 disposée du côté de la face 102. Ainsi, aucune partie du cœur 201 n'est en contact avec le substrat SUB2. De préférence, la gaine 202 est en contact avec le cœur 201, par exemple avec l'intégralité des parois latérales du cœur 201 et de l'extrémité du cœur 201 la plus éloignée de la face 100. Plus préférentiellement, la gaine comprend deux surfaces principales sensiblement parallèles l'une avec l'autre, une première surface principale de la gaine 202 étant tournée vers le cœur 201 et étant entièrement en contact avec le cœur 201, et une deuxième surface principale de la gaine 202 étant tournée vers le substrat SUB2 et étant entièrement en contact avec le substrat SUB2. Dit autrement, la gaine 202 est intercalée entre le substrat SUB2 et le cœur 201 avec lesquels elle est en contact.
A titre d'exemple, le via 200 est formé en gravant une tranchée dans le substrat SUB2 à partir de la face 100 du substrat et sur une partie seulement de l'épaisseur du substrat SUB2, en formant la gaine 202 sur les parois et le fond de la tranchée, puis en remplissant la tranchée d'un matériau électriquement conducteur formant le cœur 201 du via 200.
Bien que cela ne soit pas illustré en vue A de la , lors de l'étape de formation du via 200, la face 102 du substrat SUB2 peut reposer sur et en contact avec une poignée, c'est-à-dire une couche de support.
En outre, à l'étape de la vue A de la , la structure BEOL2 a été formée sur la face 100 du substrat SUB2, la formation d'une telle structure BEOL2, par exemple par des étapes successives de dépôt et de gravure de couche conductrices et isolantes, étant à la portée de la personne du métier.
A une étape suivante illustrée par la vue B de la , le substrat SUB2 a été aminci, par exemple par polissage chimico-mécanique, à partir de sa face arrière 102, jusqu'à découvrir le cœur 201 du via 200, c'est-à-dire jusqu'à avoir retiré la portion de la gaine 202 qui recouvrait l'extrémité du cœur 201 du côté de la face arrière 102 du substrat SUB2. Ainsi, le via 200 affleure la face arrière 102 du substrat SUB2.
Bien que cela ne soit pas illustré en , lorsqu'à l'étape de la vue A de la le substrat SUB2 repose sur une poignée du côté de sa face 102, cette poignée est retirée préalablement à l'étape d'amincissement du substrat SUB2 ou lors de l'étape d'amincissement.
L'étape d'amincissement du substrat SUB2 est suivie d'une étape de formation d'une couche isolante 204 sur et en contact avec la face 102 du substrat SUB2. La couche 204 est formée pleine plaque, c'est-à-dire qu'elle recouvre entièrement la face 102 et la partie du via 200 affleurant la face 102. Une ouverture 206 a ensuite été formée à travers la couche 204, de manière a exposée la partie du via 200 affleurant la face 102.
La formation de l'ouverture 206 est mise en œuvre en formant un masque de gravure (non représenté en ) sur la couche 204, le masque comprenant une ouverture traversante à l'emplacement où l'on souhaite former l'ouverture 206. Toutefois, comme cela est bien connu de la personne du métier, l'alignement du masque de gravure avec le via 200 est complexe à mettre en œuvre, et, du fait d'un défaut d'alignement, l'ouverture 206 formée grâce au masque de gravure peut alors débouchée non seulement sur le via 200, mais également sur le substrat SUB2 comme cela est illustré en vue B de la .
Il en résulte que, à une étape suivante illustrée par la vue C de la , l'électrode 104 formée dans l'ouverture 206 pour être en contact avec le cœur 201 du via 200 formants la connexion 112 ( ) est également en contact avec le substrat SUB2. Or le contact de l'électrode 104 avec le substrat SUB2 pose problème, ces derniers n'étant alors pas isolés électriquement l'un de l'autre.
La illustre, par cinq vues en coupe A, B, C, D et E, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une connexion électrique 112 du dispositif de la .
La vue A de la illustre une étape de ce mode de réalisation de procédé de fabrication.
Dans les modes de réalisation décrits, par exemple le mode de réalisation illustré par la , le cœur conducteur 201 du via 200 est en silicium, par exemple en silicium polycristallin dopé, et la gaine isolante 202 du via 200 est en oxyde de silicium et peut comprendre du nitrure de silicium. Par exemple, la gaine 202 peut comprendre toute stœchiométrie de silicium, d'azote et d'oxygène. Par exemple la gaine 202 comprend une couche d'oxyde de silicium et peut comprendre une couche de nitrure de silicium. Par exemple, la gaine 202 comprend une couche d'oxyde de silicium thermique formée à partir du silicium du substrat SUB2 constituant les parois et le fond de la tranchée dans laquelle est formé le via 200, et/ou une couche d'oxyde de silicium déposée recouvrant les parois et le fond de la tranchée et peut comprendre une couche de nitrure de silicium recouvrant les parois et le fond de la tranchée. De préférence, la gaine 202 ne comprend que de l'oxyde de silicium.
La vue A de la illustre la puce IR à une étape suivant l'étape décrite en relation avec la vue A de la .
A l'étape de la vue A de la , le substrat SUB2 a été gravé à partir de sa face 102, de manière sélective par rapport à la gaine 201 du via 200. Dit autrement, une partie de l'épaisseur du substrat SUB2 a été retirée du côté de la face 102, en gravant le silicium du substrat SUB2 sélectivement par rapport à l'oxyde de silicium de la gaine 202. Cette gravure du silicium du substrat SUB2 peut également être sélective par rapport au nitrure de silicium, par exemple lorsque la gaine 202 en comprend. Toutefois, lorsque la gaine 202 comprend une couche de nitrure de silicium et une couche d'oxyde de silicium séparant la couche de nitrure de silicium du substrat SUB2, la gravure du silicium du substrat SUB2 peut ne pas être sélective par rapport au nitrure de silicium.
Bien que cela ne soit pas illustré en , lorsqu'à l'étape de la vue A de la le substrat SUB2 repose sur une poignée du côté de sa face 102, cette poignée est retirée préalablement ou simultanément à l'étape de gravure sélective du substrat SUB2. En outre, bien que cela ne soit pas illustré en , le substrat SUB2 peut reposer sur une poignée du côté de sa face 100 lors de la mise en œuvre de l'étape de gravure sélective du substrat SUB2.
La gravure est effectuée de sorte à exposer une partie du via 200, et, plus exactement, de sorte qu'une partie du via 200 se retrouve en saillie par rapport à la face 102 du substrat SUB2, ou, dit autrement, dépasse au-dessus de la face 102. Par exemple, la partie du via 200 en saillie de la face 102 comprend une partie du cœur 201 et une partie de la gaine 202 recouvrant le cœur 201. Par exemple, l'épaisseur du silicium retiré lors de la gravure est supérieure à l'épaisseur d'une partie du substrat SUB2 s'étendant depuis le via 200 jusqu'à la face 102 avant la gravure. Par exemple, la hauteur de la partie du via 200 en saillie, mesurée à partir de la face 102 du substrat SUB2, est supérieure ou égale à l'épaisseur de la gaine 202.
Le repère primaire est formé dans le feuillard alors que le coulisseau est maintenu en position basse pendant un intervalle de temps prédéterminé, tandis que l’outil d’emboutissage exerce sur le feuillard un effort prédéterminé. L’intervalle de temps prédéterminé est supérieur à 0,2 s, de préférence supérieur à 0,3 s, de préférence encore supérieur à 0,4 s. l’effort prédéterminé est compris entre 150 kN et 300 kN, de préférence compris entre 170 et 250 kN, de préférence encore compris entre 180 et 200 kN. Le procédé de formage comprend une étape dite amont, qui est antérieure à l’étape d’emboutissage et au cours de laquelle on forme un repère primaire dans le feuillard, à l’aide de l’outil de repérage primaire appartenant à l’installation de formage, tandis qu’à l’étape d’emboutissage, le feuillard est positionné par rapport à la presse d’emboutissage au moyen d’organes de positionnement montés sur la presse d’emboutissage et qui coopèrent avec le repère primaire. L’outil de repérage primaire est monté sur le coulisseau d’une presse amont, qui fait partie de l’installation de formage et qui est distincte de la presse d’emboutissage.
L’invention concerne aussi une installation de formage de plaques bipolaires, l’installation de formage étant configurée pour mettre en œuvre le procédé de formage conforme à ce qui est décrit ci-dessus et comprenant plusieurs presses, les presses incluant au moins une presse d’emboutissage, qui est configurée pour mettre en œuvre une étape d’emboutissage, et une presse aval, qui est configurée pour mettre en œuvre une étape aval, postérieure à l’étape d’emboutissage, dans laquelle :
chaque presse comprend un coulisseau mobile agencé en regard d’une table fixe, le coulisseau étant déplacé par un dispositif d’actionnement entre une position haute et une position basse, le coulisseau et la table délimitant ensemble un volume de travail de la presse correspondante, la presse d’emboutissage comprend :
un outil d’emboutissage, qui est relié au coulisseau correspondant et qui est configuré pour emboutir en relief sur le feuillard, lorsque le coulisseau correspondant passe de sa position haute vers sa position basse, un réseau de canaux de circulation de fluides, et un outil de repérage, qui est porté par le coulisseau et qui est configuré pour former un repère sur le feuillard une fois que le réseau de canaux est imprimé sur le feuillard, pendant que le feuillard est maintenu serré dans l’outil d’emboutissage,
la presse aval comprend des organes de positionnement, qui sont montés sur la presse aval et qui sont configurés pour coopérer avec les repères formés sur le feuillard, de manière à positionner le feuillard par rapport à la presse aval.
L’invention sera mieux comprise, et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d’un mode de réalisation d’un procédé de formage et d’une installation de formage, conformes à son principe, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la est une vue en perspective d’une installation de formage de plaques polaires ;
- la est une vue en perspective d’une plaque polaire, représentée schématiquement ;
- la est une représentation schématique d’étapes d’un procédé de formage mis en œuvre avec l’installation de formage de la ;
- la représente à plus grande échelle, sur trois inserts a) à c), les cadres IVa, IVb et IVc à la , et
- la est une coupe en perspective d’une presse de l’installation de formage de la .
Une installation de formage 10 est représentée à la . L’installation de formage 10 est configurée pour former des plaques polaires pour des cellules électrochimiques d’une pile à combustible. Une plaque polaire 100 est représentée à la .
La plaque polaire 100 est fabriquée dans une tôle métallique, par exemple en acier inoxydable. La plaque polaire 100 présente une forme globalement rectangulaire et s’étend selon un plan de plaque P100. La plaque polaire 100 comprend une portion centrale 102, dans laquelle est ménagé un réseau de canaux 104 de circulation d’un fluide nécessaire au fonctionnement de la pile à combustible. Ce fluide est par exemple l’un parmi de l’hydrogène, de l’air, et de l’eau glycolée. Le réseau de canaux 104 est représenté schématiquement par trois traits. On définit un centre 105 du réseau de canaux 104 comme étant un barycentre géométrique du réseau de canaux 104. Dans l’exemple illustré la plaque polaire 100 présente une forme de rectangle, tandis que le centre 105 est situé, schématiquement, à l’intersection des diagonales de ce rectangle.
La plaque polaire 100 comprend aussi des perforations 106, qui sont ménagées en périphérie de la portion centrale 102 et qui sont prévues pour le passage des fluides d’un côté à l’autre de la plaque polaire 100. Dans l’exemple illustré, les performations 106 sont réparties en deux groupes de trois perforations, la forme et l’agencement des perforations 106 n’étant pas limitatif.
L’installation de formage 10 est configurée pour former les plaques polaires 100 en série à partir d’un feuillard 12. Le feuillard 12 est une bande métallique, qui est généralement transportée enroulée, sous la forme d’un rouleau 14. Le rouleau 14 est déroulé en entrée de l’installation de formage 10, le feuillard 12 étant façonné dans l’installation de formage 10, c’est-à-dire mis en forme et découpé dans les presses de l’installation de formage 10, pour former les plaques polaires 100. Chaque plaque polaire 100 est ainsi ménagée dans un tronçon élémentaire 13 du feuillard 12 et correspond, aux chutes et pertes de matériau près générées au cours du façonnage, à un tronçon élémentaire 13 du feuillard 12.