INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il est d’ailleurs à noter que le procédé selon l’invention est d’une mise en œuvre particulièrement pertinente dans le cas d’une structure 0 ne pouvant pas être recuite par RTP, sans être désavantageusement impactée, notamment en raison de la présence de composants microélectronique ou nanoélectronique, par exemple enterrés, sensibles aux hautes températures, et typiquement aux températures supérieures à 400°C. La mise en œuvre du procédé de cristallisation selon l’invention, en particulier en utilisant un laser dans l’ultraviolet, permet de ne chauffer que la partie de la structure 0 qui est à cristalliser et de maintenir le reste de la structure 0 en dessous d’une température modérée et acceptable, au-delà de laquelle les propriétés de la structure 0 pourraient être altérées. Il est alors possible de cristalliser une couche amorphe 10 éventuellement épaisse et d’activer ses dopants, en ne chauffant que cette dernière et en ne chauffant pas significativement, voire pas du tout, le reste de la structure 0. L’on comprend ainsi que le procédé selon l’invention est particulièrement adapté à une application en intégration séquentielle 3D (par exemple de type : CoolCube TM (Cf. par exemple IEEE Trans. Electr. Dev. Vol. 68 N°7 p. 3142 (2021)), CMOS froid, etc.).
A titre illustratif et nullement limitatif, sont fournis ci-dessous, sous la forme d’un tableau, des exemples de mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Dans tous ces exemples, le recuit de cristallisation est effectué à l’aide d’un laser XeCl de longueur d’onde 308 nm et de durée d’impulsion 160 ns (FWHM). La densité d’énergie appliquée par chaque impulsion 2, exprimée en J/cm², dépend directement du type de laser. La mise en œuvre d’un autre laser, c’est-à-dire avec un rayonnement de longueur d’onde différente et/ou de durée d’impulsion différente, nécessiterait d’adapter la densité d’énergie pour conduire à une cristallisation similaire.
Une première série d’exemples concerne des échantillons de Si pré-amorphisés sur une épaisseur de 30 nm par implantation de Ge à une dose de 1×10 15 ions/cm² avec une énergie d’implantation sensiblement égale à 5 keV, et dopés à l’aide de Bore à une dose de 1×10 15 ions/cm² avec une énergie d’implantation sensiblement égale à 2 keV.
Dans cette configuration et avec le laser susmentionné, la fusion de la couche amorphisée 10 peut être constatée pour des densités d’énergie supérieure ou égale à 1,20 J/cm². Pour comparaison, la fusion d’un échantillon équivalent mais non amorphisé intervient à partir de 1,70 J/cm². La cristallisation en phase solide de la couche amorphisée peut donc être initiée à une densité d’énergie inférieure à 1,20 J/cm².
Pour comparaison, des essais de recristallisation ont été effectués à densité d’énergie constante en appliquant la technique, antérieure à la présente invention, qui est décrite dans l’article d’Acosta Alba et al. susmentionné. Ainsi, jusqu’à 1000 tirs laser par zone 100 avec chacune parmi une densité d’énergie de 1,15 et une densité d’énergie de 1,10 J/cm² ont été appliqués à la couche amorphisée 10. Il a été observé que la recristallisation n’est que partielle dans ces conditions. Ceci illustre que, dans ce cas, les techniques de cristallisation antérieures à l’invention ne permettent pas, à tout le moins efficacement, de parvenir au résultat désiré.
Sur le même type d’échantillons, plusieurs modes de mise en œuvre du procédé selon l’invention ont en revanche permis de cristalliser l’intégralité de la couche initialement amorphisée 10. Ces procédés sont caractérisés par : Une densité d’énergie initiale, EDi, nécessairement en dessous de la valeur conduisant à la fusion en début de traitement, ici en dessous de 1,20 J/cm² ; Une densité d’énergie finale, EDf, nécessairement en dessous de la valeur conduisant à la fusion dans le cas d’un échantillon non amorphisé, ici en dessous de 1,70 J/cm² ; Un incrément en densité d’énergie, δED, pouvant par exemple être défini comme une fraction de la différence entre la valeur de la densité d’énergie finale et la valeur de densité d’énergie finale, de sorte à définir en proportion le nombre de séries d’impulsions 2 à réaliser ; et Le nombre N de tirs par zone 100, par série d’impulsions 2.
Le tableau ci-dessous illustre une première série d’exemples de mise en œuvre du procédé selon l’invention ayant conduit à une recristallisation complète (nombre total de tirs en gras) ou ayant échoués (nombre total de tirs en italique), et permet de comparer les résultats de ces mises en œuvre avec un exemple de mise en œuvre de la technique à densité d’énergie constante qui est décrite dans l’article d’Acosta Alba et al. susmentionné (en deuxième ligne du tableau) : EDi (J/cm²) EDi (J/cm²) δED (J/cm²) N Nombre total de tirs 1.10 1.10 0 (état de l’art : ED constante) 1000 1000 1.10 1.60 0.025 1 5 10 30 100 21 105 210 630 2100 0.050 1 5 10 30 100 11 55 110 330 1100 0.100 1 5 10 30 100 6 30 60 180 600
Notons tout d’abord que la mise en œuvre de la technique à densité d’énergie constante (deuxième ligne du tableau) ne permet pas, même après 1000 tirs de cristalliser entièrement la couche amorphe qui, dans l’exemple donné, présente une épaisseur de 30 nm, supérieure à l’épaisseur maximale de 20 nm étudiée dans l’article d’Acosta Alba et al. susmentionné.
L’on constate que, ce qui était impossible selon l’état de l’art (avec densité d’énergie constante) même après 1000 tirs, devient possible en augmentant graduellement la densité d’énergie pour s’adapter à l’évolution du front de cristallisation. Plusieurs combinaisons sont même possibles selon le choix de l’incrément de densité d’énergie δED et le nombre N de tirs par niveau intermédiaire d’énergie.
En outre, le nombre total de tirs permettant la cristallisation complète peut être optimisé selon le but recherché. On peut chercher à cristalliser avec un minimum de tirs. Ici, 55 tirs suffisent en choisissant un incrément δED de 50 mJ/cm² et N=5 tirs par niveau de densité d’énergie.
Ainsi, il est permis de cristalliser, en phase solide, entièrement, ou au besoin partiellement, la couche amorphe, de façon plus efficace que ne le permettent les techniques existantes. Également, il est permis de cristalliser, en phase solide, entièrement, ou au besoin partiellement, la couche amorphe, y compris lorsque cette dernière présente une épaisseur initiale supérieure à l’épaisseur maximale que permettent de cristalliser les techniques existantes.
La représente une vue schématique en coupe d’une structure micro/nanoélectronique sur laquelle est illustrée une première étape de recuit de cristallisation selon un mode de mise en œuvre du procédé de l’invention.
La représente une vue schématique en coupe d’une structure micro/nanoélectronique obtenue à la suite de l’application de la première étape de recuit de cristallisation illustrée sur la et sur laquelle est illustrée une deuxième étape de recuit de cristallisation selon un mode de mise en œuvre du procédé de l’invention.
La représente une vue schématique en coupe d’une autre structure micro/nanoélectronique que celle illustrée sur la et sur laquelle est illustrée une première étape de recuit de cristallisation selon un mode de mise en œuvre du procédé de l’invention.
La est une illustration graphique d’un premier mode de réalisation du procédé selon l’invention et consistant en plusieurs séries de N i tirs laser avec une densité d’énergie laser E i , où i indique le numéro de la série d’impulsions ; dans cet exemple, il est choisi de maintenir la densité d’énergie à environ 5% en dessous du seuil de fusion tout au long de la recristallisation.
La est une illustration graphique d’un deuxième mode de réalisation du procédé selon l’invention et consistant en plusieurs séries de Nn tirs laser avec une densité d’énergie laser En, où n indique le numéro de la série d’impulsions ; dans cet exemple, il est choisi de maintenir la densité d’énergie à environ 8% en dessous du seuil de fusion.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différentes couches illustrées sur les figures 1A, 1B, 1C et 1D ne sont pas représentatives de la réalité.
Selon un exemple, la densité d’énergie ED i des impulsions de chaque série est choisie de sorte que ED i M -8%×E M et de préférence de sorte que ED i M -5%×E M , et encore plus préférentiellement de sorte que ED i M -2%×E M . L’on s’assure ainsi de ne pas dépasser le seuil de fusion, malgré les éventuelles variations, sur une amplitude de 1 à 2%, de densité d’énergie laser observables, entre impulsions d’une même série, sur la plupart des lasers pulsés.
Selon un exemple, la densité d’énergie ED i des impulsions de chaque série est choisie de sorte que ED i ≥ E M -20%×E M et de préférence de sorte que ED i ≥ E M -15%×E M , et encore plus préférentiellement de sorte que ED i ≥ E M -10%×E M . Le procédé permet ainsi l’adaptation dynamique de la densité d’énergie laser au fur et à mesure de la cristallisation de la couche amorphe pour maintenir la densité d’énergie des impulsions laser de chaque série dans un intervalle déterminé, par exemple dans l’intervalle [EM - 2%×EM, EM - 10%×EM].
Selon un exemple, le procédé comprend, avant le recuit de cristallisation de la couche amorphe, une première implantation configurée pour doper la couche amorphe, par implantation, dans la couche amorphe, de dopants, tels que As, Ga, B, P et Sb. La dose et l’énergie d’implantation des dopants peuvent être paramétrées de sorte à définir un profil de dopage désiré dans la couche amorphe. Le procédé permet dès lors d’obtenir une couche à base du premier matériau sous sa forme cristallisée en présentant un taux d’activation des dopants très haut. Selon cet exemple, chaque série d’impulsions comprend de préférence un minimum de 30 impulsions.
Selon un exemple, le procédé comprend, avant le recuit de cristallisation de la couche amorphe, une deuxième implantation configurée pour former la couche amorphe, par implantation, dans la couche amorphe, d’ions, dits lourds, tels que Si, Ge, Xe et Ar. Il est ainsi possible de contrôler finement l’épaisseur initiale de la couche amorphe et cette épaisseur peut être comprise entre 5 et 200 nm en fonction des paramètres de l’implantation amorphisante, et notamment en fonction de la dose et de l’énergie d’implantation des ions.
Selon les deux exemples précédents, la deuxième implantation dite ‘amorphisante’ peut être réalisée avant la première implantation dite ‘dopante’.
Selon un exemple, l’épaisseur initiale de la couche amorphe peut être strictement supérieure à 20 nm, et par exemple supérieure ou égale à 25 nm.
Pour permettre un déplacement des foils avant et arrière de la position basse à la position haute et inversement, l’engin 1 comprend un actionneur 18 moteur unique. Cet actionneur 18 moteur unique est un moteur électrique.
L’actionneur 18 moteur unique d’entraînement en déplacement des foils entre leurs positions haute et basse est couplé par un premier mécanisme de transmission de mouvement 22 aux foils avant 13 pour un déplacement desdits foils avant 13 entre les positions basse et haute et par un second mécanisme de transmission de mouvement 23 au foil arrière 14 pour un déplacement dudit foil arrière 14 entre les positions basse et haute.
L’actionneur 18 moteur unique d’entraînement en déplacement des foils entre leurs positions haute et basse étant un actionneur rotatif, le premier mécanisme de transmission de mouvement 22 est configuré pour transformer un mouvement de rotation d’au moins une partie de l’actionneur 18 moteur unique en un mouvement de déplacement à pivotement de chacun des foils avant 13, de préférence de manière synchrone en déplacement.
L’actionneur 18 moteur unique d’entraînement en déplacement des foils entre leurs positions haute et basse étant un actionneur rotatif, le second mécanisme de transmission de mouvement 23 est configuré pour transformer un mouvement de rotation d’au moins une partie de l’actionneur 18 moteur unique en un mouvement de déplacement à coulissement et à pivotement du foil arrière 14.
En pratique, chaque mécanisme de transmission de mouvement 22 ou 23 comprend au moins une ou plusieurs bielles pour assurer la liaison mécanique entre le foil et l’arbre du moteur électrique constitutif de l’actionneur 18 moteur unique.
Le second mécanisme de transmission de mouvement 23 qui permet la transmission de mouvement de rotation de l’arbre du moteur électrique constitutif de l’actionneur 18 moteur unique au foil arrière 14 se termine par une bielle couplée au mât du foil arrière par une liaison présentant deux axes : l’un des axes est confondu avec l’axe directionnel XX’ du foil arrière. L’autre axe, représenté en CC’ aux figures 3, 5 et 7, est parallèle à l’axe ZZ’ de l’articulation 21 et orthogonal à l’axe directionnel XX’, autour duquel le manchon est apte à pivoter .
Ainsi, le déplacement à pivotement de cette bielle pour le passage de la position basse à la position haute du foil arrière ou inversement permet un déplacement à coulissement du foil arrière dans le manchon 20 et en parallèle, un déplacement à pivotement du manchon autour de l’axe ZZ’ de l’articulation 21 orthogonal à l’axe directionnel XX’ . Le déplacement à pivotement du manchon autour de l’axe ZZ’ est un déplacement suivant la direction avant/arrière du châssis avec le manchon basculant ou vers l’extrémité avant ou vers l’extrémité arrière du châssis 2 suivant le sens de pivotement retenu.
Ces déplacements peuvent s’opérer tout en permettant un déplacement à pivotement du foil arrière autour de son axe XX’ directionnel parallèle à la direction de déplacement à coulissement du mât du foil arrière .
L’engin 1 comprend encore une unité 24 de pilotage de l’actionneur 10 moteur unique. Ladite unité 24 de pilotage se présente sous la forme d’un système électronique et/ou informatique qui comprend par exemple un microprocesseur et une mémoire de travail. Selon un aspect particulier, l’unité de pilotage peut se présenter sous la forme d’un automate programmable.
Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité 24 de pilotage ou ses modules peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type circuit logique programmable (ou FPGA qui est l’acronyme de l’anglais field-programmable gate array , ce qui correspond littéralement à réseau de portes programmable in-situ) ou de type circuit intégré propre à une application (ou ASIC qui est l’acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit, ce qui correspond littéralement à circuit intégré spécifique à une application ). Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques.
Lorsqu’il est précisé que l’unité ou des moyens ou modules de ladite unité sont configurés pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité 24 de pilotage comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité 24 de pilotage comprend des composants électroniques correspondants.
Grâce à la commande de l’actionneur 18 moteur unique par l’unité 24 de pilotage associée, l’engin 1 peut occuper au moins trois configurations, à savoir une première configuration dite hors d’eau telle que représentée à la , dans laquelle les foils avant et arrière sont en position haute, avec le foil arrière 14 présentant son mât 15 incliné en direction de l’extrémité avant du châssis 2 avec l’extrémité supérieure du foil arrière disposée le plus proche de l’extrémité avant du châssis 2, par comparaison à l’extrémité inférieure du mât du foil arrière et les mâts des foils avant forment un V ouvert en direction de l’extrémité avant du châssis, une deuxième configuration dite basses eaux telle que représentée à la , dans laquelle les foils avant 13 sont en position haute et le foil arrière 14 est dans une position intermédiaire entre les positions haute et basse, et une configuration dite hautes eaux telle que représentée à la , dans laquelle les foils avant et arrière sont en position basse.
Ces différentes configurations peuvent être mémorisées, et l’engin peut comprendre une sélection de chacune de ces configurations, actionnable par l’opérateur.
L’engin 1 comprend encore un dispositif de réglage de l’assiette de l’engin 1, qui ne sera pas décrit.
Le châssis 2 de l’engin peut avoir un grand nombre de formes, et peut comprendre par exemple un support des mécanismes de transmission et de l’actionneur 18 moteur unique et deux coques formant l’une la surface du dessous, l’autre la surface du dessus du châssis 2, ces deux coques entourant le support .
Bien évidemment, d’autres conceptions du châssis peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l’invention.
Cette association peut relever de deux autres cas de figure différents. Dans ces deux autres cas, le résultat de l’association ne permet pas d’identifier avec certitude la partie du support texte en cours de restitution orale par l’orateur mais permet seulement d’identifier plusieurs candidats que sont, dans cet exemple, les trois parties distinctes « Txt A1 » (302), « Txt A2 » (304), et « Txt A3 » (306) du support texte « c ». Dans ces deux cas, les paroles « Txt A’ » de l’orateur ont été énoncées dans l’ordre temporel suivant : « Txt A1 » suivi de « Txt A2 » et enfin « Txt A3 ». L’analyse (2) retrouve donc à partir du « Txt A’ » les 3 groupes de mots « Txt A1 », « Txt A2 », et « Txt A3 » faisant partie du discours de référence (du support texte « c »).
A noter, comme déjà indiqué plus haut : - « Txt A2 » correspond au groupe de mots le plus éloigné en position dans le texte de référence ou support texte « c » mais ne correspond pas au dernier groupe de mots prononcé par l’orateur; - « Txt A3 » correspond au groupe de mots dit en dernier par l’orateur mais est positionné en amont dans le texte de référence ou support texte « c ». Cela peut correspondre au fait que l’orateur a oublié (sauté ) le groupe de mots « Txt A3 » et soit passé de « Txt A1 » à « Txt A2 » puis s’est rendu compte de son oubli et a enchaîné oralement par « Txt A3 » ce qui ne correspond pas à l’ordre du texte de référence « c ».
Dans un premier cas illustré sur la , le choix du prochain groupe de mots à synthétiser vocalement peut être le premier groupe de mots suivant la partie la plus proche de la fin du support texte, ici « Txt A2 ». Ce choix permet d’éviter des répétitions quitte à ne pas restituer l’intégralité du support texte. Par exemple, l’orateur lit le contenu « c », des capteurs tels que des microphones fournissent un signal audio capté 100, une transformation temps réel de parole en texte, notamment une reconnaissance vocale, génère le texte 200 correspondant à l’audio capté 100. Une analyse du contenu « c » permet de déterminer que le texte « Txt A » énoncé par l’orateur correspond potentiellement à une ou plusieurs parties du contenu « c », en l’occurrence dans l’ordre oratoire aux parties 302 , 304 et 306, puisque l’orateur ne lit pas le contenu c dans l’ordre d’écriture mais d’abord les parties 302 suivie de 304 et revient sur la partie 306 (placée avant 304 dans le support texte c). Dans l’exemple de la , l’interruption de la lecture par l’orateur est estimée correspondre à la fin de la partie la plus éloigné dans le support texte c, en l’occurrence la partie 304 déclenchant le démarrage de la synthèse vocale avec le début de la partie B2. Eventuellement, à un instant donné lors de la synthèse vocale du contenu « c », l’orateur peut reprendre la lecture interrompant ainsi la synthèse vocale. Cela marque la fin de la partie B2.
Dans un deuxième cas illustré sur la , le choix du prochain groupe de mots à énoncer peut être le premier groupe de mots après la dernière partie 306 associée au support texte en cours de restitution orale par l’orateur, ici « Txt A3 ». Ce choix permet d’assurer une continuité du discours au risque néanmoins d’occasionner des répétitions. Par exemple, l’orateur lit le contenu « c », des capteurs tels que des microphones fournissent un signal audio capté 100, une transformation temps réel de parole en texte, notamment une reconnaissance vocale, génère le texte 200 correspondant à l’audio capté 100. Une analyse du contenu « c » permet de déterminer que le texte « Txt A’ » énoncé par l’orateur correspond potentiellement à une ou plusieurs parties du contenu « c », en l’occurrence dans l’ordre oratoire aux parties 302 , 304 et 306 car l’orateur ayant sauté le passage 306 avant de lire le passage 304, le lira après. Dans l’exemple de la , l’interruption de la lecture par l’orateur est estimée correspondre à la fin de la partie 306 déclenchant le démarrage de la synthèse vocale avec le début de la partie B3. Eventuellement, à un instant donné lors de la synthèse vocale du contenu « c », l’orateur peut reprendre la lecture interrompant ainsi la synthèse vocale. Cela marque la fin de la partie B3, qui peut alors éventuellement chevaucher ou comprendre la partie 304.
Il est également possible de prendre en compte l’ensemble des parties de texte déjà exposées, au moyen d’un historique de paroles captées et/ou de contenus précédemment fournis par synthèse vocale, afin de choisir le prochain groupe de mots à énoncer.
Trois exemples particuliers d’applications de la technique proposée sont à présent décrits à titre illustratif.
Dans un premier exemple, Pierre a prévu d’assurer avec son collègue Paul une présentation qu’ils ont préparée ensemble, en alternant leurs prises de paroles pour une meilleure dynamique mais aussi parce que chacun est un peu plus spécialiste de certains aspects que l’autre. Malheureusement au dernier moment Paul ne peut être présent et l’accompagner. Pierre fournit le support de la présentation sous la forme d’un fichier texte à un service de lecture automatique mettant en œuvre une réalisation de la technique de lecture automatique proposée. Pierre se sent ainsi à la fois rassuré et n’hésitera pas à effectuer des pauses à tout moment sachant que le relais sera assuré par le service.
Dans un deuxième exemple, Jeanne accompagne oralement, à l’aide d’un microphone, une présentation de sa dernière vidéo tutorielle dans une salle de réunion avec ses collègues. Au cours de la présentation, elle reçoit via son téléphone un message ou un appel appelant une réponse urgente. Elle ne peut pas interrompre la vidéo en cours, et il est évidemment préférable que le discours ne soit pas interrompu. Elle s’éloigne un instant dans la pièce à côté pour passer un bref appel téléphonique. Durant ce temps, selon une réalisation de la technique proposée, un service a automatiquement détecté que Jeanne ne parlait plus dans le microphone et a activé un module de synthèse vocale pour prendre le relais en diffusant la suite du discours prévu. Ainsi les auditeurs captivés par la vidéo ne se sont pratiquement pas rendu compte du remplacement, d’autant que Jeanne avait paramétré la voix de synthèse en clonage de la sienne. Dès qu’elle revient et reprend le microphone, la synthèse vocale s’interrompt automatiquement, et Jeanne poursuit ses explications.
Dans un troisième exemple, Rose fait une présentation malgré une angine, en ayant au préalable activé en arrière-plan un service mettant en œuvre une réalisation de la technique proposée. Pendant les 15 premières minutes tout se passe bien, puis sa gorge commence à l’irriter, elle n’arrive plus à s’exprimer aussi facilement qu’elle le voudrait. D’un clic, elle active la synthèse vocale le temps de récupérer. Elle se sent moins gênée et pourra reprendre dès qu’elle le souhaitera.