INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre de plus une étape de planarisation de la face supérieure de la structure. Pour cela, après la formation de la couche de passivation 122, un matériau diélectrique 124 de remplissage des tranchées 120, par exemple de l’oxyde de silicium, est déposé sur la face supérieure de la structure, sur une épaisseur supérieure à la profondeur des tranchées 120, de façon à combler entièrement les tranchées 120. Une étape de planarisation de la face supérieure de la structure, par exemple par polissage mécano-chimique, est ensuite mise en oeuvre. Dans l’exemple représenté, à l’issue de l’étape de planarisation, une partie de l’épaisseur du matériau diélectrique de remplissage 124 recouvre les îlots ou mésa de couche active 111 des pixels IRP du dispositif. A titre d’exemple, l’épaisseur de matériau diélectrique de remplissage 124 recouvrant les îlots ou mésa de couche active 111 est comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de nanomètres, par exemple entre 20 et 500 nanomètres, par exemple de l’ordre de 50 nanomètres. A titre d’exemple, non limitatif, avant le dépôt du matériau diélectrique de remplissage, une couche d’arrêt de planarisation, par exemple en nitrure de silicium, est déposée sur la face supérieure de la structure. La couche de passivation 122 peut par exemple remplir la fonction de couche d’arrêt. La planarisation est interrompue sur la couche d’arrêt, puis une mince couche du matériau de remplissage 124 peut être redéposée sur la face supérieure de la structure.
La illustre en outre une étape optionnelle de formation d’une couche 126 réfléchissante dans la gamme de longueurs d’ondes de détection des pixels infrarouge IRP sur la face supérieure de la structure, par exemple en contact avec la face supérieure de la couche diélectrique 124. La couche 126, aussi appelée réflecteur optique, recouvre en particulier les îlots ou structures mésa de la couche active 111 et permet d’augmenter l’absorption dans les détecteurs infrarouges des pixels IRP correspondant, et dans les détecteurs des pixels visibles VP dans le cas d’une couche réfléchissante 126 large spectre, par exemple une couche métallique. A titre d’exemple, le réflecteur optique 126 s’étend de façon continue sur toute la surface supérieure de la structure. A titre de variante, non représentée, la couche réfléchissante 126 peut être déposée directement sur la couche de passivation 122, avant le dépôt du matériau de remplissage 124. La couche réfléchissante 126 peut alors servir de couche d’arrêt lors de l’étape de planarisation de la face supérieure de la structure après dépôt du matériau de remplissage 124.
Le réflecteur optique 126 est par exemple une couche en un métal réfléchissant, par exemple du Titane, de l’Aluminium, du cuivre, ou un alliage à base d’un ou plusieurs de ces matériaux. A titre de variante, le réflecteur optique 126 est une couche en silicium ou en germanium fortement dopé, par exemple de type N ou de type P, par exemple de niveau de dopage de l’ordre de 10 20 atomes/cm 3 ou supérieur, par exemple d’épaisseur de l’ordre de 400 nm ou supérieure.
En variante, la couche réflectrice 126 peut être un miroir de Bragg constitué par une alternance de couches semiconductrices ou de couches diélectriques d'indices de réfraction différents, par exemple une alternance de couches de silicium (Si) et de couches d'oxyde de silicium (SiO 2 ) ou de nitrure de silicium (SiN), ou une alternance de couches d'oxyde de silicium (SiO 2 ) et de couches de nitrure de silicium (SiN), ou une alternance de couches d'oxyde de silicium (SiO 2 ) et de couches oxyde d'hafnium (HfO 2 ), ou tout autre couple de matériaux adaptés pour réfléchir la longueur d'onde infrarouge visée. A titre de variante, la structure peut être adaptée être réfléchissante à la fois pour des longueurs d’ondes visibles et infrarouges.
Dans le cas où la couche active de détection infrarouge 111 est en un matériau semiconducteur de type III-V, la couche réflectrice 126 peut être un miroir de Bragg constitué par une alternance de couches épitaxiées de matériaux III-V, par exemple une alternance de couches d'arséniure d'aluminium (AlAs) et de couches d'arséniure de gallium (GaAs). Dans ce cas, l’empilement peut être épitaxié à la suite de la couche 111, avant le dépôt de la couche de passivation 122.
Dans l’exemple représenté, une couche diélectrique de passivation supérieure 128, par exemple en oxyde de silicium, est en outre formée sur et en contact avec la face supérieure du réflecteur optique 126. La couche 128 s’étend par exemple de façon continue et avec une épaisseur uniforme sur toute la surface supérieure de la structure.
La illustre la structure obtenue à l'issue d'étapes ultérieures de formation de vias conducteurs de reprise de contact, à partir de la face supérieure de la structure de la . Lors de cette étape, on vient reprendre un contact électrique sur des régions de contact des pixels visible VP et infrarouge IRP, et, éventuellement, sur des régions conductrices des tranchées d'isolation 105 (dans le cas où ces tranchées sont des tranchées d'isolation capacitives polarisées).
Sur la , on a représenté un via conducteur isolé 145a s'étendant verticalement à travers les couches 128, 126, 124, 122, 115 et 107 et venant contacter individuellement la grille de transfert de charges TG d’un pixel visible VP du capteur. Bien que cela n’apparaisse pas sur la figure, un via 145a de reprise de contact sur la grille de transfert TG peut être prévu pour chaque pixel visible VP du capteur. Le noeud de lecture de chaque pixel visible VP du capteur peut également être connecté par un via vertical (non visible sur la figure). D’autre vias, non détaillés sur les figures, peuvent être prévus pour contacter d’autres éléments actifs du pixel visible.
De plus, dans cet exemple, pour chaque pixel de détection infrarouge IRP, un via conducteur isolé 145b s'étendant verticalement à travers les couches 128, 126 et 124 vient contacter individuellement une région de contact d’une zone active du détecteur photosensible du pixel IRP. Dans l’exemple représenté, le via 145b est en contact avec la couche supérieure 111b de l’îlot ou mésa de couche active 111 du détecteur photosensible du pixel IRP. Un deuxième via conducteur isolé (non représenté) peut être prévu pour chaque pixel de détection infrarouge IRP, venant contacter une autre région de contact de la zone active du détecteur photosensible du pixel IRP. A titre d’exemple, ce deuxième via (non représenté) est en contact, avec la couche inférieure 111a de l’îlot ou mésa de couche active 111 du détecteur photosensible du pixel IRP. En pratique, comme pour le pixel VP, un ou plusieurs autres vias, non détaillés sur les figures, peuvent être prévus pour contacter une ou plusieurs autres zones de contact du pixel IRP.
Ainsi, à cet égard et selon un mode de mise en œuvre, la profondeur des premières tranchées est comprise entre 50% et 80% de la hauteur de la paroi.
Selon un autre aspect, il est proposé un boîtier de circuit intégré comportant : - un substrat support possédant une face de montage, - une paroi latérale disposée sur la face de montage, ayant une face interne et une face externe, la face interne délimitant avec la face de montage une cavité, la face externe comportant une marche s’étendant vers l’extérieur du boîtier, - une puce électronique disposée dans la cavité au-dessus de la face de montage du substrat support et électriquement connectée à des plages de contact électriquement conductrices situées sur la face de montage, - un moyen d’obturation collé au moyen d’une colle sur une face supérieure de la paroi latérale et obturant la cavité, ladite colle ne débordant pas sur la face externe de la paroi latérale, et -des moyens de connexion électriquement conducteurs situés sur une face inférieure du substrat support et en coopération électrique avec lesdites plages de contact par l’intermédiaire d’un réseau d’interconnexion situé dans le substrat support.
Selon un mode de réalisation, l’angle de contact de la colle sur la face supérieure de la paroi est supérieur à 30°.
Selon un mode de réalisation, la marche est située à distance de la face supérieure de la paroi latérale et a une largeur supérieure ou égale à 100 µm.
Selon un mode de réalisation, la distance est comprise entre 50% et 80% de la hauteur de la paroi latérale.
La illustre une étape de fourniture (ou d’obtention) 100 d’un substrat support SUB selon une vue de dessus.
Le substrat support SUB possède une face de montage FM et comprend une paroi RES saillant sur la face de montage FM.
La paroi est typiquement en résine et possède une face supérieure FH à distance de la face de montage FM du substrat support SUB.
La formation d’une paroi à l’aide d’une résine est connue en soi par l’homme du métier.
la illustre, sous forme de graphe, le fonctionnement du convertisseur de la ;
la illustre un autre mode de réalisation d’un convertisseur de puissance ;
la illustre, sous forme de graphes fréquence-tension, le fonctionnement du convertisseur de la ; et
la illustre, sous forme de graphe, le fonctionnement du convertisseur de la .
La représente schématiquement un exemple de convertisseur de puissance à capacité commutée.
Un convertisseur à capacité commutée (switched capacitor converter en anglais) exploite une alternance de cycles de charge et de décharge d’une capacité en faisant varier la fréquence, et/ou le rapport cyclique de commutation des cycles, et/ou la valeur de la capacité, et/ou la taille des commutateurs ce qui module leur résistance à l’état passant.
Le convertisseur de la comprend un étage de conversion d’énergie 100 ayant une cellule de commutation 102 comprenant plusieurs commutateurs organisant la charge d’une ou plusieurs capacités 106 (C) d’un étage de conversion d’énergie 100 à partir d’une tension continue Vin à convertir et leur décharge vers un nœud de sortie OUT généralement couplé à une charge (non représentée) reliée à un nœud OUT2 par une capacité de filtrage 104 facultative. Selon un exemple non représenté, la capacité de filtrage 104 n’est pas présente et le convertisseur agit intrinsèquement comme un filtre. La fréquence et/ou le rapport cyclique de commutation de la cellule 102 et/ou la valeur de la capacité, et/ou la taille des commutateurs, sont réglés par un circuit de commande 108 (CTRL) en fonction de la puissance requise par la charge.
La illustre, sous forme de schémas électriques équivaleurs et de chronogramme, le fonctionnement du convertisseur de la .
Deux schémas électriques équivalents correspondant respectivement aux cycles ou phases de charge (Phase 1) et de décharge (Phase 2) sont illustrés en . Ces phases alternent au rythme fixé par la cellule de commutation. Le chronogramme de la illustre un exemple d’évolution de la tension Vc aux bornes de la capacité C en fonction du temps et plus particulièrement pendant les cycles de charge (Phase 1) et de décharge (Phase 2). Pendant les phases de charge, la capacité C est en série avec la source de tension Vin entre la borne de sortie V0+ et la masse (gnd). Des charges sont alors accumulées dans la capacité et la tension Vc à ses bornes croît. Pendant les phases de décharge, la capacité est connectée à la masse de sorte à se décharger dans la charge connectée en sortie et sa tension Vc décroît. La polarité de la tension Vc s’inverse entre les phases de charge et de décharge. En régime établi, comme illustré par le chronogramme, la tension Vc aux bornes de la capacité a une valeur médiane correspondant à la moitié Vin/2 de la tension d’alimentation Vin.
La quantité de charges transmises de l’entrée à la sortie du convertisseur est directement proportionnelle à l’oscillation ou excursion de tension sur la capacité ΔVc.
A chaque fin de la phase 2, la capacité est reconnectée à l’entrée Vin et l'amplitude de l'oscillation ΔVc induit une perte par redistribution de charges (charge sharing en anglais), réduisant le rendement énergétique du convertisseur. En effet, la recharge de l’élément capacitif entraine un pic de courant traversant les commutateurs (résistifs) qui est proportionnel à ΔVc.
Pour réduire l'excursion de tension ΔVc, une solution est d'augmenter la valeur de capacité. Une autre solution est d'augmenter la fréquence de commutation. Toutefois, plus la fréquence de commutation augmente, plus cela augmente les pertes par commutation dans les commutateurs de la cellule de commutation.
Lorsque l'on souhaite intégrer dans une puce, i.e. de façon monolithique, l'ensemble d'un convertisseur, capacité comprise, on ne peut utiliser les capacités à électrolyte liquide, qui présentent cependant une densité de capacitée volumique importante. On préfère alors utiliser des capacités dites électrostatiques car elles sont compatibles avec les procédés utilisés en microélectronique. Les capacités électrostatiques sont formées de deux électrodes en regard l'une de l'autre séparées par un diélectrique et stockent les charges en surface des électrodes. Par conséquent, ces capacités ont un stockage surfacique. La densité surfacique peut être augmentée avec des capacités dites "3D" ou "Trench" qui utilisent les deux dimensions horizontale et verticale d'un substrat mais cela reste d'une efficacité limitée pour des convertisseurs de puissance.
La présente description a pour origine une nouvelle analyse d'un comportement de capacités apparues plus récemment, dits à électrolyte solide. De telles capacités sont communément désignées super-capacités à électrolyte solide en raison de leur forte capacité surfacique (dans le plan d'un circuit intégré). Elles offrent des capacités de stockage de charges plus importantes qu'une capacité électrostatique en raison de leur fonctionnement ionique. Les super-capacités à électrolyte solide présentent notamment des valeurs de capacité de l’ordre de dix fois supérieures à celles des capacités sous forme de tranchées dans des substrats silicium et de l’ordre de mille fois supérieures à celles des capacités surfaciques. Toutefois, les super-capacités à électrolyte solide perdent de leur efficacité à fréquence élevée en raison de la moindre mobilité des ions sur lesquelles reposent leur principe de fonctionnement par rapport aux électrons qu'exploitent les capacités électrostatiques.
La représente l’évolution de la capacité surfacique de différents types de capacité commutée en fonction de la fréquence de commutation.
Cette figure fait ressortir les différences de densité surfacique (dans le plan d'un circuit intégré ou substrat) en fonction de la fréquence pour différents types de capacités.
La courbe 304 représente l'évolution de la valeur d’une capacité électrostatique Ces, qui est sous forme de tranchées, par unité de surface. Cette valeur reste stable indépendamment de la fréquence en raison du fonctionnement surfacique (les charges sont stockées dans les électrodes) d'une telle capacité.
La courbe 302 représente l'évolution de la valeur d’une capacité à électrolyte liquide (Cion liq) par unité de surface. Ces capacités sont particulièrement adaptées à un stockage statique et sont donc efficaces, en commutation, à basse fréquence. On peut considérer qu'en deçà d’une fréquence fc1, qui est de l’ordre du Hz à température ambiante, la capacité surfacique est supérieure, d’environ un facteur 20, à celle d'une capacité électrostatique Ces de même valeur nominale. Au-delà de la fréquence fc1, la valeur par unité de surface de la capacité à électrolyte liquide diminue jusqu’à devenir inférieure à celle de la capacité électrostatique Ces.
La courbe 306 représente l'évolution de la valeur d’une capacité à électrolyte solide (Cion sol) par unité de surface. En deçà d'une fréquence fc2, i.e. entre 10kHz et 1MHz à température ambiante, la valeur de capacité est équivalente à celle d'une capacité à électrolyte solide en fonctionnement ionique. Toutefois, la fréquence à partir de laquelle la capacité surfacique diminue et que la capacité quitte un fonctionnement ionique est supérieure à la fréquence dans le cas d'une capacité à électrolyte liquide. En outre, pour des fréquences supérieures à la fréquence fc2, la capacité surfacique devient du même ordre de grandeur que celle d'une capacité électrostatique Ces qui serait formée sous forme de tranchées, ce qui reste supérieure à celle d'une capacité à électrolyte liquide. On peut dire qu'une capacité à électrolyte solide présente un fonctionnement de type ionique jusqu'à une certaine fréquence de commutation et un fonctionnement de type électrostatique au-delà. Le fonctionnement de type électrostatique est dit stabilisé au-delà d’une fréquence fc3 supérieure à la fréquence fc2.
On prévoit de tirer profit de cette particularité des capacités à électrolyte solide pour adapter le fonctionnement d'un convertisseur entre fonctionnement ionique et fonctionnement électrostatique en fonction des besoins de la charge. Plus précisément, les modes de réalisation décrits prévoient d’utiliser de façon contrôlée le mode de fonctionnement de la capacité à électrolyte solide d'un convertisseur en fonction de l'utilisation et/ou de l'application du convertisseur dans lequel elle est intégrée pour tirer profit du mode ionique quand la demande se porte sur une forte densité d’énergie (et fort rendement de conversion) et du mode électrostatique lors d’appels de puissance non pourvus par le mode ionique.
La illustre un mode de réalisation d’un convertisseur 100 de puissance.
Selon l’exemple de la , le convertisseur de puissance est un convertisseur continu-continu. Le convertisseur comprend un premier nœud N1 et un deuxième nœud N2 destinés à recevoir une tension continue à convertir Vin-VREF, VREF étant par exemple la masse. Le convertisseur de la comprend un troisième nœud N3 destiné à fournir une tension continue OUT référencée au deuxième nœud.
Le convertisseur de la comprend également au moins une première capacité C1 à électrolyte solide et au moins une première cellule de commutation 420 constituée par exemple de quatre commutateurs 421, 422, 431, 432. Les quatre commutateurs couplent respectivement une première électrode NM1 de la capacité C1 au premier nœud N1 et au troisième nœud N3 et une deuxième électrode NM2 de la capacité au deuxième nœud N2 et au troisième nœud N3. Les première et deuxième électrodes de la capacité C1 sont reliées, de préférence connectées, aux points milieux respectifs des associations en série des commutateurs 421, 422 et 431, 432.
En d'autres termes : - le commutateur 421 couple le nœud N1 à la première électrode NM1 de la capacité C1 ; - le commutateur 422 couple le nœud N3 à la première électrode NM1 de la capacité C1 ; - le commutateur 431 couple le nœud N2 à la deuxième électrode de la capacité C1 ; et - le commutateur 432 couple la deuxième électrode de la capacité au nœud N3.
Les commutateurs 421 et 432 sont commandés par un signal ph1. Les commutateurs 422 et 431 sont commandés par un signal ph2, les signaux ph1 et ph2 étant en opposition de phase. Les commutateurs sont commandés en modulation de fréquence avec une loi de commande spécifique, tout en gardant par exemple un rapport cyclique à 50%, ou éventuellement en modulation de largeur d'impulsions (Pulse Width Modulation ou PWM en anglais). La fréquence de commutation des commutateurs est adaptée en fonction de la puissance requise en sortie du convertisseur.
Selon les modes de réalisation décrits, la première capacité est dans un mode de fonctionnement électrostatique ou dans un mode de fonctionnement ionique selon la fréquence de commutation. En d'autres termes, la capacité C1 passe d'un mode de fonctionnement à un autre en fonction de la fréquence de commutation. On tire ici profit de la particularité de la réponse ( ) en termes de mode de fonctionnement d'une capacité à électrolyte solide en fonction de la fréquence.
Dans l’exemple de la , les signaux de commande ph1 et ph2 des commutateurs 421, 422, 431 et 432 sont fournis par un oscillateur commandé en tension 416 (VCO) qui reçoit une consigne Vvco d'un circuit 414 appliquant, à une information représentative de la puissance de sortie (plus précisément de variation de la puissance appelée par la charge alimentée par le convertisseur), une loi de variation de la fréquence de commutation à appliquer aux commutateurs. Dans l'exemple représenté, l'information représentative de la puissance de sortie (appelée par la charge reliée au nœud N3) correspond à une mesure Is du courant de sortie. Le circuit 414 applique alors un loi f(Is) de variation de la fréquence en fonction du courant Is. En variante, l'information représentative de la puissance (de variation de la puissance) appelée par la charge est la tension de sortie, la température, etc.
En effet, la découpe est typiquement précédée d’une étape de réticulation de la colle permettant de créer des liaisons chimiques entre les moyens d’obturation et la paroi.
Après formation de ces liaisons chimiques, la colle peut présenter une certaine élasticité.
La colle, du fait de son élasticité, peut alors être arrachée lors de la découpe de la paroi et fragiliser les moyens d’obturation des boîtiers respectifs.
Par ailleurs, les boîtiers, une fois individualisés, peuvent présenter des traces de colle arrachée sur le long de leur paroi latérale respective.
A cet égard, il peut être prévu de former une paroi plus large de façon à éloigner les moyens d’obturation des différentes zones de découpe afin d’empêcher la colle de déborder dans ces dernières lors de la fixation des moyens d’obturation.
Toutefois, en augmentant la largeur des parois formées sur la plaque, on augmente également la largeur des parois latérales des boîtiers après leur individualisation, rendant ainsi les boîtiers de circuits intégrés moins compacts.
Il existe par conséquent notamment un besoin de proposer une solution permettant d’éviter un arrachement de la colle lors de l’individualisation des boîtiers tout en obtenant des boîtiers compacts.
Selon un aspect, il est proposé un procédé de fabrication de plusieurs boîtiers de circuits intégrés, comprenant : - une fourniture d’un substrat support possédant une face de montage et comprenant une paroi saillant sur la face de montage et délimitant avec la face de montage une matrice de cavités, chaque cavité comportant sur la face de montage des plages de contact électriquement conductrices, le substrat support comportant sous chaque cavité un réseau d’interconnexion entre les plages de contact et une face inférieure du substrat support, - une formation de premières tranchées s’étendant partiellement dans la paroi autour de chaque cavité, - des montages de puces électroniques sur la face de montage du substrat support dans respectivement lesdites cavités et coopérant électriquement avec les plages de contact correspondantes, - des obturations des cavités par collage de moyens d’obturation respectifs sur une face supérieure de la paroi entre les premières tranchées à l’aide d’une colle adaptée pour ne pas déborder dans les premières tranchées, de façon à obtenir une matrice de boîtiers, - une formation de moyens de connexion électriquement conducteurs sous chaque cavité coopérant électriquement avec le réseau d’interconnexion correspondant et - une individualisation des boîtiers comprenant une découpe de ladite paroi et du substrat support par une formation dans ladite paroi et dans le substrat support de deuxièmes tranchées moins larges que les premières tranchées, prolongeant les premières tranchées jusqu’à la face inférieure du substrat support.
Ainsi, il est proposé de réaliser des premières tranchées, par exemple grâce à une découpe partielle de la paroi dans les zones de découpe, de sorte que la paroi présente, après cette découpe partielle, une forme en « U ». La forme en « U » de la paroi ainsi que les caractéristiques de la colle, par exemple la tension de surface, contribuent à éviter que de la colle située de part et d’autre des premières tranchées ne déborde dans les premières tranchées, notamment dans les zones de découpe, lors des obturations des cavités par les moyens d’obturation respectifs.