INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
A cet égard, les sites de centrage peuvent notamment être formés sur ou dans un substrat. La illustre un site de centrage 1 dans lequel est disposée une cale 2 et sur une face de laquelle repose un capteur d’image 3. Le site de centrage 1 comprend un fond 4 surmonté d’une paroi 5 configurée pour retenir la cale 2 et le capteur d’images 3 dans une position prédéterminée. Aussi, afin d’assurer un positionnement et une orientation particulière, le jeu existant entre la paroi 5 du site de centrage 1 et la cale 2 est très faible.
Les tolérances en termes de dimensions sont telles que le positionnement automatique des cales et/ou des capteurs d’images nécessite la mise en œuvre d’un dispositif de préhension/positionnement automatique (« Pick and Place » selon la terminologie Anglo-Saxonne) avec une précision de positionnement de la cale, puis du capteur d’images, sur le site d’alignement, de l’ordre de +/- 5 micromètres, voire +/- 1 micromètre.
Cette exigence limite donc les cadences de production et est susceptible de rendre le procédé de positionnement des cales et des capteurs d’images incompatibles avec les exigences industrielles en termes de coûts.
Par ailleurs, les tolérances relatives à l’usinage des sites de centrage sont généralement très exigeantes et représentent donc un contrainte supplémentaire qu’il est opportun d’alléger.
Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de centrage pourvu d’au moins un site de centrage et permettant d’accélérer les cadences de positionnement des cales et/ou des capteurs d’images tout en assurant des précisions d’alignement de l’ordre de +/- 5 micromètres, voire +/- 1 micromètre.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION Le but de la présente invention est atteint par un dispositif d’alignement d’un empilement de forme généralement parallélépipédique pourvu d’une face arrière surmontée de quatre faces latérales dont l’empreinte forme un rectangle dont les dimensions sont dans une gamme de dimensions prédéterminées, le dispositif d’alignement de forme généralement plane comprend deux faces parallèles entre elles et dites, respectivement, première face et deuxième face, le dispositif d’alignement comprenant au moins une cavité d’alignement débouchant par la première face, chaque cavité d’alignement parmi l’au moins une cavité d’alignement est délimitée par un fond d’alignement et par une paroi d’alignement surmontant le fond d’alignement, chaque cavité d’alignement parmi l’au moins une cavité d’alignement est associée à des moyens d’alignement qui lui sont propres et qui sont portés par le dispositif d’alignement, les moyens d’alignement sont susceptibles de basculer entre l’une et l’autre d’une position d’engagement et d’une position de désengagement, la position de désengagement étant une position pour laquelle la cavité d’alignement peut loger un empilement reposant, par sa face arrière, sur le fond d’alignement avec un jeu non nul tandis que la position d’engagement est une position dans laquelle les moyens d’alignement exercent un effort de poussé contre deux faces latérales adjacentes, dites premières faces latérales et/ou contre l’arrête, dite première arrête, formée entre lesdites premières faces latérales afin d’imposer une orientation prédéterminée à l’empilement.
Selon un mode de mise en œuvre, chaque cavité d’alignement parmi l’au moins une cavité d’alignement comprend des butées d’alignement, lesdites butées d’alignement étant agencées pour que lorsqu’un empilement, disposé dans la cavité d’alignement considérée, se voit imposer l’orientation prédéterminée par les moyens d’alignement, ledit empilement se trouve en butée contre les butées l’alignement par deux de ces faces latérales, opposées aux premières faces latérales et dites deuxièmes faces latérales.
Selon un mode de mise en œuvre, ledit dispositif comprend, empilées de la première face vers la deuxième face, une première plaque et une deuxième plaque, la première plaque comprenant au moins une ouverture traversante, dont l’empreinte est un polygone, formant pour partie l’au moins une cavité d’alignement, chaque ouverture traversante parmi l’au moins une ouverture traversante étant délimitée intérieurement par la paroi d’alignement, la deuxième plaque comprend sur une de ses faces, dite deuxième face intermédiaire et au contact de la première plaque, au moins une zone d’alignement accessible par l’au moins une ouverture traversante et formant pour partie le fond d’alignement de l’au moins une cavité d’alignement, la première plaque et la deuxième plaque étant configurées pour permettre leur déplacement relatif, selon une direction de déplacement comprise dans un plan parallèle à la première face, et entre deux positions dites, respectivement, première position et deuxième position, la première position étant une position pour laquelle les moyens d’alignement sont dans leur position de désengagement et la deuxième position étant une position pour laquelle les moyens d’alignement sont dans leur position d’engagement.
Selon un mode de mise en œuvre, les moyens d’alignement associées à chaque cavité d’alignement de l’au moins une cavité d’alignement comprennent un élément de poussée et un élément ressort, l’élément de poussée étant configuré pour exercer l’effort de poussée, sous l’effet de l’élément ressort, contre les premières faces et/ou la première arrête de l’empilement.
Selon un mode de mise en œuvre, la paroi d’alignement de chaque cavité parmi l’au moins une cavité d’alignement comprend quatre faces internes dont l’empreinte forme un rectangle, et parmi lesquelles deux faces internes adjacentes, dites premières faces internes, sont destinées à être en regard des premières faces latérales.
Selon un mode de mise en œuvre, l’orientation prédéterminée étant définie comme une orientation pour laquelle chaque face latérale de l’empilement disposé dans la cavité d’alignement considérée est parallèle et en regard d’une face interne.
Selon un mode de mise en œuvre, l’une et/ou l’autre des deux premières faces internes, porte les moyens d’alignement.
En particulier, une fonction de transfert reliant la signature spectrale, la température et les dimensions spatiales est déterminée lors de l’étape de détermination de fonction de transfert I à l’aide de la matrice traitée de l’étalon obtenue lors de l’étape d’analyse E2’ et de l’image thermique obtenue lors de l’étape d’étalonnage M2.
L’étape d’interprétation C et de reconstruction S se déroulent ensuite comme précédemment décrit.
Troisième mode de réalisation, analyse en durée de vie
Nous nous intéressons dans les paragraphes suivants à un troisième mode de réalisation schématiquement représenté sur la . Dans le troisième mode de réalisation, le procédé comprend une deuxième variante des étapes d’acquisition d’images A1’’ et A2’’ et des étapes d’analyse d’images E1’’ et E2’’. Les autres étapes sont identiques aux étapes correspondantes du premier mode de réalisation.
Les étapes d’acquisition A1’’ et A2’’ selon le troisième mode de réalisation peuvent être opérées par un dispositif optique similaire au dispositif décrit dans le premier et le deuxième mode de réalisation. Cependant, la caméra utilisée dans le troisième mode de réalisation est de préférence une caméra intensifiée. En effet, compte tenu des durées impliquées dans ce procédé, il est souhaitable que la caméra possède un intensificateur pour amplifier un signal acquis sur une durée pouvant être de l’ordre de plusieurs nanosecondes, et donc peu intense.
Dans l’exemple pris pour ce troisième mode de réalisation, le revêtement couvrant la pièce 100 et l’étalon comprend un unique marqueur photoluminescent. Ce marqueur photoluminescent est YSZ :Er3+. Cet exemple de marqueur photoluminescent n’est pas limitatif, et d’autres marqueurs photoluminescents peuvent être utilisés.
La durée de vie d’un marqueur photoluminescent peut dépendre de l’historique thermique du marqueur photoluminescent. D’autre part, cette durée de vie est indépendante de l’épaisseur de la couche de revêtement dans lequel le marqueur photoluminescent est disposé, de l’intensité de l’éclairage et de la pollution, entre autres.
La source de lumière 10 utilisée pour ce mode de réalisation est une source monochromatique configurée pour fournir une lumière pulsée. La longueur d’onde de la source de lumière 10 est choisie pour correspondre à la longueur d’onde d’excitation du marqueur photoluminescent. Le caractère monochromatique peut être obtenu par l’action du dispositif filtrant 12 ou par la nature de la source de lumière 10. Par exemple, la source de lumière 10 peut être un laser. Dans le présent exemple, l’impulsion de la source de lumière 10 est contrôlée par l’unité de traitement 30.
La caméra 20 est configurée pour prendre une séquence d’images à la suite d’une commande de l’unité de traitement 30. Dans le présent exemple, la caméra 20 est configurée pour acquérir une séquence d’images, à la suite de la commande de l’unité de traitement 30 pendant une durée d’acquisition largement supérieure à la durée de vie de la photoluminescence du marqueur photoluminescent. Cette durée d’acquisition est au moins trois fois supérieure à la plus longue durée de vie du marqueur.
Nous décrivons ici l’étape d’acquisition d’image de pièce A1’’ et l’étape d’analyse d’images de pièce E1’’. Il est entendu que les étapes d’acquisition d’images d’étalon A2’’ et d’analyse d’images d’étalon E2’’ sont respectivement identiques aux étapes d’acquisition d’images de pièce A1’’ et d’analyse d’images de pièce E1’’, mais concernent l’étalon.
Lors de l’étape d’acquisition A1’’, et préalablement à l’acquisition d’images, le deuxième dispositif filtrant 22 est centré sur la longueur d’onde de relaxation du marqueur photoluminescent.
Dans le présent exemple, le dispositif optique est configuré pour fournir un éclairage à 514 nm. Par ailleurs, le deuxième dispositif filtrant 22 est centré sur 545 nm. Ainsi, la pièce 100 est éclairée à une longueur d’onde permettant l’excitation du marqueur photoluminescent prévu dans le revêtement, et la caméra 20 perçoit une lumière représentative de la luminescence du premier marqueur photoluminescent.
Ensuite, l’acquisition a lieu. L’unité de traitement 30 commande conjointement la source de lumière 10 et la caméra 20 pour effectuer respectivement une impulsion et acquiert d’une séquence d’images. Dans le présent exemple, la séquence d’images comprend un nombre d’images suffisant pour pouvoir intégrer l’intensité de la photoluminescence en fonction du temps. Dans le présent exemple, la séquence d’images comprend plusieurs dizaines d’images, typiquement 30 images. La séquence d’images est ensuite enregistrée par l’unité de traitement 30.
On constate sur la séquence d’images que la luminescence du marqueur photoluminescent décroit au fur et à mesure que les images défilent.
Optionnellement, cette acquisition est réitérée au moins dix fois, selon les mêmes paramètres. L’unité de traitement 30 calcule ensuite une séquence d’images moyenne où chaque image de la séquence d’images moyenne est une image moyenne des images correspondantes de chacune des séquences d’images précédemment acquises et enregistrées. Cette séquence d’images moyenne est enregistrée par l’unité de traitement 30.
Ensuite, lors des étapes d’analyses E1’’ et E2’’, l’unité de traitement 30 calcule deux matrices traitées pour la pièce 100 et pour l’étalon, associant à chacun de leurs termes l’intégrale de l’intensité de photoluminescence en fonction du temps pour un pixel donné de la séquence d’images de la pièce 100, respectivement de la séquence d’images de l’étalon. Nous décrivons ici l’obtention de la matrice traitée de la pièce 100, étant entendu que la matrice traitée de l’étalon est obtenue de la même façon.
Les parties restantes de la couche diélectrique 140 sont ensuite gravées, puis les parties restantes des portions 136 sont gravées sélectivement vis-à-vis des parties restantes des portions 138, par exemple en mettant en œuvre une gravure humide. La structure obtenue à ce stade est représentée sur la .
Au moins une couche 112 destinée à former les diélectriques de grille des transistors de sélection des dispositifs mémoires 100 est ensuite déposée de manière conforme, notamment dans les espaces formés par la gravure des grilles temporaires 142 en recouvrant les parois formées par les espaceurs diélectriques 114 et les parties restantes des portions 138. Par exemple, cette couche comporte par exemple un matériau diélectrique high-K (à forte permittivité diélectrique) tel que du HfO 2 . En variante, cette couche 112 destinée à former les diélectriques de grille peut comporter du SiO 2 ou de l’Al 2 O 3 ou tout autre matériau ou combinaison de matériaux adaptés.
Des grilles de commande électrostatique 110 des transistors de sélection des dispositifs mémoires 100 sont réalisées par dépôt d’un ou plusieurs matériaux conducteurs sur la couche 112 destinée à former les diélectriques de grille des transistors de sélection, par un premier dépôt d’une fine couche de TiN (épaisseur par exemple égale à 3 nm) sur laquelle est empilée une couche de tungstène d’épaisseur par exemple égale à 200 nm. Dans l’exemple visible sur la , chacune des grilles 110 comporte une partie supérieure 106 et d’autres parties 108 entourant les parties restantes des portions 138. Il est en outre possible que les grilles 110 comportent un ou plusieurs matériaux différents du TiN et du W, comme par exemple du polysilicium dopé ou tout autre métal (Mo, etc.).
Une planarisation avec arrêt sur le matériau diélectrique d’isolation 128 est mise en œuvre pour supprimer le ou les matériaux de la couche 112 destinée à former les diélectriques de grille et les grilles de commande électrostatique 110 déposés en dehors des espaces formés par la gravure des grilles temporaires 142.
Une gravure d’une partie du matériau diélectrique d’isolation 128 est ensuite mise en œuvre de manière à former des cavités 150 comprenant des parois latérales formées par les espaceurs diélectriques 114, les espaceurs diélectriques internes 115 et, dans l’exemple décrit ici, des portions restantes du matériau diélectrique d’isolation 128 (voir ). Ces cavités 150 forment des emplacements pour la réalisation des régions de contact des dispositifs 100.
Les portions 138 sont ensuite gravées, par exemple par la mise en œuvre d’une gravure chimique utilisant une solution d’Hf-H 2 O 2 (voir figures 10 et 11) lorsque les portions 138 comportent du SiGe. Comme cela est visible sur la représentant une vue en coupe selon l’axe XX’ représenté sur la , cette gravure forme des espaces en forme de tunnels dans lesquels les canaux des transistors sont destinés à être réalisés.
Une couche de semi-conducteur 120 est ensuite déposée sur l’ensemble de la structure réalisée à ce stade du procédé (voir figures 12 et 13). Des premières zones 122 de cette couche de semi-conducteur 120 qui sont localisées dans les espaces en forme de tunnels précédemment formés sont destinées à former les canaux des transistors de sélection et sont disposées contre les diélectriques de grille. Des deuxièmes zones 124 de cette couche de semi-conducteur 120 qui recouvrent les parois (parois latérales et parois de fond dans l’exemple décrit ici) des cavités 150 sont destinées à être en contact avec les régions de contact qui seront ensuite réalisées. Le dépôt est réalisé sans discontinuité, ou sans interruption, entre les premières et deuxièmes zones 122 et 124.
Une ou plusieurs couches diélectriques, comprenant par exemple de l’Al 2 O 3 (ou du HfO 2 ) et/ou du SiO 2 (ou un diélectrique low-k, ou à faible permittivité diélectrique), sont ensuite déposées puis gravées de manière isotrope afin de ne conserver que des portions 126 localisées dans les espaces en forme de tunnels (voir figures 14 et 15). Ces portions 126 forment des barreaux diélectriques chacun entouré par l’une des premières zones 122 de la couche de semi-conducteur 120. Ains, la couche de semi-conducteur 120 comporte plusieurs premières zones 122 superposées les unes au-dessus des autres par l’intermédiaire d’une succession de barreaux 126 et de parties 108 de la grille 110 et de diélectriques de grille.
Enfin, des régions de contact 116, 118 sont réalisées en déposant, dans l’exemple décrit, un ou plusieurs matériaux métalliques dans les cavités 150 (voir ). Avant ce ou ces dépôts métalliques, il est possible de déposer une couche de graphène dans les cavités 150, ce ou ces métaux étant ensuite déposés sur la couche de graphène. De manière avantageuse, les régions de contact 116, 118 comportent au moins un matériau métallique tel que de l’or, du palladium, du TiN, du W, du Ni, etc. Selon un exemple de réalisation, chacune des régions de contact 116, 118 comporte une couche de TiN sur laquelle est formée une portion de tungstène. Différents métaux peuvent être utilisés pour former les régions de contact 116, 118 afin de favoriser de faibles résistances de contact, comme par exemple : S, Bi, Sn, Pd, Ru, Cu, Ni, Ti, TiN, W, Au, etc. Ces matériaux peuvent aussi être modifiés ultérieurement (pour améliorer leur propriétés), par une étape de dopage par exemple. Ces régions de contact 116, 118 forment les régions de source / drain des transistors de sélection des dispositifs mémoires 100.
En outre, la région de contact 118 comporte un empilement mémoire 158, c’est-à-dire un empilement de matériaux dans lequel il est possible de réaliser une mémorisation d’information. Cet empilement mémoire 158 peut correspondre à un empilement de matériaux de type FeRAM incluant dans ce cas une couche de matériau ferroélectrique, ou OxRAM incluant dans ce une couche d’oxyde, ou CBRAM incluant dans ce cas une couche ionique, par exemple un empilement de type MIM (métal – isolant – métal).
Cet empilement mémoire 158 est disposé au sein du ou des matériaux métalliques formant le reste de la région de contact 118. Une partie du ou des matériaux métalliques est interposée entre l’empilement mémoire 158 et les parties de la couche de semi-conducteur 120 localisées dans la cavité 150 dans laquelle la région de contact 118 est réalisée. Ainsi, l’empilement mémoire 158 se retrouve interposé entre une première portion conductrice 157 de la région de contact 118, reliant électriquement l’empilement mémoire 158 à la couche de semi-conducteur 120, et une deuxième portion conductrice 156 de la région de contact 118 formant un contact électrique de l’empilement mémoire 158.
Ces régions de contact 116 et 118 se retrouvent couplées électriquement aux premières zones 122 de la couche de semi-conducteur 120 par l’intermédiaire des deuxièmes zones 124 de la couche de semi-conducteur 120 qui s’étendent entre les régions de contact 116, 118 et les espaceurs diélectriques 114 ainsi que contre les autres parois des régions de contact 116, 118 localisées dans les cavités 150. Le matériau de ces régions déposé en dehors des cavités 150 est supprimé par la mise en œuvre d’une planarisation avec arrêt sur le matériau diélectrique d’isolation 128.
Les dispositifs obtenus à l’issue de ce procédé correspondent aux dispositifs 100 représentés sur la .
Dans l’exemple de réalisation précédemment décrit, la couche de semi-conducteur 120 ne remplit pas complètement les espaces formés par la gravure des portions 138, et des portions diélectriques 126 sont réalisées dans les espaces restants après le dépôt de la couche de semi-conducteur 120.
Selon une première variante, il est possible de ne pas réaliser les portions diélectriques 126, la couche de semi-conducteur 120 remplissant dans ce cas, lors de son dépôt, les espaces restants formés par la gravure des portions 138. Dans ce cas, il est possible d’observer la formation d’air-gap, c’est-à-dire de creux ou d’espaces vides, dans les premières zones 122 de la couche de semi-conducteur 120. Néanmoins, ces air-gaps n’empêchent pas la continuité entre les premières zones 122 et les deuxièmes zones 124 de la couche de semi-conducteur 120.
Le fait de concevoir la couche de barrière en AlN est particulièrement intéressante puisqu’elle permet d’obtenir une densité élevée d’électrons dans le gaz d’électrons à deux dimensions. Par exemple, en considérant une épaisseur de la couche de barrière en AlN inférieure à 5 nm, la densité en électrons dans le gaz d’électrons à deux dimensions est généralement comprise entre 3.3×10 13 et 5×10 13 cm -2 , alors qu’elle est réduite entre 0.5 ×10 13 et 5×10 13 cm -2 pour Sc 0.18 Al 0.82 N ou entre 0.20 ×10 13 et 1×10 13 cm -2 pour In 0.18 Al 0.82 N. La densité élevée d’électrons dans le gaz d’électrons à deux dimensions obtenue avec une couche de barrière en AlN permet ainsi d’atteindre des fréquences de coupure élevées et des temps de réponse réduits dans le transistor final.
Par ailleurs, pour permettre au transistor final de fonctionner à des puissances élevées, il est nécessaire de pouvoir lui injecter des tensions élevées sans détruire la couche de barrière. À nouveau, l’utilisation d’AlN pour la couche de barrière est particulièrement intéressante, car cet alliage métallique résiste à des fortes tensions. Ceci est confirmé par une valeur de l’énergie de bande interdite (« gap » en anglais) de ce semiconducteur (AlN) qui est très élevée, i.e. de l’ordre de 6.2 eV.
Toutefois, la croissance de la couche de barrière en AlN sur la couche de canal peut poser problème lorsque les cristaux d’AlN et ceux de la couche de canal ont des constantes de maille différentes. En effet, comme expliqué précédemment, il existe dans ce cas des contraintes mécaniques élevées apparaissant dès qu’une épaisseur de quelques couches atomiques de cristaux d’AlN est réalisée. Si la couche de barrière en AlN est laissée comme couche finale, ces contraintes mécaniques risquent d’entrainer des craquelures ou des fissures. Par conséquent, il est connu de fournir une couche cap stabilisant les contraintes mécaniques à la surface de la couche de barrière et réduisant ainsi le risque d’apparition de craquelures ou fissures.
Comme indiqué précédemment, sur une couche de barrière en AlN, il est connu de prévoir la couche cap en SiN ou bien en GaN. Cependant, ces dernières présentent les inconvénients suivants.
Lorsque la couche cap est constituée de SiN, celle-ci est susceptible d’être altérée, en particulier à sa surface, dès lors qu’elle est soumise aux différentes étapes de fabrication du transistor, en particulier, lors d’étapes de recuit à hautes températures (i.e. supérieures à 850°C pour les matériaux semi-conducteurs de bande interdite élevée). En effet, le SiN est instable à hautes températures. En outre, une hétérostructure ayant une couche cap en SiN sur une couche de barrière en AlN est sujette à des effets de piégeage de charges électriques (de l’anglais « trapping effect ») dus à la présence de défauts qui agissent comme des pièges à charges (e.g. pièges d’électrons). De tels effets sont susceptibles de dégrader les performances en puissance du transistor, en raison de l’existence de courants de pertes radiofréquences (RF) et de courants de fuite de grille. Ces effets peuvent également dégrader les performances en fréquences du transistor, en raison d’une réduction de la fréquence de coupure du transistor, par exemple due à une réduction de la densité d’électrons dans le gaz d’électrons à deux dimensions par des pièges à électrons.
Lorsque la couche cap est constituée en GaN, celle-ci s’oxyde essentiellement pendant la phase de remise à température et pression ambiante étant donné que le gallium s’oxyde facilement, ce qui provoque la formation d’un oxyde à base de gallium, tel que Ga 2 O 3 . De tels oxydes sont instables lorsqu’ils sont soumis à de fortes températures et/ou des champs électriques élevés, conditions que l’on retrouve pendant l’utilisation d’un transistor. Ces oxydes peuvent également être instables à de hautes températures telles que celles utilisées pour fabriquer le transistor. Une dégradation de ces oxydes peut se développer au cours du temps et/ou en présence d’humidité. En outre, ce type d’oxyde est à l’origine d’effets de piégeage électrostatique, qui présentent l’inconvénient de dégrader les performances et la fiabilité du transistor. Enfin, la couche cap en GaN a pour autre inconvénient de réduire la densité d’électrons dans le gaz d’électrons à deux dimensions, étant donné que GaN réduit ou compense la force de tension dans la couche de barrière en AlN.