INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les inventeurs ont déterminé que la présence des deuxièmes régions d’isolation pouvait permettre de réduire la distance entre deux zones actives adjacentes, jusqu’à environ 30%, sans augmenter le courant de fuite, et ainsi pouvait permettre de réduire la largeur (dimension dans la direction Y) du circuit de commutation.
En outre, le fait de cibler la localisation de ces deuxièmes régions d’isolation permet de ne pas augmenter la profondeur de toutes les régions d’isolation, en particulier des premières régions d’isolation, qui sont formées dans le substrat semiconducteur. Par exemple, cela permet d’éviter d’impacter le fonctionnement d’autres composants électroniques du circuit électronique, par exemple d’autres transistors, voire de remettre en question toute la stratégie de conception d’un circuit électronique. Au contraire, les modes de réalisation proposent de localiser les deuxièmes régions d’isolation seulement entre les zones actives des transistors dont on souhaite renforcer l’isolation, voire autour de ces zones actives.
Comme représenté en figures 4A et 4B, des troisièmes régions d’isolation 444, également plus profondes que les premières régions d’isolation 440 peuvent être formées dans le substrat semiconducteur 404 entre les transistors de commutation 430 et les cellules mémoire 401, par exemple à proximité des zones actives 436 des transistors de commutation. Les troisièmes régions d’isolation 444 s’étendent jusqu’à une troisième profondeur P3 dans le substrat semiconducteur 404, la troisième profondeur P3 étant supérieure à la première profondeur P1, par exemple sensiblement égale à la deuxième profondeur P2. Ces troisièmes régions d’isolation 444 ne sont pas obligatoires, mais elles peuvent être avantageuses, par exemple si l’on souhaite renforcer l’isolation entre les transistors de commutation et les cellules mémoire, par exemple entre les transistors de commutation et les transistors de sélection des cellules mémoire.
Par exemple, les premières régions d’isolation 440 ont une profondeur P1 comprise entre 250 et 450 nm, voire entre 300 et 400 nm, par exemple égale à environ 400 nm, et la différence entre la troisième profondeur P3 et la première profondeur P1 est supérieure ou égale à 100 nm, par exemple comprise entre 100 et 200 nm. Par exemple, les troisièmes régions d’isolation ont une profondeur comprise entre 500 et 600 nm.
Dans l’exemple représenté, les troisièmes régions d’isolation 444 sont des tranchées d’isolation profondes.
Ainsi, l’implantation des premiers ions légers, c’est-à-dire d’ions dont la masse atomique est inférieure ou égale à 11, est réalisée avec une dose de sorte que les premiers ions n’induisent pas, lors de l’épitaxie de la couche semiconductrice à transférer, une fracturation à la profondeur d’implantation prédéterminée.
Dans ces conditions, le budget thermique (défini par la température et la durée d’application de cette température) employé lors de l’étape d’épitaxie n’entraine pas la croissance et le regroupement des nano-cavités du plan fragile enterré, c’est-à-dire des nano-cavités formées à la profondeur d’implantation prédéterminée par la première implantation. Il y a à cela plusieurs raisons, parmi elles le fait que la densité de nano-cavités ou/et que la quantité de gaz produit n’est pas suffisante.
Il convient de noter que si une seule implantation était réalisée avant l’épitaxie, alors les ions implantés seraient nécessairement choisis pour qu’à la dose implantée il y ait une fracturation après assemblage des substrats donneur et receveur. La dose implantée serait donc suffisamment élevée pour que le traitement thermique inhérent à l’épitaxie conduise à une fracturation du substrat donneur. Pour l’éviter, il faudrait limiter la température de l’épitaxie à 400°C au maximum. Or, il n’est actuellement pas possible de former une couche semiconductrice à une telle température.
La première implantation permet donc de réaliser l’épitaxie sans fracturation du substrat donneur ou sans créer de défauts dans la couche semiconductrice.
Par ailleurs, l’épitaxie de la couche semiconductrice est suivie de la deuxième implantation. Cette deuxième implantation est réalisée sensiblement à la même profondeur que la première implantation (en tenant compte de l’épaisseur épitaxiée) de sorte que, lors du recuit de fracturation, la fracturation du substrat donneur est obtenue du fait du cumul des ions implantés lors de la première et de la deuxième implantation. La profondeur d’implantation est principalement fonction de l’énergie d’implantation des ions. Des logiciels (de type SRIM pour « Stopping and Range of Ions in Matter ») permettent de simuler les énergies d’implantation requises. Les deux implantations ont lieu sensiblement dans le même plan. Un écart de quelques nanomètres est possible, les ions implantés pouvant rejoindre les nano-cavités du plan fragile lors du recuit de fracturation.
La couche semiconductrice formée est ainsi avantageusement traversée uniquement par les ions implantés durant la deuxième implantation en quantité bien moins importante que les ions légers nécessaires lorsqu’une seule implantation est classiquement réalisée.
Le nombre de défauts dans la couche semiconductrice est ainsi réduit avant le transfert et sans recourir à une étape de recuit à haute température.
Selon une première variante de réalisation, le procédé comprend, entre la première implantation d’ions légers et l’étape d’épitaxie de la couche semi-conductrice à transférer, une étape supplémentaire de préparation de surface comprenant les sous-étapes successives suivantes : désoxydation d’une surface libre du substrat donneur, recuit du substrat donneur sous une atmosphère comprenant de l’hydrogène à une température supérieure ou égale à 400°C (et avantageusement supérieure ou égale à 500°C) pendant une durée comprise entre 5 secondes et 10 minutes.
Plus le budget thermique de ce recuit comprenant de l’hydrogène, dit recuit H2, sera élevé, moins la contamination résiduelle en atomes d’oxygène à l’interface entre le substrat et la couche semiconductrice épitaxiée sera importante, et meilleure sera la qualité de la couche semiconductrice transférée. On appréhendera mieux l’impact des conditions de recuit H2 sur la qualité de films déposés en se référant à Hartmann et al., « A benchmark of 300mm RP-CVD chambers for the low temperature epitaxy of Si and SiGe » , ECS Transactions, 86 (7) 219-231 (2018) .
Ainsi, la surface du substrat donneur est préparée en vue de l’épitaxie de la couche semiconductrice à transférer. Cela contribue à la formation d’une couche semiconductrice ayant un nombre de défauts réduit.
Selon une deuxième variante de réalisation, le procédé comprend les étapes supplémentaires de : avant la première implantation, une étape de dépôt d’une couche sacrificielle sur une surface libre du substrat donneur, après la première implantation et avant l’étape d’épitaxie de la couche semi-conductrice à transférer, une étape de retrait de la couche sacrificielle.
L’association du dépôt et du retrait de la couche sacrificielle vise à préparer la surface en vue de l’épitaxie de la couche semiconductrice à transférer.
Selon un premier développement de cette deuxième variante de réalisation, la couche sacrificielle est une couche diélectrique.
La couche diélectrique est par exemple une couche d’oxyde de silicium. Elle agit comme une couche protectrice préservant la surface du substrat donneur de contaminations ou d’impuretés. Comme c’est sur cette surface qu’est réalisée l’épitaxie, la couche semiconductrice à transférer sera formée dans de meilleures conditions, et sa qualité sera améliorée.
Selon un deuxième développement de cette deuxième variante de réalisation, la couche sacrificielle comprend un empilement d’une première sous-couche d’alliage de silicium et germanium, dite première couche d’arrêt de gravure, et d’une deuxième sous-couche de matériau diélectrique disposée sur la première sous-couche, et l’étape de retrait de la couche sacrificielle comprend le retrait de la deuxième sous-couche diélectrique sélectivement par rapport à la première couche d’arrêt de gravure puis le retrait de la première couche d’arrêt de gravure.
La première couche d’arrêt de gravure permet, comme la couche diélectrique, de préserver la surface sur laquelle sera réalisée l’épitaxie d’impuretés susceptibles de dégrader la couche semiconductrice.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention, la formation de la couche sacrificielle 12 comprend une étape de photolithographie, c’est-à-dire une étape standard, contrôlée et largement modulable, de la micro-électronique. Spécifions tout de même qu’une telle étape de photolithographie peut comprendre les sous-étapes suivantes : Déposer une couche pleine à base dudit matériau sacrificiel sur la surface exposée 1121 du deuxième niveau 112 du substrat 11 fourni, Exposer la couche à base dudit matériau sacrificiel à un rayonnement lumineux à travers un masque de photolithographie structuré de sorte à définir un négatif ou un positif de la micro-structuration souhaitée de la couche à base dudit matériau sacrificiel, puis Graver chimiquement la couche à base dudit matériau sacrificiel de sorte à obtenir la micro-structuration souhaitée.
En alternative, la formation de la couche à base dudit matériau sacrificiel comprend au moins une étape de sérigraphie.
En référence à la , le procédé selon le premier aspect de l’invention comprend en outre la gravure d’une partie de la couche sacrificielle 12 précédemment formée et une partie du deuxième niveau 112 du substrat 11. La gravure est plus particulièrement telle que soient formées, dans le deuxième niveau 112 du substrat 12, une zone pleine 100 au niveau de chaque première zone 1201 et une zone structurée 102 au niveau de chaque deuxième zone 1202, chaque zone structurée 102 présentant une pluralité de plots diélectriques 131 qui correspond, comme annoncé ci-dessus, à la pluralité de plots sacrificiels 122, et chaque plot diélectrique 131 présentant une section dont les dimensions et la forme correspondent à celles du plot sacrificiel 122. Par exemple, en référence aux figures 4A et 4B, si les plots sacrificiels 122 ont une section octogonale de taille caractéristique A égale à 500 nm entre deux arêtes opposées et sont espacés d’une distance minimale B comprise entre 300 nm et 1 µm, les plots diélectriques 131 correspondants présenteront la même section octogonale et seront espacés d’une même distance minimale. D’autres formes sont évidemment possibles (ronds, carrés, etc…).
La pluralité de plots diélectriques 131 s’étendant depuis chaque zone structurée 102 confère à la surface exposée de la zone structurée 102 son caractère superhydrophobe, en créant les conditions d’observation d’un effet lotus. Toutefois, le caractère superhydrophobe que confère la pluralité de plots diélectriques à la surface exposée de chaque zone structurée 102 sera plus ou moins prononcé en fonction de la façon dont est réalisée la gravure.
Dans le domaine de la micro-électronique, la mise en œuvre standard d’une telle gravure, qu’elle soit liée à une exposition à un plasma de gravure ou à une gravure ionique, viserait la formation de piliers tels qu’illustrés sur la . Ces piliers, qui présentent chacun une section sensiblement constante depuis leur base jusqu’à leur sommet, peuvent être identifiés aux plots diélectriques 131. Cependant, il est préférable, afin d’augmenter le contraste de mouillabilité entre une zone pleine 101 et la zone structurée 102 qui l’entoure que les plots diélectriques 131 présentent une section transversale évoluant en diminuant depuis sa base ou depuis une distance non nulle à sa base, et jusqu’à son sommet. Par exemple, il est préférable que chaque plot diélectrique 131 ait une extrémité en forme d’ogive ou de tête d’épingle, comme illustré sur la . Pour obtenir cette forme avantageuse des plots diélectriques 131, la gravure peut simplement être poursuivie, au-delà de ce qui est fait de façon standard, jusqu’à obtenir un retrait complet des plots sacrificiels 122 ; on peut parler alors de surgravure, comme déjà mentionné ci-dessus. Ainsi, une étape de gravure poussée suffisamment loin, et plus particulièrement poussée au-delà du standard (qui ne prévoit qu’une consommation partielle du matériau sacrificiel), de sorte que le matériau sacrificiel constituant les plots sacrificiels 122 soit complètement consommé par la seule gravure, permet d’obtenir des plots diélectriques 131 tels qu’illustrés sur la conférant, à la zone structurée 102, un caractère superhydrophobe avantageusement augmenté relativement à celui que conférerait, à la zone structurée 102, des plots diélectriques tels qu’illustrés sur la .
La différence, d’au moins un ordre de grandeur, entre les dimensions transversales de la couche pleine 121 et celles de chaque plot sacrificiel 122 permet d’aboutir à ce résultat. En effet, on observe qu’alors le matériau sacrificiel est plus rapidement consommé, lors de la gravure, sur les motifs étroits que constituent les plots sacrificiels 122, que ne l’est le matériau sacrificiel du plus gros motif que constitue la couche pleine 121. Ainsi, à l’issue de la surgravure, il reste, tel qu’illustré sur la , une couche pleine 121’ d’épaisseur inférieure à la couche pleine 121 au droit de la zone pleine 101. Cette observation peut s’expliquer comme étant due à un phénomène de facettage. Ce phénomène traduit le fait que, pendant la gravure, s’ajoutent à la consommation par le haut du matériau sacrificiel et du matériau diélectrique à base duquel est constitué le deuxième niveau 112 du substrat 11, une consommation latérale de ces matériaux ; or la consommation latérale est accrue sur de petits motifs relativement à de plus gros motifs, lorsqu’une même gravure leur est appliquée. Notons que sur la , les conséquences du phénomène de facettage sur la forme des plots diélectriques 131 formés sont schématisées grossièrement en illustrant chaque plot sous la forme d’une section de cône.
Toutefois, le prolongement de la gravure, au-delà du standard, est de préférence borné supérieurement, et ce, au moins pour les deux raisons données ci-dessous.
La première de ces deux raisons est qu’il est en effet avantageux que la gravure soit arrêtée avant d’obtenir un retrait complet du matériau sacrificiel au droit de chaque première zone 1201. De la sorte, en fin de gravure, et plus particulièrement en fin de surgravure, une épaisseur du matériau sacrificiel reste au droit de chaque première zone 1201, cette épaisseur étant de préférence comprise entre 100 nm et 5 µm.
La seconde des deux raisons de ne pas prolonger la gravure, au-delà de l’obtention d’un retrait complet du matériau sacrificiel 12 au droit de chaque deuxième zone 1202, est que les plots diélectriques 131 s’en trouveraient réduits en dimensions, et notamment en hauteur ; or il est préférable que la gravure soit paramétrée de sorte que chaque plot diélectrique 131 présente une hauteur comprise entre 100 nm et 5 µm, de préférence entre 400 nm et 2,5 µm, et encore plus préférentiellement sensiblement égale à 1 µm.
En référence à la , le procédé selon le premier aspect de l’invention peut comprendre en outre, suite à la gravure, le dépôt d’une couche, préférentiellement conforme, à base d’un matériau hydrophobe 14, ci-dessous « couche hydrophobe 14 ». Par exemple, le matériau hydrophobe, à base duquel la couche hydrophobe 14 est constituée, est de préférence à base d’au moins un polymère. Il comprend par exemple un polymère fluorosilane à 0,1% en masse dans un solvant porteur hydrofluoroéther. Par exemple, il peut s’agir du revêtement connu sous l’appellation commercial : Ultra Fin Grade Electronique Novec™ 1720 de chez 3M™. Tout matériau connu pour ses propriétés hydrophobes dans le contexte de la présente invention sont envisageables, et les exemples précédemment donnés ne sont pas limitatifs de l’invention. Par exemple, le dépôt de la couche hydrophobe comprend une étape d’enduction centrifuge (ou « spin coating » selon la terminologie anglo-saxonne) ou une étape de dépôt par plasma. Bien sûr, la couche hydrophobe 14 permet avantageusement de contribuer à augmenter le contraste de mouillabilité entre zone pleine 101 et zone structurée 102.
De préférence, et comme l’illustre les figures 6A et 6B, le dépôt de la couche hydrophobe 14 est paramétré de sorte que la couche hydrophobe 14 recouvre chaque plot diélectrique 131 et chaque espace 132 entre les plots diélectriques 131 ou entre les plots diélectriques et la marche 15 que constitue la zone pleine, voire le cas échéant les bords latéraux 1011 de ladite marche 15. Notons qu’il apparaît ici, que s’il est intéressant de pousser la gravure jusqu’à consommer tout le matériel sacrificiel au droit des deuxièmes zones 1202 pour obtenir des plots diélectriques 131 facettés, une telle surgravure est également intéressante en ce qu’elle permet le dépôt de la couche hydrophobe 14 sur et entre les plots diélectriques 131, sans nécessiter une étape de retrait du matériau sacrificiel qu’il resterait sinon au droit des deuxièmes zones 1202. Par ailleurs, étant préféré que la gravure ne concerne pas tout le matériau sacrificiel formé au droit de la première zone 1201, le dépôt de la couche hydrophobe 14 aboutit également, dans ce cas, au recouvrement du matériau sacrificiel restant au droit de la première zone 1201, au moins sur sa face supérieure et potentiellement sur ses flancs ; cette situation est celle illustrée sur la .
En référence à la , le procédé selon le premier aspect de l’invention peut comprendre en outre, de préférence suite au dépôt de la couche hydrophobe 14, une étape de retrait de ce qui reste éventuellement de la couche sacrificielle 12, et plus particulièrement de la partie de la couche sacrificielle 12 qui a été conservée au droit de la première zone 1201 suite à la gravure. Ce retrait permet d’exposer une surface 1000 du deuxième niveau 112 du substrat 11 qui se trouve au droit de chaque première zone 1201. Notons ici que cette surface 1000 est également illustrée sur les figures 2 et 7. L’on comprend donc au vu des figures 3D et 3E, que procéder au dépôt de la couche hydrophobe 14 avant le retrait de ce qui reste de la couche sacrificielle 12 suite à la gravure permet, d’un même coup, le retrait de la couche hydrophobe 14 qui recouvre ce qui reste de la couche sacrificielle 12, notamment au niveau de la zone pleine 101, suite à la gravure. Dès lors, pour peu que le matériau à base duquel est constitué le deuxième niveau 112 du substrat 11 soit hydrophile, ce qui est notamment le cas de l’oxyde de silicium, le contraste de mouillabilité entre la zone pleine 101 et la zone structurée 102 s’en trouve avantageusement significativement accrue. Notons que l’angle de goutte α de l’eau sur une telle surface hydrophile, à base d’oxyde de silicium, est typiquement inférieure à 10°.
L’on remarquera que la plaque telle qu’illustrée sur la correspond à la plaque telle qu’illustrée sur la . Autrement dit, à l’issue de l’étape du procédé représentée sur la , une plaque 1 a été fabriquée qui est adaptée à l’auto-assemblage de composants de la micro-électronique 2 sur la plaque 1 par collage hybride de type puces à plaque.
Le procédé de fabrication selon le premier aspect de l’invention permet donc la fabrication d’une plaque 1 selon le deuxième aspect de l’invention, et plus particulièrement une plaque d’accueil 1 destinée au report de composants de la microélectronique 2 par collage hybride, chaque zone pleine 101 étant destinée à accueillir un composant de la microélectronique 2 et chaque zone structurée 102 étant destinée à constituer au moins une partie d’une zone entre composants de la microélectronique 2.
Plus particulièrement, une telle plaque 1 comprend essentiellement une surface principale 10 présentant au moins une zone pleine 101 et une zone structurée 102 ayant, entre elles, un contraste de mouillabilité supérieur à 90°, et de préférence supérieur à 120°, chaque zone micro- ou nano-structurée 102 s’étendant autour d’une zone pleine 101, la plaque comprenant un substrat 11 qui comprend un premier niveau 111 à base d’un matériau semi-conducteur et un deuxième niveau 112 à base d’un matériau diélectrique, le deuxième niveau 112 s’étendant sur le premier niveau 111, ladite au moins une zone pleine 101 et chaque zone structurée 102 étant formées dans le deuxième niveau 112 du substrat 11 et chaque zone micro- ou nano-structurée 102 présentant une pluralité de plots à base dudit matériau diélectrique 131.
Un tel dispositif d’échappement est relativement coûteux compte tenu des moyens et en particulier des outillages à mettre en œuvre pour pouvoir le réaliser.
Aussi, pour réduire les coûts du dispositif d’échappement, tout en s’adaptant à la géométrie de l’espace libre précité, il a été imaginé de réaliser un dispositif incluant deux caissons cylindriques successifs, un premier présentant une grande section et un second, présentant une petite section.
Les caissons cylindriques sont réalisés à des coûts avantageux sans outillages particuliers, à partir de bandes métalliques bouclées sur elles-mêmes et flanquées de deux flasques sertis.
Les caissons sont alors reliés ensemble en soudant l’extrémité du caisson de petite section contre l’un des flasques du caisson de grande section. Des conduits traversent alors les deux flasques accolés des deux caissons.
On pourra se référer au document FR2921106, lequel décrit un tel dispositif d’échappement.
On observera que le caisson de plus petite section est solidaire du seul flasque du caisson de grande section. Partant, la rigidité du dispositif d’échappement est relativement ténue, dès lors que les caissons cylindriques sont relativement longs.
On observera également que le premier caisson peut présenter une petite section, tandis que le second est de grande section, si la géométrie de l’espace libre y oblige.
Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif d’échappement dont la forme est adaptée à l’espace libre sous le véhicule et qui puisse être produit à un coût avantageux.
Dans ce but, il est proposé un dispositif d’échappement des gaz de combustion d’un véhicule à moteur thermique comprenant : un premier caisson cylindrique d’une première section droite, présentant une première extrémité amont adaptée à recevoir les gaz d’échappement dudit véhicule et une première extrémité aval opposée ; un deuxième caisson cylindrique d’une deuxième section droite présentant des dimensions différentes des dimensions de ladite première section droite, ledit deuxième caisson cylindrique présentant une deuxième extrémité amont reliée à ladite première extrémité aval pour recevoir les gaz d’échappement dudit premier caisson, et une deuxième extrémité aval opposée débouchant vers l’extérieur dudit véhicule. Le dispositif d'échappement comprend de plus un manchon de raccordement présentant une section d’entrée adaptée à recevoir ladite première extrémité aval dudit premier caisson et une section de sortie adaptée à recevoir ladite deuxième extrémité amont dudit deuxième caisson.
Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en œuvre d'un manchon de raccordement pour relier ensemble les deux caissons cylindriques. Ces deux caissons cylindriques peuvent être réalisés à un coût avantageux, comparativement à la mise en œuvre de demi-coquilles, et ce à partir de bandes métalliques roulées et bouclées assorties de flasques sertis.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le deuxième caisson cylindrique présente une deuxième section droite dont les dimensions sont inférieures aux dimensions de ladite première section droite. Aussi, le dispositif d’échappement comprend un manchon de raccordement réducteur.