FR2951025A1 - Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant - Google Patents
Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant Download PDFInfo
- Publication number
- FR2951025A1 FR2951025A1 FR0956860A FR0956860A FR2951025A1 FR 2951025 A1 FR2951025 A1 FR 2951025A1 FR 0956860 A FR0956860 A FR 0956860A FR 0956860 A FR0956860 A FR 0956860A FR 2951025 A1 FR2951025 A1 FR 2951025A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- electrode
- resonator
- dielectric layer
- capacitor
- capacitance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 25
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N alumane;copper Chemical compound [AlH3].[Cu] JRBRVDCKNXZZGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000572 ellipsometry Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G13/00—Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00
- H01G13/06—Apparatus specially adapted for manufacturing capacitors; Processes specially adapted for manufacturing capacitors not provided for in groups H01G4/00 - H01G11/00 with provision for removing metal surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/228—Terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/255—Means for correcting the capacitance value
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/60—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/43—Electric condenser making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49004—Electrical device making including measuring or testing of device or component part
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé d'ajustement à la fabrication de la capacité d'un condensateur (45) reposant sur un substrat (3), ce procédé comprenant les étapes suivantes : a) former, parallèlement à la surface du substrat, une première électrode (45a) et la recouvrir d'une couche diélectrique ; b) former, sur une première portion (47b) de la couche diélectrique, une deuxième électrode (47c) ; c) mesurer la capacité entre la première électrode (45a) et la deuxième électrode (47c), et en déduire la capacité à ajouter pour obtenir la capacité visée ; d) amincir une seconde portion (49b) de la couche diélectrique, non recouverte par la deuxième électrode (47c), de façon que l'épaisseur de cette seconde portion soit adaptée à la réalisation de la capacité déduite ; et e) former une troisième électrode sur la portion amincie et la connecter à la deuxième électrode.
Description
B9730 - ST-09-GR1-189 1 PROCÉDÉ D'AJUSTEMENT À LA FABRICATION D'UN CIRCUIT COMPRENANT UN ÉLÉMENT RÉSONANT
Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé d'ajustement à la fabrication de la capacité d'un condensateur reposant sur un substrat. Un exemple d'application de la présente invention concerne un procédé d'ajustement à la fabrication de la fréquence d'un circuit comportant un élément résonant, par exemple d'un oscillateur monolithique utilisant des résonateurs à ondes acoustiques de volume, couramment désignés dans la technique par résonateurs BAW, de l'anglais "Bulk Acoustic Wave". Exposé de l'art antérieur Les oscillateurs sont principalement utilisés dans des dispositifs électroniques pour fournir des signaux d'horloge à des fréquences de référence. De façon courante, un oscillateur comprend des éléments de circuit oscillant, et un résonateur à quartz qui permet de fixer avec précision la fréquence d'oscillation. Une alternative aux oscillateurs à quartz est d'utiliser des oscillateurs à résonateur BAW. L'utilisation des résonateurs BAW permet de mettre en oeuvre des fréquences d'oscillation plus élevées, par exemple de l'ordre de quelques B9730 - ST-09-GR1-189
2 centaines de MHz à quelques dizaines de GHz. On pourra également produire des fréquences d'horloge moins élevées en utilisant, à la sortie de l'oscillateur, un circuit diviseur de fréquence. En outre, les résonateurs BAW présentent les avantages d'être peu encombrants et d'avoir un bon facteur de qualité. On a notamment proposé de réaliser un oscillateur à résonateur BAW à structure monolithique, c'est-à-dire un oscillateur dans lequel les éléments de circuit oscillant et le résonateur sont assemblés dans et sur une même puce de circuit intégré. Les éléments de circuit oscillant peuvent être réalisés dans et sur un substrat semiconducteur, par exemple une tranche de silicium. Le résonateur BAW est ensuite déposé au dessus de ce substrat et connecté aux éléments de circuit oscillant. Un tel oscillateur présente les avantages d'être très compact et d'offrir de bonnes performances électriques. La figure 1 est une vue en coupe représentant de façon schématique un résonateur BAW 1 formé sur un substrat semiconducteur 3. Dans cet exemple, le substrat est revêtu d'un isolant 4. Le résonateur 1 comprend un coeur résonnant, ou résonateur piézoélectrique 5, constitué de deux électrodes 5a, 5c entre lesquelles est disposée une couche 5b en un matériau piézoélectrique. Lorsqu'un champ électrique est créé dans la couche piézoélectrique par application d'une différence de potentiels entre les électrodes, il en résulte une perturbation mécanique sous la forme d'ondes acoustiques. Ces ondes se propagent dans le résonateur. La résonance fondamentale s'établit lorsque la longueur d'onde acoustique dans le matériau piézoélectrique correspond sensiblement à deux fois l'épaisseur de la couche piézoélectrique 5b.
On prévoit un dispositif d'isolation acoustique entre le coeur résonnant et le substrat pour éviter la déperdition des ondes acoustiques dans le substrat. Il existe principalement deux types de résonateurs BAW : les résonateurs BAW déposés sur une membrane, et les résonateurs BAW montés sur le substrat.
B9730 - ST-09-GR1-189
3 Les résonateurs BAW déposés sur une membrane, tels que le résonateur 1 de la figure 1, sont plus connus sous le nom de FBAR (de l'anglais "Film Bulk Acoustic Wave Resonator") ou TFR (de l'anglais "Thin Film Resonator"). Ils comprennent un évidement 7 entre le coeur résonnant et le substrat. Une membrane 8 supporte les diverses couches du résonateur au dessus de l'évidement 7. Les résonateurs BAW montés sur le substrat, plus connus sous le nom SMR (de l'anglais "Solidly Mounted Resonator"), sont isolés du substrat par un réflecteur acoustique, couramment un miroir de Bragg. La figure 2 représente un schéma électrique simplifié d'un oscillateur à résonateur BAW. Cet oscillateur comprend divers éléments d'un circuit 23, connecté entre une borne d'alimentation de potentiel haut VCC et une borne de potentiel bas, par exemple la masse, et un résonateur BAW 25, relié aux éléments de circuit 23. Le circuit 23 comprend notamment des éléments actifs adaptés à entretenir des oscillations et à amplifier le signal de sortie OUT, et des éléments passifs, par exemple des condensateurs. Le résonateur BAW 25 permet de sélectionner la fréquence des oscillations. La figure 3 reprend le circuit de la figure 2 et représente de façon plus détaillée le circuit 23 dans le cas d'un oscillateur Colpitts. Dans cet exemple, le circuit 23 comprend notamment un transistor MOS 31 connecté, en série avec une source de courant 33, entre la borne d'alimentation de potentiel haut VCC et la masse. Deux condensateurs 35 et 37 sont connectés en série entre la grille du transistor 31 et la masse.
Une résistance 39 est connectée entre la borne d'alimentation de potentiel haut VCC et la grille du transistor 31. La borne commune aux condensateurs 35 et 37 est reliée au drain du transistor 31. Le résonateur BAW 25 est connecté entre la grille du transistor 31 et la masse. La sortie de l'oscillateur est reliée à la source du transistor 31.
B9730 - ST-09-GR1-189
4 L'amplification du signal de sortie et l'entretien des oscillations sont assurés par le transistor 31 et la source de courant 33. La fréquence du signal de sortie OUT est notamment liée à la fréquence de résonance du résonateur 25 et aux capacités des condensateurs 35 et 37. Dans la pratique, il est difficile, à la fabrication, d'obtenir une fréquence d'oscillation à la précision souhaitée. Une première source d'imprécision provient des dispersions de fabrication des résonateurs BAW. En effet, les procédés de dépôt des différentes couches d'un résonateur BAW ne permettent pas d'obtenir une fréquence de résonance à la précision souhaitée. On observe notamment des variations sensibles de la fréquence de résonance entre des résonateurs fabriqués à partir d'une même tranche de substrat.
Pour cette raison, comme l'illustre la figure 1, il est prévu, à la surface du résonateur 1, une couche d'ajustement de fréquence 9, par exemple en nitrure de silicium. La présence de cette couche modifie le comportement du résonateur et notamment sa fréquence de résonance. Lors d'une étape de fabrication, la couche 9 est amincie par gravure localisée, par exemple par gravure ionique, jusqu'à s'approcher de la fréquence de résonance visée. Malgré cet ajustement, la précision des résonateurs BAW n'est pas idéale.
Une deuxième source d'imprécision provient des dispersions de fabrication des éléments de circuit 23. En effet, malgré le soin apporté à la réalisation de ces éléments, on observe des écarts de comportement entre des circuits formés dans et sur une même tranche de substrat.
Pour pallier à ce manque de précision on utilise généralement dans le circuit 23, au moins pour une partie de l'un des condensateurs 35 et 37, une capacité variable, par exemple une matrice de capacités commutées. On peut ainsi corriger finement la fréquence du signal de sortie de chaque oscillateur lors d'une étape finale d'étalonnage lorsque le B9730 - ST-09-GR1-189
résonateur BAW est connecté au circuit 23 et que l'oscillateur est alimenté. Un inconvénient de ce mode d'étalonnage est que, pour pouvoir compenser l'imprécision importante susmentionnée de la 5 fréquence d'oscillation, il faut prévoir une matrice de capacités commutées de taille importante. Résumé Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des 10 oscillateurs à résonateur BAW classiques. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer un procédé de réalisation d'oscillateurs à résonateur BAW minimisant l'imprécision de la fréquence d'oscillation. 15 Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer un tel procédé permettant de minimiser ou de supprimer la matrice de capacités commutées d'étalonnage. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer un tel procédé facile à mettre en 20 oeuvre. Un objet d'un mode de réalisation de la présente invention est de proposer un procédé d'ajustement à la fabrication d'un circuit comportant un élément résonant. Un objet plus général d'un mode de réalisation de la 25 présente invention est de proposer un procédé d'ajustement à la fabrication de la capacité d'un condensateur. Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé d'ajustement à la fabrication de la capacité d'un condensateur reposant sur un substrat, ce procédé 30 comprenant les étapes suivantes : a) former, parallèlement à la surface du substrat, une première électrode et la recouvrir d'une couche diélectrique ; b) former, sur une première portion de la couche diélectrique, une deuxième électrode ; c) mesurer la capacité entre la première électrode et la deuxième 35 électrode, et en déduire la capacité à ajouter pour obtenir la B9730 - ST-09-GR1-189
6 capacité visée ; d) amincir une seconde portion de la couche diélectrique, non recouverte par la deuxième électrode, de façon que l'épaisseur de cette seconde portion soit adaptée à la réalisation de la capacité déduite ; et e) former une troisième électrode sur la portion amincie et la connecter à la deuxième électrode. Un autre mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé d'ajustement à la fabrication d'un oscillateur comportant des éléments de circuit et un résonateur, cet oscillateur comportant en outre un condensateur relié aux éléments de circuit de façon que la fréquence d'oscillation soit liée à la capacité du condensateur, ce procédé comportant les étapes suivantes réaliser les éléments de circuit et le résonateur et les connecter ; et former, connecter, et ajuster le condensateur par le procédé susmentionné, l'étape c) de mesure de la capacité à ajouter comprenant en outre une étape intermédiaire de mesure de la fréquence de sortie du circuit. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape d) d'amincissement est réalisée par gravure ionique de la seconde portion de la couche diélectrique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le résonateur est un résonateur BAW déposé sur une membrane. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le résonateur est un résonateur BAW à miroir de Bragg.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, les électrodes et la couche diélectrique du condensateur sont réalisés à partir des mêmes matériaux que le résonateur BAW. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les première et deuxième électrodes sont en molybdène, la troisième électrode est en un alliage de cuivre et d'aluminium, et la couche diélectrique est en oxyde de silicium. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la troisième électrode recouvre tout ou partie de la deuxième électrode de façon à assurer un contact électrique entre ces deux électrodes.
B9730 - ST-09-GR1-189
7 Selon un mode de réalisation de la présente invention, les deuxième et troisième électrodes sont électriquement reliées entre elles par un fil. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 5 le résonateur est un résonateur à base de MEMS. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un condensateur reposant sur un substrat, comportant : une première électrode parallèle à la surface du substrat ; sur la première électrode, une couche diélectrique comportant une 10 première région, et une seconde région, accolée à la première région, d'épaisseur inférieure à celle de la première région ; une deuxième électrode recouvrant la première région ; et une troisième électrode recouvrant la seconde région et recouvrant tout ou partie de la deuxième électrode de façon que les 15 deuxième et troisième électrodes soient électriquement reliées entre elles. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante 20 de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1, précédemment décrite, est une vue en coupe représentant de façon schématique un résonateur BAW ; la figure 2, précédemment décrite, représente le 25 schéma électrique simplifié d'un oscillateur à résonateur BAW ; la figure 3, précédemment décrite, représente le schéma électrique d'un oscillateur à résonateur BAW de type Colpitts ; et les figures 4 à 6 sont des vues en coupe illustrant de 30 façon schématique des étapes d'un exemple de procédé d'ajustement à la fabrication d'un oscillateur à résonateur BAW. Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de 35 plus, comme cela est habituel dans la représentation des B9730 - ST-09-GR1-189
8 circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Les figures 4 à 6 sont des vues en coupe illustrant de façon schématique des étapes d'un exemple de procédé d'ajustement à la fabrication d'un oscillateur à résonateur BAW. Les figure 4 à 6 représentent de façon schématique un exemple de réalisation d'un oscillateur à résonateur BAW à structure monolithique 41 formé dans et sur un substrat semiconducteur 3 revêtu d'un isolant 4. On notera que la présence de l'isolant 4 est optionnelle. Bien que chacune de ces figures représente un oscillateur unique, dans la pratique, de nombreux oscillateurs sont formés simultanément dans et sur une même tranche semiconductrice. Divers éléments d'un circuit 23, connecté entre une borne d'alimentation de potentiel haut VCC et une borne de potentiel bas, par exemple la masse, sont formés dans et sur le substrat 3. A titre d'exemple, on pourra réaliser dans et sur le substrat 3 des éléments d'un circuit oscillant de type Colpitts, tel que décrit en relation avec la figure 2.
Un résonateur BAW 25 est formé au dessus ou à côté de la zone de substrat 3 dans et sur laquelle sont formés les éléments de circuit 23. Dans cet exemple, le résonateur BAW 25 est un résonateur BAW déposé sur une membrane, tel que décrit en relation avec la figure 1.
Les électrodes 5a et 5c du résonateur BAW 25 sont connectées aux éléments de circuit 23. Ces connexions sont représentées de façon schématique par les traits 43a et 43c. A titre d'exemple, les connexions 43a et 43c comprennent des nias. Un aspect d'un mode de réalisation de la présente invention est de prévoir de former, à côté du résonateur 25, un condensateur ajustable 45, ce condensateur étant connecté aux éléments de circuit 23 de façon que la fréquence d'oscillation soit liée à la capacité de ce condensateur.
B9730 - ST-09-GR1-189
9 La figure 4 illustre de façon schématique une première étape d'un exemple de procédé d'ajustement à la fabrication de l'oscillateur 41. On prévoit de former, à côté du résonateur 25, au dessus du substrat 3, une électrode inférieure 45a du condensateur 45, et de recouvrir cette électrode d'une couche en un matériau diélectrique. On prévoit en outre de former, à la surface d'une portion 47b de cette couche diélectrique, une électrode supérieure 47c. A ce stade de la fabrication, une portion 49b de la couche diélectrique n'est pas recouverte par une électrode supérieure, et la capacité du condensateur 45 est liée à la surface de l'électrode supérieure 47c et à l'épaisseur de la couche diélectrique 47b. Les électrodes 45a et 47c sont connectées aux éléments de circuit 23.
On alimente alors l'oscillateur et on mesure la fréquence du signal de sortie OUT. On en déduit la capacité à ajouter, en parallèle à la capacité actuelle du condensateur 45, pour obtenir précisément la fréquence d'oscillation visée. A titre d'exemple, pour alimenter l'oscillateur et mesurer sa fréquence de sortie à l'aide de pointes de test, on pourra prévoir, à la surface de la tranche semiconductrice, des plots de contact (non représentés), reliés aux éléments de circuit 23. Dans la pratique, on pourra alimenter et tester plusieurs oscillateurs d'une même tranche en même temps, en utilisant une carte de test comportant un grand nombre de pointes. On pourra en outre, si le degré de précision recherché s'y prête, tester la tranche de substrat par zones, c'est-à-dire tester un oscillateur d'une zone prédéfinie, et en déduire la capacité à ajouter, en parallèle, au condensateur 45, pour tous les oscillateurs voisins, compris dans cette zone. La figure 5 illustre de façon schématique une deuxième étape d'un exemple de procédé d'ajustement à la fabrication de l'oscillateur 41. On aminci la portion 49b de la couche diélectrique, de 35 façon à réaliser, à partir de cette portion 49b, un condensateur B9730 - ST-09-GR1-189
10 ayant précisément la capacité précédemment déduite de la mesure de la fréquence d'oscillation. En effet, sachant que les portions 47b et 49b de la couche diélectrique ont été déposée à la même épaisseur, et connaissant les surfaces des portions 47b et 49b, on peut en déduire l'amincissement que doit subir la portion de diélectrique 49b, pour que le condensateur 45 final ait la capacité souhaitée. L'amincissement de la portion de diélectrique 49b peut avantageusement être réalisé par gravure ionique, comme l'étape d'ajustement de la fréquence de résonance d'un résonateur BAW décrite ci-dessus. A titre d'exemple, la tranche semiconductrice sur laquelle sont formés les oscillateurs est balayée par un faisceau 51 d'ions de gravure. La vitesse de balayage est contrôlée de façon à s'attarder sur les oscillateurs pour lesquels ont veut graver une épaisseur plus importante que les autres. Une telle technique d'amincissement permet de réaliser des condensateurs ayant des capacités extrêmement précises. Comme pour l'étape de mesure de la fréquence d'oscillation ci- dessus, l'amincissement du diélectrique 49b pourra être réalisé de façon simultanée sur plusieurs oscillateurs voisins, par exemple en augmentant le diamètre du faisceau d'ions de gravure. La figure 6 illustre de façon schématique une étape finale d'un exemple de procédé d'ajustement à la fabrication de l'oscillateur 41. On forme, au dessus de la portion amincie 49b de la couche diélectrique, une électrode supérieure 49c, que l'on connecte à l'électrode supérieure 47c voisine. On forme ainsi un unique condensateur 45 ayant précisément la valeur souhaitée.
Pour relier entre elles les électrodes supérieures 47c et 49b, on pourra prévoir que l'électrode 49c recouvre au moins partiellement l'électrode 47c. Une alternative, non représentée, est de prévoir une connexion par fil. Les électrodes supérieures 47c et 49c du condensateur 35 45 occupent de préférence une large surface. A titre d'exemple, B9730 - ST-09-GR1-189
11 chacune de ces électrodes pourra avoir une surface de l'ordre de 1000 µm2 à 10000 µm2. Il en résulte que les éventuelles imprécisions liées à la délimitation de la surface des deux régions du condensateur 45 sont négligeables.
Pour limiter le nombre d'étapes de fabrication, on préférera utiliser, pour former la capacité 45, des matériaux du résonateur BAW 25. A titre d'exemple, les électrodes 45a et 47c pourront être réalisées en même temps que les électrodes 5a et 5c du résonateur BAW, par exemple en molybdène. De même, la couche diélectrique 47b, 49b, pourra être formée en même temps et à partir du même matériau que l'une des couches suivantes : la couche piézoélectrique 5b, par exemple du nitrure d'aluminium, une couche, non représentée, de compensation en température, par exemple en oxyde de silicium, couramment disposée entre la couche piézoélectrique 5b et l'électrode supérieure 5c, ou la couche supérieure d'ajustement de fréquence 9, par exemple en nitrure de silicium.
L'électrode supérieure 49c nécessite quant à elle une étape de fabrication dédiée. On pourra par exemple réaliser cette électrode en un alliage de cuivre et d'aluminium identique à celui généralement utilisé pour former des plots de contact, non représentés.
Pour améliorer la précision de l'étape d'amincissement de la couche diélectrique, il est souhaitable de prévoir, lors du dépôt de cette couche, la capacité approximative que devra avoir le condensateur 45. Pour cela, on pourra prévoir, après le dépôt de la couche 47b, 49b, de mesurer par ellipsométrie les épaisseurs des différentes couches diélectriques formant le condensateur 45. Selon un avantage d'un mode de réalisation de la présente invention, le procédé proposé permet d'ajuster de façon très précise, lors d'une étape finale de fabrication, la fréquence d'un oscillateur. La matrice de capacités commutées B9730 - ST-09-GR1-189
12 habituellement prévue pour réaliser cet ajustement peut donc être supprimée. Un avantage du mode de réalisation décrit ci-dessus est qu'il met en oeuvre uniquement des étapes de réalisation 5 classiques d'un oscillateur à résonateur BAW. Une des difficultés de réalisation de l'étape d'ajustement en fréquence des résonateurs BAW est que le décalage de la fréquence lié à l'ajustement de l'épaisseur n'est pas constant à l'échelle d'une tranche. Cette différence de la 10 sensibilité fréquentielle des résonateurs est liée aux dispersions technologiques. La solution proposée permet d'ajuster la fréquence du résonateur BAW (et par extension de l'oscillateur) au moyen d'une capacité dont la sensibilité en fonction de l'épaisseur ajustée est constante à l'échelle de la 15 tranche. Cette propriété augmente par conséquence la précision pouvant être atteinte pour corriger finement la fréquence d'oscillation. On a décrit ci-dessus une application particulière d'un mode de réalisation de la présente invention. Plus 20 généralement, on prévoit l'ajustement à la fabrication, de tout dispositif dont le comportement est lié à la capacité d'un condensateur. On prévoit alors, lors d'une étape finale de fabrication, de tester le dispositif, puis de corriger d'éventuels écarts de comportement, en ajustant la capacité du 25 condensateur de la façon décrite ci-dessus. A titre d'exemple, on pourra mettre en oeuvre un tel procédé pour ajuster à la fabrication la fréquence d'un oscillateur à base de MEMS (de l'anglais "MicroElectroMechanical Systems"). 30 En outre, on pourra également mettre en oeuvre le procédé proposé pour fabriquer des condensateurs ayant des capacités très précises. On pourra en effet ainsi corriger les erreurs liées aux imprécisions des procédés de dépôt des différentes couches d'une capacité.
B9730 - ST-09-GR1-189
13 Selon une variante de réalisation des procédés proposés, on prévoit, pour l'ajustement de la capacité 45, de former une électrode supérieure temporaire recouvrant l'entière surface de la couche diélectrique, de tester le dispositif, de retirer l'électrode supérieure temporaire, de modifier l'épaisseur de la couche diélectrique, puis de former une électrode supérieure définitive. L'électrode supérieure temporaire sera par exemple retirée par gravure ionique, selon le même procédé que l'étape d'amincissement de la couche diélectrique. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, on a décrit ci-dessus un procédé d'ajustement à la fabrication d'un oscillateur à résonateur BAW déposé sur une membrane. L'homme de l'art saura mettre en oeuvre le fonctionnement recherché pour ajuster un oscillateur à résonateur BAW monté sur le substrat. En outre, les modes de réalisation décrits ci-dessus prévoient d'amincir, par gravure ionique, la couche diélectrique de la capacité à ajuster. L'invention ne se retreint pas à cet exemple particulier. L'homme de l'art saura utiliser tout autre procédé adapté à amincir la couche diélectrique
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Procédé d'ajustement à la fabrication de la capacité d'un condensateur (45) reposant sur un substrat (3), ce procédé comprenant les étapes suivantes : a) former, parallèlement à la surface du substrat, une 5 première électrode (45a) et la recouvrir d'une couche diélectrique ; b) former, sur une première portion (47b) de la couche diélectrique, une deuxième électrode (47c) ; c) mesurer la capacité entre la première électrode 10 (45a) et la deuxième électrode (47c), et en déduire la capacité à ajouter pour obtenir la capacité visée ; d) amincir une seconde portion (49b) de la couche diélectrique, non recouverte par la deuxième électrode (47c), de façon que l'épaisseur de cette seconde portion soit adaptée à la 15 réalisation de la capacité déduite ; et e) former une troisième électrode sur la portion amincie et la connecter à la deuxième électrode.
- 2. Procédé d'ajustement à la fabrication d'un oscillateur (41) comportant des éléments de circuit (23) et un 20 résonateur (25), cet oscillateur comportant en outre un condensateur (45) relié aux éléments de circuit (23) de façon que la fréquence d'oscillation soit liée à la capacité du condensateur, ce procédé comportant les étapes suivantes : 25 réaliser les éléments de circuit (23) et le résonateur (25) et les connecter ; et former, connecter, et ajuster le condensateur (45) par le procédé de la revendication 1, l'étape c) de mesure de la capacité à ajouter, comprenant une étape intermédiaire de mesure 30 de la fréquence de sortie du circuit.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'étape d) d'amincissement est réalisée par gravure ionique de la seconde portion (49b) de la couche diélectrique.B9730 - ST-09-GR1-189 15
- 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le résonateur (25) est un résonateur BAW déposé sur une membrane.
- 5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel 5 le résonateur est un résonateur BAW à miroir de Bragg.
- 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les électrodes (45a, 47c, 49c) et la couche diélectrique (47b, 49b) du condensateur (45) sont réalisés à partir des mêmes matériaux que le résonateur BAW.
- 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les première (45a) et deuxième (47c) électrodes sont en molybdène, la troisième électrode (49c) est en un alliage de cuivre et d'aluminium, et la couche diélectrique (47b, 49b) est en oxyde de silicium.
- 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la troisième électrode (49c) recouvre tout ou partie de la deuxième électrode (47c) de façon à assurer un contact électrique entre ces deux électrodes.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 20 à 7, dans lequel les deuxième (47c) et troisième (49c) électrodes sont électriquement reliées entre elles par un fil.
- 10. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le résonateur est un résonateur à base de MEMS.
- 11. Condensateur (45) reposant sur un substrat (3), 25 comportant : une première électrode (45a) parallèle à la surface du substrat sur la première électrode (45a), une couche diélectrique comportant une première région (47b), et une 30 seconde région (49b), accolée à la première région (47b), d'épaisseur inférieure à celle de la première région ; une deuxième électrode (47c) recouvrant la première région (47b) ; et une troisième électrode (49c) recouvrant la seconde 35 région (49b) et recouvrant tout ou partie de la deuxième 10 15B9730 - ST-09-GR1-189 16 électrode de façon que les deuxième et troisième électrodes soient électriquement reliées entre elles.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0956860A FR2951025B1 (fr) | 2009-10-01 | 2009-10-01 | Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant |
| US12/896,093 US8587921B2 (en) | 2009-10-01 | 2010-10-01 | Method of adjustment on manufacturing of a circuit having a resonant element |
| US13/159,244 US8756778B2 (en) | 2009-10-01 | 2011-06-13 | Method of adjustment during manufacture of a circuit having a capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0956860A FR2951025B1 (fr) | 2009-10-01 | 2009-10-01 | Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2951025A1 true FR2951025A1 (fr) | 2011-04-08 |
| FR2951025B1 FR2951025B1 (fr) | 2012-03-23 |
Family
ID=42269859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0956860A Expired - Fee Related FR2951025B1 (fr) | 2009-10-01 | 2009-10-01 | Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8587921B2 (fr) |
| FR (1) | FR2951025B1 (fr) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8756778B2 (en) * | 2009-10-01 | 2014-06-24 | Stmicroelectronics Sa | Method of adjustment during manufacture of a circuit having a capacitor |
| JP2015133424A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 電子部品の製造方法 |
| KR101700840B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2017-02-01 | (주)와이솔 | Saw 필터용 커패시터, saw 필터 및 그 제조 방법 |
| US11532697B2 (en) * | 2019-10-16 | 2022-12-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Semiconductor structure and method for forming the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030205948A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-06 | Asia Pacific Microsystems, Inc. | Film bulk acoustic device with integrated tunable and trimmable device |
| US20050070127A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Clevenger Lawrence A. | Method for adjusting capacitance of an on-chip capacitor |
| US20050082636A1 (en) * | 2001-03-30 | 2005-04-21 | Kyocera Corporation | Tunable thin film capacitor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5622893A (en) * | 1994-08-01 | 1997-04-22 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming conductive noble-metal-insulator-alloy barrier layer for high-dielectric-constant material electrodes |
| US7327582B2 (en) * | 2000-09-21 | 2008-02-05 | Ultrasource, Inc. | Integrated thin film capacitor/inductor/interconnect system and method |
| KR100568306B1 (ko) * | 2004-07-23 | 2006-04-05 | 삼성전기주식회사 | 박막형 다층 세라믹 캐패시터 및 그 제조방법 |
| US20070205849A1 (en) * | 2006-03-03 | 2007-09-06 | Brian Otis | Frequency-selective transformer and mixer incorporating same |
| TWI393155B (zh) * | 2008-02-29 | 2013-04-11 | Ind Tech Res Inst | 電容器裝置與電路 |
-
2009
- 2009-10-01 FR FR0956860A patent/FR2951025B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-10-01 US US12/896,093 patent/US8587921B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050082636A1 (en) * | 2001-03-30 | 2005-04-21 | Kyocera Corporation | Tunable thin film capacitor |
| US20030205948A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-06 | Asia Pacific Microsystems, Inc. | Film bulk acoustic device with integrated tunable and trimmable device |
| US20050070127A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-03-31 | Clevenger Lawrence A. | Method for adjusting capacitance of an on-chip capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8587921B2 (en) | 2013-11-19 |
| FR2951025B1 (fr) | 2012-03-23 |
| US20110080687A1 (en) | 2011-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7370396B2 (en) | Method for manufacturing an electronic component | |
| JP4648911B2 (ja) | 振幅変調および位相変調を行うための整調可能な薄膜バルク型音響共振器が組み込まれている装置 | |
| EP2074695B1 (fr) | Resonateur en silicium de type diapason | |
| EP1774651B1 (fr) | Microresonateur composite a forte deformation | |
| FR2877771A1 (fr) | Dispositif a semiconducteur possedant une premiere et une deuxieme regions | |
| FR2974691B1 (fr) | Dispositif electromecanique a ondes acoustiques comprenant une zone de transduction et une cavite etendue | |
| WO2005091316A1 (fr) | Composants supraconducteurs en couches minces a inductance accordable procede de realisation et dispositifs incluant de tels composants | |
| FR2951025A1 (fr) | Procede d'ajustement a la fabrication d'un circuit comprenant un element resonant | |
| EP2306641B1 (fr) | Procédé de fabrication de résonateur BAW à facteur de qualité élevé | |
| EP2691742A1 (fr) | Systeme de mesure a resonateurs electromecaniques, procede de fabrication d'un tel systeme et procede de lecture d'au moins deux resonateurs electromecaniques | |
| FR2946478A1 (fr) | Resonateur a ondes de volume. | |
| FR2890490A1 (fr) | Support de resonateur acoustique et circuit integre correspondant | |
| FR2951023A1 (fr) | Procede de fabrication d'oscillateurs monolithiques a resonateurs baw | |
| EP2254243B1 (fr) | Résonateur à ondes acoustiques de volume et son procédé de fabrication | |
| FR3094484A1 (fr) | Dispositif résonateur | |
| FR3114875A1 (fr) | Dispositif à résonateurs | |
| EP1625659B1 (fr) | Resonateurs integres et base de temps incorporant de tels resonateurs | |
| US8756778B2 (en) | Method of adjustment during manufacture of a circuit having a capacitor | |
| EP2279557B1 (fr) | Filtre resonant a base de matrice de n/mems | |
| WO2013007652A1 (fr) | Résonateur à ondes de volume exploitant l'excitation/détection de la vibration | |
| EP0392945A1 (fr) | Micromagnétomètre à détection capacitive | |
| EP4079680B1 (fr) | Dispositif de conversion électromécanique et système utilisant un tel dispositif | |
| FR2973608A1 (fr) | Procede d'ajustement de la frequence de resonance d'un element vibrant micro-usine | |
| US20210159387A1 (en) | Mems structures and methods of forming mems structures | |
| JP3188929B2 (ja) | 振動ジャイロの振動体共振周波数の調整方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20150630 |