FR2984013A1 - Dispositif mecanique de commutation electrique integre possedant un etat bloque - Google Patents

Abstract

Circuit intégré, comprenant au dessus d'un substrat une partie (RITX) comportant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante, qui comprend en outre au sein de ladite partie, un dispositif mécanique de commutation électrique (CMT) comportant dans un logement (LG) au moins un premier ensemble thermiquement déformable (ENS1) incluant une poutre (PTR) maintenue en au moins deux endroits différents par au moins deux bras (BR1A, BR1B) solidaires de bords (BDA, BDB) du logement, la poutre et les bras étant métalliques et situés au sein d'un même premier niveau de métallisation, et un corps électriquement conducteur (CPS), ledit premier ensemble (ENS1) ayant au moins une première configuration lorsqu'il a une première température et une deuxième configuration lorsqu'au moins un des bras a une deuxième température différente de la première température, la poutre (PTR) étant à distance dudit corps (CPS) dans l'une des configurations et en contact avec ledit corps et immobilisée par ledit corps (CPS) dans l'autre configuration de façon à pouvoir établir ou interdire une liaison électrique passant par ledit corps et par ladite poutre, ledit premier ensemble étant activable pour passer d'une des configurations à une autre.

Description

B11-4130FR 1 Dispositif mécanique de commutation électrique intégré possédant un état bloqué L'invention concerne les circuits intégrés, et plus particulièrement, les dispositifs mécaniques de commutation électrique comme des interrupteurs ou des commutateurs, activables thermiquement ou électriquement et capables de présenter un état bloqué, éventuellement déblocable.

L'invention s' applique avantageusement mais non limitativement, à la détection de seuils de température au sein d'un produit incorporant un tel circuit intégré. Actuellement, les dispositifs de commutation réalisés au sein de circuits intégrés sont généralement des commutateurs du type microsystème électromécanique (Micro Electro Mechanical System : MEMS) utilisant des éléments en polysilicium. Cependant, la technologie utilisée pour réaliser de tels commutateurs est une technologie dédiée, difficile à intégrer dans un flot technologique standard CMOS.

Selon un mode de réalisation, il est proposé un nouveau dispositif mécanique de commutation électrique qui puisse être intégré dans tous les flots technologiques CMOS par l'adjonction éventuelle de seulement quelques opérations supplémentaires (l'adjonction d'un niveau de masque, par exemple), et ce sans utiliser la technologie classique du type MEMS, tout en étant capable de détecter une élévation ou une baisse de température, de prendre un état bloqué lorsque la température atteint un seuil prédéfini et de conserver cet état même si la température revient à sa valeur initiale. Selon un mode de réalisation il est proposé un dispositif mécanique de commutation électrique capable d'être « réinitialisé » à partir de son état bloqué. Selon un mode de réalisation, il est également proposé un dispositif de commutation qui ait un impact limité en terme surfacique dans le circuit intégré.

Selon un mode de réalisation, il est ainsi proposé d'utiliser au moins un ensemble thermiquement déformable, réalisé au sein d'un niveau de métallisation du circuit intégré, et d'utiliser le comportement physique du métal formant cet ensemble thermiquement déformable soumis à une variation de température de façon à établir ou interdire une liaison électrique passant par une partie au moins de cet ensemble thermiquement déformable et par un corps électriquement conducteur immobilisant ou crochetant une poutre ou pointeur de cet ensemble thermiquement déformable.

Selon un aspect, il est proposé un circuit intégré comprenant au dessus d'un substrat une partie comprenant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante. Une telle partie est communément désignée par l'homme du métier sous l'acronyme anglosaxon de « BEOL » (« Back End Of Line »).

Selon une caractéristique générale de cet aspect, le circuit intégré comprend en outre au sein de ladite partie un dispositif mécanique de commutation électrique comportant dans un logement un premier ensemble thermiquement déformable incluant une poutre maintenue en au moins deux endroits différents par au moins deux bras solidaires de bords du logement, la poutre et les bras étant métalliques et situés au sein d'un même premier niveau de métallisation. Le dispositif mécanique comprend également un corps électriquement conducteur, par exemple une poutre en cantilever équipée d'un appendice, par exemple de type « via » ; ledit premier ensemble possède au moins une première configuration lorsqu'il a une première température et une deuxième configuration lorsqu'au moins un des bras a une deuxième température différente de la première température, par exemple une température supérieure ; la poutre du premier ensemble est à distance dudit corps dans l'une des configurations et en contact avec ledit corps et immobilisée par ledit corps, par exemple crochetée par l'appendice de la poutre en cantilever, dans l'autre configuration de façon à pouvoir établir ou interdire une liaison électrique passant par ledit corps et par ladite poutre, ledit premier ensemble étant activable, thermiquement ou électriquement, pour passer d'une des configurations à une autre. Un tel dispositif de commutation mécanique permettant d'établir ou d'interrompre une liaison électrique, est ainsi réalisé dans la partie dite BEOL des circuits intégrés au sein d'un même niveau de métallisation ou de niveaux de métallisation différents, et présente donc une structure essentiellement métallique pouvant être bidimensionnelle ou tridimensionnelle. Il s'intègre donc aisément dans un flot technologique CMOS en utilisant largement les étapes classiques de réalisation de la partie BEOL du circuit intégré. Par ailleurs le fait que dans une configuration la poutre du premier ensemble soit immobilisée par le corps électriquement conducteur, permet dans certains cas de conférer un état bloqué au dispositif de commutation, cet état bloqué étant alors naturellement irréversible en ce sens que le commutateur ne peut pas revenir de lui- même dans un état antérieur sauf si des moyens spécifiques agissent sur le commutateur pour le débloquer. Dans d'autres modes de réalisation, le passage de la configuration dans laquelle le premier ensemble est immobilisé par le corps, à une configuration dans laquelle la poutre du premier ensemble est à distance du corps, peut être obtenu par fracture d'une partie du corps, entraînant alors de facto une situation absolument irréversible. Le premier ensemble, thermiquement déformable, peut être thermiquement activable, par une élévation ou une diminution naturelle de température, ou bien électriquement activable, l'élévation de température étant, dans ce dernier cas, obtenue par effet Joule par la circulation d'un courant dans le premier ensemble. Différents modes de réalisation du premier ensemble sont possibles, comportant une poutre maintenue en différents endroits par au moins deux bras voire deux paires de bras, certains au moins des bras pouvant comporter plusieurs branches parallèles. De même, le corps immobilisant la poutre du premier ensemble dans l'une des configurations, peut comporter une poutre en cantilever équipée d'un appendice formant crochet, ou éventuellement un deuxième ensemble thermiquement déformable de structure analogue à celle dudit premier ensemble, situé sur un deuxième niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation au sein duquel est situé le premier ensemble, monté symétriquement par rapport au premier ensemble, les poutres des deux ensembles étant solidarisées par un appendice électriquement conducteur, par exemple du type « via », fracturable. Selon un mode de réalisation, le dispositif mécanique comprend plusieurs premiers ensembles et plusieurs deuxièmes ensembles formant dans une de leur configuration une chaîne électriquement conductrice dans laquelle tous les appendices fracturables sont respectivement solidaires des extrémités correspondantes des poutres des premiers ensembles. Ceci permet par exemple lorsque les appendices ont des résistances à la rupture différentes de pouvoir détecter le franchissement d'un seuil de température pris parmi plusieurs seuils prédéfinis. D' autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 19 pour certaines d'entre elle schématiques, sont relatives à différents modes de réalisation d'un dispositif selon l' invention. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que le dispositif mécanique de commutation ou commutateur CMT comporte ici une premier ensemble ENSI réalisé au sein d'un même niveau de métallisation Mi de la partie d'interconnexion PITX du circuit intégré CI, cette partie d'interconnexion étant également communément désignée par l'homme du métier sous l'acronyme anglosaxon BEOL.

Cette partie PITX se situe au dessus du substrat SB. Dans les exemples décrits ici, le commutateur CMT est métallique, et plus particulièrement en cuivre. Cela étant, le métal pourrait être de l'aluminium ou du tungstène sans que ces deux exemples ne soient limitatifs.

Le commutateur CMT comporte ici un ensemble ENSI en forme de croix asymétrique. Cet ensemble ENSI comporte un premier bras BR1A et un deuxième bras BR1B solidaire d'une poutre PTR, également dénommée « pointeur central », en deux emplacements EMPA et EMPB respectivement situés sur deux faces opposées de la poutre PTR. Ces deux emplacements EMPA et EMPB sont espacés d'une distance d. Comme on le verra plus en détail ci après, l'ensemble ENSI est réalisé en utilisant des techniques classiques de réalisation des pistes métalliques de la partie d'interconnexion PITX, utilisées en technologie CMOS notamment. La partie gauche de la figure 1 montre le commutateur CMT, et plus particulièrement l'ensemble ENSI encapsulé dans une région isolante RIS tandis que la partie droite de la figure 1 montre le même ensemble après gravure de la région isolante de façon à libérer les bras BR1A et BR1B ainsi que la poutre PTR. L'ensemble ENSI, ainsi libéré, s'étend donc à l'intérieur d'un logement LG résultant du retrait de la région isolante RIS, les deux bras BR1A et BR1B étant solidaires des bords BDA et BDB du logement. Il a été montré dans l'article de R. Vayrette et autres intitulé : « Residual stress estimation in damascene copper interconnects using embedded sensors », Microelectronics Engineering 87 (2010) 412-415, qu'après désencapsulation d'un ensemble de ce type, il y a une relaxation des contraintes, ce qui provoque une déformation longitudinale résiduelle des bras provoquant une déviation a du pointeur, ici dans le sens des aiguilles d'une montre. Plus précisément, si l'on suppose un bras de largeur Wa constante, la déviation a s'exprime par la formule suivante : a - d.L.L0(L - L0) (2L - L0)+ 43.Wa2 où Lo est la longueur du bras après relaxation, Lo est égal à où a désigne la contrainte longitudinale moyenne résiduelle et E le module de Young du matériau (environ égal à 130 GPa pour le cuivre isotrope), a est déterminé expérimentalement à partir de mesures effectuées sur des structures de test présentant diverses valeurs de d et diverses valeurs de Wa. Ainsi, pour 1/d égal à 2 1..tm-1 et Wa égal à 0,5 !am, a vaut environ 800 MPa. A titre indicatif, pour des bras de longueur 10 microns et de largeur 0,2 microns, on a une déviation du pointeur de l'ordre de 0,2 microns pour un espacement d de 2 microns. Pour un espacement de 1 micron, on a une déviation a de l'ordre de 0,3 microns. Ceci s'entend pour des commutateurs recuits à 400° avec une région isolante RIS de 0,56 microns.

Pour une largeur de ligne (largeur de bras) de l'ordre de 0,2 microns, on obtient une déformation résiduelle longitudinale moyenne comprise entre 0,25% et 0,30% pour une largeur de ligne (largeur des bras) de 0,5 microns, 0,20% pour une largeur de ligne de 1 micron, et un peu moins de 0,20% pour une largeur de ligne de 2 microns. Selon les applications qui seront envisagées, et notamment selon la précision souhaitée, par exemple dans le cas d'une détection de température, on pourra tenir compte ou ne pas tenir compte de cette déviation résiduelle a du pointeur PTR.

A cet égard, et d'une façon générale, connaissant le coefficient de dilation thermique du matériau formant les bras d'expansion, la géométrie des bras, notamment leur longueur et leur largeur ainsi que leur épaisseur, et l'espacement d entre les deux points de fixation, on peut aisément simuler, notamment par des calculs de moments de forces, la déviation du pointeur PTR lors d'une élévation de température ou d'une baisse de température. 6 L 1+a E Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2 et la figure 3, les bras BR1A et BR1B de l'ensemble ENSI sont fixés au voisinage d'une première zone d'extrémité de la poutre PTR, l'autre zone d'extrémité ZXT de cette poutre PTR étant libre. Le commutateur CMT comporte par ailleurs un corps électriquement conducteur CPS comprenant ici une poutre PTL en cantilever solidaire d'une partie BDC d'un bord du logement LG, ainsi qu'un appendice métallique VX situé à l'extrémité libre de la poutre PTL. Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 3, la poutre PTR (ainsi que les bras BR1A et BR1B de l'ensemble ENSI) est réalisé au sein d'un premier niveau de métallisation, à savoir ici le niveau de métallisation N tandis que la poutre en cantilever PTL du corps CTS est réalisée au sein d'un autre niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation, en l'espèce le niveau de métallisation N+1. Par ailleurs, l'appendice VX du corps CPS est réalisé au sein du niveau de vias situé entre les niveaux de métallisation N et N+1. Comme on le verra plus en détail ci-après, l'appendice VX est réalisé d'une façon analogue à celle utilisée pour la réalisation des vias dans la partie BEOL du circuit intégré. Cela étant, l'appendice VX comporte une partie VXA s'étendant entre les deux niveaux de métallisation N et N+1, prolongée par une partie d'extrémité VXB s'étendant en partie au sein du premier niveau de métallisation N. Cette partie d'extrémité VXB s'évase en direction de la poutre en cantilever PTL. Sur la figure 2, l'ensemble ENSI est dans une première configuration, par exemple lorsqu'il est à température ambiante. Lors d'une élévation de température du circuit intégré, et par conséquent de l'ensemble ENSI, les bras BR1A et BR1B de l'ensemble se dilatent et de ce fait, l'extrémité ZXT de la poutre PTR subit un mouvement MVT1 se traduisant ici par un fléchissement. Par ailleurs, la poutre en cantilever PTL du corps CPS se dilate et son extrémité libre, supportant l'appendice VX se déplace selon un mouvement MVT2.

De ce fait, et compte tenu que l'amplitude de ces mouvements peut être aisément calculée comme indiqué ci-avant en fonction notamment de la géométrie des bras et des coefficients de dilatation des matériaux, l'espacement ED entre l'extrémité ZXT de la poutre PTR et le via VX, dans la première configuration, est déterminée de façon à ce que au-delà d'une certaine température, l'ensemble ENSI prenne une deuxième configuration dans laquelle, comme illustré sur la figure 3, la zone d'extrémité ZTX de la poutre PTR vient de l'autre côté du via VX en étant ainsi immobilisée et crochetée par le via VX du corps CPS. Le passage de la zone d'extrémité ZTX de la poutre PTR d'un côté à l'autre du via VX est rendu possible notamment par la forme biseautée de la partie d'extrémité VXB du via VX et également par le fait que la poutre PTL montée en cantilever, va fléchir lorsque la zone d'extrémité ZTX va venir en contact avec la partie biseautée VXB du via VX, et permettre par ce soulèvement le passage de la zone ZTX de l'autre côté du via. Une fois que la zone ZTX est passée de l'autre côté du via (deuxième configuration) le via VX peut redescendre et crocheter la zone ZTX en étant en contact avec celle-ci. Et, dans cette deuxième configuration, la poutre PTR de l'ensemble ENSI ne peut pas naturellement revenir dans sa première configuration même si la température revient à la température initiale puisque la poutre PTR est bloquée par le via VX.

Dans la deuxième configuration, il devient donc possible d'établir une liaison électrique passant par le corps CPS et par la poutre PTR. Des moyens de contrôle MCTL, disposés par exemple dans une autre partie du circuit intégré, peuvent ainsi tester l'établissement ou non de cette liaison électrique. A cet égard, on pourra utiliser tout moyen classique et connu. Les moyens MCTL peuvent par exemple comprendre un générateur apte à générer une tension d'alimentation sur le bord BDA du logement LG et vérifier, par exemple à l'aide de circuits logiques, que le courant ainsi généré est bien présent au niveau du bord BDC du logement, les bords BDA et BDC étant électriquement isolés. En variante, le test d'établissement de la liaison électrique peut être effectué en laboratoire, par exemple lors d'un retour client du circuit intégré, en appliquant une tension sur la borne BDA et en vérifiant l'apparition d'un courant sur le bord BDC. Une application particulièrement intéressante, mais non limitative, de l'invention réside dans une détection de la rupture d'une chaîne du froid pour un produit considéré, lorsque l'emballage dudit produit incorpore par exemple un circuit intégré contenant le commutateur CMT. Bien entendu le commutateur peut aussi détecter une baisse de température. Dans ce cas l'ensemble ENSI se déforme par contraction des bras provoquant un fléchissement de la poutre dans l'autre sens et il suffit de positionner la poutre PTL de l'autre côté de la poutre PTR en tenant compte bien entendu également de la contraction de la poutre PTL. En variante, l'ensemble ENSI, thermiquement déformable, peut être activable électriquement. En effet, il est alors prévu des moyens GEN, classiques et connus en soi, aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins un des bras de l'ensemble ENSI, en l'espèce ici dans les deux bras ENSI entre les deux bords BDA et BDB du logement. De ce fait, l'effet Joule produit une élévation de température des deux bras ce qui provoque la déviation de la poutre PTR. Une fois la poutre PTR dans sa deuxième configuration, crochetée par le via VX, le courant circule également dans la poutre PTL, le bord du logement BDC étant alors relié par exemple à la masse.

Cette variante permet par exemple de détecter un courant trop important circulant dans une partie du circuit intégré relié à l'ensemble ENSI. En effet, lorsque le courant dépasse une certaine intensité provoquant alors de par l'élévation de température des bras BR1A et BR1B le crochetage de la poutre PTR au contact de la poutre PTL, il devient alors possible de détecter ultérieurement cette surintensité du circuit intégré à l'aide des moyens MCTL, par exemple lors d'un retour client du circuit intégré. Dans une telle application, les moyens GEN peuvent comprendre une partie du circuit intégré au sein de laquelle on souhaite détecter une éventuelle surintensité de courant. Alors que dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 et 3, le commutateur CMT possédait un état naturellement irréversible, comme expliqué ci-avant, il est possible, comme illustré sur les figures 4, 5 et 6, de prévoir que le commutateur comprenne en outre des moyens MLB configurés pour libérer une poutre immobilisée par le corps CPS. Dans l'exemple illustré sur les figures 4 à 6, les moyens MLB comportent ici, comme illustré sur la figure 5, un premier bras BRS1 formé par un via, et un deuxième bras BRS2 formé ici par une portion métallique située au niveau de métal N et par deux vias disposés de part et d'autres de cette portion métallique. Les bras BRS1 et BRS2 sont solidaires de la poutre PTL au voisinage de l'extrémité opposée à celle sur laquelle est raccordé l'appendice VX. Ils sont mutuellement espacés de façon à former avec la poutre PTL un ensemble thermiquement déformable. Outre ces bras BRS1 et BRS2, les moyens MLB comportent également, comme illustré sur la figure 6, des moyens GENB de structure par exemple analogues au moyen GEN de la figure 2, et aptes à générer une différence de potentiel entre les deux bras BRS1 et BRS2 de façon à déformer, par effet Joule la poutre PTL. De part ce mouvement MVT4 de déformation, la poutre PTL va donc fléchir vers le haut. Ainsi, la figure 4 illustre l'ensemble ENSI dans sa première configuration dans laquelle la poutre PTR est à distance du corps CPS. La figure 5 illustre l'ensemble ENSI dans sa deuxième configuration dans laquelle l'extrémité ZXT de la poutre PTR est crochetée et immobilisée par l'appendice VX corps CPS.

Et, la figure 6 illustre la libération de la poutre PTR par le fléchissement de la poutre PTL selon le mouvement MVT4. De ce fait, la poutre PTR libérée des contraintes d'immobilisation par l'appendice VX, revient dans sa configuration initiale (mouvement MVT3).

Le commutateur CMT est alors en quelque sorte réinitialisé et peut être à nouveau utilisé pour détecter le franchissement d'un seuil de température ou une surintensité. Les figures 7 et 8 illustrent un autre mode de réalisation du commutateur CMT.

Plus particulièrement, sur la figure 7, l'ensemble ENSI comporte une première paire de premiers bras BRAI, BRA2, respectivement fixés sur une première face de la poutre PTR aux emplacements EMP1 et EMP4 situés au voisinage des deux extrémités de la poutre PTR.

L'ensemble ENSI comporte également une deuxième paire de deuxièmes bras BRB1, BRB2 respectivement fixés sur une deuxième face de la poutre PTR, opposée à la première face, à deux emplacements EMP2, EMP3 respectivement situés au voisinage des deux extrémités de la partie PCPTR de la poutre située entre les bras de la première paire BRAI, BRA2. Cette partie PCPTR de la poutre, qui inclut la partie centrale de la poutre, est située, comme illustré sur la figure 7, lorsque l'ensemble ENSI est dans sa première configuration, à distance du corps CPS. Bien entendu, là encore, les emplacements EMP1 et EMP2 sont espacés dans la direction longitudinale de la poutre de même que les emplacements EMP3 et EMP4. Le corps CPS est quant à lui identique à celui qui a été décrit en référence aux figures 2 et 3 le via VX comportant comme indiqué ci-avant, une partie d'extrémité VXB évasée en direction de la poutre PTL de façon à permettre le passage de la partie centrale PCPTR de la poutre de l'autre côté du via VX lors d'une élévation de température de l'ensemble ENSI, comme illustré plus particulièrement sur les figures 9 et 10.

Ces figures 9 et 10 illustrent l'ensemble ENSI dans sa deuxième configuration dans laquelle la partie centrale PCPTR de la poutre PTR est cette fois-ci crochetée et immobilisée par le via VX. Bien entendu, il serait également possible dans cette variante, de choisir un bras CPS analogue à celui qui a été décrit en référence aux figures 5 et 6, associé à des moyens de libération MLB permettant à la poutre PCPTR de revenir dans une configuration initiale. Alors que dans les modes de réalisation illustrés sur les figures précédentes, l'ensemble ENSI et le corps CPS étaient réalisés au sein de niveaux de métallisation différents, ils sont, dans le mode de réalisation illustré sur les figures 11 et 12 réalisés au sein d'un même niveau de métallisation, par exemple au niveau de métal N. Plus précisément, dans une telle réalisation au sein d'un même niveau de métallisation, le premier ensemble comprend une partie formant crochet et le corps comprend une partie formant crochet, les deux parties formant crochet étant mutuellement à distance dans l'une des configurations et mutuellement emboîtées dans l'autre configuration. Dans l'exemple illustré sur la figure 11, qui représente l'ensemble ENSI dans sa première configuration, dans laquelle le crochet solidaire de cet ensemble est à distance du crochet solidaire du corps CPS, l'ensemble ENSI présente essentiellement une structure analogue à celle qui a été décrite en référence à la figure 7 et comporte en outre, rattaché au voisinage de la partie centrale PCPTR de la poutre PTR, un bras supplémentaire BSPTR muni à son extrémité d'un crochet CRX1. Le corps CPS présente dans ce mode de réalisation, outre la poutre PTL montée en cantilever et solidaire du bord BDC du logement LG un crochet CRX2 disposé à l'extrémité libre de la poutre PTL.

Dans la configuration de la figure 11, les deux crochets CRX1 et CRX2 sont à distance l'un de l'autre. Par contre, lors d'une élévation de température, que ce soit une élévation naturelle ou par effet Joule, la partie centrale de la poutre CPPTR fléchit d'une façon analogue à celle qui a été décrite en référence à la figure 7, et les deux crochets CRX1 et CRX2 viennent s' emboîter. L'ensemble est alors dans sa deuxième configuration où la poutre PTR est immobilisée par le crochet CRX2.

Cette configuration est là encore naturellement irréversible. Cela étant, il serait possible également d'équiper le corps CPS de bras additionnels du type de ceux qui ont été décrits en référence à la figure 5 et de prévoir des moyens de génération GENB capables d'appliquer une différence de potentiel sur ces bras additionnels de façon à faire fléchir la poutre PTL et dégager ainsi le crochet CRX2 du crochet CRX1, la partie centrale PCPTR de la poutre revenant alors dans une configuration initiale. Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 7 à 12, chaque bras BRAI, BRA2 peut comporter comme illustré sur la figure 13 plusieurs branches parallèles, ici trois branches parallèles BRA10- BRA12 et BRA20-BRA22 respectivement raccordées à la poutre PTR par deux parties d'extrémité BRA13 et BRA23 solidaires de la poutre PTR. Un tel mode de réalisation permet d'avoir des déformations thermiques plus importantes. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, l'ensemble ENSI passait d'une première configuration dans laquelle la poutre PTR de cet ensemble ENSI était à distance du corps CPS, interdisant l'établissement d'une liaison électrique passant par la poutre et le corps CPS, à une deuxième configuration dans laquelle le corps CPS immobilisait la poutre PTR pour permettre l'établissement d'une liaison électrique passant par la poutre et le corps. Dans d'autres modes de réalisation, on va voir que l'ensemble ENSI va passer d'une première configuration dans laquelle il est immobilisé par le corps, à une deuxième configuration dans laquelle la poutre PTR de cet ensemble ENSI est à distance du corps interdisant l'établissement d'une liaison électrique entre ces deux éléments, le passage de la première configuration à la deuxième configuration étant cette fois-ci totalement irréversible.

Ceci est obtenu en prévoyant un corps comportant une première partie située au sein d'un deuxième niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation au sein duquel est réalisé l'ensemble ENSI, une deuxième partie fracturable raccordée à la première partie et s'étendant entre les deux niveaux de métallisation. La poutre du premier ensemble est alors solidaire de la première partie du corps par l'intermédiaire de la partie fracturable dans la première configuration et désolidarisée de la première partie du corps et non en contact avec cette première partie du corps dans l'autre configuration, la partie fracturable étant alors dans cette autre configuration, fracturée. Un exemple plus précis de réalisation d'une telle variante « fracturable » est illustré sur les figures 14 et 15. L'ensemble ENSI est réalisé au sein d'un premier niveau de métallisation, à savoir le niveau de métallisation N et a une structure analogue à celle qui a été décrite en référence à la figure 2. Le corps comprend ici un deuxième ensemble ENS2, thermiquement déformable, de structure analogue à celle du premier ensemble ENSI et situé sur un deuxième niveau de métallisation, à savoir le niveau de métallisation N+1. L'ensemble ENS2 est monté symétriquement par rapport au premier ensemble. Par ailleurs, le corps comprend outre ce deuxième ensemble ENS2, un appendice électriquement conducteur, en l'espèce un via VX, formant la partie fracturable. Comme illustré sur la figure 15, le via VX solidarise les deux extrémités ZXT1 et ZXT2 des poutres PTR1 et PTR2 des ensembles ENSI et ENS2. Puisque les deux ensembles ENSI et ENS2 sont montés symétriquement l'un à l'autre, les extrémités ZXT1 et ZXT2 des poutres respectives subissent, lors d'une modification de température, par exemple une élévation de température, des mouvements MVT1 et MVT2 de sens opposés provoquant un cisaillement du via VX, celui-ci se fracturant alors selon une ligne de fracture FCT(figure 15) qui peut se situer n'importe où dans le via, et par exemple au niveau de l'interface entre le via et l'une des poutres PTR1 ou PTR2. Dans le mode de réalisation illustré schématiquement sur la figure 16, le dispositif mécanique de commutation électrique CMT comprend plusieurs ensembles ENSI et plusieurs deuxièmes ensembles ENS2 formant dans la configuration illustrée sur la figure 16, une chaîne électriquement conductrice dans laquelle tous les appendices fracturables VX, solidaires des extrémités correspondantes des poutres des deuxièmes ensembles ENS2 sont également solidaires des extrémités correspondantes des poutres des premiers ensembles ENSI. La variante de réalisation de la figure 16 est illustrée avec des moyens de génération GEN connectés entre les bords BDA et BDB du logement et configurés pour appliquer une différence de potentiel entre ces deux bords de façon à faire circuler un courant dans la chaîne électriquement conductrice et provoquer le cisaillement d'au moins un des vias VX lorsque l'intensité du courant dépasse un seuil prédéfini. Là encore, ces moyens GEN peuvent être une partie du circuit intégré délivrant un courant dont on souhaite détecter une variation d'intensité.

Le mode de réalisation de la figure 16 par l'utilisation d'une chaîne comportant plusieurs vias VX, permet d'augmenter la précision de déclenchement du seuil. En effet un produit industriel a une variabilité technologique naturelle. En d'autres termes les caractéristiques mécaniques d'un via peuvent varier légèrement d'un produit à un autre et/ou d'un via à un autre en raison des dispersions technologiques de process. La présence d'une chaîne de vias permet d'assurer un échantillonnage grossier de la population et d'obtenir un résultat plus reproductible et proche du résultat souhaité. En effet si un via est défaillant, un autre via peut casser.

Bien entendu, d'autres configurations géométriques que celle illustrée sur la figure 16 sont possibles. Il serait à cet égard envisageable de disposer une telle chaîne en cercle tout autour du circuit intégré.

On se réfère maintenant plus particulièrement aux figures 17 à 19 pour illustrer un mode de fabrication d'un exemple de réalisation d'un commutateur CMT selon l'invention. On suppose sur ces figures que l'ensemble ENSI ainsi que le corps CPS sont réalisés au sein d'un même niveau de métallisation, par exemple au niveau de métallisation M3 (métal 3). On voit alors (figure 17) que l'on utilise le niveau V2 de via 2 entre le niveau de métal 2 et le niveau de métal 3 et le niveau V3 de via 3 entre le métal 3 et le métal 4 pour former un mur de « protection » pour la gravure oxyde qui va suivre et permettre la désencapsulation de l'ensemble ENSI et du corps CPS. Par ailleurs, comme illustré sur la figure 18 tant la partie mobile du commutateur CMT, en l'espèce la poutre PTR que la partie fixe, en l'espèce le corps CPS et plus particulièrement le crochet CRX2 dans le cas de la variante illustrée sur la figure 11, sont réalisées au niveau du métal 3. Le commutateur CMT et notamment l'ensemble ENSI ainsi que le corps CPS, sont réalisés en réalisant des étapes classiques de fabrication de niveau de métallisation et de vias. Plus précisément, comme illustré sur la figure 19, après réalisation du premier niveau de métal M2 et du niveau de via V2, l'ensemble ENSI et le corps CPS, représentés ici en pointillés à des fins de simplification, sont réalisés de façon classique par gravure de l'oxyde sous-jacent et dépôt de métal en l'espèce du cuivre dans les tranchées. Puis, l'ensemble est recouvert d'oxyde et le niveau de métallisation M4 est ensuite réalisé. Après formation sur le niveau de métal 4 d'une couche classique de nitrure Cl, on procède à la réalisation d'un peigne dans ce niveau de métal 4 de façon à former des orifices OR. Puis, on procède à une gravure sèche isotrope suivie d'une gravure humide par exemple avec de l'acide fluorhydrique, de façon à éliminer la région isolante (oxyde) encapsulant l'ensemble ENSI ainsi que le corps CPS et réaliser par là même le logement LG. Puis, on procède à un dépôt non-conforme d'oxyde de façon à former une couche C2 bouchant les orifices OR.

Bien entendu, ce qui vient d'être décrit pour les niveaux de métal M2, M3, M4 peut se généraliser au niveau de métal I\41-1, 1\4 +1. Le process classique de réalisation des différents niveaux de métallisation supérieurs se poursuit ensuite. Dans le cas où l'ensemble ENSI et le corps CPS sont réalisés sur des niveaux de métallisation différents, la même méthode s'applique en augmentant simplement le nombre de niveaux de vias et le nombre de niveaux de métallisation.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Circuit intégré, comprenant au dessus d'un substrat une partie (RITX) comportant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au sein de ladite partie, un dispositif mécanique de commutation électrique (CMT) comportant dans un logement (LG) au moins un premier ensemble thermiquement déformable (ENSI) incluant une poutre (PTR) maintenue en au moins deux endroits différents par au moins deux bras (BR1A, BR1B) solidaires de bords (BDA, BDB) du logement, la poutre et les bras étant métalliques et situés au sein d'un même premier niveau de métallisation, et un corps électriquement conducteur (CPS), ledit premier ensemble (ENSI) ayant au moins une première configuration lorsqu'il a une première température et une deuxième configuration lorsqu'au moins un des bras a une deuxième température différente de la première température, la poutre (PTR) étant à distance dudit corps (CPS) dans l'une des configurations et en contact avec ledit corps et immobilisée par ledit corps (CPS) dans l'autre configuration de façon à pouvoir établir ou interdire une liaison électrique passant par ledit corps et par ladite poutre, ledit premier ensemble étant activable pour passer d'une des configurations à une autre.
2. 2. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit corps (CPS) comprend une première partie (PTL) située au sein d'un deuxième niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation, et une deuxième partie (VX) raccordée à ladite première partie et s'étendant entre les deux niveaux de métallisation et en partie au sein du premier niveau de métallisation, la poutre (PTR) étant à distance de ladite deuxième partie du corps dans l'une des positions et crochetée par et en contact avec ladite deuxième partie du corps dans l'autre position.
3. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel ledit corps comprend une poutre métallique en cantilever (PTL) s'étendantsensiblement perpendiculairement à la poutre dudit premier ensemble et formant ladite première partie et un appendice électriquement conducteur (VX) situé au voisinage de l'extrémité libre de ladite poutre en cantilever et formant ladite deuxième partie, la partie d'extrémité de l'appendice s'étendant dans le premier niveau de métallisation s'évasant en direction de la poutre en cantilever.
4. 4. Circuit selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ledit premier ensemble (ENSI) comprend ladite poutre (PTR) et deux bras (BR1A, BR1B) respectivement solidaires de la poutre sur deux faces opposées de ladite poutre, les deux points de fixation des deux bras sur la poutre étant espacés (d) dans la direction longitudinale de la poutre, la portion de la poutre crochetée dans ladite autre position étant située entre une extrémité libre de la poutre et l'un des points de fixation.
5. 5. Circuit selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ledit premier ensemble (ENSI) comprend une première paire de premiers bras (BRAI, BRA2) respectivement fixés sur une première face de la poutre au voisinage des deux extrémités de ladite poutre (PTR), une deuxième paire de deuxièmes bras (BRB1, BRB2) respectivement fixés sur une deuxième face de ladite poutre, opposée à la première face, au voisinage des deux extrémités de la partie (PCPTR) de la poutre située entre les bras (BRAI, BRA2) de la première paire, les deux points de fixation respectifs sur la poutre d'un premier bras et d'un deuxième bras voisin étant espacés dans la direction longitudinale de la poutre, et la portion de la poutre crochetée dans ladite autre position est située dans la partie centrale (PC PTR) de la poutre.
6. 6. Circuit selon la revendication 5, dans lequel chaque premier bras (BRAI) comprend plusieurs branches (BRA10, BRA11, BRA12) raccordées à une partie d'extrémité (BRA13) solidaire de ladite poutre.
7. 7. Circuit selon la revendication 1, dans lequel la poutre dudit premier ensemble comprend une partie formant crochet (CRX1) et ledit corps comprend une partie formant crochet (CRX2) située au sein du premier niveau de métallisation, les deux parties formant crochet étantmutuellement à distance dans l'une des configurations et mutuellement emboîtés dans l'autre configuration.
8. 8. Circuit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif mécanique comprend en outre des moyens (MLB) configurés pour libérer une poutre immobilisée par ledit corps.
9. 9. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit corps comprend une première partie située au sein d'un deuxième niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation, et une deuxième partie fracturable (VX) raccordée à ladite première partie et s'étendant entre les deux niveaux de métallisation, la poutre dudit premier ensemble étant solidaire de la première partie du corps par l'intermédiaire de ladite deuxième partie fracturable dans l'une des configurations et désolidarisée de et non en contact avec la première partie du corps dans l'autre configuration, ladite deuxième partie fracturable étant fracturée dans cette autre configuration.
10. 10. Circuit selon la revendication 9, dans lequel ledit premier ensemble (ENSI) comprend ladite poutre (PTR) et deux bras (BR1A, BR1B) respectivement solidaires de la poutre sur deux faces opposées de ladite poutre, les deux points de fixation des deux bras sur la poutre étant espacés (d) dans la direction longitudinale de la poutre, la poutre dudit premier ensemble étant solidaire de la première partie du corps par l'intermédiaire de ladite deuxième partie fracturable au voisinage de l'une de ses extrémités libres.
11. 11. Circuit selon la revendication 10, dans lequel ledit corps comprend un deuxième ensemble thermiquement déformable (ENS2) formant ladite première partie, de structure analogue à celle dudit premier ensemble, situé sur un deuxième niveau de métallisation, monté symétriquement par rapport au premier ensemble (ENSI), et un appendice électriquement conducteur, formant ladite deuxième partie fracturable, situé au voisinage d'une extrémité libre de la poutre du deuxième ensemble.
12. 12. Circuit selon la revendication 11, dans lequel le dispositif mécanique comprend plusieurs premiers ensembles (ENSI) et plusieurs deuxièmes ensembles (ENS2) formant dans une de leur configurationune chaîne électriquement conductrice dans laquelle tous les appendices fracturables (VX) sont respectivement solidaires des extrémités correspondantes des poutres des premiers ensembles.
13. 13. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque ensemble (ENSI) est thermiquement activable.
14. 14. Circuit intégré selon l'une des revendications 1 à 12, comprenant en outre des moyens (GEN) aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins un des bras de chaque ensemble de façon à élever sa température.
15. 15. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de contrôle (MCTL) connectés au dispositif de commutation et configurés pour tester l'établissement ou non de ladite liaison électrique.