FR2987171A1 - Dispositif mecanique anti-retour integre a une ou plusieurs positions, electriquement activable - Google Patents

Abstract

Un ensemble thermiquement déformable (ENS1) est réalisé au sein d'un niveau de métallisation de circuit intégré, et on utilise le comportement physique du métal formant cet ensemble thermiquement déformable (ENS1) soumis à une variation de température provoqué par le passage d'un courant, de façon à venir placer cet ensemble en contact avec un corps formant butée (CPS1) sans qu'il y ait de retour naturel possible à la configuration initiale (dans laquelle l'ensemble est à distance du corps) et de pouvoir déterminer très simplement l'état ou la configuration dans laquelle se trouve l'ensemble par une lecture capacitive (DCP, CLC).

Description

B11-4791FR 1 Dispositif mécanique anti-retour intégré à une ou plusieurs positions, électriquement activable L'invention concerne les circuits intégrés, et plus particulièrement, les dispositifs mécaniques anti-retour intégrés à plusieurs positions électriquement activable. Un dispositif anti-retour (« antiroll back » en langue anglaise) permet par exemple d'assurer que l'évolution de l'état d'un composant d'un système est strictement monotone. Ainsi, par exemple, si le système utilise un composant logiciel de version V1 contenant des failles sécuritaires, le propriétaire du système peut forcer une mise à jour vers une version corrigée V2 tout en interdisant tout retour vers la version Vl.

Un autre exemple serait un système autorisant N fois d'une application. A chaque exécution, un compteur (respectivement un décompteur) interne est incrémenté (respectivement décrémenté) jusqu'à N (respectivement jusqu'à 0). Et, ce compteur ne doit pas pouvoir revenir en arrière.

Généralement, la mise en oeuvre d'un dispositif anti-retour s'appuie sur des procédés technologiques permettant soit de modifier une grandeur physique de manière irréversible, soit d'enregistrer la nouvelle valeur dans un dispositif de mémorisation non volatile dont la mise à jour est contrôlée par une entité de confiance.

Dans les systèmes sur puce (« System On Chip » SOC selon une dénomination anglo-saxonne bien connue de l'homme du métier), on utilise généralement des fusibles dans le premier cas et de la mémoire non-volatile (EEPROM, /...) dans le deuxième cas. Or, bien que les fusibles puissent être réalisés en technologie purement numérique, ils sont coûteux en terme de surface et peu flexibles car il faut disposer d'une source haute tension pour les « claquer » soit sur la puce, soit à l'extérieur de la puce. Quant aux mémoires non volatiles, elles sont également coûteuses tant en technologie qu'en surface.

Selon un mode de réalisation, il est proposé un dispositif antiretour, essentiellement mécanique, activable électriquement et 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. Selon un mode de réalisation, il est ainsi proposé d'utiliser un ensemble thermiquement déformable, réalisé au sein d'un niveau de métallisation de circuit intégré, et d'utiliser le comportement physique du métal formant cet ensemble thermiquement déformable soumis à une variation de température provoqué par le passage d'un courant, de façon à venir placer cet ensemble en contact avec un corps formant butée sans qu'il y ait de retour naturel possible à la configuration initiale (dans laquelle l'ensemble est à distance du corps) et de pouvoir déterminer très simplement l'état ou la configuration dans laquelle se trouve l'ensemble par une lecture capacitive. Selon un aspect, il est proposé un circuit intégré comprenant au-dessus d'un substrat une partie comportant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante. Une telle partie est communément désignée par l'homme du métier sous l'acronyme anglo- saxon de « BEOL » (« Back End Of Lines). Selon une caractéristique générale de cet aspect, le circuit intégré comprend en outre au sein de ladite partie, un dispositif mécanique anti-retour à une ou plusieurs positions, électriquement activable ; le dispositif comporte dans un logement un premier corps et un ensemble solidaire d'au moins une paroi du logement ; l'ensemble est situé au sein d'un premier niveau de métallisation, et possède une configuration initiale, il est thermiquement déformable de façon à prendre au moins une configuration supplémentaire, chaque configuration correspondant à une position du dispositif anti-retour ; le premier corps et ledit ensemble sont mutuellement agencés de façon que ledit ensemble soit à distance du premier corps dans la configuration initiale et ait une partie en contact avec le premier corps dans la configuration supplémentaire sans possibilité de retour naturel à la configuration initiale ; le circuit intégré comprend également des moyens d'activation aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie dudit ensemble de façon à élever sa température et le faire passer de sa configuration initiale à sa configuration supplémentaire, et des moyens de détection aptes à détecter la position du dispositif anti-retour, ces moyens de détection comportant un dispositif capacitif variable ayant une première électrode solidaire dudit ensemble et au moins une deuxième électrode disposée dans le logement. Un tel dispositif mécanique anti-retour est ainsi réalisé dans la partie dite BEOL du circuit intégré au sein d'un même niveau de métallisation ou de plusieurs 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 dispositif capacitif permet une détermination très facile de la configuration de l'ensemble car les différentes configurations correspondent respectivement à différentes distances séparant les deux électrodes. Par ailleurs, lorsque l'ensemble est en contact avec le premier corps sans possibilité de retour naturel dans la configuration initiale, cela confère alors au dispositif anti-retour un état bloqué naturellement irréversible en ce sens que ledit ensemble ne peut pas revenir de lui-même dans un état antérieur lorsque la température redevient inférieure à celle lui ayant permis de venir dans son état bloqué, sauf si par exemple des moyens spécifiques agissent sur ledit ensemble pour le débloquer. Différents modes de réalisation de l'ensemble, du premier corps et du dispositif capacitif sont possibles. Ainsi, l'ensemble thermiquement déformable peut comprendre 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 situés au sein du même premier niveau de métallisation, la poutre comportant ladite partie en contact avec le premier corps. Les bras peuvent être identiques ou différents, notamment en terme de géométrie. Le premier corps peut quant à lui comprendre au moins un bras de corps, solidaire d'un bord du logement, comportant une première partie située au sein d'un deuxième niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation, et une deuxième partie raccordée à la première partie et s'étendant entre les deux niveaux de métallisation et en partie au sein du premier niveau de métallisation ; la poutre est à distance de la deuxième partie dudit bras de corps dans la configuration initiale et crochetée par et en contact avec ladite deuxième partie dudit bras de corps dans la configuration supplémentaire. Selon un mode de réalisation, ledit bras de corps comprend une poutre métallique en cantilever s' étendant sensiblement perpendiculairement à la poutre dudit ensemble et formant ladite première partie et un appendice électriquement conducteur 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. Selon un autre mode de réalisation, ledit ensemble comprend ladite poutre et deux bras 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 dans la direction longitudinale de la poutre, la portion de la poutre crochetée dans ladite configuration supplémentaire étant située entre une extrémité libre de la poutre et l'un des points de fixation. En variante, ledit ensemble comprend une partie formant crochet et ledit premier corps comprend une partie formant crochet située au sein dudit premier niveau de métallisation, les deux parties formant crochet étant mutuellement à distance dans la configuration initiale et mutuellement emboîtées dans la configuration supplémentaire. Selon un mode de réalisation de cette variante, ledit ensemble comprend une première paire de premiers bras respectivement fixés sur une première face d'une poutre au voisinage des deux extrémités de ladite poutre, une deuxième paire de deuxièmes bras respectivement fixés sur une deuxième face de ladite poutre, opposée à la première face, au voisinage des deux extrémités de la partie de la poutre située entre les bras 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 partie dudit ensemble formant crochet s'étend à partir de la partie centrale de la poutre. Chaque premier bras peut comprendre plusieurs branches raccordées à une partie d'extrémité solidaire de la poutre. Il est bien entendu possible que le dispositif anti-retour présente plus de deux positions. Ainsi, selon un mode de réalisation, ledit ensemble a une séquence de plusieurs configurations supplémentaires correspondant respectivement à une séquence croissante de plusieurs températures, le premier corps et ledit ensemble étant mutuellement agencés de façon à ce que dans lesdites configurations supplémentaires ledit ensemble soit respectivement en contact avec des parties différentes dudit premier corps sans possibilité de retour naturel d'une configuration supplémentaire courante à une configuration supplémentaire précédente lorsque la température redevient inférieure à la température associée à celle de la configuration supplémentaire courante, ledit ensemble étant électriquement configuration supplémentaire activable pour courante à la passer d'une configuration supplémentaire suivante, les moyens d'activation étant en outre aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie dudit ensemble de façon à élever sa température et le faire passer d'une configuration supplémentaire courante à sa configuration supplémentaire suivante.

Quant au dispositif capacitif, il peut selon un mode de réalisation comporter dans ledit logement un deuxième corps fixe électriquement conducteur dont une partie au moins forme ladite deuxième électrode ; une partie dudit ensemble thermiquement déformable forme la première électrode ; les différentes configurations correspondent respectivement à différentes distances séparant les deux électrodes, et les moyens de détection comprennent en outre des moyens de lecture de la valeur capacitive du dispositif capacitif. La deuxième électrode peut se situer à un niveau de métallisation différent du premier niveau de métallisation dans lequel se situe ledit ensemble, ou bien au même niveau de métallisation. De façon à rendre encore plus sécuritaire le dispositif antiretour, le circuit intégré peut comprendre en outre des moyens de commande chiffrés aptes à commander les moyens d'activation.

Par ailleurs, le dispositif anti-retour peut être ré-initialisable. A cet égard, il est avantageusement prévu des moyens configurés pour libérer la partie dudit ensemble en contact avec le premier corps dans une configuration supplémentaire de façon à l'autoriser à revenir à sa configuration initiale.

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 18, pour certaines d'entre elles schématiques, sont relatives à différents modes de réalisation d'un circuit intégré incorporant un dispositif mécanique anti-retour selon l'invention. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que le dispositif mécanique anti-retour DIS, selon ce mode de réalisation, comporte essentiellement dans un logement LG un ensemble ENSI solidaire d'au moins une paroi BDA, BDB du logement, et un premier corps CPS1.

L'ensemble ENSI est situé au sein d'un premier niveau de métallisation du circuit intégré, par exemple le niveau de métal N tandis que dans ce mode de réalisation, le premier corps CPS1 s'étend essentiellement au niveau de métal immédiatement supérieur, à savoir le niveau de métal N+1.

Par ailleurs, une partie de l'ensemble ENSI forme une première électrode El d'un dispositif capacitif DCP. Le dispositif capacitif DCP comporte par ailleurs une deuxième électrode E2 disposée ici au niveau de métal N-1. Les deux électrodes El et E2 séparées par de l'air forment un condensateur dont la valeur capacitive peut être variable puisque comme on le verra plus en détail ci-après, l'électrode El peut se déplacer par rapport à l'électrode E2. Afin de mesurer la valeur capacitive du dispositif capacitif DCP, un circuit électrique CLC est connecté aux bornes des deux électrodes El et E2. Sur la figure 1, l'ensemble ENSI présente une configuration initiale dans laquelle il est à distance du premier corps CPS1. Des moyens d'activation GEN connectés en deux endroits différents de l'ensemble ENSI sont aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie de l'ensemble de façon à élever sa température. L'ensemble ENSI étant thermiquement déformable, cette élévation de température par effet Joule provoqué par la circulation du courant va lui permettre de se déformer, comme illustré sur la figure 2, et de prendre une configuration supplémentaire dans laquelle il vient en contact avec une partie du premier corps CPS1 avec une impossibilité de retour naturel vers la configuration initiale, lorsque la température redescend en dessous de celle lui ayant permis de passer dans sa configuration supplémentaire.

On voit alors que dans cette configuration supplémentaire, l'électrode El s'est déplacée à l'électrode E2. Par conséquent, les surfaces en regard de ces deux électrodes ont été modifiées par rapport à celles de la configuration initiale ce qui conduit donc à une valeur capacitive différente pour le dispositif capacitif DCP.

La lecture de cette valeur capacitive par le circuit CLC permet donc de déterminer aisément que le dispositif DIS est dans une deuxième position correspondant à la configuration supplémentaire de l'ensemble ENSI.

Les moyens GEN aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie de l'ensemble ENSI, en l'espèce ici dans les deux bras raccordés aux bords BDA et BDB du logement, peuvent être de structure classique et connue en soi. On peut par exemple appliquer une tension Vdd au niveau du bord BDA du logement et mettre le bord BDB à la masse pendant une durée suffisante pour permettre le passage dans la configuration supplémentaire et le crochetage de l'ensemble ENSI par le corps CPS1. Cela étant, afin d'augmenter le caractère sécuritaire du dispositif anti-retour, il peut être envisagé de commander les moyens d'activation GEN par des moyens de commande MCM utilisant un algorithme cryptographique à clé secrète par exemple. Ainsi par exemple une commande cryptée, délivrée en entrée des moyens MCM, sera décryptée par les moyens MCM pour activer le moyen GEN. Il convient de noter que cet algorithme peut être symétrique ou asymétrique à clé privée. Le circuit électrique CLC permettant la détermination de la valeur capacitive du dispositif capacitif est également classique et connu en soi.

On peut notamment citer des moyens numériques qui mesurent la période de vibration d'un circuit contenant le condensateur dont la valeur capacitive est à mesurer. On peut également citer des moyens permettant de mesurer un temps requis pour charger le condensateur à une certaine valeur, pour autant qu'un courant constant parcoure ce condensateur. On peut également citer des moyens comportant une source de courant alternatif placés aux bornes d'un circuit en pont de Wheatstone, contenant, dans une branche, le condensateur dont on veut mesurer la valeur capacitive, et, dans une autre branche, un condensateur de référence ayant des valeurs capacitives de référence variables et connues. Il convient de noter ici que la génération du courant dans l'ensemble ENSI par les moyens d'activation GEN et la lecture de la valeur capacitive du dispositif capacitif par le circuit CLC sont de préférence effectuée non simultanément. Ainsi, on mesurera de préférence la valeur capacitive du dispositif capacitif en l'absence de courant circulant dans l'ensemble ENSI ou en l'absence de tension à ces bornes. Bien que l'électrode E2 ait été représentée sur les figures 1 et 2 au niveau de métal N-1, elle peut être plus généralement située à un niveau de métal différent, par exemple le niveau N-2. Par ailleurs, en variante le dispositif capacitif pourrait comporter une troisième électrode disposée par exemple au niveau de métal N+1, l'électrode El se déplaçant alors entre les deuxième et troisième électrodes qui sont fixes. On va maintenant décrire plus en détail différents modes de réalisation du dispositif DIS, et plus particulièrement de l'ensemble ENS 1 . Si l'on se réfère à la figure 3, on voit que l'ensemble ENSI est 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 anglo-saxon BEOL. Cette partie PITX se situe au dessus du substrat SB.

Dans les exemples décrits ici, l'ensemble ENSI 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. L'ensemble ENSI est ici en forme de croix asymétrique. Cet ensemble ENSI comporte un premier bras BR1A et un deuxième bras BR1B solidaires 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 3 montre l'ensemble ENSI encapsulé dans une région isolante RIS tandis que la partie droite de la figure 3 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 du 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= (2L - L0) + 4 - .W a-2 d.L.L0(L - L0) 3 .L0 où Lo est la longueur du bras après relaxation L 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 pm-1 et Wa égal à 0,5 [lm, 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 1+a E pour des ensembles 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, on pourra tenir compte ou ne pas tenir compte de cette déviation résiduelle a du pointeur PTR. Lorsque les moyens d'activation GEN font 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, il se produit de par l'effet Joule, une élévation de température des deux bras ce qui provoque la déviation de la poutre PTR dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Connaissant le coefficient de dilatation thermique du matériau formant les bras d'expansion, la géométrie des bras et notamment leur longueur et leur largeur ainsi que leur épaisseur, et l'espacement d entre les deux points de fixation, ainsi que la valeur de l'intensité du courant et par conséquent l'élévation de température résultant de l'effet Joule, on peut aisément simuler, notamment par des calculs de moments de forces, la déviation du pointeur PTR et par voie de conséquence, on peut positionner le premier corps CPS1 dans le logement de façon qu'au-delà d'une certaine température correspondant à une première intensité de courant, la poutre PTR vienne contacter le corps CPS1 comme illustré sur la figure 2. La figure 4 illustre à titre d'exemple, une courbe CV montrant l'évolution du pointeur PTR en fonction de la différence de potentiel appliqué entre les bords BDA et BDB du logement, toujours pour une largeur de ligne de 0,2 microns. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 5 et la figure 6, 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 corps CPS1 comprend 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 6, la poutre PTR (ainsi que les bras BR1A et BR1B de l'ensemble ENSI) est réalisée 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 CPS1 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 CPS1 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 5, l'ensemble ENSI est dans une configuration initiale, par exemple lorsqu'il est à température ambiante en l'absence de courant le traversant. Lors d'une élévation de température 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. De ce fait, et compte tenu que l'amplitude de ce mouvement peut être aisément calculée comme indiqué ci-avant en fonction notamment de la géométrie des bras et du coefficient de dilatation du matériau, l'espacement ED entre l'extrémité ZXT de la poutre PTR et le via VX, dans la configuration initiale, est déterminée de façon à ce que au-delà d'une certaine température, l'ensemble ENSI prenne une configuration supplémentaire dans laquelle, comme illustré sur la figure 6, 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 CPS1.

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 (configuration supplémentaire) le via VX peut redescendre et crocheter la zone ZTX en étant en contact avec celle-ci.

Et, dans cette configuration supplémentaire, la poutre PTR de l'ensemble ENSI ne peut pas naturellement revenir dans sa configuration initiale même si la température revient à la température initiale (après son interruption de la circulation du courant) puisque la poutre PTR est bloquée par le via VX.

Alors que dans le mode de réalisation illustré sur les figures 5 et 6, le dispositif anti-retour possédait un état naturellement irréversible, comme expliqué ci-avant, il est possible, comme illustré sur les figures 7, 8 et 9, de prévoir en outre des moyens MLB configurés pour libérer une poutre immobilisée par le corps CPS1.

Dans l'exemple illustré sur les figures 7 à 9, les moyens MLB comportent ici, comme illustré sur la figure 8, 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 9, des moyens GENB de structure par exemple analogues au moyen GEN de la figure 5, 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 7 illustre l'ensemble ENSI dans sa configuration initiale dans laquelle la poutre PTR est à distance du corps CPS1. La figure 8 illustre l'ensemble ENSI dans sa configuration supplémentaire dans laquelle l'extrémité ZXT de la poutre PTR est crochetée et immobilisée par l'appendice VX corps CPS1. Et, la figure 9 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 dispositif anti-retour est alors en quelque sorte réinitialisé et peut être à nouveau utilisé.

Alors que dans les modes de réalisation illustrés sur les figures précédentes, l'ensemble ENSI et le corps CPS1 étaient réalisés au sein de niveaux de métallisation différents, ils sont, dans le mode de réalisation illustré sur les figures 10 et 11 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 CPS1 comprend une partie formant crochet, les deux parties formant crochet étant mutuellement à distance dans la configuration initiale et mutuellement emboîtées dans la configuration supplémentaire. Plus particulièrement, sur la figure 10, l'ensemble ENS 1 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. Les emplacements EMP1 et EMP2 sont espacés dans la direction longitudinale de la poutre de même que les emplacements EMP3 et EMP4. L'ensemble ENSI comporte en outre, rattaché au voisinage de la partie centrale PCPTR de la poutre PTR, un bras supplémentaire PSPTR muni à son extrémité d'un crochet CRX1.

Le corps CPS1 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. L'ensemble ENSI comporte également un autre bras supplémentaire PSPT1 situé ici à l'opposé du bras PSPTR par rapport à la partie centrale PCPTR de la poutre, cet autre bras supplémentaire PSPT supportant la première électrode El du dispositif capacitif. A cet égard, un deuxième corps CPS2 est solidaire du bord du logement BDB et comporte également un bras PSPT2 supportant à son extrémité libre la deuxième électrode E2.

Il convient de noter ici que le corps CPS2 est également réalisé dans le même niveau de métallisation que celui dans lequel est réalisé l'ensemble ENSI et le corps CPS1. Dans la configuration initiale représentée sur la figure 10, les deux crochets CRX1 et CRX2 sont à distance l'un de l'autre et les deux électrodes El et E2 sont séparées par une distance e0. Par contre, lors d'une élévation de température par effet Joule résultant de la circulation d'un courant dans l'ensemble ENSI, la partie centrale de la poutre PCPTR fléchit (figure 11) et les deux crochets CRX1 et CRX2 viennent s'emboîter.

Le dispositif anti-retour DIS est alors dans sa configuration supplémentaire dans laquelle la poutre PTR est immobilisée par le crochet CRX2, cette configuration supplémentaire étant là encore naturellement irréversible.

Par ailleurs, de par ce mouvement de fléchissement, les deux électrodes El et E2 du dispositif capacitif se sont éloignées et sont maintenant séparées par une distance el plus grande que la distance e0, conférant une nouvelle valeur capacitive au dispositif capacitif. Il serait possible également d'équiper le corps CPS1 de bras additionnel du type de ceux qui ont été décrits en référence à la figure 8 et de prévoir des moyens de génération GENB capables d'appliquer une différence de potentiel sous 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 sa configuration initiale. Chaque bras BRAI, BRA2 peut comporter comme illustré sur la figure 12 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. Alors que dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, le dispositif anti-retour DIS possédait deux positions, à savoir une position initiale (configuration initiale) et une première position (configuration supplémentaire), le dispositif DIS peut présenter, comme illustré sur les figures 13 et 14, plusieurs positions. Plus précisément, l'ensemble ENSI a alors une séquence de plusieurs configurations supplémentaires (ici trois configurations supplémentaires) correspondant respectivement à une séquence croissante de plusieurs températures. Le premier corps CPS1 et l'ensemble ENSI sont mutuellement agencés de façon à ce que dans lesdites configurations supplémentaires l'ensemble ENSI soit respectivement en contact avec des parties différentes du premier corps CPS1 sans possibilité de retour naturel d'une configuration supplémentaire courante à une configuration supplémentaire précédente lorsque la température redevient inférieure à la température associée à celle de la configuration supplémentaire courante.

Dans le mode de réalisation comme illustré sur les figures 13 et 14, le corps CPS1 comprend plusieurs bras de corps (ici 3) CPS1a, CPS1b et CPS1c, structurellement identiques et spatialement mutuellement décalés, et destinés respectivement à crocheter la poutre PTR dans les différentes configurations supplémentaires.

Dans l'exemple illustré sur les figures 13 et 14, chaque bras de corps a une structure identique à celle du corps CPS1 illustré sur les figures 7 à 9 par exemple. La figure 13 illustre la configuration initiale dans laquelle la poutre PTR est à distance du corps CPS1, et par conséquent de tous les bras de corps CPS1a - CPS1c. Dans sa première configuration supplémentaire, non représentée sur les figures 13 et 14, la poutre PTR va, comme expliqué ci-avant, venir en contact avec le premier bras de corps CPS1a lors du passage d'un courant dans l'ensemble ENSI généré par les moyens d'activation GEN. Puis, comme illustré sur la figure 14, en faisant passer dans l'ensemble ENSI un courant ayant une intensité plus élevée que celle du courant ayant permis le passage dans la première configuration supplémentaire, la poutre PTR va venir au contact du deuxième bras de corps et être crochetée par ce deuxième bras de corps CPS1b, le dispositif DIS étant alors dans sa deuxième configuration supplémentaire. Le dispositif DIS passera dans une troisième configuration supplémentaire en présence d'un courant ayant une intensité encore plus forte. Dans cette troisième configuration supplémentaire, la poutre PTR sera crochetée par le troisième bras de corps CPS1c. Bien entendu, les différentes configurations supplémentaires sont naturellement irréversibles comme indiqué ci-avant. Cela étant, puisque chaque bras de corps est équipé de moyens de libération MLB du type de ceux illustrés sur les figures 8 et 9, il est possible de réinitialiser le dispositif anti-retour DIS comme expliqué en référence aux figures 8 et 9 de façon à le faire revenir dans sa configuration initiale (figure 13). Il convient de noter ici que, comme indiqué ci-avant, les moyens de commande MCM commandant les moyens d'activation GEN utilisent de préférence un algorithme de cryptage à clé secrète, symétrique ou asymétrique. Il est également préférable, pour des raisons sécuritaires, d'utiliser également un algorithme de cryptage à clé secrète pour commander les moyens de libération MLB, avantageusement différent de celui utilisé pour commander les moyens d'activation et/ou mettant en oeuvre une clé différente de celle utilisée pour commander les moyens d'activation. Par ailleurs afin d'augmenter encore le caractère sécuritaire du dispositif, il est possible selon un mode de réalisation, d'interdire le déverrouillage et le retour à une position antérieure ou à sa position initiale de la poutre PTR même si l'on chauffe le dispositif par une source de chaleur externe. En effet la poutre PTR va se déplacer dans le même sens que celui ayant provoquer le verrouillage, et la poutre PTL, les bras BRS1, BRS2 et leurs emplacements de fixation sur la poutre PTL sont alors dimensionnés et agencés compte tenu notamment des coefficients de dilatation thermique des différents éléments, de façon à ce que la poutre PTL revienne à sa position d'origine (figure 8) avant le retour de la poutre PTR lorsque la source de chaleur externe disparaît.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 15 et 16, le premier corps CPS1 comprend plusieurs parties formant crochet CRX2a et CRX2b, toutes situées au sein du même niveau de métallisation que celui dans lequel est réalisé l'ensemble ENSI, et mutuellement spacialement décalées. La partie formant crochet CPX1 de l'ensemble ENSI est respectivement emboîtée avec les différentes parties formant crochets du premier corps CRX2a CRX2b dans les différentes configurations supplémentaires (ici deux). Il convient de noter ici que dans ce mode de réalisation, le corps CPS2 formant la deuxième électrode E2 du dispositif capacitif n'est pas situé au même niveau de métallisation que l'électrode El mais à un niveau de métallisation inférieur. De ce fait, dans ce mode de réalisation, l'électrode El recouvre plus ou moins partiellement en fonction des configurations l'électrode E2 de façon à conférer plusieurs valeurs capacitives différentes au dispositif capacitif. On se réfère maintenant plus particulièrement aux figures 17 à 19 pour illustrer un mode de fabrication d'un exemple de réalisation d'un circuit intégré incorporant un dispositif anti-retour selon l' invention.

On suppose sur ces figures que l'ensemble ENSI ainsi que les corps CPS1 et CPS2 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 des corps CPS1 et CPS2. Par ailleurs, comme illustré sur la figure 18 tant la partie mobile du dispositif, en l'espèce la poutre PTR que la partie fixe, en l'espèce le corps CPS1 et CPS2 et plus particulièrement le crochet CRX2 dans le cas de la variante illustrée sur la figure 10, sont réalisées au niveau du métal 3. Le dispositif CMT et notamment l'ensemble ENSI ainsi que les corps CPS1 et CPS2, 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 les corps CPS1 et CPS2, 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 les corps CPS1 et CPS2 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 MI-1, MI, M +1.

Le procédé classique de réalisation des différents niveaux de métallisation supérieurs se poursuit ensuite. Dans le cas où l'ensemble ENSI et/ou les corps CPS1 et/ou CPS2 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. Le dispositif anti-retour qui vient d'être décrit peut former par exemple un compteur s'incrémentant de façon irréversible, les différentes valeurs du compteur correspondant aux différentes valeurs capacitives du dispositif capacitif DCP. Le compteur peut être réinitialisé par les moyens MLB, qui en variante peuvent aussi être commandés par des moyens de commande chiffrés.

Claims (17)

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 anti-retour à une ou plusieurs positions (DIS), électriquement activable, comportant dans un logement (LG), un premier corps (CPS1) et un ensemble (ENSI) solidaire d'au moins une paroi du logement, ledit ensemble étant situé au sein d'un premier niveau de métallisation, possédant une configuration initiale et étant thermiquement déformable de façon à prendre au moins une configuration supplémentaire, chaque configuration correspondant à une position du dispositif anti-retour, le premier corps et ledit ensemble étant mutuellement agencés de façon à ce que ledit ensemble soit à distance dudit premier corps (CPS1) dans la configuration initiale, et ait une partie en contact avec ledit premier corps (CPS1) dans la configuration supplémentaire sans possibilité de retour naturel à la configuration initiale, des moyens d'activation (GEN) aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie dudit ensemble (ENSI) de façon à élever sa température et le faire passer de sa configuration initiale à sa configuration supplémentaire, et des moyens de détection (CLC, DCP) aptes à détecter la position dudit dispositif anti-retour et comportant un dispositif capacitif variable (DCP) ayant une première électrode (El) solidaire dudit ensemble et au moins une deuxième électrode (E2) disposée dans ledit logement.
2. 2. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble thermiquement déformable (ENSI) comprend 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 situés au sein du même premier niveau de métallisation, la poutre comportant ladite partie en contact avec le premier corps (CPS1).
3. 3. Circuit selon la revendication 2, dans lequel ledit premier corps (CPS1) comprend au moins un bras de corps, solidaire d'un bord du logement, comportant 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 dudit bras de corps dans ladite configuration initiale et crochetée par et en contact avec ladite deuxième partie dudit bras de corps dans la configuration supplémentaire.
4. 4. Circuit selon la revendication 3, dans lequel ledit bras de corps comprend une poutre métallique en cantilever (PTL) s'étendant sensiblement perpendiculairement à la poutre dudit 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.
5. 5. Circuit selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit 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 configuration supplémentaire étant située entre une extrémité libre de la poutre et l'un des points de fixation.
6. 6. Circuit selon la revendication 1, dans lequel ledit ensemble (ENSI) comprend une partie formant crochet (CRX1) et ledit premier corps comprend une partie formant crochet (CRX2) située au sein dudit premier niveau de métallisation, les deux parties formant crochet étant mutuellement à distance dans la configuration initiale et mutuellement emboîtées dans la configuration supplémentaire.
7. 7. Circuit selon la revendication 5, dans lequel ledit ensemble (ENSI) comprend une première paire de premiers bras (BRAI, BRA2) respectivement fixés sur une première face d'une poutre (PTR) 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 partie dudit ensemble formant crochet s'étend à partir de la partie centrale (PC PTR) de la poutre.
8. 8. Circuit selon la revendication 7, dans lequel chaque premier bras (BRAI) comprend plusieurs branches (BRA10, BRAI 1, BRA12) raccordées à une partie d'extrémité (BRA13) solidaire de ladite poutre.
9. 9. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit ensemble a une séquence de plusieurs configurations supplémentaires correspondant respectivement à une séquence croissante de plusieurs températures, le premier corps et ledit ensemble (ENSI) étant mutuellement agencés de façon à ce que dans lesdites configurations supplémentaires ledit ensemble soit respectivement en contact avec des parties différentes dudit premier corps (CPS1) sans possibilité de retour naturel d'une configuration supplémentaire courante à une configuration supplémentaire précédente lorsque la température redevient inférieure à la température associée à celle de la configuration supplémentaire courante, ledit ensemble étant électriquement activable pour passer d'une configuration supplémentaire courante à la configuration supplémentaire suivante, les moyens d'activation (GEN) étant en outre aptes à faire circuler un courant électrique dans au moins une partie dudit ensemble (ENSI) de façon à élever sa température et le faire passer d'une configuration supplémentaire courante à sa configuration supplémentaire suivante.
10. 10. Circuit intégré selon la revendication 9 prise en combinaison avec l'une des revendications 2 à 5, dans lequel ledit premier corps comprend plusieurs bras de corps (CPS1a-CPS1c) structurellement identiques et spatialement mutuellement décalés, destinés respectivement à crocheter la poutre dans les différentes configurations supplémentaires.
11. 11. Circuit intégré selon la revendication 9 prise en combinaison avec l'une des revendications 6 à 8, dans lequel ledit premier corps (CPS1) comprend plusieurs parties formant crochet (CRX2a, CRX2b) toutes situées au sein du premier niveau de métallisation et mutuellement spatialement décalées, la partie formant crochet dudit ensemble étant respectivement emboîtée avec les différentes parties formant crochet du premier corps dans les différentes configurations supplémentaires.
12. 12. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif capacitif (DCP) comporte dans ledit logement (LG) un deuxième corps fixe électriquement conducteur (CPS2) dont une partie au moins forme ladite deuxième électrode (E2), une partie dudit ensemble thermiquement déformable formant la première électrode (El), les différentes configurations correspondant respectivement à différentes distances séparant les deux électrodes, et les moyens de détection comprennent en outre des moyens de lecture (CLC) de la valeur capacitive du dispositif capacitif.
13. 13. Circuit intégré selon la revendication 12, dans lequel ladite partie du corps (CPS2) formant ladite deuxième électrode (E2) est située au sein d'un niveau de métallisation différent de celui au sein duquel ledit ensemble.
14. 14. Circuit selon la revendication 12 ou 13, dans lequel ladite partie dudit ensemble thermiquement déformable formant la première électrode (El) est située à l'opposé de la partie dudit ensemble en contact avec le premier corps (CPS1) dans une configuration supplémentaire.
15. 15. Circuit intégré selon l'une des revendications 12 à 14, dans lequel les moyens de lecture comprennent un circuit électrique (CLC) connecté aux deux électrodes.
16. 16. Circuit selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de commande chiffrés (MCM) aptes à commander les moyens d'activation.
17. 17. Circuit selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens (MLB) configurés pour libérer la partie dudit ensemble en contact avec ledit premier corps dans une configuration supplémentaire de façon à l'autoriser à revenir à sa configuration initiale.