FR3118663A1 - Procédé de fabrication d’un dispositif de détection comportant une structure d’encapsulation comportant une couche mince opaque reposant sur une paroi périphérique minérale - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un procédé de fabrication d’un dispositif de détection (1) comportant les étapes de :
réalisation de détecteurs thermiques répartis en une matrice de détection (2p) et une matrice de compensation (2s) au moyen de couches sacrificielles minérales (41, 42) ;réalisation d’une structure d’encapsulation (30s) comportant une couche mince opaque (33) s’étendant au-dessus de la matrice de compensation (2s) ;suppression partielle des couches sacrificielles minérales (41, 42) par gravure chimique humide en milieu acide, de manière à libérer la matrice de détection (2p) et la matrice de compensation (2s), et à obtenir une paroi périphérique (31s) alors formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales (41, 42) et entourant la matrice de compensation (2s), la couche mince opaque (33) étant alors suspendue au-dessus de la matrice de compensation (2s) et reposant sur la paroi périphérique.
Figure pour l’abrégé : Fig.1E
Description
Le domaine de l’invention est celui des dispositifs de détection d’un rayonnement électromagnétique, en particulier infrarouge ou térahertz, comportant une structure d’encapsulation dans laquelle est située une matrice de détecteurs thermiques de compensation, la structure d’encapsulation comportant une couche mince supérieure opaque au rayonnement à détecter. L’invention s’applique notamment au domaine de l’imagerie infrarouge ou térahertz, de la thermographie, voire de la détection de gaz.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique peut comporter une matrice de pixels sensibles contenant chacun un détecteur thermique. Les détecteurs thermiques sont réalisés à partir d’un substrat de lecture contenant un circuit intégré (ROIC) de lecture et commande. Les détecteurs thermiques peuvent être du type à membrane absorbante 22 isolée thermiquement du substrat de lecture. La membrane absorbante 22 comporte un absorbeur du rayonnement électromagnétique à détecter associé à un transducteur thermométrique dont une propriété électrique varie en intensité en fonction de son échauffement.
La température du transducteur thermométrique étant cependant grandement dépendante de son environnement, la membrane absorbante 22 est habituellement isolée thermiquement du substrat et du circuit de lecture, lequel est disposé dans le substrat. Ainsi, la membrane absorbante 22 est généralement suspendue au-dessus du substrat par des piliers d’ancrage 21, et en est isolée thermiquement par des bras de maintien et d’isolation thermique. Ces piliers d’ancrage 21 et bras d’isolation présentent également une fonction électrique en assurant la connexion électrique de la membrane suspendue au circuit de lecture disposé dans le substrat.
Cependant, lors de la lecture d’un signal électrique du détecteur thermique lors de l’absorption du rayonnement électromagnétique, la part utile du signal électrique mesuré, qui est associée à l’échauffement du transducteur thermométrique (induit par l’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter), reste faible par rapport à l’intensité du signal électrique mesuré. Aussi, le dispositif de détection comporte habituellement des détecteurs thermiques dits de compensation destinés à mesurer la part non utile du signal électrique, également appelé mode commun, associée à l’environnement du détecteur thermique, laquelle est ensuite soustraite au signal de réponse pour en déduire la part utile.
Le dispositif de détection, en particulier lorsqu’il fonctionne en mode ‘rolling shutter’, peut alors comporter une matrice de pixels sensibles, et une matrice de pixels de compensation habituellement plus petite que la matrice de pixels sensibles, et un intégrateur de type CTIA disposés au pied de chaque colonne de pixels. En fonctionnement, la matrice de pixels sensibles est lue ligne par ligne. L’intégrateur reçoit le signal de réponse Iddu détecteur thermique et lui soustrait le signal électrique Icde mode commun mesuré par le détecteur de compensation correspondant. Ainsi, la part non utile contenue dans le signal de réponse Idest compensée par le mode commun Ic. On obtient ainsi la part utile Id-Icassociée à l’absorption du rayonnement électromagnétique à détecter, sans qu’il soit nécessaire de réguler spécifiquement la température du substrat.
Le document WO2012/056124A1 décrit un exemple de dispositif de détection comportant une matrice de pixels sensibles et une matrice de pixels de compensation. Chaque pixel comporte un détecteur thermique à membrane absorbante 22 suspendue au-dessus du substrat de lecture. Les détecteurs thermiques sont réalisés sur et au travers d’une première couche sacrificielle de polyimide, et sont recouverts par une deuxième couche sacrificielle. Une structure de compensation forme une cavité dans laquelle est située la matrice de pixels de compensation. Elle comporte une couche mince opaque permettant d’écranter les pixels de compensation, c’est-à-dire de ne pas transmettre le rayonnement électromagnétique à détecter. Pour cela, la couche mince opaque est réalisée par dépôt conforme de manière à recouvrir continûment la face supérieure et les flancs des deux couches sacrificielles. Aussi, la couche mince opaque comporte une paroi supérieure s’étendant au-dessus des pixels de compensation et une paroi périphérique, qui reposent sur le substrat de lecture, s’étendant autour de ces derniers.
Il existe cependant un besoin de disposer d’un procédé de fabrication d’un tel dispositif de détection permettant d’améliorer la tenue mécanique de la structure d’encapsulation de la matrice de compensation, sans dégrader la qualité de l’écrantage optique, et sans complexifier les étapes de réalisation.
L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur. Pour cela, l’objet de l’invention est un procédé de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comportant les étapes suivantes :
- réalisation, sur et au travers d’une première couche sacrificielle reposant sur un substrat de lecture, d’une matrice de détection formée de détecteurs thermiques destinés à détecter le rayonnement électromagnétique, et d’au moins une matrice dite de compensation formée de détecteurs thermiques destinés à ne pas détecter le rayonnement électromagnétique, une deuxième couche sacrificielle recouvrant les détecteurs thermiques et la première couche sacrificielle ;
- réalisation d’une structure d’encapsulation dite secondaire délimitant une cavité secondaire dans laquelle est située la matrice de compensation, et comportant une paroi périphérique ainsi qu’une paroi supérieure opaque reposant sur la paroi périphérique et formée d’au moins une couche mince opaque.
Selon l’invention, les première et deuxième couches sacrificielles sont réalisées en un matériau minéral. De plus, l’étape de réalisation de la structure d’encapsulation comporte les étapes suivantes :
- réalisation de la couche mince opaque de sorte qu’elle s’étende de manière continûment plane seulement sur une surface supérieure de la deuxième couche sacrificielle minérale ;
- réalisation, dans la couche mince opaque, d’évents disposés en regard de la matrice de compensation ;
- suppression partielle des première et deuxième couches sacrificielles minérales au travers des évents, par gravure chimique humide en milieu acide, de manière à libérer la matrice de détection et la matrice de compensation, et à obtenir la paroi périphérique alors formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales et entourant la matrice de compensation, la couche mince opaque étant alors suspendue au-dessus de la matrice de compensation et reposant sur la paroi périphérique.
Certains aspects préférés, mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants.
La couche mince opaque peut être une couche réfléchissante ou absorbante au rayonnement électromagnétique à détecter.
La couche mince opaque peut présenter une épaisseur uniforme.
La paroi supérieure opaque peut comporter en outre au moins une couche mince de renfort recouvrant la couche mince opaque, et peut présenter une bordure en saillie vis-à-vis de la paroi périphérique dans un plan parallèle au substrat de lecture, la bordure en saillie comportant la couche mince opaque et/ou la couche mince de renfort.
La cavité secondaire peut présenter une longueur et une largeur dans un plan parallèle au substrat de lecture, la largeur étant inférieure ou égale à 200µm. La largeur est inférieure à la longueur.
La paroi supérieure opaque peut ne pas comporter de piliers de renfort, réalisés d’un seul tenant et en un même matériau avec une couche mince de la paroi supérieure opaque, situés dans la cavité secondaire et venant reposer sur le substrat de lecture.
Les couches sacrificielles minérales peuvent être réalisées en un matériau absorbant au rayonnement électromagnétique à détecter.
La couche mince opaque peut être réalisée en un matériau à effet getter.
Le procédé de fabrication peut comporter les étapes suivantes :
- avant l’étape de suppression partielle, réalisation de la paroi supérieure opaque formée d’un empilement comportant une couche mince de protection réalisée en carbone amorphe inerte à un agent de gravure utilisé lors de l’étape de suppression partielle et située au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale, la couche mince opaque s’étendant uniquement sur et au contact de la couche mince de protection, de sorte que, lors de l’étape de suppression partielle, la couche mince opaque est protégée par la couche mince de protection ;
- après l’étape de suppression partielle, suppression d’au moins une partie de la couche mince de protection par gravure chimique, de manière à rendre libre une face inférieure de la couche mince opaque.
Le procédé de fabrication peut comporter une étape de réalisation d’une structure d’encapsulation principale délimitant une cavité principale dans laquelle est située la matrice de détection, et comportant une paroi supérieure principale comportant une couche mince d’encapsulation reposant sur une paroi périphérique principale, par les étapes suivantes :
- dépôt de la couche mince d’encapsulation sur la deuxième couche sacrificielle minérale, s’étendant au-dessus de la matrice de détection et de la matrice de compensation ;
- réalisation, dans la couche mince d’encapsulation, d’évents principaux disposés en regard de la matrice de détection ;
- la suppression partielle des première et deuxième couches sacrificielles minérales étant effectuée de manière à former la paroi périphérique principale alors formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales et entourant la matrice de détection, la couche mince d’encapsulation étant alors suspendue au-dessus de la matrice de détection et reposant sur la paroi périphérique principale.
Le procédé de fabrication peut comporter une étape de réalisation d’une chambre de communication reliant la cavité secondaire et la cavité principale, la chambre de communication étant délimitée latéralement par une portion non gravée des première et deuxième couches sacrificielles minérales.
Le procédé de fabrication peut comporter une étape de réalisation de piliers de renfort de la couche mince d’encapsulation, reposant sur le substrat de lecture, de préférence par l’intermédiaire de piliers d’ancrage des détecteurs thermiques de la matrice de détection.
La gravure chimique humide en milieu acide peut être effectuée à l’acide fluorhydrique en phase vapeur, et les première et deuxième couches sacrificielles minérales peuvent être réalisées en un matériau minéral à base de silicium.
L’invention porte également sur un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comportant :
- un substrat de lecture ;
- une matrice de détection formée de détecteurs thermiques destinés à détecter le rayonnement électromagnétique ;
- au moins une matrice dite de compensation formée de détecteurs thermiques destinés à ne pas détecter le rayonnement électromagnétique ;
- une structure d’encapsulation dite secondaire délimitant une cavité secondaire dans laquelle est située la matrice de compensation, et comportant une paroi périphérique ainsi qu’une paroi supérieure opaque reposant sur la paroi périphérique et formée d’au moins une couche mince opaque ;
- la couche mince opaque s’étendant de manière continûment plane, et la paroi périphérique étant réalisée en un matériau minéral.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
les figures 1A à 1F sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon un mode de réalisation ;
la est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un dispositif de détection selon une variante au mode de réalisation illustré sur la , dans lequel il comporte plusieurs cavités secondaires ;
les figures 3A à 3F sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon une variante de réalisation, dans laquelle la couche mince opaque est réalisée en un matériau à effet getter ;
les figures 4A à 4D sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon un autre mode de réalisation, dans lequel la structure d’encapsulation de la matrice de détection comporte un capot rapporté et assemblé au substrat de lecture.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
les figures 1A à 1F sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon un mode de réalisation ;
la
les figures 3A à 3F sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon une variante de réalisation, dans laquelle la couche mince opaque est réalisée en un matériau à effet getter ;
les figures 4A à 4D sont des vues schématiques et partielles illustrant différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection selon un autre mode de réalisation, dans lequel la structure d’encapsulation de la matrice de détection comporte un capot rapporté et assemblé au substrat de lecture.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près, et de préférence à 5% près. Par ailleurs, les termes « compris entre … et … » et équivalents signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
L’invention porte d’une manière générale sur un procédé de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique infrarouge ou térahertz.
Ce dispositif de détection comporte une pluralité de détecteurs thermiques, lesquels sont répartis de manière à former au moins une matrice dite sensible, ou matrice de détection, de détecteurs thermiques destinés à détecter le rayonnement électromagnétique, et au moins une matrice dite de compensation de détecteurs thermiques destinés à ne pas détecter le rayonnement électromagnétique.
Le procédé de fabrication comporte une étape de réalisation de la matrice de détecteurs thermiques au moyen de couches sacrificielles dites minérales, réalisées en un matériau minéral ou inorganique, ces couches sacrificielles étant destinées à former une paroi périphérique d’une structure d’encapsulation. Il s’agit ici d’un matériau diélectrique à base de silicium permettant également la réalisation d’une couche diélectrique inter-métal du circuit de lecture, c’est-à-dire un matériau électriquement isolant, avec par exemple une constante diélectrique, ou permittivité relative, inférieure ou égale à 3,9, limitant ainsi la capacité parasite entre les interconnexions. Ce matériau minéral ne comporte pas de chaînes carbonées, et peut être un oxyde de silicium SiOxou un nitrure de silicium SixNy, voire un matériau organosilicié tel que du SiOC, du SiOCH, ou d’un matériau de type verre fluoré tel que du SiOF. Il s’agit de préférence d’un oxyde de silicium SiOx.
Le procédé de fabrication comporte également une étape de suppression partielle des couches sacrificielles minérales par une gravure chimique humide en milieu acide, par exemple à l’acide fluorhydrique en phase vapeur (HF vapeur). Par gravure humide, on entend d’une manière générale que l’agent de gravure se présente en phase liquide ou en phase vapeur, et ici, de préférence, en phase vapeur.
La matrice de compensation est située dans une cavité, de préférence hermétique, formée par une structure d’encapsulation qui s’étend au-dessus et autour des détecteurs thermiques de compensation. La structure d’encapsulation comporte au moins :
- une paroi périphérique minérale qui s’étend autour de la matrice de compensation et délimite latéralement la cavité. Comme explicité plus loin, la paroi périphérique minérale est formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales ;
- une paroi supérieure opaque, qui s’étend au-dessus de la matrice de compensation et délimite verticalement la cavité. Cette paroi supérieure opaque comporte au moins une couche mince opaque en un matériau opaque au rayonnement électromagnétique à détecter, c’est-à-dire dont la transmission est inférieure ou égale à 5%, voire inférieure ou égale à 1%.
Par couche mince, on entend une couche formée par les techniques de dépôt de matériau de la microélectronique, dont l’épaisseur est de préférence inférieure ou égale à 10µm. Par ailleurs, une couche mince est dite transparente lorsqu’elle présente un taux de transmission supérieur ou égal à 50%, de préférence à 75%, voire à 90% pour une longueur d’onde centrale de la gamme spectrale du rayonnement électromagnétique à détecter. Le taux d’absorption de la couche mince est de préférence inférieur ou égal à 50%, de préférence à 25%, et de préférence encore à 10%.
Différents modes de réalisation sont illustrés par la suite, et diffèrent essentiellement en ce qui concerne la structure d’encapsulation définissant la cavité principale dans laquelle est située la matrice de détection. Il peut ainsi s’agir d’une structure d’encapsulation entièrement réalisée par dépôt de couches minces transparentes sur et au travers des couches sacrificielles minérales ; ou d’une structure d’encapsulation dont au moins une partie est reportée et assemblée au substrat de lecture.
Les figures 1A à 1F illustrent, de manière schématique et partielle, différentes étapes d’un procédé de fabrication d’un dispositif de détection 1 selon un mode de réalisation, dans lequel les structures d’encapsulation 30s, 30p de la matrice de compensation 2s et de la matrice de détection 2p sont réalisées par dépôt de couches minces sur et au travers des couches sacrificielles minérales 41, 42. Par souci de clarté, seule une partie de la matrice de détection 2p et de la structure d’encapsulation 30p correspondante sont représentées sur les figures. Dans cet exemple, le dispositif de détection 1 comporte une matrice de compensation 2s située dans une cavité secondaire 3s, mais il peut en variante comporter plusieurs matrices de compensation situées chacune dans une cavité secondaire 3s dédiée (cf. ).
On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel XYZ, où le plan XY est sensiblement parallèle au plan du substrat de lecture 10, l’axe Z étant orienté suivant une direction sensiblement orthogonale au plan du substrat de lecture 10 en direction des détecteurs thermiques 20p, 20s. Les termes « vertical » et « verticalement » s’entendent comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle à l’axe Z, et les termes « horizontal » et « horizontalement » comme étant relatifs à une orientation sensiblement parallèle au plan XY. Par ailleurs, les termes « inférieur » et « supérieur » s’entendent comme étant relatifs à un positionnement croissant lorsqu’on s’éloigne du substrat de lecture 10 suivant la direction +Z.
Le dispositif de détection 1 comporte :
- une matrice 2p, dite sensible, de détecteurs thermiques 20p destinés à recevoir et détecter le rayonnement électromagnétique d’intérêt, la matrice de détection 2p étant de préférence située dans une cavité principale 3p définie par une structure d’encapsulation principale 30p ;
- au moins une matrice 2s, dite de compensation, de détecteurs thermiques 20s destinés à ne pas recevoir le rayonnement électromagnétique d’intérêt, la matrice de compensation 2s étant située dans une cavité secondaire 3s définie par une structure d’encapsulation secondaire 30s. Cette structure d’encapsulation secondaire 30s comporte une paroi supérieure opaque 32s reposant sur une paroi périphérique minérale 31s et comportant a minima une couche mince opaque 33.
A titre d’exemple, les détecteurs thermiques 20p sont ici adaptés à détecter un rayonnement infrarouge dans la gamme LWIR (Long Wavelength Infrared, en anglais) dont la longueur d’onde est comprise entre 8µm et 14µm environ. Les détecteurs thermiques 20p et 20s sont connectés à un circuit de lecture 14 situé dans le substrat 10 (dit alors substrat de lecture). Les détecteurs thermiques sensibles 20p forment ainsi des pixels sensibles agencés préférentiellement de manière périodique, et peuvent présenter une dimension latérale dans le plan du substrat de lecture 10, de l’ordre de quelques dizaines de microns, par exemple égale à 10µm environ voire moins.
Les détecteurs thermiques de compensation 20s sont structurellement similaires ou identiques aux détecteurs thermiques sensibles 20p dans le sens où ils comportent une membrane suspendue 22 par des bras de maintien (non représentés) et des piliers d’ancrage 21. La membrane suspendue 22 peut également comporter un transducteur thermométrique. Ils peuvent alors fournir au circuit de lecture 14 un signal électrique représentatif d’un échauffement par effet Joule lors de la lecture. Notons par ailleurs que certains détecteurs thermiques de compensation peuvent également fournir au circuit de lecture 14 un signal électrique représentatif, en outre, de la température du substrat de lecture 10 (mode commun). Pour cela, ces détecteurs thermiques sont thermalisés au substrat de lecture 10 dans la mesure où les bras de maintien n’assurent pas l’isolation thermique de la membrane absorbante 22 vis-à-vis du substrat de lecture 10
En référence à la , on réalise la matrice de détection 2p et la matrice de compensation 2s, à partir du substrat de lecture 10, sur et au travers d’une première couche sacrificielle minérale 41. Le substrat de lecture 10 est réalisé à base de silicium, et est formé d’un substrat support 11 contenant le circuit de lecture 14 adapté à commander et lire les détecteurs thermiques 20p, 20s. Le circuit de lecture 14 se présente ici sous la forme d’un circuit intégré CMOS. Il comporte entre autres des portions de lignes conductrices séparées les unes des autres par des couches isolantes inter-métal réalisées en un matériau diélectrique, par exemple un matériau minéral à base de silicium tel qu’un oxyde de silicium SiOx, un nitrure de silicium SiNx, entre autres. Des portions conductrices 12 affleurent la surface du substrat support 11, et assurent la connexion électrique des piliers d’ancrage 21 des détecteurs thermiques 20p, 20s au circuit de lecture 14. De plus, une ou plusieurs portions ou plots de connexion 7 (cf. ) affleurent la surface du substrat support 11, et permettent de connecter le circuit de lecture 14 à un dispositif électronique externe (non représenté). Dans cet exemple, le circuit de lecture 14 est adapté à lire un signal électrique émis par les détecteurs thermiques de compensation 20s, qui est représentatif de l’échauffement par effet Joule lors de la lecture (et éventuellement représentatif de la température du substrat de lecture 10). Ainsi, en faisant une lecture différentielle du détecteur thermique sensible 20p et du détecteur thermique de compensation 20s, on peut soustraire du signal électrique ‘brut’ la composante parasite liée à l’échauffement par effet Joule (et éventuellement la composante liée à la température du substrat) pour ne conserver que la partie utile liée à la détection du rayonnement électromagnétique d’intérêt.
Le substrat de lecture 10 peut comporter un réflecteur (non représenté) disposé en regard de chaque détecteur thermique sensible 20p. Le réflecteur peut être formé par une portion d’une ligne conductrice du dernier niveau d’interconnexion, celle-ci étant réalisée en un matériau adapté à réfléchir le rayonnement électromagnétique à détecter. Il s’étend en regard de la membrane absorbante 22 du détecteur thermique sensible 20p, et est destiné à former avec celle-ci une cavité interférentielle quart d’onde vis-à-vis du rayonnement électromagnétique à détecter. Il s’étend de préférence également en regard de la membrane absorbante du détecteur thermique de compensation 20s.
Enfin, le substrat de lecture 10 comporte ici une couche de protection 13 de manière à recouvrir notamment la couche isolante inter-métal supérieure. Cette couche de protection 13 correspond ici à une couche d’arrêt de gravure réalisée en un matériau sensiblement inerte à l’agent de gravure chimique utilisé ultérieurement pour supprimer les différentes couches sacrificielles minérales, par exemple au milieu HF en phase vapeur. Cette couche de protection 13 forme ainsi une couche hermétique et chimiquement inerte, et électriquement isolante pour éviter tout court-circuit entre les piliers d’ancrage 21. Elle permet ainsi d’éviter que les couches isolantes inter-métal sous-jacentes ne soient gravées lors de cette étape de suppression des couches sacrificielles minérales. Elle peut être formée en un oxyde ou nitrure d’aluminium, voire en trifluorure d’aluminium, ou encore en silicium amorphe non intentionnellement dopé.
On réalise ensuite les détecteurs thermiques 20p, 20s sur le substrat de lecture 10. Ces étapes de réalisation sont identiques ou similaires à celles décrites notamment dans le document EP3239670A1. Les détecteurs thermiques sensibles 20p et les détecteurs thermiques de compensation 20s présentent ici avantageusement une structure similaire. Ils sont ici des microbolomètres comportant chacun une membrane absorbante 22, i.e. apte à absorber le rayonnement électromagnétique à détecter, suspendue au-dessus du substrat de lecture 10 par des piliers d’ancrage 21 et des bras de maintien (non représentés). Les bras de maintien assurent également l’isolation thermique des membranes absorbantes vis-à-vis du substrat de lecture 10. C’est le cas bien entendu des détecteurs thermiques sensibles 20p, mais également des détecteurs thermiques de compensation 20s qui fournissent ainsi un signal électrique représentatif d’un échauffement par effet Joule lors de la lecture.
La réalisation de membranes absorbantes 22 est classiquement effectuée par des techniques de micro-usinage de surface consistant à réaliser les piliers d’ancrage 21 au travers d’une première couche sacrificielle minérale 41, et les bras de maintien ainsi que les membranes absorbantes 22 sur la face supérieure de la couche sacrificielle minérale 41. Chaque membrane absorbante 22 comporte en outre un transducteur thermométrique, par exemple un matériau thermistance, relié au circuit de lecture 14 par des connexions électriques prévues dans les bras d’isolation thermique et dans les piliers d’ancrage 21.
Les détecteurs thermiques sensibles 20p sont situés dans une zone principale de la surface du substrat de lecture 10 destinée à correspondre à la cavité principale 3p (cavité de détection), et les détecteurs thermiques de compensation 20s sont situés dans une zone secondaire de cette surface destinée à correspondre à la cavité secondaire 3s (cavité de compensation). Notons que la matrice de détection 2p peut contenir un grand nombre de détecteurs thermiques 20p, par exemple 640×480. La matrice de compensation 2s peut, à titre d’exemple, contenir 4×480 détecteurs thermiques 20s. La zone principale présente donc une plus grande surface que la zone secondaire.
On dépose ensuite une deuxième couche sacrificielle minérale 42 préférentiellement de même nature que la couche sacrificielle minérale 41. La couche sacrificielle minérale 42 recouvre ainsi la couche sacrificielle minérale 41 ainsi que les détecteurs thermiques sensibles 20p et les détecteurs thermiques de compensation 20s. Elle présente une face supérieure libre sensiblement plane. D’une manière générale, les différentes couches sacrificielles minérales 41, 42 peuvent être un oxyde de silicium obtenu à partir d’un composé TEOS (orthosilicate de tétraéthyle) déposé par PECVD.
En référence à la , on réalise la couche mince opaque 33 destinée à écranter la matrice de compensation 2s, c’est-à-dire à éviter la transmission du rayonnement électromagnétique à détecter en direction des détecteurs thermiques de compensation 20s. La couche mince opaque 33 peut être une couche réfléchissante ou absorbante du rayonnement électromagnétique d’intérêt. La couche mince opaque 33 est réalisée de sorte qu’elle s’étende de manière continûment plane seulement sur une surface supérieure de la couche sacrificielle minérale 42.
Dans cet exemple, on dépose une couche mince opaque 33 sur et au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale 42. En variante, une ou plusieurs couches minces peuvent avoir été déposées au préalable sur la deuxième couche sacrificielle minérale 42. La couche mince opaque 33 est déposée de manière à s’étendre de manière continûment plane au-dessus de la matrice de compensation 2s. Par continûment plane, on entend que la couche mince opaque 33 s’étend de manière planaire dans le plan XY sur toute son étendue surfacique. Elle est déposée de sorte qu’elle présente une épaisseur sensiblement constante.
Dans le cas d’un matériau réfléchissant, il peut s’agir de l’aluminium, de l’or, du tungstène, du cuivre ou du titane, avec une épaisseur constante par exemple comprise entre 100nm et quelques centaines de nanomètres, par exemple égale à 300nm environ. De préférence l’épaisseur de la couche mince opaque 33 est inférieure ou égale à 1µm pour ne pas complexifier le procédé de fabrication. Ces matériaux de la couche mince opaque 33 sont avantageusement sensiblement inertes (ou faiblement réactifs) à la gravure chimique humide mise en œuvre pour supprimer partiellement les couches sacrificielles minérales 41, 42. Dans le cas où le matériau est faiblement réactif à l’agent de gravure utilisé, l’épaisseur du matériau déposé sera légèrement supérieure à l’épaisseur finale souhaitée, pour tenir compte d’une légère gravure partielle (amincissement) lors de l’étape de gravure chimique humide.
La couche mince opaque 33 peut être déposée par des techniques de dépôt en couche mince garantissant une uniformité de son épaisseur, par exemple par dépôt physique en phase vapeur (PVD, pourPhysical Vapor Deposition, en anglais), du type par pulvérisation cathodique d’une cible métallique ou par évaporation sous vide d’un métal chauffé dans un creuset.
On structure ensuite la couche mince opaque 33 par lithographie et gravure localisée, de sorte qu’elle ne s’étende pas au-dessus de la matrice de détection 2p. Elle peut ainsi s’étendre partout sur la deuxième couche sacrificielle minérale 42 (hormis au-dessus de la matrice de détection 2p – comme illustré sur la ), ou peut ne s’étendre qu’au-dessus de la matrice de compensation 2s et de la zone secondaire (comme illustré sur la ). Quoi qu’il en soit, la couche mince opaque 33 s’étend au moins en partie au-dessus de la zone où sera localisée la paroi périphérique minérale 31s de la structure d’encapsulation secondaire 30s.
De préférence, on réalise ici des échancrures 43 et de préférence des portions isolantes 44 en vue de la réalisation de piliers de renfort 35 de couche mince d’encapsulation 34 de la structure d’encapsulation principale 30p. Dans un premier temps, on réalise plusieurs échancrures 43 qui s’étendent à partir de la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle minérale 42 suivant l’axe Z pour déboucher sur des piliers d’ancrage 21 des détecteurs thermiques sensibles 20p. Ensuite, on réalise avantageusement une pluralité de portions isolantes 44 dans les échancrures 43. Ces portions isolantes 44 sont des portions d’une couche mince réalisée en un matériau électriquement isolant. Elles permettent d’éviter un contact électrique entre les détecteurs thermiques sensibles 20p et la couche mince d’encapsulation 34 via ses piliers de renfort 35. Pour cela, on dépose une couche mince isolante sur la surface rendue libre des piliers d’ancrage 21 à l’intérieur des échancrures 43. La couche mince isolante est ici avantageusement gravée localement au-dessus des détecteurs thermiques sensibles 20p, de manière à ne pas perturber ou réduire la transmission du rayonnement électromagnétique à détecter, mais elle pourrait ne pas être gravée. Elle peut présenter une épaisseur comprise entre 10nm et 200nm environ. Elle est réalisée en un matériau inerte à la gravure chimique humide mise en œuvre lors de la suppression des couches sacrificielles minérales, qui peut être choisi parmi l’AlN, l’Al2O3, l’HfO2.
En référence à la , on réalise la couche mince d’encapsulation 34 de la structure d’encapsulation principale 30p, cette couche mince d’encapsulation 34 étant formée d’une portion supérieure s’étendant au-dessus de la matrice de détection 2p, et comportant des piliers de renfort 35 situés dans la zone principale, distincts les uns des autres, et reposant sur le substrat de lecture 10 via les piliers d’ancrage 21 des détecteurs thermiques sensibles 20p. Pour cela, on procède au dépôt conforme de la couche mince d’encapsulation 34, réalisée en un matériau transparent au rayonnement électromagnétique d’intérêt et inerte à la gravure chimique humide mise en œuvre ultérieurement, d’une épaisseur comprise par exemple entre 200nm et 2µm, par exemple égale à 800nm environ voire moins, par exemple du silicium amorphe, du germanium amorphe, un alliage silicium-germanium amorphe, entre autres. La couche mince d’encapsulation 34 est déposée sur la couche sacrificielle minérale 42 ainsi que dans les échancrures 43, par exemple par une technique de dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour Chemical Vapor Deposition, en anglais). De préférence, elle recouvre également la couche mince opaque 33, assurant ainsi un renforcement de la tenue mécanique de ce qui sera la paroi supérieure opaque 32s de la structure d’encapsulation secondaire 30s. La couche mince d’encapsulation 34 comprend ainsi, réalisés d’un seul tenant et en le ou les mêmes matériaux : une portion supérieure, sensiblement plane dans le plan XY, qui s’étend au-dessus suivant l’axe Z de la matrice de détection 2p, et des piliers de renfort 35 qui reposent sur le substrat de lecture 10, ici de manière indirecte via les piliers d’ancrage 21.
La couche mince d’encapsulation 34 forme ici une lame quart d’onde vis-à-vis du rayonnement électromagnétique d’intérêt. Ainsi, dans le cas du silicium amorphe et pour une bande spectrale de détection allant de 8µm à 14µm, elle présente avantageusement une épaisseur de 800nm environ. Ainsi, la paroi supérieure opaque 32s comportant la couche mince opaque 33 et la couche mince d’encapsulation 34 (lame quart d’onde) forme un empilement interférentiel qui, tout en restant opaque au rayonnement électromagnétique d’intérêt, permet de réduire la réflexion de ce dernier par absorption dans la lame quart d’onde. Notons ici que la paroi supérieure opaque 32s peut bien entendu comporter des couches minces supplémentaires, améliorant ainsi les propriétés interférentielles de cet empilement.
Les piliers de renfort 35 présentent des dimensions dans le plan XY de l’ordre de celles des piliers d’ancrage 21. Ainsi, les piliers d’ancrage 21 peuvent comporter chacun une portion verticale de dimensions dans le plan XY de l’ordre de 0.5µm à 1µm surmontée par une portion supérieure débordant latéralement de l’ordre de 0.2µm à 0.5µm vis-à-vis de la portion verticale. Les piliers de renfort 35 peuvent présenter ici des dimensions dans le plan XY de l’ordre de 0.5µm à 2µm environ.
On réalise ensuite des évents 36p, 36s permettant de réaliser les cavités principale 3p et secondaire 3s. Ces évents 36p, 36s débouchent sur la couche sacrificielle minérale 42 et sont destinés à permettre l’évacuation des différentes couches sacrificielles minérales 41, 42 hors de la cavité principale 3p et de la cavité secondaire 3s. Des premiers évents 36p sont réalisés au travers de la couche mince d’encapsulation 34 et sont destinés à la formation de la cavité principale 3p. Des deuxièmes évents 36s sont réalisés au travers de la couche mince d’encapsulation 34 et de la couche mince opaque 33, et sont destinés à la formation de la cavité secondaire 3s. Les évents 36p, 36s sont disposés uniquement en regard de la zone principale et de la zone secondaire, par exemple à raison de un évent par détecteur thermique. Ainsi, ils permettront de libérer totalement la surface du substrat de lecture 10 dans les zones principale et secondaire, et de former la paroi périphérique minérale 31s. Dans cet exemple, les évents 36p, 36s sont situés à la perpendiculaire des membranes suspendues des détecteurs thermiques sensibles 20p et des détecteurs thermiques de compensation 20s, mais ils peuvent être disposés différemment, notamment à la perpendiculaire de leurs piliers d’ancrage 21. Les évents 36p, 36s peuvent présenter différentes formes dans le plan XY, par exemple une forme circulaire d’un diamètre de 0.4µm voire moins. Ainsi, les premiers évents 36p ne perturbent pas ou peu la transmission du rayonnement électromagnétique d’intérêt, et les deuxièmes évents 36s ne perturbent pas ou peu l’écrantage vis-à-vis de ce rayonnement électromagnétique d’intérêt.
En référence à la , on effectue une gravure chimique adaptée à supprimer partiellement les couches sacrificielles minérales 41, 42. La gravure chimique est une gravure humide en milieu acide, par exemple à l’acide fluorhydrique en phase vapeur. Les produits de la réaction chimique sont évacués au travers des évents 36p, 36s.
Du fait de la disposition des évents 36p, 36s situés uniquement en regard des matrices de détection 2p et de compensation 2s, l’agent de gravure supprime entièrement les couches sacrificielles minérales 41, 42 situées dans ces zones, mais la gravure chimique est effectuée de sorte que l’agent de gravure ne grave pas une portion périphérique des couches sacrificielles minérales 41, 42 qui s’étend autour de la matrice de compensation 2s, et ici également autour de la matrice de détection 2p. Ainsi, la paroi périphérique minérale 31s entoure la matrice de compensation 2s et délimite latéralement la cavité secondaire 3s. Une paroi périphérique minérale entoure également la matrice de détection 2p et délimite latéralement la cavité principale 3p (cf. ). Les deux parois périphériques minérales 31s, 31p sont confondues entre la cavité principale 3p et la cavité secondaire 3s.
Ainsi, la couche mince opaque 33 et la couche mince d’encapsulation 34 forment ensemble une paroi supérieure opaque 32s, suspendue au-dessus de la matrice de compensation 2s, qui repose sur la paroi périphérique minérale 31s. Elle participe à délimiter, avec cette dernière, la cavité secondaire 3s. Et la couche mince d’encapsulation 34 est suspendue au-dessus de la matrice de détection 2p, et participe à délimiter la cavité principale 3p. Elle repose sur la paroi périphérique minérale 31p.
A la différence du document WO2012/056124A1, la structure d’encapsulation 30s de la cavité secondaire 3s ne comporte pas une paroi périphérique formée d’une couche mince qui s’étendrait au-dessus et autour de la matrice de compensation 2s, et viendrait jusqu’au substrat de lecture 10. Dans le cadre de l’invention, la structure d’encapsulation 30s de la cavité secondaire 3s comporte la paroi périphérique minérale 31s et une paroi supérieure opaque 32s qui repose sur cette dernière, et s’étend de manière continûment plane au-dessus de la matrice de compensation 2s.
En référence à la , on dépose une couche de scellement 37 sur la couche mince d’encapsulation 34 avec une épaisseur suffisante pour assurer le scellement, i.e. le bouchage, des évents 36s, 36p. Elle s’étend au moins en regard de la cavité principale 3p et de la cavité secondaire 3s. La couche de scellement 37 est transparente au rayonnement électromagnétique à détecter, et peut être réalisée en germanium avec une épaisseur de 1.7µm environ par un dépôt sous vide pour une mise sous vide des détecteurs thermiques. On peut également déposer une couche antireflet (non représentée) permettant d’optimiser la transmission du rayonnement électromagnétique au travers de la structure d’encapsulation principale 30p. Cette couche antireflet peut être réalisée en sulfure de zinc avec une épaisseur de 1.2µm environ.
La illustre en vue de dessus, de manière schématique et partielle, le dispositif de détection 1. La matrice de compensation 2s est située dans la cavité secondaire 3s, laquelle est délimitée latéralement par la paroi périphérique minérale 31s (dont la bordure intérieure est représentée par un trait en pointillé) et verticalement par la couche mince opaque 33 (trait continu). Cette dernière s’étend de manière continûment planaire au-dessus de la matrice de compensation 2s, avec une épaisseur constante, et repose sur la paroi périphérique minérale 31s. La matrice de détection 2p est située dans la cavité principale 3p, laquelle est délimitée latéralement par la paroi périphérique minérale 31p (trait en pointillé) et verticalement par la couche mince d’encapsulation 34 (non représentée). Des plots de connexion 7 sont ici situés en bordure des matrices de détecteurs thermiques 20p, 20s, et permettent de connecter le circuit de lecture 14 à un circuit électrique externe (non représenté). Ils sont accessibles de l’extérieur par des ouvertures réalisées dans des portions non gravées des couches sacrificielles minérales (au travers des couches 37, 34, 42 puis 41). On note que la cavité secondaire 3s présente une dimension latérale inférieure aux dimensions de la cavité principale 3p. Elle peut ainsi être inférieure ou égale à 200µm. Cette largeur est définie de sorte que la structure d’encapsulation secondaire 30s ne nécessite pas de piliers de renfort 35, à la différence ici de la structure d’encapsulation principale 30p, qui seraient réalisés d’un seul tenant et en un même matériau avec une couche mince (ici la couche mince 34) de la paroi supérieure opaque 32s.
On obtient ainsi une cavité hermétique secondaire 3s, de préférence sous vide ou à pression réduite, dans laquelle sont logés les détecteurs thermiques de compensation 20s. La structure d’encapsulation secondaire 30s comporte donc une paroi supérieure opaque 32s formée ici de la couche mince opaque 33, de la couche mince d’encapsulation 34, et de la couche mince de scellement 37, cette paroi supérieure opaque 32s reposant sur la paroi périphérique minérale 31s.
Ainsi, la structure d’encapsulation secondaire 30s ne comporte pas de structure de support de la paroi supérieure opaque 32s sur le substrat de lecture 10 autre que la paroi périphérique minérale 31s, laquelle est issue des couches sacrificielles minérales 41, 42 nécessaires à la réalisation des détecteurs thermiques 20p, 20s. Elle ne comporte donc pas une paroi périphérique en couche mince, réalisée au travers des couches sacrificielles minérales 41, 42, qui viendrait reposer directement sur le substrat de lecture 10, comme dans le document WO2012/056124A1. De plus, la paroi périphérique minérale 31s n’est pas réfléchissante, ce qui permet d’éviter que de la lumière parasite soit réfléchie vers les détecteurs thermiques sensibles 20p.
Outre le fait que cela permet de réduire la complexité du procédé de fabrication (en nombre d’étapes de réalisation, notamment), on évite également d’effectuer une gravure localisée des couches sacrificielles minérales 41, 42 qui viendrait déboucher sur la couche de protection 13 du substrat de lecture 10. On évite ainsi tout risque de dégradation de cette couche de protection 13, notamment en termes d’étanchéité, ce qui écarte les risques de dégradation du substrat de lecture 10 lors de la gravure chimique humide à l’HF vapeur. De plus, on améliore la tenue mécanique de la structure d’encapsulation 30s dans la mesure où la paroi supérieure opaque 32s est assemblée au substrat de lecture 10 par une paroi périphérique minérale 31s qui présente une interface avec le substrat de lecture 10 de plus grande surface que dans le cas d’une paroi périphérique en couche mince.
De plus, l’absence de piliers de renfort 35 dans la cavité secondaire 3s permet d’éviter une variation de la topologie de la couche mince opaque 33 dans le plan XY, voire une variation d’épaisseur. De telles variations peuvent se traduire par une dégradation de la propriété optique d’opacité de la couche mince opaque 33. De plus, de tels piliers de renfort s’étendraient au travers d’ouvertures pratiquées dans la couche mince opaque 33 ; ces ouvertures dégraderaient l’écrantage de la matrice de compensation 2s. Aussi, par l’absence des piliers de renfort 35 dans la cavité secondaire 3s, la couche mince opaque 33 peut rester continûment plane et d’épaisseur constante, préservant ainsi la bonne uniformité de sa propriété optique d’opacité.
Par ailleurs, le fait de réaliser la couche mince opaque 33 par dépôt PVD ouvre un plus grand choix de matériaux possibles, notamment métalliques, que dans le cas où la couche mince opaque 33 forme une paroi périphérique en couche mince, comme dans le WO2012/056124A1. En effet, dans ce cas, il serait nécessaire d’utiliser des techniques de dépôt spécifiques, comme par exemple le dépôt chimique en phase vapeur (CVD, pourChemical Vapor Deposition, en anglais), ce qui limite le choix des matériaux possibles. Par ailleurs, un plus grand choix des matériaux possibles permet de choisir un matériau opaque présentant une fonction supplémentaire, telle qu’une fonction getter, comme décrit plus loin en référence aux à 3F.
Par ailleurs, la couche mince opaque 33, en reposant sur la paroi périphérique minérale 31s, peut déborder latéralement vis-à-vis de la matrice de compensation 2s, ce qui permet d’obtenir une bonne efficacité d’écrantage. L’efficacité d’écrantage est d’ailleurs d’autant plus importante que le matériau de la paroi périphérique minérale 31s peut participer à écranter latéralement le rayonnement électromagnétique d’intérêt. En effet, à titre d’exemple, un oxyde de silicium présente une absorption élevée dans la bande spectrale entre 8 et 14µm.
Enfin, la paroi supérieure opaque 32s est décrite dans cet exemple à titre illustratif. D’autres configurations sont bien entendu possibles. Ainsi, la paroi supérieure opaque 32s peut comporter d’autres couches minces, situées sous ou sur la couche mince opaque 33. Par ailleurs, l’agencement des couches minces dans la paroi supérieure opaque 32s peut être choisi de manière à tenir compte des différences de contraintes mécaniques dans chacune des couches minces.
La est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un dispositif de détection 1 selon une variante de celui illustré sur la . Dans cet exemple, le dispositif de détection 1 se distingue de celui décrit sur la essentiellement en ce qu’il comporte plusieurs cavités secondaires, ici deux, qui logent chacune une matrice de compensation 2s. Les deux cavités secondaires sont adjacentes et sont séparées par une même paroi périphérique minérale 31s. La couche mince opaque 33 s’étend ici de manière continue au-dessus des deux matrices de compensation 2s. Elle repose donc sur la paroi périphérique minérale 31s située entre les deux cavités secondaires. En variante, les structures d’encapsulation secondaires 30s peuvent comporter chacune une couche mince opaque 33 dédiée. Quoi qu’il en soit, il est avantageux de prévoir plusieurs cavités secondaires lorsque le nombre requis de détecteurs thermiques de compensation 20s ne permet pas de les loger tous dans une même cavité secondaire sans avoir à réaliser des piliers de renfort 35 similaires à ceux de la cavité principale. Autrement dit, il est avantageux de loger les détecteurs thermiques de compensation 20s dans plusieurs cavités secondaires d’une dimension latérale suffisamment réduite pour éviter d’avoir à réaliser des piliers de renfort 35, par exemple inférieure ou égale à 200µm environ.
Les figures 3A à 3F illustrent, de manière schématique et partielle, différentes étapes d’un procédé de fabrication selon une variante du mode de réalisation illustré sur les à 1F. Dans cet exemple, la couche mince opaque 33 est réalisée en un matériau présentant une fonction de getter. D’une manière générale, un matériau à effet getter est un matériau destiné à être exposé à l’atmosphère de la cavité hermétique et apte à réaliser un pompage gazeux par absorption et/ou adsorption. Il peut s’agir du matériau métallique réfléchissant au rayonnement électromagnétique d’intérêt, par exemple le titane.
Dans cet exemple, le matériau métallique est sensible à l’agent de gravure utilisé lors de la gravure chimique humide en milieu acide utilisée pour la suppression partielle des couches sacrificielles minérales 41, 42. Aussi, il est protégé de cet agent de gravure par une couche sacrificielle de protection 38 réalisée en carbone amorphe.
Le carbone amorphe peut éventuellement être de type DLC (pourDiamond Like Carbon, en anglais), c’est-à-dire qu’il présente un fort taux d’hybridation en carbone sp3. Il est sensiblement inerte vis-à-vis de la gravure chimique humide effectuée pour supprimer partiellement les couches sacrificielles minérales 41, 42, c’est-à-dire qu’il réagit peu ou pas avec l’agent de la gravure chimique humide. Aussi, à l’issue de cette étape de suppression partielle, il protège toujours le matériau getter. La couche sacrificielle de protection 38 est adaptée à être supprimée par une deuxième gravure chimique telle qu’une gravure chimique sèche dont un agent de gravure est par exemple de l’oxygène contenu dans un plasma.
En référence à la , on réalise la matrice de détection 2p et la matrice de compensation 2s, sur et au travers de la première couche sacrificielle minérale 41. La deuxième couche sacrificielle minérale 42 recouvre les deux matrices de détecteurs thermiques 20p, 20s ainsi que la première couche sacrificielle minérale 41. Elle présente une face supérieure plane. Cette étape est identique à celle décrite précédemment.
En référence à la , on réalise un empilement opaque formée d’une couche mince de protection 38 et de la couche mince opaque 33. Cet empilement s’étend de manière planaire et continue au-dessus de la matrice de compensation 2s, et ne s’étend pas au-dessus de la matrice de détection 2p. Il est destiné à reposer sur la paroi périphérique minérale 31s.
La couche mince de protection 38 repose sur et au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale 42. Elle est destinée à protéger la couche mince opaque 33 lors de la gravure chimique humide mise en œuvre lors de la suppression partielle des couches sacrificielles minérales 41, 42. Elle est destinée à être supprimée lors d’une deuxième gravure chimique, à laquelle la couche mince opaque 33 est sensiblement inerte, par exemple par gravure chimique sèche. Elle est réalisée en carbone amorphe et présente une épaisseur par exemple comprise entre 50nm et 500nm.
La couche mince opaque 33 repose sur et au contact de la couche mince de protection 38, et n’est donc pas au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale 42. Elle est réalisée en un matériau métallique réfléchissant au rayonnement électromagnétique à détecter et présente un effet getter, par exemple en titane.
On réalise également les échancrures 43 et les portions isolantes 44, destinées à la réalisation des piliers de renfort 35 de la couche mince d’encapsulation 34 de la structure d’encapsulation principale 30p, de la même manière que décrit précédemment.
En référence à la , on dépose ensuite la couche mince d’encapsulation 34, de manière à recouvrir ici l’empilement opaque et à s’étendre au-dessus de la matrice de détection 2p. Elle remplit les échancrures 43 et forme les piliers de renfort 35. On réalise également les premiers et deuxièmes évents 36p, 36s.
En référence à la , on effectue la gravure chimique humide en milieu acide de manière à supprimer partiellement les couches sacrificielles minérales 41, 42, et former ainsi les cavités principale 3p et secondaire 3s délimitées par les parois périphériques minérales 31s, 31p (cf. ). La paroi supérieure opaque 32s est alors suspendue au-dessus de la matrice de compensation 2s et repose sur la paroi périphérique minérale 31s. La couche mince de protection 38 présente une partie de sa face inférieure qui a été rendue libre. Cependant, elle a protégé la couche mince opaque 33 vis-à-vis de l’agent de gravure utilisée. L’intégrité structurelle de la couche mince opaque 33 a donc été préservée, et donc également ses propriétés optiques et son effet getter.
En référence à la , on effectue une deuxième gravure chimique, à laquelle la couche mince de protection 38 est sensible, par exemple une gravure chimique sèche, pour supprimer la partie ayant sa surface inférieure libre. Une sur-gravure latérale peut également avoir lieu. On rend ainsi libre une partie de la face inférieure de la couche mince opaque 33. La couche de scellement est ensuite déposée pour obturer les évents 36p, 36s. On active ensuite la chimisorption du matériau à effet getter de la couche mince opaque 33 en soumettant le dispositif de détection 1 à un traitement thermique adéquat, par exemple dans un four ou une étuve.
La est une vue de dessus, schématique et partielle, du dispositif de détection 1 ainsi obtenu. Pour que le matériau getter de la couche mince opaque 33 puisse assurer le pompage gazeux des cavités secondaire et principale, une chambre de communication 6 est réalisée, qui assure la communication gazeuse entre les deux cavités. Elle est délimitée latéralement par une portion non gravée des couches sacrificielles minérales et est délimitée ici verticalement par la paroi supérieure opaque 32s. Pour obtenir cette chambre de communication 6 lors de l’étape de suppression partielle des couches sacrificielles minérales, des évents 36s, 36p sont été préalablement réalisés au travers de la paroi supérieure opaque 32s, et disposés au-dessus de la zone destinée à former la chambre de communication 6. Les évents 36s traversent ici les couches 34, 33 et 38, alors que les évents 36p ne traversent que la couche 34.
Les figures 4A à 4D illustrent, de manière schématique et partielle, différentes étapes d’un procédé de fabrication selon un autre mode de réalisation. Il diffère de ceux décrits précédemment essentiellement en ce que la structure d’encapsulation principale 30p ne comporte pas une couche mince d’encapsulation 34, mais un capot rigide rapporté 9, c’est-à-dire un capot préalablement réalisé puis rapporté et assemblé au substrat de lecture 10 de manière à encapsuler la matrice de détection 2p (le capot 9 encapsule ici également la matrice de compensation 2s). La structure d’encapsulation principale 30p est ici similaire ou identique à celle décrite dans le document EP3239670A1.
Le capot 9 peut être réalisé à partir d’un substrat en silicium, et structuré de manière à comporter une paroi périphérique destinée à être assemblée au substrat de lecture 10. La paroi périphérique est fixée au substrat de lecture 10 par l’intermédiaire d’un joint hermétique 8, ce dernier étant de préférence au contact d’une portion d’accroche d’une couche métallique. Le joint hermétique 8 peut être obtenu par la refonte d’un métal fusible ou par la formation d’un alliage intermétallique.
Le procédé comporte alors une étape de réalisation ( ) de la matrice de détection 2p et de la matrice compensation sur le substrat de lecture 10, comme décrit précédemment. La paroi supérieure opaque 32s est ici formée d’un empilement comportant la couche mince opaque 33 et une couche mince de renfort 39. La couche mince de renfort 39 peut former une lame quart d’onde, comme décrit précédemment. Elle participe ici à renforcer la tenue mécanique de la paroi supérieure opaque 32s. La paroi supérieure opaque 32s s’étend dans la zone secondaire, et éventuellement autour de la zone principale, mais ne s’étend pas au-dessus de la matrice de détection 2p. Dans cet exemple, elle est destinée à s’étendre au-delà de la paroi périphérique minérale 31s, de manière à former une portion en porte-à-faux (une partie qui dépasse latéralement au-delà de la paroi périphérique minérale 31s suivant une direction opposée à la cavité secondaire 3s).
On effectue ensuite ( ) la suppression partielle des couches sacrificielles minérales 41, 42 par gravure chimique humide en milieu acide. On libère ainsi la matrice de détection 2p, ainsi que la matrice de compensation 2s, laquelle est entourée par la paroi périphérique minérale 31s. La paroi supérieure opaque 32s présente alors la portion en porte-à-faux située entre la matrice de compensation 2s et la matrice de détection 2p. Dans cet exemple, cette portion en porte-à-faux est formée des deux couches minces 33, 39, mais en variante, elle peut n’être formée que de la couche mince de renfort 39 (la couche mince opaque 33 s’arrêtant au-dessus de la paroi périphérique minérale 31s). Le choix entre ces deux configurations peut dépendre de la différence de contraintes mécaniques entre ces couches minces 33, 39. Ainsi, une configuration où la portion en porte-à-faux ne serait formée que de la couche mince de renfort 39 est avantageuse pour éviter un déséquilibre des contraintes mécaniques entre les deux couches 33, 39 et corriger une éventuelle déflexion de la portion en porte-à-faux. Notons qu’il apparaît qu’une attaque chimique en milieu acide des couches sacrificielles minérales 41, 42 en milieu confiné (i.e. sous la paroi supérieure opaque 32s) présente une vitesse de gravure latérale (dans le plan XY) supérieure à la vitesse de gravure verticale (suivant l’axe Z). Aussi, on obtient dans le même temps la libération de la matrice de détection 2p et la formation de la cavité secondaire 3s (gravure des couches 41 et 42 et évacuation au travers des évents 36s).
On dépose ensuite ( ) une ligne d’un matériau de scellement destiné à former le joint hermétique 8, qui repose sur le substrat de lecture 10 et entoure la matrice de détection 2p. Il entoure ici également la matrice de compensation 2s. Cette ligne de matériau de scellement a été déposée avant la suppression partielle des couches sacrificielles minérales 41, 42, par exemple dans une tranchée périphérique traversant les couches sacrificielles minérales et entourant la matrice de détection 2p. On reporte ensuite le capot 9 sur le joint hermétique 8 et on l’assemble au substrat de lecture 10. On note que le capot 9 assure l’obturation des évents 36s. Ainsi, la cavité 3s est contenue dans la cavité 3p.
La est une vue de dessus, schématique et partielle, du dispositif de détection 1 obtenu après l’étape de réalisation du joint hermétique 8 et avant le report du capot 9. La paroi périphérique minérale 31s de la structure d’encapsulation secondaire 30s présente ici une largeur inférieure à sa longueur, et s’étend longitudinalement autour de la matrice de compensation 2s. La couche mince opaque 33 s’étend au-dessus de la matrice de compensation 2s, repose sur la paroi périphérique minérale 31s, et présente ici une portion en porte-à-faux. Le reste de la surface du substrat de lecture 10 n’est ainsi pas recouvert par une portion non gravée des couches sacrificielles minérales.
Des modes de réalisation particuliers viennent d’être décrits. Différentes variantes et modifications sont possibles tout en restant dans le cadre de l’invention.
Ainsi, la structure d’encapsulation principale 30p peut, en variante, être similaire ou identique à celle décrite dans le document EP3399290A1. Une telle structure d’encapsulation comporte une paroi périphérique qui entoure la matrice de détection 2p, et qui est réalisée par une technique de dépôt de couche mince. Une paroi supérieure peut être reportée et assemblée sur la paroi périphérique au moyen d’une poignée temporaire.
Claims (14)
- Procédé de fabrication d’un dispositif de détection (1) d’un rayonnement électromagnétique, comportant les étapes suivantes :
- réalisation, sur et au travers d’une première couche sacrificielle (41) reposant sur un substrat de lecture (10), d’une matrice de détection (2p) formée de détecteurs thermiques (20p) destinés à détecter le rayonnement électromagnétique, et d’au moins une matrice dite de compensation (2s) formée de détecteurs thermiques (20s) destinés à ne pas détecter le rayonnement électromagnétique, une deuxième couche sacrificielle (42) recouvrant les détecteurs thermiques (20s, 20p) et la première couche sacrificielle (41) ;
- réalisation d’une structure d’encapsulation dite secondaire (30s) délimitant une cavité secondaire (3s) dans laquelle est située la matrice de compensation (2s), et comportant une paroi périphérique (31s) ainsi qu’une paroi supérieure opaque (32s) reposant sur la paroi périphérique (31s) et formée d’au moins une couche mince opaque (33) ;
- caractérisé en ce que :
- les première et deuxième couches sacrificielles (41, 42) sont réalisées en un matériau minéral ;
- l’étape de réalisation de la structure d’encapsulation (30s) comporte les étapes suivantes :
- réalisation de la couche mince opaque (33) de sorte qu’elle s’étende de manière continûment plane seulement sur une surface supérieure de la deuxième couche sacrificielle minérale (42) ;
- réalisation, dans la couche mince opaque (33), d’évents (36s) disposés en regard de la matrice de compensation (2s) ;
- suppression partielle des première et deuxième couches sacrificielles minérales (41, 42) au travers des évents (36s), par gravure chimique humide en milieu acide, de manière à libérer la matrice de détection (2p) et la matrice de compensation (2s), et à obtenir la paroi périphérique (31s) alors formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales (41, 42) et entourant la matrice de compensation (2s), la couche mince opaque (33) étant alors suspendue au-dessus de la matrice de compensation (2s) et reposant sur la paroi périphérique (31s).
- Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la couche mince opaque (33) est une couche réfléchissante ou absorbante au rayonnement électromagnétique à détecter.
- Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couche mince opaque (33) présente une épaisseur uniforme.
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la paroi supérieure opaque (32s) comporte en outre au moins une couche mince de renfort (39) recouvrant la couche mince opaque (33), et présente une bordure en saillie vis-à-vis de la paroi périphérique (31s) dans un plan parallèle au substrat de lecture (10), la bordure en saillie comportant la couche mince opaque (33) et/ou la couche mince de renfort (39).
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la cavité secondaire (3s) présente une longueur et une largeur dans un plan parallèle au substrat de lecture (10), la largeur étant inférieure ou égale à 200µm.
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la paroi supérieure opaque (32s) ne comporte pas de piliers de renfort, réalisés d’un seul tenant et en un même matériau avec une couche mince de la paroi supérieure opaque (32s), situés dans la cavité secondaire (3s) et venant reposer sur le substrat de lecture (10).
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les couches sacrificielles minérales (41, 42) sont réalisées en un matériau absorbant au rayonnement électromagnétique à détecter.
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche mince opaque (33) est réalisée en un matériau à effet getter.
- Procédé de fabrication selon la revendication 8, comportant les étapes suivantes :
- avant l’étape de suppression partielle, réalisation de la paroi supérieure opaque (32s) formée d’un empilement comportant une couche mince de protection (38) réalisée en carbone amorphe inerte à un agent de gravure utilisé lors de l’étape de suppression partielle et située au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale (42), la couche mince opaque (33) s’étendant uniquement sur et au contact de la couche mince de protection (38) ;
- de sorte que, lors de l’étape de suppression partielle, la couche mince opaque (33) est protégée par la couche mince de protection (38),
- après l’étape de suppression partielle, suppression d’au moins une partie de la couche mince de protection (38) par gravure chimique, de manière à rendre libre une face inférieure de la couche mince opaque (33).
- avant l’étape de suppression partielle, réalisation de la paroi supérieure opaque (32s) formée d’un empilement comportant une couche mince de protection (38) réalisée en carbone amorphe inerte à un agent de gravure utilisé lors de l’étape de suppression partielle et située au contact de la deuxième couche sacrificielle minérale (42), la couche mince opaque (33) s’étendant uniquement sur et au contact de la couche mince de protection (38) ;
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant une étape de réalisation d’une structure d’encapsulation principale (30p) délimitant une cavité principale (3p) dans laquelle est située la matrice de détection (2p), et comportant une paroi supérieure principale (32p) comportant une couche mince d’encapsulation (34) reposant sur une paroi périphérique principale (31p), par les étapes suivantes :
- dépôt de la couche mince d’encapsulation (34) sur la deuxième couche sacrificielle minérale (42), s’étendant au-dessus de la matrice de détection (2p) et de la matrice de compensation (2s) ;
- réalisation, dans la couche mince d’encapsulation (34), d’évents principaux (36p) disposés en regard de la matrice de détection (2p) ;
- la suppression partielle des première et deuxième couches sacrificielles minérales (41, 42) étant effectuée de manière à former la paroi périphérique principale (31p) alors formée d’une portion non gravée des couches sacrificielles minérales (41, 42) et entourant la matrice de détection (2p), la couche mince d’encapsulation (34) étant alors suspendue au-dessus de la matrice de détection (2p) et reposant sur la paroi périphérique principale (31p).
- Procédé de fabrication selon la revendication 8 ou 9, et de la revendication 10, comportant une étape de réalisation d’une chambre de communication (6) reliant la cavité secondaire (2s) et la cavité principale (2p), la chambre de communication (6) étant délimitée latéralement par une portion non gravée des première et deuxième couches sacrificielles minérales (41, 42).
- Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou 11, comportant une étape de réalisation de piliers de renfort (35) de la couche mince d’encapsulation (34), reposant sur le substrat de lecture (10), de préférence par l’intermédiaire de piliers d’ancrage (21) des détecteurs thermiques (20p) de la matrice de détection (2p).
- Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel la gravure chimique humide en milieu acide est effectuée à l’acide fluorhydrique en phase vapeur, et les première et deuxième couches sacrificielles minérales (41, 42) sont réalisées en un matériau minéral à base de silicium.
- Dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comportant :
- un substrat de lecture (10) ;
- une matrice de détection (2p) formée de détecteurs thermiques (20p) destinés à détecter le rayonnement électromagnétique ;
- au moins une matrice dite de compensation (2s) formée de détecteurs thermiques (20s) destinés à ne pas détecter le rayonnement électromagnétique ;
- une structure d’encapsulation dite secondaire (30s) délimitant une cavité secondaire (3s) dans laquelle est située la matrice de compensation (2s), et comportant une paroi périphérique (31s) ainsi qu’une paroi supérieure opaque (32s) reposant sur la paroi périphérique (31s) et formée d’au moins une couche mince opaque (33) ;
- caractérisé en ce que :
- la couche mince opaque (33) s’étend de manière continûment plane ;
- la paroi périphérique (31s) est réalisée en un matériau minéral.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024023402A1 (fr) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | Lynred | Micro-bolometre d'imagerie infrarouge aveugle et procede de realisation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10058864A1 (de) * | 2000-11-27 | 2002-06-06 | Siemens Ag | Mikromechanikstruktur für integrierte Sensoranordnungen und Verfahren zur Herstellung einer Mikromechanikstruktur |
| US20090146059A1 (en) * | 2007-11-09 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Thermal-type infrared image sensing device and method of producing the same |
| WO2012056124A1 (fr) | 2010-10-26 | 2012-05-03 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique |
| WO2014100648A1 (fr) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Robert Bosch Gmbh | Capteur infrarouge encapsulé dans un film mince |
| EP3239670A1 (fr) | 2016-04-28 | 2017-11-01 | Commissariat À L'Énergie Atomique Et Aux Énergies Alternatives | Procede de realisation d'un dispositif de detection de rayonnement electromagnetique comportant une couche en un materiau getter |
| EP3399290A1 (fr) | 2017-05-02 | 2018-11-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Détecteur de rayonnement électromagnétique, encapsulé par report de couche mince |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2966596B1 (fr) * | 2010-10-26 | 2012-12-07 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection d'un rayonnement electromagnetique. |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10058864A1 (de) * | 2000-11-27 | 2002-06-06 | Siemens Ag | Mikromechanikstruktur für integrierte Sensoranordnungen und Verfahren zur Herstellung einer Mikromechanikstruktur |
| US20090146059A1 (en) * | 2007-11-09 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Thermal-type infrared image sensing device and method of producing the same |
| WO2012056124A1 (fr) | 2010-10-26 | 2012-05-03 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique |
| WO2014100648A1 (fr) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Robert Bosch Gmbh | Capteur infrarouge encapsulé dans un film mince |
| EP3239670A1 (fr) | 2016-04-28 | 2017-11-01 | Commissariat À L'Énergie Atomique Et Aux Énergies Alternatives | Procede de realisation d'un dispositif de detection de rayonnement electromagnetique comportant une couche en un materiau getter |
| US9911785B2 (en) * | 2016-04-28 | 2018-03-06 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for making a device for detecting electromagnetic radiation comprising a layer of getter material |
| EP3399290A1 (fr) | 2017-05-02 | 2018-11-07 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Détecteur de rayonnement électromagnétique, encapsulé par report de couche mince |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024023402A1 (fr) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | Lynred | Micro-bolometre d'imagerie infrarouge aveugle et procede de realisation |
| FR3138517A1 (fr) * | 2022-07-28 | 2024-02-02 | Lynred | Micro-bolometre d’imagerie infrarouge aveugle et procede de realisation |
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