WO2010000988A2 - Dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat et capteur infrarouge associé - Google Patents

Dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat et capteur infrarouge associé Download PDF

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WO2010000988A2
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    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Definitions

  • Electronic device comprising a plurality of electronic components reported on a substrate and associated infrared sensor.
  • the present invention relates to a hybrid component system adapted to a hybridization technique by fusion of solder balls, of the type known under the designation "flip-chip".
  • the invention finds applications in particular in the fields of electronics and optics for the interconnection of components made of different materials. '
  • the invention can notably be used for interconnecting silicon components with components such as
  • HgCdTe AsGa or InSb.
  • component both an electronic component such as an electronic chip, an electronic or optoelectronic circuit support, a mechanical component such as a hood or a physical size sensor.
  • the invention may in particular be used for the manufacture of infrared detectors, the manufacture of vertical cavity lasers, or to report a matrix of photodiodes of reading on a reading circuit in Si.
  • Such a detector which comprises a substrate, a layer of active material and means for mechanically connecting said layer to the substrate.
  • the substrate may, for example, be made of silicon and constituting a read circuit, while the active material may be HgCdTe and the mechanical connection means consist of solder balls. The distribution of these solder balls makes it possible to define a distribution of components also called pixels.
  • the fusion hybridization technique is today widely known. It uses beads made of a fusible material, such as for example a tin-lead alloy, tin indium, or even consisting of pure indium.
  • this fusion hybridization technique consists in: depositing on balls made on one of the components, balls of fusible material, said pads consisting of a material that can be wetted by the material constituting the solder balls; - Pois u ⁇ suiu also a material wettable by the material constituting the solder balls, said pads being formed substantially vertically above the pads of said first component when said second component is carried on the first; - Then, by raising the temperature until a temperature above the melting temperature of the constituent material the beads, to obtain the fusion thereof until the desired result, namely the hybridization of the second component on the first component, said balls creating a mechanical and / or electrical connection between the pads of each of the components.
  • the mutual positioning accuracy of said components during the transfer of the upper component to the lower component is not very critical.
  • the surface tension phenomena affecting the hybridization balls during the melting operation induce an automatic alignment of said components.
  • these same phenomena of surface tension make it possible to absorb, at least in part, the thermal expansion phenomena affecting the two components, of different thermal expansion coefficient, and resulting in the relative displacement of the pads of the one of the components compared to the other.
  • a known technical solution related to the problem of differential expansion of components is to compensate for the expansion phenomena by intervening in the design of the components themselves.
  • the application FR2903811 which describes an electronic device comprising a plurality of electronic components reported on a substrate, each component being mechanically connected to the substrate via a connecting element and characterized in that each component is further electrically connected to at least one conductor having elasticity capable of retaining the entire electrical connection with an adjacent component despite relative movement between components.
  • the splitting of the components thus makes it possible to break the extension or the compression imposed by the differential of the thermal coefficients.
  • the trench to mechanically separate the components by etching breaks the electrical connection provided by the substrate and it is necessary to practice, after etching, an electrically conductive deposition providing the connection between the separate elements. This additional step notoriously complicates the process.
  • this bridging film must also have sufficient elasticity to maintain the electrical connection despite a relative displacement between components and this in a severe environmental context namely around the temperature of the liquid nitrogen for infrared imagers using components in HgCdTe.
  • FC IR flip chip
  • the object of the invention is to solve the aforementioned drawbacks by making it possible in particular to obtain matrices of large dimensions 1Kx1k; 2kx2k or more, with high operational reliability and does not require to carry out metal bridges after etching and to overcome the thinning of the sensor after hybridization.
  • the solution provided is an electronic device comprising a plurality of electronic components reported on a substrate, each component consisting of a part of a layer of active material mechanically connected to the substrate via an electrically conductive connecting element which is clean, the layer of active material having at least one slice, characterized in that said at least one slice delimits, at least in part, groups of electronic components each comprising at least two components, these groups of electronic components forming strips two successive bands with a common border. In successive bands with a common border, it is necessary to understand:
  • At least one of the trenches forms a broken line.
  • the set of said successive bands forms a single non-rectilinear global band.
  • the layer of active material is monobloc.
  • the layer of active material is thus integral and formed of a series of strips, each band having a common border with at least one other band. According to another characteristic, each component is secured, at the layer of active material, at least one other component.
  • a device according to the invention comprises successive rectilinear trenches forming a spiral.
  • the layer of active material is chosen from HgCdTe, InSb and AsGa.
  • the substrate is made of silicon, gallium arsenide or amorphous or crystalline alumina and may consist of several juxtaposed blocks, possibly made of different materials.
  • the electrically conductive connection elements are made of fusible material, for example indium or a tin-lead alloy, 4 -silver-copper-tin-indium étair.
  • tion comprises ⁇ polarization means connected to each of the components on the one hand via said electrically conductive connecting elements and, secondly, by a single connection common to all components.
  • the layer of active material comprises an upper face covered by an electrically conductive film or doping impurities making it electrically conductive.
  • the invention also relates to an infrared sensor comprising a device according to the invention.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c show a simplified diagram of a first embodiment of an electronic device according to the invention.
  • FIGS. 3a, 3b and 3c show a simplified diagram of a second embodiment of an electronic device according to the invention.
  • FIG. 4 and 5 show two other embodiments of trench arrangements made in the layer of active material of a device according to the invention.
  • FIGS. 6a to 6e show different phases of a method for producing, by photolitography, trenches in the active material layer of a device according to the invention.
  • FIGS. 2a, 2b and 2c show a simplified diagram of a first embodiment of an electronic device according to the invention.
  • This electronic device 10 comprises a substrate 11, a layer 12 of active material and means 13 for mechanical connection of said layer 12 to the substrate 11.
  • the substrate may, for example, be made of silicon and constituting a read circuit, while that the active material may be an alloy of cadmium (Cd), mercury (Hg) and tellurium (Te), such as HgCdTe, suitable for detecting infrared rays and the means 13 for mechanical connection constituted by solder balls.
  • Cd cadmium
  • Hg mercury
  • Te tellurium
  • the distribution of these solder balls makes it possible to define a distribution of components also called pixels. As shown in FIG.
  • the layer 12 of active material further comprises a trench 14 forming a broken line so spiral and so that each component is in contact with at least one other component at the level of the layer 12 of active material, this layer 12 being in one piece .
  • the trench 14 defines, at least in part, groups of electronic components 16, 20; 17, 21; 18, 22; 19, 23; 20, 23, 24; 21, 24; 22, 24; 23, 24) having at least two components each and in the form of successive strips 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, two successive strips having a common boundary.
  • the contours of these groups or bands have been marked in this figure 2c by a thick line.
  • the layer 12 of active material is in one piece while the trench 14 delimits groups of electronic components forming successive strips 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, two successive strips having a common border 25 and all these successive bands form a single non-rectilinear global band.
  • the trench 14 allows free expansion or compression of the layer 12 of active material to prevent it from breaking and as the layer 12 of material is monobloc, the polarization of the electronic components can be carried out on the one hand via the means electrically conductive mechanical connection constituting a first electrical connection particular to each of the electronic components and, secondly, by a second electrical connection applied to the layer 12 of active material, this second connection being unique for the entire layer 12 of active material , as in the context of Figure 1.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an electronic device according to the invention.
  • This electronic device 30 comprises a substrate 31, a layer 32 of active material and means 33 for mechanical connection of said layer 32 to the substrate 31.
  • the substrate may, for example, be made of silicon and constituting a read circuit, while that the active material may be an alloy of cadmium (Cd), mercury (Hg) and tellurium (Te), such as HgCdTe, suitable for detecting infrared rays and means 34 for mechanical connection consisting of solder balls.
  • Cd cadmium
  • Hg mercury
  • Te tellurium
  • the distribution of these solder balls makes it possible to define a distribution of components 35 also called pixels.
  • FIG. 2b a simplified matrix of 6 * 6 components is shown, each component being defined by dashed lines and consisting of a portion of said layer 32 of active material, this portion being connected to the substrate 31 by a ball of solder 33.
  • This solder ball is not only a mechanical connection with the substrate ensuring the mechanical cohesion of the assembly but in addition an electrical connection. It can be performed as part of a "flip-chip" assembly method
  • the layer 32 of active material further comprises trenches 34 forming a kind of spiral and so that each component is in contact with at least one other component at the layer 32 of active material, this layer 32 being integral.
  • the trenches 34 delimit, at least in part, groups of electronic components 36, 37; 37, 38; 39, 40; 40, 41; ... each having at least two components and forming successive bands 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 two successive bands having a common boundary 44.
  • the contours of these bands have been marked in this figure 3c by a thick line.
  • the layer 32 of active material is monobloc while the trenches 34 define groups of electronic components 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43.
  • FIGS. 4 and 5 show two other embodiments of arrangements of the trenches 54, 64 made in the layer 52, 62 of active material.
  • These trenches, 54, 64 divide the layers into bands of electrical components whose number is variable, each of these bands having a common border with at least one band which is juxtaposed with it.
  • a method of manufacturing a device according to the invention may be as follows. Indium balls 74 are deposited regularly on a silicon substrate 71. Diodes 76 are fixed on the lower face of a layer 72 of active material and indium balls are deposited between the substrate and each diode. The indium balls 74 are then melted by heating and their solidification after heating, provides a mechanical connection between the substrate 71 and the layer 72 of active material.
  • the formation of the trenches in the layer of active material can be carried out by a radiation-based subtractive technique, for example by a photolithography method.
  • the free surface 78 of the layer 72 made of active material is covered with a photoresist 79, and then ultraviolet (UV) radiation is applied thereto through a subtraction mask defining the portions of the layer of material to be removed to form functional motifs.
  • UV radiation 1 the exposed positive resin portion undergoes a chemical transformation which allows its removal by a development process using a basic solution.
  • the portions of the layer 72 of active material to be removed are thus flush and are removed, along with the corresponding layer of filling material 77, by chemical etching.
  • the unexposed resin was not removed by the development and thus protects the material from the patterns of etching.
  • the desired trenches thus appear on the surface of the electronic components 78 as shown in Figure 6e.
  • the two trenches 14 are separated by 5 pixels.
  • the distribution of trenches depends in particular on the environmental conditions in which the device is intended to operate.
  • the number of trenches can be reduced to 1 or 2, while if these conditions vary a lot of trenches can be dug as for example in the case of Figure 4 and to sectorize the layer in active material therefore the electronic components in strips able to be deformed by the presence of the trenches, these deformations being lower than the elastic limit of the layer.
  • the layer of active material may be in a material other than HgCdTe, for example InSb or AsGa.
  • the balls of fuse material may also, for example, be made of a tin-lead alloy, tin-silver-copper or tin-indium.
  • At least one of the substrates may be, for example, amorphous or crystalline gallium arsenide (AsGa) or alumina (Al 2 O 3 ), and / or composed of several juxtaposed blocks optionally of different materials.
  • an electrically conductive film for example a metal film, may be deposited on its upper surface 80, this film being transparent to the operating wavelength of the system or it can, at least partly at the level of the upper face, be doped with impurities capable of making it electrically conductive. This film or doping then makes it possible to apply a bias voltage, also via the connection means, to the layer of active material.

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un système de composants à hybrider adapté à une technique d'hybridation par fusion de billes de soudure, du type connu sous la désignation "flip-chip" et a plus particulièrement pour objet, d'une part un dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques (15) rapportés sur un substrat (11), chaque composant étant constitué par une partie d'une couche (12) en matériau actif mécaniquement reliée au substrat (11) par l'intermédiaire d'un élément de liaison (13) électriquement conducteur électriquement conducteur qui lui est propre, la couche en matériau actif comportant au moins une tranchée (14), caractérisé en ce que ladite au moins une tranchée (14) délimite, au moins en partie, des groupes de composants électroniques comportant chacun au moins deux composants et formant des bandes successives, deux bandes successives comportant une frontière commune.

Description

Dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat et capteur infrarouge associé.
La présente invention concerne un système de composants à hybrider adapté à une technique d'hybridation par fusion de billes de soudure, du type connu sous la désignation "flip-chip".
L'invention trouve des applications notamment dans les domaines de l'électronique et de l'optique pour l'interconnexion de composants en matériaux différents. '
A titre d'exemple, l'invention peut notamment être utilisée pour l'interconnexion de composants de silicium avec des composants tels que
HgCdTe, AsGa ou InSb.
Au sens de la présente invention, on entend par composant, aussi bien un composant électronique tel qu'une puce électronique, un support de circuit électronique ou optoélectronique, qu'un composant mécanique tel qu'un capot ou un capteur de grandeurs physiques.
L'invention peut en particulier être utilisée pour la fabrication de détecteurs infrarouges, la fabrication de lasers à cavité verticale, ou pour reporter une matrice de photodiodes de lecture sur un circuit de lecture en Si.
On connaît un tel détecteur qui comporte un substrat, une couche en matériau actif et des moyens de liaison mécanique de ladite couche au substrat. Le substrat peut, par exemple, être en silicium et constitutif d'un circuit de lecture, tandis que le matériau actif peut être du HgCdTe et les moyens de liaison mécanique constitués par des billes de soudures. La répartition de ces billes de soudure permet de définir une répartition de composants aussi appelés pixels.
On distingue principalement deux techniques d'hybridation de composants par billes de soudure.
La technique d'hybridation par fusion est, aujourd'hui, largement connue. Elle met en oeuvre des billes réalisées en un matériau fusible, tel que par exemple en un alliage étain - plomb, étain indium, voir même constitué d'indium pur.
Succinctement, cette technique d'hybridation par fusion consiste : - à déposer sur des plots réalisés sur l'un des composants, des billes de matériau fusible, lesdits plots étant constitués d'un matériau mouillable par le matériau constitutif des billes de soudure; - piois uυπsuiu également en un matériau mouillable par le matériau constitutif des billes de soudure, lesdits plots étant ménagés sensiblement à l'aplomb des plots dudit premier composant lorsque ledit second composant est reporté sur le premier; - puis, par élévation de la température jusqu'à atteindre une température supérieure à la température de fusion du matériau constitutif les billes, à obtenir la fusion de celles-ci jusqu'à aboutir au résultat recherché, à savoir l'hybridation du second composant sur le premier composant, lesdites billes créant un lien mécanique et/ou électrique entre les plots de chacun des composants. Pour les composants de relativement faibles dimensions, la précision du positionnement mutuel desdits composants lors du report du composant supérieur sur le composant inférieur, n'est pas très critique. En effet, les phénomènes de tension superficielle affectant les billes d'hybridation lors de l'opération de fusion, induisent un alignement automatique desdits composants. Au suφlus, ces mêmes phénomènes de tension superficielle permettent d'absorber, à tout le moins en partie, les phénomènes de dilatation thermique affectant les deux composants, de coefficient de dilatation thermique différents, et se traduisant par le déplacement relatif des plots de l'un des composants par rapport à l'autre. Pour les composants de plus grandes dimensions, une solution technique connue liée au problème de dilatation différentielle des composants, consiste à compenser les phénomènes de dilatation en intervenant au niveau de la conception même des composants.
Ainsi, dans le document FR 2 748 849, on a proposé de déplacer les surfaces de mouillabilité du composant à hybrider selon une homothétie linéaire afin qu'à la température d'hybridation, lesdites surfaces de mouillabilité se retrouvent sensiblement à l'aplomb et de manière non décalée des surfaces de mouillabilité ou plots de l'autre composant, absorbant ce faisant, la dilatation différentielle. Cependant ce type de matrice a un rendement technologique faible. En outre il ne peut être utilisé pour des dimensions de matrices supérieures à 1000*1000 et comporte une limitation en terme de fiabilité opérationnelle par le nombre de mise à froid et de retour à l'ambiante en fonctionnement, qui sont à l'origine des contraintes en cisaillement au niveau des billes. Des solutions au niveau logiciel de traitement de l'image, permettent de corriger certains défauts isolés qui pourraient apparaître en cours du cycle de vie de l'imageur, mais il n'existe pas de solution pour des zones de défaillance élargies, ce qui amène une perte totale d'information sur des zones de l'écran de visualisation.
Pour résoudre ces inconvénients , on connaît la demande FR2903811 qui décrit un dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat, chaque composant étant mécaniquement relié au substrat par l'intermédiaire d'un élément de liaison et caractérisé en ce que chaque composant est en outre électriquement connecté à au moins un conducteur présentant une élasticité susceptible de conserver l'intégralité de la connexion électrique avec un composant adjacent malgré un déplacement relatif entre composants. Le fractionnement des composants permet ainsi de rompre l'extension ou la compression imposée par le différentiel des coefficients thermiques. Cependant, lors de la fabrication de telles matrices, la réalisation de tranchée pour séparer mécaniquement les composants par gravure, rompt la connexion électrique assurée par le substrat et il est nécessaire de pratiquer, après la gravure, un dépôt électriquement conducteur assurant la connexion entre les éléments séparés. Cette étape supplémentaire complique notoirement le procédé. De plus, ce film de pontage doit posséder également une élasticité suffisante pour maintenir la connexion électrique malgré un déplacement relatif entre composants et ce dans un contexte environnemental sévère à savoir aux alentours de la température de l'azote liquide pour des imageurs à infrarouge utilisant des composants en HgCdTe.
Indépendamment, au regard du procédé actuel d'hybridation flip chip (FC) d'imageur IR couramment retenu par la profession qui tire avantage de la réduction d'épaisseur du capteur par amincissement et d'un matériau de remplissage (underfill) assurant, entre autres, une bonne tenue mécanique des billes d'In pendant l'opération d'amincissement du capteur après hybridation, mais également durant le cycle de vie des imageurs, des étapes supplémentaires de lithographie et de dépôt de film métallique spécifique sont donc nécessaires soit avant ou après hybridation. Ce dépôt est réalisé en présentant les ponts métalliques côté substrat à l'opposé de l'interface de billes indium mais de par la réalisation du procédé proposé, élimine également toute possibilité de recourir à l'usage du matériau de remplissage.
Le but de l'invention est de résoudre les inconvénients précités en permettant notamment l'obtention de matrices de grandes dimensions 1Kx1k ; 2kx2k voire plus, présentant une grande fiabilité opérationnelle et ne nécessitant pas de procéder à des pontages métalliques après gravage et permettant de s'affranchir de l'amincissement du capteur après hybridation . La solution apportée est un dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat, chaque composant étant constitué par une partie d'une couche en matériau actif mécaniquement reliée au substrat par l'intermédiaire d'un élément de liaison électriquement conducteur qui lui est propre, la couche en matériau actif comportant au moins une tranché, caractérisé en ce que ladite au moins une tranché délimite, au moins en partie, des groupes de composants électroniques comportant chacun au moins deux composants, ces groupes de composants électroniques formant des bandes successives, deux bandes successives comportant une frontière commune. Par bandes successives comportant une frontière commune, il faut comprendre :
- qu'une première bande à une frontière commune avec une seconde bande,
- que cette seconde bande à une frontière commune avec une troisième bande,
- que cette troisième bande à une frontière commune avec une quatrième bande, etc.. Selon une caractéristique particulière, au moins l'une des tranchées forme une ligne brisée.
Selon une autre caractéristique particulière, l'ensemble desdites bandes successives forme une seule bande globale non rectiligne.
Selon une caractéristique particulière nécessitant l'utilisation, pour la polarisation de ladite couche, une seule connexion électrique supplémentaire commune à tous les composants, la couche en matériau actif est monobloc.
La couche en matériau actif est ainsi d'un seul tenant et formée d'une série de bandes, chaque bande ayant une frontière commune avec au moins une autre bande. Selon une autre caractéristique, chaque composant est solidaire, au niveau de la couche en matériau actif, d'au moins un autre composant.
Selon une caractéristique additionnelle, un dispositif selon l'invention comporte des tranchées rectilignes successives formant une spirale.
Selon une autre caractéristique, la couche en matériau actif est choisie parmi HgCdTe, InSb et AsGa.
Selon une caractéristique additionnelle, le substrat est en silicium, en arséniure de gallium ou en alumine amorphe ou cristallisé et peut consister en plusieurs blocs juxtaposés, réalisés éventuellement en matériaux différents.
Selon une caractéristique de l'invention, les éléments de liaison électriquement conducteurs sont réalisés en matériau fusible, par exemple de l'indium ou un alliage étain - plomb, étair4- argent - cuivre ou étain-indium. , tion comporte α moyens de polarisation connectés à chacun des composants d'une part via lesdits éléments de liaison électriquement conducteurs et, d'autre part, par une connexion unique commune à tous les composants. Selon une autre caractéristique, la couche en matériau actif comporte une face supérieure recouverte par un film électriquement conducteur ou un dopage en impuretés la rendant électriquement conductrice.
L'invention concerne aussi un capteur infrarouge comportant un dispositif selon l'invention. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation de l'invention au regard des figures annexées parmi lesquelles :
- Les figures 2a, 2b et 2c présentent un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation d'un dispositif électronique selon l'invention.
- Les figures 3a, 3b et 3c présentent un schéma simplifié d'un second mode de réalisation d'un dispositif électronique selon l'invention.
- Les figures 4 et 5 montrent deux autres variantes de réalisation de dispositions des tranchées réalisées dans la couche en matériau actif d'un dispositif selon l'invention.
- Les figures 6a à 6e montrent différentes phases d'un procédé de réalisation, par photolitographie, de tranchées dans la couche en matériau actif d'un dispositif selon l'invention.
Les figures 2a, 2b et 2c présentent un schéma simplifié d'un premier mode de réalisation d'un dispositif électronique selon l'invention. Ce dispositif électronique 10 comporte un substrat 11 , une couche 12 en matériau actif et des moyens 13 de liaison mécanique de ladite couche 12 au substrat 11. Le substrat peut, par exemple, être en silicium et constitutif d'un circuit de lecture, tandis que le matériau actif peut être un alliage de cadmium (Cd), de mercure (Hg) et de tellure (Te), comme HgCdTe, propre à détecter les rayons infrarouges et les moyens 13 de liaison mécanique constitués par des billes de soudures. La répartition de ces billes de soudure permet de définir une répartition de composants 15 aussi appelés pixels. Comme montré sur la figure 2b, une matrice simplifiée de 5*6 composants est représentée, chaque composant étant délimité par des pointillés et étant constitué par une partie de ladite couche 12 en matériau actif, cette partie étant reliée au substrat 11 par une bille de soudure 13. Cette bille de soudure constitue non seulement une liaison mécanique avec le substrat assurant la cohésion mécanique de l'assemblage mais en plus une liaison électrique. Elle peut être réalisée dans le cadre d'une méthode d'assemblage "flip-chip "
Cette liaison mécanique peut aussi par exemple être constituée par un plot en polymère électriquement conducteur. La couche 12 en matériau actif comporte en outre une tranchée 14 formant une ligne brisé en sorte de spirale et de sorte que chaque composant est en contact avec au moins un autre composant au niveau de la couche 12 en matériau actif, cette couche 12 étant monobloc. Comme montré sur la figure 2c, la tranchée 14 délimitent, au moins en partie, des groupes de composants électroniques 16, 20 ; 17, 21 ; 18, 22 ; 19, 23 ; 20, 23, 24 ; 21 , 24 ; 22, 24 ; 23, 24 ) comportant au moins deux composants chacun et se présentant sous la forme de bandes successives 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23, deux bandes successives comportant une frontière 25 commune. Les contours de ces groupes ou bandes ont été marqués, sur cette figure 2c, par un trait épais. Ainsi, la couche 12 en matériau actif est monobloc tandis que la tranchée 14 délimite des groupes de composants électroniques formant des bandes successives 16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22,23, deux bandes successives ayant une frontière commune 25 et l'ensemble de ces bandes successives forme une seule bande globale non rectiligne.
La tranchée 14 permet une libre dilatation ou compression de la couche 12 en matériau actif permettant d'éviter qu'elle se casse et comme la couche 12 en matériau est monobloc, la polarisation des composants électroniques peut être réalisée d'une part via les moyens de liaison mécanique électriquement conducteur constituant une première connexion électrique particulière à chacun des composants électroniques et, d'autre part, par une seconde connexion électrique appliquée à la couche 12 en matériau actif, cette seconde connexion étant unique pour toute la couche 12 en matériau actif, comme dans le cadre de la figure 1.
La figure 3 montre un second exemple de réalisation d'un dispositif électronique selon l'invention. Ce dispositif électronique 30 comporte un substrat 31, une couche 32 en matériau actif et des moyens 33 de liaison mécanique de ladite couche 32 au substrat 31. Le substrat peut, par exemple, être en silicium et constitutif d'un circuit de lecture, tandis que le matériau actif peut être un alliage de cadmium (Cd), de mercure (Hg) et de tellure (Te), comme HgCdTe, propre à détecter les rayons infrarouges et les moyens 34 de liaison mécanique constitués par des billes de soudures. La répartition de ces billes de soudure permet de définir une répartition de composants 35 aussi appelé pixels. Comme montré sur la figure 2b, une matrice simplifiée de 6*6 composants est représentée, chaque composant étant délimité par des pointillés et étant constitué par une partie de ladite couche 32 en matériau actif, cette partie étant reliée au substrat 31 par une bille de soudure 33. Cette bille de soudure constitue non seulement une liaison mécanique avec le substrat assurant la cohésion mécanique de l'assemblage mais en plus une liaison électrique. Elle peut être réalisée dans le cadre d'une méthode d'assemblage "flip-chip "
La couche 32 en matériau actif comporte en outre des tranchées 34 formant une sorte de spirale et de sorte que chaque composant est en contact avec au moins un autre composant au niveau de la couche 32 en matériau actif, cette couche 32 étant monobloc. Comme montré sur la figure 2c, les tranchées 34 délimitent au moins en partie des groupes de composants électroniques 36, 37 ; 37, 38 ; 39, 40 ; 40, 41 ;... comportant chacun au moins deux composants et formant des bandes successives 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 42, 43 deux bandes successives comportant une frontière 44 commune. Les contours de ces bandes ont été marqués, sur cette figure 3c, par un trait épais. Ainsi, la couche 32 en matériau actif est monobloc tandis que les tranchées 34 délimitent des groupes de composants électroniques 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 .
Les figures 4 et 5 montrent deux autres variantes de réalisation de dispositions des tranchées 54, 64 réalisées dans la couche 52, 62 en matériau actif. Ces tranchées, 54, 64 divisent la couches en bandes de composants électriques dont le nombre est variable, chacune de ces bandes ayant une frontière commune avec au moins une bande qui lui est juxtaposée. Une méthode de fabrication d'un dispositif selon l'invention peut être la suivante. Des billes en indium 74 sont déposées régulièrement sur un substrat en silicium 71. Des diodes 76 sont fixées sur la face inférieure d'une couche 72 en matériau actif et des billes d'indium sont déposées entre le substrat et chaque diode. Les billes d'indium 74 sont ensuite fondues par chauffage et leur solidification après chauffage, assure une liaison mécanique entre le substrat 71 et la couche 72 en matériau actif. La formation des tranchées dans la couche en matériau actif peut être réalisée par une technique soustractive à base de rayonnement, par exemple par une méthode de photolithographie.
Pour cela, et comme illustré sur les figures 6a à 6e , la surface libre 78 de la couche 72 en matériau actif est recouverte d'une résine photosensible 79, puis un rayonnement ultraviolet (UV) est appliqué sur celle-ci au travers d'un masque de soustraction définissant les portions de couche de matériau à éliminer pour former les motifs fonctionnels. Sous l'effet du rayonnement UV1 la portion de résine positive exposée subit une transformation chimique qui permet son élimination par un processus de développement à l'aide d'une solution basique. Une fois le développement réalisé, les portions de la couche 72 en matériau actif devant être éliminées sont donc affleurantes et sont éliminées, en même temps que la couche correspondante de matériau de remplissage 77, par gravure chimique. Dans le même temps, la résine non exposée n'a pas été éliminée par le développement et protège donc le matériau des motifs de la gravure. Une fois cette portion de résine non exposée éliminée par un bain chimique, les tranchées désirées apparaissent donc à la surface des composants électroniques 78 comme montré sur la figure 6e. Dans cet exemple de réalisation, les deux tranchées 14 sont séparées par 5 pixels.
Par ailleurs, de nombreuses modifications peuvent être apportées aux variantes de réalisations précédemment décrites. Ainsi, la répartition des tranchées dépend notamment des conditions environnementales dans lesquelles le dispositif est destiné à fonctionner. Ainsi, si les conditions environnementales fluctuent peu, le nombre de tranchées pourra être réduit à 1 ou 2, tandis que si ces conditions varient beaucoup de nombreuses tranchées pourront être creusées comme par exemple dans le cas de la figure 4 permettant ainsi de sectoriser la couche en matériau actif donc les composants électroniques en bandes aptes à se déformer de par la présence des tranchées, ces déformations étant inférieures à la limite élastique de la couche.
Par ailleurs, la couche en matériau actif peut être dans un autre matériau que HgCdTe, par exemple en InSb ou en AsGa. De plus, les billes en matériau fusible peuvent aussi, par exemple, être constituées par un alliage étain - plomb, étain - argent - cuivre ou étain-indium.
En outre, au moins l'un des substrats peut-être, par exemple, en arseniure de gallium (AsGa) ou en alumine (AI2O3) amorphe ou cristallisé, et/ ou composé de plusieurs blocs juxtaposés éventuellement en matériaux différents. Par ailleurs, si la couche en matériau actif n'est pas électriquement conductrice, un film électriquement conducteur, par exemple métallique, peut être déposé sur sa face supérieure 80, ce film devant être transparent à la longueur d'onde de fonctionnement du système ou elle peut, au moins en partie au niveau de la face supérieure, être dopée par des impuretés aptes à la rendre électriquement conductrice. Ce film ou ce dopage permettent ensuite d'appliquer une tension de polarisation, via aussi les moyens de liaison, à la couche en matériau actif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique comprenant une pluralité de composants électroniques rapportés sur un substrat (11 , 31), chaque composant (15, 35) étant constitué par une partie d'une couche (12, 32) en matériau actif mécaniquement reliée au substrat (11, 31) par l'intermédiaire d'un élément de liaison (13, 33) électriquement conducteur qui lui est propre, la couche en matériau actif comportant au moins une tranchée, caractérisé en ce que ladite au moins une tranchée (14, 34) délimite, au moins en partie, des groupes de composants électroniques (16, 20 ; 17, 21 ; 18, 22 ; 19, 23 ; 20, 23, 24 ; 21 , 24 ; 22, 24 ; 23, 24 ) comportant chacun au moins deux composants (15, 35) et formant des bandes successives (16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 36, 37, 38, 39, 40, 41 , 42, 43 ), deux bandes successives comportant une frontière (25, 44) commune.
2. Dispositif électronique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'au moins l'une des tranchés (14, 34) forme une ligne brisée.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble desdites bandes successives (16, 17, 18, 19, 20, 21 , 22, 23, 24, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 )forme une seule bande globale non rectiligne.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche (12, 32) en matériau actif est monobloc.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque composant (15, 35) est solidaire, par sa couche (12) en matériau actif, à au moins un autre composant (15, 35).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une tranché (14) formant une spirale.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche (12) en matériau actif est choisie parmi HgCdTe, InSb et AsGa.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le substrat (11) est composé de plusieurs blocs juxtaposés.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le substrat (11) comporte au moins un bloc en silicium, en arséniure de gallium ou en alumine amorphe ou cristallisé et/ou en ce que les éléments (13) de liaison électriquement conducteurs sont réalisés en matériau fusible, par exemple de l'indium ou un alliage étain-plomb, étain-argent-cuivre ou étain-indium.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de polarisation connectés à chacun des composants d'une part via lesdits éléments (13) de liaison électriquement conducteurs et d'autre part par une connexion unique commune à tous les composants.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couche en matériau actif comporte une face supérieure recouverte par un film électriquement conducteur ou un dopage en impuretés la rendant électriquement conductrice.
12. Capteur infrarouge comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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