WO2021019164A1 - Bolometer with an umbrella absorber, component comprising such a bolometer and method for producing such a bolometer - Google Patents

Bolometer with an umbrella absorber, component comprising such a bolometer and method for producing such a bolometer Download PDF

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WO2021019164A1
WO2021019164A1 PCT/FR2020/051356 FR2020051356W WO2021019164A1 WO 2021019164 A1 WO2021019164 A1 WO 2021019164A1 FR 2020051356 W FR2020051356 W FR 2020051356W WO 2021019164 A1 WO2021019164 A1 WO 2021019164A1
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WO
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layer
transducer
transistor
tungsten
absorption
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/051356
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French (fr)
Inventor
Abdelkader Aliane
Jérôme Meilhan
Jean-Louis Ouvrier-Buffet
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/04—Casings
    • G01J5/046—Materials; Selection of thermal materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0853—Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid

Definitions

  • Umbrella absorber bolometer component comprising such a bolometer and method of manufacturing such a bolometer
  • This invention results from a contract passed by the Ministry of Defense which has certain rights over it.
  • the invention relates to the measurement of electromagnetic radiation from structures of the bolometer type.
  • a more particular subject of the invention is a structure for detecting electromagnetic radiation and a method of manufacturing such a structure.
  • Bolometer-type structures intended for the detection of electromagnetic radiation generally include:
  • At least one absorbing element configured to absorb electromagnetic radiation in a first range of wavelengths
  • transducer in thermal contact with the absorbent element, the transducer being able to measure a temperature rise generated by the absorption of electromagnetic radiation by the absorbent element.
  • the absorbing element is generally formed by a conductive layer, such as a gate of the transducer when the latter is a MOSFET transistor, arranged on the transducer surface.
  • a conductive layer such as a gate of the transducer when the latter is a MOSFET transistor
  • the transducer is generally connected to the collective support by means of insulation arms which therefore increase the surface area. occupied by the structure vis-à-vis the collective support.
  • the detection surface ratio, corresponding to the detection surface, on the surface occupied by the structure on the collective support is not optimal.
  • the absorbent element comprises: an absorption plate made of a first material and extending along an absorption plane,
  • connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer.
  • the absorption plate being separated from the transducer, the latter is in no way limited by the surface of the latter, and therefore by the presence of the isolation arms of the transducer.
  • the absorption plate can use substantially the entire surface of the structure and it is possible to optimize the detection area / area ratio occupied by the structure on the collective support.
  • connection foot necessarily has a large dimension, that is to say a width greater than 4 ⁇ m, to provide a suitable thermal connection between the absorption plate and the transducer. , and to ensure good mechanical strength of the absorption plate.
  • a width of the connection foot encroaches on the surface of the absorption plate and results in significant thermal inertia of the absorption plate / connection foot assembly.
  • this mechanical strength does not make it possible to ensure the planarity of the absorption plate, the absorption plate having a tendency to flex, which can result in a reduction in the absorption of the structure.
  • the object of the invention is thus to provide a detection structure which, while allowing an optimization of the detection surface / surface area occupied by the structure on the collective support, has both thermal contact between the absorber element and the optimized transducer and good flatness of the absorption plate with respect to the structure taught by document US Pat. No. 7622717.
  • the invention relates to a structure for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths comprising:
  • At least one absorbing element configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths
  • transducer in thermal contact with the absorbent element, the transducer being able to measure a temperature rise generated by the absorption of electromagnetic radiation by the absorbent element
  • the absorbent element comprises:
  • an absorption plate made of a first material and extending along an absorption plane
  • connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer.
  • connection foot includes:
  • an envelope surrounding the tungsten core made from the first material and arranged by being constrained in compression by the tungsten core, the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa and having a coefficient of thermal expansion greater than that tungsten.
  • connection foot With such a connection foot, the combination of the rigidity of the absorption plate and the stresses exerted between the casing and the tungsten core makes it possible to guarantee good flatness of the absorption plate and therefore to maintain good absorption vis-à-vis the detection structures of the prior art such as that taught by document US Pat. No. 7622717.
  • the connection foot may have a lower section in the absorption plane than the connection feet used in the prior art, and therefore occupy a relatively small area of the structure with respect to the surface of the absorption plate. In this way, the structure is able to present an optimized detection surface area to surface area occupied by the structure on the collective support and a relatively low inertia.
  • the thermal contact between the absorption plate and the transducer is obtained by means of the connection foot and its tungsten core.
  • Tungsten exhibiting good thermal conduction with respect to the silicon dioxide used for a structure according to document US Pat. No. 7622717, this therefore results in improved thermal conduction, even in the case where the connecting foot has a section in the absorption plane relatively weak compared to that of the connection feet of the detection structures of the prior art.
  • the compressive stress applied by the tungsten core to the casing is preferably adapted to guarantee the flatness of the absorption plate over a temperature range comprising an operating range of the structure.
  • an operating range may be, according to a practical application of the invention, between -30 ° C to 80 ° C.
  • the operating range may be a negative temperature range such as a temperature range including the boiling point of liquid nitrogen, i.e. 77.36 K (-195.79 ° C) or that of liquid helium, i.e. 4.22 K (-268.93 ° C).
  • the first material preferably has a Young's modulus less than that of tungsten.
  • the transducer can be a field effect transistor such as a field effect transistor of the MOSFET type.
  • the transistor may have, in at least one direction, a plurality of portions extending along said direction parallel to each other, said portions being separated from each other by a spacing less than the shortest wavelength. of the first range of wavelengths.
  • the transistor can be a free standing transistor.
  • the transistor may extend linearly along a line between a first end of the transistor and a second end of the transistor opposite the first end, the connection foot being in thermal contact with a portion of the transistor which is, along the line, equidistant from the first and the second end of the transistor.
  • this line is a broken or curvilinear line, such as a coil or a spiral.
  • the first material can be selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride and tungsten nitride, and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
  • Such materials are particularly suitable for the formation of the absorption plate and of the envelope, ensuring both good absorption of electromagnetic radiation and being adapted to allow obtaining a compressive stress of the envelope. by the tungsten core according to the principle of the invention.
  • the thickness of the absorption plate can be chosen so as to respect the following inequalities:
  • the absorption plate has an impedance close to that of a vacuum, that is to say 376.9 W and therefore that the latter has an optimized absorption of electromagnetic radiation.
  • the transducer may extend parallel to the absorption plane forming a reflection plane and the transducer being arranged opposite the absorption plate so as to form a quarter-wave cavity between the plane of reflection. absorption and reflection plane.
  • the transducer With such a configuration, the transducer forming a mirror of a quarter-wave cavity, it helps to maximize the absorption capacity of the radiation of the absorption plate since ensuring a multiple interaction between the electromagnetic radiation and the absorption plate.
  • the transducer does not adversely affect the absorption of the structure and it is therefore possible to maximize its dimensions and, in particular, when this transducer is a transistor, its width without this being penalizing as is generally the case with the structures of the prior art. It is thus possible, with such a configuration, to optimize both the absorption of the structure, provided within the scope of the invention by the absorption plate, and the sensitivity of the transducer.
  • the invention further relates to a detection component comprising a plurality of detection structures of which at least one of the detection structures is a detection structure according to the invention.
  • Such a component benefits from the advantages associated with the detection structures according to the invention that it comprises.
  • the invention further relates to a method of manufacturing a structure for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths, the manufacturing method comprising the following steps:
  • At least one absorbent element configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths, the absorbent element being in contact with the transducer.
  • the step of forming the absorbent element comprises the following sub-steps:
  • connection foot casing with a tungsten core this so as to form a connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer, the filling of the casing being carried out during the application of heating this so that, after cooling, the envelope surrounding the tungsten core is arranged to be compressively stressed by the tungsten core, the detection structure thus being formed.
  • the heating temperature applied is greater than 350 ° C.
  • Such a heating temperature makes it possible to benefit as much as possible from the difference in the coefficient of expansion between the first material and the tungsten and therefore to maximize the compressive stress exerted by the tungsten core on the envelope.
  • connection foot casing During the step of filling the connection foot casing with a tungsten core, the filling of the connection foot casing can be carried out by chemical vapor deposition of tungsten.
  • the tungsten can be deposited by germination of the tungsten on the walls of the cavity delimited by the envelope thus ensuring good transmission of the compressive stress forces applied by the tungsten core.
  • the sub-step of forming the absorption plate and the connection foot shell may include:
  • the deposition of a first sacrificial layer in contact with the transducer comprising a through opening opening onto the transducer and corresponding to the connection foot
  • the first material can be deposited at a temperature below the heating temperature during the step of filling the casing of the connection foot with a core of tungsten, said first material preferably being deposited by chemical vapor deposition or by physical vapor deposition.
  • the first material can be deposited at a temperature below 300 ° C or even at 275 ° C.
  • the first material can be deposited at an ambient temperature, that is to say at a temperature between 10 ° C and 50 ° C.
  • the first material can be selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride and tungsten nitride, and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
  • Such materials are particularly suitable for the formation of the absorption plate and of the casing ensuring both good absorption of electromagnetic radiation and being suitable to allow obtaining a compressive stress of the casing by the. tungsten core according to the principle of the invention.
  • FIG. 1 illustrates a sectional view of a detection structure according to the principle of the invention
  • FIG. 2 illustrates a top view of a MOSFET transistor forming a transducer of a detection structure according to an advantageous possibility of the principle of the invention
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a sectional view of a MOSFET transistor forming a transducer of a detection structure according respectively to a first and a second variant of the invention
  • FIG. 4 illustrates a detection structure according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 5A to 5M illustrate manufacturing steps of a transducer of a detection structure according to the first embodiment
  • FIGS. 6A to 61 illustrate steps in manufacturing a control support of a detection structure according to the first embodiment
  • FIGS. 7A to 7V illustrate steps for assembling and connecting the transducer on the control support and for forming the absorption element for the manufacture of a detection structure according to the first embodiment
  • FIG. 8 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a second embodiment of the invention
  • FIGS. 9A to 9G illustrate the preliminary steps for forming the transducer of the detection structure according to the second embodiment of the invention
  • FIG. 10 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 11 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 12 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 13 illustrates a component according to the invention comprising a plurality of detection structures.
  • Figure 1 illustrates a transducer 100 and an absorption element 200 of a structure 10 for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths according to the principle of the invention, the absorption element 200 having thermal contact with the transducer 100 optimized and a flatness of an absorption plate 210 optimized compared to the absorption elements of the detection structures of the prior art.
  • the first wavelength range is centered around a detection wavelength lo.
  • Such a detection structure 10 more particularly aims at the detection of electromagnetic radiation in the infrared wavelength range.
  • the different values indicated in the embodiments described below relate to this practical application, in which the target wavelength range is far infrared, that is to say between 8 and 12 ⁇ m.
  • these values are provided only by way of non-limiting example, the person skilled in the art being perfectly able, from the present disclosure, to adapt these values in order to allow using a
  • Such a detection structure 10 optimizes the detection of electromagnetic radiation in a range of wavelengths other than that of infrared.
  • the absorption element 200 of such a detection structure 1 comprises:
  • an absorption plate 210 made of a first material and extending along an absorption plane, the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa (GigaPascal), a connection foot 220 extending from absorption plate 210 to thermally contact transducer 100.
  • connection foot 220 comprises:
  • a casing 225 surrounding the tungsten core 221 made of the first material and arranged by being constrained in compression by the tungsten core 221.
  • the transducer 100 can be an insulated gate field effect transistor 101, or a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, also known as designation “MOSFET transistor” for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”. It will be noted that according to a particularly advantageous possibility, the transducer 100 of the invention is a transistor of the totally depleted on insulator type also known by the abbreviation FDSOI for “Fully Depleted Silicon On Insulator”.
  • the transducer 100 can be a diode, this diode being able to be both of the PN type, that is to say one with a simple PN junction, and PiN, that is to say a junction formed in an intrinsically doped layer which is arranged between an N-doped semiconductor zone and a P-doped semiconductor zone.
  • the transistor 101 can, as illustrated in FIG. 2, extend linearly along a line running through the entire surface of the detection structure 1, this so as to optimize a width ratio of transistor W to length of transistor L.
  • transistor 101 can extend along a line passing in turn from side to side. the other of the detection structure 1.
  • the transistor 101 has, in at least one direction, a plurality of portions extending along said direction parallel to each other, these portions being connected to each other not perpendicular portions of smaller dimensions.
  • a configuration corresponding to that illustrated in FIG. 2, is given only by way of example and other configurations are perfectly possible, such as a spiral configuration.
  • FIG. 2 also shows the insulation arms 310, 320 of the detection structure 1 allowing the connection of the transducer to a read circuit 340 while thermally insulating it from the latter.
  • the insulation arms 310, 320 are provided on either side of the transistor 101, shown in this figure here by a gate 120, or gate electrode of the latter, in order to both support it and contact it. electrically.
  • the isolation arms occupy a relatively large part of the surface of the detection structure 310, 320, it is nevertheless possible with an absorption element according to the invention that the absorption plate 210 occupies substantially the entire surface of detection structure 10.
  • the transistor 101 can also act as a reflector in order to form, with the absorption plate 210, a quarter-wave cavity.
  • the distance between an equivalent reflection plane of transistor 101, corresponding substantially to a gate surface of transistor 101, and the absorption plate is a multiple of 10/4, being the detection wavelength.
  • the distance between two successive parallel portions is preferably less than the longest wavelength of the first range of wavelengths, this distance being even more advantageously less than the detection wavelength, or even the most wavelength. lower of the first wavelength range.
  • transistor 101 may in particular have a horizontal channel configuration such as that illustrated in FIG. 3A or a vertical channel configuration, such as that illustrated in FIG. 3B.
  • transistor 101 includes:
  • a gate electrode 120 further forming an ohmic contact of the first zone 111.
  • the first, third and second zones 111, 113, 112 follow one another in a direction included in a plane of the transistor 101, the gate electrode 120 being positioned above of the third zone.
  • the first, third and second zones 111, 113, 112 follow each other in a direction perpendicular to the plane of the transistor 101, the gate electrode 120 being positioned on at least one side. of the first, third and second zones 111, 113, 112. It will be noted that in FIG. 3B, the gate electrode 120 is positioned on two sides of the first, third and second zones 111, 113, 112.
  • FIG. 4 illustrates a first embodiment of such a detection structure 10 in accordance with the principle of the invention set out above.
  • transistor 101 of the MOS-FET type only three transistor portions are shown.
  • the transistor 101 can have a number of longitudinal portions parallel to one another greater than three, FIG. 2 showing seven.
  • Such a detection structure 10 comprises, in addition to the transducer 100, in the form of a transistor 101 of the MOS-FET type, and the absorption element 200:
  • the isolation arms 310, 320 the detection structure comprising more precisely, a first and a second isolation arm 310, 320 respectively comprising a first and a second conduction track 317, 327 to allow the polarization of the transistor 100 , the first track 311 being connected to the second zone 112, the second track 321 being connected to the first zone 111, therefore the drain of the transistor, and the gate electrode 120 by shorting them,
  • a read circuit 340 arranged in a substrate 341, the read circuit 340 being electrically connected to the first and second conduction tracks 317, 327 via respectively a first and a second contact zone 315, 325.
  • the structure 10 has lateral dimensions, that is to say in the directions included in the absorption plane, between 4 and 10 ⁇ m.
  • a structure 10 according to the invention may have other lateral dimensions, for example between 50 and 4 ⁇ m, or even between 25 and 4 ⁇ m or even between 12 and 4 ⁇ m.
  • the absorption element 200 comprises, according to the principle of the invention, the absorption plate 210 and the connection foot 220.
  • the absorption plate 210 extends along an absorption plane of the detection structure 10.
  • the absorption plate 210 extends from the connection foot 220 on either side of the latter in a manner to, according to a possibility particularly advantageous of the invention, to cover substantially the entire surface of the substrate 341 occupied by the detection structure 10.
  • the thickness of the absorption plate 220 can be, for example, between 2 and 20 nm.
  • the absorption plate 220 can be made from the first material.
  • the first material can be selected from the group consisting of titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN and tungsten nitride WN, and alloys having at least one of these materials
  • the first material and the thickness of the absorption plate can be chosen so as to respect the following inequalities:
  • w / Ep the first material and the thickness of the absorption plate chosen to provide w / Ep of between 200 W and 600 W, w / Ep being, even more advantageously , close to or even equal to the vacuum impedance, that is to say to 376.9 W.
  • connection foot 220 extending from the absorption plate to thermally contact the transducer 100.
  • connection foot 220 may for example extend from the absorption plate towards the transducer 100 according to a direction substantially perpendicular to the absorption plane.
  • connection foot 220 is preferably in contact with a central part of the transistor 101.
  • the connection foot 120 may be in contact over an area equidistant along the line between the first end of the transistor 101 and the second end of transistor 101, this location generally corresponding to the center of the surface occupied by detection structure 10.
  • connection foot 220 includes the shell 225 and the tungsten core 221.
  • the envelope 225 is made from the first material.
  • the casing has a hollow shape delimiting at least one cavity to accommodate at least the tungsten core 221.
  • the casing 225 may have a hollow cylindrical shape, the generatrices of which are perpendicular to the absorption plane and of which at at least one base, that corresponding to the absorption plate 210, is open.
  • the casing 225 has a cylindrical shape with a circular base, other shapes, such as a cylindrical shape with a square base or a frustoconical shape, are perfectly possible without going beyond the framework of the invention.
  • the envelope 225 has a thickness substantially equal to that of the absorption plate 210.
  • the thickness of the envelope 225 may be between 2 and 20 nm.
  • the cavity delimited by the envelope 225 has a section along the absorption plane, the maximum dimension of which is preferably between 50 and 750 nm, this maximum dimension being even more advantageously between 100 and 500 nm or even between 150 and 400 nm.
  • the maximum dimension corresponds to the diameter of the cylindrical section and for a cavity having a square section, the maximum dimension corresponds to the diagonal of the square of said section.
  • the envelope 225 is constrained in compression by the tungsten core 221. Such a conformation can in particular be obtained by means of a thermal contraction of the tungsten and by the use of a first material having a coefficient of thermal expansion greater than that of tungsten as is described further on in the method of manufacturing the detection structure 10 according to this first embodiment.
  • the tungsten core filled, at least in part, the cavity delimited by the envelope 225. In this way, the forces applied by the tungsten core 221 in reaction to the compression exerted by the envelope 225 make it possible, in addition to the rigidity of the absorption plate, to ensure the flatness of the latter and to maintain its extension according to the absorption plane.
  • connection foot 220 is dimensioned to space the plate apart. absorption of a distance corresponding to a multiple of lo / 4, being the detection wavelength.
  • the height of the cavity delimited by the envelope 225 is preferably between 20 and 500 nm, that- this being even more advantageously between 50 and 300 nm, or even between 75 and 200 nm.
  • the first area 111 that is to say the drain
  • the third area 113 that is to say the channel
  • the second zone 112 that is to say the source
  • the first, third and second layers 111P, 112P, 113P follow one another in a direction perpendicular to the absorption plane, each of said first, second and third zones 111, 112, 113 having, depending on the thickness of the corresponding layer, at least a side wall.
  • Each of the first, second and third layer 111P, 112P, 113P is a semiconductor layer, said first, second and third layers 111P, 112P, 113P being preferably made of monocrystalline silicon.
  • the first and the second layer 111P, 112P have a first type of conductivity for which the majority carriers are electrons, or, in other words, the first and the second layer 111P, 112P are N doped.
  • the first and the second layer 111P, 112P can have a first type of conductivity for which the majority carriers are holes, or, in other words, the first and second layers 111P, 112P are P doped.
  • the first and the second layer 111P, 112P have an N doping with a concentration of majority carriers of between 1.10 19 and 1.10 21 cm 3 .
  • the thickness of said first and second layer 111P, 112P is between 10 and 200 nm, or even between 30 and 100 nm or even between 50 and 75 nm.
  • the third layer 113P can, according to the first possibility of the invention, have a second type of conductivity opposite to the first type of conductivity, that is to say a type of conductivity in which the carriers are holes or in other words a doping P.
  • the second type of conductivity opposed to the first type of conductivity that is to say a type of conductivity in which the majority carriers are electrons or , in other words, an N.
  • the third layer 113P has a P doping with a concentration of majority carriers of between 1.10 14 and 1.10 17 cm 3 'or even between 5.10 14 and 5.10 15 cm 3 , said concentration being, in any case lower than that of the first and second layers 111P, 112P.
  • the thickness of the third layer 113P is between 10 and 700 nm, or even between 20 and 500 nm or else between 75 and 300 nm.
  • the stack formed by the first, second and third zones 111, 112, 113 is, on the side walls of said zones and one face of the stack comprising the first zone 111, covered by at least one insulator 131, 132 forming, for the side walls of the third zone 113 a gate oxide 130.
  • the at least one insulator 131, 132 comprises a first insulating layer 131 made of silicon dioxide Si0 2 and a second insulating layer 132 in a dielectric having a dielectric constant greater than that of silicon dioxide Si02, this type of dielectric being generally known as the name high-K.
  • the second insulating layer 132 can be, for example, a hafnium dioxide HfO2 or an aluminum oxide such as alumina Al 2 O 3 .
  • the thickness of the first insulating layer 131 may for example be between 4 and 50 nm and preferably substantially also equal to 10 nm.
  • the thickness of the second insulating layer 132 may for example be between 2 and 6 nm.
  • the at least one insulator 131, 132 covering the stack formed by the first, second and third zones 111, 112, 113, has at the level of the face of the stack that it covers at least one opening to allow the setting. contact for the first zone 111.
  • the at least insulator 131, 132 is covered by the gate electrode 120, said gate electrode 120 also forming the ohmic contact of the first zone 111.
  • the gate electrode 120 comprises a first conductive layer 121 of titanium nitride TiN and a second conductive layer 122 of polysilicon pSi, the first conductive layer 121 covering the second insulating layer 132 and the second conductive layer 122 covering the first conductive layer 121.
  • the material of the first conductive layer 121 is preferably a metal of the "mid-gap" type for the third zone 113.
  • the material of the first conductive layer 121 is preferably a metal chosen from the group comprising titanium nitrides TiN, tantalum nitrides TaN and molybdenum silicides MoSh.
  • metal of the medium-of-gap type that the metal is chosen so as to present, in the absence of polarization of the structure, its Fermi energy in the band zone. forbidden of the third zone 113 and more precisely in the vicinity of the middle of the forbidden band of the third zone 113, typically at an energy level distant from the middle of the forbidden band in a range between -25% and + 25% of gap of the forbidden band.
  • Such a configuration grid is generally known to those skilled in the art under the English name of “mid-gap”.
  • the “metals of the middle-of-gap type” comprise in particular the titanium nitrides TiN, the tantalum nitrides TaN and the molybdenum silicides MoSh.
  • the first conductive layer 121 is preferably made of titanium nitride TiN and preferably has a thickness of between 5 and 15 nm or even equal to 10 nm.
  • the first conductive layer 121 also forms an absorbent element of the structure.
  • the first conductive layer 121 which supports it can be chosen so as to respect the following inequalities:
  • p the equivalent resistivity of the first conductive layer 121 and of the third insulating layer 133 and Ep being the sum of the thickness of the first conductive layer 121 and of the third insulating layer 133.1a. It will be noted that even more preferably p / Ep is chosen close to, or even equal to 376.9 W which corresponds to the vacuum impedance.
  • the first conductive layer 121 is in contact with the first zone 111 through an opening made in the first insulating layer 131 and in the second insulating layer. 132.
  • the second conductive layer 122 in this embodiment of the invention, is made of polycrystalline silicon pSi with a thickness of between 10 and 100 nm, preferably equal to 50 nm.
  • the first conductive layer 121 is in contact with the first zone 111 through at least one opening made in the at least insulator 131, 132.
  • the surface freed from the first zone by the opening made in the at least insulator 131, 132 can be provided with a silicide layer, such as a nickel silicide NiSi, a titanium silicide TiSi, a cobalt silicide CoSi and a platinum silicide PtSi, in order to optimize the electrical contact between the first conductive layer 121 and the first zone 111.
  • the stack is covered, on one of its faces comprising the second zone 112 and opposite the first zone 111, at least in part
  • the transistor 101 also comprises a third insulating layer 133, making it possible in particular to isolate the first conduction track 317 from the second conduction track 327.
  • the third insulating layer 133 can be, for example, a silicon dioxide Si02. .
  • the third insulating layer 133 corresponding to the buried oxide layer of a substrate of the silicon-on-insulator substrate type, may have a thickness of between 20 and 100 nm and which is preferably equal to 50 nm.
  • the third insulating layer 133 is itself at least partly coated on a face which is opposite to the stack formed by the first, third and second zones 111, 113, 112 by a third conductive layer 125 making it possible to polarize the second zone. 112.
  • the third conductive layer 125 is thus in contact with the second zone 112 through an opening made in the third insulating layer 133.
  • the third conductive layer 125 is made of a material selected from the group consisting of titanium Ti, titanium nitride TiN, tungsten nitrides WN and tantalum nitride TiN and exhibits a thickness between 5 and 15 nm and preferably equal to 10 nm.
  • each of the second conductive layer 122 and the third conductive layer 125 is coated, on its surface which is opposite to the stack.
  • a first protective layer 143 and a second protective layer 141 such as an AIN aluminum nitride layer, of hafnium dioxide Hf02 or of sapphire AI2O3, capable of protecting said conductive layers 122, 125 during an acid attack such as an attack with HF hydrofluoric acid in the vapor phase.
  • Each of the first and second protective layers 143, 141 has a thickness of between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm.
  • the third insulating layer 133 is coated with a third protective layer 142.
  • the third conductive layer is surrounded by the second and by the third protective layer 142, 141.
  • the third layer may be a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI 2 O 3 , capable of protecting the third insulating layer 133 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase.
  • the third protective layer 142 has a thickness between 10 and 500 nm and preferably equal to 50 nm.
  • the detection structure 10 comprises, on either side of the stack, the first and a second thermal insulation arms 310, 320 respectively comprising the first and the second conduction track 317, 327 to allow the polarization of the transistor. 100.
  • each of the first and second thermal insulation arms 310, 320 extends in a direction perpendicular to the absorption plane.
  • the first insulation arm 310 comprises:
  • first insulation tape 313 configured with an optimized length with reduced, if any, encroachment with respect to the second quarter-wave cavity, the first insulation tape 313 having a first end in contact with the first vertical interconnection 314 on a second end of the first vertical interconnection 314 which is opposite to the second end, a first electrical connection pad 311 in contact with the first insulating tape 313 on a second end of the first insulating tape 313,
  • a first metal contact pad 316 supporting the first electrical connection pad 311 opposite the first insulation tape 313.
  • the second insulation arm 320 comprises: a second vertical interconnection 324, a first end of which is in contact with the second conductive layer 122,
  • a second insulation tape 323 configured with an optimized length with reduced or no encroachment with the second quarter-wave cavity, the second insulation tape 323 having a first end in contact with the second vertical interconnect 324 on a second end of the second vertical interconnection 324 which is opposite the second end,
  • the first and the second vertical interconnection 314, 324 may each comprise a metallic body made, for example, of tungsten W or of copper and a third protective layer 312, 322 covering the metallic body, said third protective layer which may be formed of a layer of titanium Ti and of a layer of titanium nitride TiN.
  • the first and second insulation tape 313, 323 extend along an insulation plane parallel to the absorption plane and have a shape capable of providing an optimized length in order to optimize the thermal insulation of the transistor 100 screws. -with respect to the substrate 201.
  • the first and the second insulating tape 313, 323 can each have a zigzag or even a spiral shape.
  • the first and second insulation tape each include: a central metallic track, for example, of titanium nitride TiN, and a passivation and protective coating by example formed by a stack of a layer of amorphous silicon aSi, a layer of hafnium dioxide HfÜ2 and a layer of alumina Al 2 O 3 , or aluminum nitride AIN or silicon nitride SiN.
  • a central metallic track for example, of titanium nitride TiN
  • a passivation and protective coating by example formed by a stack of a layer of amorphous silicon aSi, a layer of hafnium dioxide HfÜ2 and a layer of alumina Al 2 O 3 , or aluminum nitride AIN or silicon nitride SiN.
  • the first metallic contact pad 316, the first electrical connection pad 311, the central metallic track of the insulation tape 313, and the metallic body of the first vertical interconnection 314 together form the first conduction track 317.
  • the second metallic contact pad 326, the second electrical connection pad 321, the central metallic track of the second insulation tape 323, and the metallic body of the second vertical interconnect 324 together form the second track of conduction 327.
  • the first and second conduction tracks 317, 327 make it possible to connect the first and second contact zones 315, 325 of the read circuit 340 with the MOSFET transistor 101.
  • the substrate 341 comprises the read circuit 340 and has a first and a second contact of the read circuit 315, 325 in contact respectively with the first and the second metal contact pad 316, 126, and optionally a reflection surface 330 arranged to form with the absorption plate 210 a second quarter-wave cavity adapted to the range of wavelengths of the radiation detected by the detection structure 10.
  • Such an optional reflection surface 330 is preferably formed in a material selected from the group comprising aluminum Al, copper Cu, gold Au, titanium Ti, platinum Pt, nickel Ni and their alloys including in particular the alloy of copper and aluminum.
  • the reflection surface 330 has a thickness of between 100 nm and 1 ⁇ m, the latter preferably being equal to 300 nm.
  • the substrate 410 also has a fourth insulating layer 345 covering a first face of the substrate and being interposed between the substrate and the third insulating layer.
  • the surface reflection 330 is coated, on its face which is opposite the substrate, with a fourth protective layer, such as a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire Al 2 O 3 , suitable to protect the reflection surface 330 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase.
  • the fourth protective layer 351 has a thickness of between 20 and 200 nm and preferably equal to 25 nm.
  • Such a detection structure 10 according to this first embodiment of the invention can in particular be manufactured by means of a manufacturing process having four different phases:
  • FIGS. 7A to 7P a third phase of assembling the substrate 341 comprising the read circuit and the transistor 100, the steps corresponding to the third phase being illustrated in FIGS. 7A to 7P,
  • the first phase of the method for manufacturing a detection structure 10 according to the first embodiment of the invention comprises the following steps:
  • a first substrate 410 comprising a semiconductor-on-insulator layer, said layer forming the second layer 112P according to the invention and the insulator being formed by a third insulating layer 133P, such as a silicon-on-insulator substrate better known under the English acronym SOI of which, for example, the second layer 112P, the third insulating layer 133P and the substrate have respectively a thickness of 70 nm, 145 nm and 725 nm, as illustrated in Figure 5A,
  • the doping element being phosphorus P in the case where the first type of conductivity corresponds to a P doping, and boron B in the case where the first type of conductivity corresponds to an N doping, as illustrated in figure 5B,
  • the third layer 113P being of the second type of conductivity opposite to the first type of conductivity with a concentration of majority carriers lower than that of the second layer 112P , or of the intrinsic type, this so as to provide the third layer 113P of the detection structure 10, the thickness of this third layer 113P being, for example, between 10 and 700 nm as illustrated in FIG. 5C,
  • the first layer 111P being of the first type of conductivity, either by in situ doping during the deposition, or by a post deposition implantation, this so as to providing the first layer 111P of the detection structure 10, the thickness of the first layer 111P being, for example, between 10 and 200 nm, as illustrated in FIG. 5D,
  • the first layer 113P is coated with an implantation oxide layer 412 in accordance with the possibility that the doping of the first layer 111P is provided by a deposition station implantation, in the case where the first layer 113P is coated with an implantation oxide layer 412, removing the implantation oxide layer 412,
  • thermal oxide 131P having a thickness between 4 and 50 nm and preferably equal to 10 nm, this so as to form the first insulating layer 131P, as illustrated in FIG. 5G,
  • the first zone is made of silicon
  • second conductive material in contact with the first conductive layer in such a way as to form the second conductive layer 122P, said second conductive material being for the present embodiment polysilicon pSi of the first type of conductivity deposited by a chemical deposit in the vapor phase with a thickness between 10 and 100 nm, preferably equal to 50 nm, as illustrated in FIG. 5K,
  • a first protective layer 143P such as a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said conductive layer during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase
  • said protective layer having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 5L,
  • first sacrificial material 431 such as silicon dioxide S1O2 in contact with the protective layer and step of planarization of said sacrificial material to remove the excess of sacrificial material this so as to encapsulate the first, second and third zone / first and second insulating layer / first and second conductive layer / protection layer, the main parts of the transistor 100 having been thus formed and a first assembly to be assembled comprising the first substrate being formed, as illustrated in FIG. 5M.
  • the second phase of the manufacturing process according to the first embodiment of the invention can be implemented before, concomitantly, or after the first phase described above.
  • the second phase consists of the following stages: providing a second substrate 341, the second substrate 341 comprising a read circuit 340 and, on a first surface of the second substrate 341 having a first and a second contact of the read circuit 315, 325, intended to connect respectively to the gate electrode 120 / first zone 111 and the second zone 112, and a fourth insulating layer 345, preferably in silicon dioxide S1O2, coating the part of the first surface of the second substrate 340 outside the first and the second contact 325, 315 of the read circuit 341, said fourth insulating layer 345 also covering the periphery of the first and second contact 325, 315 of the read circuit 341, as illustrated in FIG. 6A,
  • the reflective and conductive material in this embodiment of the invention, being selected from the group comprising aluminum Al, copper Cu, gold Au, titanium Ti, platinum Pt, nickel Ni and their alloys including in particular the alloy of copper and aluminum with a thickness between 100 nm and 1 ⁇ m, the latter preferably being equal to 300 nm, as illustrated in FIG. 6B,
  • a fourth protective layer 351P on the first substrate 340 in contact with the reflecting surface 330, the first and second contact pads 326, 316 and the part of the fourth insulating layer 345 which is free of reflective and conductive material
  • the fourth protective layer 351P being preferably chosen from a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said conductive layer during an acid attack such as an attack with l 'HF hydrofluoric acid in the vapor phase, said fourth protective layer 345 having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 6C,
  • a first part of a second sacrificial material 432P such as silicon dioxide S1O2 in contact with the fourth protective layer 351 and step of planarization of said sacrificial material to remove the excess of the second sacrificial material and provide a layer of the second sacrificial material between 1.3 and 2.5 ⁇ m, as illustrated in Figure 6D,
  • first part 313P, 323P of the passivation and protective coating of the first and second insulation tape 313, 323 in contact with the first layer of the second sacrificial material 432, said first part of the passivation and protection which may include a sub-layer of amorphous silicon aSi, a sub-layer of hafnium dioxide HfÜ2 and an under-layer of alumina Al 2 O 3 as illustrated in FIG. 6G,
  • a second assembly to be assembled comprising the second substrate 340, the reflection surface 330, the second sacrificial material 432, the first and second pads of electrical connection 311, 321 and the first and second insulation tape 313, 323 being thus formed.
  • the third phase of the manufacturing process according to this first embodiment of the invention can be implemented after the first and second phases described above.
  • the third phase consists of the following stages:
  • a first barrier layer 312P for example made of titanium nitride TiN or a titanium / titanium nitride Ti / TiN bilayer, said barrier layer having a thickness between 5 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 7F,
  • polishing step in order to remove the surplus of second metallic material and the part of the first barrier layer 312P in contact with the surface of the third insulation layer 133P, as illustrated in FIG. 7H,
  • a second protective layer 142P s in contact with the third insulating layer 133P and portions of the first and second vertical interconnections 314, 324 which are flush with said third insulating layer 133P
  • the second protective layer 142P being preferably chosen from a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said third insulating layer 133P and said portions of the first and second vertical interconnections 314, 324 during a acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase
  • said second protective layer 142P having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 71,
  • the fourth phase of the manufacturing process according to this first embodiment of the invention can be implemented after the third phase described above.
  • the fourth phase consists of the following stages:
  • a third sacrificial material 433, such as silicon dioxide S1O2 in contact with the first protective layer 141 and a step of planarization of said third sacrificial material 433 to remove the excess of the third sacrificial material 433 and provide a layer of the third sacrificial material comprised, for example, between 1 and 3 pm, as illustrated in FIG. 7Q.,
  • the first material being in the particular application a nitride selected from the group consisting of titanium nitride TiN, tungsten nitride WN and tantalum nitride TaN, zirconium nitride ZrN and hafnium nitride HfN, and the layer of the first material having a thickness between 5 and 20 nm, as illustrated in FIG. 7S,
  • tungsten layer W 221P in order to fill a cavity defined by the casing 225 of the connection foot 220, the deposited tungsten layer possibly having, in the particular application, a thickness between 0.5 and 2 pm, as shown in Figure 7T,
  • planarization of the layer of tungsten W 221P to free the absorption plate of the excess tungsten the planarization being stopped at the level of the first material this so as to ensure that the tungsten is localized only in the cavity defined by the shell 225 of the foot connection 220, as illustrated in FIG. 7U,
  • the deposition of the tungsten layer is carried out under heating in order to benefit from the difference in thermal expansion coefficient between the tungsten and the first material.
  • the tungsten W having a coefficient of thermal expansion lower than that of the first material the tungsten core W 221 will exhibit a smaller contraction than that of the casing 225, which is produced. in the first material, and will therefore, therefore, constrain the envelope 225 in compression.
  • the deposition of the tungsten layer W 221P takes place at a temperature above 350 ° C., for example by a chemical vapor deposition technique better known by the abbreviation of CVD for “Chemical Vapor Deposition”.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the tungsten can thus be deposited by a germination of the tungsten on the walls of the cavity delimited by the casing 225 thus ensuring good transmission of the compressive stress forces applied by the core of tungsten on the envelope 225.
  • the final stress applied by the tungsten core to the casing 225 is particularly suitable because of the sequence of the manufacturing steps. Indeed, during the step of depositing the first material, this deposit is carried out in contact with the layer of the third sacrificial material 433. This deposit, preferably carried out at a temperature below the heating temperature during the deposition of the tungsten, which perhaps, for example, between 250 ° C and 400 ° C in the case where the first material is deposited by a chemical vapor deposition, or at room temperature, that is to say between 10 ° C and 50 ° C, in the case where the first material is deposited by a physical vapor deposition (better known by the acronym CVD).
  • a temperature below the heating temperature during the deposition of the tungsten which perhaps, for example, between 250 ° C and 400 ° C in the case where the first material is deposited by a chemical vapor deposition, or at room temperature, that is to say between 10 ° C and 50 ° C, in the case where the first material is deposited by
  • the person skilled in the art is able to adapt the above manufacturing process, this from calculations and routine tests, in order to ensure an operating range of the other structure, such as a cryogenic operating range, that is to say including one of the boiling point of liquid nitrogen and of liquid helium.
  • the compressive stresses exerted by the tungsten core on the casing at ambient temperature can be greater than 10 7 N.nr 2 , the latter can for example be between 1 and 4 N.nr 2 .
  • the first to the third zones 111, 112, 113 may not have identical lateral dimensions, the second zone 112 being able, for example, to have a width larger than that of the first and third zone 111, 113 as illustrated in FIG. 8.
  • a detection structure 10 according to the second embodiment differs only in the lateral dimensions of said second zone 112
  • the method of manufacturing a detection structure 113 this other possibility differs in that during the first phase of fabrication of the main parts of transistor 100, the steps included between the oxidation step to form an oxide layer 411 of FIG. 5B and implantation and the step of localized etching of the formed stack of FIG. 5F are replaced by the following steps illustrated in Figures 9A to 9G:
  • the doping element being phosphorus P in the case where the first type of conductivity corresponds to a P doping, and boron B in the case where the first type of conductivity corresponds to an N doping, in a manner identical to the step of FIG. 5B and as illustrated in FIG. 9A,
  • the third layer 113P being of the second type of conductivity opposite to the first type of conductivity with a concentration of majority carriers less than that of the second layer 112P, or of an intrinsic type, this so as to provide the third layer 113P of the detection structure 10, as illustrated in FIG. 9E,
  • the first layer 111P of semiconductor material in contact with the third layer 113P, the first layer 111P being of the first type of conductivity, either by in situ doping during deposition, or by post-deposition implantation, this so as to providing the first layer 111P of the detection structure 10, as illustrated in Figure 9F,
  • FIG. 10 illustrates a detection structure 10 according to a third embodiment in which the thermal contact between the absorption element 200 and the transducer 100 is provided by a direct contact between the connection foot 220 and the second zone 112. In this way, the thermal conduction between the transducer 100 and the absorption element is optimized.
  • a detection structure 10 according to this third embodiment differs from a detection structure according to the second embodiment in that the connection foot 220 is in contact with the second zone 112.
  • the third layer of insulation 133 and the second and third protective layers 141, 142 comprise a through opening opening onto the second zone 112 and housing one end of the connection foot. 220 which is opposite the absorption plate.
  • the method of manufacturing a detection structure 10 according to this third embodiment differs from a method of manufacturing a detection structure 10 according to the second embodiment in that during the step of arranging d 'a through opening in the layer of the third sacrificial material 433 illustrated in FIG. 7R, the through opening is also carried over in the second and third protective layers 141, 142 and in the third insulation layer 133 and.
  • FIG. 11 illustrates a detection structure 10 according to a fourth embodiment in which the transducer 100 is a thermistor 102.
  • the transducer comprises a thermoresistive layer 151 surrounded by two protective layers 145, 146 and contacted to the read circuit 340 by means of a first, a first and a second insulation arm 310, 320.
  • a detection structure according to this fourth embodiment differs from a detection structure according to the first embodiment by the configuration of the transducer 100.
  • thermoresistive layer 151 can be, for example, made in a vanadium pentoxide V 2 O 5 , a vanadium dioxide VO 2 , amorphous silicon aSi or even a titanium dioxide Ti0 2 .
  • the protective layers 145, 146 can be a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI 2 O 3 , capable of protecting the layer thermoresistive 151 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase.
  • the transducer 100 is in contact opposite a central zone of its thermoresistive layer 151 with the connection foot 220 of the absorber element 200.
  • This absorber element has, in this third embodiment, a configuration similar to that of the first and the second embodiment.
  • the method of manufacturing a detection structure according to this third embodiment consists in forming the transducer 100 and the read circuit, the latter being assembled to one another by the connection arms, according to a manufacturing method known to those skilled in the art and in which the space between the transducer 100 and the substrate 341 is filled with a sacrificial material, the implementation of steps for manufacturing an absorption element 200 similar to those of the manufacturing method according to the first embodiment and corresponding to FIGS. 7U to 7V and to FIG. 4.
  • FIG. 12 illustrates a detection structure 10 according to a fifth embodiment of the invention in which the transducer 100 is a transistor 101 with a horizontal channel, that is to say perpendicular to the absorption plane.
  • a detection structure 10 according to this fifth embodiment differs from a detection structure 10 according to the first embodiment in that the first, third and second zones 111, 113, 112 follow each other in a direction perpendicular to the plane d. absorption and perpendicular to the line along which the transistor 101 extends linearly.
  • the first, third and second zones 111, 113, 112 are arranged in the same semiconductor layer.
  • the method of manufacturing a detection structure 10 according to this fifth embodiment differs mainly from a manufacturing method according to the first embodiment in that instead of the steps between the step of partial oxidation of the second layer 112P / implantation of doping elements and the thermal annealing step in order to activate the doping elements of the first and second layer 111P, 112P, the following steps are provided: partial oxidation of the second layer 112P to form an oxide layer 411 and implantation, this through said oxide layer 411 in order to form the first, third and second zone 111, 113, 112 in the second layer 112P,
  • thermal annealing in order to activate the doping elements of the first and second layer 111P, 112P and, where appropriate, of the third layer 113P.
  • the detection structures 10A, 10B, 10C are perfectly suited to be associated under the form of a detection component 1 such as that illustrated in FIG. 13.
  • such a detection component 1 comprises a plurality of detection structures 10A, 10B, 10C according to the invention all supported on a common substrate 431, this in the form, for example, of a detection matrix.
  • the detection structures follow one another in two directions perpendicular to each other.
  • other arrangement such as an arrangement according to a hexagonal network, are perfectly possible without going beyond the scope of the invention.
  • all the detection structures 10A, 10B, 10C can be substantially identical.
  • the detection structures 10A, 10B, 10C of the detection component 1 can be arranged in identical sub-assemblies each comprising at least two detection structures 10A, 10B, 10C capable of detecting electromagnetic radiation in ranges of different wavelengths from each other.
  • the detection structures can each have a range of wavelengths different from those of the other detection structures of said detection component 1.
  • the detection structures of said detection component can: either share the reading circuit
  • the read circuit having a respective read circuit portion dedicated to each of the detection structures, the rest of the read circuit being shared,
  • a detection component 1 according to the invention can be manufactured by the collective implementation of the steps of manufacturing a detection structure according to the invention, these steps being carried out in parallel in accordance with the usual implementation by a person skilled in the art. of microelectronics and optoelectronics manufacturing stages.

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Abstract

The invention relates to an electromagnetic radiation detection structure (10) comprising at least one absorbent element and a transducer (100) in thermal contact with the absorbent element (200). The absorbent element (200) comprises an absorption plate (210) made of a first material and a connection foot (220) extending from the absorption plate (210) to place it in thermal contact with the transducer (100). The connection foot (22) comprises a tungsten core (221) and an enclosure (225) surrounding the tungsten core (221) made of the first material and arranged while being compressively stressed by the tungsten core (221), the first material having a Young modulus greater than or equal to 160 GPa.

Description

Bolomètre à absorbeur en parapluie, composant comprenant un tel bolomètre et procédé de fabrication d'un tel bolomètre Umbrella absorber bolometer, component comprising such a bolometer and method of manufacturing such a bolometer
Description Description
Cette invention résulte d'un marché passé par le Ministère de la Défense qui dispose de certains droits dessus. This invention results from a contract passed by the Ministry of Defense which has certain rights over it.
Domaine technique Technical area
L'invention concerne la mesure de rayonnement électromagnétique à partir de structures du type bolomètre. The invention relates to the measurement of electromagnetic radiation from structures of the bolometer type.
L'invention a plus particulièrement pour objet une structure de détection de rayonnement électromagnétique et un procédé de fabrication d'une telle structure. A more particular subject of the invention is a structure for detecting electromagnetic radiation and a method of manufacturing such a structure.
État de l'art antérieur State of the prior art
Les structures de type bolomètre destinées à la détection de rayonnement électromagnétique comprennent généralement : Bolometer-type structures intended for the detection of electromagnetic radiation generally include:
au moins un élément absorbant configuré pour absorber le rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde, at least one absorbing element configured to absorb electromagnetic radiation in a first range of wavelengths,
un transducteur en contact thermique avec l'élément absorbant, le transducteur étant apte à mesurer une élévation de température engendrée par l'absorption du rayonnement électromagnétique par l'élément absorbant. a transducer in thermal contact with the absorbent element, the transducer being able to measure a temperature rise generated by the absorption of electromagnetic radiation by the absorbent element.
Dans une configuration classique d'une telle structure, comme celle décrite dans le document WO 2018/055276, l'élément absorbant est généralement formé par une couche conductrice, telle qu'une grille du transducteur quand celui-ci est un transistor MOSFET, disposée à la surface du transducteur. Ainsi, la surface de l'élément absorbant correspond à celle du transducteur. In a conventional configuration of such a structure, such as that described in document WO 2018/055276, the absorbing element is generally formed by a conductive layer, such as a gate of the transducer when the latter is a MOSFET transistor, arranged on the transducer surface. Thus, the surface of the absorbent element corresponds to that of the transducer.
Or afin d'offrir une isolation thermique vis-à-vis d'un support collectif auquel est associée ladite structure, le transducteur est généralement relié au support collectif par l'intermédiaire de bras d'isolation qui augmentent, de ce fait, la surface occupée par la structure vis-à-vis du support collectif. Ainsi, avec une telle configuration classique, en raison de la présence des bras d'isolation, le rapport surface de détection, correspondant à la surface de détection, sur la surface occupée par la structure sur le support collectif n'est pas optimal. Now in order to offer thermal insulation vis-à-vis a collective support with which said structure is associated, the transducer is generally connected to the collective support by means of insulation arms which therefore increase the surface area. occupied by the structure vis-à-vis the collective support. Thus, with such a conventional configuration, due to the presence of the isolation arms, the detection surface ratio, corresponding to the detection surface, on the surface occupied by the structure on the collective support is not optimal.
Afin d'améliorer le rapport surface de détection sur surface occupée par la structure sur le support collectif, il est connu du document US 7622717 de séparer l'élément d'absorption et du transducteur au moyen d'un pied de connexion thermique. In order to improve the detection surface / surface area occupied by the structure on the collective support, it is known from document US Pat. No. 7622717 to separate the absorption element and the transducer by means of a thermal connection foot.
Dans une telle structure de détection, l'élément absorbant comprend : une plaque d'absorption réalisée dans un premier matériau et s'étendant selon un plan d'absorption, In such a detection structure, the absorbent element comprises: an absorption plate made of a first material and extending along an absorption plane,
un pied de connexion s'étendant à partir de la plaque d'absorption pour contacter thermiquement le transducteur. a connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer.
La plaque d'absorption étant séparée du transducteur, celle-ci n'est nullement limitée par la surface de ce dernier, et donc par la présence des bras d'isolation du transducteur. Ainsi, avec une telle structure, la plaque d'absorption peut recourir sensiblement la totalité de la surface de la structure et il est possible d'optimiser le rapport surface de détection sur surface occupée par la structure sur le support collectif. The absorption plate being separated from the transducer, the latter is in no way limited by the surface of the latter, and therefore by the presence of the isolation arms of the transducer. Thus, with such a structure, the absorption plate can use substantially the entire surface of the structure and it is possible to optimize the detection area / area ratio occupied by the structure on the collective support.
Néanmoins, une telle structure présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, dans la configuration enseignée par le document US 7622717, le pied de connexion présente nécessairement une dimension importante, c'est à dire une largeur supérieure à 4 pm, pour fournir une connexion thermique adaptée entre la plaque d'absorption et le transducteur, et pour assurer une bonne tenue mécanique de la plaque d'absorption . Or une telle largeur du pied de connexion empiète sur la surface de plaque d'absorption et a pour conséquence une inertie thermique importante de l'ensemble plaque d'absorption/pied de connexion. However, such a structure has a certain number of drawbacks. Indeed, in the configuration taught by document US 7622717, the connection foot necessarily has a large dimension, that is to say a width greater than 4 μm, to provide a suitable thermal connection between the absorption plate and the transducer. , and to ensure good mechanical strength of the absorption plate. However, such a width of the connection foot encroaches on the surface of the absorption plate and results in significant thermal inertia of the absorption plate / connection foot assembly.
De plus, cette tenue mécanique ne permet pas d'assurer la planarité de la plaque d'absorption, la plaque d'absorption ayant tendance à fléchir ce qui peut résulter à une réduction de l'absorption de la structure. In addition, this mechanical strength does not make it possible to ensure the planarity of the absorption plate, the absorption plate having a tendency to flex, which can result in a reduction in the absorption of the structure.
Exposé de l'invention Disclosure of the invention
L'invention a ainsi pour but de fournir une structure de détection qui, tout en autorisant une optimisation du rapport surface de détection sur surface occupée par la structure sur le support collectif, présente à la fois un contact thermique entre l'élément absorbeur et le transducteur optimisé et une bonne planéité de la plaque d'absorption vis à-vis de la structure enseignée par le document US 7622717. The object of the invention is thus to provide a detection structure which, while allowing an optimization of the detection surface / surface area occupied by the structure on the collective support, has both thermal contact between the absorber element and the optimized transducer and good flatness of the absorption plate with respect to the structure taught by document US Pat. No. 7622717.
A cet effet, l'invention concerne une structure de détection de rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde comprenant : To this end, the invention relates to a structure for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths comprising:
au moins un élément absorbant configuré pour absorber le rayonnement électromagnétique dans la première plage de longueurs d'onde, at least one absorbing element configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths,
un transducteur en contact thermique avec l'élément absorbant, le transducteur étant apte à mesurer une élévation de température engendrée par l'absorption du rayonnement électromagnétique par l'élément absorbant, a transducer in thermal contact with the absorbent element, the transducer being able to measure a temperature rise generated by the absorption of electromagnetic radiation by the absorbent element,
Dans laquelle l'élément absorbant comprend : Wherein the absorbent element comprises:
une plaque d'absorption réalisée dans un premier matériau et s'étendant selon un plan d'absorption, an absorption plate made of a first material and extending along an absorption plane,
un pied de connexion s'étendant à partir de la plaque d'absorption pour la contacter thermiquement au transducteur. a connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer.
Le pied de connexion comporte : The connection foot includes:
un cœur en tungstène, a tungsten core,
une enveloppe entourant le cœur de tungstène réalisée dans le premier matériau et agencée en étant contrainte en compression par le cœur de tungstène, le premier matériau présentant un module d'Young supérieur ou égal à 160 GPa et possédant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du tungstène. an envelope surrounding the tungsten core made from the first material and arranged by being constrained in compression by the tungsten core, the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa and having a coefficient of thermal expansion greater than that tungsten.
De cette manière, avec un tel pied de connexion, la combinaison de la rigidité de la plaque d'absorption et les contraintes s'exerçant entre l'enveloppe et le cœur de tungstène permet de garantir une bonne planéité de la plaque d'absorption et donc de conserver une bonne absorption vis-vis des structures de détection de l'art antérieur comme celle enseignée par le document US 7622717. On notera de plus, et en particulier, qu'avec une telle configuration cœur/enveloppe, le pied de connexion peut présenter une section dans le plan d'absorption plus faible que les pieds de connexion utilisés dans l'art antérieur, et donc occuper une surface de la structure relativement faible vis-à-vis de la surface de la plaque d'absorption. De cette manière, la structure est à même présenter un rapport surface de détection sur surface occupée par la structure sur le support collectif optimisé et une inertie relativement faible. In this way, with such a connection foot, the combination of the rigidity of the absorption plate and the stresses exerted between the casing and the tungsten core makes it possible to guarantee good flatness of the absorption plate and therefore to maintain good absorption vis-à-vis the detection structures of the prior art such as that taught by document US Pat. No. 7622717. It will also be noted, and in particular, that with such a core / shell configuration, the connection foot may have a lower section in the absorption plane than the connection feet used in the prior art, and therefore occupy a relatively small area of the structure with respect to the surface of the absorption plate. In this way, the structure is able to present an optimized detection surface area to surface area occupied by the structure on the collective support and a relatively low inertia.
Qui plus est, dans la structure de détection selon l'invention, le contact thermique entre la plaque d'absorption et le transducteur est obtenu au moyen du pied de connexion et de son cœur en tungstène. Le tungstène présentant une bonne conduction thermique par rapport au dioxyde de silicium utilisé pour une structure selon document US 7622717, il en résulte donc une conduction thermique améliorée ceci même dans le cas où le pied de connexion présente une section dans le plan d'absorption relativement faible vis-à-vis à celle des pieds de connexion des structures de détection de l'art antérieur. What is more, in the detection structure according to the invention, the thermal contact between the absorption plate and the transducer is obtained by means of the connection foot and its tungsten core. Tungsten exhibiting good thermal conduction with respect to the silicon dioxide used for a structure according to document US Pat. No. 7622717, this therefore results in improved thermal conduction, even in the case where the connecting foot has a section in the absorption plane relatively weak compared to that of the connection feet of the detection structures of the prior art.
Pour finir, la bonne planéité offerte par une telle structure permet également d'envisager la formation de cavités quart-d'onde et donc d'optimiser l'efficacité d'absorption de la structure de détection. Finally, the good flatness offered by such a structure also makes it possible to envisage the formation of quarter-wave cavities and therefore to optimize the absorption efficiency of the detection structure.
On notera que, conformément à l'invention, la contrainte en compression appliquée par le cœur tungstène sur l'enveloppe est préférentiellement adaptée pour garantir la planéité de la plaque d'absorption sur une plage de température comprenant une plage de fonctionnement de la structure. Une telle plage de fonctionnement peut être, selon une application pratique de l'invention comprise entre - 30°C à 80°C. En variante à une telle plage de fonctionnement, la plage de fonctionnement peut être une plage de température négative telle qu'une plage de température incluant la température d'ébullition de l'azote liquide, c'est-à-dire 77,36 K (-195,79°C) ou celle de l'hélium liquide, c'est-à-dire 4,22 K (-268.93°C). It will be noted that, in accordance with the invention, the compressive stress applied by the tungsten core to the casing is preferably adapted to guarantee the flatness of the absorption plate over a temperature range comprising an operating range of the structure. Such an operating range may be, according to a practical application of the invention, between -30 ° C to 80 ° C. As an alternative to such an operating range, the operating range may be a negative temperature range such as a temperature range including the boiling point of liquid nitrogen, i.e. 77.36 K (-195.79 ° C) or that of liquid helium, i.e. 4.22 K (-268.93 ° C).
Le premier matériau présente préférentiellement un module d'Young inférieur à celui du tungstène. The first material preferably has a Young's modulus less than that of tungsten.
Le transducteur peut être un transistor à effet de champ tel qu'un transistor à effet de champ du type MOSFET. The transducer can be a field effect transistor such as a field effect transistor of the MOSFET type.
Un tel transducteur bénéficie particulièrement des avantages liés à l'invention notamment en ce qui concerne la réduction d'inertie thermique autorisée par l'utilisation d'un pied de connexion selon l'invention. Le transistor peut présenter, selon au moins une direction, une pluralité de portions s'étendant le long de ladite direction parallèlement les unes aux autres, lesdites portions étant séparées les unes des autres par un espacement inférieur à la longueur d'onde la plus courte de la première plage de longueurs d'onde. Such a transducer particularly benefits from the advantages associated with the invention, in particular as regards the reduction in thermal inertia authorized by the use of a connection foot according to the invention. The transistor may have, in at least one direction, a plurality of portions extending along said direction parallel to each other, said portions being separated from each other by a spacing less than the shortest wavelength. of the first range of wavelengths.
Avec de telles portions parallèles et un tel espacement réduit, il est possible de maximiser la largeur du transistor et donc d'optimiser sa sensibilité. On notera, de plus, qu'avec un tel espacement inférieur à la longueur d'onde la plus courte de la première plage de longueur d'onde, on limite, voire supprime, toute influence que pourrait avoir la polarisation du rayonnement électromagnétique sur son absorption par la structure de détection. With such parallel portions and such a reduced spacing, it is possible to maximize the width of the transistor and therefore to optimize its sensitivity. It will be noted, moreover, that with such a spacing less than the shortest wavelength of the first wavelength range, any influence that the polarization of the electromagnetic radiation could have on its sound is limited, or even eliminated. absorption by the detection structure.
Le transistor peut être un transistor autoporté. The transistor can be a free standing transistor.
Avec une telle configuration autoportée du transistor, c'est dire que le transistor est exempt de couche support, permet de minimiser la capacité thermique de la structure et ainsi de fournir une structure de détection à faible inertie thermique et donc présentant une bande passante améliorée. Cet avantage se cumule avec celui permis par l'utilisation d'une plaque d'absorption et d'un pied de connexion pouvant présenter une dimension relativement faible vis-à-vis de ceux de l'art antérieur. Il est donc possible de fournir une structure de détection particulièrement réactive. With such a self-supporting configuration of the transistor, that is to say that the transistor is free from a support layer, it is possible to minimize the thermal capacity of the structure and thus to provide a detection structure with low thermal inertia and therefore having an improved bandwidth. This advantage is combined with that made possible by the use of an absorption plate and of a connection foot which may have a relatively small dimension compared to those of the prior art. It is therefore possible to provide a particularly reactive detection structure.
Le transistor peut s'étendre linéairement le long d'une ligne entre une première extrémité du transistor et une deuxième extrémité du transistor opposée à la première extrémité, le pied de connexion étant en contact thermique avec une portion du transistor qui est, le long de la ligne, équidistante de la première et de la deuxième extrémité du transistor. The transistor may extend linearly along a line between a first end of the transistor and a second end of the transistor opposite the first end, the connection foot being in thermal contact with a portion of the transistor which is, along the line, equidistant from the first and the second end of the transistor.
Avec une telle configuration linéaire, il est possible que le transistor présente une largeur, et donc une sensibilité, optimisée ceci avec, de par la position du contact avec le pied de connexion, une faible inertie de la structure liés à la connexion au support de commande. On notera que dans une configuration usuelle de l'invention, cette ligne est une ligne brisée ou curviligne, tel qu'un serpentin ou une spirale. With such a linear configuration, it is possible that the transistor has a width, and therefore a sensitivity, optimized this with, by the position of the contact with the connection foot, a low inertia of the structure linked to the connection to the support of ordered. It will be noted that in a usual configuration of the invention, this line is a broken or curvilinear line, such as a coil or a spiral.
Le premier matériau peut être sélectionné dans le groupe constitué du nitrure de titane, du nitrure de tantale, du nitrure de zirconium, du nitrure d'hafnium et du nitrure de tungstène, et les alliages comportant au moins l'un de ces matériaux, le premier matériau étant préférentiellement du nitrure de titane. The first material can be selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride and tungsten nitride, and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
De tels matériaux sont particulièrement adaptés pour la formation de la plaque d'absorption et de l'enveloppe en assurant à la fois une bonne absorption du rayonnement électromagnétique et en étant adapté pour permettre l'obtention d'une contrainte en compression de l'enveloppe par le cœur de tungstène selon le principe de l'invention. Such materials are particularly suitable for the formation of the absorption plate and of the envelope, ensuring both good absorption of electromagnetic radiation and being adapted to allow obtaining a compressive stress of the envelope. by the tungsten core according to the principle of the invention.
L'épaisseur de la plaque d'absorption peut être choisie de manière à respecter les inégalités suivantes : The thickness of the absorption plate can be chosen so as to respect the following inequalities:
150W£ ΐ?- <700 W 150W £ ΐ ? - <700 W
Ep Ep
avec p la résistivité du premier matériau et Ep l'épaisseur de la plaque d'absorption. with p the resistivity of the first material and Ep the thickness of the absorption plate.
De cette manière, on s'assure que la plaque d'absorption présente une impédance proche de celle du vide, c'est-à-dire 376,9 W et donc que cette dernière présente une absorption du rayonnement électromagnétique optimisée. In this way, it is ensured that the absorption plate has an impedance close to that of a vacuum, that is to say 376.9 W and therefore that the latter has an optimized absorption of electromagnetic radiation.
Le transducteur peut s'étendre parallèlement au plan d'absorption en formant un plan de réflexion et le transducteur étant agencé vis-à-vis de la plaque d'absorption de manière à former une cavité quart-d'onde entre le plan d'absorption et le plan de réflexion. The transducer may extend parallel to the absorption plane forming a reflection plane and the transducer being arranged opposite the absorption plate so as to form a quarter-wave cavity between the plane of reflection. absorption and reflection plane.
Avec une telle configuration, le transducteur formant un miroir d'une cavité quart-d'onde, il participe à maximiser la capacité d'absorption du rayonnement de la plaque d'absorption puisque qu'assurant une interaction multiple entre le rayonnement électromagnétique et la plaque d'absorption. With such a configuration, the transducer forming a mirror of a quarter-wave cavity, it helps to maximize the absorption capacity of the radiation of the absorption plate since ensuring a multiple interaction between the electromagnetic radiation and the absorption plate.
De plus, de part cette fonction de miroir, le transducteur n'affecte pas négativement l'absorption de la structure et il est donc possible de maximiser ses dimensions et, en particulier, quand ce transducteur est un transistor, sa largeur sans que cela soit pénalisant comme c'est généralement le cas sur les structures de l'art antérieur. Il est ainsi possible, avec une telle configuration, d'optimiser à la fois l'absorption de la structure, fournie dans le cadre de l'invention par la plaque d'absorption, et la sensibilité du transducteur. In addition, by virtue of this mirror function, the transducer does not adversely affect the absorption of the structure and it is therefore possible to maximize its dimensions and, in particular, when this transducer is a transistor, its width without this being penalizing as is generally the case with the structures of the prior art. It is thus possible, with such a configuration, to optimize both the absorption of the structure, provided within the scope of the invention by the absorption plate, and the sensitivity of the transducer.
L'invention concerne en outre un composant de détection comprenant une pluralité de structures de détection dont au moins l'une des structures de détection est une structure de détection selon l'invention. The invention further relates to a detection component comprising a plurality of detection structures of which at least one of the detection structures is a detection structure according to the invention.
Un tel composant bénéficie des avantages liés aux structures de détection selon l'invention qu'il comporte. Such a component benefits from the advantages associated with the detection structures according to the invention that it comprises.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une structure de détection de rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes : The invention further relates to a method of manufacturing a structure for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths, the manufacturing method comprising the following steps:
fourniture du transducteur, supply of the transducer,
formation d'au moins un élément absorbant configuré pour absorber le rayonnement électromagnétique dans la première plage de longueurs d'onde, l'élément absorbant étant en contact avec le transducteur. forming at least one absorbent element configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths, the absorbent element being in contact with the transducer.
L'étape de formation de l'élément absorbant comprend les sous-étapes suivantes : The step of forming the absorbent element comprises the following sub-steps:
formation dans un premier matériau d'une plaque d'absorption s'étendant selon un plan d'absorption et d'une enveloppe de pied de connexion, le premier matériau présentant un module d'Young supérieur ou égal à 160 GPa et possédant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du tungstène, formation in a first material of an absorption plate extending along an absorption plane and of a connection foot envelope, the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa and having a coefficient thermal expansion greater than that of tungsten,
remplissage de l'enveloppe de pied de connexion par un cœur de tungstène ceci de manière à former un pied de connexion s'étendant à partir de la plaque d'absorption pour contacter thermiquement le transducteur, le remplissage de l'enveloppe étant réalisée lors de l'application d'un chauffage ceci de manière à ce que, après refroidissement, l'enveloppe entourant le cœur de tungstène soit agencée en étant contrainte en compression par le cœur de tungstène, la structure de détection étant ainsi formée. filling of the connection foot casing with a tungsten core this so as to form a connection foot extending from the absorption plate to thermally contact the transducer, the filling of the casing being carried out during the application of heating this so that, after cooling, the envelope surrounding the tungsten core is arranged to be compressively stressed by the tungsten core, the detection structure thus being formed.
Un tel procédé de fabrication permet la formation d'une structure de détection selon l'invention et de bénéficier des avantages qui y sont liés. Lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe de pied de connexion par un cœur tungstène, la température de chauffage appliquée est supérieure à 350°C. Such a manufacturing method makes it possible to form a detection structure according to the invention and to benefit from the advantages which are associated therewith. During the step of filling the connection foot casing with a tungsten core, the heating temperature applied is greater than 350 ° C.
Une telle température de chauffage permet de bénéficier au mieux de la différence de coefficient de dilatation entre le premier matériau et le tungstène et donc de maximiser la contrainte en compression exercée par le cœur de tungstène sur l'enveloppe. Such a heating temperature makes it possible to benefit as much as possible from the difference in the coefficient of expansion between the first material and the tungsten and therefore to maximize the compressive stress exerted by the tungsten core on the envelope.
Lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe de pied de connexion par un cœur de tungstène, le remplissage de l'enveloppe de pied de connexion peut être réalisé par un dépôt chimique en phase vapeur de tungstène. During the step of filling the connection foot casing with a tungsten core, the filling of the connection foot casing can be carried out by chemical vapor deposition of tungsten.
Lors d'un tel dépôt chimique en phase vapeur, le tungstène peut être déposé par une germination du tungstène sur les parois de la cavité délimitée par l'enveloppe assurant ainsi une bonne transmission des efforts de contraintes en compression appliqués par le cœur de tungstène. During such a chemical vapor deposition, the tungsten can be deposited by germination of the tungsten on the walls of the cavity delimited by the envelope thus ensuring good transmission of the compressive stress forces applied by the tungsten core.
La sous-étape de formation de la plaque d'absorption et de l'enveloppe de pied de connexion peut comprendre : The sub-step of forming the absorption plate and the connection foot shell may include:
le dépôt d'une première couche sacrificielle en contact du transducteur, la première couche sacrificielle comprenant une ouverture traversante débouchant sur le transducteur et correspondant au pied de connexion, the deposition of a first sacrificial layer in contact with the transducer, the first sacrificial layer comprising a through opening opening onto the transducer and corresponding to the connection foot,
dépôt d'une couche du premier matériau en contact d'une surface de la première couche sacrificielle, des parois de l'ouverture traversante et d'une surface du transducteur libre de première couche sacrificielle, la partie de la couche de premier matériau en surface de la première couche sacrificielle formant la plaque d'absorption, la partie de la couche de premier matériau se trouvant dans l'ouverture traversante formant l'enveloppe de pied de connexion. deposition of a layer of the first material in contact with a surface of the first sacrificial layer, the walls of the through opening and a surface of the free transducer of the first sacrificial layer, the part of the layer of first material at the surface of the first sacrificial layer forming the absorption plate, the part of the layer of first material located in the through opening forming the casing of the connection foot.
De cette manière, avec un tel dépôt de la couche en premier matériau en contact de la surface de la première couche sacrificielle, permet d'appliquer une pré contrainte sur la couche du premier matériau permettant de maximiser la contrainte qui sera ensuite obtenue lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe. In this way, with such a deposition of the layer of first material in contact with the surface of the first sacrificial layer, makes it possible to apply a pre-stress on the layer of the first material making it possible to maximize the stress which will then be obtained during the 'envelope filling step.
Lors de l'étape de dépôt de la couche du premier matériau, le premier matériau peut être déposé à une température inférieure à la température de chauffage lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe de pied de connexion par un cœur de tungstène, ledit premier matériau étant préférentiellement déposé par un dépôt chimique en phase vapeur ou par un dépôt physique en phase vapeur. During the step of depositing the layer of the first material, the first material can be deposited at a temperature below the heating temperature during the step of filling the casing of the connection foot with a core of tungsten, said first material preferably being deposited by chemical vapor deposition or by physical vapor deposition.
Lors de l'étape de dépôt de la couche du premier matériau, le premier matériau peut être déposé à une température inférieure à 300°C voire à 275°C. During the step of depositing the layer of the first material, the first material can be deposited at a temperature below 300 ° C or even at 275 ° C.
Lors de l'étape de dépôt de la couche du premier matériau, le premier matériau peut être déposé à une température ambiante, c'est-à-dire à une température comprise entre 10 °C et 50°C. During the step of depositing the layer of the first material, the first material can be deposited at an ambient temperature, that is to say at a temperature between 10 ° C and 50 ° C.
Le premier matériau peut être sélectionné dans le groupe constitué du nitrure de titane, du nitrure de tantale, du nitrure de zirconium, du nitrure d'hafnium et du nitrure de tungstène, et les alliages comportant au moins l'un de ces matériaux, le premier matériau étant préférentiellement du nitrure de titane. The first material can be selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride and tungsten nitride, and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
De tels matériaux sont particulièrement adaptés pour la formation de la plaque d'absorption et de l'enveloppe assurant à la fois une bonne absorption du rayonnement électromagnétique et étant adapté pour permettre l'obtention d'une contrainte en compression de l'enveloppe par le cœur de tungstène selon le principe de l'invention. Such materials are particularly suitable for the formation of the absorption plate and of the casing ensuring both good absorption of electromagnetic radiation and being suitable to allow obtaining a compressive stress of the casing by the. tungsten core according to the principle of the invention.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments, given purely as an indication and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
la figure 1 illustre une vue en coupe d'une structure de détection selon le principe de l'invention, FIG. 1 illustrates a sectional view of a detection structure according to the principle of the invention,
la figure 2 illustre une vue de dessus d'un transistor MOSFET formant transducteur d'une structure de détection selon une possibilité avantageuse du principe de l'invention, FIG. 2 illustrates a top view of a MOSFET transistor forming a transducer of a detection structure according to an advantageous possibility of the principle of the invention,
les figures 3A et 3B illustrent une vue en coupe d'un transistor MOSFET formant transducteur d'une structure de détection selon respectivement une première et une deuxième variante de l'invention, la figure 4 illustre une structure de détection selon un premier mode de réalisation de l'invention, FIGS. 3A and 3B illustrate a sectional view of a MOSFET transistor forming a transducer of a detection structure according respectively to a first and a second variant of the invention, FIG. 4 illustrates a detection structure according to a first embodiment of the invention,
les figures 5A à 5M illustrent des étapes de fabrication d'un transducteur d'une structure de détection selon le premier mode de réalisation, FIGS. 5A to 5M illustrate manufacturing steps of a transducer of a detection structure according to the first embodiment,
les figures 6A à 61 illustrent des étapes de fabrication d'un support de commande d'une structure de détection selon le premier mode de réalisation ; FIGS. 6A to 61 illustrate steps in manufacturing a control support of a detection structure according to the first embodiment;
les figures 7A à 7V illustrent des étapes d'assemblage et de connexion du transducteur sur le support de commande et de formation de l'élément d'absorption pour la fabrication d'une structure de détection selon le premier mode de réalisation, FIGS. 7A to 7V illustrate steps for assembling and connecting the transducer on the control support and for forming the absorption element for the manufacture of a detection structure according to the first embodiment,
la figure 8 illustre un transducteur et l'élément d'absorption d'une structure de détection selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; FIG. 8 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a second embodiment of the invention;
les figures 9A à 9G illustrent les étapes préliminaires pour la formation du transducteur de la structure de détection selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, FIGS. 9A to 9G illustrate the preliminary steps for forming the transducer of the detection structure according to the second embodiment of the invention,
la figure 10 illustre un transducteur et l'élément d'absorption d'une structure de détection selon un troisième mode de réalisation de l'invention, FIG. 10 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a third embodiment of the invention,
la figure 11 illustre un transducteur et l'élément d'absorption d'une structure de détection selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, FIG. 11 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a fourth embodiment of the invention,
la figure 12 illustre un transducteur et l'élément d'absorption d'une structure de détection selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, FIG. 12 illustrates a transducer and the absorption element of a detection structure according to a fourth embodiment of the invention,
la figure 13 illustre un composant selon l'invention comportant une pluralité de structures de détection. FIG. 13 illustrates a component according to the invention comprising a plurality of detection structures.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Identical, similar or equivalent parts of the different figures bear the same numerical references so as to facilitate the passage from one figure to another.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles. The different parts shown in the figures are not necessarily on a uniform scale, to make the figures more readable. The different possibilities (variants and embodiments) must be understood as not being mutually exclusive and can be combined with one another.
Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers La figure 1 illustre un transducteur 100 et un élément d'absorption 200 d'une structure de détection 10 de rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde selon le principe de l'invention, l'élément d'absorption 200 présentant un contact thermique avec le transducteur 100 optimisé et une planéité d'une plaque d'absorption 210 optimisée par rapport aux éléments d'absorption des structures de détection de l'art antérieur. Detailed Discussion of Particular Embodiments Figure 1 illustrates a transducer 100 and an absorption element 200 of a structure 10 for detecting electromagnetic radiation in a first range of wavelengths according to the principle of the invention, the absorption element 200 having thermal contact with the transducer 100 optimized and a flatness of an absorption plate 210 optimized compared to the absorption elements of the detection structures of the prior art.
La première plage de longueurs d'onde est centrée autourd'une longueur d'onde de détection lo. The first wavelength range is centered around a detection wavelength lo.
Une telle structure de détection 10 vise plus particulièrement la détection de rayonnements électromagnétiques dans la gamme de longueurs d'onde des infrarouges. Ainsi, les différentes valeurs indiquées dans les modes de réalisation décrits ci-après concernent cette application pratique, dans laquelle la gamme de longueurs d'onde visée est l'infrarouge lointain, c'est-à-dire entre 8 et 12 pm. Bien entendu, ces valeurs ne sont fournies qu'à titre d'exemple non limitatif, l'homme du métier étant parfaitement à même, à partir de la présente divulgation, d'adapter ces valeurs afin de permettre à l'aide d'une telle structure de détection 10 la détection optimisée de rayonnements électromagnétiques dans une gamme de longueurs d'onde autre que celle des infrarouges. Such a detection structure 10 more particularly aims at the detection of electromagnetic radiation in the infrared wavelength range. Thus, the different values indicated in the embodiments described below relate to this practical application, in which the target wavelength range is far infrared, that is to say between 8 and 12 μm. Of course, these values are provided only by way of non-limiting example, the person skilled in the art being perfectly able, from the present disclosure, to adapt these values in order to allow using a Such a detection structure 10 optimizes the detection of electromagnetic radiation in a range of wavelengths other than that of infrared.
L'élément d'absorption 200 d'une telle structure de détection 1 comporte : The absorption element 200 of such a detection structure 1 comprises:
une plaque d'absorption 210 réalisée dans un premier matériau et s'étendant selon un plan d'absorption, le premier matériau présentant un module d'Young supérieur ou égal à 160 GPa (GigaPascal), un pied de connexion 220 s'étendant à partir de la plaque d'absorption 210 pour contacter thermiquement le transducteur 100. an absorption plate 210 made of a first material and extending along an absorption plane, the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa (GigaPascal), a connection foot 220 extending from absorption plate 210 to thermally contact transducer 100.
Comme montré sur la figure 1 et selon le principe de l'invention, le pied de connexion 220 comporte : As shown in Figure 1 and according to the principle of the invention, the connection foot 220 comprises:
un cœur en tungstène 221, a 221 tungsten core,
une enveloppe 225 entourant le cœur en tungstène 221 réalisée dans le premier matériau et agencée en étant contrainte en compression par le cœur de tungstène 221. a casing 225 surrounding the tungsten core 221 made of the first material and arranged by being constrained in compression by the tungsten core 221.
Selon une possibilité avantageuse de l'invention, comme illustré sur les figures 1 et 2, le transducteur 100 peut être un transistor 101 à effet de champ à grille isolée, ou transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur, également connu sous la dénomination « transistor MOSFET » pour « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ». On notera que selon une possibilité particulièrement avantageuse, le transducteur 100 de l'invention est un transistor du type totalement dépiété sur isolant également connu sous le sigle anglais FDSOI pour « Fully Depleted Silicon On Insulator ». According to an advantageous possibility of the invention, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the transducer 100 can be an insulated gate field effect transistor 101, or a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, also known as designation “MOSFET transistor” for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”. It will be noted that according to a particularly advantageous possibility, the transducer 100 of the invention is a transistor of the totally depleted on insulator type also known by the abbreviation FDSOI for “Fully Depleted Silicon On Insulator”.
Selon une variante de l'invention qui ne sera pas décrite plus en avant dans le présent document et qui peut être aisément mise en œuvre par l'homme du métier à partir du présent enseignement, le transducteur 100 peut être une diode, cette diode pouvant être aussi bien du type PN, c'est-à-dire une présenter une simple jonction PN, que PiN, c'est-à-dire une jonction aménagée dans une couche intrinsèquement dopée qui est disposé entre une zone semiconductrice dopée N et une zone semiconductrice dopée P. According to a variant of the invention which will not be described further on in this document and which can be easily implemented by a person skilled in the art from the present teaching, the transducer 100 can be a diode, this diode being able to be both of the PN type, that is to say one with a simple PN junction, and PiN, that is to say a junction formed in an intrinsically doped layer which is arranged between an N-doped semiconductor zone and a P-doped semiconductor zone.
Selon cette possibilité dans laquelle le transducteur 100 de l'invention est un transistor, le transistor 101 peut, comme illustré sur la figure 2, s'étendre linéairement le long d'une ligne parcourant toute la surface de la structure de détection 1, ceci de manière à optimiser un rapport largeur du transistor W sur longueur du transistor L. Ainsi, par exemple et comme le montre la figure 2, le transistor 101 peut s'étendre le long d'une ligne passant tour à tour d'un côté à l'autre de la structure de détection 1. Dans une telle configuration, dite en zigzag, le transistor 101 présente, selon au moins une direction, une pluralité de portions s'étendant le long de ladite direction parallèlement les unes aux autres, ces portions étant reliées les unes aux autres pas des portions perpendiculaires de plus petites dimensions. Bien entendu, une telle configuration, correspondant à celle illustrée sur la figure 2, est donnée qu'à titre d'exemple et d'autres configurations sont parfaitement envisageables, telles qu'une configuration en spirale. According to this possibility in which the transducer 100 of the invention is a transistor, the transistor 101 can, as illustrated in FIG. 2, extend linearly along a line running through the entire surface of the detection structure 1, this so as to optimize a width ratio of transistor W to length of transistor L. Thus, for example and as shown in FIG. 2, transistor 101 can extend along a line passing in turn from side to side. the other of the detection structure 1. In such a so-called zigzag configuration, the transistor 101 has, in at least one direction, a plurality of portions extending along said direction parallel to each other, these portions being connected to each other not perpendicular portions of smaller dimensions. Of course, such a configuration, corresponding to that illustrated in FIG. 2, is given only by way of example and other configurations are perfectly possible, such as a spiral configuration.
La figure 2 montre également les bras d'isolation 310, 320 de la structure de détection 1 permettant la connexion du transducteur à un circuit de lecture 340 tout en l'isolant thermiquement de ce dernier. Ainsi, les bras d'isolation 310, 320 sont fournis de part et d'autre du transistor 101, figuré sur cette figure ici par une grille 120, ou électrode de grille de ce dernier, ceci pour à la fois le supporter et le contacter électriquement. FIG. 2 also shows the insulation arms 310, 320 of the detection structure 1 allowing the connection of the transducer to a read circuit 340 while thermally insulating it from the latter. Thus, the insulation arms 310, 320 are provided on either side of the transistor 101, shown in this figure here by a gate 120, or gate electrode of the latter, in order to both support it and contact it. electrically.
Si dans la configuration illustrée sur la figure 2 les bras d'isolation occupent une part relativement importante de la surface de structure de détection 310, 320, il est néanmoins possible avec un élément d'absorption selon l'invention que la plaque d'absorption 210 occupe sensiblement la totalité de la surface de structure de détection 10. If in the configuration illustrated in FIG. 2 the isolation arms occupy a relatively large part of the surface of the detection structure 310, 320, it is nevertheless possible with an absorption element according to the invention that the absorption plate 210 occupies substantially the entire surface of detection structure 10.
On notera que, selon une possibilité particulièrement avantageuse de l'invention, le transistor 101 peut également faire office de réflecteur afin de former, avec la plaque d'absorption 210 une cavité quart-d'onde. Selon cette possibilité, la distance entre un plan de réflexion équivalent du transistor 101, correspondant sensiblement à une surface de grille du transistor 101, et la plaque d'absorption est un multiple de lo/4, oétant la longueur d'onde de détection. It will be noted that, according to a particularly advantageous possibility of the invention, the transistor 101 can also act as a reflector in order to form, with the absorption plate 210, a quarter-wave cavity. According to this possibility, the distance between an equivalent reflection plane of transistor 101, corresponding substantially to a gate surface of transistor 101, and the absorption plate is a multiple of 10/4, being the detection wavelength.
Bien entendu, s'il est possible d'approximer le plan de réflexion équivalent 101 par la surface de grille 120 du transistor, il est bien entendu préférable, conformément à la pratique usuelle de l'homme du métier, de déterminer le positionnement d'un tel plan de réflexion équivalent au moyen de simulations de routine. Of course, if it is possible to approximate the equivalent reflection plane 101 by the gate surface 120 of the transistor, it is of course preferable, in accordance with the usual practice of those skilled in the art, to determine the positioning of such an equivalent reflection plane by means of routine simulations.
Selon cette possibilité dans laquelle le transistor et la plaque d'absorption forment une cavité quart d'onde, quand le transistor 101 s'étend linéairement le long d'une ligne parcourant toute la surface de la structure de détection 1, la distance entre deux portions parallèles se succédant est préférentiellement inférieure à la longueur d'onde la plus importante de la première plage de longueurs d'onde, cette distance étant encore plus avantageusement inférieure à la longueur d'onde de détection, voire à la longueur d'onde la plus faible de la première plage de longueurs d'onde. Dans une configuration de transistor 101 longitudinale, telle que celle montrée sur la figure 2, le transistor 101 peut notamment présenter une configuration à canal horizontal telle que celle illustrée sur la figure 3A ou une configuration à canal vertical, telle que celle illustrée sur la figure 3B. According to this possibility in which the transistor and the absorption plate form a quarter-wave cavity, when the transistor 101 extends linearly along a line traversing the entire surface of the detection structure 1, the distance between two successive parallel portions is preferably less than the longest wavelength of the first range of wavelengths, this distance being even more advantageously less than the detection wavelength, or even the most wavelength. lower of the first wavelength range. In a longitudinal transistor 101 configuration, such as that shown in FIG. 2, transistor 101 may in particular have a horizontal channel configuration such as that illustrated in FIG. 3A or a vertical channel configuration, such as that illustrated in FIG. 3B.
Que ce soit dans la configuration à canal vertical ou dans la configuration à canal horizontal, le transistor 101 comporte : Whether in the vertical channel configuration or in the horizontal channel configuration, transistor 101 includes:
au moins une première et au moins une deuxième zone 111,112 d'un premier type de conductivité, formant respectivement un drain et une source du transistor, au moins une troisième zone 113 séparant l'une de l'autre la première et la deuxième zone 111, 112, la troisième zone 113 étant soit d'un deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité avec une concentration en porteurs majoritaires inférieure à celles des première et deuxième zones, soit du type intrinsèque at least a first and at least a second zone 111, 112 of a first type of conductivity, respectively forming a drain and a source of the transistor, at least a third zone 113 separating the first and the second zone 111 from one another , 112, the third zone 113 being either of a second type of conductivity opposite to the first type of conductivity with a concentration of majority carriers lower than those of the first and second zones, or of the intrinsic type
un oxyde de grille 130, a gate oxide 130,
une électrode de grille 120 formant en outre un contact ohmique de la première zone 111. a gate electrode 120 further forming an ohmic contact of the first zone 111.
Dans la configuration à canal horizontal, comme illustrée sur la figure 3A, les première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112 se succèdent selon une direction comprise dans un plan du transistor 101, l'électrode de grille 120 étant positionnée au- dessus de la troisième zone. In the horizontal channel configuration, as illustrated in FIG. 3A, the first, third and second zones 111, 113, 112 follow one another in a direction included in a plane of the transistor 101, the gate electrode 120 being positioned above of the third zone.
Dans la configuration à canal vertical, comme illustrée sur la figure 3B, les première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112 se succèdent selon une direction perpendiculaire plan du transistor 101, l'électrode de grille 120 étant positionnée sur au moins un côté des première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112. On notera que dans la figure 3B, l'électrode de grille 120 est positionnée sur deux côtés des première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112. In the vertical channel configuration, as illustrated in FIG. 3B, the first, third and second zones 111, 113, 112 follow each other in a direction perpendicular to the plane of the transistor 101, the gate electrode 120 being positioned on at least one side. of the first, third and second zones 111, 113, 112. It will be noted that in FIG. 3B, the gate electrode 120 is positioned on two sides of the first, third and second zones 111, 113, 112.
La figure 4 illustre un premier mode de réalisation d'une telle structure de détection 10 conforme au principe de l'invention exposé ci-dessus. FIG. 4 illustrates a first embodiment of such a detection structure 10 in accordance with the principle of the invention set out above.
On notera qu'à titre de simplification et afin de rendre plus lisible les différentes parties du transducteur 100 qui est dans le cadre de ce premier mode de réalisation, un transistor 101 du type MOS-FET, seule trois portions de transistor sont représentées. Bien entendu, dans une configuration avantageuse de l'invention et selon le principe illustré sur la figure 2, le transistor 101 peut présenter un nombre de portions longitudinales parallèles les unes aux autres supérieur à trois, la figure 2 en montrant sept. It will be noted that by way of simplification and in order to make the different parts of the transducer 100 more readable, which is in the context of this first mode of embodiment, a transistor 101 of the MOS-FET type, only three transistor portions are shown. Of course, in an advantageous configuration of the invention and according to the principle illustrated in FIG. 2, the transistor 101 can have a number of longitudinal portions parallel to one another greater than three, FIG. 2 showing seven.
Une telle structure de détection 10 comprend, outre le transducteur 100, sous la forme d'un transistor 101 du type MOS-FET, et l'élément d'absorption 200 : Such a detection structure 10 comprises, in addition to the transducer 100, in the form of a transistor 101 of the MOS-FET type, and the absorption element 200:
les bras d'isolation 310, 320, la structure de détection en comprenant plus précisément, un premier et un deuxième bras d'isolation 310, 320 comportant respectivement une première et une deuxième piste de conduction 317, 327 pour permettre la polarisation du transistor 100, la première piste 311 étant connectée à la deuxième zone 112, la deuxième piste 321 étant connectée à la première zone 111, donc le drain du transistor, et l'électrode de grille 120 en les mettant en court-circuit, the isolation arms 310, 320, the detection structure comprising more precisely, a first and a second isolation arm 310, 320 respectively comprising a first and a second conduction track 317, 327 to allow the polarization of the transistor 100 , the first track 311 being connected to the second zone 112, the second track 321 being connected to the first zone 111, therefore the drain of the transistor, and the gate electrode 120 by shorting them,
une surface de réflexion 330 optionnelle disposée de manière à former avec l'élément absorbant 200 une deuxième cavité quart d'onde, an optional reflection surface 330 arranged so as to form with the absorbing element 200 a second quarter wave cavity,
un circuit de lecture 340 aménagé dans un substrat 341, le circuit de lecture 340 étant connecté électriquement aux première et deuxième pistes de conduction 317, 327 par l'intermédiaire de respectivement d'une première et une deuxième zone de contact 315, 325. a read circuit 340 arranged in a substrate 341, the read circuit 340 being electrically connected to the first and second conduction tracks 317, 327 via respectively a first and a second contact zone 315, 325.
On notera que, selon l'application pratique de l'invention, la structure 10 présente des dimensions latérales, c'est-à-dire selon les directions comprises dans le plan d'absorption, comprises entre 4 et 10 pm. It will be noted that, according to the practical application of the invention, the structure 10 has lateral dimensions, that is to say in the directions included in the absorption plane, between 4 and 10 μm.
Bien entendu, cette application pratique n'étant nullement limitative, une structure 10 selon l'invention, peut présenter des dimensions latérales autres, par exemple comprises entre 50 et 4 pm, voire entre 25 et 4 pm voire entre 12 et 4 pm. Of course, since this practical application is in no way limiting, a structure 10 according to the invention may have other lateral dimensions, for example between 50 and 4 μm, or even between 25 and 4 μm or even between 12 and 4 μm.
L'élément d'absorption 200 comporte, selon le principe de l'invention, la plaque d'absorption 210 et le pied de connexion 220. The absorption element 200 comprises, according to the principle of the invention, the absorption plate 210 and the connection foot 220.
La plaque d'absorption 210 s'étend selon un plan d'absorption de la structure de détection 10. La plaque d'absorption 210 s'étend à partir du pied de connexion 220 de part et d'autre de ce dernier ceci de manière à, selon une possibilité particulièrement avantageuse de l'invention, recouvrir sensiblement la totalité de la surface du substrat 341 occupée par la structure de détection 10. The absorption plate 210 extends along an absorption plane of the detection structure 10. The absorption plate 210 extends from the connection foot 220 on either side of the latter in a manner to, according to a possibility particularly advantageous of the invention, to cover substantially the entire surface of the substrate 341 occupied by the detection structure 10.
L'épaisseur de la plaque d'absorption 220 peut être, par exemple, comprise entre 2 et 20 nm. La plaque d'absorption 220 peut être réalisée dans le premier matériau. The thickness of the absorption plate 220 can be, for example, between 2 and 20 nm. The absorption plate 220 can be made from the first material.
Le premier matériau peut être sélectionné dans le groupe constitué du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN et du nitrure de tungstène WN, et les alliages comportant au moins l'un de ces matériaux The first material can be selected from the group consisting of titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN and tungsten nitride WN, and alloys having at least one of these materials
De manière particulièrement avantageuse, le premier matériau et l'épaisseur de la plaque d'absorption peuvent être choisis de manière à respecter les inégalités suivantes : In a particularly advantageous manner, the first material and the thickness of the absorption plate can be chosen so as to respect the following inequalities:
150W£ ΐ?- <700 W 150W £ ΐ ? - <700 W
Ep Ep
avec p la résistivité du premier matériau et Ep la somme des épaisseurs desdites couches. On notera, que de manière encore plus préférentielle, p/Ep le premier matériau et l'épaisseur de la plaque d'absorption choisis pour fournir p/Ep compris entre 200 W et 600 W, p/Ep étant, de manière encore plus avantageuse, proche, voire égale à l'impédance du vide, c'est-à-dire à 376,9 W. with p the resistivity of the first material and Ep the sum of the thicknesses of said layers. It will be noted that even more preferably, w / Ep the first material and the thickness of the absorption plate chosen to provide w / Ep of between 200 W and 600 W, w / Ep being, even more advantageously , close to or even equal to the vacuum impedance, that is to say to 376.9 W.
Le pied de connexion 220 s'étendant à partir de la plaque d'absorption pour contacter thermiquement le transducteur 100. Ainsi, le pied de connexion 220 peut par exemple s'étendre à partir de la plaque d'absorption en direction du transducteur 100 selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan d'absorption. The connection foot 220 extending from the absorption plate to thermally contact the transducer 100. Thus, the connection foot 220 may for example extend from the absorption plate towards the transducer 100 according to a direction substantially perpendicular to the absorption plane.
Le pied de connexion 220 est préférentiellement en contact avec une partie centrale du transistor 101. Ainsi, par exemple, dans le cas où le transistor 101 s'étend linéairement le long d'une ligne entre une première extrémité du transistor 101 en contact avec le premier bras d'isolation 310 et une deuxième extrémité en contact avec le deuxième bras d'isolation 320, le pied connexion 120 peut être en contact sur une zone équidistante le long de la ligne entre la première extrémité du transistor 101 et la deuxième extrémité du transistor 101, cet emplacement correspondant généralement au centre de la surface occupée par la structure de détection 10. The connection foot 220 is preferably in contact with a central part of the transistor 101. Thus, for example, in the case where the transistor 101 extends linearly along a line between a first end of the transistor 101 in contact with the first insulation arm 310 and a second end in contact with the second insulation arm 320, the connection foot 120 may be in contact over an area equidistant along the line between the first end of the transistor 101 and the second end of transistor 101, this location generally corresponding to the center of the surface occupied by detection structure 10.
Le pied de connexion 220 comporte l'enveloppe 225 et le cœur de tungstène 221. The connection foot 220 includes the shell 225 and the tungsten core 221.
L'enveloppe 225 est réalisée dans le premier matériau. L'enveloppe présente une forme creuse délimitant au moins une cavité pour accueillir au moins le cœur de tungstène 221. Ainsi, par exemple, l'enveloppe 225 peut présenter une forme cylindrique creuse dont les génératrices sont perpendiculaires au plan d'absorption et dont au moins une base, celle correspondant à la plaque d'absorption 210, est ouverte. The envelope 225 is made from the first material. The casing has a hollow shape delimiting at least one cavity to accommodate at least the tungsten core 221. Thus, for example, the casing 225 may have a hollow cylindrical shape, the generatrices of which are perpendicular to the absorption plane and of which at at least one base, that corresponding to the absorption plate 210, is open.
Si dans ce premier mode de réalisation, l'enveloppe 225 présente une forme cylindrique à base circulaire, d'autres formes, telles qu'une forme cylindrique à base carrée ou encore une forme tronconique, sont parfaitement envisageables sans que l'on sorte du cadre de l'invention. If in this first embodiment, the casing 225 has a cylindrical shape with a circular base, other shapes, such as a cylindrical shape with a square base or a frustoconical shape, are perfectly possible without going beyond the framework of the invention.
Dans une configuration classique de l'invention, l'enveloppe 225 présente une épaisseur sensiblement égale à celle de la plaque d'absorption 210. Ainsi, l'épaisseur de l'enveloppe 225 peut être comprise entre 2 et 20 nm. In a conventional configuration of the invention, the envelope 225 has a thickness substantially equal to that of the absorption plate 210. Thus, the thickness of the envelope 225 may be between 2 and 20 nm.
La cavité délimitée par l'enveloppe 225 présente une section selon le plan d'absorption dont la dimension maximale est préférentiellement comprise entre 50 et 750 nm, cette dimension maximale étant encore plus avantageusement comprise entre 100 et 500 nm voire entre 150 et 400 nm. Ainsi, par exemple pour une cavité de forme cylindrique de révolution, la dimension maximale correspond au diamètre de la section cylindrique et pour une cavité présentant une section carrée, la dimension maximale correspond à la diagonal du carrée de ladite section. The cavity delimited by the envelope 225 has a section along the absorption plane, the maximum dimension of which is preferably between 50 and 750 nm, this maximum dimension being even more advantageously between 100 and 500 nm or even between 150 and 400 nm. Thus, for example for a cavity of cylindrical shape of revolution, the maximum dimension corresponds to the diameter of the cylindrical section and for a cavity having a square section, the maximum dimension corresponds to the diagonal of the square of said section.
L'enveloppe 225 est contrainte en compression par le cœur de tungstène 221. Une telle conformation peut notamment être obtenue au moyen d'une contraction thermique du tungstène et à l'utilisation d'un premier matériau présentant un coefficient d'expansion thermique supérieur à celui du tungstène comme cela est décrit plus en avant dans le procédé de fabrication de la structure de détection 10 selon ce premier mode de réalisation. Le cœur de tungstène remplie, au moins en partie, la cavité délimitée par l'enveloppe 225. De cette manière, les efforts appliqués par le cœur de tungstène 221 en réaction à la compression exercée par l'enveloppe 225 permettent, en complément avec la rigidité de la plaque d'absorption, d'assurer la planéité de cette dernière et de conserver son extension selon le plan d'absorption. The envelope 225 is constrained in compression by the tungsten core 221. Such a conformation can in particular be obtained by means of a thermal contraction of the tungsten and by the use of a first material having a coefficient of thermal expansion greater than that of tungsten as is described further on in the method of manufacturing the detection structure 10 according to this first embodiment. The tungsten core filled, at least in part, the cavity delimited by the envelope 225. In this way, the forces applied by the tungsten core 221 in reaction to the compression exerted by the envelope 225 make it possible, in addition to the rigidity of the absorption plate, to ensure the flatness of the latter and to maintain its extension according to the absorption plane.
Selon la possibilité décrite en lien avec la figure 2 selon laquelle le transistor 101 et la plaque d'absorption délimitent une cavité quart-d'onde, dans le présent mode de réalisation, le pied de connexion 220 est dimensionné pour espacer la plaque d'absorption d'une distance correspondant à un multiple de lo/4, oétant longueur d'onde de détection. According to the possibility described in connection with FIG. 2 according to which the transistor 101 and the absorption plate delimit a quarter-wave cavity, in the present embodiment, the connection foot 220 is dimensioned to space the plate apart. absorption of a distance corresponding to a multiple of lo / 4, being the detection wavelength.
On notera néanmoins que, de manière à favoriser une bonne application de la contrainte en compression du cœur de tungstène sur par l'enveloppe 225, la hauteur de la cavité délimitée par l'enveloppe 225 est préférentiellement comprise entre 20 et 500 nm, celle-ci étant d'une manière encore plus avantageuse comprise entre 50 et 300 nm, voire entre 75 et 200 nm. It will nevertheless be noted that, so as to promote good application of the compressive stress of the tungsten core on by the envelope 225, the height of the cavity delimited by the envelope 225 is preferably between 20 and 500 nm, that- this being even more advantageously between 50 and 300 nm, or even between 75 and 200 nm.
En ce qui concerne le transistor 101, comme illustré sur les figures 1 et 4, la première zone 111, c'est-à-dire le drain, la troisième zone 113, c'est-à-dire le canal, et la deuxième zone 112, c'est-à-dire la source, sont formées respectivement par une première, une troisième et une deuxième couche 111P, 112P, 113P qui s'étendent parallèlement au plan d'absorption et parallèlement les unes aux autres. Les première, troisième et deuxième couches 111P, 112P, 113P se succèdent selon une direction perpendiculaire au plan d'absorption, chacune desdites première, deuxième et troisième zones 111, 112, 113 présentant, selon l'épaisseur de la couche correspondante, au moins une paroi latérale. With regard to the transistor 101, as illustrated in Figures 1 and 4, the first area 111, that is to say the drain, the third area 113, that is to say the channel, and the second zone 112, that is to say the source, are formed respectively by a first, a third and a second layer 111P, 112P, 113P which extend parallel to the absorption plane and parallel to each other. The first, third and second layers 111P, 112P, 113P follow one another in a direction perpendicular to the absorption plane, each of said first, second and third zones 111, 112, 113 having, depending on the thickness of the corresponding layer, at least a side wall.
Chacune de la première, de la deuxième et de la troisième couche 111P, 112P, 113P est une couche semiconductrice, lesdites première, deuxième et troisième couches 111P, 112P, 113P, étant préférentiellement réalisées en silicium monocristallin. Each of the first, second and third layer 111P, 112P, 113P is a semiconductor layer, said first, second and third layers 111P, 112P, 113P being preferably made of monocrystalline silicon.
Selon une possibilité de l'invention, la première et la deuxième couche 111P, 112P présentent un premier type de conductivité pour lequel les porteurs majoritaires sont des électrons, ou, autrement dit, la première et la deuxième couche 111P, 112P sont dopées N. En variante et selon une autre possibilité de l'invention, la première et la deuxième couche 111P, 112P peuvent présenter un premier type de conductivité pour lequel les porteurs majoritaires sont des trous, ou, autrement dit, la première et la deuxième couches 111P, 112P sont dopées P. According to one possibility of the invention, the first and the second layer 111P, 112P have a first type of conductivity for which the majority carriers are electrons, or, in other words, the first and the second layer 111P, 112P are N doped. As a variant and according to another possibility of the invention, the first and the second layer 111P, 112P can have a first type of conductivity for which the majority carriers are holes, or, in other words, the first and second layers 111P, 112P are P doped.
On notera que selon l'application pratique de l'invention, la première et la deuxième couche 111P, 112P présente un dopage N avec une concentration en porteurs majoritaires comprise entre 1.1019 et 1.1021 cm 3. Selon cette même application pratique de l'invention, l'épaisseur desdites première et deuxième couche 111P, 112P est comprise entre 10 et 200 nm, voire entre 30 et 100 nm ou encore entre 50 et 75 nm. It will be noted that according to the practical application of the invention, the first and the second layer 111P, 112P have an N doping with a concentration of majority carriers of between 1.10 19 and 1.10 21 cm 3 . According to this same practical application of the invention, the thickness of said first and second layer 111P, 112P is between 10 and 200 nm, or even between 30 and 100 nm or even between 50 and 75 nm.
La troisième couche 113P peut, selon la première possibilité de l'invention, présenter un deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité, c'est-à-dire un type de conductivité dans lequel les porteurs sont des trous ou autrement dit un dopage P. D'une manière identique, selon la deuxième possibilité de l'invention, le deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité, c'est-à-dire un type de conductivité dans lequel les porteurs majoritaires sont des électrons ou, autrement dit, un dopage N. The third layer 113P can, according to the first possibility of the invention, have a second type of conductivity opposite to the first type of conductivity, that is to say a type of conductivity in which the carriers are holes or in other words a doping P. In an identical manner, according to the second possibility of the invention, the second type of conductivity opposed to the first type of conductivity, that is to say a type of conductivity in which the majority carriers are electrons or , in other words, an N.
Selon l'application pratique, la troisième couche 113P présente un dopage P avec une concentration en porteurs majoritaires comprise entre 1.1014 et 1.1017 cm 3' voire entre 5.1014 et 5.1015 cm 3, ladite concentration étant, quoi qu'il en soit inférieure à celle des première et deuxième couches 111P, 112P. Selon cette même application pratique, l'épaisseur de la troisième couche 113P est comprise entre 10 et 700 nm, voire entre 20 et 500 nm ou encore entre 75 et 300 nm. Depending on the practical application, the third layer 113P has a P doping with a concentration of majority carriers of between 1.10 14 and 1.10 17 cm 3 'or even between 5.10 14 and 5.10 15 cm 3 , said concentration being, in any case lower than that of the first and second layers 111P, 112P. According to this same practical application, the thickness of the third layer 113P is between 10 and 700 nm, or even between 20 and 500 nm or else between 75 and 300 nm.
L'empilement formé par les première, deuxième et troisième zones 111, 112, 113 est, sur les parois latérales desdites zones et une face de l'empilement comprenant la première zone 111, recouvert par au moins un isolant 131, 132 formant, pour les parois latérales de la troisième zone 113 un oxyde de grille 130. The stack formed by the first, second and third zones 111, 112, 113 is, on the side walls of said zones and one face of the stack comprising the first zone 111, covered by at least one insulator 131, 132 forming, for the side walls of the third zone 113 a gate oxide 130.
Dans le présent mode de réalisation, l'au moins un isolant 131, 132 comprend une première couche isolante 131 en dioxyde de silicium Si02 et une deuxième couche isolante 132 dans un diélectrique présentant une constante diélectrique supérieure à celui du dioxyde de silicium Si02, ce type de diélectrique étant généralement connu sous la dénomination high-K. Ainsi, la deuxième couche isolante 132 peut être, par exemple, un dioxyde d'hafnium HfÜ2 ou un oxyde d'aluminium tel l'alumine AI2O3. In the present embodiment, the at least one insulator 131, 132 comprises a first insulating layer 131 made of silicon dioxide Si0 2 and a second insulating layer 132 in a dielectric having a dielectric constant greater than that of silicon dioxide Si02, this type of dielectric being generally known as the name high-K. Thus, the second insulating layer 132 can be, for example, a hafnium dioxide HfO2 or an aluminum oxide such as alumina Al 2 O 3 .
Dans l'application pratique, l'épaisseur de la première couche isolante 131 peut par exemple être comprise entre 4 et 50 nm et préférentiellement sensiblement également égale à 10 nm. In the practical application, the thickness of the first insulating layer 131 may for example be between 4 and 50 nm and preferably substantially also equal to 10 nm.
Selon cette même application pratique, l'épaisseur de la deuxième couche isolante 132 peut par exemple être comprise entre 2 et 6 nm. According to this same practical application, the thickness of the second insulating layer 132 may for example be between 2 and 6 nm.
L'au moins un isolant 131, 132 recouvrant l'empilement formé par les première, deuxième et troisième zones 111, 112, 113, présente au niveau de la face de l'empilement qu'il recouvre au moins une ouverture pour autoriser la prise de contact pour la première zone 111. L'au moins isolant 131, 132 est recouvert par l'électrode de grille 120, ladite électrode de grille 120 formant également le contact ohmique de la première zone 111. The at least one insulator 131, 132 covering the stack formed by the first, second and third zones 111, 112, 113, has at the level of the face of the stack that it covers at least one opening to allow the setting. contact for the first zone 111. The at least insulator 131, 132 is covered by the gate electrode 120, said gate electrode 120 also forming the ohmic contact of the first zone 111.
Selon ce premier mode de réalisation de l'invention, l'électrode de grille 120 comporte une première couche conductrice 121 en nitrure de titane TiN et une deuxième couche conductrice 122 en silicium polycristalin pSi, la première couche conductrice 121 recouvrant la deuxième couche isolante 132 et la deuxième couche conductrice 122 recouvrant la première couche conductrice 121. According to this first embodiment of the invention, the gate electrode 120 comprises a first conductive layer 121 of titanium nitride TiN and a second conductive layer 122 of polysilicon pSi, the first conductive layer 121 covering the second insulating layer 132 and the second conductive layer 122 covering the first conductive layer 121.
Le matériau de la première couche conductrice 121 est préférentiellement un métal du type « milieu-de-gap » pour la troisième zone 113. Ainsi, dans le cas où la troisième zone 113 est en silicium, comme c'est le cas dans ce mode de réalisation de l'invention, le matériau de la première couche conductrice 121 est préférentiellement un métal choisi dans le groupe comportant les nitrures de titane TiN, les nitrures de tantale TaN et les siliciures de molybdène MoSh. The material of the first conductive layer 121 is preferably a metal of the "mid-gap" type for the third zone 113. Thus, in the case where the third zone 113 is made of silicon, as is the case in this mode embodiment of the invention, the material of the first conductive layer 121 is preferably a metal chosen from the group comprising titanium nitrides TiN, tantalum nitrides TaN and molybdenum silicides MoSh.
On entend ci-dessus et dans le reste de ce document par « métal du type milieu-de-gap » que le métal est choisi de manière à présenter, en absence de polarisation de la structure, son énergie de Fermi dans la zone de bande interdite de la troisième zone 113 et plus précisément au voisinage du milieu de la bande interdite de la troisième zone 113, typiquement à un niveau d'énergie distant du milieu de la bande interdite dans une gamme comprise entre -25% et +25% du gap de la bande interdite. Une telle configuration de grille est généralement connue par l'homme du métier sous la dénomination anglaise de « mid-gap ». Ainsi dans le cas où la troisième zone est réalisée en silicium, les « métals du type milieu-de-gap » comportent notamment les nitrures de titane TiN, les nitrures de tantale TaN et les siliciures de molybdène MoSh. It is understood above and in the rest of this document by “metal of the medium-of-gap type” that the metal is chosen so as to present, in the absence of polarization of the structure, its Fermi energy in the band zone. forbidden of the third zone 113 and more precisely in the vicinity of the middle of the forbidden band of the third zone 113, typically at an energy level distant from the middle of the forbidden band in a range between -25% and + 25% of gap of the forbidden band. Such a configuration grid is generally known to those skilled in the art under the English name of “mid-gap”. Thus, in the case where the third zone is made of silicon, the “metals of the middle-of-gap type” comprise in particular the titanium nitrides TiN, the tantalum nitrides TaN and the molybdenum silicides MoSh.
Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, la première couche conductrice 121 est préférentiellement réalisée en nitrure de titane TiN et comporte préférentiellement une épaisseur comprise entre 5 et 15 nm voire égale à 10 nm. In this first embodiment of the invention, the first conductive layer 121 is preferably made of titanium nitride TiN and preferably has a thickness of between 5 and 15 nm or even equal to 10 nm.
Selon une possibilité de l'invention et en conformité avec l'enseignement du document WO2018055276 Al, il envisageable que la première couche conductrice 121 forme également un élément absorbant de la structure. Conformément à cette possibilité de l'invention et de manière à favoriser les capacités d'absorption de la première couche conductrice 121, la première couche conductrice 121 qui la supporte peut être choisie de manière à respecter les inégalités suivantes : According to one possibility of the invention and in accordance with the teaching of document WO2018055276 A1, it is conceivable that the first conductive layer 121 also forms an absorbent element of the structure. In accordance with this possibility of the invention and so as to promote the absorption capacities of the first conductive layer 121, the first conductive layer 121 which supports it can be chosen so as to respect the following inequalities:
150W£ ΐ?- <700 W 150W £ ΐ ? - <700 W
Ep Ep
avec p la résistivité équivalente de la première couche conductrice 121 et de la troisième couche d'isolant 133 et Ep étant la somme de l'épaisseur de la première couche conductrice 121 et de la troisième couche d'isolant 133.1a. On notera, que de manière encore plus préférentielle p/Ep est choisi proche, voire égale à 376,9 W qui correspond à l'impédance du vide. with p the equivalent resistivity of the first conductive layer 121 and of the third insulating layer 133 and Ep being the sum of the thickness of the first conductive layer 121 and of the third insulating layer 133.1a. It will be noted that even more preferably p / Ep is chosen close to, or even equal to 376.9 W which corresponds to the vacuum impedance.
Comme le montre la figure 4, afin de permettre une polarisation de la première zone 111, la première couche conductrice 121 est en contact avec la première zone 111 au travers d'une ouverture aménagée dans la première couche isolante 131 et fans la deuxième couche isolante 132. As shown in Figure 4, in order to allow polarization of the first zone 111, the first conductive layer 121 is in contact with the first zone 111 through an opening made in the first insulating layer 131 and in the second insulating layer. 132.
La deuxième couche conductrice 122, dans ce mode de réalisation de l'invention, est en silicium polycristallin pSi avec une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm préférentiellement égale à 50 nm. The second conductive layer 122, in this embodiment of the invention, is made of polycrystalline silicon pSi with a thickness of between 10 and 100 nm, preferably equal to 50 nm.
De manière à mettre en court-circuit la première zone 111 et l'électrode de grille 120, la première couche conductrice 121 est en contact avec la première zone 111 par l'au moins une ouverture aménagée dans l'au moins isolant 131, 132. Selon une possibilité non montrée sur la figure 4, la surface libérée de la première zone par l'ouverture aménagée dans l'au moins isolant 131, 132 peut être pourvue d'une couche de siliciure, tel qu'un siliciure de nickel NiSi, un siliciure de titane TiSi, un siliciure de cobalt CoSi et un siliciure de platine PtSi, afin d'optimiser le contact électrique entre la première couche conductrice 121 et la première zone 111. In order to short-circuit the first zone 111 and the gate electrode 120, the first conductive layer 121 is in contact with the first zone 111 through at least one opening made in the at least insulator 131, 132. According to a possibility not shown in FIG. 4, the surface freed from the first zone by the opening made in the at least insulator 131, 132 can be provided with a silicide layer, such as a nickel silicide NiSi, a titanium silicide TiSi, a cobalt silicide CoSi and a platinum silicide PtSi, in order to optimize the electrical contact between the first conductive layer 121 and the first zone 111.
L'empilement est recouvert, sur l'une de ses faces comprenant la deuxième zone 112 et opposée à la première zone 111, d'au moins en partie The stack is covered, on one of its faces comprising the second zone 112 and opposite the first zone 111, at least in part
Le transistor 101 comporte également une troisième couche d'isolant 133, permettant notamment d'isoler la première piste de conduction 317 de la deuxième piste de conduction 327. La troisième couche d'isolant 133 peut être, par exemple, un dioxyde de silicium Si02. The transistor 101 also comprises a third insulating layer 133, making it possible in particular to isolate the first conduction track 317 from the second conduction track 327. The third insulating layer 133 can be, for example, a silicon dioxide Si02. .
La troisième couche d'isolant 133, correspondant à la couche d'oxyde enterrée d'un substrat du type substrat silicium sur isolant, peut présenter une épaisseur comprise entre 20 et 100 nm et qui est préférentiellement égale à 50 nm. The third insulating layer 133, corresponding to the buried oxide layer of a substrate of the silicon-on-insulator substrate type, may have a thickness of between 20 and 100 nm and which is preferably equal to 50 nm.
La troisième couche isolante 133 est elle-même au moins en partie revêtue sur une face qui est opposée à l'empilement formée par les première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112 par une troisième couche conductrice 125 permettant de polariser la deuxième zone 112. La troisième couche conductrice 125 est ainsi en contact avec la deuxième zone 112 au travers d'une ouverture aménagée dans la troisième couche isolante 133. The third insulating layer 133 is itself at least partly coated on a face which is opposite to the stack formed by the first, third and second zones 111, 113, 112 by a third conductive layer 125 making it possible to polarize the second zone. 112. The third conductive layer 125 is thus in contact with the second zone 112 through an opening made in the third insulating layer 133.
Selon ce mode de réalisation de l'invention, la troisième couche conductrice 125 est réalisée dans un matériau sélectionné dans le groupe constitué par le titane Ti, les nitrure de titane TiN, les nitrures de tungstène WN et le nitrure de Tantale TiN et présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 nm et préférentiellement égale à 10 nm. According to this embodiment of the invention, the third conductive layer 125 is made of a material selected from the group consisting of titanium Ti, titanium nitride TiN, tungsten nitrides WN and tantalum nitride TiN and exhibits a thickness between 5 and 15 nm and preferably equal to 10 nm.
On notera que, en raison du procédé de fabrication préféré de l'invention, dans ce premier mode de réalisation, chacune de la deuxième couche conductrice 122 et de la troisième couche conductrice 125 est revêtue, sur sa surface qui est opposée à l'empilement, de respectivement une première couche de protection 143 et une deuxième couche de protection 141, telle qu'une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI2O3, apte à protéger lesdites couches conductrices 122, 125 lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur. Chacune des première et deuxième couches de protection 143, 141 présente une épaisseur comprise entre 10 et 50 nm et préférentiellement égale à 25 nm. Note that, due to the preferred manufacturing method of the invention, in this first embodiment, each of the second conductive layer 122 and the third conductive layer 125 is coated, on its surface which is opposite to the stack. , respectively a first protective layer 143 and a second protective layer 141, such as an AIN aluminum nitride layer, of hafnium dioxide Hf02 or of sapphire AI2O3, capable of protecting said conductive layers 122, 125 during an acid attack such as an attack with HF hydrofluoric acid in the vapor phase. Each of the first and second protective layers 143, 141 has a thickness of between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm.
Pour les mêmes raisons et comme montré sur la figure 4, la troisième couche d'isolant 133 est revêtue d'une troisième couche de protection 142. Ainsi, comme illustré sur la figure 1, la troisième couche conductrice est entourée de la deuxième et de la troisième couche de protection 142, 141. D'une manière identique aux première et deuxième couches de protection 143, 141, la troisième couche peut être une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI2O3, apte à protéger la troisième couche d'isolant 133 lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur. La troisième couche de protection 142 présente une épaisseur comprise entre 10 et 500 nm et préférentiellement égale à 50 nm. For the same reasons and as shown in FIG. 4, the third insulating layer 133 is coated with a third protective layer 142. Thus, as illustrated in FIG. 1, the third conductive layer is surrounded by the second and by the third protective layer 142, 141. In an identical manner to the first and second protective layers 143, 141, the third layer may be a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI 2 O 3 , capable of protecting the third insulating layer 133 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase. The third protective layer 142 has a thickness between 10 and 500 nm and preferably equal to 50 nm.
La structure de détection 10 comporte, de part et d'autre de l'empilement, les premier et un deuxième bras d'isolation thermique 310, 320 comprenant respectivement la première et la deuxième piste de conduction 317, 327 pour permettre la polarisation du transistor 100. Selon la possibilité illustrée, chacun du premier et du deuxième bras d'isolation thermique 310, 320 s'étend selon une direction perpendiculaire au plan d'absorption. The detection structure 10 comprises, on either side of the stack, the first and a second thermal insulation arms 310, 320 respectively comprising the first and the second conduction track 317, 327 to allow the polarization of the transistor. 100. According to the illustrated possibility, each of the first and second thermal insulation arms 310, 320 extends in a direction perpendicular to the absorption plane.
Ainsi, plus précisément et comme illustré sur la figure 4, le premier bras d'isolation 310 comprend : Thus, more precisely and as illustrated in FIG. 4, the first insulation arm 310 comprises:
une première interconnexion verticale 314 dont une première extrémité est en contact avec la troisième couche conductrice 125, a first vertical interconnection 314, a first end of which is in contact with the third conductive layer 125,
un premier ruban d'isolation 313 configuré avec une longueur optimisée avec un empiètement réduit, voire nulle, vis-à-vis de la seconde cavité quart- d'onde, le premier ruban d'isolation 313 présentant une première extrémité en contact avec la première interconnexion verticale 314 sur une deuxième extrémité de la première interconnexion verticale 314 qui est opposée à la deuxième extrémité, un premier plot de connexion électrique 311 en contact avec le premier ruban d'isolation 313 sur une deuxième extrémité du premier ruban d'isolation 313, a first insulation tape 313 configured with an optimized length with reduced, if any, encroachment with respect to the second quarter-wave cavity, the first insulation tape 313 having a first end in contact with the first vertical interconnection 314 on a second end of the first vertical interconnection 314 which is opposite to the second end, a first electrical connection pad 311 in contact with the first insulating tape 313 on a second end of the first insulating tape 313,
un premier plot de contact métallique 316 supportant le premier plot de connexion électrique 311 à l'opposé du premier ruban d'isolation 313. a first metal contact pad 316 supporting the first electrical connection pad 311 opposite the first insulation tape 313.
D'une manière identique, le deuxième bras d'isolation 320 comprend : une deuxième interconnexion verticale 324 dont une première extrémité est en contact avec la deuxième couche conductrice 122, In an identical manner, the second insulation arm 320 comprises: a second vertical interconnection 324, a first end of which is in contact with the second conductive layer 122,
un deuxième ruban d'isolation 323 configuré avec une longueur optimisée avec un empiètement réduit, voire nulle, avec la seconde cavité quart-d'onde, le deuxième ruban d'isolation 323 présentant une première extrémité en contact avec la deuxième interconnexion verticale 324 sur une deuxième extrémité de la deuxième interconnexion verticale 324 qui est opposée à la deuxième extrémité, a second insulation tape 323 configured with an optimized length with reduced or no encroachment with the second quarter-wave cavity, the second insulation tape 323 having a first end in contact with the second vertical interconnect 324 on a second end of the second vertical interconnection 324 which is opposite the second end,
un deuxième plot de connexion électrique 322 en contact avec le deuxième ruban d'isolation sur une deuxième extrémité du deuxième ruban d'isolation 323, a second electrical connection pad 322 in contact with the second insulating tape on a second end of the second insulating tape 323,
un deuxième plot de contact métallique 326 supportant le deuxième plot de connexion électrique 321 à l'opposé du deuxième ruban d'isolation 323. a second metal contact pad 326 supporting the second electrical connection pad 321 opposite the second insulating tape 323.
Comme illustré sur la figure 1, la première et la deuxième interconnexion verticale 314, 324 peuvent chacune comporter un corps métallique réalisé, par exemple, en tungstène W ou en cuivre et une troisième couche de protection 312, 322 recouvrant le corps métallique, ladite troisième couche de protection pouvant être formée d'une couche de titane Ti et d'une couche de nitrure de titane TiN. As illustrated in FIG. 1, the first and the second vertical interconnection 314, 324 may each comprise a metallic body made, for example, of tungsten W or of copper and a third protective layer 312, 322 covering the metallic body, said third protective layer which may be formed of a layer of titanium Ti and of a layer of titanium nitride TiN.
Le premier et le deuxième ruban d'isolation 313, 323 s'étendent selon un plan d'isolation parallèle au plan d'absorption et présentent une forme apte à fournir une longueur optimisée ceci afin d'optimiser l'isolation thermique du transistor 100 vis-à-vis du substrat 201. Ainsi par exemple, le premier et le deuxième ruban d'isolation 313, 323 peuvent chacun présenter une forme en zigzag ou encore en spirale. Le premier et le deuxième ruban d'isolation comprennent chacun : une piste centrale métallique, par exemple, en nitrure de titane TiN, et un revêtement de passivation et de protection par exemple formé d'un empilement d'une couche en silicium amorphe aSi, une couche en dioxyde d'hafnium HfÜ2 et une couche d'alumine AI2O3, ou nitrure d'Aluminium AIN ou en nitrure de silicium SiN. The first and second insulation tape 313, 323 extend along an insulation plane parallel to the absorption plane and have a shape capable of providing an optimized length in order to optimize the thermal insulation of the transistor 100 screws. -with respect to the substrate 201. Thus, for example, the first and the second insulating tape 313, 323 can each have a zigzag or even a spiral shape. The first and second insulation tape each include: a central metallic track, for example, of titanium nitride TiN, and a passivation and protective coating by example formed by a stack of a layer of amorphous silicon aSi, a layer of hafnium dioxide HfÜ2 and a layer of alumina Al 2 O 3 , or aluminum nitride AIN or silicon nitride SiN.
Le premier plot de contact métallique 316, le premier plot de connexion électrique 311, la piste centrale métallique du ruban d'isolation 313, et le corps métallique de la première interconnexion verticale 314 forment ensemble la première piste de conduction 317. The first metallic contact pad 316, the first electrical connection pad 311, the central metallic track of the insulation tape 313, and the metallic body of the first vertical interconnection 314 together form the first conduction track 317.
D'une manière similaire, le deuxième plot de contact métallique 326, le deuxième plot de connexion électrique 321, la piste centrale métallique du deuxième ruban d'isolation 323, et le corps métallique de la deuxième interconnexion verticale 324 forment ensemble la deuxième piste de conduction 327. Similarly, the second metallic contact pad 326, the second electrical connection pad 321, the central metallic track of the second insulation tape 323, and the metallic body of the second vertical interconnect 324 together form the second track of conduction 327.
La première et la deuxième piste de conduction 317, 327 permettent de connecter les première et deuxième zones de contact 315, 325 du circuit de lecture 340 avec le transistor MOSFET 101. The first and second conduction tracks 317, 327 make it possible to connect the first and second contact zones 315, 325 of the read circuit 340 with the MOSFET transistor 101.
Le substrat 341 comprend le circuit de lecture 340 et présente un premier et un deuxième contact du circuit de lecture 315, 325 en contact respectivement du premier et du deuxième plot de contact métallique 316, 126, et optionnellement une surface de réflexion 330 agencée pour former avec la plaque d'absorption 210 une deuxième cavité quart-d'onde adaptée à la plage de longueurs d'onde du rayonnement détecté par la structure de détection 10. Une telle surface de réflexion 330 optionnelle est préférentiellement formée dans un matériau sélectionné dans le groupe comportant l'aluminium Al, le cuivre Cu, l'or Au, le titane Ti, le platine Pt, le nickel Ni et leurs alliages dont notamment l'alliage de cuivre et d'aluminium. La surface de réflexion 330 présente une épaisseur comprise entre 100 nm et 1 pm, celle-ci étant préférentiellement égale à 300 nm. On notera que le substrat 410 présente également une quatrième couche isolante 345 recouvrant une première face du substrat et s'interposant entre le substrat et la troisième couche isolante. The substrate 341 comprises the read circuit 340 and has a first and a second contact of the read circuit 315, 325 in contact respectively with the first and the second metal contact pad 316, 126, and optionally a reflection surface 330 arranged to form with the absorption plate 210 a second quarter-wave cavity adapted to the range of wavelengths of the radiation detected by the detection structure 10. Such an optional reflection surface 330 is preferably formed in a material selected from the group comprising aluminum Al, copper Cu, gold Au, titanium Ti, platinum Pt, nickel Ni and their alloys including in particular the alloy of copper and aluminum. The reflection surface 330 has a thickness of between 100 nm and 1 μm, the latter preferably being equal to 300 nm. It will be noted that the substrate 410 also has a fourth insulating layer 345 covering a first face of the substrate and being interposed between the substrate and the third insulating layer.
De manière identique aux deuxième et troisième couches conductrices 122, 125, en raison du procédé de fabrication préféré de l'invention, dans ce premier mode de réalisation et lorsque la structure comporte une telle surface de réflexion 330, la surface de réflexion 330 est revêtue, sur sa face qui est opposée au substrat, d'une quatrième couche de protection, telle qu'une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI2O3, apte à protéger la surface de réflexion 330 lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur. La quatrième couche de protection 351 présente une épaisseur comprise entre 20 et 200 nm et préférentiellement égale à 25 nm. Similarly to the second and third conductive layers 122, 125, due to the preferred manufacturing method of the invention, in this first embodiment and when the structure includes such a reflection surface 330, the surface reflection 330 is coated, on its face which is opposite the substrate, with a fourth protective layer, such as a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire Al 2 O 3 , suitable to protect the reflection surface 330 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase. The fourth protective layer 351 has a thickness of between 20 and 200 nm and preferably equal to 25 nm.
Une telle structure de détection 10 selon ce premier mode de réalisation de l'invention peut notamment être fabriquée au moyen d'un procédé de fabrication présentant quatre phases différentes : Such a detection structure 10 according to this first embodiment of the invention can in particular be manufactured by means of a manufacturing process having four different phases:
- une première phase de fabrication des principales parties du transistor 101, les étapes correspondant à cette première phase étant illustrées sur les figures 5A à 5M, a first phase of manufacturing the main parts of the transistor 101, the steps corresponding to this first phase being illustrated in FIGS. 5A to 5M,
une deuxième phase de fabrication du substrat comportant le circuit de lecture 340, les étapes correspondant à la deuxième phase étant illustrées sur les figures 6A à 61, a second phase of manufacturing the substrate comprising the read circuit 340, the steps corresponding to the second phase being illustrated in FIGS. 6A to 61,
une troisième phase d'assemblage du substrat 341 comportant le circuit de lecture et du transistor 100, les étapes correspondant à la troisième phase étant illustrées sur les figures 7A à 7P, a third phase of assembling the substrate 341 comprising the read circuit and the transistor 100, the steps corresponding to the third phase being illustrated in FIGS. 7A to 7P,
une quatrième phase de formation de l'élément d'absorption 200 et de finalisation de la structure de détection 10, les étapes correspondant à la quatrième phase étant illustrées sur les figures 7Q. à 7V et la figure 4. a fourth phase of forming the absorption element 200 and finalizing the detection structure 10, the steps corresponding to the fourth phase being illustrated in FIGS. 7Q. at 7V and figure 4.
Ainsi, comme illustré sur les figures 4A à 4M, la première phase du procédé de fabrication d'une structure de détection 10 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend les étapes suivantes : Thus, as illustrated in FIGS. 4A to 4M, the first phase of the method for manufacturing a detection structure 10 according to the first embodiment of the invention comprises the following steps:
- fourniture d'un premier substrat 410 comprenant une couche semiconductrice sur isolant, ladite couche formant la deuxième couche 112P selon l'invention et l'isolant étant formé par une troisième couche isolante 133P, tel qu'un substrat silicium sur isolant plus connu sous le sigle anglais SOI dont, par exemple, la deuxième couche 112P, la troisième couche isolante 133P et le substrat présentent respectivement une épaisseur de 70 nm, 145 nm et 725 nm, comme illustré sur la figure 5A, provision of a first substrate 410 comprising a semiconductor-on-insulator layer, said layer forming the second layer 112P according to the invention and the insulator being formed by a third insulating layer 133P, such as a silicon-on-insulator substrate better known under the English acronym SOI of which, for example, the second layer 112P, the third insulating layer 133P and the substrate have respectively a thickness of 70 nm, 145 nm and 725 nm, as illustrated in Figure 5A,
oxydation partielle de la deuxième couche 112P pour former une couche d'oxyde 411 et implantation, ceci au travers de ladite couche d'oxyde 411, en éléments dopants correspondant au premier type de conductivité de la deuxième couche 112P de manière à fournir la deuxième couche 112P de la structure de détection 10, l'élément dopant étant du phosphore P dans le cas où le premier type de conductivité correspond à un dopage P, et du bore B dans le cas où le premier type de conductivité correspond à un dopage N, comme illustré sur la figure 5B, partial oxidation of the second layer 112P to form an oxide layer 411 and implantation, through said oxide layer 411, with doping elements corresponding to the first type of conductivity of the second layer 112P so as to provide the second layer 112P of the detection structure 10, the doping element being phosphorus P in the case where the first type of conductivity corresponds to a P doping, and boron B in the case where the first type of conductivity corresponds to an N doping, as illustrated in figure 5B,
retrait de la couche d'oxyde 411 formée lors de l'oxydation de la deuxième couche 112P, removal of the oxide layer 411 formed during the oxidation of the second layer 112P,
dépôt par épitaxie d'une troisième couche 113P de matériau semiconducteur en contact avec la deuxième couche 112P, la troisième couche 113P étant du deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité avec une concentration en porteurs majoritaires inférieure à celle de la deuxième couche 112P, ou du type intrinsèque, ceci de manière à fournir la troisième couche 113P de la structure de détection 10, l'épaisseur de cette troisième couche 113P étant, par exemple, comprise entre 10 et 700 nm comme illustré sur la figure 5C, deposition by epitaxy of a third layer 113P of semiconductor material in contact with the second layer 112P, the third layer 113P being of the second type of conductivity opposite to the first type of conductivity with a concentration of majority carriers lower than that of the second layer 112P , or of the intrinsic type, this so as to provide the third layer 113P of the detection structure 10, the thickness of this third layer 113P being, for example, between 10 and 700 nm as illustrated in FIG. 5C,
dépôt d'une première couche 111P de matériau semiconducteur en contact avec la troisième couche 113P, la première couche 111P étant du premier type de conductivité, soit par un dopage in situ lors du dépôt, soit par une implantation post dépôt, ceci de manière à fournir la première couche 111P de la structure de détection 10, l'épaisseur de la première couche 111P étant, par exemple, comprise entre 10 et 200 nm, comme illustré sur la figure 5D, deposition of a first layer 111P of semiconductor material in contact with the third layer 113P, the first layer 111P being of the first type of conductivity, either by in situ doping during the deposition, or by a post deposition implantation, this so as to providing the first layer 111P of the detection structure 10, the thickness of the first layer 111P being, for example, between 10 and 200 nm, as illustrated in FIG. 5D,
recuit thermique afin d'activer les éléments dopants de la première et deuxième couche 111P, 112P et, le cas échéant, de la troisième couche 113P, comme illustré sur la figure 5E, on notera que sur la figure 5E, la première couche 113P est revêtue d'une couche d'oxyde d'implantation 412 conformément à la possibilité selon laquelle le dopage de la première couche 111P est fournie par une implantation poste dépôt, dans le cas où la première couche 113P est revêtue d'une couche d'oxyde d'implantation 412, retrait de la couche d'oxyde d'implantation 412, thermal annealing in order to activate the doping elements of the first and second layer 111P, 112P and, where appropriate, of the third layer 113P, as illustrated in FIG. 5E, it will be noted that in FIG. 5E, the first layer 113P is coated with an implantation oxide layer 412 in accordance with the possibility that the doping of the first layer 111P is provided by a deposition station implantation, in the case where the first layer 113P is coated with an implantation oxide layer 412, removing the implantation oxide layer 412,
gravure localisée de l'empilement formé par les première, troisième et deuxième couches 111P, 113P, 112P afin de fournir, conformément au présent mode de réalisation de l'invention, un empilement s'étendant linéairement long d'une ligne parcourant toute la surface correspondant à la structure de détection 10, les première, deuxième et troisième zones 111, 112, 113 étant ainsi formées, comme illustré sur la figure 5F et conformément à la figure 4, localized etching of the stack formed by the first, third and second layers 111P, 113P, 112P in order to provide, in accordance with the present embodiment of the invention, a stack extending linearly along a line covering the entire surface corresponding to the detection structure 10, the first, second and third zones 111, 112, 113 being thus formed, as illustrated in FIG. 5F and in accordance with FIG. 4,
formation d'un oxyde thermique en contact avec les parois latérales et la face comportant la première zone de l'empilement des première, deuxième et troisième zone 111, 112, 113, ladite couche d' oxyde thermique 131P présentant une épaisseur comprise entre 4 et 50 nm et préférentiellement égale à 10 nm ceci de manière à former la première couche isolante 131P, comme illustré sur la figure 5G, formation of a thermal oxide in contact with the side walls and the face comprising the first zone of the stack of the first, second and third zones 111, 112, 113, said layer of thermal oxide 131P having a thickness between 4 and 50 nm and preferably equal to 10 nm, this so as to form the first insulating layer 131P, as illustrated in FIG. 5G,
dépôt d'un matériau diélectrique présentant une constante diélectrique supérieure à celui du dioxyde de silicium Si02 en contact avec la première couche isolante 131P, ledit matériau diélectrique étant déposé avec une épaisseur comprise entre 2 et 6 nm ceci de manière à former la deuxième couche isolante 132P, lesdites première et deuxième couches isolantes 131P, 132P formant notamment l'oxyde de grille 130, comme illustré sur la figure 5H, deposition of a dielectric material having a dielectric constant greater than that of silicon dioxide SiO 2 in contact with the first insulating layer 131P, said dielectric material being deposited with a thickness of between 2 and 6 nm, so as to form the second insulating layer 132P, said first and second insulating layers 131P, 132P forming in particular the gate oxide 130, as illustrated in FIG. 5H,
aménagement d'au moins une ouverture 451 dans la première et la deuxième couche isolante 131P, 132P pour libérer une portion de la première zone 111 et permettre de la contacter électriquement, comme illustré sur la figure 51, arrangement of at least one opening 451 in the first and second insulating layer 131P, 132P to release a portion of the first zone 111 and allow it to be electrically contacted, as illustrated in FIG. 51,
implantation optionnelle d'élément dopant du premier type de conductivité dans la première zone 111 au travers de l'ouverture 451 ceci afin de favoriser la prise de contact sur ladite première zone 111, optional implantation of a doping element of the first conductivity type in the first zone 111 through the opening 451 in order to promote contact with said first zone 111,
dans le cas où la première zone est en silicium, opération optionnelle et non représentée de siliciuration au niveau de l'ouverture 451 afin de former une couche dans un siliciure sélectionné parmi le siliciure de nickel NiSi, le siliciure de titane TiSi, le siliciure de cobalt CoSi et le siliciure de platine PtSi, dépôt d'un premier matériau conducteur en contact de la deuxième couche isolante 132P et de la première zone 111 au niveau de l'au moins une ouverture 451 aménagée dans la première et la deuxième couche isolante 131A, 131B, ceci de manière à former la première couche conductrice 121P, ledit premier matériau conducteur étant pour le présent mode de réalisation du nitrure de titane TiN avec une épaisseur comprise entre 5 et 15 nm, préférentiellement égale à 10 nm, comme illustré sur la figure 5J, in the case where the first zone is made of silicon, an optional and not shown operation of siliciding at the level of the opening 451 in order to form a layer in a silicide selected from nickel silicide NiSi, titanium silicide TiSi, silicon silicide cobalt CoSi and platinum silicide PtSi, deposition of a first conductive material in contact with the second insulating layer 132P and the first zone 111 at the level of the at least one opening 451 formed in the first and the second insulating layer 131A, 131B, this so as to form the first conductive layer 121P, said first conductive material being for the present embodiment of titanium nitride TiN with a thickness between 5 and 15 nm, preferably equal to 10 nm, as illustrated in FIG. 5J,
dépôt d'un deuxième matériau conducteur en contact de la première couche conductrice ceci de manière à former la deuxième couche conductrice 122P, ledit deuxième matériau conducteur étant pour le présent mode de réalisation du silicium polycristalin pSi du premier type de conductivité déposé par un dépôt chimique en phase vapeur avec une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm, préférentiellement égale à 50 nm, comme illustré sur le figure 5K, deposition of a second conductive material in contact with the first conductive layer in such a way as to form the second conductive layer 122P, said second conductive material being for the present embodiment polysilicon pSi of the first type of conductivity deposited by a chemical deposit in the vapor phase with a thickness between 10 and 100 nm, preferably equal to 50 nm, as illustrated in FIG. 5K,
dépôt d'une première couche de protection 143P telle qu'une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI203, apte à protéger lesdites couche conductrice lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur, ladite couche de protection présentant une épaisseur comprise entre 10 et 50 nm et préférentiellement égale à 25 nm, comme illustré sur la figure 5L, deposition of a first protective layer 143P such as a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said conductive layer during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase, said protective layer having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 5L,
dépôt d'un premier matériau sacrificiel 431, telle que du dioxyde de silicium S1O2 en contact avec la couche de protection et étape de planarisation dudit matériau sacrificiel pour supprimer l'excès de matériau sacrificiel ceci de manière à encapsuler l'ensemble première, deuxième et troisième zone/ première et deuxième couche isolante/ première et deuxième couche conductrice/ couche de protection, les principales parties du transistor 100 ayant été ainsi formées et un premier ensemble à assemblé comprenant le premier substrat étant formé, comme illustré sur la figure 5M. deposition of a first sacrificial material 431, such as silicon dioxide S1O2 in contact with the protective layer and step of planarization of said sacrificial material to remove the excess of sacrificial material this so as to encapsulate the first, second and third zone / first and second insulating layer / first and second conductive layer / protection layer, the main parts of the transistor 100 having been thus formed and a first assembly to be assembled comprising the first substrate being formed, as illustrated in FIG. 5M.
La deuxième phase du procédé de fabrication selon le premier mode réalisation de l'invention peut être mise en œuvre avant, concomitamment, ou après la première phase décrite ci-dessus. La deuxième phase comprend les étapes suivantes : fourniture d'un deuxième substrat 341, le deuxième substrat 341 comprenant un circuit de lecture 340 et, sur une première surface du deuxième substrat 341 présentant un premier et un deuxième contact du circuit de lecture 315, 325, destinés à connecter respectivement à l'électrode de grille 120/première zone 111 et la deuxième zone 112, et une quatrième couche isolante 345, préférentiellement en dioxyde de silicium S1O2, revêtant la partie de la première surface du deuxième substrat 340 en dehors du premier et du deuxième contact 325, 315 du circuit de lecture 341, ladite quatrième couche isolante 345 recouvrant également la périphérie du premier et du deuxième contact 325, 315 du circuit de lecture 341, comme illustré sur la figure 6A, The second phase of the manufacturing process according to the first embodiment of the invention can be implemented before, concomitantly, or after the first phase described above. The second phase consists of the following stages: providing a second substrate 341, the second substrate 341 comprising a read circuit 340 and, on a first surface of the second substrate 341 having a first and a second contact of the read circuit 315, 325, intended to connect respectively to the gate electrode 120 / first zone 111 and the second zone 112, and a fourth insulating layer 345, preferably in silicon dioxide S1O2, coating the part of the first surface of the second substrate 340 outside the first and the second contact 325, 315 of the read circuit 341, said fourth insulating layer 345 also covering the periphery of the first and second contact 325, 315 of the read circuit 341, as illustrated in FIG. 6A,
dépôt localisé d'un matériau réflecteur et conducteur en contact avec le premier et le deuxième contact 325, 315 et sur une partie de la quatrième couche isolante 345 pour former un premier et un deuxième plot de contact métallique 326, 316 et la surface de réflexion 330, le matériau réflecteur et conducteur, dans ce mode de réalisation de l'invention, étant sélectionné dans le groupe comportant l'aluminium Al, le cuivre Cu, l'or Au, le titane Ti, le platine Pt, le nickel Ni et leurs alliage dont notamment l'alliage de cuivre et d'aluminium avec une épaisseur comprise entre 100 nm et 1 pm, celle- ci étant préférentiellement égale à 300 nm, comme illustré sur la figure 6B, localized deposition of a reflective and conductive material in contact with the first and second contact 325, 315 and on part of the fourth insulating layer 345 to form a first and a second metallic contact pad 326, 316 and the reflection surface 330, the reflective and conductive material, in this embodiment of the invention, being selected from the group comprising aluminum Al, copper Cu, gold Au, titanium Ti, platinum Pt, nickel Ni and their alloys including in particular the alloy of copper and aluminum with a thickness between 100 nm and 1 μm, the latter preferably being equal to 300 nm, as illustrated in FIG. 6B,
dépôt d'une quatrième couche de protection 351P sur le premier substrat 340 en contact avec la surface de réflexion 330, les premier et deuxième plots de contact 326, 316 et la partie de la quatrième couche isolante 345 qui est libre de matériau réflecteur et conducteur, la quatrième couche de protection 351P étant préférentiellement choisie parmi une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI203, apte à protéger lesdites couche conductrice lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur, ladite quatrième couche de protection 345 présentant une épaisseur comprise entre 10 et 50 nm et préférentiellement égale à 25 nm, comme illustré sur la figure 6C, deposition of a fourth protective layer 351P on the first substrate 340 in contact with the reflecting surface 330, the first and second contact pads 326, 316 and the part of the fourth insulating layer 345 which is free of reflective and conductive material , the fourth protective layer 351P being preferably chosen from a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said conductive layer during an acid attack such as an attack with l 'HF hydrofluoric acid in the vapor phase, said fourth protective layer 345 having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 6C,
dépôt d'une première partie d'un deuxième matériau sacrificiel 432P, telle que du dioxyde de silicium S1O2 en contact avec la quatrième couche de protection 351 et étape de planarisation dudit matériau sacrificiel pour supprimer l'excès du deuxième matériau sacrificiel et fournir une couche du deuxième matériau sacrificiel comprise entre 1,3 et 2,5 pm, comme illustré sur la figure 6D, deposition of a first part of a second sacrificial material 432P, such as silicon dioxide S1O2 in contact with the fourth protective layer 351 and step of planarization of said sacrificial material to remove the excess of the second sacrificial material and provide a layer of the second sacrificial material between 1.3 and 2.5 µm, as illustrated in Figure 6D,
formation d'une première et d'une deuxième percée 452A, 452B pa r gravure localisée de la couche du deuxième matériau sacrificiel 432 et de la quatrième couche de protection 451 pour libérer le premier et le deuxième plot contact 326, 316 du circuit de lecture 341, comme illustré sur la figure 6E, formation of a first and a second breakthrough 452A, 452B by localized etching of the layer of the second sacrificial material 432 and of the fourth protective layer 451 to free the first and the second contact pad 326, 316 from the read circuit 341, as shown in Figure 6E,
remplissage de la première et la deuxième percée 452A, 452B par un matériau métallique pour former un premier plot de connexion électrique 311 du premier bras d'isolation 310 et un deuxième plot de connexion électrique 321 du deuxième bras d'isolation 320, , comme illustré sur la figure 6F, filling of the first and the second opening 452A, 452B with a metallic material to form a first electrical connection pad 311 of the first insulation arm 310 and a second electrical connection pad 321 of the second insulation arm 320, as illustrated in figure 6F,
dépôt localisé d'une première partie 313P, 323P du revêtement de passivation et de protection du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323 en contact avec la première couche du deuxième matériau sacrificiel 432, ladite première partie du revêtement de passivation et de protection pouvant comprendre une sous- couche de silicium amorphe aSi, une sous-couche d dioxyde d'hafnium HfÜ2 et une sous- couche d'alumine AI2O3 comme illustré sur la figure 6G, localized deposition of a first part 313P, 323P of the passivation and protective coating of the first and second insulation tape 313, 323 in contact with the first layer of the second sacrificial material 432, said first part of the passivation and protection which may include a sub-layer of amorphous silicon aSi, a sub-layer of hafnium dioxide HfÜ2 and an under-layer of alumina Al 2 O 3 as illustrated in FIG. 6G,
dépôt d'une couche métallique destinée à former la piste centrale métallique des premier et deuxième rubans d'isolation 313, 323 et de la première couche de matériau sacrificiel 431, dépôt, en contact de ladite couche métallique, d'une couche destinée à former la deuxième partie du revêtement de passivation et de protection du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323, comme illustré sur la figure 6H, deposition of a metallic layer intended to form the central metallic track of the first and second insulation tapes 313, 323 and of the first layer of sacrificial material 431, deposition, in contact with said metallic layer, of a layer intended to form the second part of the passivation and protective coating of the first and second insulation tape 313, 323, as shown in Figure 6H,
suppression localisé de portions de ladite couche métallique et de ladite couche de manière à ne conserver que les portions formant la deuxième partie du revêtement de passivation et de protection et la piste centrale métallique du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323 et formation, ainsi, du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323, comme illustré sur la figure 61, localized removal of portions of said metal layer and said layer so as to retain only the portions forming the second part of the passivation and protective coating and the central metal track of the first and second insulation tape 313, 323 and formation , thus, of the first and the second insulation tape 313, 323, as illustrated in Figure 61,
dépôt du reste du deuxième matériau sacrificiel 432, telle que du dioxyde de silicium S1O2 ceci de manière à recouvrir le premier et le deuxième bras d'isolation 323 et étape de planarisation dudit deuxième matériau sacrificielle 432 de manière à former une surface de collage apte à permettre une assemblage avec le premier ensemble formé pendant la première phase du procédé de fabrication selon ce premier mode de réalisation de l'invention, un deuxième ensemble à assembler comprenant le deuxième substrat 340, la surface de réflexion 330, le deuxième matériau sacrificiel 432, les premier et deuxième plots de connexion électrique 311, 321 et les le premier et le deuxième ruban d'isolation 313, 323 étant ainsi formé. depositing the remainder of the second sacrificial material 432, such as silicon dioxide S1O2, this so as to cover the first and the second insulation arm 323 and step of planarization of said second sacrificial material 432 so as to form a bonding surface suitable for allow assembly with the first assembly formed during the first phase of the manufacturing process according to this first embodiment of the invention, a second assembly to be assembled comprising the second substrate 340, the reflection surface 330, the second sacrificial material 432, the first and second pads of electrical connection 311, 321 and the first and second insulation tape 313, 323 being thus formed.
La troisième phase du procédé de fabrication selon ce premier mode de réalisation de l'invention peut être mise en œuvre après les première et deuxième phases décrites ci-dessus. La troisième phase comprend les étapes suivantes : The third phase of the manufacturing process according to this first embodiment of the invention can be implemented after the first and second phases described above. The third phase consists of the following stages:
collage du premier et du deuxième ensemble par leur face comprenant respectivement le premier et le deuxième matériau sacrificiel 431, 432, comme illustré sur la figure 7A, bonding of the first and of the second set by their face comprising respectively the first and the second sacrificial material 431, 432, as illustrated in FIG. 7A,
suppression du premier substrat 410, comme illustré sur la figure 7B, gravure localisée de la troisième couche d'isolant 133P révélée lors de la suppression du premier substrat 410 et de la première et la deuxième couche d'isolant 131, 132, les partie des première, deuxième et troisième couche d'isolant 131P, 132P, 133P supprimées lors de ladite gravure étant des parties en regard du deuxième ruban d'isolation 323P , comme illustré sur la figure7C ? removal of the first substrate 410, as illustrated in FIG. 7B, localized etching of the third layer of insulation 133P revealed during the removal of the first substrate 410 and of the first and the second layer of insulation 131, 132, the parts of first, second and third insulating layer 131P, 132P, 133P removed during said etching being parts facing the second insulation tape 323P, as illustrated in FIG. 7C?
gravure localisée, d'une part, une partie de la première et la deuxième couche conductrice 121P, 122P et de la première couche de protection 143 en regard de u deuxième ruban d'isolation 323P et d'autre part, une partie de la troisième couche d'isolant 133 et de la première couche de protection 143 en regard du premier ruban d'isolation 313P, comme illustré sur la figure 7D, localized etching, on the one hand, part of the first and second conductive layer 121P, 122P and of the first protective layer 143 facing u second insulation tape 323P and on the other hand, part of the third insulation layer 133 and the first protective layer 143 facing the first insulation tape 313P, as illustrated in FIG. 7D,
prolongation, par gravure sélective, desdites parties gravées localement lors de l'étape précédente afin d'atteindre couche métallique du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323 et former une troisième et une quatrième percée 453A, 453B, comme illustré sur la figure 7E, extension, by selective etching, of said parts etched locally during the previous step in order to reach the metallic layer of the first and second insulation tape 313, 323 and to form a third and a fourth opening 453A, 453B, as illustrated in FIG. figure 7E,
dépôt dans les troisième et quatrième percées 453A, 453B et sur la surface de la couche d'isolant d'une première couche barrière 312P, par exemple en nitrure de titane TiN ou une bicouche titane/nitrure de titane Ti/TiN, ladite couche barrière présentant une épaisseur comprise entre 5 et 50 nm et préférentiellement égale à 25 nm, comme illustré sur la figure 7F, deposition in the third and fourth openings 453A, 453B and on the surface of the insulating layer of a first barrier layer 312P, for example made of titanium nitride TiN or a titanium / titanium nitride Ti / TiN bilayer, said barrier layer having a thickness between 5 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 7F,
remplissage des troisième et quatrième percées 453A, 453B par le un deuxième matériau métallique pour former la première et la deuxième interconnexion verticale 314, 324 ceci en contact de respectivement la première partie du premier et du deuxième ruban d'isolation 313, 323, ceci de manière à former le premier et le deuxième bras d'isolation 310, 320 et la première et la deuxième piste de conduction 317, 327 comme illustré sur la figure 7G, filling of the third and fourth openings 453A, 453B by a second metallic material to form the first and the second vertical interconnection 314, 324 this in contact with respectively the first part of the first and the second insulation tape 313, 323, this of so as to form the first and second isolation arm 310, 320 and the first and second conduction track 317, 327 as illustrated in FIG. 7G,
étape de polissage afin de supprimer le surplus de deuxième matériau métallique et la partie de la première couche barrière 312P en contact avec la surface de la troisième couche d'isolant 133P, comme illustré sur la figure 7H, polishing step in order to remove the surplus of second metallic material and the part of the first barrier layer 312P in contact with the surface of the third insulation layer 133P, as illustrated in FIG. 7H,
dépôt d'une deuxième couche de protection 142P s en contact avec la troisième couche d'isolant 133P et des portions des première et la deuxième interconnexion verticale 314, 324 qui affleures ladite troisième couche d'isolant 133P, la deuxième couche de protection 142P étant préférentiellement choisie parmi une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI203, apte à protéger ladite troisième couche d'isolant 133P et lesdites portions des première et la deuxième interconnexion verticale 314, 324 lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur, ladite deuxième couche de protection 142P présentant une épaisseur comprise entre 10 et 50 nm et préférentiellement égale à 25 nm, comme illustré sur la figure 71, deposition of a second protective layer 142P s in contact with the third insulating layer 133P and portions of the first and second vertical interconnections 314, 324 which are flush with said third insulating layer 133P, the second protective layer 142P being preferably chosen from a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI203, capable of protecting said third insulating layer 133P and said portions of the first and second vertical interconnections 314, 324 during a acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase, said second protective layer 142P having a thickness between 10 and 50 nm and preferably equal to 25 nm, as illustrated in FIG. 71,
gravure localisée de la deuxième couche de protection 142P en regard du premier et deuxième bras d'isolation 310, 320, comme illustré sur la figure 7J, gravure localisée de la deuxième couche de protection 142P et de la troisième couche d'isolant 133P en regard de la deuxième zone 112, la troisième couche de protection 142 et la troisième couche d'isolant 133 étant ainsi formées, comme illustré sur la figure 7K, localized etching of the second protective layer 142P facing the first and second insulation arm 310, 320, as illustrated in FIG. 7J, localized etching of the second protective layer 142P and the third insulating layer 133P facing of the second zone 112, the third protective layer 142 and the third insulating layer 133 being thus formed, as illustrated in FIG. 7K,
dépôt d'un troisième matériau conducteur 125P en contact avec la troisième couche de protection 142P et les parties de la deuxième zone 112, du premier et du deuxième bras libres de la deuxième couche de protection pour former un troisième couche conductrice 125P, le troisième couche conductrice 125P étant en contact avec la deuxième zone 112 et avec chacune de la première et de la deuxième piste conductrice 311, 321, comme illustré sur la figure 7L, deposition of a third conductive material 125P in contact with the third protective layer 142P and the parts of the second zone 112, of the first and of the second free arms of the second protective layer to form a third conductive layer 125P, the third conductive layer 125P being in contact with the second zone 112 and with each of the first and of the second conductive tracks 311, 321, as illustrated in FIG. 7L,
gravure localisée de la troisième couche conductrice 125P afin d'isoler électriquement la première piste de conduction 327 de la deuxième piste de conduction 317, une partie de la troisième couche de protection 142P étant ainsi libérée et la troisième couche conductrice 125 étant ainsi formée, comme illustré sur la figure 7M, gravure localisée de la troisième couche de protection 142P, de la troisième couche d'isolant 133P et de la couche de la première couche de protection 143 pour séparer les différentes portions du transistor 101, la gravure débouchant dans le premier matériau sacrificiel 431, comme illustré sur la figure 7N, localized etching of the third conductive layer 125P so as to electrically isolate the first conduction track 327 from the second conduction track 317, a part of the third protective layer 142P thus being released and the third conductive layer 125 thus being formed, as illustrated in FIG. 7M, localized etching of the third protective layer 142P, of the third insulating layer 133P and of the layer of the first protective layer 143 to separate the different portions of transistor 101, the etching opening into the first sacrificial material 431, as shown in figure 7N,
dépôt d'une première couche de protection 141P en contact de la troisième couche conductrice 125 et de la partie de la troisième couche de protection libre de la couche du troisième matériau conducteur, comme illustré sur figure 70, deposition of a first protective layer 141P in contact with the third conductive layer 125 and the part of the third protective layer free of the layer of the third conductive material, as illustrated in FIG. 70,
gravure localisée de la première couche de protection 141 pour séparer les différentes portions du transistor 101, la gravure débouchant dans le premier matériau sacrificiel 431, comme illustré sur la figure 7P. localized etching of the first protective layer 141 to separate the different portions of the transistor 101, the etching opening into the first sacrificial material 431, as illustrated in FIG. 7P.
La quatrième phase du procédé de fabrication selon ce premier mode de réalisation de l'invention peut être mise en œuvre après la troisième phase décrite ci- dessus. La quatrième phase comprend les étapes suivantes : The fourth phase of the manufacturing process according to this first embodiment of the invention can be implemented after the third phase described above. The fourth phase consists of the following stages:
dépôt d'un troisième matériau sacrificiel 433, telle que du dioxyde de silicium S1O2 en contact avec la première couche de protection 141 et une étape de planarisation dudit troisième matériau sacrificiel 433 pour supprimer l'excès du troisième matériau sacrificiel 433 et fournir une couche du troisième matériau sacrificiel comprise, par exemple, entre 1 et 3 pm, comme illustré sur la figure 7Q., deposition of a third sacrificial material 433, such as silicon dioxide S1O2 in contact with the first protective layer 141 and a step of planarization of said third sacrificial material 433 to remove the excess of the third sacrificial material 433 and provide a layer of the third sacrificial material comprised, for example, between 1 and 3 pm, as illustrated in FIG. 7Q.,
aménagement d'une ouverture traversante dans la couche du troisième matériau sacrificiel 433 débouchant sur la première couche de protection 141 et une zone du transistor 101 équidistante le long de ligne, selon laquelle s'étant le transistor, entre la première extrémité du transistor 101 et la deuxième extrémité du transistor 101, ladite ouverture correspondant à la forme de l'enveloppe 225 d'un pied de connexion 200, comme illustré sur la figure 7R, arrangement of a through opening in the layer of third sacrificial material 433 opening onto the first protective layer 141 and a zone of transistor 101 equidistant along the line, according to which being the transistor, between the first end of transistor 101 and the second end of transistor 101, said opening corresponding to the shape of the casing 225 of a connection foot 200, as illustrated in FIG. 7R,
dépôt d'une couche d'un premier matériau en contact d'une surface de la couche du troisième matériau sacrificiel 433, des parois de l'ouverture traversante et d'une surface la première couche de protection 141 libre de troisième matériau sacrificiel 433, la partie de la couche du premier matériau en surface de la couche du troisième matériau sacrificiel 433 formant la plaque d'absorption 210, la partie de la couche de premier matériau se trouvant dans l'ouverture traversante formant l'enveloppe 225 de pied de connexion 220, le premier matériau étant dans l'application particulière un nitrure sélectionné dans groupe constitué du nitrure de titane TiN, du nitrure de tungstène WN et du nitrure de tantale TaN, du nitrure de zirconium ZrN et du nitrure d'hafnium HfN, et la couche du premier matériau présentant une épaisseur comprise entre 5 et 20 nm, comme illustré sur la figure 7S, depositing a layer of a first material in contact with a surface of the layer of third sacrificial material 433, the walls of the through opening and with a surface the first protective layer 141 free of third sacrificial material 433, the part of the layer of the first material on the surface of the layer of the third sacrificial material 433 forming the absorption plate 210, the part of the layer of first material located in the through opening forming the envelope 225 of the connection foot 220, the first material being in the particular application a nitride selected from the group consisting of titanium nitride TiN, tungsten nitride WN and tantalum nitride TaN, zirconium nitride ZrN and hafnium nitride HfN, and the layer of the first material having a thickness between 5 and 20 nm, as illustrated in FIG. 7S,
chauffage et dépôt d'une couche tungstène W 221P ceci afin de remplir une cavité définie par l'enveloppe 225 de pied de connexion 220, la couche de tungstène déposée pouvant avoir, dans l'application particulière, une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 pm, comme illustré sur la figure 7T, heating and deposition of a tungsten layer W 221P in order to fill a cavity defined by the casing 225 of the connection foot 220, the deposited tungsten layer possibly having, in the particular application, a thickness between 0.5 and 2 pm, as shown in Figure 7T,
planarisation de la couche de tungstène W 221P pour libérer la plaque d'absorption du tungstène excédentaire, la planarisation étant arrêtée au niveau du premier matériau ceci de manière à assurer que le tungstène soit localisé uniquement dans la cavité définie par l'enveloppe 225 de pied de connexion 220, comme illustré sur la figure 7U, planarization of the layer of tungsten W 221P to free the absorption plate of the excess tungsten, the planarization being stopped at the level of the first material this so as to ensure that the tungsten is localized only in the cavity defined by the shell 225 of the foot connection 220, as illustrated in FIG. 7U,
gravure localisée de la plaque d'absorption ceci pour délimiter la surface de la structure de détection 10, comme illustré sur la figure 7V, localized etching of the absorption plate in order to delimit the surface of the detection structure 10, as illustrated in FIG. 7V,
attaque sélective du premier, du deuxième et du troisième matériau sacrificiel 431, 432, 433 afin de libérer les premier et deuxième bras d'isolation 310, 320 et la plaque d'absorption 210, et ainsi former la structure de détection 10, comme illustré sur la figure 4. selective etching of the first, second and third sacrificial material 431, 432, 433 in order to free the first and second isolation arms 310, 320 and the absorption plate 210, and thus form the detection structure 10, as illustrated in figure 4.
Dans le cadre du procédé de fabrication de la structure de détection 10 selon ce premier mode de réalisation, afin que le cœur de tungstène W 221 puisse contraindre en compression l'enveloppe 225, le dépôt de la couche de tungstène est réalisé sous chauffage afin de bénéficier de la différence de coefficient de dilatation thermique entre le tungstène et le premier matériau. En effet, conformément à ce premier mode de réalisation, le tungstène W présentant un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du premier matériau, le cœur de tungstène W 221 va présenter un contraction moins important que celui de l'enveloppe 225, qui est réalisée dans le premier matériau, et va donc, de ce fait, contraindre en compression l'enveloppe 225. Pour se faire, il est préférable que le dépôt de la couche tungstène W 221P ait lieu à une température supérieure à 350°C par exemple par une technique de dépôt chimique en phase vapeur plus connue sous le sigle anglais de CVD pour « Chemical Vapor Déposition ». Lors d'un tel dépôt chimique en phase vapeur, le tungstène peut ainsi être déposé par une germination du tungstène sur les parois de la cavité délimitée par l'enveloppe 225 assurant ainsi une bonne transmission des efforts de contraintes en compression appliqués par le cœur de tungstène sur l'enveloppe 225. As part of the method of manufacturing the detection structure 10 according to this first embodiment, so that the tungsten core W 221 can to compress the envelope 225, the deposition of the tungsten layer is carried out under heating in order to benefit from the difference in thermal expansion coefficient between the tungsten and the first material. Indeed, according to this first embodiment, the tungsten W having a coefficient of thermal expansion lower than that of the first material, the tungsten core W 221 will exhibit a smaller contraction than that of the casing 225, which is produced. in the first material, and will therefore, therefore, constrain the envelope 225 in compression. To do this, it is preferable that the deposition of the tungsten layer W 221P takes place at a temperature above 350 ° C., for example by a chemical vapor deposition technique better known by the abbreviation of CVD for “Chemical Vapor Deposition”. During such a chemical vapor deposition, the tungsten can thus be deposited by a germination of the tungsten on the walls of the cavity delimited by the casing 225 thus ensuring good transmission of the compressive stress forces applied by the core of tungsten on the envelope 225.
Ainsi, avec une telle configuration, les efforts subits par l'enveloppe 225 résultant de la contrainte en compression appliquée par le cœur de tungstène W 221 à celle-ci sont particulièrement adaptés. Thus, with such a configuration, the forces undergone by the casing 225 resulting from the compressive stress applied by the tungsten core W 221 thereto are particularly suitable.
De plus, avec un tel procédé de fabrication, la contrainte finale appliquée par le cœur de tungstène à l'enveloppe 225 est particulièrement adaptée en raison de l'enchaînement des étapes de fabrication. En effet, lors de l'étape de dépôt du premier matériau, ce dépôt est réalisé en contact de la couche du troisième matériau sacrificiel 433. Ce dépôt, réalisé préférablement à une température inférieure à la température de chauffage lors du dépôt du tungstène, qui peut-être, par exemple, comprise entre 250°C et 400°C dans le cas où le premier matériau est déposé par un dépôt chimique en phase vapeur, ou à température ambiante, c'est-à-dire entre 10°C et 50°C, dans le cas où le premier matériau est déposé par un dépôt physique en phase vapeur (plus connu sous le sigle anglais CVD). Ainsi, une telle différence de température entre le dépôt du premier matériau et le tungstène alliée aux contraintes appliquées par le troisième matériau sacrificielle 433 et au fait que le dépôt du tungstène se fait par germination sur l'enveloppe 225, assure, lors du retour de la structure à température ambiante, des contraintes en compression du cœur tungstène 221 sur l'enveloppe 225 suffisants pour garantir une bonne planéité de la plaque d'absorption 210 et un bon parallélisme de cette dernière vis- à-vis du transistor 101. In addition, with such a manufacturing process, the final stress applied by the tungsten core to the casing 225 is particularly suitable because of the sequence of the manufacturing steps. Indeed, during the step of depositing the first material, this deposit is carried out in contact with the layer of the third sacrificial material 433. This deposit, preferably carried out at a temperature below the heating temperature during the deposition of the tungsten, which perhaps, for example, between 250 ° C and 400 ° C in the case where the first material is deposited by a chemical vapor deposition, or at room temperature, that is to say between 10 ° C and 50 ° C, in the case where the first material is deposited by a physical vapor deposition (better known by the acronym CVD). Thus, such a temperature difference between the deposition of the first material and the tungsten combined with the stresses applied by the third sacrificial material 433 and the fact that the deposition of the tungsten takes place by germination on the envelope 225, ensures, during the return of the structure at room temperature, stresses in compression of the tungsten core 221 on the casing 225 sufficient to guarantee good flatness of the absorption plate 210 and good parallelism of the latter with respect to the transistor 101.
Bien entendu, si les conditions de formation de la structure de détection 10 selon l'invention sont fournies ci-dessus pour assurer une bonne planéité de la plaque d'absorption 210 dans une plage de fonctionnement de la structure de détection 10 comprise entre -30°C à 80°C, l'homme du métier est à même d'adapter le procédé de fabrication ci-dessus, ceci à partir de calculs et de tests de routine, afin d'assurer une plage de fonctionnement de la structure autre, telle qu'une plage de fonctionnement cryogénique, c'est-à-dire incluant l'une de la température d'ébullition de l'azote liquide et de l'hélium liquide. Of course, if the conditions for forming the detection structure 10 according to the invention are provided above to ensure good flatness of the absorption plate 210 in an operating range of the detection structure 10 comprised between -30 ° C to 80 ° C, the person skilled in the art is able to adapt the above manufacturing process, this from calculations and routine tests, in order to ensure an operating range of the other structure, such as a cryogenic operating range, that is to say including one of the boiling point of liquid nitrogen and of liquid helium.
On notera que dans le cadre d'un tel procédé de fabrication, les inventeurs ont identifiés que les contraintes en compression exercés par le cœur de tungstène sur l'enveloppe à température ambiante peuvent être supérieures à 107 N.nr2, celle-ci pouvant par exemple, être comprise entre 1 et 4 N.nr2. It will be noted that in the context of such a manufacturing process, the inventors have identified that the compressive stresses exerted by the tungsten core on the casing at ambient temperature can be greater than 10 7 N.nr 2 , the latter can for example be between 1 and 4 N.nr 2 .
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, comme illustré sur la figure 8, les première à la troisième zones 111, 112, 113 peuvent ne pas présenter des dimensions latérale identique, la deuxième zone 112 pouvant, par exemple, présenter une largeur plus important que celle de la première et la troisième zone 111, 113 comme illustré sur la figure 8. According to a second embodiment of the invention, as illustrated in FIG. 8, the first to the third zones 111, 112, 113 may not have identical lateral dimensions, the second zone 112 being able, for example, to have a width larger than that of the first and third zone 111, 113 as illustrated in FIG. 8.
Si une structure de détection 10 selon de deuxième mode de réalisation ne diffère que par les dimensions latérales de ladite deuxième zone 112, le procédé de fabrication d'une structure de détection 113 cette autre possibilité se différencie en ce que lors de la première phase de fabrication des principales parties du transistor 100, les étapes comprises entre l'étape d'oxydation pour former une couche d'oxyde 411 de la figure 5B et implantation et l'étape de gravure localisée de l'empilement formé de la figure 5F sont remplacée par les étapes suivantes illustrées sur les figures 9A à 9G : If a detection structure 10 according to the second embodiment differs only in the lateral dimensions of said second zone 112, the method of manufacturing a detection structure 113 this other possibility differs in that during the first phase of fabrication of the main parts of transistor 100, the steps included between the oxidation step to form an oxide layer 411 of FIG. 5B and implantation and the step of localized etching of the formed stack of FIG. 5F are replaced by the following steps illustrated in Figures 9A to 9G:
oxydation pour former une couche d'oxyde 411 et implantation, ceci au travers de ladite couche d'oxyde 411, en éléments dopants correspondant au premier type de conductivité de la deuxième couche 112P de manière à fournir la deuxième couche 112P de la structure de détection 10, l'élément dopant étant du phosphore P dans le cas où le premier type de conductivité correspond à un dopage P, et du bore B dans le cas où le premier type de conductivité correspond à un dopage N, d'une manière identique à l'étape de la figure 5B et comme illustré sur la figure 9A, oxidation to form an oxide layer 411 and implantation, this through said oxide layer 411, in doping elements corresponding to the first type of conductivity of the second layer 112P so as to provide the second layer 112P of the detection structure 10, the doping element being phosphorus P in the case where the first type of conductivity corresponds to a P doping, and boron B in the case where the first type of conductivity corresponds to an N doping, in a manner identical to the step of FIG. 5B and as illustrated in FIG. 9A,
gravure localisée de la deuxième couche 112P pour former la deuxième zone 112, comme illustré sur la figure 9B, localized etching of the second layer 112P to form the second zone 112, as illustrated in FIG. 9B,
dépôt d'une couche 435 de matériau choisi parmi un oxyde tel qu'un dioxyde de silicium, ou un nitrure, tel qu'un nitrure de silicium SiN, en contact de la deuxième couche 112P et de la troisième couche d'isolant 133P, ladite couche 435 présentant une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm, comme illustré sur la figure 9C, gravure localisée de la couche 435 de manière à libérer une partie de la deuxième couche 112P correspondant à la troisième zone 113, comme illustré sur la figure 9D, deposition of a layer 435 of material chosen from an oxide such as silicon dioxide, or a nitride, such as silicon nitride SiN, in contact with the second layer 112P and the third insulating layer 133P, said layer 435 having a thickness between 10 and 100 nm, as illustrated in FIG. 9C, localized etching of layer 435 so as to release part of second layer 112P corresponding to third zone 113, as illustrated in FIG. 9D ,
dépôt sélectif de la troisième couche 113P en contact avec la partie de la deuxième couche 112P libre de couche 435 de manière à former la troisième zone 113, la troisième couche 113P étant du deuxième type de conductivité opposé au premier type de conductivité avec une concentration en porteurs majoritaires inférieure à celle de la deuxième couche 112P, ou d'un type intrinsèque, ceci de manière à fournir la troisième couche 113P de la structure de détection 10, comme illustré sur la figure 9E, selective deposition of the third layer 113P in contact with the part of the second layer 112P free of layer 435 so as to form the third zone 113, the third layer 113P being of the second type of conductivity opposite to the first type of conductivity with a concentration of majority carriers less than that of the second layer 112P, or of an intrinsic type, this so as to provide the third layer 113P of the detection structure 10, as illustrated in FIG. 9E,
dépôt sélectif de la première couche 111P de matériau semiconducteur en contact avec la troisième couche 113P, la première couche 111P étant du premier type de conductivité, soit par un dopage in situ lors du dépôt, soit par une implantation post dépôt, ceci de manière à fournir la première couche 111P de la structure de détection 10, comme illustré sur la figure 9F, selective deposition of the first layer 111P of semiconductor material in contact with the third layer 113P, the first layer 111P being of the first type of conductivity, either by in situ doping during deposition, or by post-deposition implantation, this so as to providing the first layer 111P of the detection structure 10, as illustrated in Figure 9F,
suppression de la couche 435, comme illustré sur la figure 9G. removal of layer 435, as shown in Figure 9G.
La figure 10 illustre une structure de détection 10 selon un troisième mode de réalisation dans lequel le contact thermique entre l'élément d'absorption 200 et le transducteur 100 est fourni par un contact direct entre le pied de connexion 220 et la deuxième zone 112. De cette manière, la conduction thermique entre le transducteur 100 et l'élément d'absorption est optimisée. Une structure de détection 10 selon ce troisième mode de réalisation se différencie d'une structure de détection selon le deuxième mode de réalisation en ce que le pied de connexion 220 est en contact avec la deuxième zone 112. FIG. 10 illustrates a detection structure 10 according to a third embodiment in which the thermal contact between the absorption element 200 and the transducer 100 is provided by a direct contact between the connection foot 220 and the second zone 112. In this way, the thermal conduction between the transducer 100 and the absorption element is optimized. A detection structure 10 according to this third embodiment differs from a detection structure according to the second embodiment in that the connection foot 220 is in contact with the second zone 112.
Ainsi comme montré sur la figure 10, dans ce troisième mode de réalisation la troisième couche d'isolant 133 et les deuxième et troisième couches de protection 141, 142 comportent une ouverture traversante débouchant sur la deuxième zone 112 et logeant une extrémité du pied de connexion 220 qui est opposée à la plaque d'absorption. Thus, as shown in FIG. 10, in this third embodiment, the third layer of insulation 133 and the second and third protective layers 141, 142 comprise a through opening opening onto the second zone 112 and housing one end of the connection foot. 220 which is opposite the absorption plate.
Le procédé de fabrication d'une structure de détection 10 selon ce troisième mode de réalisation se différencie d'un procédé de fabrication d'une structure de détection 10 selon le deuxième mode de réalisation en ce que lors de l'étape d'aménagement d'une ouverture traversante dans la couche du troisième matériau sacrificiel 433 illustrée sur la figure 7R, l'ouverture traversante est également reportée dans les deuxième et troisième couches de protection 141, 142 et dans la troisième couche d'isolant 133 et. The method of manufacturing a detection structure 10 according to this third embodiment differs from a method of manufacturing a detection structure 10 according to the second embodiment in that during the step of arranging d 'a through opening in the layer of the third sacrificial material 433 illustrated in FIG. 7R, the through opening is also carried over in the second and third protective layers 141, 142 and in the third insulation layer 133 and.
La figure 11 illustre une structure de détection 10 selon un quatrième mode de réalisation dans lequel le transducteur 100 est une thermistance 102. Dans ce mode de réalisation, selon une configuration de transducteur connu de l'homme du métier, le transducteur comporte une couche thermorésistive 151 entourée de deux couches de protection 145, 146 et contactée au circuit de lecture 340 au moyen d'un premier d'un premier et d'un deuxième bras d'isolation 310,320. FIG. 11 illustrates a detection structure 10 according to a fourth embodiment in which the transducer 100 is a thermistor 102. In this embodiment, according to a transducer configuration known to those skilled in the art, the transducer comprises a thermoresistive layer 151 surrounded by two protective layers 145, 146 and contacted to the read circuit 340 by means of a first, a first and a second insulation arm 310, 320.
Ainsi une structure de détection selon ce quatrième mode de réalisation se différencie d'une structure de détection selon le premier mode de réalisation de par la configuration du transducteur 100. Thus, a detection structure according to this fourth embodiment differs from a detection structure according to the first embodiment by the configuration of the transducer 100.
Dans ce quatrième mode de réalisation, la couche thermorésistive 151 peut être, par exemple, réalisée dans un pentoxyde de vanadium V2O5, un dioxyde de vanadium VO2, du silicium amorphe aSi ou encore un dioxyde de titane Ti02. In this fourth embodiment, the thermoresistive layer 151 can be, for example, made in a vanadium pentoxide V 2 O 5 , a vanadium dioxide VO 2 , amorphous silicon aSi or even a titanium dioxide Ti0 2 .
Les couches de protection 145, 146 peuvent être une couche en nitrure d'aluminium AIN, de dioxyde d'hafnium Hf02 ou de saphir AI2O3, apte à protéger La couche thermorésistive 151 lors d'une attaque acide telle qu'une attaque à l'acide fluorhydrique HF en phase vapeur. The protective layers 145, 146 can be a layer of aluminum nitride AIN, hafnium dioxide Hf02 or sapphire AI 2 O 3 , capable of protecting the layer thermoresistive 151 during an acid attack such as an attack with hydrofluoric acid HF in the vapor phase.
Le transducteur 100 est en contact en regard d'une zone centrale de sa couche thermorésistive 151 avec le pied de connexion 220 de l'élément absorbeur 200. Cet élément absorbeur présente, dans ce troisième mode de réalisation, une configuration similaire à celui du premier et du deuxième mode de réalisation. The transducer 100 is in contact opposite a central zone of its thermoresistive layer 151 with the connection foot 220 of the absorber element 200. This absorber element has, in this third embodiment, a configuration similar to that of the first and the second embodiment.
On notera que le procédé de fabrication d'une structure de détection selon ce troisième mode de réalisation consiste à la formation du transducteur 100 et du circuit de lecture, ceux-ci étant assemblé l'un à l'autre par les bras de connexion, selon un procédé de fabrication connu de l'homme du métier et dans lequel l'espace entre le transducteur 100 et le substrat 341 est rempli d'un matériau sacrificielle, la mise en place d'étapes de fabrication d'un élément d'absorption 200 similaire à celles du procédé de fabrication selon le premier mode de réalisation et correspondant aux figures 7U à 7V et à la figure 4. It will be noted that the method of manufacturing a detection structure according to this third embodiment consists in forming the transducer 100 and the read circuit, the latter being assembled to one another by the connection arms, according to a manufacturing method known to those skilled in the art and in which the space between the transducer 100 and the substrate 341 is filled with a sacrificial material, the implementation of steps for manufacturing an absorption element 200 similar to those of the manufacturing method according to the first embodiment and corresponding to FIGS. 7U to 7V and to FIG. 4.
La figure 12 illustre une structure de détection 10 selon un cinquième mode de réalisation de l'invention dans lequel le transducteur 100 est un transistor 101 à canal horizontal, c'est-à-dire perpendiculaire au plan d'absorption. Une structure de détection 10 selon ce cinquième mode de réalisation se différencie d'une structure de détection 10 selon le premier mode de réalisation en ce que les première, troisième et deuxième zone 111, 113, 112 se succèdent selon une direction perpendiculaire au plan d'absorption et perpendiculaire à la ligne selon laquelle s'étend linéairement le transistor 101. FIG. 12 illustrates a detection structure 10 according to a fifth embodiment of the invention in which the transducer 100 is a transistor 101 with a horizontal channel, that is to say perpendicular to the absorption plane. A detection structure 10 according to this fifth embodiment differs from a detection structure 10 according to the first embodiment in that the first, third and second zones 111, 113, 112 follow each other in a direction perpendicular to the plane d. absorption and perpendicular to the line along which the transistor 101 extends linearly.
Ainsi, dans ce cinquième mode de réalisation, les première, troisième et deuxième zones 111, 113, 112 sont aménagées dans une même couche semiconductrice. Thus, in this fifth embodiment, the first, third and second zones 111, 113, 112 are arranged in the same semiconductor layer.
Le procédé de fabrication d'une structure de détection 10 selon ce cinquième mode de réalisation se différencie principalement d'un procédé de fabrication selon le premier mode de réalisation en ce que en lieu et place des étapes entre l'étape d'oxydation partielle de la deuxième couche 112P/ implantation d'éléments dopant et de l'étape de recuit thermique afin d'activer les éléments dopants de la première et deuxième couche 111P, 112P, il est prévu les étapes suivantes : oxydation partielle de la deuxième couche 112P pour former une couche d'oxyde 411 et implantation, ceci au travers de ladite couche d'oxyde 411 afin de former les première, troisième et deuxième zone 111, 113, 112 dans la deuxième couche 112P, The method of manufacturing a detection structure 10 according to this fifth embodiment differs mainly from a manufacturing method according to the first embodiment in that instead of the steps between the step of partial oxidation of the second layer 112P / implantation of doping elements and the thermal annealing step in order to activate the doping elements of the first and second layer 111P, 112P, the following steps are provided: partial oxidation of the second layer 112P to form an oxide layer 411 and implantation, this through said oxide layer 411 in order to form the first, third and second zone 111, 113, 112 in the second layer 112P,
recuit thermique afin d'activer les éléments dopants de la première et deuxième couche 111P, 112P et, le cas échéant, de la troisième couche 113P. thermal annealing in order to activate the doping elements of the first and second layer 111P, 112P and, where appropriate, of the third layer 113P.
On notera également que dans le cadre de l'invention, les structures de détection 10A, 10B, 10C, que celles-ci soient conformes ou non à l'un quelconques des premier au cinquième modes de réalisation, sont parfaitement adaptées pour être associées sous la forme d'un composant de détection 1 tel que celui illustré sur la figure 13. It will also be noted that in the context of the invention, the detection structures 10A, 10B, 10C, whether or not they conform to any one of the first to the fifth embodiments, are perfectly suited to be associated under the form of a detection component 1 such as that illustrated in FIG. 13.
Ainsi, un tel composant de détection 1 comporte une pluralité de structures de détection 10A, 10B, 10C selon l'invention toutes supporté sur un substrat 431 commun ceci sous la forme, par exemple, d'une matrice de détection. Dans un tel agencement, les structures de détection se succèdent selon deux directions perpendiculaires l'une à l'autre. Bien entendu, d'autre agencement, tel qu'un agencement selon un réseau hexagonal, sont parfaitement envisageables sans que l'on sorte du cadre de l'invention. Thus, such a detection component 1 comprises a plurality of detection structures 10A, 10B, 10C according to the invention all supported on a common substrate 431, this in the form, for example, of a detection matrix. In such an arrangement, the detection structures follow one another in two directions perpendicular to each other. Of course, other arrangement, such as an arrangement according to a hexagonal network, are perfectly possible without going beyond the scope of the invention.
On notera que, selon une première possibilité de l'invention, ceci afin de fournir une imagerie dans une première plage de longueurs d'onde, toutes les structures de détection 10A, 10B, 10C peuvent être sensiblement identiques. Selon une deuxième possibilité, les structures de détection 10A, 10B, 10C du composant de détection 1 peuvent être agencées en sous-ensembles identiques chacun comprenant au moins deux structure de détection 10A, 10B, 10C aptes à détecter des rayonnements électromagnétiques dans des plages de longueurs d'onde différentes les unes des autres. Selon une troisième possibilité, les structures de détection peuvent chacune présenter une plage de longueurs d'onde différente de celles des autres structures de détection dudit composant de détection 1. It will be noted that, according to a first possibility of the invention, in order to provide imaging in a first range of wavelengths, all the detection structures 10A, 10B, 10C can be substantially identical. According to a second possibility, the detection structures 10A, 10B, 10C of the detection component 1 can be arranged in identical sub-assemblies each comprising at least two detection structures 10A, 10B, 10C capable of detecting electromagnetic radiation in ranges of different wavelengths from each other. According to a third possibility, the detection structures can each have a range of wavelengths different from those of the other detection structures of said detection component 1.
On notera que dans une telle configuration de composant de détection, les structures de détection dudit composant de détection peuvent : soit partager le circuit de lecture, It will be noted that in such a detection component configuration, the detection structures of said detection component can: either share the reading circuit,
soit partiellement le partager, le circuit de lecture présentant une portion de circuit de lecture respective dédié à chacune des structures de détection, le reste du circuit de lecture étant mutualisé, either partially share it, the read circuit having a respective read circuit portion dedicated to each of the detection structures, the rest of the read circuit being shared,
- soit comporter un circuit de lecture qui leur est propre. - or include their own reading circuit.
Un composant de détection 1 selon l'invention peut être fabriqué par la mise en œuvre collectives des étapes de fabrication de structure de détection selon l'invention, ces étapes étant réalisées en parallèle conformément à la mise en œuvre usuelle par l'homme du métier d'étapes de fabrication de la micro-électronique et de l'optoélectronique. A detection component 1 according to the invention can be manufactured by the collective implementation of the steps of manufacturing a detection structure according to the invention, these steps being carried out in parallel in accordance with the usual implementation by a person skilled in the art. of microelectronics and optoelectronics manufacturing stages.

Claims

Revendications Claims
1. Structure de détection (10) de rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde comprenant : A structure for detecting (10) electromagnetic radiation in a first range of wavelengths comprising:
au moins un élément absorbant (200) configuré pour absorber le rayonnement électromagnétique dans la première plage de longueurs d'onde, at least one absorbing element (200) configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths,
un transducteur (100) en contact thermique avec l'élément absorbant (200), le transducteur (100) étant apte à mesurer une élévation de température engendrée par l'absorption du rayonnement électromagnétique par l'élément absorbant (200), a transducer (100) in thermal contact with the absorbent element (200), the transducer (100) being able to measure a temperature rise generated by the absorption of electromagnetic radiation by the absorbent element (200),
dans laquelle l'élément absorbant (200) comprend : wherein the absorbent element (200) comprises:
- une plaque d'absorption (210) réalisée dans un premier matériau et s'étendant selon un plan d'absorption, - an absorption plate (210) made of a first material and extending along an absorption plane,
- un pied de connexion (220) s'étendant à partir de la plaque d'absorption (210) pour la contacter thermiquement au transducteur (100), - a connection foot (220) extending from the absorption plate (210) to thermally contact the transducer (100),
la structure de détection (10) étant caractérisée en ce que le pied de connexion (220) comporte : the detection structure (10) being characterized in that the connection foot (220) comprises:
- un cœur en tungstène (221), - a tungsten core (221),
- une enveloppe (225) entourant le cœur de tungstène (221) réalisée dans le premier matériau et agencée en étant contrainte en compression par le cœur de tungstène (221), le premier matériau présentant un module d'Young supérieur ou égal à 160 GPa et possédant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du tungstène. - an envelope (225) surrounding the tungsten core (221) made of the first material and arranged by being constrained in compression by the tungsten core (221), the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa and having a coefficient of thermal expansion greater than that of tungsten.
2. Structure de détection (10) selon la revendication 1, dans laquelle le transducteur (100) est un transistor (101) à effet de champ tel qu'un transistor à effet de champ du type MOSFET. 2. Detection structure (10) according to claim 1, wherein the transducer (100) is a field effect transistor (101) such as a MOSFET type field effect transistor.
3. Structure de détection (10) selon la revendication 2, dans lequel le transistor (101) présente, selon au moins une direction, une pluralité de portions s'étendant le long de ladite direction parallèlement les unes aux autres, lesdites portions étant séparées les unes des autres par un espacement inférieur à la longueur d'onde la plus courte de la première plage de longueurs d'onde. 3. Detection structure (10) according to claim 2, wherein the transistor (101) has, in at least one direction, a plurality of portions. extending along said direction parallel to each other, said portions being separated from each other by a spacing less than the shortest wavelength of the first range of wavelengths.
4. Structure de détection (10) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle le transistor est un transistor autoporté. 4. A detection structure (10) according to claim 2 or 3, wherein the transistor is a self-supporting transistor.
5. Structure de détection (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le transistor (101) s'étend linéairement le long d'une ligne entre une première extrémité du transistor (101) et une deuxième extrémité du transistor (101) opposée à la première extrémité, le pied de connexion (220) étant en contact thermique avec une portion du transistor (101) qui est, le long de la ligne, équidistante de la première et de la deuxième extrémité du transistor (101). 5. A detection structure (10) according to any one of claims 2 to 4, wherein the transistor (101) extends linearly along a line between a first end of the transistor (101) and a second end of the transistor (101). transistor (101) opposite the first end, the connection foot (220) being in thermal contact with a portion of the transistor (101) which is, along the line, equidistant from the first and the second end of the transistor ( 101).
6. Structure de détection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le premier matériau est sélectionné dans le groupe constitué du nitrure de titane, du nitrure de tantale, du nitrure de zirconium, du nitrure d'hafnium et du nitrure de tungstène, et les alliages comportant au moins l'un de ces matériaux, le premier matériau étant préférentiellement du nitrure de titane. 6. A detection structure (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein the first material is selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride. and tungsten nitride, and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
7. Structure de détection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle l'épaisseur de la plaque d'absorption (210) est choisie de manière à respecter les inégalités suivantes : 7. Detection structure (10) according to any one of claims 1 to 6 wherein the thickness of the absorption plate (210) is chosen so as to respect the following inequalities:
150W£ ΐ?- <700 W 150W £ ΐ ? - <700 W
Ep Ep
avec p la résistivité du premier matériau et Ep l'épaisseur de la plaque d'absorption (210). with p the resistivity of the first material and Ep the thickness of the absorption plate (210).
8. Structure de détection (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le transducteur (100) s'étend parallèlement au plan d'absorption en formant un plan de réflexion et dans laquelle le transducteur (100) est agencé vis-à-vis de la plaque d'absorption (210) de manière à former une cavité quart- d'onde entre le plan d'absorption et le plan de réflexion. 8. A detection structure (10) according to any one of claims 1 to 7, wherein the transducer (100) extends parallel to the absorption plane forming a reflection plane and wherein the transducer (100) is. arranged vis-à-vis the absorption plate (210) so as to form a quarter-wave cavity between the absorption plane and the reflection plane.
9. Composant de détection (1) comprenant une pluralité de structures de détection (10) dont au moins l'une des structures de détection (10) est une structure de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 9. Detection component (1) comprising a plurality of detection structures (10) of which at least one of the detection structures (10) is a detection structure according to any one of claims 1 to 8.
10. Procédé de fabrication d'une structure de détection (1) de rayonnement électromagnétique dans une première plage de longueurs d'onde, le procédé de fabrication comprenant les étapes suivantes : 10. A method of manufacturing a structure for detecting (1) electromagnetic radiation in a first range of wavelengths, the manufacturing method comprising the following steps:
- fourniture du transducteur (100), - supply of the transducer (100),
- formation d'au moins un élément absorbant (200) configuré pour absorber le rayonnement électromagnétique dans la première plage de longueurs d'onde, l'élément absorbant étant en contact avec le transducteur (100), - forming at least one absorbent element (200) configured to absorb electromagnetic radiation in the first range of wavelengths, the absorbent element being in contact with the transducer (100),
Le procédé de fabrication étant caractérisé en ce que l'étape de formation de l'élément absorbant (200) comprend les sous-étapes suivantes : The manufacturing process being characterized in that the step of forming the absorbent element (200) comprises the following sub-steps:
- formation dans un premier matériau d'une plaque d'absorption (210) s'étendant selon un plan d'absorption et d'une enveloppe (225) de pied de connexion - formation in a first material of an absorption plate (210) extending along an absorption plane and of a casing (225) of the connection foot
(220), le premier matériau présentant un module d'Young supérieur ou égal à 160 GPa et possédant un coefficient de dilatation thermique supérieur à celui du tungstène, (220), the first material having a Young's modulus greater than or equal to 160 GPa and having a thermal expansion coefficient greater than that of tungsten,
- remplissage de l'enveloppe (225) de pied de connexion (220) par un cœur de tungstène (221) ceci de manière à former un pied de connexion (220) s'étendant à partir de la plaque d'absorption (210) pour contacter thermiquement le transducteur (100), le remplissage de l'enveloppe étant réalisée lors de l'application d'un chauffage ceci de manière à ce que, après refroidissement, l'enveloppe (225) entourant le cœur de tungstène (221) soit agencée en étant contrainte en compression par le cœur de tungstène - filling of the casing (225) of the connection foot (220) with a tungsten core (221) this so as to form a connection foot (220) extending from the absorption plate (210) for thermally contacting the transducer (100), the filling of the casing being effected upon application of a heating so that, after cooling, the casing (225) surrounding the tungsten core (221) is arranged by being constrained in compression by the tungsten core
(221), la structure de détection (10) étant ainsi formée. (221), the detection structure (10) being thus formed.
11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe (225) de pied de connexion par un cœur tungstène, la température de chauffage appliquée est supérieure à 250°C, voire à 350°C. 11. The manufacturing method according to claim 10, wherein during the step of filling the casing (225) of the connection foot with a tungsten core, the heating temperature applied is greater than 250 ° C, or even 350 ° C. ° C.
12. Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou 11, dans lequel lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe (225) de pied de connexion par un cœur de tungstène, le remplissage de l'enveloppe (225) de pied de connexion est réalisé par un dépôt chimique en phase vapeur de tungstène sur le premier matériau. 12. The manufacturing method according to claim 10 or 11, wherein during the step of filling the casing (225) of the connection foot with a tungsten core, the filling of the casing (225) of the connection foot. connection is achieved by chemical vapor deposition of tungsten on the first material.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la sous-étape de formation de la plaque d'absorption (210) et de l'enveloppe (225) de pied de connexion comprend : 13. The manufacturing method according to claim 10 or 11, wherein the sub-step of forming the absorption plate (210) and the casing (225) of the connection foot comprises:
- le dépôt d'une première couche sacrificielle (433) en contact du transducteur (100), la première couche sacrificielle comprenant une ouverture traversante débouchant sur le transducteur (100) et correspondant au pied de connexion (220), - the deposition of a first sacrificial layer (433) in contact with the transducer (100), the first sacrificial layer comprising a through opening opening onto the transducer (100) and corresponding to the connection foot (220),
- dépôt d'une couche du premier matériau en contact d'une surface de la première couche sacrificielle, des parois de l'ouverture traversante et d'une surface du transducteur (100) libre de première couche sacrificielle, la partie de la couche de premier matériau en surface de la première couche sacrificielle formant la plaque d'absorption (210), la partie de la couche de premier matériau se trouvant dans l'ouverture traversante formant l'enveloppe (225) de pied de connexion (220). - deposition of a layer of the first material in contact with a surface of the first sacrificial layer, the walls of the through opening and a surface of the transducer (100) free of the first sacrificial layer, the part of the layer of first material on the surface of the first sacrificial layer forming the absorption plate (210), the part of the layer of first material located in the through opening forming the envelope (225) of the connection foot (220).
14. Procédé de fabrication selon la revendication 13 dans lequel, lors de l'étape de dépôt de la couche du premier matériau, le premier matériau est déposé à une température inférieure à la température de chauffage lors de l'étape de remplissage de l'enveloppe (225) de pied de connexion (220) par un cœur de tungstène (221), ledit premier matériau étant préférentiellement déposé par un dépôt chimique en phase vapeur ou par un dépôt physique en phase vapeur. 14. The manufacturing method according to claim 13 wherein, during the step of depositing the layer of the first material, the first material is deposited at a temperature below the heating temperature during the filling step of the. envelope (225) of the connection foot (220) by a tungsten core (221), said first material preferably being deposited by chemical vapor deposition or by physical vapor deposition.
15. . Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel le premier matériau est sélectionné dans le groupe constitué du nitrure de titane, du nitrure de tantale, du nitrure de zirconium, du nitrure d'hafnium et du nitrure de tungstène, et les alliages comportant au moins l'un de ces matériaux, le premier matériau étant préférentiellement du nitrure de titane. 15.. The manufacturing method according to any one of claims 10 to 14, wherein the first material is selected from the group consisting of titanium nitride, tantalum nitride, zirconium nitride, hafnium nitride and tungsten nitride , and alloys comprising at least one of these materials, the first material preferably being titanium nitride.
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