WO2024115517A1 - Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique et procédé de fabrication - Google Patents

Dispositif de détection d'un rayonnement électromagnétique et procédé de fabrication Download PDF

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WO2024115517A1
WO2024115517A1 PCT/EP2023/083425 EP2023083425W WO2024115517A1 WO 2024115517 A1 WO2024115517 A1 WO 2024115517A1 EP 2023083425 W EP2023083425 W EP 2023083425W WO 2024115517 A1 WO2024115517 A1 WO 2024115517A1
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WO
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pillars
anchoring
layer
opening
encapsulation
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/083425
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Jean-Jacques Yon
Geoffroy Dumont
Laurent Carle
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Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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    • G01J5/02—Constructional details
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    • 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

Definitions

  • the field of the invention is that of devices for detecting electromagnetic radiation, in particular infrared or terahertz, comprising at least one thermal detector, for example a micro-bolometer, encapsulated in a cavity.
  • the invention applies in particular to the field of infrared or terahertz imaging, thermography, presence detection, or even gas detection.
  • Devices for detecting electromagnetic radiation may comprise a matrix of thermal detectors each comprising a membrane capable of absorbing the electromagnetic radiation to be detected and containing a thermometric transducer such as a thermistor material.
  • a thermometric transducer such as a thermistor material.
  • the absorbent membranes are usually suspended above the substrate via anchoring pillars and are thermally insulated from these this by thermal insulation arms. These anchoring pillars and thermal insulation arms also have an electrical function by connecting the absorbent membranes to the reading circuit generally placed in the substrate.
  • thermal detectors are generally confined, or encapsulated, alone or in groups, in at least one hermetic cavity under vacuum or at reduced pressure.
  • a hermetic cavity delimited with the reading substrate by an encapsulation structure formed of layers thin is a technique particularly suited to the high-volume, low-cost manufacturing of radiation detection devices.
  • the document FR2003858 describes an example of such an encapsulation process for the manufacture of a detection device 1, illustrated here in Figure 1, the thermal detectors of which are arranged in a cavity 2 formed within a structure of encapsulation on the reading substrate 100.
  • the method uses two mineral sacrificial layers to successively produce the thermal detectors connected to the anchoring pillars 21, then the upper part of the encapsulation structure. These sacrificial layers are then removed by chemical vapor etching.
  • the upper part of the encapsulation structure is formed by a thin layer 23 called encapsulation and by a thin layer 24 called sealing aimed at closing the vents 230 used to remove the sacrificial layers.
  • the encapsulation layer 23 extends here continuously above the thermal detectors and on the surface of a non-etched portion of the second sacrificial layer. It also extends continuously in vertical portions to form support pillars 22 of the encapsulation structure which are positioned in support of the anchoring pillars 21.
  • An electrically insulating layer 3 is also provided between the pillars of anchor 21 and the support pillars 22, to electrically isolate the thermal detectors supported by the anchor pillars 21.
  • the support pillars of the encapsulation structure have the particular function of maintaining the mechanical integrity of the encapsulation structure which is subjected to the forces of the atmospheric pressure outside the cavity.
  • the support pillars are therefore designed to withstand compressive forces.
  • a disadvantage of this solution is that the layer at the interface between the support pillars and the anchor pillars does not have strong adhesion with the anchor pillars. Consequently, if the encapsulation structure is subjected to a tensile force, the support pillars can separate from the anchor pillars. Such traction forces can typically be induced by differential mechanical stresses existing between the reading substrate and the encapsulation structure.
  • An objective of the invention is to meet this need.
  • an object of the invention is a detection device making it possible to improve the mechanical strength of the encapsulation structure, in particular limiting the risk of separation between support pillars of the encapsulation structure and pillars of anchor supporting the detectors.
  • Another object of the invention is a method for producing such a device.
  • a device for detecting electromagnetic radiation comprising at least one detector arranged within a cavity formed by an encapsulation structure, said encapsulation structure comprising pillars anchoring pillars, at least one of which is connected to the at least one detector, and support pillars surmounting said anchoring pillars.
  • the support pillars have a portion extending over at least one side of the anchoring pillars.
  • the support pillars are at least partially in direct contact with the anchoring pillars, via the portion extending on the side of the anchoring pillars.
  • This direct contact offers an adhesion force typically greater than indirect contact via a layer of electrical insulation interposed between the anchoring pillars and the support pillars, as disclosed by document FR2003858.
  • Mechanical strength is further improved.
  • the electrical insulation layer typically formed by a stack of thin layers, could delaminate or detach from the anchoring pillar under the effect of a tensile force linked to the presence of a differential mechanical stress between the substrate of reading and encapsulation structure. Delamination of the insulation layer is all the more likely when it includes a large number of layers of different nature and of small thickness.
  • the original connection between the anchoring pillars and the support pillars according to the invention thus advantageously makes it possible to significantly improve the mechanical strength of the encapsulation structure of the electromagnetic radiation detection device.
  • Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing such a device for detecting electromagnetic radiation, comprising:
  • Figure 1 is a device for detecting electromagnetic radiation comprising an encapsulation structure, according to the prior art.
  • Figures 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A and 9A schematically illustrate, in a first transverse section, the steps of manufacturing a device for detecting electromagnetic radiation, according to one embodiment of the present invention.
  • Figures 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B and 9B schematically illustrate in different transverse sections the manufacturing steps illustrated in corresponding Figures 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A and 9A, according to one mode of carrying out the present invention.
  • Figures 10A, 11A and 12A schematically illustrate, in a first transverse section, the steps of manufacturing a device for detecting electromagnetic radiation, according to another embodiment of the present invention.
  • Figures 10B, 11B and 12B schematically illustrate in a transverse section the manufacturing steps illustrated in corresponding Figures 10A, 11A and 12A, according to another embodiment of the present invention.
  • Figures 13A to 13D schematically illustrate in top view manufacturing variants of a device for detecting electromagnetic radiation, according to different embodiments of the present invention.
  • Figures 14A and 14B schematically illustrate a device for detecting electromagnetic radiation according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 14B corresponds to the transverse section X-X illustrated in Figure 14A.
  • Figure 15 schematically illustrates in top view a manufacturing variant of a device for detecting electromagnetic radiation, according to one embodiment of the present invention.
  • the device further comprises an intermediate structure between the support pillars and the anchoring pillars, said intermediate structure having:
  • an isolation arm configured to support the at least one detector
  • the portion of the support pillars passes around the at least one overhang or through the at least one overhang.
  • the portion of the support pillars comes into contact with the side of the anchoring pillars under the overhang, passing around or through the overhang.
  • the mechanical anchoring of the support pillars is thus done under the overhang.
  • the overhang contributes to the mechanical strength of the support pillars.
  • the mechanical strength of the encapsulation structure is reinforced.
  • the portion of the support pillars comprises a first part at the level of the at least one overhang having a first dimension La in a reference x or y direction, and a second part beyond the at least one overhangs on at least one side of the anchoring pillars and having a second dimension Lb in said reference x or y direction, such that the second dimension Lb is strictly greater than the first dimension La.
  • the portion of the support pillars s It thus widens at the level of the side of the anchoring pillars, after passing at the level of the overhang.
  • the second enlarged part thus forms a stop against the overhang preventing traction of the support pillars with respect to the anchoring pillars.
  • the portion of the support pillars forms an assembly key, for example dovetail or adent, with the at least one overhang of the intermediate structure.
  • the portion of the support pillars engages with the overhang. It can be in the form of a connection with the overhang or more generally a mechanical assembly taking advantage of the overhang.
  • at least the second part of the portion of the support pillars is in contact with at least one side of the anchoring pillars.
  • the first and second parts of the portion of the support pillars are in contact with at least one side of the anchoring pillars.
  • the adhesion of the portion of the support pillars with the anchoring pillars is improved.
  • the first part of the portion of the support pillars is in contact with the upper face of the anchoring pillars.
  • the adhesion of the portion of the support pillars with the anchoring pillars is further improved.
  • the portion of the support pillars extends on a first side of the anchoring pillars, located on a first side, and extends on a second side of the anchoring pillars, located on a second side opposite the first side.
  • the mechanical strength is further reinforced.
  • the cavity is closed by an encapsulation layer of an encapsulation material bearing on the support pillars, and by a sealing layer of a sealing material on said encapsulation layer, and the pillars of support are at least partly formed by the encapsulation layer alone or by the encapsulation layer and the sealing layer, so that the support pillars comprise the encapsulation material alone or the encapsulation material and the material sealing.
  • the cavity is delimited laterally by a peripheral wall extending substantially vertically between the reading substrate and the encapsulation layer.
  • This peripheral wall is typically based on the material of the sacrificial layers used for the formation of the cavity, typically based on SiO2.
  • the cavity is airtight.
  • the cavity has a height less than or equal to 10 pm, or even less than 5 pm (for example if the only vacuum packaging function is required).
  • the thin encapsulation layer has a thickness less than or equal to 800 nm.
  • the support and/or anchoring pillars are arranged in a matrix fashion.
  • the thermal detectors comprise an absorbent membrane suspended above the reading substrate by the anchoring pillars.
  • the method further comprises, after formation of the first sacrificial layer and before formation of the second sacrificial layer, a formation of an intermediate structure between the support pillars and the anchoring pillars, said structure intermediate presenting:
  • an isolation arm configured to support the at least one detector, said isolation arm forming the connection between said at least one detector and the at least one anchoring pillar among the anchoring pillars,
  • the formation of the second opening comprises
  • An anisotropic engraving configured to extend the second opening under and directly above the at least one overhang
  • An isotropic engraving configured to extend the second opening under the at least one overhang and against the at least one side of the anchoring pillars, so that, after filling of said second opening, the portion of the support pillars has a first part at the level of the at least one overhang having a first dimension La in a reference x or y direction, and a second part below the at least one overhang on the at least one side of the pillars of anchoring and having a second dimension Lb in said reference x or y direction, such that the second dimension Lb is strictly greater than the first dimension La.
  • the method further comprises, after forming the intermediate structure, forming a first opening in the intermediate structure, said first opening partly exposing the upper face of the anchoring pillars and passing through the at least one overhang around the anchoring pillars.
  • the formation of the second opening in the second sacrificial layer is configured so that said second opening passes at least partly through the first opening.
  • the portion of the support pillars is directly in contact with the upper face of the anchor pillars and the side of the anchor pillars, crossing the overhang. This reinforces the mechanical strength and adhesion of the support pillars on the anchoring pillars.
  • the filling of the second opening is at least partially carried out during the formation of the encapsulation layer, by conformal deposition of said encapsulation layer on the second sacrificial layer and in the second opening, so that the At least one filler material comprises the encapsulation material.
  • the filling of the second opening is at least partially carried out during the formation of the sealing layer, by depositing said sealing layer on the encapsulation layer, so that the at least one filling material comprises the encapsulation material and the sealing material.
  • the filling of the second opening is carried out before the formation of the encapsulation layer, with a filling material different from the encapsulation material. This allows a filler material to be chosen based on its adhesion properties, independent of its optical properties.
  • the filling material is chosen identical to or based on the material of the anchoring pillars.
  • the invention generally relates to an electromagnetic radiation detection device adapted to detect infrared or terahertz radiation, and a method of manufacturing such a device.
  • the detection device comprises at least one detector, preferably a matrix of thermal detectors located in a hermetic cavity.
  • the array of thermal detectors forms a preferably periodic network.
  • Each of the thermal detectors is an optically sensitive detector, and forms a detection pixel adapted to detect the electromagnetic radiation of interest.
  • the cavity is delimited in its lower part by the reading substrate and in its upper part by an encapsulation structure which comprises one or more thin layers transparent to the electromagnetic radiation to be detected, including in particular a layer thin encapsulation and a thin layer of vent sealing.
  • the encapsulation structure further comprises anchoring pillars and support pillars surmounting the anchoring pillars, all of these pillars making it possible to support the upper layers of the encapsulation structure.
  • the cavity is further delimited laterally by a peripheral wall which extends continuously around the matrix of thermal detectors.
  • the peripheral wall typically corresponds to an unetched portion of the sacrificial layers.
  • a support pillar “surmounting” an anchor pillar means that the support pillar is above the anchor pillar along at least one and the same straight line or direction oriented along z in the figures.
  • On a sidewall means being in direct contact with a sidewall.
  • a portion of a support pillar “extending on one side” of the anchor pillar means that this portion is directly in contact with the side of the anchor pillar.
  • a first element arranged parallel to a second element, without it being directly in contact with the second element, does not extend “on a side” of the second element within the meaning of the present invention.
  • thin layer we mean a layer formed by microelectronics material deposition techniques, the thickness of which is preferably less than or equal to
  • a thin layer is said to be transparent when it has a transmission coefficient greater than or equal to 50%, preferably 75%, or even 90% for a central wavelength of the spectral range of the electromagnetic radiation to be detected. .
  • the terms “on”, “overcomes”, “covers”, “underlying”, “vis-à-vis” and their equivalents do not necessarily mean “at the contact of”.
  • the deposition, transfer, gluing, assembly or application of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are in direct contact with each other, but means that the first layer at least partially covers the second layer by being either directly in contact with it, or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.
  • a layer can also be composed of several sub-layers of the same material or of different materials.
  • a substrate By a substrate, a film, a layer, “based” on a material A, is meant a substrate, a film, a layer comprising this material A only or this material A and possibly other materials, for example elements dopants or alloying elements.
  • step means carrying out a part of the process, and can designate a set of sub-steps.
  • step does not necessarily mean that the actions carried out during a step are simultaneous or immediately successive. Certain actions of a first stage may in particular be followed by actions linked to a different stage, and other actions of the first stage may be resumed afterwards. Thus, the term step does not necessarily mean unitary and inseparable actions in time and in the sequence of phases of the process.
  • selective etching with respect to or “etching exhibiting selectivity with respect to” is meant an etching configured to remove a material A or a layer A with respect to a material B or d. a layer B, and having an etching speed of material A greater than the etching speed of material B.
  • Selectivity is the ratio between the etching speed of material A to the etching speed of material B. It is denoted SAB .
  • An SAB selectivity of 10:1 means that the etch speed of material A is 10 times higher than the etch speed of material B.
  • a preferably orthonormal reference frame comprising the x, y, z axes is shown in the attached figures.
  • this reference applies to all the figures on this sheet.
  • a layer or a film typically has a thickness along z.
  • the encapsulation structure or the pillars have a height according to z.
  • the relative terms “over”, “overcomes”, “under”, “underlying” refer to positions taken in the z direction.
  • a “lateral” dimension corresponds to a dimension along one direction of the xy plane.
  • By a “lateral” or “laterally” extension is meant an extension in one or more directions of the xy plane.
  • An element located "perpendicular to” or “to the right of” another element means that these two elements are both located on the same line perpendicular to a plane in which mainly extends a lower or upper face of a substrate, that is to say on the same line oriented vertically in the transverse section figures.
  • Figures 2A to 9A illustrate, in a first sectional view (A-A, C-C, ..., O-O), an embodiment of a device for detecting infrared radiation of between 8 pm and 14 pm with lengths of wave, containing thermal detectors of the micro-bolometer type.
  • Figures 2B to 9B illustrate this same embodiment according to other sectional views B-B, D-D, ..., P-P illustrated in the corresponding Figures 2A to 9A.
  • the first steps consist of forming in a known manner anchoring pillars 21 on a substrate 100 preferably comprising a reading circuit based on CMOS transistors (acronym meaning Complementary Metal Oxide Semiconductor), called substrate reading circuit 100.
  • the reading circuit of the substrate 100 typically comprises at least one metallization level comprising conductive portions 101, generally made of Cu, flush with the surface of the substrate 100. These conductive portions 101 are here intended to electrically connect the pillars of anchoring 21 to the reading circuit of the substrate 100.
  • a copper diffusion barrier layer 110 for example made of silicon nitride (SiN)
  • SiN silicon nitride
  • a protective layer 120 for example made of aluminum nitride (AIN) or aluminum oxide (AI2O3), electrically insulating and chemically inert with respect to hydrofluoric acid (HF), is then formed. This layer 120 has the function of protecting the substrate 100 during a subsequent chemical attack step with HF vapor configured to remove the sacrificial layers and form the cavity of the device.
  • a first sacrificial layer 20a preferably made of silicon dioxide (SiO2), is then formed on the protective layer 120.
  • This first sacrificial layer 20a is then opened by localized etching, via photolithography patterns corresponding to the location of the anchoring pillars 21 above the portions 101.
  • the shape of the photolithography patterns which can be circular, square or rectangular, substantially defines the section in the xy plane of the anchoring pillars 21.
  • the etching is extended through the layers 120, 110 so as to expose the conductive portion 101.
  • a step of deposition of a barrier layer (not illustrated), for example in TiN, is preferably carried out before filling the openings of the first sacrificial layer 20a by a step of depositing a layer of an electrically conductive material, for example in Tungsten (W) or Copper ( Cu).
  • a chemical mechanical polishing (CMP) step aimed at removing materials deposited on the upper surface of the first sacrificial layer 20a and to form the upper face 211 of the anchoring pillars 21 is then carried out.
  • the anchoring pillars 21 are formed in the form of metal studs typically having a dimension along x and/or y or a diameter of around 0.5 pm, and a height along z of around from 1.8 pm.
  • the upper face 211 of the anchoring pillars 21 is substantially in the plane of the upper face of the first sacrificial layer 20a.
  • the upper face 211 can form a small depression with respect to the upper face of the first sacrificial layer 20a, resulting from the CMP polishing operation which preferentially removes the metallic material from the anchoring pillar 21 with respect to SiO2 from the sacrificial layer 20a.
  • This depression is for example of the order of 70 nm, which represents less than 4% of the height of an anchoring pillar of 1.8 pm.
  • the flank(s) 210 of the anchoring pillars 21 are in contact with the first sacrificial layer 20a.
  • a wafer 310 for example circular, octagonal, square or rectangular, is formed on the upper face 211 of each metal pad 21.
  • This wafer 310 is advantageously made of TiN to act as a barrier to diffusion metal atoms of the metal pad. It has a thickness typically between 20 nm and 50 nm. It typically has a dimension along x and/or y or a diameter greater than that of the anchoring pillar 21. It is preferably centered with respect to the anchoring pillar 21. It thus forms a first overhang with respect to -screw of the anchoring pillar 21.
  • the wafer 310 projects laterally from the anchoring pillar 21 over a distance of a few tens to a few hundred nanometers. This first overhang can extend over a distance greater than or equal to 50 nm, for example 100 nm or 200 nm.
  • a stack of layers 301, 302, 303 is formed on the wafer 310 and on the upper face of the first sacrificial layer 20a, then structured by etching so as to form an intermediate structure 3 comprising an arm thermal insulation 30.
  • the intermediate structure 3 thus comprises the wafer 310 and the structured stack of layers 301, 302, 303.
  • This intermediate structure 3 is intended to be inserted between the underlying anchoring pillar 21, and a support pillar above.
  • the thermal insulation arm 30 is generally narrow with a width along y of for example between 0.1 pm and 0.3 pm, typically 0.18 pm.
  • the thermal insulation arm 30 here comprises an electrically conductive layer 302 in TiN, approximately 7 nm thick, interposed between two dielectric layers 301, 303 in amorphous silicon (a-Si), each having a thickness typically between 15 nm and 50 nm.
  • a-Si amorphous silicon
  • the layer 301 is removed before depositing the layer 302 so that the conductive layer 302 is electrically connected to the anchoring pillar 21.
  • the arm of thermal insulation 30 is intended to support an absorbent membrane (not illustrated) capable of absorbing infrared radiation.
  • This absorbent membrane can typically comprise a thermometric transducer such as a thermistor capable of measuring the temperature of the absorbent membrane.
  • the membrane and the thermistor form a thermal detector called a micro bolometer.
  • the structuring of the stack of layers 301, 302, 303 is configured so as to keep a portion of these three layers 301, 302, 303 straddling the wafer 310 and on the periphery of the wafer 310. This makes it possible to obtain a mechanical and electrical connection between the thermal insulation arm 30 and the anchoring pillar 21.
  • This stacking portion of the three layers 301, 302, 303 advantageously extends laterally beyond the periphery of the wafer 310, in part on the first sacrificial layer 20a. This lateral extension is typically of the order of 0.2 pm. It makes it possible to form an overhang 31 of the intermediate structure 3.
  • the overhang 31 of the intermediate structure 3 forms an overhang with respect to the flank 210 of the anchoring pillar 21, over a lateral distance typically between 0.4 pm and 0.6 pm.
  • the thermal detector is typically formed at the end of the thermal insulation arm 31, as described in document FR2999805.
  • the thermal detector typically forms a micro-bolometer comprising an absorbent membrane and a thermometric transducer connected to the anchoring pillar 21.
  • a first opening 300 is made in the stack of layers 301, 302, 303, 310.
  • This opening 300 is typically made by photolithography and engraving.
  • the shape of the opening 300, in the xy plane, can be square, rectangular, circular, oblong or other.
  • This opening 300 can be produced by an etching capable of simultaneously etching the layers 301, 302, 303, 310 based on amorphous silicon a-Si and titanium nitride TiN, selectively to the material of the metal pad of the anchoring pillar 21.
  • Such etching can be obtained by an RIE (reactive ion etching) etching process using fluorinated chemical agents.
  • the engraving parameters can be adjusted without difficulty by a person skilled in the art.
  • the opening 300 is preferably made at the level of a overhang 31, straddling the upper face 211 of the anchor pillar 21. Part of the upper face 211 of the anchor pillar 21 is thus advantageously exposed. This exposed part of the anchor pillar 21 will subsequently make it possible to advantageously form direct contact with the support pillar, thus improving the adhesion between the support pillar and the anchor pillar 21.
  • the opening 300 extends here to the plumbness of the first sacrificial layer 20a.
  • the lateral extension along y of the opening 300 above the first sacrificial layer 20a can be of the order of 0.2 pm to 0.4 pm.
  • the lateral extension along y of the opening 300 above the anchoring pillar 21 can be of the order of 0.1 pm to 0.2 pm. This makes it possible to maintain a sufficient contact surface between the metal pad 21 and the intermediate structure 3.
  • the opening 300 extends along y on the first sacrificial layer 20a beyond the overhang 31.
  • the continuity along x of the overhang 31 is thus interrupted.
  • the opening 300 straddles the intermediate structure 3.
  • a peripheral part of the overhang 31 can remain around the opening 300.
  • the continuity along x of the overhang 31 is preserved for this peripheral part.
  • the opening 300 is in this case internal to the intermediate structure 3. It opens in all cases onto the first sacrificial layer 20a, and preferably onto the upper face 211 of the anchoring pillar 21.
  • the opening 300 is preferably made in the middle of the overhang 31, retaining parts 31a, 31b of the overhang 31 (along y). These parts 31a, 31b of the overhang 31 will subsequently advantageously form a support for the support pillar, opposing traction along +z.
  • a second sacrificial layer 20b is first formed on the first sacrificial layer 20a, on the intermediate structure 3 and on the thermal detectors.
  • the second sacrificial layer 20b is preferably of the same nature as the first sacrificial layer, here in SiO2.
  • the second sacrificial layer 20b is then opened locally by etching above the anchoring pillars 21.
  • This second opening 200 is typically produced by an etching capable of etching the second sacrificial layer 20b selectively to the materials of the intermediate structure 3 and of the stud. metal of the anchoring pillar 21.
  • This second opening 200 extends laterally directly above the overhangs 31 of the intermediate structure 3, and vertically over the entire height of the second sacrificial layer 20b, so as to expose the part of the upper face 211 of the anchoring pillar 21 previously exposed by the formation of the first opening 300.
  • the second opening 200 is extended along the flank 210 of the anchoring pillar 21, here in the first sacrificial layer 20a, by an opening part 201a located under the overhang 31, against the flank 210 of the anchoring pillar 21.
  • the opening 201a is typically formed by anisotropic etching along z through the first opening 300. The etching can be done by RIE presenting plasma chemistry based on fluorinated species.
  • the etching parameters will be adjusted so that the respective etching speeds of the SiO2 of the first and second sacrificial layers 20a, 20b on the one hand, and of the amorphous silicon of the layers 303, 301 are sufficiently distinct.
  • the etching parameters will be adjusted so as to obtain an SsiO2:a-si selectivity greater than 20:1, preferably greater than 50:1, for example of the order of 80:1.
  • the second opening 200, 201a here makes it possible to expose the part of the upper face 211 of the anchoring pillar 21 and part of the side 210 of the anchoring pillar 21.
  • the second opening 200, 201a can be filled to form the support pillar as illustrated below.
  • the support pillar then has a part in contact with the upper face 211 of the anchor pillar 21 and the side 210 of the anchor pillar 21.
  • the adhesion of the support pillar on the anchor pillar 21 is already improved.
  • the second opening 200 is widened by an isotropic etching process, for example wet etching based on a partially diluted aqueous solution of buffered HF.
  • This isotropic engraving makes it possible to extend the second opening 200 under the overhang parts 31a, 31b not engraved during the formation of the first opening 300.
  • This opening extension 201b thus makes it possible to discover a larger surface area of the side 210 of the pillar anchor 21.
  • the support pillar subsequently formed in this opening 200, 201b thus presents direct contact with the more extended anchor pillar 21.
  • the opening extension 201b advantageously extends under and against the overhang parts 31a, 31b.
  • the support pillar subsequently formed in this opening 200, 201b thus advantageously abuts against the overhang parts 31a, 31b.
  • the support pillar thus forms an engagement with the intermediate structure 3.
  • the mechanical strength in traction along +z is further improved.
  • the second opening 200, 200b is then filled to form a support pillar surmounting the anchoring pillar 21.
  • an electrically insulating layer 231 which is inert to HF, for example a layer of AI2O3, is first deposited in the second opening and on the surface of the second sacrificial layer 20b.
  • Layer 231 can be deposited by ALD (Atomic Layer Deposition).
  • a deposit of the ALD type makes it possible to obtain a conformal deposit of layer 231 of Al2O3.
  • Layer 231 thus has a substantially constant thickness, typically between 20 nm and 40 nm.
  • This layer 231 has the function of electrically insulating the support pillar from the intermediate structure 3 and the anchoring pillar 21, electrically connected to the thermal detectors. Photolithography and etching steps make it possible to remove the layer 231 of Al2O3 deposited on the upper face of the second sacrificial layer 20b. A part of the layer 231 located at the edge of the openings, on the upper face of the second sacrificial layer 20b, can be retained. This part can typically extend over 250 nm to 500 nm.
  • An encapsulation layer 23 of amorphous silicon is then deposited conformally in the second opening, on the layer 231 and on the surface of the second sacrificial layer 22b.
  • the encapsulation layer 23 may have a uniform thickness of between 200 nm and 800 nm.
  • the deposition of this encapsulation layer 23 in amorphous silicon can be done with a thickness sufficient to partially or completely fill the second opening, in particular at the level of the opening extension in contact with the anchoring pillar 21 underlying.
  • This encapsulation layer 23 continuously forms the upper part of the encapsulation structure and at least partly the support pillar of the encapsulation structure.
  • vents 230 are first etched through the encapsulation layer 23. These vents 230 open onto the second sacrificial layer 20b. A chemical attack in H F vapor is then carried out to remove the two sacrificial layers 20a, 20b in SiO2, through the vents 230. A cavity 2 is thus formed. A sealing layer 24 is then formed to close the vents 230, and possibly to complete the filling of the second opening.
  • the support pillar 22 is formed simultaneously with the formation of the encapsulation layer 23 and the formation of the sealing layer 24. This saves a process step dedicated to filling the second opening for the formation of the support pillar 22.
  • the support pillar 22 here comprises the encapsulation material and possibly the sealing material.
  • the sealing layer 24 is typically formed by a secondary vacuum deposition technique such as vacuum evaporation deposition of the material to be deposited. Cavity 2 is thus sealed under reduced pressure. This allows optimal operation of thermal detectors such as micro-bolometers housed within cavity 2.
  • the sealing layer 24 is made of a sealing material transparent to the radiation that we wish to detect, for example germanium (Ge) for a detection device in the infrared range.
  • An anti-reflective layer 25, here made of zinc sulphide (ZnS), is preferably deposited on the surface of the sealing layer 24 to improve the transmission of infrared radiation through all of the two layers 24, 25.
  • a detection device 1 comprising an encapsulation structure around a hermetic cavity 2 is thus formed.
  • the encapsulation structure comprises a support pillar 22 comprising a lower portion 220 in contact with the underlying anchoring pillar 21.
  • the portion 220 of the support pillar 22 comprises a first part 220a passing through the overhang 31, and a second part 220b under the overhang 31.
  • the first part 220a is in contact with the upper face of the anchoring pillar 21. This improves the adhesion of the support pillar 22 on the anchor pillar 21.
  • the second part 220b is in contact with the flank 210 of the anchor pillar 21. This further improves the adhesion of the support pillar 22 on the anchoring pillar 21.
  • the first part 220a has a first dimension La along x
  • the second part 220b has a second dimension Lb along x strictly greater than the first dimension La. This makes it possible to form a stop for the portion 220 against the overhang 31.
  • the mechanical tensile strength of the support pillar 22 on the anchoring pillar 21 is further improved.
  • the filling of the second opening and the formation of the encapsulation layer are carried out separately.
  • the second opening can be filled with one or more filling materials other than the encapsulation material.
  • the encapsulation layer no longer extends here within the support pillar 22.
  • the encapsulation layer can be produced at a later stage, after formation of the support pillars, and in a material different from that used for the pillars. support.
  • This embodiment makes it possible to independently choose the materials used to form the support pillars on the one hand, and the encapsulation layer on the other hand.
  • This embodiment advantageously makes it possible to form support pillars of the encapsulation structure in a material offering good adhesion with the material of the anchoring pads.
  • the encapsulation layer can be made of optically transparent materials, for example amorphous silicon for a radiation detector between 8 and 14 pm in length. wave.
  • the support pillars 22 can be made of tungsten like the anchor pillars 21. This makes it possible to obtain good adhesion between the support pillar 22 and the anchor pillar 21.
  • a layer 40 of chrome is previously deposited correctly in the second opening. This chrome layer 40 is in direct contact with the exposed parts of the anchoring pillars 21.
  • This chrome layer 40 may have a thickness of between 100 nm and 200 nm. A thick deposit of tungsten, for example with a thickness of between 200 nm and 800 nm, then makes it possible to fill the second opening.
  • the support pillar 22 can thus comprise a relatively thin layer 40 of chrome and a thick part 41 of tungsten.
  • the chrome layer 40 here has the function of further improving the adhesion between the anchoring and support pillars 21, 22.
  • the support pillar 22 can therefore be made of materials chosen for their adhesion properties, independently of their optical properties.
  • the support pillar 22 does not necessarily include materials transparent to the radiation to be detected.
  • the support pillar 22 does not necessarily comprise an electrically insulating and HF inert layer because the electrical insulation between the encapsulation layer and the intermediate structure 3 and the anchoring pillar 21 can be advantageously formed at a later stage. In fact, providing such a layer of electrical insulation between the anchoring pillar 21 and the support pillar 22 can degrade the adhesion properties which are sought here.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • a layer 231 of an electrically insulating material for example a layer of alumina (AI2O3) with a thickness of between 20 nm and 100 nm, is deposited on the surface of the second sacrificial layer 20b and on the upper face 221 of the support pillars 22.
  • Photolithography and etching steps make it possible to remove the layer 231 of Al2O3 deposited on the upper face of the second sacrificial layer 20b.
  • a part of the layer 231 located at the edge of the upper face 221 of the support pillar 22, on the upper face of the second sacrificial layer 20b, can be retained. This part can typically extend over 250 nm to 500 nm.
  • This insulating layer 231 has the function of electrically insulating the pillar from support 22, which is here electrically connected to the anchoring pillar 21 and to the detectors, of the encapsulation layer 23 in amorphous silicon, itself conductive.
  • the encapsulation layer 23 of amorphous silicon is then deposited on the layer 231 and on the surface of the second sacrificial layer 22b.
  • the encapsulation layer 23 may have a uniform thickness of between 200 nm and 800 nm.
  • the encapsulation layer 23 is here essentially flat.
  • the rest of the process is identical to the previous embodiment, and includes the formation of the vents 230, the removal of the sacrificial layers 20a, 20b by chemical attack in HF vapor, the deposition of the sealing and anti-reflection layers 24, 25, as illustrated in Figures 12A, 12B.
  • Figures 13A, 13B, 13C illustrate in top view certain variants of formation of the first opening 300, which determines the morphology of the second opening 200 and ultimately the morphology of the lower portion of the support pillar.
  • Figure 13A illustrates the case already described with reference to Figures 5A, 5B, where the first opening 300 is located, in projection in the xy plane, astride the underlying anchoring pillar 21, on the overhang 31 and is located extends laterally along y above the first sacrificial layer.
  • the first opening 300 extends here on either side of the overhang 31 and breaks the continuity of the overhang 31.
  • Figure 13B illustrates the case in which the first opening comprises two opening parts 300a, 300b located on two overhangs 31a , 31b.
  • the first opening part 300a extends transversely to the first overhang 31a, similarly to the case illustrated in Figure 13A.
  • the first overhang 31a is located on a first side of the intermediate structure 3.
  • the second opening part 300b extends transversely to the second overhang 31b.
  • the second overhang 31b is located on a second side of the intermediate structure 3, preferably opposite the first side. This makes it possible to balance the distribution of tensile forces on the intermediate structure.
  • Figure 13C illustrates the case in which the first opening comprises two opening parts 300a, 300b internal to the projections 31a, 31b.
  • FIG. 13D illustrates the superposition of a second opening pattern 200 on the first opening parts 300a, 300b. According to a preferred possibility, this pattern of second opening 200 extends laterally beyond the flanks 210 of the anchoring pillar 21, but remains confined within the perimeter of the overhangs 31a, 31b of the intermediate structure. The lateral bulk of the support pillar thus remains limited.
  • the electrical contact zone 410 (where the TiN of layer 302 is in contact with the TiN of wafer 310, see for example Figures 4A, 4B in section) can:
  • Figures 14A, 14B illustrate in sections an embodiment comprising only the formation of the second opening, without prior formation of a first opening.
  • the intermediate structure is not engraved.
  • the second opening passes around the edge of the overhang 31 during anisotropic etching, then under the overhang 31 during isotropic etching, to come into contact with the side 210 of the anchoring pillar.
  • the width of the overhang 31 according to y is reduced during the formation of the intermediate structure.
  • the overhang 31 forms an overhang with respect to the flank 210 of the anchoring pillar 21, over a lateral distance preferably between 0.2 pm and 0.3 pm.
  • an opening pattern comprising a first lateral extension 200a and/or a second lateral extension 200b, as illustrated in Figure 15, is typically used.
  • These lateral extensions 200a and/or 200b extend beyond the perimeter of the overhang(s) 31a, 31b, directly above the first sacrificial layer.
  • An anisotropic etching step along z makes it possible to etch the second sacrificial layer over its entire thickness, selectively to the materials of the intermediate structure, and to etch in the extension only part of the thickness of the first sacrificial layer, typically on a depth between 200 nm and 800 nm.
  • the etched portion of the first sacrificial layer is aligned directly with the outer perimeter of the overhang of the intermediate structure. This engraved portion is therefore separated from the side of the anchoring pillar by an approximate distance of 0.2 pm to 0.3 pm corresponding to the overhang formed by the overhangs with the side of the anchoring pillar.
  • Isotropic etching typically by wet process, is here provided in such a way that the second opening extends under the underside of the overhang over a distance at least equal to the distance which separates the anisotropic etching front from the side of the pillar anchor. This can be achieved by adjusting the wet etching time. It is advantageous to provide additional etching time so as to release a larger surface area from the side of the anchoring pillar. This allows a more extensive direct contact to be formed between the support pillar and the anchor pillar.
  • the support pillar is not in contact with the upper face of the anchor pillar in this embodiment.
  • the portion 220 of the support pillar 22 comprises a first part 220a passing around the overhang 31, and a second part 220b under the overhang 31. Only the second part 220b is in contact with the side 210 of the anchoring pillar 21
  • the first part 220a has a first dimension La along y
  • the second part 220b has a second dimension Lb along y strictly greater than the first dimension La. This makes it possible to form a stop for the portion 220 against the overhang 31.
  • the hold. traction mechanics of the support pillar 22 on the anchoring pillar 21 is improved.
  • the device and the method proposed offer a particularly effective solution for improving the adhesion of the support pillars of the encapsulation structure by direct contact with the anchoring pillars.
  • This contact between massive pillars significantly improves the mechanical strength of the encapsulation structure.
  • the support pillars can also advantageously abut against a lower face of the overhang of the intermediate structure, to improve the tensile strength of the encapsulation structure.
  • each support pillar preferably includes a lower portion in contact with the underlying anchor pillar.
  • the cavity formed within the encapsulation structure can typically house a so-called “getter” material intended to trap residual gases in the cavity, to improve the reliability and lifespan of the detection device.
  • the pillars of support and/or the anchoring pillars may comprise other layers, for example a barrier layer to the diffusion of metal atoms in TiN.

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Abstract

L'invention porte sur un dispositif (1) de détection d'un rayonnement électromagnétique, comprenant au moins un détecteur disposé au sein d'une cavité (2) formée par une structure d'encapsulation, ladite structure d'encapsulation comprenant des piliers d'ancrage (21) dont l'un au moins est relié à l'au moins un détecteur, et des piliers de support (22) surmontant lesdits piliers d'ancrage (21). Avantageusement, les piliers de support (22) présentent une portion (220) s'étendant sur au moins un flanc (210) des piliers d'ancrage (21). L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un tel dispositif (1).

Description

« Dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique et procédé de fabrication »
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine de l’invention est celui des dispositifs de détection de rayonnement électromagnétique, en particulier infrarouge ou térahertz, comportant au moins un détecteur thermique, par exemple un micro-bolomètre, encapsulé dans une cavité. L’invention s’applique notamment au domaine de l’imagerie infrarouge ou térahertz, de la thermographie, de la détection de présence, voire de la détection de gaz.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les dispositifs de détection de rayonnement électromagnétique, par exemple infrarouge ou térahertz, peuvent comprendre une matrice de détecteurs thermiques comportant chacun une membrane apte à absorber le rayonnement électromagnétique à détecter et contenant un transducteur thermométrique tel qu’un matériau thermistance. Pour assurer l’isolation thermique des transducteurs thermométriques vis-à-vis du substrat de lecture sur lequel sont fabriqués les détecteurs, les membranes absorbantes sont habituellement suspendues au-dessus du substrat par l’intermédiaire de piliers d’ancrage et sont isolées thermiquement de ceux-ci par des bras d’isolation thermique. Ces piliers d’ancrage et bras d’isolation thermique présentent également une fonction électrique en connectant les membranes absorbantes au circuit de lecture généralement disposé dans le substrat.
Pour assurer un fonctionnement optimal des détecteurs thermiques, un faible niveau de pression peut être requis. Pour cela, les détecteurs thermiques sont généralement confinés, ou encapsulés, seuls ou à plusieurs, dans au moins une cavité hermétique sous vide ou à pression réduite.
Parmi les différentes techniques utilisées pour encapsuler les détecteurs thermiques (intégration dans un boîtier hermétique, assemblage hermétique avec un deuxième substrat, confinement par dépôts de couches minces), une cavité hermétique délimitée avec le substrat de lecture par une structure d’encapsulation formée de couches minces est une technique particulièrement adaptée à la fabrication en grand volume et à faible coût de dispositifs de détection de rayonnement.
Le document FR2003858 décrit un exemple d’un tel procédé d’encapsulation pour la fabrication d’un dispositif de détection 1, illustré ici sur la figure 1, dont les détecteurs thermiques sont disposés dans une cavité 2 formée au sein d’une structure d’encapsulation sur le substrat de lecture 100. Le procédé utilise deux couches sacrificielles minérales pour réaliser successivement les détecteurs thermiques reliés aux piliers d’ancrage 21, puis la partie supérieure de la structure d’encapsulation. Ces couches sacrificielles sont ensuite supprimées par une gravure chimique en phase vapeur. La partie supérieure de la structure d’encapsulation est formée par une couche mince 23 dite d’encapsulation et par une couche mince 24 dite de scellement visant à obturer des évents 230 utilisés pour supprimer les couches sacrificielles. La couche d’encapsulation 23 s’étend ici continûment au-dessus des détecteurs thermiques et à la surface d’une portion non gravée de la deuxième couche sacrificielle. Elle s’étend continûment aussi dans des portions verticales pour former des piliers de support 22 de la structure d’encapsulation qui sont positionnés en appui sur les piliers d’ancrage 21. Une couche 3 électriquement isolante est en outre prévue entre les piliers d’ancrage 21 et les piliers de support 22, pour isoler électriquement les détecteurs thermiques supportés par les piliers d’ancrage 21.
Les piliers de support de la structure d’encapsulation ont notamment pour fonction de maintenir l’intégrité mécanique de la structure d’encapsulation qui est soumise aux forces de la pression atmosphérique extérieure à la cavité. Les piliers de support sont donc prévus pour supporter des efforts en compression. Un inconvénient de cette solution est que la couche à l’interface entre les piliers de support et les piliers d’ancrage ne présente pas une forte adhérence avec les piliers d’ancrage. En conséquence, si la structure d’encapsulation est soumise à une force de traction, les piliers de support peuvent se désolidariser des piliers d’ancrage. De telles forces de traction peuvent typiquement être induites par des contraintes mécaniques différentielles existant entre le substrat de lecture et la structure d’encapsulation.
Il subsiste donc un besoin de disposer d’un procédé de fabrication d’une structure d’encapsulation dont la tenue mécanique est améliorée. Un objectif de l’invention est de répondre à ce besoin.
En particulier, un objet de l’invention est un dispositif de détection permettant d’améliorer la tenue mécanique de la structure d’encapsulation, limitant notamment le risque de décollement entre des piliers de support de la structure d’encapsulation et des piliers d’ancrage supportant les détecteurs. Un autre objet de l’invention est un procédé de réalisation d’un tel dispositif.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME DE L’INVENTION
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comprenant au moins un détecteur disposé au sein d’une cavité formée par une structure d’encapsulation, ladite structure d’encapsulation comprenant des piliers d’ancrage dont l’un au moins est relié à l’au moins un détecteur, et des piliers de support surmontant lesdits piliers d’ancrage.
Avantageusement, les piliers de support présentent une portion s’étendant sur au moins un flanc des piliers d’ancrage.
Cela permet d’augmenter la surface de contact des piliers de support avec la structure sous-jacente. La force d’adhésion est ainsi améliorée. Par ailleurs, les piliers de support sont au moins partiellement en contact direct avec les piliers d’ancrage, par l’intermédiaire de la portion s’étendant sur le flanc des piliers d’ancrage. Ce contact direct offre une force d’adhésion typiquement plus grande qu’un contact indirect via une couche d’isolation électrique intercalée entre les piliers d’ancrage et les piliers de support, comme divulguée par le document FR2003858. La tenue mécanique est encore améliorée.
Dans le cadre du développement de la présente invention, il a en effet été constaté que la couche d’isolation électrique, typiquement formée par un empilement de couches minces, pouvait se délaminer ou se détacher du pilier d’ancrage sous l’effet d’un effort de traction lié à la présence d’une contrainte mécanique différentielle entre le substrat de lecture et la structure d’encapsulation. Une délamination de la couche d’isolation est d’autant plus probable lorsque celle-ci comprend un grand nombre de couches de nature différente et de faibles épaisseurs.
Pour améliorer l’adhérence des couches entre elles et éviter la délamination, l’homme du métier pourrait envisager des solutions d’optimisation, par exemple en modifiant la nature des couches de la couche d’isolation, ou en améliorant la préparation des surfaces et/ou les procédés de dépôt de ces différentes couches. Ces solutions de routine sont typiquement accessibles à l’homme du métier. Elles restent cependant peu efficaces et n’ont pas été retenues dans le cadre de la présente invention.
La liaison originale entre les piliers d’ancrage et les piliers de support selon l’invention permet ainsi avantageusement d’améliorer significativement la tenue mécanique de la structure d’encapsulation du dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique.
Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un tel dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, comprenant :
- Fournir un substrat,
- Former une première couche sacrificielle sur ledit substrat,
- Former les piliers d’ancrage au travers de ladite première couche sacrificielle,
- Disposer au moins un détecteur au-dessus de la première couche sacrificielle et former une liaison entre l’au moins un détecteur et au moins un pilier d’ancrage parmi les piliers d’ancrage,
- Former une deuxième couche sacrificielle sur la première couche sacrificielle, sur l’au moins un détecteur et sur les piliers d’ancrage,
- Former une deuxième ouverture dans ladite deuxième couche sacrificielle au- dessus des piliers d’ancrage, ladite deuxième ouverture s’étendant sur au moins un flanc des piliers d’ancrage, et s’étendant de préférence dans la première couche sacrificielle,
- Remplir ladite deuxième ouverture par au moins un matériau de remplissage de façon à former les piliers de support surmontant les piliers d’ancrage,
- Former une couche d’encapsulation en un matériau d’encapsulation sur la deuxième couche sacrificielle et au moins en partie sur les piliers de support,
- Former au moins un évent au sein de la couche d’encapsulation, ledit évent débouchant sur la deuxième couche sacrificielle, - Retirer les deuxième et première couches sacrificielles à travers l’au moins un évent, de façon à former une cavité autour de l’au moins un détecteur,
- Former une couche de scellement en un matériau de scellement sur la couche d’encapsulation de façon à boucher l’au moins un évent, et de préférence de façon à rendre la cavité hermétique.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
La figure 1 est un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique comprenant une structure d’encapsulation, selon l’art antérieur.
Les figures 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A et 9A illustrent schématiquement selon une première coupe transverse des étapes de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, selon un mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B et 9B illustrent schématiquement selon différentes coupes transverses les étapes de fabrication illustrées aux figures 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A et 9A correspondantes, selon un mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 10A, 11 A et 12A illustrent schématiquement selon une première coupe transverse des étapes de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, selon un autre mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 10B, 11 B et 12B illustrent schématiquement selon une coupe transverse les étapes de fabrication illustrées aux figures 10A, 11 A et 12A correspondantes, selon un autre mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 13A à 13D illustrent schématiquement en vue de dessus des variantes de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, selon différents modes de réalisation de la présente invention.
Les figures 14A et 14B illustrent schématiquement un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique selon un autre mode de réalisation de la présente invention. La figure 14B correspond à la coupe transverse X-X illustrée sur la figure 14A.
La figure 15 illustre schématiquement en vue de dessus une variante de fabrication d’un dispositif de détection d’un rayonnement électromagnétique, selon un mode de réalisation de la présente invention.
Pour les figures en coupes transverses, des plans de coupe sont indiqués (A-A, B-B, ... , X-X) avec des références croisées aux plans de coupe des figures correspondantes. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, sur les schémas de principe, les épaisseurs et/ou les dimensions des différentes couches, motifs et reliefs ne sont pas représentatives de la réalité. Pour des raisons de clarté, un seul pilier de support surmontant un seul pilier d’ancrage est représenté sur chaque figure. Il est entendu que le dispositif de détection comprend typiquement une pluralité de piliers de support et de piliers d’ancrage.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
Selon un exemple, le dispositif comprend en outre une structure intermédiaire entre les piliers de support et les piliers d’ancrage, ladite structure intermédiaire présentant :
- un bras d’isolation configuré pour supporter l’au moins un détecteur, et
- au moins un débord en pourtour d’une face supérieure des piliers d’ancrage.
Selon un exemple, la portion des piliers de support passe autour de l’au moins un débord ou au travers de l’au moins un débord. Ainsi, la portion des piliers de support vient au contact du flanc des piliers d’ancrage sous le débord, en passant autour ou au travers du débord. L’ancrage mécanique des piliers de support se fait ainsi sous le débord. Le débord participe à la tenue mécanique des piliers de support. La tenue mécanique de la structure d’encapsulation est renforcée.
Selon un exemple, la portion des piliers de support comprend une première partie au niveau de l’au moins un débord présentant une première dimension La selon une direction x ou y de référence, et une deuxième partie au-delà de l’au moins un débord sur l’au moins un flanc des piliers d’ancrage et présentant une deuxième dimension Lb selon ladite direction x ou y de référence, telles que la deuxième dimension Lb est strictement supérieure à la première dimension La. La portion des piliers de support s’élargit ainsi au niveau du flanc des piliers d’ancrage, après être passée au niveau du débord. La deuxième partie élargie forme ainsi une butée contre le débord empêchant la traction des piliers de support vis-à-vis des piliers d’ancrage.
Selon un exemple, la portion des piliers de support forme une clé d’assemblage, par exemple en queue d’aronde ou en adent, avec l’au moins un débord de la structure intermédiaire. La portion des piliers de support est en prise avec le débord. Elle peut se présenter sous forme d’un encastrement avec le débord ou plus généralement d’un assemblage mécanique tirant parti du débord. Selon un exemple, au moins la deuxième partie de la portion des piliers de support est au contact de l’au moins un flanc des piliers d’ancrage.
Selon un exemple, les première et deuxième parties de la portion des piliers de support sont au contact de l’au moins un flanc des piliers d’ancrage. L’adhérence de la portion des piliers de support avec les piliers d’ancrage est améliorée.
Selon un exemple, la première partie de la portion des piliers de support est au contact de la face supérieure des piliers d’ancrage. L’adhérence de la portion des piliers de support avec les piliers d’ancrage est encore améliorée.
Selon un exemple, la portion des piliers de support s’étend sur un premier flanc des piliers d’ancrage, situé d’un premier côté, et s’étend sur un deuxième flanc des piliers d’ancrage, situé d’un deuxième côté opposé au premier côté. La tenue mécanique est encore renforcée.
Selon un exemple, la cavité est fermée par une couche d’encapsulation en un matériau d’encapsulation prenant appui sur les piliers de support, et par une couche de scellement en un matériau de scellement sur ladite couche d’encapsulation, et les piliers de support sont au moins en partie formés par la couche d’encapsulation seule ou par la couche d’encapsulation et la couche de scellement, de sorte que les piliers de support comprennent le matériau d’encapsulation seul ou le matériau d’encapsulation et le matériau de scellement.
Selon un exemple, la cavité est délimitée latéralement par une paroi périphérique s’étendant sensiblement verticalement entre le substrat de lecture et la couche d’encapsulation. Cette paroi périphérique est typiquement à base du matériau des couches sacrificielles utilisées pour la formation de la cavité, typiquement à base de SiO2. Selon un exemple, la cavité est hermétique.
Selon un exemple, la cavité présente une hauteur inférieure ou égale à 10 pm, voire inférieure à 5 pm (par exemple si la seule fonction de packaging sous vide est requise).
Selon un exemple, la couche mince d’encapsulation présente une épaisseur inférieure ou égale à 800 nm.
Selon un exemple, les piliers de support et/ou d’ancrage sont agencés de façon matricielle.
Selon un exemple, les détecteurs thermiques comportent une membrane absorbante suspendue au-dessus du substrat de lecture par les piliers d’ancrage.
Selon un exemple, le procédé comprend en outre, après formation de la première couche sacrificielle et avant formation de la deuxième couche sacrificielle, une formation d’une structure intermédiaire entre les piliers de support et les piliers d’ancrage, ladite structure intermédiaire présentant :
- un bras d’isolation configuré pour supporter l’au moins un détecteur, ledit bras d’isolation formant la liaison entre ledit au moins un détecteur et l’au moins un pilier d’ancrage parmi les piliers d’ancrage,
- au moins un débord en pourtour d’une face supérieure des piliers d’ancrage. Selon un exemple, la formation de la deuxième ouverture comprend
- Une gravure anisotrope configurée pour étendre la deuxième ouverture sous et à l’aplomb de l’au moins un débord,
- Une gravure isotrope configurée pour étendre la deuxième ouverture sous l’au moins un débord et contre l’au moins un flanc des piliers d’ancrage, de sorte que, après remplissage de ladite deuxième ouverture, la portion des piliers de support présente une première partie au niveau de l’au moins un débord présentant une première dimension La selon une direction x ou y de référence, et une deuxième partie en-dessous de l’au moins un débord sur l’au moins un flanc des piliers d’ancrage et présentant une deuxième dimension Lb selon ladite direction x ou y de référence, telles que la deuxième dimension Lb est strictement supérieure à la première dimension La.
Selon un exemple, le procédé comprend en outre, après formation de la structure intermédiaire, une formation d’une première ouverture dans la structure intermédiaire, ladite première ouverture exposant en partie la face supérieure des piliers d’ancrage et traversant l’au moins un débord en pourtour des piliers d’ancrage.
Selon un exemple, la formation de la deuxième ouverture dans la deuxième couche sacrificielle est configurée de manière à ce que ladite deuxième ouverture passe au moins en partie par la première ouverture. Ainsi, lors du remplissage ultérieur, la portion des piliers de support se trouve directement au contact de la face supérieure des piliers d’ancrage et du flanc des piliers d’ancrage, en traversant le débord. Cela renforce la tenue mécanique et l’adhérence des piliers de support sur les piliers d’ancrage.
Selon un exemple, le remplissage de la deuxième ouverture est au moins partiellement effectué lors de la formation de la couche d’encapsulation, par dépôt conforme de ladite couche d’encapsulation sur la deuxième couche sacrificielle et dans la deuxième ouverture, de sorte que l’au moins un matériau de remplissage comprenne le matériau d’encapsulation. Cela permet de limiter le nombre d’étapes nécessaires pour le remplissage et la formation de couche d’encapsulation, qui peuvent ainsi être effectuées au moins en partie simultanément.
Selon un exemple, le remplissage de la deuxième ouverture est au moins partiellement effectué lors de la formation de la couche de scellement, par dépôt de ladite couche de scellement sur la couche d’encapsulation, de sorte que l’au moins un matériau de remplissage comprenne le matériau d’encapsulation et le matériau de scellement. Cela permet de limiter le nombre d’étapes nécessaires pour le remplissage et la formation de couche de scellement, qui peuvent ainsi être effectuées au moins en partie simultanément.
Selon un exemple, le remplissage de la deuxième ouverture est effectué avant la formation de la couche d’encapsulation, par un matériau de remplissage différent du matériau d’encapsulation. Cela permet de choisir un matériau de remplissage en fonction de ses propriétés d’adhérence, indépendamment de ses propriétés optiques.
Selon un exemple, le matériau de remplissage est choisi identique ou à base du matériau des piliers d’ancrage.
Sauf incompatibilité, il est entendu que l’ensemble des caractéristiques optionnelles ci- dessus peuvent être combinées de façon à former un mode de réalisation qui n’est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n’est évidemment pas exclu de l’invention. Les caractéristiques et les avantages d’un aspect de l’invention, par exemple le dispositif ou le procédé, peuvent être adaptés mutatis mutandis à l’autre aspect de l’invention.
L’invention porte d’une manière générale sur un dispositif de détection de rayonnement électromagnétique adapté à détecter un rayonnement infrarouge ou térahertz, et un procédé de fabrication d’un tel dispositif. Le dispositif de détection comporte au moins un détecteur, de préférence une matrice de détecteurs thermiques situés dans une cavité hermétique. La matrice de détecteurs thermiques forme un réseau de préférence périodique. Chacun des détecteurs thermiques est un détecteur optiquement sensible, et forme un pixel de détection adapté à détecter le rayonnement électromagnétique d’intérêt. Dans le cadre de la présente invention, la cavité est délimitée dans sa partie inférieure par le substrat de lecture et dans sa partie supérieure par une structure d’encapsulation qui comporte une ou plusieurs couches minces transparentes au rayonnement électromagnétique à détecter, dont notamment une couche mince d’encapsulation et une couche mince de scellement des évents. La structure d’encapsulation comprend en outre des piliers d’ancrage et des piliers de support surmontant les piliers d’ancrage, l’ensemble de ces piliers permettant de soutenir les couches supérieures de la structure d’encapsulation.
La cavité est en outre délimitée latéralement par une paroi périphérique qui s’étend continûment autour de la matrice de détecteurs thermiques. Comme explicité plus loin, la paroi périphérique correspond typiquement à une portion non gravée des couches sacrificielles.
On entend par « surmonter » le fait d’être situé « au-dessus de ». En particulier un pilier de support « surmontant » un pilier d’ancrage signifie que le pilier de support est au- dessus du pilier d’ancrage le long d’au moins une seule et même droite ou direction orientée selon z sur les figures. Un premier élément dépassant en hauteur un deuxième élément, sans qu’il soit situé directement au-dessus du deuxième élément, ne « surmonte » pas le deuxième élément au sens de la présente invention.
On entend par « sur un flanc » le fait d’être en contact direct avec un flanc. En particulier une portion d’un pilier de support « s’étendant sur un flanc » du pilier d’ancrage signifie que cette portion est directement au contact du flanc du pilier d’ancrage. Un premier élément disposé parallèlement à un deuxième élément, sans qu’il soit directement au contact du deuxième élément, ne s’étend pas « sur un flanc » du deuxième élément au sens de la présente invention.
Par couche mince, on entend une couche formée par les techniques de dépôt de matériau de la microélectronique, dont l’épaisseur est de préférence inférieure ou égale à
10 pm. Par ailleurs, une couche mince est dite transparente lorsqu’elle présente un coefficient de transmission supérieur ou égal à 50%, de préférence à 75%, voire à 90% pour une longueur d’onde centrale de la gamme spectrale du rayonnement électromagnétique à détecter.
11 est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt, le report, le collage, l’assemblage ou l’application d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.
Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d’un même matériau ou de matériaux différents.
On entend par un substrat, un film, une couche, « à base » d’un matériau A, un substrat, un film, une couche comprenant ce matériau A uniquement ou ce matériau A et éventuellement d’autres matériaux, par exemple des éléments dopants ou des éléments d’alliage.
Plusieurs modes de réalisation de l’invention mettant en œuvre des étapes successives du procédé de fabrication sont décrits ci-après. Sauf mention explicite, l’adjectif « successif » n’implique pas nécessairement, même si cela est généralement préféré, que les étapes se suivent immédiatement, des étapes intermédiaires pouvant les séparer.
Par ailleurs, le terme « étape » s’entend de la réalisation d’une partie du procédé, et peut désigner un ensemble de sous-étapes.
Par ailleurs, le terme « étape » ne signifie pas obligatoirement que les actions menées durant une étape soient simultanées ou immédiatement successives. Certaines actions d’une première étape peuvent notamment être suivies d’actions liées à une étape différente, et d’autres actions de la première étape peuvent être reprises ensuite. Ainsi, le terme étape ne s’entend pas forcément d’actions unitaires et inséparables dans le temps et dans l’enchaînement des phases du procédé.
On entend par « gravure sélective vis-à-vis de » ou « gravure présentant une sélectivité vis-à-vis de » une gravure configurée pour enlever un matériau A ou une couche A vis-à- vis d’un matériau B ou d’une couche B, et présentant une vitesse de gravure du matériau A supérieure à la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité est le rapport entre la vitesse de gravure du matériau A sur la vitesse de gravure du matériau B. Elle est notée SAB. Une sélectivité SAB de 10:1 signifie que la vitesse de gravure du matériau A est 10 fois supérieure à la vitesse de gravure du matériau B.
Un repère de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur les figures annexées. Lorsqu’un seul repère est représenté sur une même planche de figures, ce repère s’applique à toutes les figures de cette planche.
Dans la présente demande de brevet, on parlera préférentiellement d’épaisseur pour une couche ou un film, et de hauteur pour un dispositif ou une structure. L’épaisseur est prise selon une direction normale au plan d’extension principal de la couche ou du film. Ainsi, une couche ou un film présente typiquement une épaisseur selon z. La structure d’encapsulation ou les piliers présentent une hauteur selon z. Les termes relatifs « sur », « surmonte », « sous », « sous-jacent » se réfèrent à des positions prises selon la direction z. Une dimension « latérale » correspond à une dimension selon une direction du plan xy. On entend par une extension « latérale » ou « latéralement », une extension selon une ou des directions du plan xy.
Un élément situé « à l’aplomb » ou « au droit d’ » un autre élément signifie que ces deux éléments sont situés tous deux sur une même ligne perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend principalement une face inférieure ou supérieure d’un substrat, c’est-à-dire sur une même ligne orientée verticalement sur les figures en coupe transverse.
Les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près, et de préférence à 5% près. Par ailleurs, les termes « compris entre ... et ... » et équivalents signifient que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.
Les figures 2A à 9A illustrent selon une première vue en coupe (A-A, C-C, ... , O-O), un mode de réalisation d’un dispositif de détection d’un rayonnement infrarouge compris entre 8 pm et 14 pm de longueurs d’onde, contenant des détecteurs thermiques du type micro-bolomètres. Les figures 2B à 9B illustrent ce même mode de réalisation selon d’autres vues en coupe B-B, D-D, ... , P-P illustrées sur les figures 2A à 9A correspondantes.
Comme illustré aux figures 2A, 2B, les premières étapes consistent à former de façon connue des piliers d’ancrage 21 sur un substrat 100 comprenant de préférence un circuit de lecture à base de transistors CMOS (acronyme signifiant Complementary Metal Oxide Semiconductor), dit substrat de lecture 100. Le circuit de lecture du substrat 100 comprend typiquement au moins un niveau de métallisation comprenant des portions conductrices 101 , généralement en Cu, affleurant la surface du substrat 100. Ces portions conductrices 101 sont ici destinées à connecter électriquement les piliers d’ancrage 21 au circuit de lecture du substrat 100.
Sur ce substrat de lecture 100, une couche 110 de barrière à la diffusion du cuivre, par exemple en nitrure de silicium (SiN) peut être formée. Une couche 120 de protection, par exemple en nitrure d’aluminium (AIN) ou en oxyde d’aluminium (AI2O3), électriquement isolante et chimiquement inerte vis-à-vis de l’acide fluorhydrique (H F), est ensuite formée. Cette couche 120 a pour fonction de protéger le substrat 100 lors d’une étape ultérieure d’attaque chimique par du HF vapeur configurée pour retirer les couches sacrificielles et former la cavité du dispositif.
Une première couche sacrificielle 20a, préférentiellement en dioxyde de silicium (SiO2), est ensuite formée sur la couche 120 de protection. Cette première couche sacrificielle 20a est ensuite ouverte par gravure localisée, par l’intermédiaire de motifs de photolithographie correspondant à l’emplacement des piliers d’ancrage 21 au-dessus des portions 101. La forme des motifs de photolithographie, qui peut être circulaire, carrée ou rectangulaire, définit sensiblement la section dans le plan xy des piliers d’ancrage 21. La gravure est prolongée au travers des couches 120, 110 de manière à exposer la portion conductrice 101. Une étape de dépôt d’une couche barrière (non illustrée), par exemple en TiN, est de préférence effectuée avant de remplir les ouvertures de la première couche sacrificielle 20a par une étape de dépôt d’une couche d’un matériau électriquement conducteur, par exemple en Tungstène (W) ou en Cuivre (Cu). Une étape de polissage mécano-chimique (CMP) visant à éliminer les matériaux déposés sur la face supérieure de la première couche sacrificielle 20a et à former la face supérieure 211 des piliers d’ancrage 21 est ensuite effectuée. A ce stade, les piliers d’ancrage 21 sont formés sous la forme de plots métalliques présentant typiquement une dimension selon x et/ou y ou un diamètre de l’ordre de 0,5 pm, et une hauteur selon z de l’ordre de 1 ,8 pm. Ces piliers d’ancrage 21 sont électriquement reliés au circuit de lecture du substrat 100. La face supérieure 211 des piliers d’ancrage 21 est sensiblement dans le plan de la face supérieure de la première couche sacrificielle 20a. La face supérieure 211 peut former une petite dépression vis-à-vis de la face supérieure de la première couche sacrificielle 20a, résultant de l’opération de polissage CMP qui retire préférentiellement le matériau métallique du pilier d’ancrage 21 vis-à-vis du SiO2 de la couche sacrificielle 20a. Cette dépression est par exemple de l’ordre de 70 nm, ce qui représente moins de 4% de la hauteur d’un pilier d’ancrage de 1 ,8 pm. Le ou les flancs 210 des piliers d’ancrage 21 sont au contact de la première couche sacrificielle 20a.
Comme illustré aux figures 3A, 3B, une galette 310 par exemple circulaire, octogonale, carrée ou rectangulaire, est formée sur la face supérieure 211 de chaque plot métallique 21. Cette galette 310 est avantageusement réalisée en TiN pour faire office de barrière à la diffusion des atomes métalliques du plot métallique. Elle présente une épaisseur typiquement comprise entre 20 nm et 50 nm. Elle présente typiquement une dimension selon x et/ou y ou un diamètre supérieur à celui du pilier d’ancrage 21. Elle est de préférence centrée vis-à-vis du pilier d’ancrage 21. Elle forme ainsi un premier débord vis- à-vis du pilier d’ancrage 21. La galette 310 déborde latéralement du pilier d’ancrage 21 sur une distance de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres. Ce premier débord peut s’étendre sur une distance supérieure ou égale à 50 nm, par exemple 100 nm ou 200 nm.
Comme illustré aux figures 4A, 4B, un empilement de couches 301, 302, 303 est formé sur la galette 310 et sur la face supérieure de la première couche sacrificielle 20a, puis structuré par gravure de manière à former une structure intermédiaire 3 comprenant un bras d’isolation thermique 30. La structure intermédiaire 3 comprend ainsi la galette 310 et l’empilement structuré des couches 301 , 302, 303. Cette structure intermédiaire 3 est destinée à être intercalée entre le pilier d’ancrage 21 sous-jacent, et un pilier de support au-dessus.
Le bras d’isolation thermique 30 est généralement étroit avec une largeur selon y comprise par exemple entre 0,1 pm et 0,3 pm, typiquement 0,18 pm. Le bras d’isolation thermique 30 comprend ici une couche 302 électriquement conductrice en TiN, d’épaisseur 7 nm environ, intercalée entre deux couches diélectriques 301, 303 en silicium amorphe (a-Si), chacune présentant une épaisseur typiquement comprise entre 15 nm et 50 nm. Au niveau d’une zone centrale de la galette 310, la couche 301 est retirée avant dépôt de la couche 302 de façon à ce que la couche 302 conductrice soit électriquement reliée au pilier d’ancrage 21. De façon connue, le bras d’isolation thermique 30 est destiné à supporter une membrane absorbante (non illustrée) apte à absorber le rayonnement infrarouge. Cette membrane absorbante peut typiquement comprendre un transducteur thermométrique tel qu’une thermistance apte à mesurer la température de la membrane absorbante. De façon connue, la membrane et la thermistance forment un détecteur thermique appelé micro bolomètre.
La structuration de l’empilement de couches 301, 302, 303 est configurée de manière à conserver une portion de ces trois couches 301 , 302, 303 à cheval sur la galette 310 et en périphérie de la galette 310. Cela permet d’obtenir une liaison mécanique et électrique entre le bras d’isolation thermique 30 et le pilier d’ancrage 21. Cette portion d’empilement des trois couches 301 , 302, 303 s’étend avantageusement latéralement au-delà de la périphérie de la galette 310, en partie sur la première couche sacrificielle 20a. Cette extension latérale est typiquement de l’ordre de 0,2 pm. Elle permet de former un débord 31 de la structure intermédiaire 3. Le débord 31 de la structure intermédiaire 3 forme un surplomb vis-à-vis du flanc 210 du pilier d’ancrage 21 , sur une distance latérale typiquement comprise entre 0,4 pm et 0,6 pm.
Après formation de la structure intermédiaire 3, le détecteur thermique est typiquement formé à l’extrémité du bras d’isolation thermique 31, comme décrit dans le document FR2999805. Le détecteur thermique forme typiquement un micro-bolomètre comprenant une membrane absorbante et un transducteur thermométrique reliés au pilier d’ancrage 21.
Comme illustré aux figures 5A, 5B, après formation de la structure intermédiaire 3, une première ouverture 300 est réalisée dans l’empilement de couches 301, 302, 303, 310. Cette ouverture 300 est typiquement réalisée par photolithographie et gravure. La forme de l’ouverture 300, dans le plan xy, peut être carrée, rectangulaire, circulaire, oblongue ou autre. Cette ouverture 300 peut être réalisée par une gravure apte à graver simultanément les couches 301 , 302, 303, 310 à base de silicium amorphe a-Si et de nitrure de titane TiN, sélectivement au matériau du plot métallique du pilier d’ancrage 21. Une telle gravure peut être obtenue par un procédé de gravure RIE (gravure ionique réactive) utilisant des agents chimiques fluorés. Les paramètres de gravure sauront être ajustés sans difficulté par l’homme du métier.
Comme illustré à la figure 5A, l’ouverture 300 est pratiquée de préférence au niveau d’un débord 31, à cheval sur la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21. Une partie de la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21 est ainsi avantageusement exposée. Cette partie exposée du pilier d’ancrage 21 permettra ultérieurement de former avantageusement un contact direct avec le pilier de support, améliorant ainsi l’adhérence entre le pilier de support et le pilier d’ancrage 21. L’ouverture 300 s’étend ici à l’aplomb de la première couche sacrificielle 20a. L’extension latérale selon y de l’ouverture 300 au- dessus de la première couche sacrificielle 20a peut être de l’ordre de 0,2 pm à 0,4 pm. L’extension latérale selon y de l’ouverture 300 au-dessus du pilier d’ancrage 21 peut être de l’ordre de 0,1 pm à 0,2 pm. Cela permet de conserver une surface de contact suffisante entre le plot métallique 21 et la structure intermédiaire 3.
Sur la figure 5A, l’ouverture 300 s’étend selon y sur la première couche sacrificielle 20a au-delà du débord 31. La continuité selon x du débord 31 est ainsi interrompue. L’ouverture 300 est à cheval sur la structure intermédiaire 3. Selon une autre possibilité non illustrée, une partie périphérique du débord 31 peut subsister autour de l’ouverture 300. La continuité selon x du débord 31 est conservée pour cette partie périphérique. L’ouverture 300 est dans ce cas interne à la structure intermédiaire 3. Elle débouche dans tous les cas sur la première couche sacrificielle 20a, et de préférence sur la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21.
Comme illustré à la figure 5B qui est une coupe selon le plan H-H illustré sur la figure 5A, l’ouverture 300 est pratiquée de préférence au milieu du débord 31, en conservant des parties 31a, 31b du débord 31 (selon y). Ces parties 31a, 31b du débord 31 permettront ultérieurement de former avantageusement un appui pour le pilier de support, s’opposant à une traction selon +z.
Comme illustré aux figures 6A, 6B, une deuxième couche sacrificielle 20b est d’abord formée sur la première couche sacrificielle 20a, sur la structure intermédiaire 3 et sur les détecteurs thermiques. La deuxième couche sacrificielle 20b est de préférence de même nature que la première couche sacrificielle, ici en SiO2. La deuxième couche sacrificielle 20b est ensuite ouverte localement par gravure au-dessus des piliers d’ancrage 21. Cette deuxième ouverture 200 est typiquement réalisée par une gravure apte à graver la deuxième couche sacrificielle 20b sélectivement aux matériaux de la structure intermédiaire 3 et du plot métallique du pilier d’ancrage 21. Cette deuxième ouverture 200 s’étend latéralement à l’aplomb des débords 31 de la structure intermédiaire 3, et verticalement sur toute la hauteur de la deuxième couche sacrificielle 20b, de manière à exposer la partie de la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21 préalablement exposée par la formation de la première ouverture 300. Avantageusement, la deuxième ouverture 200 est prolongée le long du flanc 210 du pilier d’ancrage 21 , ici dans la première couche sacrificielle 20a, par une partie d’ouverture 201a située sous le débord 31 , contre le flanc 210 du pilier d’ancrage 21. Cette partie d’ouverture 201a est typiquement formée par gravure anisotrope selon z au travers de la première ouverture 300. La gravure peut se faire par RIE présentant une chimie de plasma à base d’espèces fluorées. Dans ce cas, on ajustera les paramètres de gravure de façon à ce que les vitesses respectives de gravure du SiO2 des première et deuxième couches sacrificielles 20a, 20b d’une part, et du silicium amorphe des couches 303, 301 soient suffisamment distinctes. Typiquement, on ajustera les paramètres de gravure de façon à obtenir une sélectivité SsiO2:a-si supérieure à 20:1, de préférence supérieure à 50:1 , par exemple de l’ordre de 80:1. A ce stade, la deuxième ouverture 200, 201a permet ici d’exposer la partie de la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21 et une partie du flanc 210 du pilier d’ancrage 21. Selon une possibilité, la deuxième ouverture 200, 201a peut être remplie pour former le pilier de support comme illustré dans la suite. Le pilier de support présente alors une partie au contact de la face supérieure 211 du pilier d’ancrage 21 et du flanc 210 du pilier d’ancrage 21. L’adhérence du pilier de support sur le pilier d’ancrage 21 est déjà améliorée.
Selon une possibilité préférée illustrée aux figures 7A, 7B, la deuxième ouverture 200 est élargie par un procédé de gravure isotrope, par exemple par voie humide à base d’une solution aqueuse partiellement diluée de HF tamponnée. Cette gravure isotrope permet d’étendre la deuxième ouverture 200 sous les parties de débord 31a, 31b non gravées lors de la formation de la première ouverture 300. Cette extension d’ouverture 201b permet ainsi de découvrir une surface plus importante du flanc 210 du pilier d’ancrage 21. Le pilier de support formé ultérieurement dans cette ouverture 200, 201b présente ainsi un contact direct avec le pilier d’ancrage 21 plus étendu. Par ailleurs, l’extension d’ouverture 201b vient avantageusement s’étendre sous et contre les parties de débord 31a, 31b. Le pilier de support formé ultérieurement dans cette ouverture 200, 201b vient ainsi avantageusement en butée contre les parties de débord 31a, 31b. Le pilier de support forme ainsi un encastrement avec la structure intermédiaire 3. La tenue mécanique en traction selon +z est encore améliorée.
Comme illustré aux figures 8A, 8B, on procède ensuite au remplissage de la deuxième ouverture 200, 200b pour former un pilier de support surmontant le pilier d’ancrage 21. Selon ce mode de réalisation, une couche 231 électriquement isolante et inerte au HF, par exemple une couche de AI2O3, est d’abord déposée dans la deuxième ouverture et sur la surface de la deuxième couche sacrificielle 20b. La couche 231 peut être déposée par ALD (Atomic Layer Deposition). Un dépôt du type ALD permet d’obtenir un dépôt conforme de la couche 231 de AI2O3. La couche 231 présente ainsi une épaisseur sensiblement constante, typiquement comprise entre 20 nm et 40 nm. Cette couche 231 a pour fonction d’isoler électriquement le pilier de support vis-à-vis de la structure intermédiaire 3 et du pilier d’ancrage 21, reliés électriquement aux détecteurs thermiques. Des étapes de photolithographie et de gravure permettent de retirer la couche 231 d’AI2O3 déposée sur la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b. Une partie de la couche 231 localisée en bordure des ouvertures, sur la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b, peut être conservée. Cette partie peut typiquement s’étendre sur 250 nm à 500 nm.
Une couche d’encapsulation 23 en silicium amorphe est ensuite déposée de façon conforme dans la deuxième ouverture, sur la couche 231 et sur la surface de la deuxième couche sacrificielle 22b. La couche d’encapsulation 23 peut présenter une épaisseur uniforme comprise entre 200 nm et 800 nm. Le dépôt de cette couche d’encapsulation 23 en silicium amorphe peut être fait avec une épaisseur suffisante pour combler en partie ou en totalité la deuxième ouverture, en particulier au niveau de l’extension d’ouverture en contact avec le pilier d’ancrage 21 sous-jacent. Cette couche d’encapsulation 23 forme de manière continue la partie supérieure de la structure d’encapsulation et au moins en partie le pilier de support de la structure d’encapsulation.
Comme illustré aux figures 9A, 9B, des évents 230 sont d’abord gravés au travers la couche d’encapsulation 23. Ces évents 230 débouchent sur la deuxième couche sacrificielle 20b. Une attaque chimique en H F vapeur est ensuite effectuée pour retirer les deux couches sacrificielles 20a, 20b en SiO2, par les évents 230. Une cavité 2 est ainsi formée. Une couche de scellement 24 est ensuite formée pour obturer les évents 230, et éventuellement pour compléter le remplissage de la deuxième ouverture. Dans ce mode de réalisation, le pilier de support 22 est formé simultanément avec la formation de la couche d’encapsulation 23 et la formation de la couche de scellement 24. Cela permet d’économiser une étape de procédé dédiée au remplissage de la deuxième ouverture pour la formation du pilier de support 22. Le pilier de support 22 comprend ici le matériau d’encapsulation et éventuellement le matériau de scellement.
La couche de scellement 24 est typiquement formée par une technique de dépôt sous vide secondaire tel qu’un dépôt par évaporation sous vide du matériau à déposer. La cavité 2 est ainsi scellée sous une pression réduite. Cela permet un fonctionnement optimal des détecteurs thermiques tels que des micro-bolomètres logés au sein de la cavité 2. La couche de scellement 24 est réalisée dans un matériau de scellement transparent au rayonnement que l’on souhaite détecter, par exemple du germanium (Ge) pour un dispositif de détection dans le domaine infrarouge. Une couche antireflet 25, ici en sulfure de zinc (ZnS), est de préférence déposée à la surface de la couche de scellement 24 pour améliorer la transmission du rayonnement infrarouge à travers l’ensemble des deux couches 24, 25. Un dispositif de détection 1 comprenant une structure d’encapsulation autour d’une cavité 2 hermétique est ainsi formé. La structure d’encapsulation comprend un pilier de support 22 comprenant une portion inférieure 220 au contact du pilier d’ancrage 21 sous-jacent. Dans cet exemple, la portion 220 du pilier de support 22 comprend une première partie 220a passant au travers du débord 31, et une deuxième partie 220b sous le débord 31. La première partie 220a est au contact de la face supérieure du pilier d’ancrage 21. Cela améliore l’adhérence du pilier de support 22 sur le pilier d’ancrage 21. La deuxième partie 220b est au contact du flanc 210 du pilier d’ancrage 21. Cela améliore encore l’adhérence du pilier de support 22 sur le pilier d’ancrage 21. La première partie 220a présente une première dimension La selon x, et la deuxième partie 220b présente une deuxième dimension Lb selon x strictement supérieure à la première dimension La. Cela permet de former une butée pour la portion 220 contre le débord 31. La tenue mécanique en traction du pilier de support 22 sur le pilier d’ancrage 21 est encore améliorée.
Dans la suite, différentes variantes du dispositif 1 et du procédé de fabrication sont décrites et illustrées. Seules les caractéristiques qui diffèrent du premier mode de réalisation sont décrites et illustrées. Les autres caractéristiques sont réputées identiques à celles du premier mode de réalisation.
Comme illustré aux figures 10A, 10B, selon une possibilité, le remplissage de la deuxième ouverture et la formation de la couche d’encapsulation sont effectués séparément. Le remplissage de la deuxième ouverture peut se faire avec un ou des matériaux de remplissage différents du matériau d’encapsulation. La couche d’encapsulation ne s’étend plus ici au sein du pilier de support 22. La couche d’encapsulation peut être réalisée à une étape ultérieure, après formation des piliers de support, et dans un matériau différent de celui utilisé pour les piliers de support. Ce mode de réalisation permet de choisir indépendamment les matériaux utilisés pour former d’une part les piliers de support, et d’autre part la couche d’encapsulation. Ce mode de réalisation permet avantageusement de former des piliers de support de la structure d’encapsulation dans un matériau offrant une bonne adhérence avec le matériau des plots d’ancrage. La couche d’encapsulation peut être réalisée dans des matériaux transparents optiquement, par exemple en silicium amorphe pour un détecteur de rayonnements compris entre 8 et 14pm de longueur d’onde.
Les piliers de support 22 peuvent être réalisés en tungstène comme les piliers d’ancrage 21. Cela permet d’obtenir une bonne adhérence entre le pilier de support 22 et le pilier d’ancrage 21. Selon une possibilité, une couche 40 en chrome est préalablement déposée de façon conforme dans la deuxième ouverture. Cette couche 40 en chrome est en contact direct avec les parties exposées des piliers d’ancrage 21. Cette couche 40 en chrome peut présenter une épaisseur comprise entre 100 nm et 200 nm. Un dépôt épais de tungstène, par exemple d’épaisseur comprise entre 200 nm et 800 nm, permet ensuite de combler la deuxième ouverture. Le pilier de support 22 peut ainsi comprendre une couche 40 en chrome relativement fine et une partie 41 épaisse en tungstène. La couche 40 en chrome a ici pour fonction d’améliorer encore l’adhérence entre les piliers d’ancrage et de support 21, 22. Le pilier de support 22 peut donc être réalisé dans des matériaux choisis pour leurs propriétés d’adhérence, indépendamment de leurs propriétés optiques. Dans ce mode de réalisation, le pilier de support 22 ne comprend pas nécessairement des matériaux transparents vis-à-vis du rayonnement à détecter. En outre, dans ce mode de réalisation, le pilier de support 22 ne comprend pas nécessairement une couche électriquement isolante et inerte au HF car l’isolation électrique entre la couche d’encapsulation et la structure intermédiaire 3 et le pilier d’ancrage 21 peut être formée avantageusement à une étape ultérieure. En effet prévoir une telle couche d’isolation électrique entre le pilier d’ancrage 21 et le pilier de support 22 peut dégrader les propriétés d’adhérence qui sont recherchées ici.
Un polissage mécano-chimique (CMP) est typiquement effectué pour éliminer les matériaux déposés sur la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b et pour former la face supérieure 221 des piliers de support 22. La face supérieure 221 des piliers de support 22 est ici sensiblement dans le plan de la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b.
Comme illustré aux figures 11 A, 11 B, une couche 231 en un matériau électriquement isolant, par exemple une couche d’alumine (AI2O3) d’épaisseur comprise entre 20 nm et 100 nm, est déposée à la surface de la deuxième couche sacrificielle 20b et sur la face supérieure 221 des piliers de support 22. Des étapes de photolithographie et de gravure permettent de retirer la couche 231 d’AI2O3 déposée sur la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b. Une partie de la couche 231 localisée en bordure de la face supérieure 221 du pilier de support 22, sur la face supérieure de la deuxième couche sacrificielle 20b, peut être conservée. Cette partie peut typiquement s’étendre sur 250 nm à 500 nm. Cette couche 231 isolante a pour fonction d’isoler électriquement le pilier de support 22, qui est ici électriquement relié au pilier d’ancrage 21 et aux détecteurs, de la couche d’encapsulation 23 en silicium amorphe, elle-même conductrice.
La couche d’encapsulation 23 en silicium amorphe est ensuite déposée sur la couche 231 et sur la surface de la deuxième couche sacrificielle 22b. La couche d’encapsulation 23 peut présenter une épaisseur uniforme comprise entre 200 nm et 800 nm. La couche d’encapsulation 23 est ici essentiellement plane.
La suite du procédé est identique au mode de réalisation précédent, et comprend la formation des évents 230, la suppression des couches sacrificielles 20a, 20b par attaque chimique en HF vapeur, le dépôt des couches de scellement et d’antireflet 24, 25, comme illustré aux figures 12A, 12B.
Dans la suite, différentes variantes sur le principe d’un pilier de support comprenant une portion inférieure au contact d’au moins un flanc du pilier d’ancrage sont décrites et illustrées.
Les figures 13A, 13B, 13C illustrent en vue de dessus certaines variantes de formation de la première ouverture 300, qui conditionne la morphologie de la deuxième ouverture 200 et in fine la morphologie de la portion inférieure du pilier de support. La figure 13A illustre le cas déjà décrit en référence aux figures 5A, 5B, où la première ouverture 300 se trouve, en projection dans le plan xy, à cheval sur le pilier d’ancrage 21 sous-jacent, sur le débord 31 et se prolonge latéralement selon y au-dessus de la première couche sacrificielle. La première ouverture 300 s’étend ici de part et d’autre du débord 31 et rompt la continuité du débord 31. La figure 13B illustre le cas dans lequel la première ouverture comprend deux parties d’ouverture 300a, 300b situées sur deux débords 31a, 31b. Cela double la surface de contact entre le pilier de support et le pilier d’ancrage, par rapport au cas illustré à la figure 13A. L’adhérence et la tenue mécanique du pilier de support sur le pilier d’ancrage sont améliorées. La première partie d’ouverture 300a s’étend transversalement au premier débord 31a, de façon similaire au cas illustré à la figure 13A. Le premier débord 31a est situé d’un premier côté de la structure intermédiaire 3. La deuxième partie d’ouverture 300b s’étend transversalement au deuxième débord 31b. Le deuxième débord 31b est situé d’un deuxième côté de la structure intermédiaire 3, de préférence opposé au premier côté. Cela permet d’équilibrer la répartition des efforts de traction sur la structure intermédiaire. La figure 13C illustre le cas dans lequel la première ouverture comprend deux parties d’ouverture 300a, 300b internes aux débords 31a, 31b. Dans ce cas, les parties d’ouverture 300a, 300b ne s’étendent pas selon y au-delà des débords 31a, 31b. La continuité de chaque débord 31a, 31b est préservée. La rigidité de la structure intermédiaire est optimisée. Ce type d’ouverture requiert néanmoins une meilleure résolution de photolithographie que les cas illustrés aux figures 13A, 13B. La figure 13D illustre la superposition d’un motif de deuxième ouverture 200 sur les parties de première ouverture 300a, 300b. Selon une possibilité préférée, ce motif de deuxième ouverture 200 s’étend latéralement au-delà des flancs 210 du pilier d’ancrage 21, mais reste confiné dans le périmètre des débords 31a, 31b de la structure intermédiaire. L’encombrement latéral du pilier de support reste ainsi limité.
La zone de contact électrique 410 (où le TiN de la couche 302 est en contact avec le TiN de la galette 310, voir par exemple les figures 4A, 4B en coupe) peut:
- soit être inscrite dans l’empreinte du pilier d’ancrage délimitée par le flanc 210 (c’est le cas représenté sur les figures),
- soit déborder du pilier d’ancrage délimité par le flanc 210 tout en restant inscrite dans l’empreinte de la galette 310 (cas non représenté sur les figures).
Les figures 14A, 14B illustrent en coupes un mode de réalisation comprenant uniquement la formation de la deuxième ouverture, sans formation préalable d’une première ouverture. Dans ce mode de réalisation, la structure intermédiaire n’est pas gravée. La deuxième ouverture passe en pourtour du débord 31 lors de la gravure anisotrope, puis sous le débord 31 lors de la gravure isotrope, pour arriver au contact du flanc 210 du pilier d’ancrage. Pour faciliter l’extension de la deuxième ouverture sous le débord 31, la largeur du débord 31 selon y est réduite lors de la formation de la structure intermédiaire. Dans ce mode de réalisation, le débord 31 forme un surplomb vis-à-vis du flanc 210 du pilier d’ancrage 21 , sur une distance latérale de préférence comprise entre 0,2 pm et 0,3 pm. Pour former la deuxième ouverture 200, un motif d’ouverture comprenant une première extension latérale 200a et/ou une deuxième extension latérale 200b, tel qu’illustré à la figure 15, est typiquement utilisé. Ces extensions latérales 200a et/ou 200b s’étendent au-delà du périmètre du ou des débords 31a, 31b, directement au-dessus de la première couche sacrificielle.
Une étape de gravure anisotrope selon z permet de graver la deuxième couche sacrificielle sur la totalité de son épaisseur, sélectivement aux matériaux de la structure intermédiaire, et de graver dans le prolongement une partie seulement de l’épaisseur de la première couche sacrificielle, typiquement sur une profondeur comprise entre 200 nm et 800 nm.
A l’issue de la gravure anisotrope par RIE, la portion gravée de la première couche sacrificielle est alignée à l’aplomb du périmètre extérieur du débord de la structure intermédiaire. Cette portion gravée est donc séparée du flanc du pilier d’ancrage d’une distance approximative de 0,2 pm à 0,3 pm correspondant au surplomb que forme le débord avec le flanc du pilier d’ancrage. Une gravure isotrope, typiquement par voie humide, est ici prévue de telle manière à ce que la deuxième ouverture s’étende sous la face inférieure du débord sur une distance au moins égale à la distance qui sépare le front de gravure anisotrope du flanc du pilier d’ancrage. Cela peut être obtenu en ajustant le temps de la gravure humide. Il est avantageux de prévoir un temps de gravure supplémentaire de manière à dégager une surface plus importante du flanc du pilier d’ancrage. Cela permet de former un contact direct plus étendu entre le pilier de support et le pilier d’ancrage.
Ce mode de réalisation économise au moins une étape de procédé dédiée à la formation de la première ouverture. Néanmoins, le pilier de support n’est pas en contact avec la face supérieure du pilier d’ancrage dans ce mode de réalisation. Dans cet exemple, la portion 220 du pilier de support 22 comprend une première partie 220a passant autour du débord 31, et une deuxième partie 220b sous le débord 31. Seule la deuxième partie 220b est au contact du flanc 210 du pilier d’ancrage 21. La première partie 220a présente une première dimension La selon y, et la deuxième partie 220b présente une deuxième dimension Lb selon y strictement supérieure à la première dimension La. Cela permet de former une butée pour la portion 220 contre le débord 31. La tenue mécanique en traction du pilier de support 22 sur le pilier d’ancrage 21 est améliorée.
Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que le dispositif et le procédé proposés offrent une solution particulièrement efficace pour améliorer l’adhérence des piliers de support de la structure d’encapsulation par contact direct avec les piliers d’ancrage. Ce contact entre piliers massifs permet d’améliorer nettement la solidité mécanique de la structure d’encapsulation. Les piliers de support peuvent également avantageusement venir en butée contre une face inférieure du débord de la structure intermédiaire, pour améliorer la tenue en traction de la structure d’encapsulation.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits.
Pour une pluralité de piliers de support sur des piliers d’ancrage correspondants, chaque pilier de support comprend de préférence une portion inférieure en contact du pilier d’ancrage sous-jacent. D’autres options sont possibles où seulement un sous-ensemble des piliers de support comprend une portion inférieure en contact du pilier d’ancrage sous-jacent, par exemple un pilier de support sur deux, par exemple organisés en quinconce ou tout autre arrangement que l’homme du métier saura définir au vu de la présente description. La cavité formée au sein de la structure d’encapsulation peut typiquement abriter un matériau dit « getter » destiné à piéger des gaz résiduels dans la cavité, pour améliorer la fiabilité et la durée de vie du dispositif de détection. Les piliers de support et/ou les piliers d’ancrage peuvent comprendre d’autres couches, par exemple une couche barrière à la diffusion des atomes métalliques en TiN.

Claims

REVENDICATIONS Dispositif (1) de détection d’un rayonnement électromagnétique, comprenant au moins un détecteur disposé au sein d’une cavité (2) formée par une structure d’encapsulation, ladite structure d’encapsulation comprenant des piliers d’ancrage (21) dont l’un au moins est relié à l’au moins un détecteur, et des piliers de support (22) surmontant lesdits piliers d’ancrage (21), le dispositif (1) étant caractérisé en ce que les piliers de support (22) présentent une portion (220) s’étendant sur au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21). Dispositif (1) selon la revendication précédente comprenant une structure (3) intermédiaire entre les piliers de support (22) et les piliers d’ancrage (21), ladite structure (3) intermédiaire présentant :
• un bras d’isolation (30) configuré pour supporter l’au moins un détecteur, et
• au moins un débord (31) en pourtour d’une face supérieure (211) des piliers d’ancrage (21), dans lequel la portion (220) des piliers de support (22) passe autour de l’au moins un débord (31) ou au travers de l’au moins un débord (31). Dispositif (1) selon la revendication précédente dans lequel la portion (220) des piliers de support (22) comprend une première partie (220a) au niveau de l’au moins un débord (31) présentant une première dimension La selon une direction (x, y) de référence, et une deuxième partie (220b) au-delà de l’au moins un débord (31) sur l’au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21) et présentant une deuxième dimension Lb selon la direction (x, y) de référence, telles que la deuxième dimension Lb est strictement supérieure à la première dimension La. Dispositif (1) selon la revendication précédente dans lequel au moins la deuxième partie (220b) de la portion (220) des piliers de support (22) est au contact de l’au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21). Dispositif (1) selon la revendication précédente dans lequel les première et deuxième parties (220a, 220b) de la portion (220) des piliers de support (22) sont au contact de l’au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21). Dispositif (1) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes dans lequel la première partie (220a) de la portion (220) des piliers de support (22) est au contact de la face supérieure (211) des piliers d’ancrage (21). Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la portion (220) des piliers de support (22) s’étend sur un premier flanc (210a) des piliers d’ancrage (21), situé d’un premier côté, et s’étend sur un deuxième flanc (210b) des piliers d’ancrage (21), situé d’un deuxième côté opposé au premier côté. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cavité (2) est fermée par une couche d’encapsulation (23) en un matériau d’encapsulation prenant appui sur les piliers de support (22), et par une couche de scellement (24) en un matériau de scellement sur ladite couche d’encapsulation (23), et dans lequel les piliers de support (22) sont au moins en partie formés par la couche d’encapsulation (23) seule ou par la couche d’encapsulation (23) et la couche de scellement (24), de sorte que les piliers de support (22) comprennent le matériau d’encapsulation seul ou le matériau d’encapsulation et le matériau de scellement. Procédé de fabrication d’un dispositif (1) de détection d’un rayonnement électromagnétique selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant :
• Fournir un substrat (100),
• Former une première couche sacrificielle (20a) sur ledit substrat (100),
• Former les piliers d’ancrage (21) au travers de ladite première couche sacrificielle (20a),
• Disposer au moins un détecteur au-dessus de la première couche sacrificielle (20a) et former une liaison entre l’au moins un détecteur et au moins un pilier d’ancrage (21) parmi les piliers d’ancrage (21),
• Former une deuxième couche sacrificielle (20b) sur la première couche sacrificielle (20a), sur l’au moins un détecteur et sur les piliers d’ancrage (21),
• Former une deuxième ouverture (200) dans ladite deuxième couche sacrificielle (20b) au-dessus des piliers d’ancrage (21), ladite deuxième ouverture (200) s’étendant sur au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21), et s’étendant de préférence dans la première couche sacrificielle (20a),
• Remplir ladite deuxième ouverture (200) par au moins un matériau de remplissage de façon à former les piliers de support (22) surmontant les piliers d’ancrage (21), • Former une couche d’encapsulation (23) en un matériau d’encapsulation sur la deuxième couche sacrificielle (20b) et au moins en partie sur les piliers de support (22),
• Former au moins un évent (230) au sein de la couche d’encapsulation (23), ledit évent (230) débouchant sur la deuxième couche sacrificielle (20b),
• Retirer les deuxième et première couches sacrificielles (20b, 20a) à travers l’au moins un évent (230), de façon à former une cavité (2) autour de l’au moins un détecteur,
• Former une couche de scellement (24) en un matériau de scellement sur la couche d’encapsulation (23) de façon à boucher l’au moins un évent (230). Procédé selon la revendication précédente comprenant en outre, après formation de la première couche sacrificielle (20a) et avant formation de la deuxième couche sacrificielle (20b), une formation d’une structure intermédiaire (3) entre les piliers de support (22) et les piliers d’ancrage (21), ladite structure intermédiaire (3) présentant :
• un bras d’isolation (30) configuré pour supporter l’au moins un détecteur, ledit bras d’isolation (30) formant la liaison entre ledit au moins un détecteur et l’au moins un pilier d’ancrage (21) parmi les piliers d’ancrage (21),
• au moins un débord (31 , 31a, 31b) en pourtour d’une face supérieure (211) des piliers d’ancrage (21), dans lequel la formation de la deuxième ouverture (200) comprend
• Une gravure anisotrope configurée pour étendre la deuxième ouverture (200) sous et à l’aplomb de l’au moins un débord (31, 31a, 31b),
• Une gravure isotrope configurée pour étendre la deuxième ouverture (200) sous l’au moins un débord (31) et contre l’au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21), de sorte que, après remplissage de ladite deuxième ouverture (200), la portion (220) des piliers de support (22) présente une première partie (220a) au niveau de l’au moins un débord (31) présentant une première dimension La selon une direction (x, y) de référence, et une deuxième partie (220b) en-dessous de l’au moins un débord (31) sur l’au moins un flanc (210) des piliers d’ancrage (21) et présentant une deuxième dimension Lb selon la direction (x, y) de référence, telles que la deuxième dimension Lb est strictement supérieure à la première dimension La.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 10 comprenant en outre, après formation de la structure intermédiaire (3), une formation d’une première ouverture (300) dans la structure intermédiaire (3), ladite première ouverture (300) exposant en partie la face supérieure (211) des piliers d’ancrage (21) et traversant l’au moins un débord (31) en pourtour des piliers d’ancrage (21), et dans lequel la formation de la deuxième ouverture (200) dans la deuxième couche sacrificielle (20b) est configurée de manière à ce que ladite deuxième ouverture (200) passe au moins en partie par la première ouverture (300).
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel le remplissage de la deuxième ouverture (200) est au moins partiellement effectué lors de la formation de la couche d’encapsulation (23), par dépôt conforme de ladite couche d’encapsulation (23) sur la deuxième couche sacrificielle (20b) et dans la deuxième ouverture (200), de sorte que l’au moins un matériau de remplissage comprenne le matériau d’encapsulation.
13. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le remplissage de la deuxième ouverture (200) est au moins partiellement effectué lors de la formation de la couche de scellement (24), par dépôt de ladite couche de scellement (24) sur la couche d’encapsulation (23), de sorte que l’au moins un matériau de remplissage comprenne le matériau d’encapsulation et le matériau de scellement.
14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 dans lequel le remplissage de la deuxième ouverture (200) est effectué avant la formation de la couche d’encapsulation (23), par un matériau de remplissage différent du matériau d’encapsulation.
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