La gravure en profondeur sur des surfaces importantes

Un problème récurrent se produit lorsqu'on veut graver le silicium en profondeur : la profondeur de la gravure n'est pas uniforme sur l'ensemble du wafer, on a des effets de bord très importants, ce qui se manifeste au premier coup d'oeil par un phénomène de réflexion de la lumière. Ainsi sur le wafer de 3 inches ci-contre qui est destiné à un dispositif d'affichage de 80 pixels par 80 pixels on constate ce phénomène qui se traduira dans le fonctionnement de l'afficheur par une distorsion notable puisque tous les pixels ne sont pas équivalents. En effet les fluctuations de profondeur de gravure sur ce wafer entre les pixels du bord et ceux du centre sont absolument considérables (plus de 100µm de différence).

De nombreux chercheurs ont tenté de trouver des solutions de gravure chimique non affectées par ce problème sans aboutir. Il semble qu'une équipe anglaise animée par William Parkes du Scottish Microelectronics Centre d'Edinburgh a trouvé un procédé physique résolvant ce problème.[2] dans le cadre du projet SCUBA-2 (a 10,000 pixel submillimeter camera for the James Clerk Maxwell Telescope [3]).

La solution consiste à utiliser deux wafers que l'on soudera l'un sur l'autre après une première phase de définition du motif. Le procédé est explicité sur la figure 2. L'astuce consiste en une double couche d'oxyde qui va se trouver prisonnière au milieu de l'ensemble et permettra une gravure finale infiniment mieux contrôlée. Sur la figure on n'a évidemment représenté qu'un seul motif (pixel).

....
fig.2 les étapes du procédé................................................................................................................... fig.3 vue partielle du réseau de détection complet

Le wafer inférieur comporte une couche d'oxyde destinée à bloquer le processus d'etching lors de la phase (c), tandis que la face inférieure du wafer supérieur a été prégravée très exactement selon le motif désiré et servira de masque profond.. La face inférieure du wafer inférieur sera protégée par une couche de nitrure de silicium. Après soudure des 2 wafers on obtient la structure (b). Une première phase de gravure conduit à la structure (c) qui conserve intact le masque intermédiaire. Lors de la phase (d) on va changer de réactif et dissoudre l'oxyde, comme les deux couches d'oxyde en contact ont la même épaisseur on va donc maintenir très exactement la géométrie du masque (qui aura si l'on peut dire descendu d'un étage) ainsi en (d) le masque en contact du wafer inférieur est très exactement l'image prédéfinie mais on a un ensemble ayant une grande épaisseur avec des puits dont les parois sont verticales et semblables en tout point du wafer. Il reste alors à enlever le silicium parfaitement protégé aux endroits où il doit persister et le résultat (e) est un wafer dont l'ensemble des pixels sont parfaitement identiques.

Il va de soi que ce procédé peut être appliqué à de nombreux dispositifs devant posséder plusieurs motifs identiques gravés en profondeur.

Pour en savoir plus : [1] Walton A.J., Parkes W., Terry, J.G., Dunare C.C., Stevenson J.T.M., Gundlach A.M., Hilton G.C., Irwin K.D., Ullom J.N., Holland W.S., Duncan W.D., Audley M.D.,Ade P.A.R., Sudiwala R.V., Schulte E.: Design and fabrication of the detector technology for SCUBA-2, IEE Proceedings – Science, Measurement and Technology, Vol. 151, No. 2, pp. 110-120, (2004)

[2] UK patent application No. 0601415.3

[3] http://www.roe.ac.uk/ukatc/people/innovation-group/deep_etch.pdf

Des écrans à cristaux liquides très économes en énergie

Les cristaux cholestériques bistables sont encore relativement peu employés dans les systèmes d'affichage en raison de leur temps de réponse relativement élevé. mais cet inconvénient, notoire lorsqu'il s'agit d'afficher des messages à variation rapide (écran d'ordinateur par ex.), est largement compensé par la stabilité de l'état sans aucune consommation d'énergie. Ainsi ces cristaux bistables peuvent ils équiper des écrans dont l'affichage peut rester inchangé jusqu'à une dizaine d'années, dont la lisibilité est facilitée puisqu'ils sont visibles dans un champ de plus de 180° et que leur contraste augmente avec la lumière solaire reçue.

Dans le cas des LCD nématiques courants, les molécules sont toutes alignées dans la même direction ; dans celui des cholestériques, les axes tournent suivant une hélice. En fait, l'action d'un champ électrique sera différente selon qu'il variera brutalement ou lentement : une variation brutale amènera l'organisation des molécules dans un état ayant donc certaines propriétés optiques, tandis qu'une variation brutale conduira à l'autre organisation ayant des prorpiétés optiques différentes, d'où la possibilité de visualisation. Ainsi on applique d'abord un champ sur l'ensemble de la surface (ce qui va aligner les molécules perpendiculairement au champ et donc au plan de l'afficheur), puis pour afficher un message il suffit de supprimer ce champ lentement en certains points (dans ce cas il n'y a pas de mouvement hydrodynamique et les molécules vont se retrouver à la fois parallèles au plan de l'afficheur, et parfaitement alignées dans un plan perpendiculaire) et brutalement en d'autres (dans ce cas c'est l'autre état stable dit tordu qui prévaut : les molécules sont encore parallèles au plan mais chacune tourne légèrement par rapport à celle au-dessus ou au-dessous et l'ensemble se stabilise donc une configuration hélicoïdale). Lorsque le champ est totalement supprimé l'état des molécules va rester inchangé jusqu'à ce qu'une nouvelle variation de champ se produise.

Les grandes applications envisageables, sont par exemple les afficheurs de tarifs dans les supermarchés, mais aussi les écrans de téléphone mobile peu sollicités (cela dépend dans ce cas de l'utilisateur selon qu'il se contente d'afficher les numéros appelés et quelques SMS ou, comme cela va être généralisé sous peu, les chaines de télévision).

en savoir plus sur les applications

01/10/07

Les Nanotechnologies : analyse comparative de l'état actuel des efforts institutionnels en Allemagne, en Europe et dans le reste du monde (20/09/2007)

1. Définition et applications
2. Politique des nanotechnologies au niveau mondial
3. Les nanotechnologies en Europe
4. Les nanotechnologies en Allemagne
5. Les nanotechnologies en France
6. Coopérations franco-allemande dans le domaine des nanotechnologies
7. Conclusion
8. Annexes

les nanoparticules en Allemagne