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Title:
INTEGRATED CIRCUIT PROVIDED WITH A DEVICE FOR DETECTING THE SPATIAL ORIENTATION THEREOF AND/OR A CHANGE IN SAID ORIENTATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/149685
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an integrated circuit comprising, in the BEOL (RITX) interconnection portion, at least one mechanical device (DIS) for detecting the spatial orientation and/or a change in the orientation of the integrated device, including a housing (CV), the walls of which have metal portions formed within different metallization levels, a metal part (1) placed in said housing and capable of movement therein, control means (PLR) defining a movement range (ZV) for the metal part inside the housing and including at least two electrically conducting members (PLR) provided at the edge of said movement range, said part (11) being designed so as to contact, by gravity, said at least two electrically conducting members (PLR) in response to at least one given spatial orientation of the integrated circuit, and means (MDT) for detecting an electric connection through said part and said at least two electrically conducting members.

Inventors:
DI-GIACOMO, Antonio (Chemin Campbernard, Rousset, F-13790, FR)
FORNARA, Pascal (150 rue des Hermentaires, Pourrières, F-83910, FR)
Application Number:
EP2012/072874
Publication Date:
October 10, 2013
Filing Date:
November 16, 2012
Export Citation:
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Assignee:
STMICROELECTRONICS (ROUSSET) SAS (Zi De Peynier Rousset Avenue Coq, Rousset, F-13790, FR)
International Classes:
G01P13/00; B81C1/00; G01C9/10; G01P15/135; H01H35/14
Domestic Patent References:
WO2011157882A22011-12-22
WO2005045868A12005-05-19
Foreign References:
EP1734550A12006-12-20
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ZAPALOWICZ, Francis (Casalonga & Associes, 8 Avenue Percier, Paris, F-75008, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Circuit intégré, comprenant au dessus d'un substrat une partie (RITX) comportant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au sein de ladite partie, au moins un dispositif mécanique (DIS) de détection d'orientation spatiale et/ou de changement d'orientation du circuit intégré comprenant un logement (CV) dont les parois comportent des portions métalliques réalisées au sein de différents niveaux de métallisation, une pièce métallique (1) logée dans ledit logement et mobile à l'intérieur du logement, des moyens de contrôle (PLR, ECH1,ECH2) définissant à l'intérieur du logement une zone d'évolution (ZV) pour la pièce métallique et comportant au moins deux éléments électriquement conducteurs (PLR) disposés en bordure de ladite zone d'évolution, ladite pièce (1) étant configurée pour, sous l'action de la gravité, venir en contact avec lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs (PLR) en réponse à au moins une orientation spatiale donnée du circuit intégré, et des moyens (MDT) de détection d'une liaison électrique passant par ladite pièce et lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs.

2. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel la pièce mobile (1) comprend au moins un premier bloc ayant une épaisseur égale à l'épaisseur d'un niveau de métallisation.

3. Circuit intégré selon la revendication 2, dans lequel la pièce mobile (1) comprend au moins deux blocs parallèles (10, 11) mutuellement solidarisés par au moins un plot (12) s'étendant perpendiculairement aux deux blocs, chaque bloc ayant une épaisseur égale à l'épaisseur d'un niveau de métallisation, et chaque plot a une hauteur égale à celle d'un niveau de via de ladite partie (RITX).

4. Circuit intégré selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite pièce (1) comprend au moins un orifice traversant (ORT).

5. Circuit intégré selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel les parois du logement comprennent une paroi de plancher (PLCH) et une paroi de plafond (PLFD) et les éléments électriquement conducteurs comprennent des piliers électriquement conducteurs (PLR) s ' étendant entre la paroi de plancher et la paroi de fond en étant électriquement isolés de ces parois.

6. Circuit intégré selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de contrôle comportent plusieurs éléments électriquement conducteurs (PLR 1 -PLR9) disposés en bordure de ladite zone d ' évolution (ZV) et définissant plusieurs paires desdits éléments correspondant respectivement à plusieurs orientations spatiales différentes du circuit intégré, et les moyens de détection (MDT) sont configurés pour détecter au moins une liaison électrique passant par ladite pièce et par au moins une paire desdits éléments électriquement conducteurs .

7. Circuit intégré selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de contrôle comportent au moins une partie (ECH l , ECH2) d ' au moins un bord de ladite pièce formant avec lesdits éléments électriquement conducteurs des moyens de guidage du mouvement de ladite pièce.

8. Circuit intégré selon les revendications 5 , 6 et 7 , dans leque l la pièce comporte deux bords parallèles échancrés, et lesdites paires d' éléments électriquement conducteurs comportent plusieurs paires de piliers disposées dans les échancrures (ECH l , ECH2) des deux bords parallèles, les deux piliers de chaque paire étant respectivement situés l 'un en face de l ' autre dans les deux échancrures, lesdits moyens de guidage comportant les échancrures et les piliers.

9. Circuit intégré selon les revendications 5 et 6, dans lequel ladite pièce ( 1 ) est cylindrique et les moyens de contrôle comportent plusieurs piliers électriquement conducteurs (PLR 1 -PLR9) disposés autour de ladite pièce et formant lesdites plusieurs paires d' éléments électriquement conducteurs .

10. Circuit intégré selon l 'une des revendications 1 à 4, dans lequel le lo gement comporte une paroi de plancher comportant deux portions métalliques disjointes (PLCH l , PLCH2), et une paroi de plafond comportant deux portions métalliques disjointes (PLFD 1 , PLFD2), la pièce comporte deux bords parallèles échancrés, les moyens de contrôle comportent :

- deux paires de piliers électriquement iso lants (PLI 1 -PLI4) disposées dans les échancrures des deux bords parallèles, les deux piliers iso lants de chaque paire étant respectivement situés l 'un en face de l ' autre dans les deux échancrures, les échancrures et les piliers iso lants formant des moyens de guidage du mouvement de la pièce, - les parois de plancher et de plafond du logement et,

une barre (Ax) s ' étendant en travers du logement entre la paroi de plancher et la paroi de plafond parallèlement à ces parois et entre les deux paires de piliers iso lants, ladite barre formant un axe de support pour la pièce,

et les deux portions métalliques (PLCH2, PLFD 1 ) appartenant respectivement aux parois de plancher et de plafond et respectivement situées de part et d' autre dudit axe de support forment une première paire desdits éléments conducteurs, et les deux autres portions métalliques (PLCH l , PLFD2) appartenant respectivement aux parois de plancher et de plafond et respectivement situées de part et d' autre dudit axe de support forment une deuxième paire desdits éléments conducteurs

1 1 . Circuit intégré selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel le lo gement comporte une paroi de plancher comportant deux portions métalliques disjointes (PLCH l , PLCH2) formant une paire desdits éléments électriquement conducteurs, et une paroi de plafond comportant deux portions métalliques disjointes formant une autre paire desdits éléments électriquement conducteurs .

12. Circuit intégré selon l 'une des revendications précédentes, dans lequel l 'une au moins des parois du logement comporte un élément pointu (ELM) tournant ses régions pointues (RGP) vers ladite pièce ( 1 ) à l ' intérieur de la zone d' évolution.

13. Capteur, comprenant un circuit intégré (CI) selon l'une des revendications 1 à 12.

Description:
Circuit intégré équipé d' un dispositif de détection de son orientation spatiale et/ou d' un changement de cette orientation

L 'invention concerne les circuits intégrés, et plus particulièrement les détecteurs d ' orientation spatiale et/ou de changement d' orientation spatiale de ces circuits intégrés .

Actuellement, les détecteurs de position et/ou d' orientation peuvent être du type microsystème électromécanique (Micro Electro Mechanical System : MEMS) utilisant des éléments en polysilicium, ou encore comporter des accéléromètres .

De tels détecteurs de position et d ' orientation, ayant des temps de réponse très courts, de façon à pouvoir être utilisés par exemple dans des manettes de jeux vidéo, nécessitent pour leur réalisation une techno logie dédiée, difficile à intégrer dans un flot de technologie standard CMOS .

Selon un mode de réalisation, il est proposé un nouveau dispositif mécanique de détection d' orientation spatiale et/ou de changement d' orientation spatiale d'un circuit intégré, qui puisse être intégré dans tous les flots de technologie CMOS , par l ' adjonction éventuelle de seulement quelques opérations supplémentaires (l' adjonction d'un niveau de masque, par exemp le), et ce sans utiliser la technologie classique du type MEMS .

Selon un mode de réalisation, il est également proposé un dispositif mécanique de détection d' orientation spatiale et/ou de changement d' orientation spatiale du circuit intégré, qui ait un impact limité en terme surfacique dans le circuit intégré.

Selon un aspect, il est proposé un circuit intégré comprenant, au dessus d'un substrat, une partie comportant plusieurs niveaux de métallisation séparés par une région isolante. Une telle partie est communément désignée par l' homme du métier sous l ' acronyme anglo saxon de « BEOL » (« Back End Of Line »).

Selon une caractéristique générale de cet aspect, le circuit intégré comprend en outre, au sein de ladite partie, au moins un dispositif mécanique de détection d' orientation spatiale et/ou de changement d' orientation spatiale du circuit intégré.

Ce dispositif mécanique de détection comprend un logement dont les parois comportent des portions métalliques réalisées au sein de différents niveaux de métallisation, une pièce métallique logée dans ledit logement et mobile à l' intérieure du logement, des moyens de contrôle définissant à l ' intérieur du logement une zone d' évolution pour la pièce métallique, ces moyens de contrôle comportant au moins deux éléments électriquement conducteurs, par exemple des piliers comportant un empilement de portions métalliques et de vias, disposés en bordure de ladite zone d' évolution ;

ladite pièce est par ailleurs configurée pour, sous l ' action de la gravité, venir en contact avec lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs en réponse à au moins une orientation spatiale donnée du circuit intégré ;

le circuit intégré comprend par ailleurs des moyens de détection d 'une liaison électrique passant par ladite pièce et lesdits au moins deux éléments électriquement conducteurs .

Un tel dispositif de détection est ainsi réalisé dans la partie dite BEOL des circuits intégrés au sein de plusieurs niveaux de métallisation, et présente donc une structure essentiellement métallique. Il s 'intègre donc aisément dans un flot de techno logie CMOS en utilisant largement les étapes classiques de réalisation de la partie BEOL du circuit intégré.

La pièce mobile qui comprend par exemple au moins un premier bloc ayant une épaisseur égale à l ' épaisseur d'un niveau de métallisation, est avantageusement réalisée au sein d' au moins un niveau de métallisation du circuit intégré d'une façon analogue à celle utilisée pour réaliser les pistes métalliques d' interconnexion de la partie BEOL, cette pièce étant initialement encapsulée dans la région iso lante de la partie BEOL, puis libérée pour devenir mobile, après gravure de cette région isolante.

Les éléments électriquement conducteurs, situés en bordure de la zone d' évolution de la pièce, sont également avantageusement réalisés d'une façon analogue à la réalisation de portions de pistes métalliques et de vias de la partie BEOL .

La détection de l ' orientation ou du changement d' orientation du circuit intégré repose donc sur le principe très simple du déplacement de la pièce métallique à l'intérieur de sa zone d ' évolution pour venir contacter au moins deux éléments électriquement conducteurs. La présence d'une liaison électrique passant par ces éléments électriquement conducteurs et par la pièce, signifie par conséquent que le circuit intégré présente une orientation donnée où au moins une plage d ' orientation donnée.

Ce dispositif, de fonctionnement très simple, et facile à réaliser, est principalement destiné à détecter des orientations statiques ou quasi-statiques du dispositif ou alors un changement d' orientation avec des mouvements basse fréquence. Il se distingue donc très nettement des dispositifs sophistiqués à base de MEMS nécessitant une technologie de réalisation dédiée conduisant à un encombrement surfacique plus important.

Différents mo des de réalisation de la pièce métallique et des moyens de contrôle sont possibles, permettant notamment un glissement contrôlé de la pièce voire un basculement de celle-ci autour d'un axe et permettant également dans certains cas la détection d 'un retournement du circuit intégré.

L 'une au moins des parois du logement peut incorporer un élément pointu tournant ses régions pointues vers ladite pièce à l' intérieur de la zone d' évolution. Ceci favorise le glissement de la pièce sur ladite paroi.

D ' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l ' examen de la description détaillée de modes de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

- les figures 1 à 17, essentiellement schématiques, sont relatives à différents modes de réalisation d 'un circuit intégré selon l' invention.

Si l'on se réfère à la figure 1 , l ' on voit que le dispositif DIS de détection d' orientation spatiale et/ou du changement d' orientation du circuit intégré CI est réalisé au sein de p lusieurs niveaux de métallisation (ici trois niveaux de métallisation Mi_i , Mi, Mi + 1 et deux niveaux de vias Vi_i , V;) de la partie d'interconnexion RITX du circuit intégré CI, cette partie d' interconnexion étant également communément désignée par l' homme du métier sous l ' acronyme anglo saxon BEOL .

Cette partie d' interconnexion se situe au dessus du substrat SB , et au dessus des composants, tels que les transistors T, réalisés dans et sur le substrat SB .

Comme il est classique en la matière, les pistes métalliques réalisées au sein des différents niveaux de métallisation du circuit intégré sont, pour certaines d ' entre elles, mutuellement reliées par des trous d' interconnexion ou vias Vi_i , V;, l ' ensemble de ces pistes et vias étant encapsulés dans une région iso lante RIS .

Le dispositif DIS comprend un logement ou cavité CV dont les parois comportent des portions métalliques réalisées au sein de différents niveaux de métallisation.

Dans le cas présent, le dispositif DIS comporte une paroi de plancher PLCH réalisée au niveau de métallisation Mi_i , une paroi de plafond PLFD réalisée au niveau de métallisation Μ 1+ 1 et une paro i latérale PLT comportant des portions métalliques réalisées au niveau de métallisation Mi et des vias réalisés aux niveaux de vias VM et V;.

Le dispositif DIS comporte également une pièce métallique 1 logée dans le logement CV et mobile à l ' intérieur de ce logement.

Comme on le verra plus en détail ci après sur différents modes de réalisation, le dispositif DIS comporte également des moyens de contrôle, par exemple des piliers PLR, définissant à l' intérieur du logement une zone d' évolution ZV pour la pièce métallique et comportant moins deux éléments électriquement conducteurs, par exemple lesdits piliers PLR, disposés en bordure de ladite zone d' évo lution.

La pièce métallique 1 est configurée pour, sous l ' action de la gravité, venir en contact avec les piliers PLR en réponse à au moins une orientation spatiale donnée du circuit intégré. Le circuit intégré comporte également des moyens de détection MDT configurés pour détecter une liaison électrique passant par ladite pièce et lesdits éléments électriquement conducteurs PLR.

Ces moyens MDT sont, dans l ' exemple décrit, connectés aux piliers PLR par une connexion CNX qui peut être réalisée de différentes façons, par exemple par l' intermédiaire de vias et de pistes métalliques à des niveaux différents du circuit intégré.

Par ailleurs, dans certains cas, il peut être nécessaire d' isoler électriquement les piliers PLR des parois de fond et de plancher PLCH et PLFD . Dans ce cas, un espace iso lant ESP est ménagé autour de la portion métallique de la paroi PLCH qui supporte un pilier PLR.

On reviendra plus en détail ci après sur la structure et la réalisation d'un tel espace ESP .

Les moyens MDT, alimentés entre une tension d' alimentation Vdd et la masse, sont de structure classique et connue. On peut à cet égard utiliser tout circuit logique approprié.

Les moyens MDT ont été représentés de façon schématique à l' extérieur du circuit intégré . Cela pourrait être effectivement le cas si ces moyens MDT sont réalisés par un composant distinct du circuit intégré. Bien entendu, ces moyens MDT pourraient être également intégrés dans le circuit intégré CI .

Comme on le verra plus en détail ci après, initialement, la pièce 1 est dans cet exemp le une portion métallique du niveau de métallisation Mi encapsulée dans une partie de région iso lante. Après retrait de cette partie de région iso lante, de façon à former la cavité CV, la pièce 1 devient mobile et, dans le cas illustré sur la figure 1 , tombe par gravité sur la paroi de plancher PLCH.

Lorsque le circuit intégré est en position horizontale, comme illustré sur la figure 1 , la pièce 1 et les piliers PLR sont mutuellement agencés de façon à ce que la pièce 1 ne vienne pas en contact avec au moins deux piliers PLR. Aucune liaison électrique n' est détectée par les moyens de détection MDT. Ceci est par conséquent représentatif d'un circuit intégré CI à plat. Par contre, si le circuit intégré CI est incliné, la pièce 1 va alors sous l ' action de la gravité glisser sur la paroi de plancher PLCH pour venir contacter au moins deux piliers PLR. Une liaison électrique entre ces deux piliers PLR va pouvoir être détectée par les moyens MDT. En fonction de l ' emp lacement des piliers PLR au contact desquels est venue la pièce 1 , on peut alors détecter que le circuit intégré CI a pris une orientation donnée, ou à tout le moins une orientation comprise dans une plage donnée d' orientations.

Dans une application encore plus simple, le dispositif DIS peut servir à détecter un changement d' orientation. Ainsi, dans une condition initiale, la pièce mobile 1 peut être en contact ou non avec deux piliers PLR conduisant à l ' établissement ou non d'une liaison électrique entre ces deux piliers. Ceci définit une condition initiale d' orientation du circuit intégré. Et, si lors d'un mouvement du circuit intégré CI, soit une liaison électrique apparaît (alors qu' il n'y en avait pas auparavant), soit une liaison électrique disparaît (alors qu' il y en avait une auparavant), soit une autre liaison électrique apparaît entre deux autres piliers par exemple, cela signifie alors que le circuit intégré a subi une modification d' orientation détectable.

De façon à limiter un risque de co llage de la pièce 1 sur la paroi de plancher PLCH et à favoriser par conséquent le glissement de la pièce 1 sur cette paroi de plancher, il est particulièrement avantageux, comme illustré sur la figure 2, de prévoir que cette paroi de plancher PLCH incorpore un élément pointu ELM tournant ses régions pointues RGP vers la pièce métallique 1 à l' intérieur de la zone d' évolution ZV.

Ces régions pointues peuvent être aisément obtenues par gravure de la partie correspondante de la paroi PLCH comme illustré schématiquement sur les figures 3 à 6.

Plus précisément, on dispose sur la paroi PLCH des lignes de résines PR (figure 3) . Puis on procède à une gravure simultanée des lignes de résine PR et des zones métalliques de la paroi PLCH situées entre ces lignes de résine. Un exemple de plasma de gravure utilisable lorsque le métal est de l ' aluminium est par exemple un plasma chimique Cl 2 /BCl 3 /Ar.

La gravure chimique provoque une formation de facettes sur les lignes de résine (figure 4), puis sur la partie supérieure des zones métalliques initialement situées sous ces lignes de résine au fur et à mesure de la gravure des lignes de résine (figure 5) .

A l' issue de l ' opération de gravure les régions pointues RGP ont été formées (figure 6) .

Une application possible de l' invention est un capteur de mouvement destiné à être fixé sur un obj et, par exemp le un rocher. Le capteur de mouvement CPT contient alors le circuit intégré CI. Une fois placé sur le rocher, le circuit intégré CI, et par conséquent le dispositif DIS , ont une orientation initiale détectée par les moyens de détection MDT comme indiqué ci avant. Si, à un moment donné, le rocher vient à commencer à bouger entraînant un changement d' orientation du circuit intégré, ce mouvement peut être alors détecté par le dispositif DIS . Un signal peut être alors transmis par radio à un système de contrôle à distance et être ainsi interprété comme un risque de début d ' éboulement.

D ' autres applications sont possibles comme par exemple une détection de glissement de terrain, de stabilité d'une maison, sans que cette liste soit exhaustive.

On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 7, qui illustre de façon plus détaillée un premier mode de réalisation d 'un dispositif de détection d' orientation spatiale du circuit intégré.

Dans ce mode de réalisation, la pièce 1 est monoblo c et a une épaisseur égale à l ' épaisseur d'un niveau de métallisation.

A des fins de simp lification, sur la figure 7, qui est une vue de dessus schématique, on n' a pas représenté la paroi de plafond PLFD du logement CV.

A titre indicatif, l ' épaisseur de la pièce 1 peut être de l 'ordre de 0,3 à 0,5 micron.

La pièce 1 comporte ici deux bords parallèles échancrés s ' étendant selon la direction D l . A titre indicatif, la longueur de la pièce 1, comptée dans le sens de la direction Dl, peut être comprise par exemple entre 3 microns et 20 microns, tandis que la largeur de la pièce 1, comptée dans le sens de la direction D2, peut être par exemple comprise entre 2 et 10 microns.

Plusieurs paires de piliers électriquement conducteurs s'étendent entre la paroi de plancher PLCH et la paroi de fond PLFD en étant électriquement isolées de ces parois, grâce ici aux espaces isolants ESP.

Chaque pilier comporte ici une portion de ligne de métal située au niveau de métal inférieur (par exemple le métal Mi_i), une portion métallique située au niveau de métal Mi, et une portion métallique située au niveau de métal Μ 1+1 .

La portion métallique inférieure est reliée à la portion métallique médiane par un via situé au niveau de vias Vi_i et la portion métallique médiane est reliée à la portion métallique supérieure par un autre via situé au niveau de vias V;.

La hauteur de ces vias est par exemple de l'ordre de 0,3 microns pour du cuivre et de l'ordre de 0,5 microns pour de l'aluminium, et ce pour des procédés technologiques utilisant des étapes de polissage mécano-chimiques, comme c'est le cas par exemple pour des nœuds technologiques allant de 250 nm à 65 nm. Cela étant ces vias peuvent être plus hauts dans le cas de procédés technologiques plus anciens.

Les paires de piliers électriquement conducteurs sont disposées dans les échancrures ECHl et ECH2 des bords parallèles longitudinaux, et les piliers de chaque paire sont respectivement situés l'un en face de l'autre dans les deux échancrures ECHl, ECH2.

Plus précisément, une première paire de piliers comprend le pilier PLRa disposé dans l'échancrure ECHl et le pilier PLRd disposé dans l'échancrure ECH2.

Une deuxième paire de piliers comprend le pilier PLRc disposé dans l'échancrure ECHl et le pilier PLRf disposé dans l'échancrure ECH2. Les piliers sont espacés de la paroi latérale PLT du logement CV d'une distance par exemp le égale à 0 ,3 micron, et les petits côtés de la pièce 1 sont espacés de la paroi latérale PLT d'une distance pouvant également être égale à 0,3 micron.

On voit donc qu' au mo ins un bord de la pièce 1 , et en l ' espèce les deux bords longitudinaux échancrés de la pièce, forment avec les éléments électriquement conducteurs (les piliers PLR) des moyens de guidage du mouvement de la pièce . Ces moyens de guidage comportent ici les échancrures ECH 1 , ECH2 et les piliers PLRa, PLRd, PLRc et PLRf.

Les moyens de détection MDT sont connectés à la première paire de piliers PRa, PLRd et à la deuxième paire de piliers PLRc, PLRf.

On suppose ici que, lorsque le circuit intégré CI est à plat, comme illustré sur la figure 1 , la pièce 1 est dans la configuration illustrée sur la figure 7 avec la pièce ne contactant aucun des piliers .

Si à la suite d'une inclinaison du circuit intégré, le bord avant BAV se soulève, la pièce va glisser vers l ' arrière et venir contacter les piliers PLRa et PLRd. Une liaison électrique peut donc s ' établir via ces piliers et la pièce 1 .

Si par contre c ' est le bord arrière BAR qui se soulève, la pièce 1 va glisser dans l ' autre sens pour venir contacter les piliers PLRc et PLRf. Cette fois-ci, la liaison électrique passe par ces piliers et la pièce 1 .

Si lors d'une autre inclinaison, le bord longitudinal gauche

BAG se soulève, la pièce va glisser vers la droite, venant contacter les piliers PLRd et PLRf. La liaison électrique passe donc par la pièce 1 et par ses piliers.

Si par contre c ' est le bord longitudinal droit BAD qui se soulève, la pièce 1 va glisser vers la gauche pour venir contacter les piliers PLRa et PLRc.

Le dispositif tel qu' illustré sur la figure 7 permet donc de pouvoir détecter au moins quatre plages d' orientation différentes pour le circuit intégré. La paroi de plancher peut être équipée de pointes dans la zone d' évo lution de la pièce comme indiqué ci avant.

Il convient de noter ici qu'une paire supplémentaire de piliers PLRb-PLRe, est disposée entre les paires précitées PLRa-PLRd et PLRc-PLRf. Toutefois, cette paire supplémentaire n' est pas indispensable du point de vue électrique, mais peut être avantageuse pour rigidifier les moyens de guidage.

Bien que ce ne soit pas indispensable, il est toutefois particulièrement avantageux, pour des raisons qui seront expliquées plus en détail ci après, que la pièce 1 comprenne au moins un orifice traversant ORT et, de préférence, plusieurs orifices traversants ORT .

Dans le mode de réalisation de la figure 8 , la pièce 1 est cylindrique et est plus particulièrement une galette cylindrique monobloc. Les moyens de contrôle du mouvement de la pièce 1 comportent plusieurs piliers électriquement conducteurs, typiquement plus que 4, ici par exemple neuf piliers PLR1 -PLR9, disposés autour de la pièce 1 , s ' étendant également entre la paroi de plancher PLCH, éventuellement pourvues de régions pointues, et la paroi de plafond PLFD (non représentée sur la figure 8 par analogie à la figure 7) ; Ces éléments électriquement conducteurs (piliers) forment plusieurs paires d' éléments électriquement conducteurs permettant de détecter un nombre plus important d' orientations spatiales ou de plages d' orientations spatiales du circuit intégré.

Les moyens de détection MDT sont connectés à chacun des piliers par des connexions CNX.

La zone d' évolution ZV de la pièce mobile 1 est donc ici délimitée par les piliers PLR 1 -PLR9.

Et, selon l' orientation spatiale du circuit intégré, et par conséquent du dispositif DIS , la galette 1 va glisser sur la paroi PLCH de façon à venir contacter une paire de piliers pris parmi les neuf piliers précités . Les moyens de détection vont alors pouvoir détecter une liaison électrique passant par la pièce 1 et la paire de piliers contactés. Le mo de de réalisation illustré sur la figure 9 diffère de celui illustré sur la figure 7 par la structure de la paroi de plancher PLCH et de la paroi de plafond PLFD .

Par ailleurs, à des fins de simplification de la figure 9, seuls les piliers PLRa, PLRd, PLRc, PLRf ont été représentés en raison de la redondance des piliers PLRd et PLRe de la figure 7.

La paroi de plancher PLCH comporte une portion métallique périphérique PLCH l et deux portions métalliques disjointes PLCH2, PLCH3 formant une paire d' éléments électriquement conducteurs différente des paires d' éléments électriquement conducteurs formées par les piliers. La paroi de plafond présente une structure analogue à celle de la paroi de plancher et comporte donc également deux portions métalliques disjointes formant une autre paire d' éléments électriquement conducteurs .

Les portions PLCH2 et PLCH3 sont mutuellement électriquement iso lées par un espace ESP, et ces portions sont également iso lées électriquement de la portion périphérique PLCH l par un espace ESP .

Ces deux portions PLCH2 et PLCH3 sont également reliées aux moyens de détection MDT par des connexions CNX l , par exemple par l' intermédiaire de vias et de portions de lignes métalliques s ' étendant dans la partie BEOL du circuit intégré sous la paroi de plancher PLCH.

Le mode de réalisation de la figure 9 permet de savoir si le circuit intégré repose sur la paroi de plancher, comme illustré sur la figure 1 , ou bien s ' il est retourné correspondant à la pièce mobile reposant cette fois-ci sur la paroi de plafond.

En effet, si la pièce mobile 1 repose sur la paroi de plancher PLCH, elle repose par conséquent sur les portions métalliques disjointes PLCH2 et PLCH3 , et autorise donc l ' établissement d 'une liaison électrique passant par elle-même ainsi que par ses portions PLCH2 et PLCH3. Les moyens de détection MDT sont donc aptes à détecter une telle liaison électrique.

Si par contre le circuit intégré est retourné, la pièce mobile repose sur les portions métalliques disjointes de la paroi de plafond, et les moyens de détection MDT sont alors aptes à détecter une telle position du circuit intégré par une détection d'une liaison électrique passant par la pièce mobile 1 et les portions métalliques disjointes de la paroi de plafond.

Bien entendu, une telle structure des parois de p lancher et de plafond peut également s ' appliquer à tout autre mode de réalisation du dispositif, en particulier à celui illustré sur la figure 8. La paroi de plafond pourrait elle aussi être équipée de régions pointues dans la zone d' évolution de la pièce pour le cas où la pièce serait amenée à glisser sur la paroi de plafond.

Dans ces modes de réalisation prévoyant un glissement de la pièce mobile sur une paroi, les forces agissant sur la pièce mobile sont son poids (gravité), et les forces de Van der Waals.

Un calcul rapide montre que la pièce 1 peut glisser sur la paro i à condition que son épaisseur ou hauteur h soit supérieure ou égale à une épaisseur H m i n définie par la formule ( 1 ) ci-dessous :

12 ε S

H min = ^=r- ( v 1 )

Pg ∑ dans laquelle

ε représente l ' énergie de surface du métal,

p désigne la masse vo lumique du métal,

g l ' accélération, la constante universelle gravitationnelle (9, 8 1 mètres/seconde 2 ),

∑ est la surface géométrique de la partie de la pièce mobile en contact avec la paroi,

S est la surface effective de contact entre la pièce et la paroi.

Selon la rugosité de surface du matériau utilisé, le rapport S/∑ peut être plus ou moins grand.

Ainsi, pour du cuivre, qui est un exemple de matériau habituellement utilisé pour réaliser les pistes métalliques de la partie BEOL du circuit intégré, et par conséquent pour réaliser la pièce mobile 1 , le rapport S/∑ est de l ' ordre de 10% . Aussi, compte tenu que la masse vo lumique du cuivre est égale à 8920 kg/m 3 , la valeur H m i n est de l ' ordre de 0, 1 micron.

On voit donc que cette valeur minimale est tout à fait compatible avec les épaisseurs de lignes métalliques habituellement utilisées dans les flots CMOS standard. En effet, l' épaisseur (hauteur) d'une ligne métallique en cuivre est généralement comprise entre 0 ,3 et 0,5 micron.

Cela étant, un autre matériau qui peut être utilisé pour la réalisation des lignes métalliques de la partie BEOL et donc pour la réalisation de la pièce mobile 1 du dispositif DIS , est l ' aluminium, qui présente une masse volumique égale à 1700 kg/m3.

L ' aluminium a l ' avantage d' être plus rugueux que le cuivre et par conséquent de présenter un rapport S/∑ bien inférieur au rapport S/∑ du cuivre.

Par conséquent, la valeur H m i n est bien plus faible dans le cas de l' aluminium que dans le cas du cuivre, ce qui offre une flexibilité plus grande en termes d' épaisseur pour la pièce 1 .

Cela étant, comme indiqué ci-avant la présence de régions pointues sur une paroi dans la zone d' évolution de la pièce limite encore la surface de contact avec ladite pièce et favorise le glissement de celle-ci sur ladite paroi.

Le mode de réalisation illustré schématiquement sur les figures 10 et 1 1 est moins sensible à l ' effet des forces de Van der Walls .

Plus précisément, dans ce mo de de réalisation, la paroi de plancher PLCH du logement CV comporte deux portions métalliques disjointes PLCH l , PLCH2, et la paroi de plafond comporté également deux portions métalliques disjointes PLFD 1 , PLFD2.

La pièce mobile 1 a une structure analogue à celle qui a été décrite en référence à la figure 7.

Elle comporte par conséquent deux bords parallèles échancrés

BAD, BAG.

Les moyens de contrôle du mouvement de la pièce 1 comportent ici deux paires de piliers électriquement isolants PLU , PLI et PLI3, PLI4, disposées dans les échancrures ECHl, ECH2 des deux bords parallèles.

Les deux piliers isolants PLU, PLI2 de la première paire sont respectivement situés l'un en face de l'autre dans les deux échancrures ECHl, ECH2, et les deux piliers isolants PLI3, PLI4 de l'autre paire sont également respectivement situés l'un en face de l'autre dans les deux échancrures ECHl, ECH2.

Les échancrures ECHl, ECH2 et les piliers isolants forment par conséquent des moyens de guidage du mouvement de la pièce.

Les structures des piliers PLI1-4 sont analogues à celles des piliers PLRa-f de la figure 7 et le caractère isolant de ces piliers PLI1- 4 est obtenu par exemple en déposant une couche de passivation électriquement isolante sur la structure métallique de ces piliers.

Les moyens de contrôle du mouvement de la pièce mobile 1 comportent également les parois de plancher et de plafond du logement, ainsi qu'une barre Ax s'étendant en travers du logement CV, selon la direction D2, entre la paroi de plancher et la paroi de plafond parallèlement à ces parois, et entre les deux paires de piliers isolants PLU, PLI2 et PLI3, PLI4.

Cette barre Ax forme un axe de support pour la pièce 1 qui peut par conséquent reposer sur cette barre Ax tout en pouvant pivoter autour de celle-ci.

Dans ce mode de réalisation, les deux portions métalliques PLCHl et PLFD2 appartenant respectivement aux parois de plancher et de plafond et respectivement situées de part et d'autre de l'axe de support Ax, forment une première paire d'éléments conducteurs.

Les deux autres portions métalliques PLCH2, PLFD1 appartenant respectivement aux parois de plancher et de plafond et respectivement situées de part et d'autre de l'axe de support Ax, forment une deuxième paire d'éléments conducteurs.

En pratique, lors de la fabrication du dispositif, la paroi de plancher est réalisée au niveau de métal Mi_ 2 , l'axe de support Ax au niveau de métal Mi_i, la pièce 1 au niveau de métal Mi, et la paroi de plafond au niveau de métal Μ 1+1 . Les piliers PLI1-4 s'étendent entre la paroi de plancher et la paroi de plafond, et la paroi latérale PLT est réalisée d'une façon analogue à ce qui a été décrit précédemment par un empilement de portions métalliques et de vias s'étendant depuis le niveau de métal Mi_ 2 jusqu'au niveau de métal Μ 1+1 en passant par les niveaux de vias correspondants.

Après retrait de la région isolante encapsulant les différentes parties du dispositif, la pièce 1 chute sur l'axe de support Ax, et prend généralement, sauf à être parfaitement équilibrée par rapport à l'axe Ax, une inclinaison initiale qui peut être celle illustrée sur la figure 11 dans laquelle la pièce 1 contacte les portions de paroi PLFDlet PLCH2, ou bien l'inclinaison inverse dans laquelle elle contacte les portions PLCHl et PLFD2.

Les moyens de détection MDT vont par conséquent détecter la configuration initiale, par exemple comme illustré sur la figure 11, en détectant une liaison électrique passant par la pièce 1 et les portions métalliques PLFDl et PLCH2.

Si le circuit intégré CI, et par conséquent le dispositif DIS s'inclinent de façon à ce que les parois PLFDl et PLCHl s'abaissent par rapport aux parois PLFD2 et PLCH2, la pièce 1 garde la configuration illustrée sur la figure 11 tant que l'angle d'inclinaison ne dépasse pas -90°.

Si l'angle d'inclinaison dépasse -90°, la pièce 1 va alors se dégager de l'axe Ax pour venir en contact avec les portions PLFDl et PLFD2, ce qui va être détecté par les moyens de détection MDT.

Si par contre le circuit intégré s'incline de façon à ce que les portions PLFDl et PLCHl s'élèvent par rapport aux portions PLFD2 et PLCH2, la pièce 1 va, à un moment donné, venir en contact avec les portions PLCHl et PLFD2 et ce, tant que l'angle d'inclinaison ne dépasse pas 90°. Si l'inclinaison dépasse 90°, la pièce 1 va venir là encore en contact avec les portions PLFDl et PLF2.

Les moyens de détection MDT vont également là encore pouvoir détecter une liaison électrique passant par les portions PLCHl et PLFD2. On voit donc que ce mode de réalisation, moins sensible aux actions des forces de Van der Waals, est également moins précis en terme de détection d ' orientation. Il permet cependant une détection grossière d ' orientation et permet à tout le moins de détecter un changement d' orientation.

On se réfère maintenant plus particulièrement aux figures 12 à 14, pour illustrer un mo de de fabrication d'un exemple de réalisation d'un dispositif DIS selon l' invention.

On suppose sur ces figures que la pièce 1 est réalisée au niveau de métal i tandis que les parois de plancher PLCH et de plafond PLFD sont respectivement réalisées au niveau de métal i- 1 et i+ 1 .

On voit alors (figure 12) que l'on utilise le niveau de via i- 1 et i pour former la paroi latérale PLT du logement CV et former un « mur de protection » pour la gravure de l ' oxyde qui va suivre et permettre la désencapsulation de la pièce 1 et des piliers PLR.

Le dispositif DIS est réalisé en utilisant des étapes classiques de fabrication de niveau de métallisation et de vias . Plus précisément, comme illustré sur la figure 14, après réalisation du niveau de métal i- 1 et du niveau de vias i- 1 , la pièce 1 et les portions métalliques des piliers PLR sont réalisés de façon classique par gravure de l'oxyde sous-j acent et dépôt de métal, en l ' espèce du cuivre, dans les tranchées.

Puis l ' ensemble est recouvert d' oxyde et le niveau de métallisation i+ 1 ainsi que le niveau de via i sont ensuite réalisés .

Après formation sur le niveau de métal i+ 1 d'une couche classique de nitrure C l , on procède à la réalisation d'un peigne dans ce niveau de métal de façon à former des orifices ORG (figure 13) .

Puis on procède à une gravure sèche isotrope suivie d 'une gravure humide, par exemp le avec de la sulfure hydrique, de façon à éliminer la région iso lante (oxyde) encapsulant la pièce 1 ainsi que les différents piliers et réaliser par là même le logement CV.

Puis on procède à un dépôt non conforme d' oxyde, de façon à former une couche C2 bouchant les orifices ORG. Le procédé classique de réalisation des différents niveaux de métallisation supérieure se poursuit ensuite.

Il convient de noter ici qu' il est particulièrement avantageux, comme déj à indiqué ci avant, quoique non indispensable, de prévoir, dans la pièce 1 , des orifices traversants ORT (figure 7) . En effet, ceci va faciliter l ' élimination de l'oxyde encapsulant la pièce lors des différentes étapes de gravure.

Lorsque des espaces ESP sont nécessaires pour iso ler certaines parties métalliques d' autres parties métalliques, comme c ' est le cas par exemple sur la figure 7 pour les piliers, ou sur la figure 9 pour les portions métalliques disjointes des parois de plancher, il est préférable de prévoir une dimension suffisamment petite pour cet espace ESP de façon que la gravure de l'oxyde à l' intérieur du logement ne détériore pas l'oxyde OX sous-j acent au niveau de métal inférieur, par exemple le métal M (figure 1 5 ) .

A cet égard, on prendra par exemple comme dimension pour l ' espace ESP, une dimension minimale, par exemple de l ' ordre de 0 , 1 à 0 , 3 micron pour des nœuds technologiques de 250 nm à 65 nm. Ces valeurs peuvent être plus faibles pour des nœuds techno logiques plus avancés, ou plus grandes dans le cas de procédés technologiques plus anciens.

Le creusement de l'oxyde dans les espaces ESP s ' effectuera alors par une sur-gravure classique.

De façon à rendre la pièce 1 moins sensible aux forces de Van der Waals, on peut augmenter son poids . A cet égard, une so lution consiste à proposer une pièce mobile comprenant au moins deux blocs parallèles mutuellement so lidarisés par au moins un plot s ' étendant perpendiculairement aux deux blo cs, chaque bloc ayant une épaisseur égale à l ' épaisseur d'un niveau de métallisation, et chaque plot ayant une hauteur égale à celle d'un niveau de via de la partie BEOL du circuit intégré.

Deux exemples de réalisation possibles sont illustrés sur les figures 1 6 et 1 7. Sur la figure 16, la pièce 1 comporte deux blocs parallèles 1 0 et 1 1 , respectivement réalisés au niveau de métal M et Mi, mutuellement so lidarisés par une pluralité de plots 12 correspondant à des vias réalisés au niveau de via VM .

Bien entendu, dans ce cas, la paroi de plancher et la paroi de plafond sont réalisées à des niveaux de métallisation respectivement inférieur au niveau M et supérieur au niveau i.

Dans le mode de réalisation de la figure 17, la pièce 1 comporte un blo c central 10 réalisé au niveau de métallisation Mi, une première paire de blo cs auxiliaires 1 1 et 12 réalisés au niveau de métallisation MM , et une deuxième paire de blocs auxiliaires 13 et 14 réalisés au niveau de métallisation Μ 1+ 1 .

Les blo cs auxiliaires 1 1 et 13 sont solidarisés du bloc principal 1 0 par des plots 16 et 15 , tandis que les blo cs auxiliaires 12 et 14 sont so lidarisés du bloc central 10 par des plots 1 8 et 17.

Les plots 1 5 à 1 7 sont réalisés par des vias au niveau de vias V; tandis que les plots 16 et 1 8 sont réalisés par des vias au niveau de

Là encore, les parois de plancher et de plafond sont réalisées à de niveaux de métallisation respectivement inférieur au niveau de métal Mi_i et supérieur au niveau de métal Μ 1+ 1 .

Bien entendu, en ce qui concerne la réalisation du dispositif DIS comportant une pièce mobile 1 s ' étendant sur plusieurs niveaux de métallisation et de vias, le même procédé de réalisation que celui décrit en référence aux figures 12 à 14 s ' applique en augmentant simplement le nombre de niveaux de vias et le nombre de niveaux de métallisation.

De façon à améliorer encore la détection d ' orientation, le circuit intégré peut comprendre plusieurs dispositifs DIS ayant tous le même mode de réalisation ou bien des modes de réalisation différents .