FR3059110A1

FR3059110A1 - Diffuseur optique et son procede de fabrication

Info

Publication number: FR3059110A1
Application number: FR1661301A
Authority: FR
Inventors: Vincent Farys; Alain Inard; Olivier Noblanc
Original assignee: STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Current assignee: STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-25
Also published as: US20230408738A1; US11150388B2; US20180143357A1; US20220011479A1; US11754758B2

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un diffuseur optique comprenant les étapes successives suivantes : a) prévoir une plaquette (13) comprenant une tranche de silicium (15) dont une face supérieure est revêtue d'une première couche (9) en un premier matériau elle-même revêtue d'une deuxième couche en un deuxième matériau gravable sélectivement par rapport au premier matériau ; b) former dans la deuxième couche des ouvertures s'étendant jusqu'à la première couche (9) ; c) remplir les ouvertures dans la deuxième couche (17) d'un troisième matériau. d) coller un support en verre (11) à la plaquette (13) du côté de sa face supérieure ; et e) retirer la tranche de silicium (15).

Description

(57) L'invention concerne un procédé de fabrication d'un diffuseur optique comprenant les étapes successives suivantes:

a) prévoir une plaquette (13) comprenant une tranche de silicium (15) dont une face supérieure est revêtue d'une première couche (9) en un premier matériau elle-même revêtue d'une deuxième couche en un deuxième matériau gravable sélectivement par rapport au premier matériau;

b) former dans la deuxième couche des ouvertures s'étendant jusqu'à la première couche (9);

c) remplir les ouvertures dans la deuxième couche (17) d'un troisième matériau.

d) coller un support en verre (11) à la plaquette (13) du côté de sa face supérieure; et

e) retirer la tranche de silicium (15).

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DIFFUSEUR OPTIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION

Domaine

La présente demande concerne un diffuseur optique et son procédé de fabrication.

Exposé de l'art antérieur

Un diffuseur optique est un dispositif optique qui, lorsqu'il est traversé par un faisceau lumineux tel qu'un faisceau laser, diffuse (diffracte) ce faisceau. Le faisceau ainsi diffusé est par exemple utilisé pour illuminer une large portion d'une scène dont on souhaite obtenir l'image, par exemple avec un capteur d'image.

On considère ici des diffuseurs optiques constitués de motifs diffusants ou microstructures diffusantes, et plus particulièrement le cas où ces motifs ont des formes dites organiques, c'est-à-dire que ces formes ont des contours courbes et évoquent des formes que l'on retrouve en biologie. Les propriétés optiques du diffuseur dépendent des dimensions, et en particulier de l'épaisseur, des motifs diffusants et ces dimensions doivent être contrôlées avec précision.

Un tel diffuseur optique peut être obtenu en gravant des

0 motifs dans un substrat de verre. Toutefois, cela implique de recourir à des techniques spécifiques de gravure sur verre et à

B15620 - 16-GR3-0470 des équipements spécifiques pour la mise en oeuvre de ces gravures.

Un tel diffuseur optique peut également être obtenu en formant des motifs par nano-impression, emboutissage ou moulage par injection d'un matériau polymère mais l'utilisation d'un matériau polymère peut poser des problèmes pour certaines applications.

Résumé

Il serait donc souhaitable de disposer d'un diffuseur dont le procédé de fabrication soit simple, peu coûteux et compatible avec les procédés classiques de fabrication de composants microélectroniques sur silicium. On peut alors utiliser sans modifications des équipements classiques, couramment utilisés dans le domaine de la microélectronique sur silicium.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un diffuseur optique comprenant les étapes successives suivantes :

a) prévoir une plaquette comprenant une tranche de silicium dont une face supérieure est revêtue d'une première couche en un premier matériau elle-même revêtue d'une deuxième couche en un deuxième matériau gravable sélectivement par rapport au premier matériau ;

b) former dans la deuxième couche des ouvertures s'étendant jusqu'à la première couche ;

c) remplir les ouvertures dans la deuxième couche d'un troisième matériau.

d) coller un support en verre à la plaquette du côté de sa face supérieure ; et

e) retirer la tranche de silicium.

Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est gravable sélectivement par rapport au deuxième matériau et l'étape c) comprend les étapes successives suivantes :

cl) déposer une troisième couche du troisième matériau sur une épaisseur propre à remplir les ouvertures dans la deuxième couche ; et

B15620 - 16-GR3-0470 c2) aplanir la troisième couche.

Selon un mode de réalisation, l'étape c2) comprend les étapes successives suivantes :

c21) former, sur la troisième couche, un deuxième masque complémentaire d'un premier masque de définition des ouvertures dans la deuxième couche ;

c22) retirer, selon le motif du deuxième masque, une partie de l'épaisseur des portions exposées de la troisième couche ; et c23) aplanir la troisième couche.

Selon un mode de réalisation, à l'étape c2), la troisième couche est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la deuxième couche, le procédé comprenant en outre, entre les étapes c2) et d), le dépôt d'une quatrième couche du premier matériau du côté de la face supérieure de la plaquette.

Selon un mode de réalisation, à l'étape c2), la troisième couche est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la deuxième couche, le procédé comprenant en outre, entre les étapes c2) et d), les étapes successives suivantes :

fl) déposer une quatrième couche en le premier matériau recouvrant la plaquette du côté de sa face supérieure ;

f2) déposer une cinquième couche du deuxième matériau sur la quatrième couche ;

f3) former des ouvertures dans la cinquième couche par gravure jusqu'à la quatrième couche ;

f4) déposer une sixième couche du troisième matériau d'épaisseur supérieure à celle de la cinquième couche ;

f5) aplanir la sixième couche jusqu'au niveau supérieur de la cinquième couche ; et f6) déposer une septième couche en le premier matériau du côté de la face supérieure de la plaquette.

Selon un mode de réalisation :

à l'étape b), une couche de masquage pour la définition des ouvertures dans la deuxième couche est en le premier matériau et repose sur la deuxième couche ;

B15620 - 16-GR3-0470 à l'étape cl), la couche de masquage est laissée en place ; et à l'étape c2), la troisième couche est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la couche de masquage, le procédé comprenant en outre, entre les étapes c2) et d) , les étapes successives suivantes :

gl) déposer une quatrième couche du deuxième matériau recouvrant la plaquette du côté de sa face supérieure ;

g2) former des ouvertures dans la quatrième couche par gravure jusqu'à la couche de masquage ;

g3) déposer une cinquième couche en le troisième matériau d'épaisseur supérieure à celle de la quatrième couche ;

g4) aplanir la cinquième couche jusqu'au niveau supérieur de la quatrième couche ; et g5) déposer une sixième couche en le premier matériau recouvrant sur la face supérieure de la plaquette.

Selon un mode de réalisation, le premier matériau est de l'oxyde de silicium, le deuxième matériau est du nitrure de silicium, et le troisième matériau est du silicium polycristallin ou amorphe.

Un mode de réalisation prévoit un diffuseur optique comprenant, sur un support en verre, un empilement de couches comportant successivement :

une première couche d'un premier matériau ;

une couche diffusante constituée de premiers motifs en un deuxième matériau séparés les uns des autres par des deuxièmes motifs en un troisième matériau ; et une deuxième couche en le premier matériau.

Selon un mode de réalisation, l'empilement comprend en outre :

une troisième couche du premier matériau reposant sur le support ; et une autre couche diffusante constituée de premiers motifs en le deuxième matériau séparés les uns des autres par des deuxièmes motifs en le troisième matériau, ladite autre couche

B15620 - 16-GR3-0470 diffusante reposant sur la troisième couche et étant revêtue de la première couche.

Selon un mode de réalisation, certains au moins des premiers motifs de la couche diffusante comprennent chacun au moins deux portions du deuxième matériau superposées et séparées les unes des autres par des portions d'une couche du premier matériau.

Selon un mode de réalisation, lesdites au moins deux portions desdits au moins certains premiers motifs ont des dimensions latérales différentes.

Selon un mode de réalisation, les motifs ont des formes dites organiques.

Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

les figures IA et IB illustrent un mode de réalisation d'un diffuseur optique ;

les figures 2A à 2H sont des vues en coupe illustrant des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du diffuseur des figures IA et IB ;

les figures 3A et 3B sont des vues en coupe illustrant des étapes successives d'un procédé de fabrication d'une variante du diffuseur des figures IA et IB ; et les figures 4A à 4D sont des vues en coupe illustrant des étapes successives d'un procédé de fabrication d'une autre variante du diffuseur des IA et IB.

Description détaillée

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses

B15620 - 16-GR3-0470 figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.

Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des termes tels que les termes dessus, supérieur, inférieur, etc., il est fait référence à l'orientation des éléments concernés dans les figures correspondantes. Sauf précision contraire, le terme sensiblement signifie à 10 % près, de préférence à 5 % près.

Les figures IA et IB illustrent schématiquement une portion d'un mode de réalisation d'un diffuseur optique, la figure IA étant une vue en coupe selon le plan AA de la figure IB et la figure IB étant une vue de dessus dans le plan BB de la figure IA.

Le diffuseur optique comprend une couche diffusante 1 constituée de premiers motifs 3 en un premier matériau séparés les uns des autres par des deuxièmes motifs 5, complémentaires des premiers motifs 3, en un deuxième matériau, les matériaux des motifs 3 et 5 ayant des indices optiques différents. Comme cela se voit en figure IB, dans ce mode de réalisation les motifs 3 et 5 ont des formes dites organiques. Le diffuseur optique comprend en outre deux couches 7 et 9 en un même troisième matériau, la couche diffusante 1 étant en contact avec, et intercalée entre, ces deux couches 7 et 9. Un support en verre 11 transparent à la longueur d'onde du faisceau à diffuser repose sur la couche 7.

Pour des matériaux donnés et un faisceau à diffuser d'une longueur d'onde donnée, la détermination de la forme des motifs 3, 5 et des épaisseurs des couches 1, 7 et 9 est à la portée de l'homme de métier et ne sera pas détaillée ici. A titre d'exemple, les motifs 3 sont en nitrure de silicium, les motifs 5 sont en silicium polycristallin ou amorphe, et les couches 7 et 9 sont en oxyde de silicium. On notera que ces matériaux ont des propriétés optiques bien adaptées au cas d'un faisceau à diffuser dans le proche infrarouge. Pour ces matériaux et pour un faisceau à diffuser d'une longueur d'onde de 940 nm, l'épaisseur optimale

B15620 - 16-GR3-0470 de la couche diffusante 1 est égale à 239 nm. Pour assurer de bonnes performances optiques l'épaisseur de la couche diffusante 1 doit être aussi proche que possible, par exemple à plus ou moins 5 % près, de l'épaisseur optimale de cette couche 1.

Pour former le diffuseur des figures IA et IB, on pourrait penser à former successivement les couches 7, 1 et 9 directement sur une plaque en verre qui serait ensuite découpée pour obtenir plusieurs diffuseurs optiques du type de celui des figures IA et IB. Toutefois, la formation de couches directement sur une plaque en verre pose divers problèmes. En particulier, cela implique de recourir à des équipements spécialisés d'une part pour manipuler la plaque en verre, et, d'autre part, pour aligner cette plaque en verre avec les divers masques de gravure nécessaires à la fabrication des diffuseurs.

Par ailleurs, on connaît des procédés de fabrication de composants microélectroniques sur une tranche de silicium. Les étapes de ces procédés et les équipements permettant leur mise en oeuvre sont bien maîtrisés. Ainsi, pour fabriquer un diffuseur du type de celui des figures IA et IB, on propose ici d'utiliser des procédés et des équipements de fabrication de composants microélectroniques sur silicium en formant les couches du diffuseur optique sur une tranche de silicium, en reportant la structure obtenue sur une plaque en verre, puis en éliminant la tranche de silicium.

Par souci de simplification, la suite de la description va être faite dans le cas de l'exemple décrit en relation avec les figures IA et IB, c'est-à-dire dans le cas où les motifs 3 sont en nitrure de silicium, les motifs complémentaires 5 sont en silicium polycristallin ou en silicium amorphe, et les couches 7 et 9 sont en oxyde de silicium. Toutefois, l'homme de l'art comprendra que d'autres matériaux pourront être utilisés en fonction de l'application visée, par exemple pour réaliser des diffuseurs fonctionnant dans des plages de longueurs d'onde spécifiques. Ces autres matériaux devront notamment satisfaire

B15620 - 16-GR3-0470 aux propriétés de sélectivité de gravure propres aux matériaux indiqués ici à titre d'exemple.

Les figures 2A à 2H sont des vues en coupe représentant une plaquette à des étapes successives de fabrication d'un diffuseur du type de celui des figures IA et IB. Dans ces figures, une portion seulement de la plaquette est représentée étant entendu que, en pratique, plusieurs diffuseurs optiques sont formés simultanément sur la plaquette, ces diffuseurs étant ensuite individualisés par découpe de la plaquette, par exemple par sciage de celle-ci.

A l'étape de la figure 2A, la plaquette 13 comprend une tranche de silicium 15. Une couche 9 d'oxyde de silicium a été formée sur la tranche de silicium 15, par exemple par oxydation thermique. Une couche 17 de nitrure de silicium, d'épaisseur égale à celle de la couche diffusante 1 que l'on vise à fabriquer, a été formée sur la couche 9, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur. Le nitrure de silicium est choisi car il est gravable sélectivement par rapport à l'oxyde de silicium. Un premier masque, dont une couche 19 seulement est représentée, a été formé sur la couche 17, le masque comprenant des ouvertures de la forme des motifs 3 que l'on souhaite former.

A l'étape de la figure 2B, à partir des ouvertures du premier masque 19, des ouvertures ont été gravées dans la couche 17 de nitrure de silicium, par exemple par gravure plasma réactive (couramment appelée RIE, pour Reactive Ionie Etching) jusqu'à la couche 9 d'oxyde de silicium en laissant en place des motifs 3. La gravure est arrêtée sur la couche 9, ce qui est possible du fait de la très bonne sélectivité de gravure du nitrure de silicium par rapport à l'oxyde de silicium. Le masque 19 a ensuite été retiré.

A l'étape de la figure 2C, une couche 21 de silicium polycristallin ou amorphe a été déposée sur la plaquette 13, du côté des motifs 3 en nitrure de silicium. La couche 21 a une épaisseur suffisante et est déposée selon un procédé adapté de telle sorte à remplir complètement les espaces entre les motifs

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3. La couche 21 peut par exemple avoir une épaisseur supérieure à celle des motifs 3. Un procédé de dépôt chimique en phase vapeur peut par exemple convenir pour remplir les ouvertures entre les motifs 3. Le silicium polycristallin ou amorphe est choisi car il est gravable sélectivement par rapport au nitrure de silicium. De manière avantageuse, le silicium polycristallin ou amorphe est adapté à remplir les espaces entre les motifs 3, même lorsque le facteur de forme de ces ouvertures est élevé.

L'étape illustrée par la figure 2D est une étape optionnelle mais préférée. A cette étape, un deuxième masque de gravure (non représenté) a été formé sur la couche 21 de silicium polycristallin ou amorphe, le masque comprenant des ouvertures en regard des motifs 3 en nitrure de silicium. Ce deuxième masque est complémentaire du premier masque utilisé à l'étape de la figure 2B, c'est-à-dire que les parties pleines du deuxième masque sont disposées à des emplacements correspondant aux ouvertures du premier masque, et les ouvertures du deuxième masque sont disposées à des emplacements correspondant aux parties pleines du premier masque. Les ouvertures du deuxième masque peuvent avoir des dimensions légèrement inférieures, par exemple de 200 à 400 nm, à celles des parties pleines correspondantes du premier masque. Une partie au moins de l'épaisseur du silicium polycristallin ou amorphe de la couche 21 a été gravée à partir des ouvertures du deuxième masque, puis le deuxième masque a été éliminé.

A l'étape de la figure 2E, le silicium polycristallin ou amorphe a été aplani par CMP (Chemical-Mechanical Polishing - polissage mécano-chimique) jusqu'au niveau supérieur des motifs 3 en nitrure de silicium pour former les motifs complémentaires 5 en silicium polycristallin ou amorphe de la couche diffusante 1.

Lorsque l'étape de CMP est effectuée sans que l'étape de la figure 2D ait été réalisée, au fur et à mesure que les larges bosses de silicium polycristallin ou amorphe au-dessus des motifs 3 en nitrure de silicium sont retirées par CMP, du silicium polycristallin ou amorphe est également retiré au niveau des creux

B15620 - 16-GR3-0470 de la couche 21. Une fois l'étape de CMP terminée, ces creux peuvent donc se retrouver au niveau de la face supérieure de la couche diffusante 1 ce qui n'est pas souhaitable.

Lorsque l'étape de CMP est effectuée après que l'étape préférée de la figure 2D ait été réalisée, les larges bosses de silicium polycristallin ou amorphe ont été réduites à de petites aspérités (voir figure 2D) qui sont retirées, brisées ou arrachées au début de l'étape de CMP. Il en résulte que la face supérieure de la couche 21 est sensiblement plane dès le début de l'étape de CMP et la couche diffusante 1 obtenue à la fin de l'étape de CMP a avantageusement une face supérieure plane.

Par ailleurs, du fait que les procédés usuels de polissage mécano-chimique du silicium polycristallin ou amorphe sont très sélectifs vis-à-vis du nitrure de silicium, c'est-àdire polissent ce dernier beaucoup moins vite que le silicium polycristallin ou amorphe, l'épaisseur des motifs 3 en nitrure de silicium n'est pas ou très peu modifiée lors de cette étape d'aplanissement, et la couche diffusante 1 obtenue a donc avantageusement l'épaisseur souhaitée.

A l'étape de la figure 2F, une couche 7 d'oxyde de silicium a été formée sur la couche diffusante 1, par exemple par dépôt chimique en phase vapeur. L'épaisseur de la couche 7 est par exemple comprise entre 400 et 800 nm, par exemple 600 nm. Un support ou plaque en verre 11 est mis en regard de la couche 7 d'oxyde de silicium, comme cela est représenté en figure 2F.

A l'étape de la figure 2G, le support en verre 11 a été collé par collage moléculaire à la couche 7 d'oxyde de silicium, puis le support en verre 11 a été aminci jusqu'à une épaisseur inférieure ou égale à 300 pm. De manière avantageuse, le verre du support 11 et l'oxyde de silicium de la couche 7 sont des matériaux proches ayant des propriétés optiques sensiblement identiques, ce qui permet de limiter voire supprimer les réflexions parasites à l'interface entre le support en verre 11 et la couche 7.

A l'étape de la figure 2H, la plaquette 13 a été retournée et le support en verre aminci 11 a été collé sur un film

B15620 - 16-GR3-0470 adhésif extensible 23 monté sur un cadre, après quoi la tranche de silicium 15 est éliminée, par polissage (CMP) ou par meulage. Cette élimination de la tranche de silicium peut être effectuée avant le collage sur le film adhésif extensible 23, après report de la plaquette sur une poignée temporaire qui est ensuite enlevée.

A une étape suivante non illustrée, la plaquette 13 est découpée en une pluralité de diffuseurs optiques identiques du type de celui des figures IA et IB, chaque diffuseur étant collé sur une portion correspondante du film 23.

Les figures 3A et 3B sont des vues en coupe illustrant des étapes successives d'un procédé de fabrication d'une variante de diffuseur optique à deux couches diffusantes.

La figure 3A représente une plaquette 25 après les étapes des figures 2A à 2E, dépôt d'une couche 27 d'oxyde de silicium sur la couche diffusante 1 et dépôt d'une couche 29 de nitrure de silicium sur la couche 7 d'oxyde de silicium.

A l'étape de la figure 3B, des ouvertures ont été gravées dans la couche 29 de nitrure de silicium jusqu'à la couche 27 d'oxyde de silicium en laissant en place des motifs 3 en nitrure de silicium. Une couche de silicium polycristallin ou amorphe d'épaisseur suffisante a été déposée sur la plaquette 25, du côté de ces motifs 3. Ce silicium polycristallin ou amorphe a été aplani jusqu'au niveau supérieur des motifs 3 définis dans la couche 29, par exemple de la façon décrite en relation avec les figures 2D et 2E, pour former les motifs complémentaires 5 en silicium polycristallin ou amorphe d'une couche diffusante 31 supplémentaire. Une couche 33 d'oxyde de silicium a ensuite été déposée sur la couche diffusante 31.

A des étapes ultérieures non illustrées, le support en verre 11 est collé à la couche 33 d'oxyde de silicium par collage moléculaire, le support 11 est aminci, la tranche semiconductrice 15 est éliminée puis la plaquette est collée à un film adhésif extensible monté sur un cadre similaire au film 23 de la figure

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2H. La plaquette 25 obtenue est alors découpée ou sciée pour obtenir une pluralité de diffuseurs optiques individuels.

Dans cette variante, à l'étape de la figure 3A, l'épaisseur de la couche 27 d'oxyde de silicium est choisie de façon à optimiser les propriétés optiques (transmission maximale et réflexions minimales) des diffuseurs fabriqués. Par exemple, l'épaisseur de cette couche est choisie égale à un multiple impair du quart de la longueur d'onde du faisceau à diffuser, dans l'oxyde de silicium de la couche 27, de manière à limiter voire supprimer les réflexions parasites dans la couche 27.

Les diffuseurs obtenus par le procédé décrit en relation avec les figures 3A et 3B comprennent chacun la couche diffusante 1 intercalée entre, et en contact avec, les deux couches 9 et 27 d'oxyde de silicium, et la couche diffusante 31 intercalée entre, et en contact avec, les deux couches 27 et 33 d'oxyde de silicium, l'empilement des couches successives 33, 31, 27, 1 et 9 reposant sur le support 11. Comme précédemment, pour une application donnée, la détermination de la forme des motifs 3, 5 de chaque couche diffusante 1, 31 et de l'épaisseur de chacune des couches 9, 1, 31 et 33, est à la portée de l'homme du métier.

Le procédé de fabrication décrit en relation avec les figures 3A et 3B peut être généralisé à la fabrication de diffuseurs optiques comprenant plus de deux couches diffusantes.

Les figures 4A à 4D sont des vues en coupe illustrant des étapes successives d'un procédé de fabrication d'une autre variante d'un diffuseur optique. Dans cette variante, au moins certains des motifs 3 en nitrure de silicium de la couche diffusante du diffuseur sont constitués de portions empilées de nitrure de silicium.

La figure 4A représente une plaquette 35 obtenue après les étapes décrites en relation avec les figures 2A et 2B dans le cas où la couche de masquage 19 est une couche d'oxyde de silicium reposant sur et en contact avec la couche de nitrure de silicium, et les portions de la couche de masquage 19 sont laissées en place après gravure de la couche 17. Ainsi, comme cela se voit en figure

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4A, des portions 3a en nitrure de silicium ont été définies dans la couche 17 et sont chacune revêtue d'une portion de la couche de masquage 19 en oxyde de silicium. On notera que, dans cette variante, l'épaisseur de la couche 17 de nitrure de silicium formée à l'étape de la figure 2A n'est pas égale à celle de la couche diffusante que l'on vise à fabriquer.

La figure 4B représente la plaquette 35 de la figure 4A après dépôt sur la plaquette, du côté des portions 3a en nitrure de silicium, d'une couche 37 de silicium polycristallin ou amorphe d'épaisseur suffisante. La couche 37 a été aplanie jusqu'au niveau supérieur de la couche de masquage 19, par exemple de manière similaire a ce qui a été décrit en relation avec les figures 2D et 2E. Une couche 39 de nitrure de silicium a été déposée du côté de la face supérieure de la plaquette 35.

La figure 4C représente la plaquette 35 de la figure 4B après formation d'un masque de gravure (non représenté) sur la couche 39 de nitrure de silicium. Le masque comprend des ouvertures dont chacune est en regard d'une portion 3a en nitrure de silicium et dont les dimensions latérales sont inférieures ou égales à celles de cette portion 3a. A partir des ouvertures du masque, des ouvertures ont été gravées dans la couche 39 de nitrure de silicium, la gravure étant arrêtée sur les portions de la couche de masquage 19. Ainsi, des portions 3b en nitrure de silicium ont été définies dans la couche 39, chaque portion 3b reposant sur et en contact avec une portion de la couche de masquage 19 en oxyde de silicium recouvrant la face supérieure d'une portion 3a correspondante. Comme cela est représenté en figure 4C, le silicium polycristallin ou amorphe de la couche 37 peut être partiellement gravé lors de la gravure du nitrure de silicium de la couche 39.

De manière avantageuse, la couche 19 d'oxyde de silicium formée à l'étape de la figure 2A pour servir de masque de gravure est avantageusement réutilisée à l'étape de la figure 4C comme couche d'arrêt de gravure du nitrure de silicium de la couche 39.

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La figure 4D représente la plaquette 35 de la figure 4C après dépôt sur la plaquette, du côté des portions 3a et 3b en nitrure de silicium, d'une couche de silicium polycristallin ou amorphe d'une épaisseur suffisante. Ainsi, bien que le silicium polycristallin ou amorphe ait pu être partiellement gravé à l'étape de la figure 4C, cette gravure est entièrement compensée par le dépôt de silicium polycristallin ou amorphe effectué à l'étape de la figure 4D. La couche de silicium polycristallin ou amorphe a ensuite été aplanie, par exemple de la façon décrite en relation avec les figures 2D et 2E, jusqu'au niveau supérieur des portions 3b de nitrure de silicium pour former une couche diffusante 41. La couche diffusante 41 est constituée de motifs 3 en nitrure de silicium et de motifs complémentaires 5 en silicium polycristallin ou amorphe, au moins certains des motifs 3 étant constitués de deux portions 3a et 3b de nitrure de silicium superposées et séparées l'une de l'autre par une portion de la couche de masquage 19 en oxyde de silicium. Une couche 43 d'oxyde de silicium a ensuite été déposée sur la couche diffusante 41.

A des étapes ultérieures non illustrées, le support en verre 11 est collé à la couche 43 d'oxyde de silicium, la tranche semiconductrice 15 est éliminée, le support 11 est aminci, puis la plaquette est collée à un film adhésif extensible monté sur un cadre similaire au film 23 de la figure 2H. La plaquette 35 ainsi obtenue est alors découpée pour individualiser les diffuseurs optiques qui y sont formés.

Les diffuseurs obtenus par le procédé décrit en relation avec les figures 4A à 4D comprennent chacun la couche diffusante 41 intercalée entre, et en contact avec, les deux couches 9 et 43 d'oxyde de silicium, la couche 43 reposant sur le support en verre 11 (non représenté) . Comme précédemment, pour une application donnée, la détermination de la forme des portions 3a et 3b des motifs 3 en nitrure de silicium, et de l'épaisseur de chacune des couches 9, 41, 19, 43 est à la portée de l'homme du métier. Par exemple, l'épaisseur de la couche de masquage 19 d'oxyde de silicium est choisie de telle sorte qu'après l'étape décrite en

B15620 - 16-GR3-0470 relation avec la figure 4B son épaisseur est inférieure à 10 nm, de préférence 5 nm, ce qui perturbe peu ou pas le fonctionnement des diffuseurs optiques fabriqués.

Le procédé décrit en relation avec les figures 4A à 4D peut être généralisé à la fabrication de diffuseurs dont la couche diffusante 41 comprend des motifs 3 en nitrure de silicium ayant plus de deux portions superposées de nitrure de silicium.

Les procédés décrits en relation avec les figures 2A à 2H, 3A et 3B, et 4A à 4C permettent de fabriquer des diffuseurs ayant des faces supérieures et inférieures planes, ce qui facilite leur assemblage sur une puce de circuit intégré.

Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'on ait décrit des motifs 3, 5 ayant des formes dites organiques, d'autres types de motifs peuvent être prévus. Par exemple, notamment dans le cas de la variante de réalisation des figures 4A à 4D, les motifs 3 peuvent être choisis pour constituer une lentille de Fresnel, les motifs 3 ayant alors la forme d'anneaux concentriques.

Dans les procédés décrits ci-dessus, la couche d'oxyde de silicium sur laquelle est collé le support en verre 11 peut être omise, le support 11 étant alors directement collé sur une couche diffusante. En outre, des couches supplémentaires, par exemple des couches antireflet, peuvent être prévues entre la tranche semiconductrice 15 et la couche 9 d'oxyde de silicium, et/ou entre le support en verre 11 et la couche d'oxyde de silicium 7, 33 ou 43 sur laquelle repose le support 1.

En outre, bien que l'on ait décrit des procédés de fabrication dans le cas où l'on réalise des diffuseurs optiques, ces procédés sont adaptés à la réalisation d'autres dispositifs optiques passifs comprenant, sur un support en verre aminci, une couche constituée de motifs en un premier matériau séparés les uns des autres par des motifs complémentaires en un deuxième matériau, cette couche étant intercalée entre deux couches d'un troisième matériau.

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Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un diffuseur optique comprenant les étapes successives suivantes :

a) prévoir une plaquette (13 ; 25 ; 35) comprenant une tranche de silicium (15) dont une face supérieure est revêtue d'une première couche (9) en un premier matériau elle-même revêtue d'une deuxième couche (17) en un deuxième matériau gravable sélectivement par rapport au premier matériau ;

b) former dans la deuxième couche (17) des ouvertures s'étendant jusqu'à la première couche (9) ;

c) remplir les ouvertures dans la deuxième couche (17) d'un troisième matériau ;

d) coller un support en verre (11) à la plaquette (13 ; 25 ; 35) du côté de sa face supérieure ; et

e) retirer la tranche de silicium (15).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le troisième matériau est polissable sélectivement par rapport au deuxième matériau et l'étape c) comprend les étapes successives suivantes :

cl) déposer une troisième couche du troisième matériau sur une épaisseur propre à remplir les ouvertures dans la deuxième couche ; et c2) aplanir la troisième couche (21 ; 37).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape c2) comprend les étapes successives suivantes :

c21) former, sur la troisième couche (21 ; 37), un deuxième masque complémentaire d'un premier masque (19) de définition des ouvertures dans la deuxième couche (17) ;

c22) retirer, selon le motif du deuxième masque, une partie de l'épaisseur des portions exposées de la troisième couche (21 ; 37) ; et c23) aplanir la troisième couche (21 ; 37).
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel, à l'étape c2), la troisième couche (21) est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la deuxième couche (17), le procédé comprenant

B15620 - 16-GR3-0470 en outre, entre les étapes c2) et d) , le dépôt d'une quatrième couche (7) du premier matériau du côté de la face supérieure de la plaquette (13).
5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel, à l'étape c2) , la troisième couche (21) est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la deuxième couche (17), le procédé comprenant

en outre, entre les étapes c2) et d) , les étapes successives suivantes fl) déposer une quatrième couche (27) en le premier matériau recouvrant la plaquette (25) du côté de sa face supérieure ; f2) déposer une cinquième couche (29) du deuxième

matériau sur la quatrième couche (27) ;

f3) former des ouvertures dans la cinquième couche (29) par gravure jusqu'à la quatrième couche (27) ;

f4) déposer une sixième couche du troisième matériau d'épaisseur supérieure à celle de la cinquième couche (29) ;

f5) aplanir la sixième couche jusqu'au niveau supérieur de la cinquième couche (29) ; et f6) déposer une septième couche (33) en le premier matériau du côté de la face supérieure de la plaquette (25).
6. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel : à l'étape b), une couche de masquage (19) pour la définition des ouvertures dans la deuxième couche (17) est en le premier matériau et repose sur la deuxième couche (17) ;

à l'étape cl), la couche de masquage (19) est laissée en place ; et à l'étape c2) , la troisième couche (37) est aplanie jusqu'au niveau supérieur de la couche de masquage (19), le procédé comprenant en outre, entre les étapes c2) et d) , les étapes successives suivantes :

gl) déposer une quatrième couche (39) du deuxième matériau recouvrant la plaquette (35) du côté de sa face supérieure ;

B15620 - 16-GR3-0470 g2) former des ouvertures dans la quatrième couche (39) par gravure jusqu'à la couche de masquage (19) ;

g3) déposer une cinquième couche en le troisième matériau d'épaisseur supérieure à celle de la quatrième couche (39) ;

g4) aplanir la cinquième couche jusqu'au niveau supérieur de la quatrième couche (39) ; et g5) déposer une sixième couche (43) en le premier matériau recouvrant sur la face supérieure de la plaquette (35).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le premier matériau est de l'oxyde de silicium, le deuxième matériau est du nitrure de silicium, et le troisième matériau est du silicium polycristallin ou amorphe.
8. Diffuseur optique comprenant, sur un support en verre (11), un empilement de couches comportant successivement :

une première couche (7 ; 27 ; 43) d'un premier matériau ;

une couche diffusante (1 ; 41) constituée de premiers motifs (3) en un deuxième matériau séparés les uns des autres par des deuxièmes motifs (5) en un troisième matériau ; et une deuxième couche (9) en le premier matériau.
9. Diffuseur optique selon la revendication 8, dans lequel l'empilement comprend en outre :

une troisième couche (33) du premier matériau reposant sur le support (11) ; et une autre couche diffusante (31) constituée de premiers motifs (3) en le deuxième matériau séparés les uns des autres par des deuxièmes motifs (5) en le troisième matériau, ladite autre couche diffusante (31) reposant sur la troisième couche (33) et étant revêtue de la première couche (27).
10. Diffuseur optique selon la revendication 8, dans lequel certains au moins des premiers motifs (3) de la couche diffusante (41) comprennent chacun au moins deux portions (3a, 3b) du deuxième matériau superposées et séparées les unes des autres par des portions d'une couche (19) du premier matériau.

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11. Diffuseur optique selon la revendication 10, dans lequel lesdites au moins deux portions (3a, 3b) desdits au moins certains premiers motifs (3) ont des dimensions latérales différentes.

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12. Diffuseur optique selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel le premier matériau est de l'oxyde de silicium, le deuxième matériau est du nitrure de silicium, et le troisième matériau est du silicium polycristallin ou amorphe.

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13. Diffuseur optique selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel les motifs ont des formes dites organiques.

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