poly-6-Technologies silicium Fichier

3A EMS
Technologies silicium pour MEMS,
microsystèmes 1
STMicroelectronic
s
Microtechnologie de fabrication silicium
« micromachining »
technologie MEMS
(cours énergie systèmes nomades)
Matthieu Denoual
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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
Pourquoi le silicium ?
Pourquoi le silicium ?
Matériau pas cher (très répandu),
Matériau de très grande qualité cristallographique, reproductible.
Matériau aux propriétés intéressantes :
Module d’Young proche de celui de l’acier,
Plus léger que l’acier, densité proche de celle de l’aluminium,
Limite élastique deux fois plus grande que celle de l’acier,
Pas de déformation plastique,
Déformations élastiques reproductibles, pas d’hystérésis,
Très bonne résistance à la fatigue mécanique (bon vieillissement),
Conductivité thermique ~50% supérieure à celle de l’acier,
Dilatation thermique 1/5ième de celle de l’acier.
Propriétés piezorésistives (jauges d’extensiométrie), (100 fois plus importantes
que dans les métaux)
Propriétés semiconductrices (intégration IC, capteurs température, optiques).
Technologie de fabrication maîtriser grâce aux technologie semi-conducteur,
Réduction des coûts par procédés collectifs massifs,
Reproductibilité, fiabilité,
Possibilité d’intégration d’électronique.
excellentes
propriétés
mécaniques

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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
Pourquoi le silicium ?
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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
1. Micro-usinage de surface
2. Micro-usinage de volume
3. Ajout de matière
Plan de Microtechnologie de fabrication
silicium « micromachining »

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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
1. Micro-usinage de surface
Empilement de couches «sacrificielles» et de couches «structurelles»
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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
Définitions :
couche «sacrificielle» : couche de matériau qui est déposée entre des couches
structurelles pour réaliser une séparation et une isolation mécanique. Cette couche
est enlevée durant la phase de dégagement (releasing) pour libérer les couches
structurelles et permettrent aux dispositifs mécaniques de bouger par rapport au
substrat.
couches «structurelles» : couche de matériau qui comporte le dispositif mécanique.
Cette couche est dégageable lorsqu’une couche sacrificielle la sépare du substrat.
Micro-usinage de surface

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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
M. Denoual ENSICAEN
1. insolation de la couche
sacrificielle
2. développement 3. dépôt de la couche
structurelle
4. insolation de la couche
structurelle
5. développement 6. retrait de la couche
sacrificielle
multi-couches, épaisseur, séparation des couches
Empilement de couches «sacrificielles» et de couches «structurelles»
Micro-usinage de surface
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Microtechnologies de fabrication silicium « micromachining »
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Micro-usinage de surface
Couches structurelles et couches sacrificielles

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Micro-usinage de surface
Exemple : Digital Mirror Display (DMD) de Texas Instrument
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Micro-usinage de surface
surface du DMD de Texas Instrument
motifs du DMD de Texas Instrument
comparés avec une patte de fourmi
Carrés de 10 à 15µm de coté.
Jusqu’à 1.3 millions de miroirs.
Micro-usinage de surface à base de polysilicium.
Miroir d’aluminium réfléchissant.
Fabriqué sur une mémoire SRAM CMOS.
Actionnement électrostatique.