Notes Cours CAII Mastere 2011-12

SupportdeCours Systmesmcatroniques

AU 2011 2012

Brahim MEZGHANI

Plan du coursIntroduction I t d ti Chapitre I : Technologie de fabrication des Circuits Intgrs (CI) Chapitre II : Procd de fabrication Bipolaire et CMOS p p Chapitre III : Technologie des Micro Systmes Chapitre IV : Procd de fabrication des MEMS et Applications

Brahim Mezghani, ENIS

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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIPlan du chapitre : - Historique - Comment fabrique-t-on un Circuit Intgr ? - Cycle de fabrication des Circuits Intgrs -T h i Technique de Czochralsky d C h l k - Phnomnes Physiques - Procds Chimiques - Fabrication dune diode


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIHistorique s o queLe transistor a t invent le 23 dcembre 1947 par les Amricains John Bardeen William Shockley et Walter Brattain chercheurs de la Bardeen, Brattain, compagnie Bell Tlphone. Ces chercheurs ont reu pour cette invention le prix Nobel de physique en 1956. Il a t rapidement assembl, avec d' t id t bl d'autres composants, au sein d t i de circuits intgrs, ce qui lui permit de conqurir encore plus de terrain sur les autres formes d'lectronique active. Le transistor a constitu une invention dterminante sans laquelle l'lectronique et l'informatique ne possderaient pas leurs formes actuelles.


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIHistorique


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIHistorique q


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CICircuits Intgrs de 1960 2002

Un die de circuit intgr VLSI


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIvolution du nombre de transistors intgrs dans un microprocesseur1971 1972 1974 1978 1982 1989 1993 1995 1997 2001 2004 2006 2006 2008 2010 : : : : : : : : : : : : : : : 4004 : 2 300 transistors 8008 : 2500 8080 : 4500 8086 : 29 000 80286 : 275 000 80486 : 1,16 million Pentium : 3,1 millions Pentium Pro : 5,5 millions Pentium II : 27 millions Pentium 4 : 42 millions Pentium Extreme Edition : 169 millions Core 2 Duo : 291 millions Core 2 Quad : 582 millions Core i7 : 730 millions Core i7 980X : 1,3 milliard Autres : 2006 2007 2008 2008 2009 : : : : : G80 (NVIDIA) : 681 millions POWER6 (IBM) : 291 millions GT200 (NVIDIA) : 1,4 milliard RV770 (ATI) : 965 millions GT300 (NVIDIA) : 3 milliards


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CI Intel Pentium 4

PentiumIV : 42.106 TMOS (0,18m)


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIImages du progrs de la technologie

Lordinateur des annes 60

Les systmes lectroniques du dbut du 21me sicleSlide 10


Chapitre I : Technologie de fabrication des CIEvolution de la consommation en puissance


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIEvolution de la tension dalimentation


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIComment fabrique t on un CI ? t'ondu sable au silicium du silicium au circuit intgr


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CILe composant de base Le transistor : un robinet lectrons

Permet de raliser des fonctions : - logiques, arithmtiques, ... - analogiques, amplification,


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIFabrication des Circuits IntgrsWafer : disque de silicium pure oxyd en surface (substrat) paisseur : 0.7 mm (techno AMS 0 35m) 07 0.35m) Gravure identique de toutes les puces, isoles entre elles Sparation Contrle sous pointes des puces p p Montage sous botier protecteur Soudure du botier S d d b ti Contrle final


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIFabrication des Circuits Intgrs

Plus propre que propre

Salle blanche au grade Electronique (1 impuret pour 108 atome de si)Slide 16


Chapitre I : Technologie de fabrication des CITechnique de Czochralsky

Procd de fabrication des tranches de silicium : Wafer Wafer.Brahim Mezghani, ENIS

Structures de barres de silicium monocristallines : Lingot.

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Chapitre I : Technologie de fabrication des CITechnique de Czochralsky ec que C oc a s y

Le creuset en quartz rempli de silicium ltat liquide


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Dpt du germe de silicium monocristallin la surface de contact avec le silicium liquideBrahim Mezghani, ENISSlide 19


Le silicium se colle au germe en gardant la mme structure cristallineBrahim Mezghani, ENISSlide 20


On fait lever le germe lentement (1cm/h) tout en tournant lentement aussiBrahim Mezghani, ENISSlide 21


Le lingot de silicium monocristallin commence se former ayant un diamtre fonction de la vitesse dlvation


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIFormation du lingot


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIExemples de lingots ayant diffrents diamtres

Dcoupe du lingot en tranches (Wafers)Brahim Mezghani, ENISSlide 24

Chapitre I : Technologie de fabrication des CIPolissage des wafers


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CILa technologie volue vers la Nano chelle

300mm wafers

In a 300mm fab

UMC taiwanIntel engineer holding 300 mm wafer with 45 nm shuttle test chips


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIIntgration du Wafer

La puce (die) du circuit intgr Wafer : Disque de Silicium pur 99,9999999%


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CILe "WIRE BOND"

Cette technique est la plus rpandue, chaque point de contact du die sera reli aux pattes externes du package final par les fils dor ou daluminium dapproximativement 0 001" (25 4) Ces fils sont implants par un systme qui 0.001" (25.4). place le bout du fil sur la zone et applique une vibration ultrasonique afin de le souder au die. Le dos du package est ensuite soud sur larmature, le tout tant scell par un compos plastique plastique.Brahim Mezghani, ENISSlide 28

Chapitre I : Technologie de fabrication des CIEquipement de Test


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIEvolution de la Technologie


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pSquencesdefabricationdescircuitsintgrs


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIPhnomnes Physiques - DiffusionDiffusion d'impurets de la surface silicium dans sa masse haute temprature (#1100C) : Dopage de type N ou P : - impurets de type N: antimoine, phosphore, arsenic - impurets de type P: bore La profondeur de la jonction est de quelques dizimes de m (0.2 m pour techno AMS 0.35m) Rsistivit par carr fonction de la distribution des impurets La diffusion se ralise travers une fentre (masque)

- Implantation ioniquePermet le dopage du Si (# diffusion) par un bombardement de la surface des plaquettes de Si par des ions d'impurets de type d impurets souhait possdant une nergie cintique leve. Ce procd se fait temprature ambiante suivit d'un recuit basse temprature (450 C) pour rtablir la structure cristalline.

Impurets de type P

PSubstrat N


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIProcds Chimiques

Transistor NPN en triple diffusion p

Transistor NPN avec croissance pitaxialeSlide 33


Chapitre I : Technologie de fabrication des CIProcds Chimiques - Passivation (oxydation)Passivation de la surface de silicium par un dilectrique (dioxyde de silicium SiO2) : Loxydation du silicium se fait en deux tapes : d'eau SiO2 + 2H2 - Oxydation humide (wet oxide) avec de la vapeur d eau : Si + 2H2O rapide mais de mauvaise qualit - Oxydation sche (dry oxide) avec de loxygne : Si + O2 SiO2 de bonne qualit mais le process est lent La passivation est utilise pour : - la protection, - lisolation, - comme masque pour la diffusion diffusion, - comme dilectrique des capacits intgres

SiO2

qq m 300m 500m

eSi=0.45 eox

Substrat

( 30cm)


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIProcds Chimiques - PhotolithographiePermet l'limination locale du SiO2. On recouvre la surface de l'oxyde par une rsine photosensible qui, tant qu'elle n'est pas polymrise, reste soluble d l i l bl dans certains i rvlateurs. La polymrisation est obtenue par un rayonnement UV travers un masque photographique. Des moyens optiques pour se mettre lchelle relle (rduction de la taille)

Rsine

1

Substrat

UVMasque

Substrat

3

2

Substrat

Substrat

4


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Chapitre I : Technologie de fabrication des CIFabrication dune Diode a) croissance du SiO2 SiO2 Substratb) Application de la rsine photosensible d) Dveloppement de la rsine

Substrate) Gravure du SiO2 par un rvlateur et dissolution de la rsine

Rsine Substratc) Exposition au UV travers un masque

Substrat UV Masquef) Dpt et diffusion des impuretsImpurets de type P p yp P Substrat NSlide 36

Substrat


Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pPlan du chapitre : - Technologies : bipolaire et MOS - Fabrication dun transistor bipolaire (technologie PLANAR) d un - Technologie Bipolaire - Fabrication dun transistor MOS (NMOS et PMOS) - Technologie CMOS - Cycles de dveloppement - Nouvelles technologies : Technologie BiCMOS, Technologie SOI


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pTechnologies : bipolaire et MOS

P- N- N+ N+ Substrat P-

P-

N+ NP-

N+

+ NN+

P+ N-

P+

Substrat P-

Bipolaire

NMOS

PMOS


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOSTechnologie Bipolaire (Planar)


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOSFabrication d un transistor NMOS duna) Croissance de l oxyde SiO2 loxyde SiO2(4m 6m)

c) Croissance de loxyde de ) y grille par dpt

Substrat S b t t

P-

Substrat

P-

b) Ouverture fentre pour dpt doxyde mince (oxyde de grille)

d) Dpt du polysilicium par gravure (grille du transistor)

Substrat

P-

Substrat

P-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOSFabrication dun transistor NMOSe) Dpt et diffusion des impurets par implantation ioniqueN+ N+

g) Mtallisation

Pf) Gravure de l oxyde pour loxyde ouverture de contactsN+ N+

N+

N+

P-

P-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOSFabrication d un transistor NMOS (Rcapitulatif)


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication d un transistor PMOS duna) Croissance de loxyde SiO2 ) y(4m

c) Croissance de loxyde de grille par dpt

SiO2

Substrat

6m)

N-

Substrat Nd) Dpt du polysilicium par gravure (grille du transistor)

b) Ouverture fentre pour dpt doxyde mince (oxyde de grille)

Substrat N-

Substrat

N-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun transistor PMOSe) Dpt et diffusion des impurets p par implantation ionique p qP+ P+

g) Mtallisation N-

f) Gravure de loxyde pour ) y p ouverture de contacts

P+

P+

N-

P+

P+

N-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication CMOS

Les t o s types de s co wafers ut ss pou la fabrication C OS es trois silicon a e s utiliss pour a ab cat o CMOSBrahim Mezghani, ENISSlide 46

Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p p


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun inverseur CMOSa) Croissance de loxyde SiO2 b) Ouverture fentre pour diffusion du puit Np

Substrat

P-

Substrat

P-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun inverseur CMOSc) Diffusion du puits Nd) Croissance de loxyde de g grille p dpt par p

P-

Substrat

N-

P-

Substrat

N-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun inverseur CMOSe) Dpt du polysilicium par gravure (grille du transistor) f) Diffusion N+

P-

Substrat

N-

N+

N+

N+

P-

N-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun inverseur CMOSg) Diffusion P+ h) Ouverture de Contacts

P+

N+

N+

P+ N-

P+

N+

P+

N+

N+

P+ N-

P+

N+

P-

P-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication dun inverseur CMOSi) Mtallisation

P+

N+

N+

P+ N-

P+

N+

P-


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pFabrication d un inverseur CMOS : Rcapitulatif dun

P+

N+

N+

P+ N-

P+

N+

PBrahim Mezghani, ENIS

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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pTechnologie CMOS (Inverseur CMOS) Physical layout


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pTechnologie CMOS


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Chapitre II : Procds de fabrication Bipolaire et CMOS p pTechnologie CMOS


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Chapitre III Technologie des Micro S T h l i d Mi Systmes


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesPlan du chapitre : - Dfinition dun Micro Systme - Proprits des Micro Systmes - Technologies associes aux Micro Systmes - Exemples de structures de MEMS - Techniques de conception des Micro Systmes q p y


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yDfinitionsMEMS "Micro-Electro Mechanical Systems" ou microsystmes lectromcaniques : On cherche adapter la taille et le processus de fabrication des machines actuelles ceux des circuits intgrs. Les microsystmes se dfinissent comme des micro dispositifs intgrs combinant des composants mcaniques (capteurs et actionneurs) et q p g lectronique pour le traitement du signal. Les MEMS sont fabriqus avec des techniques similaires celles utilises pour la fabrication des circuits intgrs et leurs tailles peut s tendre s'tendre des micromtres au millimtres. Le terme Mcatronique dsigne la symbiose (mutualisme) du Gnie Mcanique de l'lectronique et de l'informatique dans des macro produits dont l'ventail va des capteurs et des actionneurs aux l ventail systmes d'automatisation avec dispositifs de rglage et traitement des donnes en temps rel, en passant par les constructions mcaniques.


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesC est Cest quoi les MEMS ?

A MEMS device is characterized by having moving parts. A MEMS device is characterized by having all features on the y g micron scale A MEMS device is always fabricated from silicon materials y


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesCest quoi les MEMS ?

Dansuntelsystme,onpeutdirequelapartiemicrolectroniqueconstitue le cerveau du systme, tans disque la partie MEMS (microcapteur et microactionneur)constituecesyeuxetcesbras. ) yBrahim Mezghani, ENISSlide 61

Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yThe Evolution of MEMS1970sFirstacademictypefundingofMEMSresearch(StanfordDr. Fi t d i t f di fMEMS h(St f d D Angell) 1982Dr.KurtPetersenpublished SiliconasaMechanicalMaterial 1982 Dr KurtPetersenpublishedSiliconasaMechanicalMaterial 19821983FirstcommerciallyproducedMEMSproductswerereleased (pressuresensor) 1983MostmajorresearchuniversitiesbeganMEMSprograms 1984 500companieshaveMEMSresearchprograms


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g y

ELECTRICALOpto Electronics

MEMS

MOEMS Opto Mechanicals MECHANICAL OPTICAL


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesChronologiedesmicrosystmes


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTerminologie MEMS(MicroElectroMechanicalSystems) MEMS(Mi El M h i lS ) NEMS(NanoElectroMechanicalSystems) MOEMS(MicroOpticalElectroMechanicalSystems) RFMEMS(RadioFrequencyMEMS) ( ) BIOMEMS(BiologicalMEMS)


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesLes dimensions


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Chapitre III : Technologie des Micro SystmesOrdredegrandeur


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTaille typique des MEMS

Micro-roue dengrenage ralis g ce la tec o og e LIGA, te ue pa u e fourmi. c o oue d e g e age a s grce a technologie G , tenue par une ouBrahim Mezghani, ENISSlide 69

Chapitre III : Technologie des Micro SystmesMotivations & justifications pour les MEMSMotivations conomiques Rduction des prix unitaires Consommation rduite Autonomie Motivations Intelligence associe Fiabilit Miniaturisation Mesure in situ Encombrement Prcision Performances RapiditBrahim Mezghani, ENISSlide 70

Motivations techniques

Chapitre III : Technologie des Micro SystmesPourquoi la miniaturisation q Rductiondelatailleetdupoids Rductiondelaconsommationnergtique Amliorationdesperformances(vitesse,sensibilit) Productioncollectivedecomposantsindividuels Rductiondescots Nouvellespropritsetfonctionnalits Motivationsscientifiques:explorerdesobjetspluspetits Brahim Mezghani, ENISSlide 71

Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yDriving Force of MEMS TechnologyThe Silicon Infrastructure Extremely well-developed material characterization All facets of MEMS leverage on the technology of the silicon integrated circuit Use the same fabrication techniques and tools Batch fabrication Every advance in IC technology can result in an advance in MEMS technology


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yDriving Force of MEMS TechnologyThemostimportanttothefutureofMEMSTechnology APPLICATIONS Health H lth monitoringofmachinery it i f hi Pointcooling ofcomputersystems Highspeedoptical High speedoptical switching Transdermaldrug delivery Noninvasivehuman health monitoring Bloodless surgery Micropowergeneration Security DataStorage gBrahim Mezghani, ENISSlide 73

Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yDomaines d applications des MEMS dapplications


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yA world of applications !


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MEMSdansplusieursapplications (2006) Tlcommunications(21%) Automobile(17%) Biomdical(11%) MEMSdansdenombreuxdomaines MOEMS Optique RFMEMS Radiofrquences RFMEMS R di f BioMEMS Biologie

Nombre de brevets Microsystmes N b d b Mi Brahim Mezghani, ENISSlide 76

Chapitre III : Technologie des Micro SystmesAvantages des MEMS : dimensions micromtriques Fiabilit en conditions durs Lintgration avec les circuits intgrs Faible consommation

Inconvnients des MEMS : Linaccessibilit pour la rparation p p Difficult de mise en botier et dencapsulation la fiabilit long terme (usure, poussire, temprature)


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yConcentration de composants Electro Mcanique


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Micromachined Transducers Transducers convert one form of energy to another. Sensors : Convert mechanical, thermal, etc energy to electrical energy Actuators : Convert electrical energy to mechanical.


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yMEMS Sensors : Microsensors Measure properties without affecting the environment Convert mechanical, thermal, chemical energy to electrical energy E Examples : pressure, acceleration, strain, temperature, vibration, l l ti t i t t ib ti rotation, proximity, chemical, biological, radiation, and acoustic emissions


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExamples : Microsensors Pressure Sensor


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MEMS Devices : Microactuators Interact with the environment Exact very small and very precise movement Convert electrical energy to mechanical energy Examples: Relays fiber optical switches micromotors micropositioners Relays, switches, micromotors, micropositioners, microgrippers, batteries (i.e. fuel cells) and valves.


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExample : Microactuator Electrostatically gated pneumatic valve


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MEMS Fabrication Bulk Micromachining (Thermal growth, lithography, wet etching): growth lithography


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yMEMS Fabrication Surface Micromachining (deposition, lithography, wet etching)


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTechnologies associes aux Micro Systmes Solution Monolithique : IC + Etching


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTechnologies associes aux Micro Systmes Solution Hybride


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTechnologies associes aux Micro Systmes

Exemple de solution hybride : Acclromtre pour AirbagBrahim Mezghani, ENISSlide 90

Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yTechnologies associes aux Micro Systmes

Exemple de solution hybride : Micro capteur de Gaz


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExemplesdestructuresdeMEMS(Hybride) p y

StructuresralisesavecleProcdLIGA


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExemples de structures de MEMS (Hybride)


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExemples de structures de MEMS ( y p (Hybride) )

Moteur microscopique.


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Structures microusinage ensurface f intgre.


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Bobinesolnode

EngrenageenMEMS


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExemples de structures de MEMS (Monolithique)

Structuresmicrousinage envolumeintgre: Poutre,Membrane,Pont.


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Chapitre III : Technologie des Micro Systmes p g yExemples de structures de MEMS (Monolithique)

Schmaencoupedunetechnologiedemicrousinageenvolumefaceavant compatibleCMOS. tibl CMOSBrahim Mezghani, ENISSlide 102

Chapitre IV Procds de fabrication des MEMS et Applications


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS p

Plan du chapitre : Technologies de fabrication des Micro Systmes Micro usinage en volume Micro usinage en surface Les champs dapplications des MEMS


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pSquencesdefabricationMEMSSemblablecelledelafabricationdescircuitsintgrs. g Mais pour les microsystmes, des tapes technologiques doivent tre rajoutes ( j t (exemple: lib ti l libration d structures pour mouvement, de t t t assemblage de puces pour cavits, etc.) Certaines tapes sont spcifiques la fabrication des microsystmes, dautres sont courantes dans la fabrication des circuits intgrs lectronique. lectronique


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pSquencesdefabricationdescircuitsintgrs


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pLalithographieLa lithographie ncessite 3 tapes :1. 1 dpt dune rsine photosensible d une 2. Insolation 3. immersion dans une solution afin de dissoudre la rsine insole (microusinage)Masque

Dptcouchephotosensible

Insolation

Dveloppement


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pLemicrousinage Lemicro usinageLe microusinage sert pour fabriquer la partie mcanique des MEMS. En gnral, les tapes de microusinage sont effectus aprs la fabrication des micro usinage circuits intgrs dans des fonderies commerciales. Cependant, bien que la fabrication microlectronique et le microusinage n'interfrent pas d 'i t f t dans l t le temps, l microusinage monolithique d it t le i i lithi doit tre compatible aux procds de fabrication de circuits intgrs. Il faut que cet usinage n'endommage pas et ne modifie pas les dispositifs lectroniques. Les technologies de microusinage sont les filles des technologies de microfabrication de circuits intgrs en ce sens qu'elles utilisent ces technologies en les modifiant afin d'obtenir l'outil d'usinage recherch.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pLaGravure:Gnralits La gravure peut tre: Humide : utilisation de solutions chimiques qui peuvent dissoudre le silicium par ractions doxydorduction et dissolution des oxydes forms (ex.:TetraMethylAmmonium Hydroxide (TMAH)). Sche : utilisation de plasmas (gaz trs ractifs constitus dun mlange dlectrons, dions, datomes et de molcules). Les deux types de gravure peuvent avoir un caractre: Isotrope : le profil de la gravure est symtrique dans toutes les directions de la rgion attaque attaque. Anisotrope : une direction donne est privilgie, permettant d obtenir dobtenir des profils de gravure directionnels.Brahim Mezghani, ENISSlide 115

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pLaGravure:lesprofilsobtenus p


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pLaGravure:lesprofilsobtenus p


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pProcdsdefabricationLamatrisedesprocdsdefabricationmicrolectroniquetaitun avantage potentiel pour le dveloppement des technologies microsystmes. En effet les progrs scientifique dans les domaines optique et chimique ont amlior l performances d t h i hi i t li les f des techniques d de lithographie,degravure,dedptdescouchesminces Deplus,lesexcellentescaractristiqueslectriqueetmcaniquedu siliciumontpermisdeprofiterdel'infrastructureetdusavoirfaire de l'industrie des semiconducteurs pour passer de la microlectroniquelamicromcanique. q q Les techniques de fabrication des microsystmes sont gnralementadoptsdecelleutilisespourlamicrolectronique.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS p

TechnologiedefabricationTandis que l'lectronique est fabrique en utilisant les squences l lectronique du procd utiliser pour les circuits intgrs (CI), les microcomposants sont fabriqus en utilisant des procds compatiblesmicrousinagequiseffectueparunegravureslective tibl i i i ff t l ti du wafer en silicium ou en ajoutant de nouvelles couches structurelles pour former les dispositifs mcaniques et lectromcaniques. l


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pMatriauxdefabricationSuivant la technologie de fabrication choisie beaucoup de matriaux choisie, sont utiliss : Le substrat utilis est un semiconducteur. Le plus utilis est le Silicium. Le polysilicium est utilis, comme matriau structurel, pour ses nombreux avantages lectriques, mcaniques et biologiques. L oxyde Loxyde de silicium est souvent utilis comme matriaux sacrificiel Matriaux spcifiques pour des applications cibles (Polyimide)


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pMatriauxdefabricationLesmatriauxdebaseutilisspourlafabricationdesCIontform un terrain favorable pour le dveloppement des constituants lmentaire d microsystmes, savoir l microcapteurs, l l i des i i les i les microactionneursetlesmicrostructures. Lesiliciumetsesdrivssontdesmatriauxquireprsententune structureatomique monocristalline. Cettecaractristiqueoffrede nombreuxavantageslectrique,mcaniqueetbiologique.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pMatriaux de fabricationElectrique: Electrique le dopage du silicium monocristallin permet d'obtenir un d obtenir semiconducteur idal pour la fabrication des CI. + savoir faire assez avanc. Mcanique: le polysilicium est un matriau lastique et robuste, son moduledeYoungdpenddel orientationcristallineetacommevaleur moduledeYoungdpenddel'orientationcristallineetacommevaleur moyenne160GPa,quiestprochedecelledel'acierinoxydable. Biologique: possibilit dimplantation lintrieur du corps grce au d implantation l intrieur biocompatibilit du silicium et de la taille microscopique des y microsystmes.Brahim Mezghani, ENISSlide 122

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiesdefabricationMicrosystmes

Deuxapprochesdefabricationmicrosystmetechnologiespcifiqueaucomposant(Hybride) technologiecompatiblemicrolectronique(Monolithique)


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiesdefabricationMicrosystmes T h l i d f b i ti Mi t Ilnexistequedeuxapprochespourlafabricationdunmicrosystme:1)

dvelopper une technologie spcifique au composant (approche hybride): Les parties transducteurs et microlectronique sont intgres dansdespucesspares. Lavantage d cette approche cest quelle permet, en appliquant de h ll l une technique dencapsulation approprie, de moduler une bonneconnaissancelatailleetlevolumeducomposantfabriqu.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiesdefabricationMicrosystmes g y 2) A loppos, le mode dintgration dit monolithique, intgrant les deux technologies d d h l i dans une mme puce d silicium: utiliser l de ili i ili les technologies dveloppes pour la microlectronique et les adapter en ajoutant des tapes pour former le microsystme. Cette technologie reste encore rare et ceci principalement pour des raisons conomiques. En effet, le choix de lapproche monolithique dpend fortement du facteur de dveloppement tels que le volume de fabrication du composant, les dlais de conception, la complexit du systme, les contraintes technologiques dassemblage, etc. d bl


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pMicro-usinage en volume (Bulk Micromachning) Ensemble de techniques de gravure qui, avec des couches minces de masquage et des couches darrt, permet de fabriquer des microstructures partir dun substrat de silicium d un silicium. Le terme volume vient du fait que la gravure forme une cavit dans le volume du substrat. Micro-usinage en surface (Surface Micromachning) Bas sur le dpt de couches dont des couches sacrificielles qui sont entirement graves la fin du process par une tape de gravure slective isotrope. p Le terme surface vient du fait que la gravure dans ce cas nattaque pas le silicium du substrat qui nest quun support.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique g p q Consistegraverlesubstratpourlibrerunestructuresuspendue (ponts,membranesoupoutres).Electronique Capteur

Utili ti d Utilisationdesprocdsetmatriaux d t t i standards Partiesmcaniqueetlectroniqueintgrs surlammepuce Rductiondescots


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique

Procdspermettantdaboutir laminiaturisation,lafabrication collectiveetl intgrationdes collectiveetlintgrationdes composantsmcaniques, lectriques,surunmme substrat. b t tBrahim Mezghani, ENISSlide 129

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique Aujourdhui, la fabrication de composants MEMS inclus de plus en plus li l lintgration d i de parties l i lectromcaniques et i lectroniques, de communication et de contrle, dans une mme puce de silicium. Cependant, les incompatibilits entre les technologies micro lectromcaniques (MEMS) et microlectroniques (typiquement CMOS) ont toujours rendu difficile cette approche de conception.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique Le principe des technologies compatibles microlectroniques CMOS consiste utiliser des procds microlectroniques classiques et de les complter par des tapes de postprocess pour librer l microsystmes. L capteurs ou l actionneurs sont lib les i Les les i librs la fin des procds de fabrication microlectronique par la g gravure du substrat.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique Lors d'un procd de fabrication CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), l S i d ) les matriaux utiliss pour l f b i i i ili la fabrication sont: Silicium, Dilectrique (Dioxyde de silicium, Nitrure de silicium), Mtallisation (aluminium, cuivre, tungstne).


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique : micro-usinage en volume (Bulk micromachining) L attaque L'attaque chimique du silicium est employe depuis la naissance des semiconducteurs au dbut des annes 1950. Le nom microusinage en volume vient du fait que la gravure du silicium s'opre directement par la formation de cavits dans le s opre volume du substrat. Il consiste graver le substrat pour librer une structure suspendue. Il existe deux types de gravure suivant la nature de la substance e ste deu g avu e su va t a atu e a substa ce chimique utilise : 1/ la gravure isotrope (aucune direction privilgie). 2/ la gra ure anisotrope ( itesses de gra ure diffrentes sui ant les gravure (vitesses gravure suivant plans cristallins).


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique:Monolithique Le microusinage par la face avant, ou FSBM (FrontSide Bulk Micromachining), consiste faire des ouvertures dans les couches d oxyde d'oxyde CMOS pour atteindre le substrat afin de suspendre des structures constitues des diffrentes couches issues du processus CMOS. Avec des ouvertures judicieusement dfinies lors de la ralisation des d i d masques, l concepteur peut f li i d dessins des le former d des poutres,despontsetdesmembranesquisontlesbriqueslmentaires descapteursetactionneurs. LeprocdCMOSpermetderaliserdesmicrocavitsjusteparl'ajout d'une tape de gravure. La dfinition des zones graver se fait simplement en empilant les ouvertures dans les diffrents oxydes de manirelaisserlesiliciumdusubstratnonprotg,sansavoirbesoin dajouterd'autresmasques.Brahim Mezghani, ENISSlide 134

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologiecompatiblemicrolectronique:Monolithique

CMOSFront Side CMOSFrontSide Bulk Micromachining (FSBM)sensor crosssection cross sectionBrahim Mezghani, ENISSlide 135


Coupeverticaled'unprocessusCMOSmicrousinBrahim Mezghani, ENISSlide 136


Micromachined parts in CMOS FSBM technology are bigger and simpler than surface micromachined devices; in a sense, they are more robust to particles contamination and also more shock resistant. The drawbacks i th f Th d b k is the form f t factor th t d not allow capacitive that do t ll iti transduction. Transduction phenomena available in CMOS FSBM are linked with the properties of polysilicon. Polysilicon is piezoresistive and its resistance changes with temperature, as a consequence strain gauges and temperature detectors can be integrated in FSBM structures structures.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique Seul le silicium est attaqu, les autres couches (mtal, oxyde) sont inertesoupossdentunevitessedegravureinsignifiante.Cestcette seule condition que lon peut faire des microsystmes compatibles aveclamicrolectronique. Lesstructuresralisablesparcetypedeprocdpeuventtredetrois diffrentessortes(figuresuivante): ( g ) Lesstructuresenformedepont(a). Lesstructuresenformedepoutre(type"cantilever")(b). Les structures en forme de membranes soutenues par un ou plusieursbras(c).


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : g p q Micro-usinage en Volume (FSBM)


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : (FSBM)


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : (FSBM) Cettetechnologieestessentiellementddieauxcapteursthermiques (convertisseur lectrothermique, capteur infrarouge, capteur de flux degaz, )causede 1'excellente isolation thermiqueobtenuepar le d ) d ' ll i l i h i b l retrait du substrat sous la structure et par la faible conductivit des couches d'oxyde du procd CMOS. Grce la pizorsistivit du polysilicium, quelques applications mcaniques sont possibles (capteurdeforce,capteurd'empreinte,....). Maislaplagedescapteursquel'onpeutconcevoirestassezrduite.En M i l l d t l' t i t d it E effet, le microusinage par la face avant est incapable de librer une masse en silicium, ce qui est indispensable pour augmenter la sensibilit d capteurs inertiels (acclromtre). Seul le micro bl des l ( l ) l l usinageparlafacearrirepeutcomblercevide.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : (FSBM)In the bulk micromachining technique, thin surface structures are released by selectively etching the bulk; bulk is typically a microelectronic silicon wafer and the process uses either d or wet etching. D i the CMOS i h i h dry hi During h integrated circuit d i i process, layers are created above the bulk silicon in order to connect the transistors and to make passive devices like resistors and capacitors, these back end l d layers can somehow b used t b ild microstructures. h be d to build i t t The term FrontSide Bulk Micromachining (FSBM) is employed in case p micromechanical parts are released from the frontside of the wafer, i.e. wafer side where microstructures have been patterned. This process is compatible with CMOS technologies, and in particular with old, nonplanarized CMOS processes. With these old technologies bulk silicon can be accessed for etching from the frontside by a superposition of openings in the oxide layers and active area (avoids the field oxide layer).


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : (FSBM)A sensor made with the CMOS FSBM technology can be very lowcost since it only requires an etchingstep to make a full smartsensor from a standard CMOS integrated circuit die. Indeed, conditioning electronics can be implemented with the CMOS technology while sensing devices are integrated amongst. Moreover no expensive equipment is required for the micromachining since bulk silicon can be selectively wetetched with a TetraMethylAmmonium Hydroxide (TMAH) y y y ( ) solution. Micromachined parts in CMOS FSBM technology are bigger and simpler than surface micro machined de ices in a sense the are more robust to particles micromachined devices; sense, they contamination and also more shock resistant. The drawbacks is the form factor that do not allow capacitive transduction. Transduction phenomena available in CMOS FSBM are linked with the properties of polysilicon. Polysilicon is piezoresistive and its resistance changes with temperature, as a consequence strain gauges and temperature detectors can be integrated in FSBM structures.Brahim Mezghani, ENISSlide 143

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : Fixation de la structure en forme de membrane

La fixation sert attacher la membrane suspendue au substrat sur et dans lequel la partie lectronique est dj fabrique cot de la partie mcanique. Le type (l L t (longueur et f t forme) d fi ti ) de fixation utilis fi tili fixera l sensibilit la ibilit (sensibilit) de tout le systme mcanique : plus cette fixation sera longue, plus le systme sera sensible. Toutefois, cette longueur sera limite par l masse d l membrane suspendue. l la de la b d La membrane suspendue devra tre conue pour tre sensible aux variations de pression pour une dflection (translation) selon laxe des z l axe z. Une rotation (torsion) autour de laxe des x et des y est possible, mais sera ngliger puisquil ny aura pas de force dans cette direction.Slide 144


Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : Fixation de la structure en forme de membrane

Gnralement, les fixations de la membrane suspendue sont modlises par des ressorts raideur variable selon le type de fixation utilise. Le ressort sera fi d cot d substrat et mobile d cot d l membrane fixe du du b bil du de la b suspendue vibrante sous leffet dune pression incidente.

enpetit dplacement

Lesstructuressuspenduespour lesmicrophonesmicro usins lesmicrophonesmicrousinsBrahim Mezghani, ENIS

d 2x dx m + b + kx = f ext dt dtSlide 145

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie compatible microlectronique : Diverses conceptions de fixations de la membrane suspendue

(a) crab leg, (b) meander, (c) U-spring and (d) serpentine.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surface (surface Micromachining)

Le microusinage en surface consiste graver une couche micro usinage sacrificielle pour librer une couche suspendue. La couche sacrificielle possde une paisseur relativement faible qui p p q varie de quelques diximes de microns une dizaine de microns. On trouve peux de travaux liant cette technique de gravure au procd CMOS car l d CMOS, les i paisseurs d des couches d h dposes en microlectronique sont trop faibles pour tre utilises.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surface Contrairement aux technologies de microusinage en volume, les procds de microusinage en surface ne sont pas directement compatibles avec l procds standards d l microlectronique. ibl les d d d de la i l i Une des raisons de cette noncompatibilit est dordre thermique. En effet le dpt des couches de polysilicium se fait haute temprature et les niveaux mtalliques des procds microlectroniques, le plus souvent en aluminium, ne supportent pas de telles tempratures. Une deuxime raison est la distance entre les couches qui est trs faible en microlectronique. Pour la dflection, un minimum de distance est obligatoire pour pouvoir capter le signal signal. Les matriaux spcifiques utiliss constituent une troisime raison de noncompatibilit entre les technologies.Brahim Mezghani, ENISSlide 150

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique MEMS (Hybride)

Successiondecouchessacrificiellesetstructurelles Pasdecompatibilitaveclesprocdsstandards(tempratureetmatriaux)

Interconnexionncessaireentrepuces I t i i t Matriauxettechnologiesassezcouteux

ElectroniqueBrahim Mezghani, ENIS

CapteurSlide 151

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surface

Le terme microusinage en surface vient par opposition lexpression g p pp p microusinage en volume, car ici la gravure nattaque pas le silicium du substrat (bulk) mais plutt un empilement de diffrentes couches dposes. dposes Les couches dposes forment une succession de couches sacrificielles, formes par le dioxyde de silicium (SiO2), et de couches structurelles en polysilicium. La figure suivante explique le procd utilis pour la fabrication dune microstructure selon cette technique. A la fin (tape 6), les couches sacrificielles vont tre graves entirement ce qui permet de suspendre entirement, des parties des couches structurelles et voire mme de les librer.


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Etapesde ralisationdune microstructure microusineen surface.


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This technique uses the wetetching of the sacrificial layer, since system dimensions are very small, surface tension of water is very strong at this scale and a special apparatus is required to prevent the structures from definitely sticking onto the substrate surface when y g drying. The surface micromachining technology allows for very small and complicated structures with very thin gaps. The microsensors built with this technology generally use capacitive effects for both sensing and actuation. Accelerometers built with this technology can be hybrid i.e. with separate conditioning and readout integrated circuit and micro sensor units microsensor units.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surface Le microusinage en surface est trs employ dans les technologies spcifiques car il permet la fabrication de capteurs spcifiques, dtections capacitives (acclromtre, microphone capacitif,). Par contre, lespace entre le substrat et les couches suspendues nest pas suffisamment important et provoque d ff des f fuites thermiques importantes, limitant ainsi les applications thermiques.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surface Les couches doxyde sacrificielles sont graves de manire dfinir les zones dancrage des structures en polysilicium sur le substrat ou sur le d ancrage niveau infrieur. La figure suivante montre un schma en coupe dune technologie de g p g microusinage en surface avant et aprs gravure des oxydes sacrificiels. On peut remarquer la couche de nitrure sur tout le substrat, les trois couches structurelles de polysilicium ainsi que les couches doxydes sacrificielles et les zones dancrage.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: micro-usinage en surfacepolysilicium mtal Oxydes sacrificiels

Schmaencoupedunetechnologiedemicrousinageensurface : (a)avantgravuredesoxydessacrificiels. (b)aprsgravuredesoxydessacrificiels. (b) d d f lBrahim Mezghani, ENISSlide 159

Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique: Device complexity by structural layers La complexit potentielle dun systme lectromcanique croit exponentiellement avec le nombre de couches structurelles.


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie hybride vs technologie monolithique


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS pTechnologie spcifique (Hybride)

Exemples d technologie h b id E l de h l i hybrideMUMPs (Multi User MEMS Process) SUMMiT (S di Ul (Sandia Ultraplanar M l i l l MEMS T h l l Multilevel Technology) ) LIGA : Acronyme Allemand (Lithographie, Galvanoformung ( (lectrodposition), Abformung (moulage)) p ), g( g ))


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS et Applications

LeschampsdapplicationsdesMEMS

A t Automobile bil Mdecine Tlcommunications


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS et ApplicationsApplicationspourlautomobile


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS et ApplicationsApplicationspourlautomobile


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Chapitre IV : Procds de fabrication des MEMS et ApplicationsApplicationspourlamdecine


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Chapitre V

Exemples dApplications


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Chapitre V : Exemples dapplications p p pp

Plan du chapitre : Etude du microphone microusin capacitif micro usin Etude du microphone microusin inductif monolithique Etude dun acclromtre convectif CMOS MEMS


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Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousin Le microphone microusin est un capteur de pression ralis partir dune membrane place audessus dune cavit. La pression acoustique exerce sur la membrane provoque sa dformation qui donnera une variation dune grandeur lectrique. Donc, un microphone est un capteur de variation de pression acoustique. En utilisant la technologie des Microsystmes, il est possible de miniaturiser le microphone en l'intgrant sur une puce de silicium. On obtient ainsi, les Microphones MEMS : Rduction de la taille, du poids et de la consommation Possibilit de production en masse


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Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousincapacitif TechnologieHybrideLa structure fondamentale du microphone capacitif consiste en deux plaques parallles qui forment une capacit. Lune des deux plaques est un diaphragme mince et flexible. La deuxime plaque est paisse, rigide et contient les trous acoustiques. Ces trous sont ncessaires pour que lair pntre entre les deux plaques et puisse circuler librement, lors dun mouvement du diaphragme sous p q leffet dune pression acoustique incidente.

StructurefondamentaledumicrophonecapacitifBrahim Mezghani, ENISSlide 170

Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousincapacitif TechnologieHybrideLe fonctionnement du microphone capacitif est conditionn par lapplication dune l application d une tension de polarisation pour gnrer un champ lectrique constant entre les deux plaques du condensateur, qui sont le diaphragme et le backplate.

NouvellegnrationduphonecapacitifBrahim Mezghani, ENISSlide 171

Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousin Le rendement obtenu avec le microphone capacitif est assez satisfaisant compar aux autres types de microphones microusins. Gnralement, pour comparer les performances on doit spcifier :(1) La sensibilit acoustique, qui dcrit lefficacit de la transformation

de lnergie dun domaine (acoustique) un autre (lectrique). Pour g ( q ) ( q ) le microphone capacitif, on peut distinguer deux diffrentes sensibilits, qui sont : mcanique, SM (exprime en m/Pa) et lectrique, SE (exprime en V/m) La sensibilit totale du V/m). microphone est value par la multiplication des deux sensibilits et donc exprime en V/Pa. Gnralement, cette valeur est donne en mV/Pa. mV/Pa Sensitivity = SE x SM


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Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousin (2) La rponse en frquence (bande passante), qui est affecte par le trou d galisation dgalisation acoustique (pressure equlization hole) pour les basses frquences (f lr), et par les dimensions, nombres et emplacement des trous acoustiques dans le backplate pour les hautes frquences (f hr). (3) Un autre paramtre trs important est la quantit de bruit produite dans le microphone et le circuit de dtection lectrique. Cest le niveau de p q bruit de fond ou SPL "Sound Pressure Level" qui dtermine le niveau minimum de signal acoustique que le microphone peut dtecter. Donc, ce SPL devra tre le plus faible que possible.Brahim Mezghani, ENISSlide 173

Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:MicrophonemicrousininductifCOMSMEMS TechnologieMonolithiqueLa structure du microphone repose sur lutilisation de deux bobines concentriques et coplanaires. La premire bobine externe B1 est stationnaire et sera fixe sur le substrat. La deuxime bobine interne est solidaire une membrane flexible suspendue audessus dune microcavit.Electroniquede traitement BobineB2 BobineB1

Cavitmicrousine


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Chapitre V : Exemples dapplicationsCapteurdepression:Microphonemicrousininductif MicrophoneMEMSlectrodynamique TechnologieMonolithiqueLa circulation dun courant dans la bobine externe va engendrer la cration dun champ magntique au sein de B2. La vibration de la membrane sous leffet de la variation de pression, cre par les ondes acoustiques, engendre un dplacement de B2 par rapport B1. Ceci donne p p pp naissance une tension induite (fem) rcupre aux bornes de B2, proportionnelle la variation de la pression acoustique. Cette tension sera p q ensuite amplifie et traite par llectronique de traitement intgre sur la mme puce.

BobineB2

BobineB1


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Chapitre V : Exemples dapplicationsAcclromtreconvectifCOMSMEMS TechnologieMonolithique T h l i M lithi

GomtrieTroispontssuspendussontprolongs p p p g audessusdunecavit. Ladispositiondespontsmaximisela vitessedegravure. vitessedegravure Lespontssontcompossdedivers matires(oxyde,polycilicuim, aluminium,nitruredesilicium).


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Chapitre V : Exemples dapplicationsAcclromtreconvectifCOMSMEMS TechnologieMonolithique g q

Lacclromtre convectif est constitu dune rsistance chauffante en polysilicium intgre dans un pont qui est suspendue au dessus dune cavit microusine. Deux dtecteurs de temprature sont galement suspendus au dessus de la cavit, gale distance d l l d de llment chauffant. Lensemble est plac d h ff bl l dans un b botier h hermtique.Brahim Mezghani, ENISSlide 177

Chapitre V : Exemples dapplicationsAcclromtreconvectifCOMSMEMS:TechnologieMonolithique Rpartitiondelatempratureetfonctionnement

Without acceleration T1=TCM T T2=TCM

With accelerationT1=TCMT/2 T2=TCM+T/2

T=>R(T)=>V=>VoutBrahim Mezghani, ENISSlide 178

Rfrences bibliographique1. 2. 3. 4. 5 5. 6. 7. 8. 8 9. 10. 11. 12. 13. 14.

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Notes Cours CAII Mastere 2011-12

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