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Auteur(s)
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Jean-Sébastien DANEL : Ingénieur IEG et ESE - Docteur-Ingénieur (Instrumentation Optique) - Ingénieur au LETI-CEA Grenoble
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le silicium monocristallin est de plus en plus employé pour la réalisation de nouveaux dispositifs mécaniques ultra-miniaturisés. Cet article vise à décrire certaines des techniques permettant l’obtention de telles structures : usinage chimique, gravure sèche, gravure électrochimique, épitaxie, scellement...
Le micro-usinage (de matériaux cristallins ou non) est fondé sur les techniques de fabrication collective, qui ont permis l’avènement des puces circuits intégrés en les rendant très peu coûteuses. Les puces sont réalisées simultanément, ce qui répartit le coût de fabrication entre toutes les pièces.
Au cours des étapes de fabrication des circuits intégrés en silicium, les technologues ont été amenés à utiliser des procédés d’attaque chimique pouvant conduire à la réalisation de formes tridimensionnelles telles que cavités, trous, pyramides, rainures, hémisphères, poutres en surplomb, membranes... Par la suite, d’autres moyens de gravure, plus complexes se sont développés.
Ce principe d’usiner des formes de très petite taille ou avec des précisions très grandes n’est pas limité au silicium, mais peut s’appliquer à d’autres substrats (quartz, germanium, arséniure de gallium...). Le silicium demeure cependant le principal matériau utilisé, du fait de l’accumulation de connaissances issues des technologies de fabrication des circuits intégrés.
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2. Silicium
2.1 Introduction
Comme on l’a vu dans le paragraphe 1.1, de la même façon que le silicium a révolutionné l’électronique, il est en passe de modifier nos conceptions en ce qui concerne les dispositifs mécaniques miniatures, donnant naissance au concept de micromécanique.
Dans le cas du silicium, des composants micromécaniques peuvent être associés ou interfacés avantageusement avec des circuits micro-électroniques.
Nous présentons, dans ce paragraphe 2, les principales techniques permettant la réalisation de ces structures micromécaniques en silicium.
HAUT DE PAGE2.2 Gravure chimique
Cette technique est peut-être encore celle qui est la plus utilisée à l’heure actuelle, car la plus simple à mettre en œuvre. Toutes ses possibilités sont sans doute loin d’avoir été exploitées.
HAUT DE PAGE
La première étape est la même pour le micro-usinage que pour la micro-électronique : c’est la microphotolithographie, technique permettant de reproduire un motif prédéterminé sur la surface de la tranche de silicium (figure 1).
On crée tout d’abord une couche protectrice en silice (SiO2) (par dépôt ou par oxydation), en nitrure de silicium (Si3N4) ou en métal sur cette surface (figure 1a ). L’épaisseur de cette couche est typiquement de quelques centaines de nanomètres. On dépose ensuite sur cette surface...
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Silicium
BIBLIOGRAPHIE
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