Techniques de fabrication des microsystèmes 2 : Systèmes microélectromécaniques 3D et intégration de matériaux actionneurs
336 pages
Français

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Description

Le second volume présente les procédés de fabrication utilisés dans la réalisation de microsystèmes fondés sur des microstructures électromécaniques " épaisses ", inhabituelles dans le domaine de la microélectronique. La photolithographie utilisant des résines en couches épaisses est particulièrement utile dans ce contexte, de même que les techniques d'attaque chimique " humide " de matériaux cristallins, le procédé LIGA, et l'usinage plasma " profond " du silicium. De plus, la réalisation de microactionneurs implique parfois le dépôt en couches minces et la structuration de matériaux " actifs " comme les matériaux piézoélectriques ou encore les alliages à mémoire de forme, dont l'élaboration est également détaillée dans ce volume.
La photolithographie de résines épaisses -N. Fabre, V. Conédéra. Procédés d'usinage de volume sur les matériaux cristallins -P. Blind. Les procédés de gravure profonde par voie sèche -C. Hibert. Le procédé LIGA -S. Megtert. Technologies d'assemblage de tranches et procédés dérivés -J. Boussey. Usinage abrasif par ultrasons -J.-J. Boy, E. Andrey. Microstéréolithographie -S. Corbel. Microtechnologie des alliages à mémoire de forme -L. Buchaillot, N. Chaillet. Élaboration de couches d'actionnement en PZT -P. Gonnard. Comportement mécanique des couches minces -M. Dupeux, A. Bosseboeuf. Index.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 01 mai 2004
Nombre de lectures 48
EAN13 9782746227064
Langue Français
Poids de l'ouvrage 7 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,0788€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Extrait

Techniques de fabrication des microsystèmes 2© LAVOISIER, 2004
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris
Serveur web : www.hermes-science.com
ISBN 2-7462-0818-0
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une
part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.Techniques de fabrication
des microsystèmes 2
systèmes microélectromécaniques 3D
et intégration de matériaux actionneurs
sous la direction de
Michel de LabachelerieIl a été tiré de cet ouvrage
30 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 30Techniques de fabrication des microsystèmes 2
sous la direction de Michel de Labachelerie
fait partie de la série MICROSYSTÈMES
dirigée par Jean-Pierre Goure et Jean-Claude Sabonnadière
TRAITÉ EGEM
ELECTRONIQUE – GÉNIE ELECTRIQUE – MICROSYSTÈMES
Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin
de disposer d’un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires
à la maîtrise de la conception, de la fabrication et de l’utilisation des
composants, circuits et systèmes utilisant l’électricité, l’optique et
l’électronique comme support.
Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements
physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines
traitées, ce traité constitue un état de l’art structuré autour des quatre
grands domaines suivants :
Electronique et micro-électronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes
Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux du domaine qu’il étudie. Une classification des différents
articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé
orientent le lecteur vers ses points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi
d’un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.Liste des auteurs
Eric ANDREY
FEMTO - ST
ENSMM - LCEP
Besançon
Pascal BLIND
CTM
Besançon
Alain BOSSEBOEUF
IEF
Université Paris Sud
Orsay
Jumana BOUSSEY
IMEP - INPG
Grenoble
Jean-Jacques BOY
ENSMM - LCEP
Besançon
Lionel BUCHAILLOT
IEMN
Lille
Nicolas CHAILLET
Laboratoire d’Automatique
Besançon
Véronique CONÉDÉRA
LAAS
Toulouse
Serge CORBEL
ENSIC
NancyMichel de LABACHELERIE
LPMO
Besançon
Michel DUPEUX
LTPCM
Université Joseph Fourier
Grenoble
Norbert FABRE
LAAS
Toulouse
Paul GONNARD
INSA
Lyon
Cyrille HIBERT
Plasma Etching
NMRC
Cork
Irlande
Stephan MEGTERT
LURE
Université Paris Sud
Orsay’

Table des matiŁres
Chapitre 1. La photolithographie de rØsines Øpaisses.............. 17
Norbert FABRE et VØronique CON D RA
1.1. Introduction.................................... 17
1.2. Les rØsines positives du type novolaque................... 18
1.2.1. Composition. RØactions chimiques de base.............. 18
1.2.2. Mise en uvre ............................... 20
1.2.2.1. Dispositif expØrimental ...................... 20
1.2.2.2. SchØma gØnØral de mise en uvre des rØsines positives
de grande Øpaisseur ............................. 21
1.2.3. RØsultats .................................. 27
1.3. RØsines nØgatives ................................ 28
1.3.1. RØsine SU-8 29
1.3.1.1. Composition. RØactions chimiques de base .......... 29
1.3.1.2. SchØma gØnØral de mise en uvre................ 29
1.4. Autres polymŁres 32
1.4.1. Polyimides ................................. 32
1.4.2. DØrivØs du benzocyclobutŁne (BCB) ................. 33
1.4.3. La polyphØnylquinoxaline (PPQ).................... 33
1.5. Les contaminations ............................... 34
1.5.1. Contamination due lenvironnement 34
1.5.2. Contamination par les liquides ..................... 35
1.5.2.1. Les contaminants organiques................... 35
1.5.2.2. LhumiditØ.............................. 35
1.5.2.3. Particules solides .......................... 36
1.6. Bibliographie ................................... 36












10 Techniques de fabrication des microsystŁmes 2
Chapitre 2. ProcØdØs d usinage de volume sur les matØriaux cristallins .. 39
Pascal BLIND
2.1. GØnØralitØs sur lusinage chimique du silicium par voie humide .... 39
2.1.1. Vitesse dattaque du (100)........................ 43
2.1.2. Etat de surface du Si(100) aprŁs usinage ............... 45
2.1.3. Usinage du silicium dorientation (110) ................ 47
2.1.4. Vitesse d attaque du silicium (110) .................. 47
2.2. Compensation de coins ............................. 48
2.3. Gravure isotrope du silicium par voie humide ............... 50
2.4. re profonde de volume du silicium par voie sŁche : deep RIE .. 52
2.5. Usinage du quartz ................................ 52
2.6. Bibliographie ................................... 56
Chapitre 3. Les procØdØs de gravure profonde par voie sŁche ........ 59
Cyrille HIBERT
3.1. Introduction.................................... 59
3.1.1. Les bases de la RIE profonde ...................... 59
3.1.2. Les rØacteurs de gravure profonde................... 59
3.1.3. CaractØrisation, mØtrologie et jargon de la gravure profonde . . . 63
3.2. La gravure profonde du silicium ....................... 66
3.2.1. Le procØdØ Bosch (procØdØ ambiant pulsØ).............. 67
3.2.1.1. Principe du procØdØ [BHA 95] .................. 67
3.2.1.2. Discussion .............................. 71
3.2.1.3. Exemples de microfabrications utilisant le procØdØ Bosch . 76
3.2.2. Le procØdØ ambiant non pulsØ ..................... 83
3.2.2.1. Principe du procØdØ ........................ 83
3.2.2.2. Exemples de microfabrications ................. 84
3.2.3. Le procØdØ cryogØnique ......................... 86
3.2.3.1. Principe du procØdØ 86
3.2.3.2. Discussion 90
3.3. La gravure profonde de la silice 90
3.3.1. Principe du procØdØ............................ 91
3.3.2. Exemples de microfabrications ..................... 94
3.4. La gravure profonde des polymŁres 94
3.4.1. Principe du procØdØ 94
3.4.2. Exemples de microfabrications 97
3.4.2.1. Les microØlectrodes implantables [MET 01] ......... 97
3.4.2.2. Diverses applications ....................... 97
3.5. Bibliographie ................................... 98















à


à



ç
Table des matiŁres 11
Chapitre 4. Le procØdØ LIGA............................. 101
Stephan MEGTERT
4.1. Introduction.................................... 101
4.2. Lithographie profonde par rayons X ..................... 104
4.2.1. Principe et nØcessitØ du rayonnement synchrotron ......... 104
4.2.2. La source : le rayonnement synchrotron ............... 106
4.2.3. Notions sur labsorption des rayons X................. 109
4.2.4. Les masques pour le LIGA ....................... 111
4.2.5. Les rØsines pour le LIGA et leur dØveloppement .......... 115
4.2.5.1. Une rØsine positive......................... 116
4.2.5.2. Une rØsine nØgative ........................ 120
4.2.6. Les substrats et ladhØrence rØsine-substrat.............. 121
4.2.7. Les paramŁtres d exposition ...................... 123
4.2.8. Facteurs influenant la prØcision de la lithographie profonde . . . 124
4.3. Quelques variantes de la lithographie profonde 125
4.3.1. Lithographie un seul niveau 125
4.3.2. Lithographie plusieurs niveaux .................... 126
4.3.3. Lithographie niveaux de gris ..................... 127
4.3.4. Des mØthodes exotiques ......................... 128
4.4. RØalisation des moules ............................. 128
4.5. Le moulage .................................... 129
4.6. Bibliographie ................................... 131
Chapitre 5. Technologies d assemblage de tranches et procØdØs dØrivØs.. 135
Jumana BOUSSEY
5.1. Introduction 135
5.2. Principales techniques dassemblage de tranches ............. 137
5.2.1. Assemblage de tranche par autosoudure directe ........... 137
5.2.1.1. Introduction ............................. 137
5.2.1.2. MØcanismes de surface lors de l assemblage de surfaces
hydrophiles .................................. 138
5.2.1.3. MØcanismes dede l assemblage de surfaces
hydrophobes 142
5.2.1.4. DØtails technologiques....................... 144
5.2.1.5. ProcØdure de collage direct compatible IC ........... 150
5.2.2. Assemblage de tranches par scellement anodique .......... 151
5.2.2.1. Introduction ............................. 151
5.2.2.2. ProcØdØ de scellement anodique ................. 152
5.2.2.3. Avantages et limites ........................ 153
5.2.3. Assemblage de tranches laide dun film adhØsif ......... 154
5.2.3.1. Collage de plaques Ølectrostatique................ 154



























12 Techniques de fabrication des microsystŁmes 2
5.2.3.2. Collage de plaques avec spin-on glass ............. 155
5.3. Applications des techniques dassemblage de tranches .......... 155
5.3.1. Fabrication de substrats silicium sur isolant
(SOI : silicon on insulator) ........................... 155
5.3.1.1. Introduction ............................. 155
5.3.1.2. FiliŁres « BESOI »......................... 157
5.3.1.3. FiliŁres Unibond .......................... 159
5.3.2. Applications dans le domaine des MEMS .............. 160
5.3.2.

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