EP3697726A1 - Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium - Google Patents

Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium

Info

Publication number
EP3697726A1
EP3697726A1 EP18785619.0A EP18785619A EP3697726A1 EP 3697726 A1 EP3697726 A1 EP 3697726A1 EP 18785619 A EP18785619 A EP 18785619A EP 3697726 A1 EP3697726 A1 EP 3697726A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
silicon nitride
manufacturing
silicon
positioning
faces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18785619.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Luca Ribetto
Matthieu PETIT
Joël COLLET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tronics Microsystems SA
Original Assignee
Tronics Microsystems SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tronics Microsystems SA filed Critical Tronics Microsystems SA
Publication of EP3697726A1 publication Critical patent/EP3697726A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0075—For improving wear resistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00206—Processes for functionalising a surface, e.g. provide the surface with specific mechanical, chemical or biological properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B15/00—Escapements
    • G04B15/14—Component parts or constructional details, e.g. construction of the lever or the escape wheel
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
    • G04B17/06—Oscillators with hairsprings, e.g. balance
    • G04B17/066—Manufacture of the spiral spring
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04D—APPARATUS OR TOOLS SPECIALLY DESIGNED FOR MAKING OR MAINTAINING CLOCKS OR WATCHES
    • G04D3/00—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials
    • G04D3/0002—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe
    • G04D3/0028—Watchmakers' or watch-repairers' machines or tools for working materials for mechanical working other than with a lathe for components of the escape mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03—Microengines and actuators
    • B81B2201/035—Microgears

Definitions

  • the invention relates to the technical field of manufacturing silicon micromechanical parts, that is to say parts whose interactions within an assembly make it possible to produce, transmit and / or transform a movement, and whose one of the dimensions, such as height or thickness, is submillimetric.
  • the invention finds a particularly advantageous application for a clockwork mechanism, especially for the exhaust parts.
  • Timepieces are conventionally machined from metal.
  • deep reactive ionic etching techniques also known as “Deep Reactive Ion Etching” or DRIE in Anglo-Saxon literature
  • DRIE Deep Reactive Ion Etching
  • the crystallographic structure of silicon may have greater weaknesses than metal machined parts.
  • the backing layer increases the size of the silicon part.
  • the silicon parts may require decoration, for example a specific coloring to integrate into the aesthetics of a clockwork mechanism. This decoration is conventionally performed during the deposition of the reinforcing layer by increasing the thickness of the reinforcing layer.
  • the technical problem of the invention thus consists in improving the existing machining techniques of the silicon micromechanical parts to carry out a decoration on a micromechanical component without increasing the size of the micromechanical component.
  • the present invention proposes to answer this technical problem by distinguishing several faces of the micromechanical part and depositing a reinforcing layer on the face or faces of the part intended to undergo friction while the face or faces intended to receive a decoration make subject of a specific treatment after etching of the reinforcing layer.
  • the invention relates to a method for manufacturing a micromechanical silicon part comprising the following steps:
  • machining a silicon wafer so as to create a micromechanical structure said structure comprising at least one contact face intended to support forces and at least one positioning face intended to position said structure;
  • the invention is characterized in that said method also comprises the following steps:
  • the invention thus makes it possible to use silicon nitride to improve the strength of the micromechanical part whereas the oxidation makes it possible to create a layer of silicon oxide so as to improve the surface state and / or to create patterns on the face or faces of the parts that are not solicited.
  • the thickness of the nitride layer can be calibrated only to meet the friction constraints without increasing the volume of the part at the positioning face or faces.
  • said silicon nitride layer has a thickness of between 50 and 500 nm. This embodiment makes it possible to respond effectively to the frictional stresses experienced by the gears and the exhaust parts of a clockwork mechanism.
  • said oxidation step is performed to create a silicon oxide pattern whose thickness is between 70 and 500 nm. This embodiment makes it possible to create a distinctive pattern by limiting the impact of the pattern on the weight of the piece.
  • said part corresponds to a toothed wheel or to an escape wheel in which said contact face corresponds to a toothing and two positioning faces correspond to the upper and lower faces.
  • said part corresponds to an anchor in which said contact faces correspond to two branches and a pivot and two positioning faces correspond to the upper and lower faces.
  • said oxidation step is performed until creating a pattern forming an optical network.
  • This embodiment makes it possible to form an anti-counterfeiting device making it possible to identify a specific micromechanical component by analysis of the optical network.
  • said method also comprises the following step: oxidation of a second positioning face devoid of silicon nitride and oxidation.
  • This embodiment makes it possible to produce different decorations on two different faces of a micromechanical component.
  • the upper face may comprise decorative motifs intended to integrate the micromechanical component into the aesthetics of a clockwork mechanism while the lower face includes an anti-counterfeiting device.
  • said step of depositing a silicon nitride layer is carried out by a sub-atmospheric pressure chemical vapor deposition method.
  • This embodiment makes it possible to effectively associate the silicon nitride with the silicon structure.
  • the subatmospheric chemical vapor deposition method is also known by the acronym LPCVD for "Low Pressure Chemical Vapor Deposition" in the English literature.
  • said step of etching said silicon nitride layer is performed by a dry plasma torch etching process.
  • This embodiment makes it possible to remove the silicon nitride effectively and precisely.
  • the method of dry plasma torch is also known by the acronym ICP-RIE for "Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion Etching" in the Anglo-Saxon literature.
  • FIG. 1 illustrates the steps of the method of the invention. invention as well as the treatments undergone by a micromechanical component during these steps.
  • FIG. 1 illustrates a method of manufacturing a silicon micromechanical part 11, that is to say a part whose core is made of silicon.
  • the first step 50 consists in machining a silicon wafer 12 to form the core of the micromechanical component 11.
  • the plate 12 is machined so as to form a gear whose dimensions are millimeter order.
  • other micromechanical silicon parts can be made without changing the invention.
  • This first step 50 makes it possible to obtain a micromechanical structure 13 comprising several faces 14-15.
  • a contact face 14 of the structure 13 is intended to withstand the forces, for example shocks, friction ...
  • the forces experienced by the contact face 14 correspond to the friction experienced by the teeth .
  • the forces experienced by the contact face 14 correspond to the shocks of the anchor with the escape wheel.
  • the structure 13 also comprises a positioning face 15 which is not stressed to respond to the forces experienced by the structure 13 but which is conventionally used during assembly of the micromechanical part 11 to position the part 11 in a mechanism.
  • the invention proposes to treat these faces 14-15 distinctly. More specifically, the invention proposes to cover the contact face 14 with a silicon nitride reinforcing layer 16 while at least one positioning face 15 is covered with a layer of silicon oxide 17.
  • the micromechanical structure 13 undergoes a first treatment to cover the entire micromechanical structure 13 with a layer of silicon nitride 16.
  • the silicon nitride layer 16 may be deposited by a chemical vapor deposition process at subatmospheric pressure. Following this deposition step, the entire micromechanical structure 13 is covered with a layer of silicon nitride 16 with a substantially equivalent thickness e between all the faces 14-15.
  • the thickness e1 is between 50 and 500 nm.
  • this silicon nitride layer 16 must be removed at the level of at least one positioning face 15.
  • an etching of the Silicon nitride layer 16 is formed at at least one positioning face 15 for which the formation of the silicon oxide layer 17 is sought.
  • the silicon nitride layer 16 of a positioning face 15, or of two positioning faces 15, can be etched in this third step 52.
  • the silicon nitride layer 16 of the two positioning faces 15 is etched so that the two positioning faces of the structure 13 are free of the silicon nitride layer 16. ensure the removal of the silicon nitride layer 16, the etching can be performed by a dry plasma torch etching process with an exposure time greater than the theoretical time to remove the entire thickness and the coating layer. It follows that a part of the silicon nitride layer 16 present on the contact face 14 can be removed in an area 18 close to the positioning faces 15 without changing the invention because the largest part of the contact face 14 is always protected by the silicon nitride layer 16.
  • a silicon oxide layer 17 with a thickness e2 which may be different from the thickness e1 of the silicon nitride layer 16.
  • the oxidation is carried out to create an oxide pattern of silicon 17 whose thickness e2 is between 70 and 500 nm.
  • the thickness e2 of the silicon oxide layer 17 can be determined to modify the color of the part 11 at the level of at least one positioning face 15.
  • the oxidation can be structured to form an optical network or to write information about the workpiece 11 using the silicon oxide layer 17.
  • first positioning face 15 it is also possible to etch a first positioning face 15 and to oxidize this first positioning face 15 to form a first silicon oxide layer 17 and to repeat these operations to etch another positioning face 15.
  • etch a first positioning face 15 it is also possible to etch a first positioning face 15 and to oxidize this first positioning face 15 to form a first silicon oxide layer 17 and to repeat these operations to etch another positioning face 15.
  • the invention makes it possible to obtain a distinct oxidation between several positioning faces 15.
  • the invention makes it possible to obtain a micromechanical part 11 with faces 14-15 treated differently in order to adapt more effectively to the constraints of realization, such as as the color or marking of a piece, without modifying the resistance and without negatively impacting the weight of the piece 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication (10) d'une pièce micromécanique (11) en silicium comportant les étapes suivantes : - usinage (50) d'une plaque de silicium (12) de sorte à créer une structure micromécanique (13), ladite structure (13) comportant au moins une face de contact (14) destinée à supporter des efforts et au moins une face de positionnement (15) destinée à positionner ladite structure (13); - dépôt (51) d'une couche de nitrure de silicium (16) sur toutes les faces de ladite structure (13); - gravure (52) de ladite couche de nitrure de silicium (16) sur au moins une face de positionnement (15); et - oxydation (53) de ladite au moins une face de positionnement (15) sur les parties dépourvues de nitrure de silicium.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE
MICROMECANIQUE EN SILICIUM DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine technique de la fabrication de pièces micromécaniques en silicium, c'est-à-dire des pièces dont les interactions au sein d'un assemblage permettent de produire, transmettre et/ou transformer un mouvement, et dont l'une des dimensions, telle que la hauteur ou l'épaisseur, est submillimétrique.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour un mécanisme d'horlogerie, notamment pour les pièces d'échappement. ART ANTÉRIEUR
Les pièces d'horlogerie sont classiquement usinées en métal. Le développement des techniques de gravure ionique réactive profonde (également appelées « Deep Reactive Ion Etching » ou DRIE dans la littérature anglo-saxonne) a permis de réaliser avec précision des pièces d'horlogerie en silicium, telles que les spiraux, les engrenages, les roues d'échappements ou les ancres.
La réalisation d'une pièce en silicium avec les techniques de gravure ionique réactive profonde permet d'atteindre des précisions d'usinage de l'ordre du micron au dixième de micron.
Cependant, la structure cristallographique du silicium peut présenter des faiblesses plus importantes que les pièces usinées en métal. Pour répondre aux contraintes de frictions subies par des engrenages en silicium, il est connu de la demande de brevet internationale N° WO 2007/00271 de renforcer les pièces en silicium par le dépôt d'une couche d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium tout autour de la pièce. Cependant, la couche de renfort augmente la taille de la pièce en silicium. Outre le renforcement, les pièces de silicium peuvent nécessiter une décoration, par exemple une coloration spécifique pour s'intégrer dans l'esthétique d'un mécanisme d'horlogerie. Cette décoration est classiquement réalisée lors du dépôt de la couche de renfort en augmentant l'épaisseur de la couche de renfort.
Le problème technique de l'invention consiste donc à améliorer les techniques d'usinage existantes des pièces micromécaniques en silicium pour réaliser une décoration sur une pièce micromécanique sans augmenter la taille de la pièce micromécanique. INVENTION
La présente invention propose de répondre à ce problème technique en distinguant plusieurs faces de la pièce micromécanique et en déposant une couche de renfort sur la ou les faces de la pièce destinées à subir les frictions alors que la ou les faces destinées à recevoir une décoration font l'objet d'un traitement spécifique après gravure de la couche de renfort.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce micromécanique en silicium comportant les étapes suivantes :
- usinage d'une plaque de silicium de sorte à créer une structure micromécanique, ladite structure comportant au moins une face de contact destinée à supporter des efforts et au moins une face de positionnement destinée à positionner ladite structure ; et
- dépôt d'une couche de nitrure de silicium sur toutes les faces de ladite structure. L'invention se caractérise en ce que ledit procédé comporte également les étapes suivantes :
- gravure de ladite couche de nitrure de silicium sur au moins une face de positionnement; et
- oxydation de ladite au moins une face de positionnement sur les parties dépourvues de nitrure de silicium. L'invention permet ainsi d'utiliser le nitrure de silicium pour améliorer la solidité de la pièce micromécanique alors que l'oxydation permet de créer une couche d'oxyde de silicium de sorte à améliorer l'état de surface et/ou de créer des motifs sur la ou les faces de la pièces qui ne sont pas sollicités.
La couche de nitrure étant utilisée uniquement sur la face de contact, l'épaisseur de la couche de nitrure peut être calibrée uniquement pour répondre aux contraintes de frictions sans augmenter le volume de la pièce au niveau de la ou des faces de positionnement.
Selon un mode de réalisation, ladite couche de nitrure de silicium présente une épaisseur comprise entre 50 et 500 nm. Ce mode de réalisation permet de répondre efficacement aux contraintes de frictions subies par les engrenages et les pièces d'échappement d'un mécanisme d'horlogerie.
Selon un mode de réalisation, ladite étape d'oxydation est réalisée jusqu'à créer un motif d'oxyde de silicium dont l'épaisseur est comprise entre 70 et 500 nm. Ce mode de réalisation permet de créer un motif distinctif en limitant l'impact du motif sur le poids de la pièce.
Selon un mode de réalisation, ladite pièce correspond à une roue dentée ou à une roue d'échappement dans laquelle ladite face de contact correspond à une denture et deux faces de positionnement correspondent aux faces supérieures et inférieures. Selon un mode de réalisation, ladite pièce correspond à une ancre dans laquelle lesdites faces de contact correspondent à deux branches et à un pivot et deux faces de positionnement correspondent aux faces supérieures et inférieures.
Selon un mode de réalisation, ladite étape d'oxydation est réalisée jusqu'à créer un motif formant un réseau optique. Ce mode de réalisation permet de former un dispositif anti-contrefaçon permettant d'identifier une pièce micromécanique spécifique par analyse du réseau optique. Selon un mode de réalisation, ledit procédé comporte également l'étape suivante : - oxydation d'une seconde face de positionnement dépourvue de nitrure de silicium et d'oxydation. Ce mode de réalisation permet de réaliser des décorations différentes sur deux faces différentes d'une pièce micromécanique. Par exemple, la face supérieure peut comporter des motifs de décoration destinés à intégrer la pièce micromécanique dans l'esthétique d'un mécanisme d'horlogerie alors que la face inférieure comporte un dispositif anti contrefaçon.
Selon un mode de réalisation, ladite étape de dépôt d'une couche de nitrure de silicium est réalisée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur à pression sous- atmosphérique. Ce mode de réalisation permet d'associer efficacement le nitrure de silicium avec la structure de silicium. Le procédé de dépôt chimique en phase vapeur à pression sous-atmosphérique est également connu sous l'acronyme LPCVD pour « Low Pressure Chemical Vapor Déposition » dans la littérature anglo-saxonne.
Selon un mode de réalisation, ladite étape de gravure de ladite couche de nitrure de silicium est réalisée par un procédé de gravure sèche à torche à plasma. Ce mode de réalisation permet de retirer efficacement et précisément le nitrure de silicium. Le procédé de gravure sèche à torche à plasma est également connu sous l'acronyme ICP-RIE pour « Inductively Coupled Plasma - Reactive-Ion Etching » dans la littérature anglo-saxonne.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE LA FIGURE
La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui duquel l'unique figure 1 illustre les étapes du procédé de l'invention ainsi que les traitements subis par une pièce micromécanique lors de ces étapes.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
La figure 1 illustre un procédé de fabrication 10 d'une pièce micromécanique 11 en silicium, c'est-à-dire une pièce dont l'âme est en silicium. La première étape 50 consiste à usiner une plaque de silicium 12 pour former l'âme de la pièce micromécanique 11. Dans l'exemple de la figure 1, la plaque 12 est usinée de sorte à former un engrenage dont les dimensions sont de l'ordre du millimètre. En variante, d'autres pièces micromécaniques en silicium peuvent être réalisées sans changer l'invention.
Cette première étape 50 permet d'obtenir une structure micromécanique 13 comportant plusieurs faces 14-15. Une face de contact 14 de la structure 13 est destinée à supporter les efforts, par exemple les chocs, les frictions... Dans le cas d'un engrenage, les efforts subis par la face de contact 14 correspondent aux frictions subies par les dentures. Dans le cas d'une ancre d'un mécanisme d'horlogerie, les efforts subis par la face de contact 14 correspondent aux chocs de l'ancre avec la roue d'échappement. Outre cette face de contact 14, la structure 13 comporte également une face de positionnement 15 qui n'est pas sollicitée pour répondre aux efforts subis par la structure 13 mais qui est classiquement utilisée lors du montage de la pièce micromécanique 11 pour positionner la pièce 11 dans un mécanisme.
Ces deux faces 14-15 n'étant pas destinées à répondre aux mêmes contraintes mécaniques, l'invention propose de traiter ces faces 14-15 distinctement. Plus précisément, l'invention propose de recouvrir la face de contact 14 d'une couche de renfort en nitrure de silicium 16 alors qu'au moins une face de positionnement 15 est recouverte d'une couche d'oxyde de silicium 17. Pour ce faire, dans une seconde étape 51, la structure micromécanique 13 subit un premier traitement permettant de recouvrir l'ensemble de la structure micromécanique 13 d'une couche de nitrure de silicium 16. Par exemple, la couche de nitrure de silicium 16 peut être déposée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur à pression sous- atmosphérique. Suite à cette étape de dépôt, l'ensemble de la structure micromécanique 13 est recouverte d'une couche de nitrure de silicium 16 avec une épaisseur el sensiblement équivalente entre toutes les faces 14-15. De préférence, l'épaisseur el est comprise entre 50 et 500 nm. Pour recouvrir une face de positionnement 15 d'une couche d'oxyde de silicium 17, cette couche de nitrure de silicium 16 doit être supprimée au niveau d'au moins une face de positionnement 15. Dans une troisième étape 52, une gravure de la couche de nitrure de silicium 16 est réalisée au niveau d'au moins une face de positionnement 15 pour laquelle la formation de la couche d'oxyde de silicium 17 est recherchée. Ainsi, la couche de nitrure de silicium 16 d'une face de positionnement 15, ou de deux faces de positionnement 15, peut être gravée dans cette troisième étape 52.
Dans l'exemple de la figure 1, la couche de nitrure de silicium 16 des deux faces de positionnement 15 est gravée de sorte à ce que les deux faces de positionnement de la structure 13 soient exemptes de la couche de nitrure de silicium 16. Pour s'assurer du retrait de la couche de nitrure de silicium 16, la gravure peut être effectuée par un procédé de gravure sèche à torche à plasma avec un temps d'exposition supérieur au temps théorique pour supprimer toute l'épaisseur el de la couche de nitrure de silicium 16. Il s'ensuit qu'une partie de la couche de nitrure de silicium 16 présente sur la face de contact 14 peut être supprimée dans une zone 18 proche des faces de positionnement 15 sans changer l'invention car la plus grande partie de la face de contact 14 est toujours protégée par la couche de nitrure de silicium 16. Lorsque la couche de nitrure de silicium 16 est supprimée au niveau d'au moins une face de positionnement 15, il est possible d'oxyder la structure 13 de sorte à former une couche d'oxyde de silicium 17 sur les parties de la structure 13 qui ne sont pas protégées par la couche de nitrure de silicium 16. Une quatrième étape 53 consiste donc à réaliser cette oxydation de sorte à obtenir la croissance d'une couche d'oxyde de silicium 17 avec une épaisseur e2 qui peut être différente de l'épaisseur el de la couche de nitrure de silicium 16. De préférence, l'oxydation est réalisée jusqu'à créer un motif d'oxyde de silicium 17 dont l'épaisseur e2 est comprise entre 70 et 500 nm.
L'épaisseur e2 de la couche d'oxyde de silicium 17 peut être déterminée pour modifier la couleur de la pièce 11 au niveau d'au moins une face de positionnement 15. En variante, l'oxydation peut être structurée pour former un réseau optique ou pour écrire des informations sur la pièce 11 en utilisant la couche d'oxyde de silicium 17. En variante, il est possible de graver uniquement une face de positionnement 15 et d'oxyder cette face de positionnement 15 pour former une couche d'oxyde de silicium 17.
En variante, il est également possible de graver une première face de positionnement 15 et d'oxyder cette première face de positionnement 15 pour former une première couche d'oxyde de silicium 17 et de recommencer ces opérations pour graver une autre face de positionnement 15. Ainsi, il est possible d'obtenir une oxydation distincte entre plusieurs faces de positionnement 15. L'invention permet d'obtenir une pièce micromécanique 11 avec des faces 14-15 traitées différemment afin de s'adapter plus efficacement aux contraintes de réalisation, telles que la couleur ou le marquage d'une pièce, sans modifier la résistance et sans impacter négativement le poids de la pièce 11.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication (10) d'une pièce micromécanique (11) en silicium comportant les étapes suivantes :
- usinage (50) d'une plaque de silicium (12) de sorte à créer une structure micromécanique (13), ladite structure (13) comportant au moins une face de contact (14) destinée à supporter des efforts et au moins une face de positionnement (15) destinée à positionner ladite structure (13) ; et
- dépôt (51) d'une couche de nitrure de silicium (16) sur toutes les faces de ladite structure (13) ;
caractérisé en ce que ledit procédé comporte également les étapes suivantes :
- gravure (52) de ladite couche de nitrure de silicium (16) sur au moins une face de positionnement (15); et
- oxydation (53) de ladite au moins une face de positionnement (15) sur les parties dépourvues de nitrure de silicium.
2. Procédé de fabrication selon la revendication 1 , dans lequel ladite couche de nitrure de silicium (16) présente une épaisseur (el) comprise entre 50 et 500 nm.
3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite étape d'oxydation est réalisée jusqu'à créer un motif d'oxyde de silicium (17) dont l'épaisseur (e2) est comprise entre 70 et 500 nm.
4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite pièce (11) correspond à une roue dentée ou à une roue d'échappement dans laquelle ladite face de contact (14) correspond à une denture et deux faces de positionnement (15) correspondent aux faces supérieures et inférieures.
5. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ladite pièce (11) correspond à une ancre dans laquelle lesdites faces de contact (14) correspondent à deux branches et à un pivot et deux faces de positionnement (15) correspondent aux faces supérieures et inférieures.
6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ladite étape d'oxydation (53) est réalisée jusqu'à créer un motif (17) formant un réseau optique.
7. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit procédé comporte également l'étape suivante :
- oxydation d'une seconde face de positionnement (15) sur les parties dépourvues de nitrure de silicium et d'oxydation.
8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel ladite étape de dépôt (51) d'une couche de nitrure de silicium (16) est réalisée par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur à pression sous-atmosphérique.
9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel ladite étape de gravure (52) de ladite couche de nitrure de silicium (16) est réalisée par un procédé de gravure sèche à torche à plasma.
EP18785619.0A 2017-10-20 2018-10-12 Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium Withdrawn EP3697726A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1759879A FR3072688B1 (fr) 2017-10-20 2017-10-20 Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium
PCT/EP2018/077842 WO2019076742A1 (fr) 2017-10-20 2018-10-12 Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3697726A1 true EP3697726A1 (fr) 2020-08-26

Family

ID=61003144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18785619.0A Withdrawn EP3697726A1 (fr) 2017-10-20 2018-10-12 Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3697726A1 (fr)
FR (1) FR3072688B1 (fr)
WO (1) WO2019076742A1 (fr)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1904901B2 (fr) 2005-06-28 2013-07-10 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Piece de micro-mecanique renforcee
CH707797A1 (fr) * 2013-03-28 2014-09-30 Silicior Sa Procédé de fabrication d'une pièce micro-mécanique essentiellement plane, et pièce micro-mécanique comportant au moins une portion formée d'oxyde de silicium.
FR3006304B1 (fr) * 2013-05-28 2015-07-03 Commissariat Energie Atomique Procede de realisation d'une partie suspendue d'une structure microelectronique et/ou nanoelectronique dans une partie monolithique d'un substrat
CH711247B1 (fr) * 2015-06-25 2019-08-15 Nivarox Sa Pièce de micromécanique avec une surface de contact diminuée et son procédé de fabrication.

Also Published As

Publication number Publication date
FR3072688A1 (fr) 2019-04-26
WO2019076742A1 (fr) 2019-04-25
FR3072688B1 (fr) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3035128B1 (fr) Procédé de réalisation d'un composant décoré d'une pièce d'horlogerie ou de bijouterie
EP2767870B1 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce de micromécanique monobloc comportant au moins deux niveaux fonctionnels distincts
EP3109199A1 (fr) Piece a base de silicium avec au moins un chanfrein et son procede de fabrication
CH713250B1 (fr) Procédé de fabrication d'un élément d'habillage, notamment d'un cadran, d'horlogerie ou de bijouterie, en matériau non conducteur et comportant des décors gravés métallisés et/ou colorés.
EP3066044B1 (fr) Pièce de micromécanique creuse, à plusieurs niveaux fonctionnels et monobloc en un matériau à base d'un allotrope synthétique du carbone
EP2326995A1 (fr) Système d'engrenage pour une pièce d'horlogerie
EP3536826A1 (fr) Procede de fabrication d'un decor metallique sur un cadran et cadran obtenu selon ce procede
EP2316299B1 (fr) Pièce comportant une structure en matériau inorganique et un revêtement élastomère et procédé pour l'obtention d'une telle pièce
EP3839624A1 (fr) Procede de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procede
EP3168697B1 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce à base de silicium avec au moins un motif à illusion d'optique
FR3072688B1 (fr) Procede de fabrication d'une piece micromecanique en silicium
EP3951512A1 (fr) Procede de fabrication d'une piece comprenant au moins un motif metallise en trois dimensions
EP3141966B1 (fr) Procede de formation d'une surface decorative sur une piece micromecanique horlogere et ladite piece micromecanique horlogere
EP2881808B1 (fr) Procédé de fabrication d'un composant horloger
CH711248B1 (fr) Pièce à base de silicium avec au moins un chanfrein et son procédé de fabrication.
CH715191B1 (fr) Procédé de décoration d'un composant d'habillage en horlogerie.
EP3839659B1 (fr) Procédé de décoration d'une pièce mécanique
WO2022253983A1 (fr) Procédé de fabrication d'un composant de mouvement horloger
EP4312085A1 (fr) Procédé de fabrication d'un composant horloger
CH711740A2 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce à base de silicium avec au moins un motif à illusion d'optique.
CH700528B1 (fr) Pont ou platine pour un mouvement horloger.
EP4170434A1 (fr) Procede de decoration d'un substrat
CH701988B1 (fr) Procédé de fabrication d'un évidement oblique dans une couche de silicium.
CH717713A2 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce comprenant au moins un motif métallisé en trois dimensions.
CH716967A2 (fr) Procédé de fabrication d'un composant horloger et composant obtenu selon ce procédé.

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200410

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B81B 3/00 20060101ALI20210303BHEP

Ipc: G04D 3/00 20060101ALI20210303BHEP

Ipc: G04B 15/14 20060101ALI20210303BHEP

Ipc: C23C 16/34 20060101AFI20210303BHEP

Ipc: G04B 17/06 20060101ALI20210303BHEP

Ipc: G04B 13/02 20060101ALI20210303BHEP

Ipc: B81C 1/00 20060101ALI20210303BHEP

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20210412

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20210824