FR2550885A1 - Perfectionnements aux procedes pour appliquer un materiau semi-conducteur sur un substrat - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR APPLIQUER UN MINCE FILM D'UN MATERIAU SEMI-CONDUCTEUR 16 SUR UN SUBSTRAT 10 TEL QU'UN DIAPHRAGME EN ACIER INOXYDABLE, A DES TEMPERATURES INFERIEURES A CELLES POUR LESQUELLES LES PROPRIETES MECANIQUES DU SUBSTRAT NE SONT PAS SENSIBLEMENT MODIFIEES OU DETERIOREES. LES PRODUITS D'UN TEL PROCEDE PEUVENT ETRE UTILISEES COMME FAISANT PARTIE DE L'ELEMENT ACTIF DE TRANSDUCTEUR SENSIBLE A DES CONTRAINTES, A DES PRESSIONS ET A DES FORCES.
Description
Perfectionnements aux procédés pour appliquer un matériau semi-conducteur
sur un substrat La présente invention concerne des procédés pour appliquer un materiau semi-conducteur sur un substrat et des produits dans lesquels sont incorporés des substrats ainsi traités. Un tel produit est un transducteur d'extensomètre dans lequel le substrat est un mince diaphragme et dans lequel un motif résistant de matériau conducteur est formé au niveau de la surface conductrice, d'o il résulte qu'une 10 contrainte dans le diaphragme provoque une contrainte correspondante dans le matériau semi-conducteur et une variation de la valeur de la résistance du motif
fonction de cette contrainte.
On connaît l'utilisation d'un mince film de matériau résistant, évaporé ou pu Lvérise directement sur un élément
mécanique contraint pour former un élément d'extensometre.
L'élement contraint peut de façon caracteristique être le diaphragme d'un transducteur de pression et peut être en un matériau, tel que l'acier inoxyaaole, qui est chimiquement inerte vis-a-vis d'une variéte de fluides industriels et qui peut être soudé sur un materiau similaire pour forme 4 une enceinte inerte globale comprenant un
orifice de pression et un diaphragme.
De tels extensometres présentent es caractéristiques souhaitaoles de robustesse, d'insensibilité aux variations de température, d'une stabilité à long terme et d'absence de déformation plastique Leur facteur d'éta5 lonnmge (variation du rapport de la résistance unitaire à la contrainte unitaire) et ainsi leur plage globale de mesure sont cependant relativement faibles si on les
compare à ceux d'extensomètres connus formés de silicium monocristallin par des techniques développées dans l'in10 dustrie des semi-conducteurs.
Les extansomètres à silicium monocristallin peuvent avoir des facteurs d'étalonnage cinquante fois supérieurs à ceux des extensomètres résistants à film mince Ils sont toute15 fois plus sensibles à la température et nécessitent d'ôtre mécaniquement liés de quelque manière que ce soit, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une tige de force, soit couplés hydrauliquement au moyen d'un fluide, à un diaphragme en acier inoxydable ou en tout autre produit si l'on exige qu'ils soient chimiquement inertes vis-à-vis du milieu sous pression En variante, le silicium monocristallin lui-meme peut former le diaphragme de pression,
mais au prix de la sensibilité du silicium lui-même, du matériau compatible auquel il est lié et de l'interface 25 de liaison à certains agents industriels.
Le dépôt de film mince de silicium conducteur sur des substrats en silicium ou en dioxide de silicium est utilisé dans la technologie standard des semi-conducteurs. 30 Cependant, dans ces techniques de dépôt, on utilise de façon caractéristique des températures de 800 ou -00 C, lesquelles ne sont pas compatibles avec le maintien de ces caractéristiques de l'acier inoxydable recuit qui
sont importantes pour un fonctionnement précis et stable, 35 par exemple d'un diaphragme de mesure des pressions.
L'invention procure donc un procédé pour appliquer un mince film de matériau semi-conducteur sur un substrat, dans lequel on revêt une surface polie d'un substrat d'un film à faible conductibilité d'un matériau semi-conduc5 teur, tel que le silicium, et on rend conductrice au moins la surface extérieure du matériau semi-conducteur en introduisant dans cette surface, à des températures relativement faibles, un matériau approprié du type P ou du type N Par le terme "températures relativement 10 faibles", on signifie des températures auxquelles les caractéristiques mécaniques exigées du substrat ne sont pas sensiblement modifiées ou détériorées et auxquelles on n'introduit pas une contrainte excessive dans le
matériau semi-conducteur lorsqu'il est refroidi avec le 15 substrat.
Le matériau semi-conducteur peut se présenter à l'état
polycristallin ou a l'état amorphe.
Le substrat peut être un métal, un alliage métallique, ou un matériau isolant, tel qu'une céramique ou du
verre De préférence, le substrat est en acier inoxydable.
De préférence, la surface polie du substrat a un fini spé25 culaire avec une rugosité de surface inférieure à
environ 0,5 pm.
Dans le cas d'un substrat en un matériau conducteur de l'électricité, tel que l'acier inoxydable, on peut déposer une couche isolante sur la surface polie avant l'application du matériau semi-conducteur Dans le procédé dans lequel on utilise du silicium, la couche isolante peut être en dioxide de silicium ou en nitrure de silicium, ou en une combinaison des deux, ou être constituée par une couche de dioxide de silicium
et une couche de nitrure de silicium.
Les couches peuvent être deposees par pulvérisation, par dépôt de vapeur chimique renforcé par plasma (procédé DVCRP) ou par dép 8 t de vapeur chimique à basse pression (procédé DVCBP), à une température relativement basse La couche peut avoir une épaisseur de l'ordre de quelques microns, par exemple une couche de dioxide de silicium de 3 microns d'épaisseur convient parfaitement et est aisément obtenue par pulvérisation Un procédé DVCRP approprié consisterait à utiliser un mélange gazeux de silane, d'oxyde nitreux et d'un gaz porteur approprié, tel que l'azote, à une température du substrat d'environ 30000 C et avec un plasma RF de W et de 80 k Hz, ce qui permettrait de déposer du dioxide de silicium à un taux d'environ 1 Fm par heure. 15 Le film faiblement conducteur d'un matériau semi-conducteur peut être déposé par un procédé DVCRP ou un procédé DVCBP Un procédé DVCRP approprié pour déposer un film de silicium polycristallin ou amorphe consiste à uti20 liser une température du substrat d'environ 300 C, avec un débit gazeux d'environ 160 ml atm/min de silane pur à une pression de 125 m Torr et une puissance du plasma RF de 50 W à 80 k Hz pendant environ une heure, ce qui procurerait un film de 0,7 um d'épaisseur. 25 La surface du matériau semi-conducteur peut être rendue conductrice par implantation ionique d'un élément approprié tel que le bore ou l'aluminium (type P) ou le phosphore ou l'arsenic (type N) Un niveau d'implantation caractéristique pour du bore serait de l'ordre d'environ 1014 à 1021 atoin/cm 2, de préférence 4 x 1015 atae Wcm 2 pour un niveau d'énergie d'environ 70 à 100 ke V, la dose étant fonction, entre autre, de l'épaisseur du film de silicium. En variante, si une couche isolante telle qu'une couche de dioxide de silicium ou de nitrure de silicium est appliquée en premier sur la surface polie du substrat, les stades consistant à revêtir d'un film à faible conductibilité et de rendre conductrice la surface extérieure peuvent être combinés en utilisant unl procédé DVCRP pour déposer du silicium dopé à une température relativement basse, de l'ordre de 300 C Une vapeur appropriée est un mélange de silane et de diborane dans
de l'argon.
De préférence, le stade d'implantation des ions est suivi par un stade de recuit Ce stade peut être réalisé en exposant la zone implantée, ou des portions choisies de la zone implantée, à une impulsion de lumière laser ayant une longueur d'onde d'environ 690 nm avec une densité d'énergie de 0,5 J/cm 2, la longueur de l'impulsion étant suffisamment courte pour que le cycle de chauffage et de refroidissement du film soit terminé en moins d'environ 1 seconde Une longueur d'impulsion appropriée est 25 N sec D'autres stades de recuit, ou 20 d'activation, qui peuvent éventuellement être réalisés, consistent à soumettre la zone à un faisceau d'électrons ou à un faisceau de lumière émis W am lampe quartz-òde,cu à un recuit thermique, pourvu que la température n'excède pas ladite température relativement basse. 25 Soit avant, soit après le stade de recuit, la zone dans laquelle on a implanté des ions peut être passivée en déposant sur elle une couche d'un composé semi-conducteur, tel que le dioxide de silicium dans le cas du silicium Le processus de dépôt peut être celui décrit précédemment. Le produit du procédé peut être utilisé dans toute une
variété d'applications après traitement ultérieur.
Par exemple, en utilisant un substrat sous la forme d'un diaphragme, on peut obtenir un élément transducteur d'extensomètre en gravant un motif résistant d'extensomètre défini dans la couche conductrice et en formant des zones de contact et de conduction en utilisant des
techniques standard de photogravure et d'attaque utili5 sées dans le domaine des semi-conducteurs.
Une application du procédé est la fabrication d'un transducteur d'extensomètre selon l'invention, comprenant un diaphragme en acier inoxydable; on a trouvé que tous les stades du procédé pouvaient être réalisés à une température relativement basse, par exemple à des températures d'environ 500 C, et en dessous de la température de recuit optimale de 480 C pour l'acier inoxydable particulier retenu. Ainsi, selon l'invention, il est procuré un extensomètre formé d'un mince film de silicium polycristallin ou amorphe déposé directement sur l'élément contraint par un procédé selon l'invention Cette structure d'extensomètre 20 combine certains des avantages de chacune des deux techniques connues décrites précédemment Le facteur d'étalonnage, bien que n'étant pas aussi élevé que dans le cas d'un silicium monocristallin, est plus de 10 fois supérieur à celui d'autres matériaux résistants en film mince La 25 robustesse de la structure du film mince est conservée, par opposition à la fragilité d'un extensomètre monocristallin, tandis que le substrat contraint peut être de l'acier inoxydable ou tout autre matériel ayant les propriétés chimiques souhaitables La sensibilité à la tem30 pérature, bien que n'étant pas aussi faible que dans le cas d'un matériau résistant en film mince, peut être
très inférieure à celle d'un extensomètre au silicium monocristallin.
On va maintenant décrire à titre d'exemple un procédé selon l'invention et un transducteur d'extensomètre produit par le procédé, en se reportant au dessin joint sur lequel: les figures la à li sont des vues en coupe transversale d'une partie d'un transducteur d'extensomètre réalisé selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan d'une partie d'un transducteur d'extensomètre selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe transversale du diaphragme d'un transducteur de pression comprenant des 10 résistances d'extensomètre selon l'invention; et la figure 4 est une vue en coupe d'un transducteur de
pression selon l'invention.
Le dessin illustre un exemple du procédé selon l'invention, utilisé dans la fabrication d'un transducteur d'extensomètre à film mince La figure 1 montre des coupes à travers un diaphragme en acier inoxydable 10 du transducteur 12 Les diverses parties ne sont pas dessinées à l'échelle, certaines étant agrandies pour la facilité de l'explication. Les figures 1 et 2 montrent une partie d'un transducteur d'extensomètre 12 comportant un diaphragme 10 en acier inoxydable en l'état H 900, qui est structurellement altéré à des températures supérieures à 480 C 0, qui est sa température de recuit Dans le procédé qui va 8 tre décrit, il est en conséquence important de réaliser les stades à une température relativement basse, qui dans ce cas doit 30 être inférieure à 480 C Le diaphragme 10 a un diamètre
d'environ 2 cm et une épaisseur dans sa zone active d'environ 0,4 mm.
Le procédé comprend les stades suivants: 35 1 la surface supérieure 10 a du diaphragme 10 est rectifiée et rôdée pour lui donner une surface à poli spéculaire avec une
rugosité de surface inférieure à environ 0,5 um.
2 (a) Une couche isolante 14 de dioxide de silicium est déposée sur la surface polie 10 a par dépôt de vapeur chimique renforcé par plasma (DVCRP), en utilisant un mélange gazeux de silane, d'oxyde nitreux et d'azote, ou de tout autre gaz porteur La température du diaphragme est maintenue à 3000 C durant ce stade et un plasma RF de 100 W et de 80 k Hz provoque le dépôt du dioxide
de silicium à un taux d'environ 1 "m par heure Le processus est poursuivi pendant 3 heures pour obtenir une épais10 seur totale de 3 pm.
2 (b) Le dioxide de silicium pourrait également être déposé par pulvérisation RF On pourrait utiliser du nitrure de silicium à la place du dioxide de silicium ou 15 en plus de celui-ci, par exemple pendant le premier stade en remplaçant l'oxyde nitreux par du gaz ammoniac 3 Au stade suivant, une couche 16 de silicium polycristallin est déposée sur la couche 14 par DVCRP dans les condi20 tions suivantes: température du substrat 10: 30000 débit gazeux: 160 ml atm /min de silane pur pression du gaz: 125 m Torr puissance RF: 50 W à 80 k Hz durée du dépôt: 1 heure
L'épaisseur de la couche déposée 16 de silicium est envi30 ron 800 nm, et la couche a une conductibilité faible.
4 La surface extérieure 16 a de la couche de-silicium est rendue semiconductrice par implantation ionique d'atomes de bore à un niveau d'énergie de 70 à 100 ke V et à une 35 dose de 4 x 1015 atomes/cm 2 La profondeur de la couche dans laquelle on a implanté des ions est représentée schématiquement par la ligne en tirets 16 b Le bore, qui est un materiau du type P, est un bon dopant car
le coefficient thermique du facteur d'étalonnage du transducteur d'extensomètre résultant est aisément compense.
5 un film 18 de dioxide de silicium (ou de nitrure de
silicium) est ensuite déposé par DVCRP ou l'un des autres procédés mentionnés au stade 2 Cette couche de passivation 18 a une épaisseur d'environ 0,2 ym.
6 Les zones 20 de la couche de silicium 16 dans lesquelles on doit former des motifs d'extensomèetre sont préparées par recuit au laser de façon à recristalliser le silicium A ce stade, le recristallisation au laser est effectuée par une impulsion de lumière laser d'une-lon15 gueur d'onde de l'ordre de 690 nm et d'une densité d'énergie d'environ 0,5 J/cm 2 La longueur de l'impulsion est suffisamment courte pour assurer que le cycle de chauffage et de refroidissement du film de silicium 16 s'effectue en moins d'environ 1 u seconde de sorte que la chaleur 20 est limitée pratiquement au film et n'est pas transmise au diaphragme 10 Une longueur d'impulsion appropriée
est d'environ 25 N seconde.
Les stades suivants dans le procédé de fabrication d'un 25 diaphragme d'extensomètie pour être utilisé, par exemple, dans un transducteur de pression peuvent 8 tre des stades conventionnels tels qu'on les retrouve dans la technologie des semi-conducteurs et peuvent être les stades suivants: 7 Appliquer une couche 22 d'une résine photoselsible, exposer et développer pour laisser la résine dans les
zones d'extensomètre recherchées 24.
o Attaquer la couche de dioxice de silicium supérieure 18 35 en utilisant de l'acide fluorhydrique tamponnée, exposant ainsi le film de silicium dans les zones 16 c o on désire l'enlever. Attaquer le film de silicium dans les zones 16 c
o il a été exposé, en utilisant une solution de 15 grammes de potasse dans 40 ml d'eau et 60 ml d'alcool isopropylique Cette attaque est effectuée à 70 C.
Il Appliquer une couche 26 de résine photosensible, exposer et développer pour laisser la résine sur toute la surface à l'exception de zones 28 à chaque extrémité
de chaque résistance de jauge o l'on désire réaliser un 10 contact électrique.
12 Attaquer la couche de dioxide de silicium supérieure en utilisant de l'acide fluorhydrique tamponnée et enlever la résine photosensible restante. 15 13 Déposer un mince film de métal 30 (de façon caractéristique de l'aluminium, d'une épaisseur de 500 nm) sur
la surface par évaporation sous-vide ou pulvérisation.
14 Appliquer une couche 32 de résine photosensible, exposer et développer pour laisser la résine sur les zones o l'on désire réaliser des contacts du métal avec les résistances d'extensomètre, et des conducteurs et des
patins de liaison.
Attaquer le film de métal 30.
16 Traiter à chaud de façon appropriée le film métallique
pour réaliser un bon raccordement électrique au film 30 de silicium sous jacent(par exemple 480 C, 30 minutes).
Gr&ce à ce procédé, on peut obtenir des résistances d'extensomètre sous forme de motifs de film mince sur une surface d'acier inoxydable polie Cette surface peut être une face 35 d'un diaphragme de pression On effectue les raccordements électriques aux extensomètres par des techniques de câblage
conventionnelles Bien entendu, on peut utiliser d'autres formes de substrat et un exemple serait celui d'un faisceau utilisé dans un tranducteur à faisceau contraint.
On va maintenant décrire en se reportant aux figures 3 et 4 une réalisation d'un capteur de pression dans lequel est incorporé un extensomètre réalisé selon le processus cidessus. Un pont de Wheatstone, comportant 4 résistances d'extensomètre 36 a à 36 d, réalisées selon le procédé, est formé sur une face polie d'un diaphragme de pression en acier
inoxydable 10, ayant la section représentée sur la figure 3.
Les détails du procédé sont donnés ci-après Deux des jauges sont disposées au voisinage du bord intérieur de l'anneau contraint 35 et deux jauges au voisinage de son bord extérieur L'effet d'une pression s'exerçant dans la direction de la flèche A est ainsi d'appliquer des contraintes égales et opposées aux deux paires de jauges. 20 Les quatre jauges sont raccordées aux broches 37 d'une tête 38 montée directement au- dessus d'elles par un procédé standard de câblage de semi-conducteurs L'ensemble terminé forme la "capsule de pression" représentée sur la figure 4 On effectue alors toute une série d'essais pour mesurer les caractéristiques des capsules de pression de ce type Ces essais sont les suivants:
1 vieillissement thermique:-330 minutes à 315 C.
2 application cyclique de Dressions: 1000 cycles jusqu'à
une élongation (allongement unitaire)maximale de 0,004 à 135500.
3 mesure des caractéristiques à température constante.
A la température ambiante, appliquer une pression mesurée 35 de façon précise en 5 paliers égaux jusqu'à un maximum
donnant environ une élongation maximale de 0,002.
Supprimer la pression en 5 paliers égaux identiques jusqu'à atteindre une pression O Enregistrer la sortie du pont
avec une tension d'excitation de 10 V, pour chaque palier.
4 mesure des caractéristiques thermiques Répéter le palier 3 à des températures respectivement ambiantes, de
-450 C, ambiantes, de 12000, et ambiantes.
On calcule à partir des mesures précédentes les caracté10 ristiques suivantes: a non-linéarité: pendant l'augmentation de pression a
température ambiante.
b hystérésis: entre des courbes de pression croissante
et de pression décroissante à température ambiante.
c hystérésis du zéro: entre des lectures de zéro avant et après l'excursion de pression à température ambiante. 20
d facteur d'étalonnage: variation moyenne de la résistance de chaque résistance de jauge par élongation unitaire, à température ambiante.
e coefficient thermique de la résistance de jauge: variation moyenne de la résistance de chaque résistance de jauge par différence de température unlitaire pour
une contrainte nulle.
f coefficient thermique du facteur d'étalonnage: variation
du facteur d' étalonnage par différence de température unitaire.
g stabilité thermique du zéro: variation de la tension de sortie du pont pour une pression nulle et à température 35 ambiante, avant et après les excursions de température à
+ 120 C et -54 C 0.
h stabilité thermique de la sensibilité: variation du facteur d'étalonnage à température ambiante, avant et après
les excursions de température.
Le procédé de fabrication était généralement similaire aux stadesdu procédé décrits ci-dessus, mais dans les stades suivants:
2 la couche isolante de dioxide de silicium est pulvérisée 10 par pulvérisation RF.
4 l'énergie d'implantation des ions est 80 ke V. la couche supérieure de dioxide de silicium a 0,5 unm 15 d'épaisseur, et est déposée par pulvérisation RF. 6 on utilise une impulsion de lumière laser provenant d'un laser à rubis déclenché, à une longueur d'onde de 690 nm et d'une durée de 25 ns, une tige d'homogénéiseur en verre 20 donnant une densité d'énergie de 0,5 J/cm 2 sur un disque
de 5 mm de diamètre.
13 on dépose l'aluminium par évaporation sous-vide.
16 l'aluminium est traité à chaud à 470 C dans de l'azote
pendant 10 minutes.
Les résultats d'essais pour le transducteur sont les suivants: (Note: tous les écarts sont exprimés sous forme d'un pourcentage du "signal de sortie sur la plage totale" pour une élongation maximale de 2 x 10-3): non-linéarité: 0,3 % hystérésis: 0,1 % hystérésis du zéro: 0,1 % facteur d'étalonnage: + 20 coefficient thermique de résistance: 0,03 o/ C coefficient thermique e facteur d'étalonnage: 0,02 >/oc stabilité thermique du zéro: 0,2 % stabilité thermique de la sensibilité: 0,04 % Diverses modifications peuvent être appiiquées aucprocedés selon l'invention pourvu que les températures soient maintenues à une valeur relativement faible telle que les 10 qualités exigées du substrat ne soient pas sensiblement modifiées ou détériorées et que des contraintes excessives ne soient pas induites dans le silicium lorsque le silicium
et le substrat sont refroidis.
On a ainsi décrit un procédé àbasse température pour produire des conducteurs en film mince sur un substrat qui peut ensuite être traité pour être utilisé dans ues transducteurs de pression ou des transducteurs de contrainte
par exemple.
Claims (14)
1 Procédé pour appliquer un mince film d'un matériau semi-conducteur sur un substrat, caractérisé en ce qu'on revêt une surface polie d'un substrat poli à un fini spéculaire avec une rugosité de surface inférieure à en5 viron 0,5 pim d'un film à faible conductibilité d'un matériau semi-conducteur, tel que le silicium, et en ce qu'on rend conductrice au moins une partie de la surface extérieure du matériau semi- conducteur en introduisant un matériau approprié du type P ou du type N dans cette
surface extérieure à des températures relativement basses.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est à l'état polycristallin ou à l'état amorphe. 15 3 Procédé selon la revendication I ou la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat est un métal
ou un alliage de métal, tel qu'un acier inoxydable.
4 Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3,
caractérisé en ce que le substrat est en un matériau conducteur de l'électricité, tel qu'un acier inoxydable, et en ce qu'une couche isolante est déposée sur la surface polie avant l'application du matériau semi-conducteur. 25 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est du silicium et en ce que la couche isolante est du dioxide de silicium, du nitrure de silicium, une combinaison de dioxide 30 de silicium et de nitrure de silicium, ou une couche composite comprenant une couche de dioxide de silicium et
une couche de nitrure de silicium.
6 Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que la couche isolante est déposée par pulvérisation, par dépôt de vapeur chimique renforcé par plasma (DVCRP) ou par dépôt de vapeur chimi5 que à basse pression (DVCBP) à une température relativement basse.
7 Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le film à faible conductibilité d'un matériau semi-conducteur est déposé par dépôt de vapeur chimique renforcé par plasma (DVCRP)
ou par dépôt de vapeur chimique à basse pression (DVCBP).
8 Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la surface du matériau
semi-conducteur est rendue conductrice par implantation d'ions d'un élément approprié tel que le bore ou l'aluminium (type P) ou le phosphore ou l'arsenic (type i N).
9 Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les stades consistant à revôtir d'un film à faible conductibilité et à rendre conductrice la surface extérieure sont combinés
en utilisant un-procédé(DVCRP) pour déposer du silicium 25 dopé à température relativement basse.
Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le stade d'implantation des ions est suivi par
un stade de recuit.
11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le stade de recuit est réalisé en exposant la zone implantée, ou des parties choisies de la zone implantée, a une impulsion de lumière laser ayant une lon35 gueur d'onde d'environ 690 nm avec une densité d'énergie de 0,5 J/cm 2 et en ce que la longueur de l'impulsion est suffisamment courte pour que le cycle de chauffage et de refroidissement du film soit terminé en moins d'environ
1 u seconde.
12 Procédé selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce qu'on passive la zone dans laquelle on a implanté des ions, soit avant, soit après
le stade de recuit.
O 10 13 Elément transducteur d'extensomètre, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat sensible aux contraintes
ayant une surface revêtue d'un film d'un matériau semiconducteur par un procédé selon l'une quelconque des reven15 dications précédentes, et un motif de résistance d'extansomètre défini formé dans la couche conductrice.
14 Elément transducteur d'extensomètre selon la revendication 13, caractérisé en ce que le substrat comporte 20 un diaphragme en acier inoxydable, en ce que le motif de résistance se présente sous la forme d'un pont de Wheatstone comportant quatre résistances d'extensomètre sur une surface du diaphragme en acier inoxydable, l'autre surface de ce diaphragme présentant une section annulaire, 25 deux des résistances de jauge étant disposées au voisinage du bord intérieur de l'anneau contraint et deux
autres au voisinage de son bord extérieur.
Elément transducteur d'extensomètre, caractérisé 30 en ce qu'il comporte un diaphragme en acier inoxydable sur une surface duquel est formé un motif de résistance d'extensomètre par un procédé comportant les stades suivants: a) rectifier et rôder une surface du diaphragme à une surface à poli spéculaire avec une rugosité de surface inférieure à environ 0,5,me b) déposer une couche isolante de dioxide ae silicium sur la surface polie par depôi de vapeur chimique renforcé par plasma (DVCRP) en utilisant un mélange gazeux de silane, d'oxyde nitreux et d'un gaz porzeur à une 5 température du diaphragme de 300 C et avec un plasma RF de 100 W et de 80 k Hz pour provoquer le dépôt du dioxide de silicium à un taux d'environ 1 ym par heure pendant environ trois heures; c) déposer une couche à faible conductibilité de silicium polycristallin d'environ b 00 nm d'épaisseur sur la couche isolante par un procédé (DVCRP) dans les conditions suivantes: température du substrat( 10): 300 C débit gazeux: 160 ml atm /min de silane pur pression du gaz: 125 m 2 orr puissance RF: 50 W à ôO k Hz durée du dépôt: 1 heure d) rendre semi-conductrice la surface exturieure de la couche de silicium par implantation d'ions d'atomes de bore avec une énergie de 70 à 100 ke V et une dose de 25 4 x 1015 atomes/cm 2; e) déposer un film de passivation de dioxide de silicium (ou de nitrure de silicium) d'environ 0,2 ym d'épaisseur sur la couche de silicium par un procÄde (DIVCRP); f) recuire au laser des zones de la couche de silicium dans lesquelles doivent être formés des motifs d'extenso* mètre pour recristalliser le silicium dans ces zones par une impulsion de lumière laser d'une lonrueur d'onde 35 de l'ordre de 690 nm et d'une densité d'énergie d'environ 0,5 J/cm, la longueur de l'impulsion étant suffisamment courte pour assurer que le cycle de chauffage et de refroidissement du film de silicium est terminé en moins d'environ 1 i seconde; g) appliquer une couche de résine photosensible, l'exposer et la développer pour laisser la résine dans les zones désirées de résistance de jauge; h) attaquer la couche supérieure de dioxide de silicium, 10 exposant ainsi le film de silicium dans les zones o l'on désire l'enlever; i) enlever la couche de résine photosensible; j) attaquer le film de silicium dans les zones o il a été exposé pour procurer un motif de résistance d'extensomètre
sur le diaphragme.
16 Elément transducteur d'extensomntre selon la revendi20 cation 15, caracterisé en ce qu'il est forme par un procéde comportant es stades supplémentaires suivants: k) appliquer une couche de résine photosensible, l'exposer et la développer pour laisser la résine sur toute la 25 surface à l'exception des zones à chaque extrémité de chaque résistance de jauge o l'on désire réaliser un contact électrique; 1) attaquer la couche supérieure de dioxide de silicium 30 et enlever la résine photosensible restante; m) déposer un mince film de métal (de façon caractéristique de l'aluminium, de 500 nm d'épaisseur) sur la surface par évaporation sous vide ou par pulvérisation;
35 n) appliquer une couche de résine photosensible, l'exposer et la développer pour laisser la résine sur les zones o l'on doit procurer des contacts du métal aux résistances de jauge et des conducteurs et des patins de liaison; o) attaquer le film métallique; et p) traiter à chaud de façon appropriée le film métallique pour obtenir un bon raccordement électrique au film
de silicium sous-jacent.
17 Elément transducteur d'extensomètre selon la revendication 13, caractérisé en ce que le substrat se présente sous la forme d'un faisceau contraint; 18 Transducteur d'extensomètre selon la revendication 15, 16 ou 17, caractérisé en ce que le motif de résistance a la forme d'un pont de Wheatstone comportant quatre résistances d'extensomètre sur une surface de diaphragme en acier inoxydable, l'autre surface du diaphragme solide 20 présentant une section annulaire, deux des résistances de jauge étant disposées au voisinage du bord intérieur de l'anneau contraint et deux autres au voisinage du
bord extérieur.
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