FR2818627A1 - Composant de micromecanique et procede de fabrication d'un tel composant - Google Patents
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Abstract
Composant de micromécanique, notamment capteur d'accélération ou de vitesse de rotation, comportant des éléments fonctionnels suspendus de manière mobile au-dessus d'un substrat (1), avec une couche d'isolation (2) au-dessus du substrat (1), une première couche fonctionnelle micromécanique (3) au-dessus de la première couche d'isolation (2) avec des zones de chemins conducteurs (4), avec au-dessus une seconde (6), et une troisième couche d'isolation (9) et encore au-dessus une seconde couche fonctionnelle (13) micromécanique, avec des premiers et des seconds sillons (17, 18), les premiers sillons (17) arrivant au moins jusque dans la troisième couche d'isolation (9) à côté des zones de chemins conducteurs et à côté des éléments fonctionnels (25) suspendus, mobiles dans la seconde couche fonctionnelle micromécanique (13), et les seconds sillons (18) arrivant au moins jusque dans la troisième couche d'isolation (9) au-dessus des zones de chemins conducteurs (4).
Description
Etat de la technique
La présente invention concerne un composant de micromé-
canique, notamment un capteur d'accélération de vitesse de rotation ayant des éléments fonctionnels suspendus de manière mobile au-dessus d'un substrat ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel composant. Bien que la présente invention concerne des composants et des structures de micromécanique quelconques notamment des capteurs
et des actionneurs, le problème à l'origine de l'invention concerne princi-
palement les capteurs d'accélération de micromécanique, fabriqués selon
la technique de la micromécanique de surface sur du silicium.
Les capteurs d'accélération notamment les capteurs
d'accélération en micromécanique réalisés selon la technique de la micro-
mécanique de surface ou de volume, sont de plus en plus importants dans le domaine de l'équipement des véhicules et remplacent de plus en plus
les capteurs d'accélération piézo-électriques utilisés jusqu'à présent.
Les capteurs d'accélération micromécaniques connus utili-
sent habituellement une masse sismique montée sur ressort qui est dé-
placée de manière relative dans une direction par une accélération externe et produit une variation de capacité par ce déplacement relatif dans un montage à condensateur différentiel. Cette variation de capacité est une
mesure de l'accélération.
Le document DE 195 37 814 A1 décrit un procédé de fabri-
cation de capteurs en micromécanique de surface.
Selon ce procédé, on dépose sur un substrat de silicium, une première couche d'isolation d'un oxyde thermique (d'une épaisseur de
l'ordre de 2,5 txm). Sur cette couche d'isolation on dépose une mince cou-
che de polysilicium (d'une épaisseur d'environ 0,5 tm). Cette couche est
ensuite dopée en phase gazeuse (POC13) et elle est structurée par un pro-
cédé de photolithogravure. Cette couche de polysilicium conductrice, en-
fouie est subdivisée en différentes zones isolées les unes des autres et qui
sert de chemins conducteurs ou d'électrodes de surface, disposées verti-
calement. A l'aide des couches appliquées jusqu'alors on dépose une seconde couche d'isolation. Cette couche est en oxyde obtenu à partir d'une phase gazeuse. Puis par un procédé de photolithogravure, on met en structure la couche d'isolation supérieure. On réalise ainsi des trous de contact dans la couche d'isolation supérieure, trous à travers lesquels on
établit le contact avec la couche de polysilicium située en dessous.
Ensuite, on applique une mince couche de polysilicium qui constitue les germes du dépôt de silicium effectué ensuite. Dans une autre étape du procédé, on fait un dépôt, on aplanit et on dope une couche
épaisse de silicium polycristallin. Ce dépôt se fait dans un réacteur épi-
taxial. Sur cette couche épaisse de silicium on applique ensuite une cou-
che métallique mise en structure.
Dans un autre procédé de photolithogravure on réalise la
structure de la couche épaisse de silicium. Pour cela on applique un mas-
que photographique sur la face supérieure de la couche. Ce masque pro-
tège également la couche métallique au cours de la gravure suivante. A travers des ouvertures du masque de photogravure, on effectue ensuite une gravure au plasma de la couche épaisse de silicium selon le procédé
décrit dans le document DE 42 410 45; dans cette couche épaisse de sili-
cium, on réalise des sillons avec un rapport d'aspect important. Les sillons s'étendent de la face supérieure de la couche épaisse de silicium jusque
dans la seconde couche d'isolation. La couche est ainsi subdivisée en dif-
férentes zones isolées les unes des autres dans la mesure o ces zones ne
sont pas reliées par une couche conductrice enfouie.
A l'aide des sillons on enlève ensuite les deux couches sa-
crifiées dans la zone des structures ou éléments mobiles librement du
capteur. On enlève les couches d'oxyde par un procédé de gravure à la va-
peur avec un fluide contenant de l'acide fluorhydrique selon un procédé
décrit dans les documents DE 43 172 74 ou DE 19 704 45.
L'enlèvement de la couche sacrifiée par un procédé de gra-
vure à la vapeur d'acide fluorhydrique présente toutefois quelques incon-
vénients graves. Ce procédé de gravure ne permet que difficilement de réaliser une gravure en contre-dépouille, définie, c'est-à-dire que l'oxyde sera enlevé non seulement sous les structures fonctionnelles ou mobiles
librement du capteur mais également au-dessus et en dessous des che-
mins conducteurs enfouis de polysilicium. Pour cela il faut des chemins
conducteurs très larges pour remédier à la gravure latérale en contre-
dépouille. Du fait de cette gravure en contre-dépouille on ne peut faire
passer aucun chemin conducteur sous la structure fonctionnelle. Un au-
tre inconvénient réside dans l'attaque de la couche métallique par l'acide
fluorhydrique à l'état de vapeur.
Si la teneur en eau de la phase gazeuse est trop élevée, on rencontre des problèmes d'accrochage c'est-à-dire que les éléments de capteur librement mobile collent solidement au substrat. Du fait de
l'épaisseur limitée de la couche d'oxyde (liée au procédé de dépôt) des cou-
ches d'isolation, la distance entre la structure fonctionnelle et le substrat
reste limitée.
Comme le procédé de gravure à la vapeur d'acide fluorhy-
drique n'est pas compatible avec les matériaux utilisés en technique CMOS, on ne peut avoir aucune intégration des éléments de capteur et du
circuit d'exploitation.
Avantages de l'invention
La présente invention concerne un composant de micromé-
canique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend - une première couche d'isolation au-dessus du substrat, - une première couche fonctionnelle micromécanique au-dessus de la première couche d'isolation avec des zones de chemins conducteurs, - une seconde couche d'isolation prévue au-dessus des zones de chemins conducteurs et au-dessus de la première couche d'isolation (2), - une troisième couche d'isolation audessus de la seconde couche d'isolation, - une seconde couche fonctionnelle micromécanique, au-dessus de la troisième couche d'isolation avec des premiers et des seconds sillons, les premiers sillons arrivant au moins jusque dans la troisième couche
d'isolation à côté des zones de chemins conducteurs et à côté des élé-
ments fonctionnels suspendus, mobiles dans la seconde couche fonc-
tionnelle micromécanique, et les seconds sillons arrivant au moins jusque dans la troisième couche d'isolation au-dessus des zones de
chemins conducteurs.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel composant, ce procédé étant caractérisé par les étapes suivantes - on réalise une première couche d'isolation sur le substrat,
- on réalise une première couche fonctionnelle micromécanique au-
dessus de la première couche d'isolation,
- on réalise la structure de la première couche fonctionnelle microméca-
nique dans les zones de chemins conducteurs et dans les zones de couches sacrifiées, - on réalise une seconde couche d'isolation au-dessus de la structure obtenue,
- on met en structure la seconde couche d'isolation pour dégager par-
tiellement la surface de la zone de couches sacrifiées, - on réalise une troisième couche d'isolation au-dessus de la structure résultante,
- on réalise une seconde couche fonctionnelle micromécanique au-
dessus de la structure résultante, - on structure la seconde couche fonctionnelle micromécanique pour former des premiers et des seconds sillons, les premiers sillons arrivant au moins jusqu'à la troisième couche d'isolation au-dessus des zones de couches sacrifiées et les seconds sillons arrivant au moins jusqu'à la
troisième couche d'isolation au-dessus des zones de chemins conduc-
teurs, - on prévoit une quatrième couche d'isolation au-dessus de la structure résultante, - on enlève la troisième et la quatrième couche d'isolation au moins du fond des premiers sillons,
- on effectue une gravure sélective des zones de couches sacrifiées à tra-
vers les sillons pour former les éléments fonctionnels suspendus, mo-
biles dans la seconde couche fonctionnelle micromécanique.
Le composant et le procédé selon l'invention offrent
l'avantage qu'à la fois les chemins conducteurs enfouis et la couche sacri-
fiée sous les structures ou éléments librement mobiles, sont réalisés dans une même couche. Ainsi on a besoin de moins de couches et de moins de
procédés de photolithogravure.
La caractéristique de base de la présente invention consiste
à développer une structure stratifiée ou en couche et un procédé corres-
pondant pour la fabrication de composants micromécaniques comme par exemple des capteurs d'accélération, avec une sensibilité latérale pour
laquelle les zones de la couche sacrifiée sont réalisées dans la même ma-
tière que les zones de chemins conducteurs enfouis, par exemple de poly-
silicium. Selon ce procédé, on réalise une gravure déterminée de zones de couches sacrifiées de polysilicium en évitant la gravure en contredépouille
des zones de chemins conducteurs enfouis.
Le procédé selon l'invention permet une fabrication simple
d'un élément de capteur en utilisant que des étapes de procédé bien con-
nues de la technique des semi-conducteurs. De plus, dans le procédé se-
lon l'invention, il ne faut que peu de couches et d'étapes de photolithogravure.
Selon un développement avantageux de l'invention, la pre-
mière couche fonctionnelle micromécanique et la seconde couche fonc-
tionnelle micromécanique sont des couches de polysilicium.
Selon un autre développement, la première jusqu'à la troi-
s sième et même la quatrième couche d'isolation sont des couches d'oxyde.
En enlevant la couche sacrifiée, si la première couche fonc-
tionnelle micromécanique est du polysilicium et les couches d'isolation sont des couches d'oxyde, on peut utiliser des agents de gravure comme des combinaisons fluorées (par exemple XeF2, C1F3, BrF3,...). Les fluides de gravure ont une sélectivité très poussée vis-à-vis du dioxyde de silicium, de l'aluminium et du vernis photographique. Du fait de cette sélectivité très poussée, les zones de chemins conducteurs de polysilicium qu'il ne
faut pas graver contrairement aux zones de couches sacrifiées de polysili-
cium, sont enrobées de dioxyde de silicium. On évite ainsi la gravure ou
gravure en contre-dépouille des zones de chemins conducteurs en polysili-
cium. Ainsi, le composant peut avoir des zones de branchement
non mobile dans la seconde couche fonctionnelle micromécanique, ces zo-
nes étant reliées électriquement aux éléments fonctionnels suspendus
mobiles.
Cela permet également de faire passer les chemins conduc-
teurs sous les structures ou éléments mobiles librement. Comme les zones
de chemins conducteurs enfouis, de polysilicium ne peuvent plus être gra-
vées en contre-dépouille, on peut les rendre plus étroites. La technique
des couches sacrifiées de polysilicium, évoquée ci-dessus permet un enlè-
vement latéral et vertical défini et reproductible des zones de couches sa-
crifiées de polysilicium. Grâce à la sélectivité poussée du fluide de gravure vis-à-vis du dioxyde de silicium, il est possible de réaliser un système à plusieurs couches formées de chemins conducteurs de polysilicium et de
couches d'isolation avec possibilité de croisement de chemins conduc-
teurs. Comme pour la gravure de la couche sacrifiée on arrive à des degrés de contre-dépouille, latéraux importants, on diminue le nombre d'orifices de gravure dans la masse sismique ou on les supprime complètement. On
augmente ainsi la masse sismique.
Comme le procédé de gravure pour enlever la couche sacri-
fiée de polysilicium se fait en phase gazeuse, on ne rencontre pas de pro-
blème de corrosion et de collage. La technique des couches sacrifiées en silicium est compatible avec les matières utilisées en technique CMOS ce
qui permet l'intégration d'éléments de capteur et de circuits d'exploitation.
Par le choix de l'ordre des couches et de l'épaisseur des couches on peut structurer les couches d'isolation par des procédés de gravure par voie sèche. On supprime ainsi les procédés par voie humide et on arrive à des tolérances de procédé améliorées. La distance entre la structure librement mobile et la couche de substrat de silicium peut se
régler sélectivement par l'épaisseur de la couche de polysilicium.
Selon un autre développement préférentiel, on réalise les
zones de chemins conducteurs et les zones de couches sacrifiées par im-
plantation locale suivie d'une mise en structure par photolithogravure.
Selon un autre développement intéressant, on prévoit des orifices de contact dans la seconde et troisième couche d'isolation pour
relier la seconde couche fonctionnelle micromécanique aux zones de che-
mins conducteurs.
Selon un autre développement préférentiel, on réalise des orifices de contact dans la première, la seconde et la troisième couche d'isolation pour relier la seconde couche fonctionnelle micromécanique au substrat. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - les figures 1 à 1 1 sont des vues en coupe schématique des étapes du procédé de fabrication d'un capteur d'accélération correspondant à un
mode de réalisation de l'invention.
Description des exemples de réalisation
Dans les figures on utilisera les mêmes références pour dé-
signer les mêmes éléments ou ayant la même fonction.
Les figures 1 à 11 sont des vues en coupe schématique des étapes du procédé de fabrication d'un capteur d'accélération selon un
mode de réalisation de la présente invention.
La figure 1 montre un substrat de silicium 1 muni d'une première couche d'isolation 2 portant une couche de polysilicium. Pour le dépôt de la première couche d'isolation 2 on peut utiliser les procédés de dépôt connus selon la technique des semi-conducteurs pour déposer des
couches diélectriques. A côté de l'oxyde de silicium on peut également uti-
liser du nitrure de silicium, des couches diélectriques avec un nombre di-
électrique plus faible que celui du dioxyde de silicium, différents verres ou
autres couches de céramique. Pour la suite de la description on supposera
que la première couche diélectrique peut être en dioxyde de silicium obte-
nu par oxydation thermique du substrat de silicium i et ayant une épais-
seur comprise entre 10 nm et 2,5 [tn.
La couche de silicium polycristallin 3 a une épaisseur com-
prise entre 0,5 Vm et 5 fxm. La couche de silicium polycristallin 3 donne après une mise en structure, à la fois des zones de chemins conducteurs 4
de polysilicium, et des zones de couches sacrifiées 5 de polysilicium.
Pour les zones de chemins conducteurs enfouis 4 de poly-
silicium, il faut une conductivité importante et pour cela on dope toute la couche de polysilicium 3, sur la totalité de sa surface avec une face de gaz (POC13). On peut également utiliser d'autres procédés pour obtenir une couche de polysilicium suffisamment fortement dopée. Si le dopage de la couche de polysilicium 3 n'est souhaité que dans les zones de chemins conducteurs de polysilicium 4, on peut obtenir cette conductivité élevée dans ces zones, par implantation locale; pour cela il faut appliquer un
procédé de photolithogravure supplémentaire.
Avec un procédé de photolithogravure on réalise ensuite
une mise en structure de la couche de polysilicium 3, dopée ou partielle-
ment dopée comme le montre la figure 2. Cette mise en structure de la couche de polysilicium 3 se fait par gravure à sec (gravure au plasma). La couche de polysilicium 3 est subdivisée en différentes zones 4, 5 isolées les unes des autres et qui servent de zones de chemins conducteurs 4,
noyés, de polysilicium ou de zones de couches sacrifiées 5 de polysilicium.
Selon la figure 3, on dépose sur la structure de la figure 2, une seconde couche d'isolation 6 et on la met en structure. Cette seconde couche d'isolation 6 est constituée dans le présent exemple également de
dioxyde de silicium déposé en phase vapeur, par exemple par décomposi-
tion de silane. L'épaisseur de la seconde couche d'isolation 6 doit être su-
périeure ou égale à l'épaisseur de la première couche d'isolation 2.
Dans un autre procédé de photolithogravure, on réalise la structure de la seconde couche d'isolation 6. Pour cela on enlève l'oxyde de la seconde couche d'isolation 6 dans la zone 7 au-dessus des zones de couches sacrifiées de polysilicium 5 et dans la zone 8 de contact avec le substrat. La mise en structure de la seconde couche d'isolation 6 se fait
également par gravure à sec (gravure au plasma).
Selon la figure 4, on dépose une troisième couche d'isolation 9 sur la structure obtenue à la figure 3. La couche d'isolation 9 a pour fonction de protéger ou de passiver les structures 25 qui seront ensuite dégagées de manière à être mobiles (voir figure 11) au niveau de leur côté inférieur, par rapport au milieu de gravure utilisé pour la gravure de la couche sacrifiée. La troisième couche d'isolation 9 est de préférence également du dioxyde de silicium obtenu à partir de la phase vapeur par
exemple par décomposition de silane. La couche d'isolation 9 n'est néces-
saire que dans les zones 7 dans lesquelles la seconde couche d'isolation 6
a été enlevée des zones de couches sacrifiées 5 en polysilicium.
On peut également réaliser la troisième couche d'isolation 9
par une oxydation thermique locale uniquement dans la zone 7.
L'épaisseur de la troisième couche d'isolation 9 est avantageusement com-
prise entre 5 nm et 500 nm.
A la surface de la structure selon la figure 4 on dépose en-
suite une couche de départ de polysilicium 10 comme le montre la figure
5. Cette couche de départ de polysilicium 10 recouvre la surface de la troi-
sième couche d'isolation 9 et sert de germe pour le dépôt de polysilicium fait ensuite. Pour déposer la couche de départ de polysilicium 10, on peut utiliser tous les procédés de dépôt de couches minces de polysilicium sur des couches diélectriques, comme les procédés habituels en technique de
fabrication des semi-conducteurs.
Dans une étape de procédé exécutée ensuite, on met en structure par photolithographie, la couche de départ de polysilicium 10 et les couches d'isolation 2, 6, 9 ou 6, 9 situées en dessous en procédant par
une gravure à sec (gravure au plasma).
Dans les zones au-dessus des zones de chemins conduc-
teurs enfouis 4 de polysilicium on réalise des trous de contact 11 dans la couche de départ de polysilicium 10 et dans la seconde et la troisième
couche d'isolation 6, 9 pour mettre en contact les zones de chemins con-
ducteurs de polysilicium 4 qui se trouvent en dessous.
Dans les zones dans lesquelles on veut réaliser un orifice de
contact 12 pour le substrat, on structure la couche de départ de polysili-
cium 10 et la première, la seconde et la troisième couche d'isolation 2, 6,
9.
Comme le montre la figure 6, dans une autre étape du pro-
cédé, on dépose une couche de silicium épaisse 13. Ce dépôt se fait dans un réacteur épitaxial, connu. Un tel réacteur épitaxial est une installation
pour déposer des couches de silicium utilisée dans la technique des semi-
conducteurs pour créer des couches de silicium monocristallin sur un
substrat de silicium monocristallin. Comme dans le présent procédé le dé-
pôt dans le réacteur épitaxial ne se fait pas sur un substrat de silicium monocristallin mais sur la couche de départ de silicium 10, polycristallin, il ne se forme pas de couche de silicium monocristallin mais une couche
épaisse polycristalline de silicium 13. La couche de départ 10 de polysili-
cium devient au cours de cette étape du procédé une partie de la couche
de silicium polycristallin 13, épaisse.
Comme la couche de silicium polycristallin 13 présente une surface supérieure rugueuse après le dépôt, on l'aplanit ensuite. Comme au-dessus de la couche de silicium polycristallin 13, épaisse, on réalise
une liaison électrique avec les zones de chemins conducteurs 4 polycris-
talline, on dope la couche de silicium polycristallin épaisse 13.
Sur la face supérieure de la couche de silicium polycristallin 13, épaisse, on prévoit ensuite une couche métallique structurée 14. La couche métallique 14 peut être par exemple appliquée sur toute la surface
puis être structurée.
Dans l'étape suivante du procédé, on dépose une couche de
dioxyde de silicium 15 à partir de la phase vapeur, par exemple par des-
truction de silane comme cela est indiqué à la figure 7. La couche de dioxyde de silicium 15 présente une épaisseur comprise entre 0,5 mn et ,0 fpm. L'épaisseur de la couche de dioxyde de silicium 15 doit être supérieure à l'épaisseur de la couche d'isolation 9. La couche de dioxyde de silicium 15 est structurée par un procédé de photolithogravure appliqué ensuite. Cette mise en structure de la couche de dioxyde de silicium 15 se fait également par un procédé de gravure à sec (gravure au plasma). La
couche de dioxyde de silicium 15 sert de masque pour l'opération de gra-
vure effectuée ensuite pour structurer la couche de silicium polycristallin 13, épaisse. Cette couche sert également à protéger la couche métallique 14 pendant la gravure effectuée ensuite. A travers les ouvertures 16 de la couche de dioxyde de silicium 15 servant de masque, on effectue par exemple une gravure à sec (gravure au plasma) de la couche de silicium
polycristallin 13, épaisse pour réaliser des sillons 17, 18.
Ce procédé de gravure s'arrête lorsqu'on atteint la troisième couche d'isolation 9 car il présente une très forte sélectivité du silicium par rapport au dioxyde de silicium. On obtient ainsi des zones dégagées 19, 20 au fond des sillons 17, 18. Par un procédé de gravure anisotrope,
on peut réaliser les sillons 17, 18 avec un rapport d'aspect, élevé c'està-
dire une grande profondeur et une faible dimension latérale. Les sillons
17, 18 s'étendent de la face supérieure de la couche de silicium polycris-
tallin 13, épaisse, jusqu'à la troisième couche d'isolation 9. La couche de silicium polycristallin 13 est ainsi subdivisée en différentes zones isolées les unes des autres dans la mesure o elles ne sont pas reliées par des
zones de chemins conducteurs enfouis 4 en polysilicium.
A l'aide des sillons 17 qui se trouvent sur les zones de cou-
ches sacrifiées 5 en polysilicium, on réalise la structure fonctionnelle c'est-
à-dire les structures 25 libres en mouvement (voir figure 11) après enlè-
vement des zones de couches sacrifiées 5 en polysilicium qui se trouvent en dessous de celle-ci. Les sillons 18 définissent ou isolent les zones de branchement.
Comme le montre la figure 8, on dépose ensuite une qua-
trième couche d'isolation 21 qui recouvre ou passive les parois latérales
des sillons 22 contre le fluide de gravure utilisé pour graver la couche sa-
crifiée. Cette quatrième couche d'isolation 21 qui sert à la passivation des parois latérales est de préférence en dioxyde de silicium obtenu en phase vapeur par exemple par décomposition de silane. Comme la couche d'isolation 21 n'est nécessaire que sur les parois latérales 22 des sillons 17, 18, on peut également la réaliser par oxydation thermique locale ou encore avec un oxyde formé dans du plasma d'oxygène. L'épaisseur de la
couche d'isolation 21 est de préférence comprise entre 5 nm et 500 nm.
Pour utiliser le fluide de gravure pour enlever les zones de
couches sacrifiées 5 de polysilicium en passant par les sillons 17 pour ar-
river jusqu'à la couche sacrifiée 5 de polysilicium, on enlève la troisième et
la quatrième couche d'isolation 9, 21 du fond des sillons 19, 20. On ob-
tient ainsi des sillons 17 avec des zones 23, dégagées des zones de cou-
ches sacrifiées 5 de polysilicium.
La figure 9 montre le résultat après enlèvement de la troi-
sième et de la quatrième couche d'isolation 9, 21 au fond des sillons 19, 20. L'enlèvement des couches d'isolation 9, 21 peut se faire par exemple par un procédé de gravure au plasma dirigé verticalement. Au cours de cette étape de gravure, on enlève la quatrième couche d'isolation 21 non seulement au fond des sillons 17, 18 mais également à la surface 24 de la structure selon la figure 8. La quatrième couche d'isolation 21 ne subsiste
alors que sur les parois latérales 22 des sillons 17, 18.
il La couche de dioxyde de silicium 15 est également enlevée en partie au cours de cette opération de gravure. Pour cette raison, il faut que cette couche de dioxyde de silicium 15 ait une épaisseur plus grande que la troisième couche d'isolation 9. Comme entre les sillons 18 et les zones de chemins conducteurs enfouis 4 de polysilicium on a la seconde couche d'isolation 6 après enlèvement de la troisième et de la quatrième couche d'isolation 9, 21, au fond des sillons 18 il n'y aura plus de zones
dégagées vers les zones de chemins conducteurs enfouis 4 de polysilicium.
De ce fait, les zones de chemins conducteurs enfouis 4 de polysilicium
restent complètement entourées par la couche d'isolation 9.
Après l'ouverture de la troisième et de la quatrième couche d'isolation 9, 21 au fond des sillons 17, 18, on effectue selon la figure 10,
une gravure isotrope pour enlever les zones de couches sacrifiées 5 de po-
lysilicium. A travers les sillons 17 on conduit un fluide de gravure comme
par exemple du difluorure de xénon, du trifluorure de chlore ou du trifluo-
rure de brome jusqu'aux zones de couches sacrifiées 5 de polysilicium.
Ces fluides de gravure ont une très grande sélectivité vis-à-vis des parties
qui ne sont pas du silicium comme par exemple le dioxyde de silicium.
Par l'enlèvement des zones de couches sacrifiées 5 de poly-
silicium, on réalise une cavité 26 avec des dimensions latérales et vertica-
les prédéfinies et au-dessus de celles-ci se trouvent les structures 25 libres en mouvement du capteur ainsi réalisé. Les structures 25 libres en mouvement, les zones de chemins conducteurs enfouis 4 de polysilicium ainsi que les autres zones de la couche épaisse de polysilicium 13 ne sont pas attaquées par le fluide de gravure car ces zones sont protégées tout
autour par de l'oxyde.
La figure 11 montre la structure en couche après l'enlèvement de la quatrième couche d'isolation 21 des parois latérales des sillons 17, 18, de la seconde couche d'isolation 9 de la face inférieure des structures 25libres en mouvement ainsi que de la couche de dioxyde de
* silicium 15 par un procédé de gravure à la vapeur avec des fluides conte-
nant de l'acide fluorhydrique. La première couche d'isolation 2 en dessous des structures 25 libres en mouvement peut le cas échéant être également
enlevée complètement.
La figure 11 montre ainsi une section donnée à titre d'exemple d'un élément de capteur. On dégage la structure des différentes zones fonctionnelles dans la couche de polysilicium épaisse 13. Sous la couche métallique 14 on a une zone de branchement 27, 28 dégagée par mise en structure et qui est totalement entourée par des sillons 18. Ces zones de branchement 27, 28 sont ainsi isolées totalement par les sillons 18 vis-àvis du restant de la couche épaisse de polysilicium 13. La zone de
branchement 27 est en contact direct avec la zone de chemins conduc-
teurs 4 en polysilicium, enfoui, réalisant le contact avec les autres zones de la couche épaisse de polysilicium 13 à savoir la zone voisine suivante du côté droit. La zone de branchement 28 est directement en contact avec le substrat de silicium 1 ce qui correspond à la réalisation d'un contact de substrat. Au-dessus de la cavité 26 se trouvent les structures 25 libres en
mouvement, par exemple des parties de condensateurs interdigitaux.
Bien que la présente invention ait été décrite ci-dessus à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels elle n'est pas limitée à ces
exemples mais permet de multiples modifications.
En particulier, le choix des matières pour les couches, don-
né ci-dessus, n'est qu'un exemple et peut être modifié. L'invention n'est
pas non plus limitée à la réalisation de capteurs d'accélération et de vites-
ses de rotation.
Claims (10)
1 ) Composant de micromécanique notamment capteur d'accélération ou de vitesse de rotation comportant des éléments fonctionnels suspendus de manière mobile au-dessus d'un substrat (1) caractérisé en ce qu'il comprend: - une première couche d'isolation (2) au-dessus du substrat (1), - une première couche fonctionnelle micromécanique (3) au-dessus de la première couche d'isolation (2) avec des zones de chemins conducteurs (4), - une seconde couche d'isolation (6) prévue au-dessus des zones de chemins conducteurs (4) et au-dessus de la première couche d'isolation (2) , - une troisième couche d'isolation (9) au-dessus de la seconde couche d'isolation (6), - une seconde couche fonctionnelle (13) micromécanique, au-dessus de la troisième couche d'isolation (9) avec des premiers et des seconds sillons (17, 18), les premiers sillons (17) arrivant au moins jusque dans
la troisième couche d'isolation (9) à côté des zones de chemins con-
ducteurs et à côté des éléments fonctionnels (25) suspendus, mobiles
dans la seconde couche fonctionnelle micromécanique (13), et les se-
conds sillons (18) arrivant au moins jusque dans la troisième couche
d'isolation (9) au-dessus des zones de chemins conducteurs (4).
2 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche fonctionnelle micromécanique (3) et la seconde couche
fonctionnelle micromécanique (13) sont des couches de polysilicium.
3 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la première jusqu'à la troisième couche d'isolation (2, 6, 9) sont des cou-
ches d'oxyde.
4 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé par des zones de branchement non mobile (27, 28) dans la seconde couche fonctionnelle micromécanique (13), ces zones étant reliées électriquement
aux éléments fonctionnels suspendus mobiles (25).
) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde et la troisième couche d'isolation (6, 9) comportent des orifices
de contact (11) pour relier la seconde couche fonctionnelle micromécani-
que (13) aux zones de chemins conducteurs (4). 6 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que
la première, la seconde et la troisième couche d'isolation (2, 6, 9) compor-
tent des trous de contact (12) pour relier la seconde couche fonctionnelle
micromécanique (13) au substrat (1).
7 ) Procédé de fabrication d'un composant de micromécanique notamment
d'un capteur d'accélération ou de vitesse de rotation comportant des élé-
ments fonctionnels (25) suspendus de manière mobile au-dessus d'un substrat (1), caractérisé par les étapes suivantes: - on réalise une première couche d'isolation (2) sur le substrat (1),
- on réalise une première couche fonctionnelle micromécanique (3) au-
dessus de la première couche d'isolation (2),
- on réalise la structure de la première couche fonctionnelle microméca-
nique (3) dans les zones de chemins conducteurs (4) et dans les zones de couches sacrifiées (5), - on réalise une seconde couche d'isolation (6) au-dessus de la structure obtenue, - on met en structure la seconde couche d'isolation (6) pour dégager partiellement la surface de la zone de couches sacrifiées (5),
- on réalise une troisième couche d'isolation (9) au-dessus de la struc-
ture résultante,
- on réalise une seconde couche fonctionnelle micromécanique (13) au-
dessus de la structure résultante, - on structure la seconde couche fonctionnelle micromécanique (13) pour former des premiers et des seconds sillons (17, 18), les premiers sillons
(17) arrivant au moins jusqu'à la troisième couche d'isolation (9) au-
dessus des zones de couches sacrifiées (5) et les seconds sillons (18) ar-
rivant au moins jusqu'à la troisième couche d'isolation (9) au-dessus des zones de chemins conducteurs (4), - on prévoit une quatrième couche d'isolation (21) au-dessus de la structure résultante, - on enlève la troisième et la quatrième couche d'isolation (9, 21) au moins du fond des premiers sillons (17), s - on effectue une gravure sélective des zones de couches sacrifiées (5) à
travers les sillons (17) pour former les éléments fonctionnels suspen-
dus (25), mobiles dans la seconde couche fonctionnelle micromécani-
que (13).
8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première couche fonctionnelle micromécanique (3) et la seconde couche
fonctionnelle micromécanique (13) sont des couches de polysilicium.
9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8,
caractérisé en ce que la première jusqu'à la quatrième couche d'isolation (2, 6, 9, 21) sont des
couches d'oxyde.
10 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9,
caractérisé en ce que les zones de chemins conducteurs (4) et les zones de couches sacrifiées (5) sont réalisées par implantation locale et mises en structure ensuite par photolithogravure.
11 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10,
caractérisé par des orifices de contact (11) dans la seconde et la troisième couche
d'isolation (6, 9) pour relier la seconde couche fonctionnelle micromécani-
que (13) aux zones de chemins conducteurs (4).
12 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11,
caractérisé en ce que l'on réalise des trous de contact (12) dans la première, la seconde et la
troisième couche d'isolation (2, 6, 9) pour relier la seconde couche fonc-
tionnelle micromécanique (13) au substrat (1).
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