FR2822817A1 - Procede de fabrication d'une structure a membrane micro-usinee - Google Patents

Procede de fabrication d'une structure a membrane micro-usinee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée, la membrane résultant de la formation d'un évidement réalisé à partir de l'une des faces principales d'un premier substrat, comprenant les étapes successives suivantes : - la fixation de l'une des faces principales du premier substrat sur un deuxième substrat,- la réalisation de l'évidement à partir de l'autre face principale du premier substrat,- la fixation de la face évidée du premier substrat sur une face d'un troisième substrat pour obtenir une cavité comprenant ledit évidement.Application à la fabrication de capteurs de pression.

Description

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PROCEDE DE FABRICATION D'UNE STRUCTURE A MEMBRANE
MICRO-USINEE
DESCRIPTION Domaine technique
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une structure à membrane micro-usinée.
Elle concerne en particulier la fabrication d'un capteur de pression.
Certains dispositifs nécessitent la présence d'une structure à membrane. Des capteurs de pression équipés d'une structure à membrane peuvent être utilisés pour mesurer des hautes pressions (supérieures à 1000 bar), présentes par exemple dans les puits de pétrole et dans les chambres de combustion des moteurs à explosion (à essence ou diesel).
Etat de la technique antérieure
Le document WO-A-97/32190 décrit un capteur de pression, en particulier pour très hautes pressions.
Ce capteur possède un élément de mesure de forme tubulaire, constitué de deux demi-tubes scellés l'un à l'autre. La cavité ainsi constituée peut être close, contenant un gaz de référence ou étant vide, ou reliée à une pression extérieure de référence. La paroi de l'élément de mesure peut se déformer sous l'effet d'une pression extérieure. La déformation de la paroi est alors mesurable par des jauges piézorésistives
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disposées sur la paroi et qui permettent de transmettre un signal électrique proportionnel à la pression appliquée.
Un tel capteur peut mesurer des pressions comprises entre 0 et 1500 bar, pour une plage de température étendue, de-55 C à + 200oC.
La déformation de la paroi doit être suffisamment importante pour obtenir un signal électrique significatif de la pression appliquée. La paroi doit donc être la plus mince possible sans être trop fragile afin d'éviter la rupture mécanique du capteur. Pour un capteur en silicium, les substrats de départ destinés à former les deux demi-tubes ont une épaisseur d'environ 280 um avant la réalisation d'évidements destinés à former la cavité. Une telle épaisseur n'est pas une épaisseur standard. En effet, les plaquettes de silicium standard ont des épaisseurs de 425 ou de 525 um.
L'utilisation de substrats minces permet d'autre part de réaliser un plus grand nombre de capteurs par plaquette de silicium. Des capteurs de sensibilités équivalentes réalisés à partir de substrats épais, c'est-à-dire provenant de plaquettes d'épaisseur standard, auraient des surfaces plus importantes et une plaquette en fournirait un nombre plus faible. En effet, dans la filière technologique utilisée pour l'usinage du silicium, les règles de dessin sont imposées par la gravure humide du silicium qui se fait suivant des angles d'attaque définis par son orientation cristalline. La gravure humide ou
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chimique impose un élargissement des évidements en fonction de l'épaisseur à graver.
Le capteur peut être réalisé à partir d'un substrat de silicium massif et d'un substrat SOI, la couche mince de silicium du substrat SOI servant à réaliser les jauges piézorésistives. Pour des raisons de symétrie les deux parties scellées du capteur ont avantageusement la même épaisseur.
Une première partie du capteur peut être réalisée par amincissement d'un substrat massif de silicium de 425 um d'épaisseur. Cet amincissement peut se faire par un procédé mécano-chimique, simultanément sur les deux faces. La réduction d'épaisseur symétrique ne pose pas de problème particulier et les chanfreins ne présentent pas de défaut. Ce mode d'amincissement, avec un très bon état de surface final, est proposé par les fournisseurs de plaquettes. La bonne qualité des substrats amincis jusqu'à 280 pn permet un traitement ultérieur aisé avec micro-usinage par voie humide et scellement au substrat SOI sans clivage. Cependant, il est difficile de traiter des substrats massifs d'épaisseur inférieure à 280} JLm (très fragiles) même si des chanfreins sans défaut ont pu y être réalisés.
Le substrat SOI, destiné à former la deuxième partie du capteur, doit être aminci par sa face arrière, par exemple par rectification. La face avant de ce substrat, sur laquelle seront réalisées les jauges, doit être protégée et maintenue pendant l'amincissement du substrat. Le maintien peut se faire par aspiration et doit être assuré de manière uniforme pour ne pas voiler le substrat et pour éviter les
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défauts de planéité. Les substrats amincis par ce procédé sont souvent ébréchés et donc très fragiles. Ils peuvent se casser pendant la gravure humide et même après leur scellement au substrat massif aminci. Des clivages peuvent se produire au cours d'étapes de centrifugation ou de manipulation. Pour remédier à ce problème, le substrat SOI peut être chanfreiné mais cela nécessite des équipements spéciaux qui sont difficilement utilisables ou qui ne sont pas utilisables sur des substrats très minces.
Il en résulte que l'amincissement de substrats SOI d'épaisseur standard et leur microusinage selon l'état de la technique sont des opérations très délicates et qui entraînent beaucoup de déchets.
Exposé de l'invention
L'invention permet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus.
Elle a pour objet un procédé de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée, la membrane résultant de la formation d'un évidement réalisé à partir de l'une des faces principales d'un premier substrat, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) la fixation de l'une des faces principales du premier substrat sur deuxième substrat, b) la réalisation de l'évidement à partir de l'autre face principale du premier substrat,
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c) la fixation de la face évidée du premier substrat sur une face d'un troisième substrat pour obtenir une cavité comprenant ledit évidement.
A l'étape a), la fixation du premier substrat sur le deuxième substrat peut se faire par adhésion moléculaire ou par collage.
A l'étape b), l'évidement peut être réalisé par gravure humide et/ou par gravure sèche.
A l'étape c), la fixation du premier substrat sur le troisième substrat peut se faire par adhésion moléculaire ou par collage.
Pour l'étape c), la face évidée du premier substrat peut être fixée sur une face du troisième substrat qui est solidaire d'un support, le support étant éliminé après l'étape c). Le troisième substrat peut être solidaire d'une couche mince superficielle du support, cette couche mince superficielle étant délimitée par une couche fragile enterrée permettant une séparation ultérieure. Cette couche fragile peut par exemple comporter des microcavités produites par implantation d'hydrogène et/ou de gaz rares, le support étant éliminé après l'étape c) par clivage selon la couche de microcavités et récupéré. Ce clivage peut être consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
Pour l'étape c), la face évidée du premier substrat peut être fixée sur une face évidée d'un troisième substrat, la cavité étant constituée par la réunion des évidements des premier et troisième substrats. L'évidement du troisième substrat peut être réalisé par gravure humide ou par gravure sèche.
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Après l'étape c), le deuxième substrat peut être aminci.
A l'étape a), le premier substrat peut être fixé du côté d'une couche active présentée par le deuxième substrat, la couche active étant une couche permettant la réalisation de composants électroniques. Après l'étape c), le procédé peut comprendre en outre la réalisation d'au moins une jauge de contrainte dans la couche active.
Si le deuxième substrat est un substrat SOI, à l'étape a) le premier substrat peut être fixé sur la couche mince de silicium du substrat SOI. Dans ce cas, la face du premier substrat fixée sur le deuxième substrat peut être une face électriquement isolante. Le premier substrat peut être un substrat de silicium recouvert d'une couche de dioxyde de silicium.
Après l'étape c) le deuxième substrat peut être aminci pour ne garder que la couche mince de silicium sur le premier substrat. Le deuxième substrat peut être aminci en utilisant au moins l'une des méthodes suivantes : la gravure, l'amincissement mécanique, l'amincissement mécano-chimique et le clivage selon une couche fragile enterrée qui permet la séparation, par exemple une couche contenant des microcavités créée dans le deuxième substrat par implantation ionique. Ce clivage peut être consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
Si le premier substrat est un substrat de silicium recouvert d'au moins une couche de dioxyde de silicium et si le deuxième substrat est un substrat de silicium dans lequel une couche mince superficielle est
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délimitée par une couche fragile enterrée permettant une séparation ultérieure, cette couche pouvant par exemple contenir des microcavités produites par implantation d'espèces gazeuses choisies préférentiellement parmi l'hydrogène et/ou des gaz rares (cf. US 5 374 564, US 6 020 252 et FR-A-2 773 261), après l'étape c) le deuxième substrat peut être aminci par clivage selon la couche de microcavités et être récupéré. Le clivage peut être consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : - les figures 1A à 1F sont des vues en coupe transversale illustrant un premier exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention, les figures 2A à 2C sont des vues en coupe transversale illustrant un deuxième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention, - les figures 3A à 3C sont des vues en coupe transversale illustrant un troisième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention,
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- la figure 4 est une vue en coupe transversale illustrant un quatrième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention, - les figure 5 A à 5E sont des vues en coupe transversale illustrant un cinquième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention, - les figures 6A et 6B sont des vues en coupe transversale illustrant un sixième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention, - les figures 7A à 7E sont des vues en coupe transversale illustrant un septième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Les figures lA à 1F représentent un premier exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
La figure 1A montre un premier substrat constitué d'une plaque de silicium 2 polie double face et recouverte d'une couche 3 de dioxyde de silicium. La plaque de silicium 2 peut être d'épaisseur standard
Figure img00080001

(425 lm) ou non (par exemple 280 p-m). La couche 3 de dioxyde de silicium peut avoir 400 nm d'épaisseur et être obtenue par voie thermique. D'autres modes de
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formation sont bien sûr possibles : PECVD, TEOS, pulvérisation cathodique, etc.
La figure 1B montre un deuxième substrat 4.
Il s'agit d'un substrat contenant un film mince superficiel permettant la réalisation d'un capteur ou d'un composant, c'est par exemple un substrat SOI constitué d'un support en silicium 5 recouvert successivement d'une couche de dioxyde de silicium 6 et d'une couche mince de silicium 7. Le substrat 4 peut être d'épaisseur standard (425 jlm) ou non. La couche mince 7 peut avoir 200 nm d'épaisseur.
La figure 1C montre la structure résultant du scellement des deux substrats 1 et 4 l'un à l'autre selon la couche mince 7. Le scellement peut se faire par différentes méthodes connues de l'homme de l'art, par exemple par adhésion moléculaire. Eventuellement, la structure obtenue peut être amincie. L'amincissement peut se faire selon les deux faces libres de la structure ou selon l'une de ces deux faces. L'amincissement peut être suivi d'un polissage pour obtenir un bon état de surface.
On procède ensuite au micro-usinage du premier substrat 1 à partir de sa face libre. La figure 1D montre un évidement 8 réalisé à partir de la face libre du substrat 1. L'évidement est obtenu par gravure humide dans des bains contenant du KOH ou du TMAH, ce qui conduit à des angles de gravures tels que ceux représentés.
La figure 1 E montre l'ajout à la structure précédemment obtenue d'un substrat 9 en silicium qui s'adapte à la structure. Le substrat 9 présente, à
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partir de la face adjacente au substrat 1, un évidement 10 qui, dans cet exemple de réalisation, est identique à l'évidement 8 du substrat 1. En fonction des applications de la structure qui sera finalement obtenue, l'évidement peut avoir une forme différente de l'évidement 8. La réunion des évidements 8 et 10 permet d'obtenir une cavité fermée. La liaison entre les substrats 1 et 9 peut se faire par adhésion moléculaire ou par joint de colle. Dans le cas de l'adhésion moléculaire, de façon préférentielle, un nettoyage de type hydrophile est réalisé sur la structure assemblée.
L'étape suivante consiste à éliminer le support 5 et la couche d'oxyde 6 du substrat 1 pour révéler la couche mince de silicium 7. Le support 5 en silicium est d'abord gravé complètement. Ensuite, la couche d'oxyde 6 est gravée à son tour complètement. Il y a donc transfert de la couche active 7 du substrat SOI sur le premier substrat 2 comme le montre la figure
Figure img00100001

1F.
La structure finalement obtenue se présente sous la forme d'une masse de silicium pourvue d'une cavité interne (qui peut éventuellement être reliée à l'extérieur) et dont la partie supérieure est de type SOI.
Les figures 2A à 2C illustrent un deuxième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
Cet exemple de réalisation s'applique au cas où le substrat 9 est un substrat très mince (d'épaisseur inférieure à 280 um dans le cas du
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silicium) ou fragilisé par un micro-usinage. Ce substrat est alors associé à un support.
La figure 2A montre cette association : le substrat 9 est scellé sur un support 11 en silicium.
Une fois le scellement obtenu, l'évidement 10 peut être réalisé.
Le support 11 peut être éliminé juste après la réalisation de l'évidement et le substrat 9 peut être scellé sur le substrat 1 comme cela à été représenté sur la figure lE. La suite du procédé se déroule alors comme pour le premier exemple de réalisation. Le support 11 peut aussi être conservé à ce stade du procédé puisque, étant en silicium, il peut subir sans problème des étapes impliquant des températures élevées, par exemple pour la formation de jauges de contrainte dans la couche active. Ainsi, la figure 2B montre la fixation de l'ensemble substrat 9support 11 sur le substrat 1.
Comme pour le premier exemple de réalisation, la couche active 7 est ensuite révélée.
C'est ce que montre la figure 2C.
Le support 11 peut alors être éliminé partiellement ou totalement. Cette élimination peut être réalisée de façon mécanique, mécano-chimique, chimique, en utilisant une implantation ionique selon la technique divulguée par le document FR-A-2 681 472 (correspondant au brevet américain 5 374 564) avec un recuit vers 5000 C ou application de forces mécaniques.
Dans le cas d'une élimination totale, la structure finalement obtenue est semblable à celle de la figure 1F.
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Les figures 3A à 3C illustrent un troisième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
Pour ce troisième exemple de réalisation, les premières étapes du procédé sont identiques aux étapes du premier exemple de réalisation illustrées par les figures 1A à 1C. Elles ne seront donc pas décrites.
Après un éventuel amincissement des substrats scellés l'un à l'autre ou de l'un de ces substrats, le procédé se poursuit par la réalisation d'un évidement.
La figure 3A montre l'association d'un premier substrat 21 et d'un substrat SOI 24. Le substrat 21 est constitué d'une plaque de silicium 22 recouverte d'une couche 23 de dioxyde de silicium. Le substrat 24 est constitué d'un support en silicium 25 recouvert successivement d'une couche de dioxyde de silicium 26 et d'une couche mince de silicium 27. A la différence des exemples de réalisation précédents, l'évidement 28 pratiqué dans le substrat 21 est réalisé par une gravure sèche, ce qui permet d'obtenir des parois verticales pour l'évidement.
La figure 3B montre l'ajout à la structure précédemment obtenue d'un substrat 29 en silicium qui s'adapte à la structure. Le substrat 29 présente, à partir de la face adjacente au substrat 21, un évidement 30 qui, dans cet exemple de réalisation, est identique à l'évidement 28 du substrat 21. Dans ce cas également, les évidements 28 et 30 peuvent être de formes différentes.
A titre de variante, la figure 3C montre l'ajout à la structure représentée à la figure 3A d'un
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substrat 39 dépourvu d'évidement. La cavité est alors simplement constituée par l'évidemment 28.
Les structures représentées aux figures 3B ou 3C sont ensuite traitées de la manière décrite pour le premier exemple de réalisation.
La figure 4 illustre un quatrième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention. Il s'agit du cas ou le premier substrat 41 est une simple plaque de silicium, le deuxième substrat 44 et aussi une plaque de silicium (au lieu d'un substrat SOI comme précédemment) et le troisième substrat 49 est également une plaque de silicium. La cavité est constituée uniquement par un évidement 48 réalisé dans le premier substrat 41. La figure 4 correspond à la figure lE dans le déroulement du procédé. Par la suite, les substrats 44 et 49 peuvent éventuellement être aminci par l'une ou l'autre des méthodes déjà citées.
Les figures 5A à 5E illustrent un cinquième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
Le premier substrat 51 est identique à celui représenté à la figure 1A. Il est constitué d'une plaque de silicium 52 polie double face et recouverte d'une couche 53 de dioxyde de silicium (voir la figure 5B).
La figure 5A montre un deuxième substrat 54. Il s'agit d'un substrat SOI constitué d'un support en silicium 55 recouvert successivement d'une couche de dioxyde de silicium 56 et d'une couche mince de silicium 57. Le substrat 54 peut être d'épaisseur
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standard (425Rm) ou non. La couche mince 57 peut avoir 200 nm d'épaisseur. Le substrat 54 a subi, au travers de la couche mince 57, une implantation d'ions hydrogène à raison de 7. 1016H+/cm2 à 200 keV afin d'obtenir une couche fragile enterrée contenant des microcavités 61 à environ 1,5 pm de profondeur, c'est- à-dire dans le support 55 et sous la couche d'oxyde 56. La couche de microcavités 61 est destinée à produire un clivage dans le support 55 (voir le document FR-A-2 681 472).
La figure 5B montre la structure résultant du scellement des deux substrats 51 et 54 l'un à l'autre selon la couche mince 57. Le scellement peut se faire par adhésion moléculaire ou au moyen d'une colle.
Si un traitement thermique de renforcement du scellement est nécessaire, ce traitement thermique (température et durée) est choisi de manière à ne pas obtenir à ce stade le clivage du substrat 54.
On procède ensuite au micro-usinage du premier substrat 51 à partir de sa face libre. La figure 5C montre un évidement 58 réalisé à partir de la face libre du substrat 51. L'évidement est obtenu par gravure humide dans des bains contenant du KOH ou du TMAH.
La figure 5 D montre l'ajout à la structure précédemment obtenue d'un substrat 59 en silicium. Le substrat 59 présente, à partir de la face adjacente au substrat 51, un évidement 60 qui, dans cet exemple de réalisation, est identique à l'évidement 58 du substrat 51. La liaison entre les substrats 51 et 59 peut se faire par adhésion moléculaire ou par joint de colle.
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Un traitement thermique à 11000C permet de renforcer la liaison entres les substrats 51 et 59 et de provoquer le clivage du support 55 le long de la couche de microcavité 61. La partie la plus importante du support 55 peut dont être récupérée.
Il reste à éliminer par gravure la fraction restante du support 55 et la couche d'oxyde 56 pour révéler la couche mince de silicium 57 (voir la figure 5E).
Les figures 6A et 6 B illustrent un sixième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
Cette variante de réalisation permet la récupération du support lorsque le troisième substrat doit être supporté par un support. Le deuxième exemple de réalisation mentionne l'utilisation d'un tel support. En utilisant le procédé décrit dans le document FR-A-2 681 472 déjà cité, il est possible de récupérer la plus grande partie du support.
La figure 6A reprend les éléments représentés à la figure 2C. La structure représentée comporte en outre une couche de microcavités 12 obtenue, avant la fixation du substrat 9 sur le support 11, par implantation ionique au travers de la face supérieure du support 11.
Un traitement thermique, auquel s'ajoute éventuellement un traitement mécanique, permet d'obtenir le clivage du support 11 le long de la couche de microcavités. La majeure partie du support 11 est alors récupérée. On obtient la structure représentée à la figure 6B où une couche mince 13 provenant du
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support adhère encore au substrat 9. Cette couche mince 13 peut être éliminée par polissage pour obtenir une structure semblable à celle de la figure 1F.
Les figures 7A à 7E illustrent un septième exemple de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée selon l'invention.
La figure 7A se rapporte au deuxième substrat du procédé. Le substrat 74 est une plaque de silicium d'épaisseur standard (425 jum) ou non. Une implantation ionique et effectuée au travers de l'une de ses faces principales. Elle consiste à implanter des ions hydrogène à raison de 5. 1016 H+/cm2 pour une énergie d'implantation de 70 keV. Il se forme alors une couche de microcavités 76 à environ 0,6 jum de profondeur sous la face implantée. Cette couche de microcavités délimite, par rapport à la face implantée, une couche mince de silicium 77.
La figure 7B représente la fixation du deuxième substrat 74 sur un premier substrat 71 semblable à celui représenté à la figure 1A, c'est-àdire constitué d'une plaque de silicium 72 d'épaisseur standard ou non, recouverte d'une couche d'oxyde 73 de 400 nm d'épaisseur. La fixation peut se faire par collage suivi d'un traitement thermique à 300oC, température qui est insuffisante pour provoquer le clivage du substrat 74. La couche mince 77 adhère alors au substrat 71.
On procède ensuite au micro-usinage du premier substrat 71 à partir de sa face libre. La figure 7C montre un évidement 78 réalisé à partir de la face libre du substrat 71. L'évidement est obtenu par
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gravure humide dans des bains contenant du KOH ou du THMA.
La figure 7D montre la structure obtenue après le scellement sur la face libre du substrat 71 d'un troisième substrat 79 en silicium présentant un évidement 80 en regard de l'évidement 78. Les évidements 78 et 80 forment alors une cavité. Un traitement thermique à une température par exemple de 6000C ou une séparation mécanique permet d'obtenir le clivage du deuxième substrat le long de la couche de microcavités. Il subsiste alors sur le premier substrat 71 la couche mince 77 de silicium. Un nouveau traitement thermique à plus haute température (par
Figure img00170001

exemple à 11000C) renforce les forces de collage de la couche mince 77 sur la couche de Si02 recouvrant la plaque de silicum 72.
Une autre façon d'obtenir la structure de la figure 7D consiste à coller le substrat 79 sur le substrat 71, effectuer un traitement thermique à 300 C, puis un traitement de séparation (par exemple mécanique) conduisant au clivage du substrat 74 le long de la couche de microcavités, ensuite un recuit à 11000 permettant le renforcement des forces de collage.
La figure 7E montre la structure obtenue après amincissement et polissage de la couche mince 77 jusqu'à une épaisseur de 200nm. On obtient une couche mince de silicium 77 sur une couche d'oxyde 73.
Un capteur de pression peut être obtenu avec une structure obtenue par le procédé de l'invention et comportant une couche mince par exemple en silicium. Pour cela, au cours d'une fabrication
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collective, la couche mince de silicium est gravée pour délimiter des jauges piézorésistives. Les jauges sont dopées par implantation ionique suivie d'un recuit à environ 900oC. Des trous de contact gravés dans les jauges sont métallisés, puis des conducteurs sont déposés sur ces trous métallisés pour assurer la sortie des signaux électriques. Une gravure humide permet de réaliser des cavités externes. Il ne reste plus qu'à séparer les capteurs par découpe.
Parmi les avantages particuliers apportés par l'invention, on peut citer : - le transfert d'une couche active d'un substrat SOI sur un substrat non standard mince ou épais, - le transfert d'une couche active d'un substrat SOI sur un substrat fragile (mince) microusiné qui évite l'amincissement face arrière et le polissage de substrats SOI standard, qui sont des opérations mal maîtrisées au plan industriel, - le micro-usinage d'un substrat fragile monté sur un support rigide constituant une poignée qui est éliminée par la suite.
- le micro-usinage d'un substrat fragile monté sur un support rigide avant transfert de la couche superficielle de matériau semiconducteur qui servira de moyen de détection de la déformation d'une membrane (poignée éliminée avec transfert de la couche superficielle), - l'assemblage de substrats fragiles sur poignées avant élimination des poignées, les substrats fragiles assemblés étant suffisamment résistants pour
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supporter le procédé de fabrication des capteurs ou des microsystèmes, - la possibilité de traiter la face supérieure du substrat avec éléments de détection après élimination de la poignée supérieure mais en conservant la poignée du substrat micro-usiné en face arrière pour assurer la solidité de l'ensemble pendant le déroulement de toutes les étapes dans le cas où l'assemblage des substrats fragiles n'est pas suffisamment résistant pour supporter l'ensemble du procédé (la poignée arrière sera enlevée en fin de procédé avant l'usinage des cavités extérieures pour l'application décrite ou en fin de procédé avant ou après découpe des puces pour d'autres applications), - la possibilité de récupérer une partie importante des substrats utilisés (support d'un substrat SOI, poignées).

Claims (22)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une structure à membrane micro-usinée, la membrane résultant de la formation d'un évidement (8,28, 48,58, 78) réalisé à partir de l'une des faces principales d'un premier substrat (1,21, 41,51, 71), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) la fixation de l'une des faces principales du premier substrat sur un deuxième substrat (4,24, 44,54, 74), b) la réalisation de l'évidement à partir de l'autre face principale du premier substrat, c) la fixation de la face évidée du premier substrat sur une face d'un troisième substrat (9,29, 39,49, 59,79) pour obtenir une cavité comprenant ledit évidement.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape a), ladite fixation du premier substrat sur le deuxième substrat se fait par adhésion moléculaire ou par collage.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape b), l'évidement est réalisé par gravure humide et/ou par gravure sèche.
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape c), ladite fixation du premier substrat sur le troisième substrat se fait par adhésion moléculaire ou par collage.
  5. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'étape c), la face évidée du premier substrat est fixée sur une face d'un
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    troisième substrat (9) qui est solidaire d'un support (11), le support étant éliminé après l'étape c).
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le troisième substrat (9) est solidaire d'une couche mince superficielle (13) du support (11), cette couche mince superficielle étant délimitée par une couche fragile enterrée permettant une séparation ultérieure, le support étant éliminé après l'étape c) par clivage selon la couche de microcavités (12) et récupéré.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite couche fragile enterrée est une couche de microcavités (12) produites par implantation d'hydrogène et/ou de gaz rares.
  8. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit clivage est consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pour l'étape c), la face évidée du premier substrat (1,21, 51,71) est fixée sur une face évidée d'un troisième substrat (9,29, 59,79), ladite cavité étant constituée par la réunion des évidements des premier et troisième substrats.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'évidement du troisième substrat est réalisé par gravure humide ou par gravure sèche.
  11. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après l'étape c), le deuxième substrat est aminci.
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  12. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape a), le premier substrat est fixé, du côté d'une couche active (7,27, 57,77) présentée par le deuxième substrat, la couche active étant une couche permettant la réalisation de composants électroniques.
  13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, après l'étape c) le procédé comprend en outre la réalisation d'au moins une jauge de contrainte dans ladite couche active.
  14. 14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le deuxième substrat (4,24, 54) étant un substrat SOI, à l'étape a) le premier substrat (1,21, 51) est fixé sur la couche mince de silicium (7,27, 57) du substrat SOI.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la face du premier substrat fixée sur le deuxième substrat est une face électriquement isolante.
  16. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le premier substrat (1,21, 51, 71) est un substrat de silicium (2,22, 52,72), recouvert d'une couche de dioxyde de silicium (3,23, 53,73).
  17. 17. procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que, après l'étape c) le deuxième substrat (4,24, 54) est aminci pour ne garder que la couche mince (7,27, 57) de silicium sur le premier substrat (1,21, 51).
  18. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le deuxième substrat est aminci
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    en utilisant au moins l'une des méthodes suivantes : la gravure, l'amincissement mécanique, l'amincissement mécano-chimique et le clivage selon une couche fragile enterrée qui permet la séparation créée dans le deuxième substrat par implantation ionique.
  19. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit clivage est consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
  20. 20. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier substrat (71) étant un substrat de silicium (72) recouvert d'au moins une couche de dioxyde de silicium (73), le deuxième substrat (74) étant un substrat de silicium dans lequel une couche mince superficielle (77) est délimitée par une couche fragile enterrée permettant une séparation ultérieure, après l'étape c) le deuxième substrat (74) est aminci par clivage selon la couche de microcavité (76) et est récupéré.
  21. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite couche fragile enterrée est une couche (76) contenant des microcavités produites par implantation d'espèces gazeuses.
  22. 22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit clivage est consécutif à un traitement thermique et/ou à l'application de forces mécaniques.
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