FR2916192A1 - Composant de micromecanique a couche mince d'encapsulage et procede de fabrication de ce composant - Google Patents

Composant de micromecanique a couche mince d'encapsulage et procede de fabrication de ce composant Download PDF

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Abstract

Composant de micromécanique comportant un substrat (1), une couche mince d'encapsulage (4) et une cavité (6) délimitée par le substrat (1) et la couche mince (4), la cavité (6) emprisonnant au moins une phase gazeuse (9) ayant une pression intérieure. La phase gazeuse (9) a une composition non atmosphérique.Procédé de fabrication d'un composant de micromécanique comprenant un substrat (1) et une couche mince d'encapsulage (4) ainsi qu'une cavité (6) délimitée par le substrat (1) et la couche mince d'encapsulage (4), caractérisé par les étapes suivantes: mise en place d'un polymère (8) dans la cavité (6), fermeture de la cavité (6), création d'une phase gazeuse à composition non atmosphérique dans la cavité (6) par décomposition d'au moins une partie du polymère (8).

Description

Domaine de l'invention La présente invention concerne un composant de
micro-mécanique comportant un substrat, une couche mince d'encapsulage et une cavité délimitée par le substrat et la couche mince, la cavité empri-sonnant au moins une phase gazeuse ayant une pression intérieure. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel composant. Etat de la technique Pour les capteurs encapsulés à l'aide d'une couche mince, du fait du procédé de fabrication, on a une pression de procédé liée au procédé de fermeture (en général de quelques mbars). Le procédé d'encapsulage à revers de scellement permet d'emprisonner une pression du fait de l'atmosphère régnant au moment de l'encapsulage. De nombreux capteurs tels que des capteurs d'accéléra- tion nécessitent une pression élevée, emprisonnée pour pouvoir fonctionner. Cette pression ne peut se réaliser simplement à l'aide des procédés utilisant une couche mince d'encapsulage. Selon le document EP 04 101 108, il est connu d'emprisonner en plus du gaz de procédé également un gaz inerte complémen-taire dans un capteur encapsulé à l'aide d'une couche mince. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un composant de micromécanique du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la phase gazeuse a une composition non atmosphérique.
De façon avantageuse, la pression intérieure est supérieure à 100 mbars, et en particulier supérieure à environ 1000 mbars. Un développement avantageux du composant de micro-mécanique prévoit de placer une structure de micromécanique dans la cavité. Cette structure de micromécanique sera avantageusement amortie mécaniquement par la phase gazeuse. Un développement avantageux du composant de micro-mécanique prévoit comme couche mince une membrane extensible. De manière avantageuse, cela permet de créer un capteur de pression dont la plage de fonctionnement est définie par la pression intérieure de la phase gazeuse.
Un développement avantageux du composant de micro-mécanique prévoit d'emprisonner un polymère dans la cavité. Le polymère permet de générer avantageusement la phase gazeuse non atmosphérique.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un composant de micromécanique du type défini ci-dessus. Ce procédé est caractérisé en ce que - mise en place d'un polymère dans la cavité, - fermeture de la cavité, et - création d'une phase gazeuse à composition non atmosphérique dans la cavité par décomposition d'au moins une partie du polymère. Ce polymère est avantageusement décomposé par voie thermique. L'invention propose ainsi un procédé permettant de réali- ser n'importe quelle pression intérieure dans la cavité fermée à l'aide d'une couche mince d'encapsulage. Le polymère placé dans la cavité par exemple sous la forme d'une couche de polymère qui, après fabrication et fermeture de la capsule est transformé en un gaz en un mélange gazeuse, permet d'emprisonner dans la cavité une pression intérieure, dé- finie. Cette pression est donnée par le volume du polymère. A la différence de cela, dans les procédés de fermeture ou de scellement habituels, cette pression se limite à la pression du procédé que l'on a au moment de la fermeture. La décomposition développe une phase gazeuse à compo- sition non atmosphérique. On aura par exemple des gaz inertes tels que CO2, CO, ou des gaz à chaîne courte CXHyOZ. Le procédé proposé permet en outre de réaliser des pressions supérieures à une atmosphère. Cela ne peut se réaliser avec aucun autre procédé. On pourra ainsi avoir un fort amortissement pour les structures mécaniques placées dans la ca- vité. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - les figures la et lb montrent schématiquement un capteur encapsulé à l'aide d'une couche mince, correspondant à l'état de la technique, et - les figures 2a, b, c montrent schématiquement un composant de mi- cromécanique selon l'invention avec une couche mince d'encapsulage. Description d'un mode de réalisation Les figures la et lb montrent schématiquement un capteur encapsulé à l'aide d'une couche mince correspondant à l'état de la technique. La figure la montre le substrat 1 avec une cavité logeant une structure de capteur 2. Au-dessus de la cavité, il y a une couche sacrificielle 3 qui définit l'intervalle entre la structure de capteur 2 et la couche mince d'encapsulage 4. La couche mince d'encapsulage 4 comporte des orifices 5 au-dessus de la couche sacrificielle 3 permettant de graver la couche sacrificielle 3. La figure lb montre comment la couche sacrificielle 3 a été dégagée par gravure; à l'aide d'une couche de fermeture 7, on réalise le scellement des accès nécessaires à la gravure sous la forme des ouvertures 5. En plus, on emprisonne dans la cavité 6 une phase gazeuse à la pression du procédé au moment du dépôt de la couche de fermeture ou de scellement 7. La phase gazeuse contient comme composants principaux, de manière caractéristique Ar ou N2. La pression du procédé est de façon caractéristique de l'ordre de quelques 10 mbars. Cette pression de procédé constitue en même temps la pression de fonction-nement du capteur et influence ses propriétés entre autres par l'amortissement. Les figures 2a, b et c montrent schématiquement un composant de micromécanique selon l'invention muni d'une couche mince d'encapsulage. Le composant de micromécanique selon la figure 2a correspond à celui présenté à la figure la. Toutefois, en plus de la couche sacrificielle 3, on y place un polymère 8 qui peut être transformé de façon irréversible en une phase gazeuse par une étape de mise en température. Dans une étape suivante selon la figure 2b, on enlève par gravure la couche sacrificielle 3a comme à la figure lb puis, on ferme les ouvertures 5 de la couche mince d'encapsulage 4. On aura ainsi à ce moment provisoirement la pression de procédé dans la cavité 6. Le polymère 8 est encore intact. Dans l'étape suivante, on décompose thermiquement au moins partiellement le polymère 8. La figure 2c montre que le polymère 8 a été complètement décomposé. Il est également possible de ne dé-composer le polymère que partiellement. Si l'on utilise des polymères à décomposition thermique, il faut des températures de l'ordre de 430 C. La décomposition développe une phase gazeuse 9 dont la composition est non atmosphérique. On aura par exemple des gaz inertes tels que CO2, CO et des gaz à chaîne courte CXHyOZ. Comme ce procédé se traduit par une augmentation énorme de volume, cela permet d'emprisonner dans la cavité une pression intérieure 9 significativement plus élevée que cela est possible selon l'état de la technique. Suivant le volume du bloc de polymère 8 et de la fraction décomposée, on peut régler une pression définie. On peut également avoir des pressions significativement supérieures à 1 bar (supérieures à 1000 mbars). Selon l'invention, la phase gazeuse 9 a une composition non atmosphérique. L'expression "composition non atmosphérique" signifie que la phase gazeuse 9 a globalement une autre composition que l'atmosphère existant à la fermeture de la couche mince d'encapsulage 4 à l'aide de la couche de fermeture 7, atmosphère régnant alors dans l'environnement du composant de micromécanique c'est-à-dire dans la chambre de traitement. Comme exposé ci-dessus, cette atmosphère contient principalement et de façon caractéristique du gaz argon Ar ou aussi de l'azote N2. Selon l'invention, la phase gazeuse 9 a également une pression plus élevée que la pression de l'atmosphère régnant dans l'environnement du composant de micromécanique à la fermeture de la couche mince d'encapsulage 4 à l'aide de la couche de fermeture 7.
La phase gazeuse 9 se compose en partie de l'atmosphère existant lors de la formation de la couche de fermeture 7 et pour une autre part, des produits de décomposition du polymère 8. Lorsque la pression intérieure est élevée, la phase gazeuse 9 se compose principalement des produits de décomposition du polymère 8. 20

Claims (5)

REVENDICATIONS
1 ) Composant de micromécanique comportant un substrat (1) et une couche mince d'encapsulage (4) et une cavité (6) délimitée par le substrat (1) et la couche mince (4), la cavité (6) emprisonnant au moins une phase gazeuse (9) ayant une pression intérieure, caractérisé en ce que la phase gazeuse (9) a une composition non atmosphérique.
2 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que la pression intérieure est supérieure à environ 100 mbars.
3 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 la pression intérieure est supérieure à environ 1000 mbars.
4 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (6) loge une structure micromécanique (2).
5 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche mince d'encapsulage (4) est une membrane extensible. 25 6 ) Composant de micromécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (6) emprisonne un polymère (8). 7 ) Procédé de fabrication d'un composant de micromécanique compre- 30 nant un substrat (1) et une couche mince d'encapsulage (4) ainsi qu'une cavité (6) délimitée par le substrat (1) et la couche mince d'en-capsulage (4), caractérisé par les étapes suivantes : 35 - mise en place d'un polymère (8) dans la cavité (6), 5- fermeture de la cavité (6), - création d'une phase gazeuse à composition non atmosphérique dans la cavité (6) par décomposition d'au moins une partie du polymère (8). 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le polymère (8) est décomposé par voie thermique. io
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