FR3076662A1 - Procédé de réalisation d’une structure micromécanique de couches et structure obtenue - Google Patents

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Abstract

Titre : Procédé de réalisation d’une structure micromécanique de couches et structure obtenue  Procédé de réalisation d’une structure micromécanique (10) consistant à structurer une première couche protectrice (3), avec un accès (100) rempli de matière sacrificielle. On applique une structure (4, 4’) comprenant une couche fonctionnelle (4), on y réalise un premier accès (101) vers un accès (100) de la première couche (3) dont la largeur dans l’une des couches (4, 4’) est plus grande ou égale à celle d’un accès (100) de la première couche (3). On applique une seconde couche protectrice (5) sur la structure (4, 4’) pour remplir le premier accès (101) avec la matière de la seconde couche (5). On structure la seconde couche (5) et le premier accès (101) avec un second accès (102) vers la première couche (3). Cet accès (102) a une largeur égale ou inférieure à celle du premier accès (101). Les parois du second accès (102) sont formées par la matière de la seconde couche (5). On enlève la matière de la couche sacrificielle dans l’accès (100) de la première couche protectrice (3) et de la couche protectrice du second accès (102).

Description

Description
Titre de l'invention : « Procédé de réalisation d’une structure micro-mécanique de couches et structure obtenue »
Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un procédé de réalisation d’une structure micromécanique de couches. L’invention a également pour objet une telle structure micro-mécanique de couches.
[0002] Bien que la présente invention puisse appliquer, de manière générale, à n’importe quelles structures micromécaniques de couches, elle est décrite en référence à des structures micromécaniques de couches sous la forme de résonateurs ayant des couches fonctionnelles piézorésistantes.
Technique antérieure [0003] Les résonateurs micromécaniques sont, par exemple, utilisés comme générateurs d’horloge pour des montres ou dans des appareils électroniques de communication hautes fréquences, par exemple, dans les domaines wifi, Bluetooth, NLC ou des domaines analogues. Pour réaliser de tels résonateurs, on fabrique des structures micromécaniques de couches, on leur donne notamment une structure et on applique des couches sacrificielles qui seront ultérieurement enlevées. Pour enlever les couches sacrificielles on utilise fréquemment des procédés de gravure en phase gazeuse.
[0004] La qualité du résonateur micromécanique dépend de la résistance électrique de son élément RC ; La qualité influence la précision et la consommation électrique du résonateur micromécanique. Plus cette consommation électrique est faible et meilleure sera la qualité du résonateur. La résistance électrique de l’élément RC dépend des électrodes et des lignes d’alimentation ; on utilise, par exemple, des électrodes en tungstène pour avoir la résistance électrique la plus basse, ce qui permet une faible consommation électrique et assure une qualité élevée au résonateur.
[0005] EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION
[0006] L’invention a pour objet un procédé de réalisation d’une structure micromécanique en couches comprenant les étapes suivantes consistant à fournir une première couche protectrice, cette première couche protectrice étant structurée avec au moins un accès rempli de matières de couche sacrificielle, appliquer une structure de couches-couche fonctionnelle comprenant au moins une couche fonctionnelle sur la première couche protectrice, réaliser un premier accès dans la structure de couches-couche fonctionnelle vers au moins un accès de la première couche protectrice de façon que la largeur du premier accès dans la structure de couches-couche fonctionnelle dans au moins l’une des couches de la structure de couches-couche fonctionnelle soit plus grande ou égale à la largeur d’au moins un accès de la première couche protectrice, appliquer une seconde couche protectrice sur la structure de couches-couche fonctionnelle de façon que le premier accès soit rempli avec la matière de la seconde couche protectrice, structurer la seconde couche protectrice et le premier accès rempli avec un second accès vers la première couche protectrice, ce second accès ayant une largeur égale ou inférieure à celle du premier accès de façon que dans le cas d’une largeur plus petite du second accès, les parois du second accès soient formées par la matière de la seconde couche protectrice, enlever la matière de la couche sacrificielle au moins dans l’accès de la première couche protectrice et enlever la matière de la couche protectrice au moins du second accès.
[0007] Selon un autre développement, rinvention a pour objet une structure micromécanique de couches obtenue selon le procédé développé ci-dessus et comprenant une première couche protectrice ayant notamment du silicium, une structure de couches-couche fonctionnelle sur la première couche protectrice et ayant au moins une couche fonctionnelle, notamment une couche piézoélectrique, une seconde couche protectrice sur la structure de couches-couche fonctionnelle comprenant notamment du silicium, avec au moins un accès qui s’étend dans la direction verticale à travers la structure de couches-couche fonctionnelle et les couches protectrices pour dégager une partie de la structure micromécanique de couches.
[0008] L’expression "couche protectrice" selon la présente description décrit une couche dont la matière est insensible à un procédé de gravure, notamment un procédé de gravure en phase gazeuse. La couche protectrice peut être fabriquée en silicium et servir de couche d’électrode pour le contact avec une couche fonctionnelle ; en d’autres termes, l’expression "couche protectrice" désigne de même l’électrode, le chemin conducteur ou des éléments analogues.
[0009] L’expression "accès" selon la présente description désigne une mise en structure sous la forme d’un orifice, d’un sillon, d’un canal vertical, d’une fente, d’une ouverture ou d’une interruption avec des formes analogues dans la couche respective qui permet une communication fluidique entre une ou plusieurs autres couches situées en dessous et/ ou des accès.
[0010] L’un des avantages qui en résultent est que les couches protectrices protègent la couche fonctionnelle contre les effets négatifs liés aux autres étapes agressives du procédé, notamment la gravure en phase gazeuse avec de l’acide fluoridrique. Ln autre avantage est que les installations mettant en œuvre le procédé sont protégées contre les impuretés par la matière de la couche fonctionnelle pour exécuter d’autres étapes de fabrication. Par exemple, le dépôt épitactique de silicium se fait à environ 1000°C ou encore ceux de silicium polycristallin et d’oxyde de silicium se font à environ 600-800°C de sorte que les températures élevées produisent le dégazage de la matière de la couche fonctionnelle ce qui pollue rinstallation utilisée pour le procédé. L’application des couches protectrices évite l’application de procédés exclusifs polluants, ce qui évite des surcoûts considérables. De même, on évite le nettoyage et le requalibrage coûteux de l’installation appliquant de tels procédés. Un autre avantage est que si la couche protectrice, respective, est en silicium, cette couche peut servir en même temps d’électrode ou de ligne d’alimentation électrique vers le contact électrique de la couche fonctionnelle. Un autre avantage est que l’on fabrique de meilleurs résonateurs, c’est-à-dire des résonateurs de qualité plus élevée, permettant d’utiliser des matières piézoélectriques contenant notamment des métaux.
[0011] Comme matières pour les couches fonctionnelles on a, par exemple, - Nitrure d’aluminium, - Titanate de Zirconate de plomb et/ou - Nitrure d’aluminium dopé par du Scandium.
[0012] Comme matière pour les couches d’électrodes / chemins conducteurs on peut utiliser des matières au moins en partie en métal ou avec une combinaison métallique, par exemple, - Tungstène, - Siliciure de tungstène, - Titane, - Nitrure de titane, - Siliciure de titane, - Platine, - Palladium, - Cuivre, - Tantale, - Molybdène, - Siliciure de tantale [0013] Selon un développement avantageux, on enlève la matière de la couche protectrice dans la direction latérale dans les accès dans au moins Tune des couches protectrices.
Il en résulte l’avantage de permettre un dégagement défini. De plus, on augmente la souplesse car les couches fonctionnelles de cette structure de couches-couche fonctionnelle peuvent être dégagées sur des largeurs différentes par les accès si bien que la couche protectrice préalablement appliquée pourra être enlevée non seulement dans la direction verticale, mais également dans la direction latérale.
[0014] Selon un autre développement avantageux, l’enlèvement de la matière de la couche sacrificielle et/ou la matière de la couche protectrice se fait par une gravure en phase gazeuse. L’avantage est notamment celui de pouvoir utiliser des procédés connus et fiables pour enlever les couches sacrificielles.
[0015] Selon un autre développement avantageux, on enlève la matière de la couche sacrificielle avec de l’acide fluoridrique et/ou on enlève la matière de la couche protectrice avec un fluorure halogéné. Cela se traduit par l’avantage de pouvoir enlever de façon ciblée, c’est-à-dire sélective, la matière de la couche sacrificielle et/ou la matière de la couche protectrice avec des matières de gravure différentes sans enlever de manière non voulue une autre matière.
[0016] Selon un autre développement avantageux, l’application de la structure de couches-couche fonctionnelle comprend les étapes consistant à : appliquer une couche fonctionnelle sur la première couche protectrice, appliquer une couche d’électrode sur la couche fonctionnelle appliquée qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique, notamment une combinaison nitrure de métal et/ou siliciure de métal.
[0017] Pour la couche d’électrode, on utilise notamment un métal très conducteur. L’avantage est, d’une part, celui d’augmenter globalement la souplesse car on pourra avoir plusieurs couches dans la structure de couches-couche fonctionnelle et d’autre part, on réalisera une meilleure mise en contact, c’est-à-dire faiblement ohmique de la couche fonctionnelle à l’aide de la couche d’électrode qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique, par exemple, en un métal, un nitrure métallique ou une combinaison d’un siliciure métallique. La mise en contact de la couche fonctionnelle peut se faire à la fois par une couche d’électrode qui est au moins en partie en métal et/ou comporte une combinaison métallique et aussi par une couche protectrice en silicium. Globalement, on diminue la résistance de la mise en contact de la couche fonctionnelle à la fois des électrodes et des lignes d’alimentation.
[0018] Selon un autre développement, on réalise le premier accès dans la couche d’électrode avec une largeur supérieure ou égale à celle du premier accès de la couche fonctionnelle située en dessous. Cela permet d’appliquer, de manière simple, une couche protectrice dans la région de la couche d’électrode, dans la direction latérale au cours de la suite du procédé de réalisation, cette couche protectrice protégeant alors la couche d’électrode dans la direction latérale.
[0019] Selon un autre développement avantageux, on applique une couche protectrice intermédiaire sur la couche fonctionnelle avant d’appliquer la couche d’électrode. Cela permet d’éviter, par exemple, que les matières des deux couches, d’une part la couche fonctionnelle et d’autre part la couche d’électrode qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique, n’interagissent l’une avec l’autre dans la direction verticale. Un exemple est une couche fonctionnelle en nitrure d’aluminium et une couche d’électrode en tungstène.
[0020] Selon un autre développement avantageux, on enlève la matière de la couche protectrice, complètement dans le premier accès dans la couche d’électrode dans la zone supérieure de l’accès alors qu’on n’enlève cette matière que partiellement dans la zone inférieure, dans la direction latérale. Il en résulte l’avantage d’éviter une réaction entre les matières des couches, d’une part la couche fonctionnelle et d’autre part la couche d’électrode, d’une manière encore plus efficace.
[0021] Selon un autre développement avantageux, on réalise les accès dans les différentes couches au-dessus de la première couche protectrice avec des largeurs différentes notamment la largeur du premier accès qui diminue de couche en couche en partant du haut vers le bas. Cela permet, par exemple, de laisser subsister des couches protectrices latérales de haut en bas dans les couches respectives qui sont alors protégées pour les opérations suivantes, par exemple, l’enlèvement de la couche sacrificielle.
[0022] Selon un autre développement avantageux, on dépose la matière de la couche sacrificielle pour fermer le premier accès avant d’appliquer la seconde couche protectrice et/ou pour fermer le second accès après la mise en structure de la seconde couche protectrice. Après l’application de la matière de la couche sacrificielle on pourra encore structurer notamment cette matière. Cela permet avantageusement une réalisation simple de la structure micromécanique de couches. De même, au préalable, sous la première couche protectrice on pourra déposer la matière de la couche sacrificielle sur un substrat ou un élément analogue.
[0023] Selon un autre développement avantageux de la structure micromécanique de couches, l’accès dans une couche protectrice sous et/ou au-dessus de la couche fonctionnelle est plus large que dans la couche fonctionnelle. Cela permet le plus grand dégagement possible, par exemple d’un résonateur formé par le dégagement de la couche fonctionnelle.
[0024] Selon un autre développement avantageux on applique une couche d’électrode au-dessus de la couche fonctionnelle qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique. Cela permet une mise en contact simple et fiable avec une faible résistance électrique.
[0025] Selon un autre développement avantageux, la largeur de l’accès dans la couche d’électrode est plus grande ou égale à la largeur de l’accès dans la couche fonctionnelle. Cela permet, par exemple, de munir, de façon encore plus simple, la couche d’électrode avec de la matière de couches protectrices dans la direction latérale à l’intérieur de la couche d’électrode sans que la largeur minimale de tous les accès dans les couches au-dessus de la première couche protectrice ne l’évitent globalement.
[0026] Selon un autre développement avantageux, une couche protectrice intermédiaire est prévue entre la couche fonctionnelle et la couche d’électrode et l’accès dans la zone de la couche protectrice intermédiaire est plus large que dans au moins l’une des deux couches voisines. La couche protectrice intermédiaire permet une séparation constructive des deux couches et elle évite la réaction des matières des deux couches voisines pendant le procédé de fabrication de la structure micromécanique de couches. [0027] Selon un autre développement avantageux, au moins l’une des couches protectrices est prévue partiellement dans un accès au moins de l’une des couches fonctionnelles notamment celle-ci est uniquement prévue dans la zone inférieure de l’accès de la couche fonctionnelle respective. Il en résulte l’avantage que la couche d’électrode est non seulement séparée verticalement de la couche fonctionnelle mais également en partie dans la direction latérale avec une couche protectrice ce qui permet une réalisation particulièrement robuste de la zone dégagée de la structure de couches-couche fonctionnelle.
Brève description des dessins [0028] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide des dessins annexés dans lesquels : [0029] [fig.la] [0030] [fig.lb] [0031] [fig.lc] [0032] [fig.ld] [0033] [fig.le] [0034] [fig.lf] [0035] [fig.lg] montrent les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention, [0036] [fig.2] montre une partie d’une structure micromécanique de couches selon un mode de réalisation de la présente invention, avec une représentation en section, [0037] [fig.3a] [0038] [fig.3b] [0039] [fig.3c] montrent respectivement une section de structures micromécaniques de couches selon un autre mode de réalisation de l’invention, [0040] [fig.3d] [0041] [fig.3e]montrent une section de structures micromécaniques de couches selon les étapes d’un procédé correspondant à une forme de réalisation de l’invention, [0042] [fig.4a] [0043] [fig.4b] montrent en section de structures micromécaniques de couches selon les étapes d’un procédé correspondant à un mode de réalisation de l’invention, [0044] [fig.5] montre une vue en coupe d’une structure micromécanique de couches cor respondant à une forme de réalisation de l’invention.
[0045] DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
[0046] [Les figures la-lg] montrent en coupe les étapes d’un procédé de réalisation de la présente invention.
[0047] [La figure la] est une vue en coupe d’une structure micromécanique de couches 10 qui comporte de bas en haut, tout d’abord un substrat 1. Le substrat 1 est couvert d’une couche sacrificielle 2, par exemple, en oxyde de silicium. La couche sacrificielle 2 reçoit une première couche d’électrode 3, par exemple, en silicium ; cette couche est structurée avec deux accès 100 vers la couche sacrificielle 2 et ces accès sont remplis de matières de couche sacrificielle. Le dessus de la couche d’électrode 3, inférieure, reçoit une couche piézoélectrique 4, par exemple, en nitrure d’aluminium qui est structurée avec deux accès 101 plus larges que la largeur des accès 100 de la couche d’électrode 3, inférieure. Mais cette largeur peut également être égale. La couche piézoélectrique 4 reçoit une couche d’électrode 5 supérieure, par exemple, en silicium dont la matière arrive également dans les accès 101 de la couche piézoélectrique 4. Les accès 101 se trouvent au-dessus des accès 100 respectifs de la couche d’électrode 3, inférieure. Les accès 100, 101 sont conçus pour permettre le dégagement d’une partie de la structure micromécanique de couches pour former un élément micromécanique qui est ici un résonateur 200.
[0048] [La figure lb] montre une structure micromécanique de couches 10 qui, pour l’essentiel, correspond à la figure la. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 de la figure la, la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lb comporte maintenant deux accès 102 à travers la couche piézoélectrique 4 et la couche d’électrode 5 supérieure pour arriver aux accès 100, 101. Les accès 100 sont remplis de matière de couche sacrificielle. Le diamètre des seconds accès 102 a une largeur inférieure à la largeur des accès 101 de la couche piézoélectrique 4 située en dessous de sorte que la couche piézoélectrique 4 est entourée complètement au-dessus et latéralement dans la région de l’accès 101 avec la matière de la couche d’électrode 5 supérieure.
[0049] [La figure le] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond pour l’essentiel à celle de la figure lb. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lb, la structure micromécanique de couches 10 selon la figure le comporte une couche sacrificielle 6 appliquée sur la couche d’électrode 5 supérieure ; cette couche sacrificielle 6 est, d’une part structurée (référence 6a) et d’autre part, du fait de l’application de la couche sacrificielle 6, la matière de la couche sacrificielle 6 se trouve dans les seconds accès 102 dans la région de la couche d’électrode 5 supérieure et de la couche piézoélectrique 4.
[0050] [La figure ld] montre une structure micromécanique de couches 10 qui, pour l’essentiel correspond à celle de la figure le. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 de la figure le, dans la structure micromécanique de couches 10 selon la figure ld, la couche sacrificielle 6 est couverte d’une couche de couverture 7, par exemple en silicium. La matière de la couche de couverture 7 est également arrivée dans les structures 6a de la couche sacrificielle 6, structurée.
[0051] [La figure le] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond, pour l’essentiel à celle de la figure ld. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 de la figure ld, la structure micromécanique de couches 10 selon la figure le comporte maintenant des accès 7a dans la couche de couverture 7 pour accéder à la couche sacrificielle 6.
[0052] [La figure lf] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond, pour l’essentiel, à celle de la figure le. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure le, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lf, on a utilisé un procédé de gravure en phase gazeuse agissant sur l’oxyde de silicium, par exemple, de l’acide fluorhydrique 50, pour enlever la matière de la couche sacrificielle dans les accès 100, 101, 102 ainsi qu’en partie dans les couches sacrificielles 2, 6. La matière appliquée de la couche protectrice supérieure 5 qui se trouve également dans les accès 101 de la couche piézoélectrique 4, protège ces accès dans la direction latérale, c’est-à-dire dans la zone des accès 100, 101, 102 contre une réaction avec le gaz de gravure.
[0053] [La figure lg] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond, pour l’essentiel, à celle de la figure lf. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lf, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lg, à l’aide d’un procédé de gravure en phase gazeuse, agissant sur la matière de la couche protectrice, par exemple, un procédé à base de fluorure halogéné 51, on a enlevé le silicium en partie la matière de la couche protectrice dans les accès 100, 101, 102 et dans les accès 7a de sorte que la couche piézoélectrique 4, n’est plus protégée latéralement par la matière de la couche protectrice. Pour une certaine durée d’action, une petite partie des couches protectrices inférieure et supérieure 3, 5 sera également enlevée dans la direction latérale de sorte qu’une partie de la couche fonctionnelle 4 du résonateur 200 ainsi réalisée dépasse les deux couches protectrices 3, 5 dans la direction latérale. En d’autres termes, la couche piézoélectrique 4 du résonateur 200 a une largeur plus grande que la couche protectrice inférieure et supérieure 3, 5 qui a été dégagée. Les deux couches protectrices, 3, 5 servent à la mise en contact de la couche fonctionnelle 4 et sont électro-conductrices.
[0054] La couche 2 montre en section une partie d’une structure micromécanique de couches selon une forme de réalisation de la présente invention.
[0055] [La figure 2] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond principalement à celle de la figure ld. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure ld, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 2, on a une couche d’électrode 4’, par exemple, en métal ou en un siliciure métallique. Entre les deux couches 4, 4’ se trouve la couche protectrice 5. La couche d’électrode 4’ est munie d’accès 103 correspondant aux accès 101 de la première couche fonctionnelle 4. La même remarque s’applique à la couche protectrice supérieure 5. Celle-ci a des accès 102 correspondant aux deux couches 4, 4’. Tous les accès 100, 101, 102, 103 ont la même largeur et sont remplis de la matière de la couche sacrificielle 2 ou de la couche sacrificielle 6. Ainsi, la couche protectrice 5 évite une réaction entre les couches d’électrodes ou couches fonctionnelles 4, 4’. En outre, des procédés appropriés aux températures élevées, évitent en grande partie le dégazage par la couche protectrice 5.
[0056] [Les figures 3a-3c] montrent chacune en section, une structure micromécanique de couches selon d’autres formes de réalisation de l’invention.
[0057] [La figure 3a] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond principalement à la figure lf. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure lf, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3a, à la place de la couche fonctionnelle 4, il y a la couche fonctionnelle 4 et une couche d’électrode 4’ qui la couvre directement ; la seconde couche protectrice 5 est appliquée sur la couche d’électrode 4’. La couche d’électrode 4’ est en métal. De plus, à la figure 3a il n’y a pas la couche protectrice latérale dans les accès 101, 103. La couche protectrice 5 sert néanmoins également de couche protectrice verticale ; elle évite que lorsqu’on enlève la matière de la couche sacrificielle, par un procédé de gravure en phase gazeuse 50 agissant sur la matière de la couche sacrificielle, la couche piézoélectrique 4 ne risque d’être attaquée dans la direction verticale pendant la gravure en phase gazeuse.
[0058] [La figure 3b] montre une structure micromécanique de couches 10 pratiquement selon la figure 3a. A la différence de la couche micromécanique de structure 10 de la figure 3a, la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3b a des accès 102 dans la couche d’électrode 4’ qui sont plus grand que les accès 101 dans la couche fonctionnelle 4. Dans les accès 102 de la couche d’électrode 4’ et sur la couche d’électrode 4’ il y a la matière de la couche protectrice.
[0059] [La figure 3c] montre une structure micromécanique de couches 10 correspondant pratiquement à celle de la figure 3b. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3b, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3c, la largeur des accès 102 dans la couche d’électrode 4’ est égale à celle des accès 101 dans la couche fonctionnelle 4. Les accès 101, 102 dans les deux couches 4, 4’ sont plus larges que l’accès 100 de la couche protectrice inférieure 3 de sorte que les deux couches 4, 4’ sont protégées dans toutes les directions dans la région du résonateur 200 à réaliser, lorsqu’on enlève la matière de la couche sacrificielle.
[0060] [Les figures 3d, 3e] montrent des structures micromécaniques de couches selon les étapes du procédé correspondant à une forme de réalisation de l’invention, selon une représentation en coupe.
[0061] [La figure 3d] montre une structure micromécanique de couches 10 qui correspond, pour l’essentiel, à celle de la figure 3c. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3c, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3d, il y a une couche protectrice 5’ entre la couche fonctionnelle et la couche d’électrode 4, 4’. Globalement, ainsi les deux couches 4, 4’ sont complètement entourées respectivement par la matière de la couche protectrice dans la région du résonateur 200 à réaliser, lorsqu’on enlève la matière de la couche sacrificielle.
[0062] [La figure 3e] montre la structure micromécanique de couches 10 correspondant pratiquement à celle de la figure 3d après application d’un procédé de gravure en phase gazeuse pour enlever la matière de la couche protectrice. La couche fonctionnelle et celle d’électrode 4, 4’ sont ainsi pratiquement dégagées latéralement et la couche d’électrode 4’ est également dégagée de la matière de couches protectrices sur sa face supérieure.
[0063] [Les figures 4a-4b] montrent une section de structure micromécanique de couches après les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de la présente invention.
[0064] [La figure 4a] montre une structure micromécanique de couches 10 pratiquement à l’identique à celle de la figure 3b. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3b, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 4a, il y a une couche protectrice 5 entre la couche fonctionnelle et la couche d’électrode 4, 4’ de sorte que la couche d’électrode 4’ n’est pas couverte par une couche protectrice. La largeur des accès 103 dans la couche d’électrode 4’ supérieure est plus grande que celle des accès 101 correspondant dans la couche fonctionnelle 4. De plus, l’enlèvement de la matière de la couche protectrice dans les accès 103 de la couche d’électrode 4’, n’enlève pas cette matière dans la zone inférieure des accès 103 dans cette direction latérale. En section, la figure 4a a ainsi une zone dégagée pour la couche d’électrode 4’ qui est en forme de L dans la région du résonateur 200, entourée par la matière de la couche protectrice. Sur le côté opposé à celui du résonateur 200, la couche d’électrode 4’ est entourée par la matière de couche protectrice pratiquement sous une forme de L dans la couche protectrice 5 avec une extension verticale respective dans les accès 103.
[0065] [La figure 4b] montre une structure micromécanique de couches 10 pratiquement selon celle de la figure 3e. A la différence de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 3e, dans le cas de la structure micromécanique de couches 10 selon la figure 4b, il y a une autre couche protectrice 5’ entre la couche d’électrode 4’ et la couche sacrificielle 6. La matière de la couche sacrificielle 6 n’est enlevée que dans la direction latérale dans la région des accès 102, 104. En d’autres termes, selon la figure 4b, l’autre couche protectrice 5’ est réalisée ou constituée de façon à correspondre à la couche protectrice 5.
[0066] [La figure 5] montre un autre mode de réalisation d’une structure micromécanique de couches selon la présente invention.
[0067] [La figure 5] montre une structure micromécanique de couches 10, terminée et son résonateur 200. Le résonateur 200 est relié électriquement selon le chemin électrique 90 par l’électrode métallique 8 allant horizontalement de la droite vers la gauche puis se prolongeant dans la direction verticale (référence 8a) et rejoignant la couche protectrice 5 supérieure. La résistance électrique est faible dans la région des chemins métalliques conducteurs 30. Le chemin électrique 90 passe dans la couche protectrice 5 puis, avec une résistance électrique élevée 31 il arrive jusqu’au résonateur 200.
Comme le montre, par exemple, la figure 4a, la mise en contact de la couche fonctionnelle 4 peut être améliorée par une couche d’électrode 4’ en métal, dans la direction horizontale. Si la couche protectrice 5 est également conductrice, elle ne participe néanmoins que peu à la résistance totale de la mise en contact du résonateur 200, malgré sa résistance relativement élevée par rapport à celle de l’électrode métallique.
[0068] En résumé, l’une des formes de réalisation présente au moins les avantages suivants : protection des couches fonctionnelles contre l’influence agressive des traitements postérieurs tels que la gravure en phase gazeuse, les procédés de chauffage, etc. ; éviter une réaction ou diffusion entre les différentes couches, notamment entre les couches piézoélectriques et les couches d’électrodes, métalliques ou en siliciures métalliques, protection des installations mettant en œuvre le procédé pour les étapes de procédé suivantes contre les impuretés par les matières des couches piézorésistantes, les métaux ou les siliciures métalliques.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
[0069] 1 Substrat [0070] 2 Couche sacrificielle [0071] 3 Couche d’électrode / couche protectrice [0072] 4 Couche piézoélectrique [0073] 4’ Couche d’électrode [0074] 5 Couche protectrice [0075] 6 Couche sacrificielle [0076] 7 Couche de couverture [0077] 7a Accès [0078] 8 [0079] 0 Structure micromécanique de couches [0080] 5 Electrode métallique [0081] 10 Acide fluorhydrique [0082] 90 Chemin électrique [0083] 100 Accès [0084] 101 Accès [0085] 102 Accès [0086] 103 Accès [0087] 200 Résonateur

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Procédé de réalisation d’une structure micromécanique en couches (10) comprenant les étapes suivantes consistant à, fournir une première couche protectrice (3), cette première couche protectrice (3) étant structurée avec au moins un accès (100) rempli de matière de couche sacrificielle, appliquer une structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) comprenant au moins une couche fonctionnelle (4) sur la première couche protectrice (3), réaliser un premier accès (101) dans la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) vers au moins un accès (100) de la première couche protectrice (3) de façon que la largeur du premier accès (101) dans la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) dans au moins l’une des couches (4, 4’) de la structure de couches-couche fonctionnelle soit plus grande ou égale à la largeur d’au moins un accès (100) de la première couche protectrice (3), appliquer une seconde couche protectrice (5) sur la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) de façon que le premier accès (101) soit rempli avec la matière de la seconde couche protectrice (5), structurer la seconde couche protectrice (5) et le premier accès rempli (101) avec un second accès (102) vers la première couche protectrice (3), ce second accès (102) ayant une largeur égale ou inférieure à celle du premier accès (101) de façon que dans le cas d’une largeur plus petite du second accès (102) , les parois du second accès (102) soient formées par la matière de la seconde couche protectrice (5), enlever la matière de la couche sacrificielle au moins dans l’accès (100) de la première couche protectrice (3) et enlever la matière de la couche protectrice au moins du second accès (102). [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, selon lequel dans les accès (100, 101, 102) dans au moins l’une des couches protectrices (3, 5) on enlève la matière de la couche protectrice dans la direction latérale. [Revendication 3] Procédé selon l’une des revendications 1 et 2, selon lequel on enlève la matière de la couche sacrificielle et/ou la matière de la couche protectrice par gravure en phase gazeuse. [Revendication 4] Procédé selon la revendication 3, selon lequel on enlève la matière de la couche sacrificielle avec de l’acide fluorhydrique et/ou on enlève la matière de la couche protectrice avec un fluorure halogéné. [Revendication 5] Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, selon lequel l’application de la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) comprend les étapes consistant à : appliquer une couche fonctionnelle (4) sur la première couche protectrice (3), appliquer une couche d’électrode (4’) sur la couche fonctionnelle appliquée (4) qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique, notamment une combinaison nitrure de métal et/ou siliciure de métal. [Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, selon lequel le premier accès (103) dans la couche d’électrode (4’) est réalisée avec une largeur supérieure ou égale à la largeur du premier accès (101) de la couche fonctionnelle (4) située en dessous. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, selon lequel la couche intermédiaire (5, 5’) est appliquée sur la couche fonctionnelle (4) avant d’appliquer la couche d’électrode (4’). [Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, selon lequel la matière de la couche protectrice dans le premier accès (103) de la couche d’électrode (4’) est enlevée complètement latéralement dans la zone supérieure de l’accès et seulement partiellement dans la direction latérale dans la zone inférieure. [Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications 5 à 8, selon lequel on réalise les accès (101, 103) dans des couches différentes (4, 4’) au-dessus de la première couche protectrice (3) avec des largeurs différentes, notamment la largeur du premier accès (101, 102, 103) diminue par couches de haut en bas. [Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, selon lequel on dépose la matière de la couche sacrificielle pour fermer le premier accès (101) avant d’appliquer la seconde couche protectrice (5) et/ou pour fermer le second accès (102) après la mise en structure de la seconde couche protectrice (5). [Revendication 11] Structure micromécanique de couches (10) réalisée avec un procédé selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant : une première couche protectrice (3) ayant notamment du silicium, une structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) sur la première couche protectrice (3) et ayant au moins une couche fonctionnelle, notamment une couche piézoélectrique, une seconde couche protectrice (5) sur la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) comprenant notamment du silicium, avec au moins un accès (100, 101, 102, 103, 104) qui s’étend dans la direction verticale à travers la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) et les couches protectrices (3, 5) pour dégager une partie (200) de la structure micromécanique de couches (10). [Revendication 12] Structure micromécanique de couches selon la revendication 11, dans laquelle l’accès à une couche protectrice (3, 5, 5’) sous et/ou au-dessus de la couche fonctionnelle (4, 4’) a une largeur plus grande que dans la couche fonctionnelle (4, 4’). [Revendication 13] Structure micromécanique de couches selon la revendication 11, dans laquelle la couche d’électrode (4’) au-dessus de la couche fonctionnelle (4) est prévue dans la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’) qui comporte au moins en partie un métal et/ou une combinaison métallique. [Revendication 14] Structure micromécanique de couches selon la revendication 13, dans laquelle la largeur de l’accès (103) dans la couche d’électrode (4’) est plus grande ou égale à la largeur de l’accès (101) dans la matière de la couche fonctionnelle (4). [Revendication 15] Structure micromécanique de couches selon la revendication 13 ou 14, dans laquelle une couche protectrice intermédiaire (5, 5’) est prévue entre la couche fonctionnelle (4) et la couche d’électrode (4’) et l’accès (104) dans la zone de la couche protectrice intermédiaire (5, 5’) a une plus grande largeur qu’au moins l’une des deux couches fonctionnelles (4, 4’). [Revendication 16] Structure micromécanique de couches selon l’une des revendications 11 à 15, dans laquelle au moins l’une des couches protectrices (3, 5, 5’) dans un accès (101, 103) est prévu au moins en partie dans l’une des couches (4, 4’) de la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’), notamment elle est prévue au moins uniquement dans la zone inférieure de l’accès (101, 103) dans la couche respective de la structure de couches-couche fonctionnelle (4, 4’).
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