WO2009083565A2 - Dispositif micromecanique ou nanomecanique a couche d'interface anti-collage - Google Patents

Dispositif micromecanique ou nanomecanique a couche d'interface anti-collage Download PDF

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WO2009083565A2
WO2009083565A2 PCT/EP2008/068283 EP2008068283W WO2009083565A2 WO 2009083565 A2 WO2009083565 A2 WO 2009083565A2 EP 2008068283 W EP2008068283 W EP 2008068283W WO 2009083565 A2 WO2009083565 A2 WO 2009083565A2
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conductive anti
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Stéphane CAPLET
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00912—Treatments or methods for avoiding stiction of flexible or moving parts of MEMS
    • B81C1/0096—For avoiding stiction when the device is in use, i.e. after manufacture has been completed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/0005—Anti-stiction coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/11—Treatments for avoiding stiction of elastic or moving parts of MEMS
    • B81C2201/112—Depositing an anti-stiction or passivation coating, e.g. on the elastic or moving parts

Definitions

  • the invention relates to the field of micromechanical devices and / or nanomechanical devices comprising mobile elements, and more particularly that of electromechanical microsystems (MEMS) and / or electromechanical nanosystems (NEMS) comprising mobile elements that can come into contact with other elements or parts of the MEMS and / or NEMS during its operation.
  • MEMS electromechanical microsystems
  • NEMS electromechanical nanosystems
  • Some MEMS such as accelerometers or gyrometers, have movable elements for performing physical measurements, for example an acceleration experienced by the MEMS. These physical measurements are obtained thanks to the relative movements of these moving elements with respect to other elements of the MEMS. However, given their freedom of movement, the moving elements are likely to come into contact with the other elements of the MEMS, which may cause a "sticking" of these elements. These other elements can be fixed or moving elements of the MEMS. In case of gluing, the movement of the moving elements is no longer ensured during the operation of the MEMS, thus rendering it defective. To prevent these unwanted collages, it is known to roughen the surfaces of MEMS elements that are likely to come into contact with each other. This roughness makes it possible to limit the contact surface in the event of a collision and thus to reduce the risks of sticking of the mobile elements of the MEMS.
  • An object of the present invention is to propose a micromechanical and / or nanomechanical device, as well as a method for producing such a device, comprising one or more mobile elements such as, during unwanted contacts between these mobile elements and / or with other elements or parts of the device, the risk of bonding is virtually zero, and can be arranged in a vacuum environment.
  • the present invention proposes a micromechanical and / or nanomechanical device comprising at least a first element based on at least one semiconductor, mobile with respect to at least one second element of the device based on at least one semi-conductor.
  • the present invention also proposes a micromechanical and / or nanomechanical device comprising at least a first element based on at least one semiconductor, mobile with respect to at least one second element of the device based on at least one semiconductor.
  • the first movable element being able to move facing at least one cavity formed in the device, walls of the first movable element arranged facing at least one wall of the second element and at least one wall of the cavity based on semiconductor material being able to come into contact with said walls of the second element and the cavity, and said walls of the first mobile element, the second element and the cavity being at least partially covered by a conductive anti-adhesive material such that the conductive anti-adhesive material covering said walls of the second element and the cavity is arranged at least partially facing the conductive anti-adhesive material covering said walls of the first element mobile.
  • conductive anti-bonding material any material capable of conducting a conduction of electrical charges from its surface to the semiconductor on which it is disposed. These charges are then dissipated in the semiconductor.
  • semiconductor material base or “based on at least one semiconductor material” also means that at least a portion of said elements and at least a portion of the wall of the cavity comprise a semiconductor material.
  • the conductive anti-adhesive material disposed at least in part on these walls avoids an accumulation of electrical charges which could cause electrostatic bonding of the elements.
  • the walls of the elements of the device for example silicon-based, capable of coming into contact with each other are covered with a material forming a conductive interface, and non-semiconductive, for example of metal type .
  • a Ohmic type contact is made between the two walls.
  • such a device prevents inadvertent bonding between the first movable element and a wall of the cavity, for example the bottom of the cavity, opposite which this first movable element moves, thanks to the presence of conductive anti-adhesive material on one or more walls, and in particular the bottom wall, of the cavity.
  • the invention is particularly suitable for a device arranged or encapsulated in a vacuum environment.
  • Said wall of the second element, said walls of the first movable element and said wall of the cavity may be completely covered by a layer of the conductive anti-adhesive material.
  • the conductive anti-stick material may be based on at least one metal such as titanium and / or nickel and / or platinum and / or tantalum.
  • the conductive anti-sticking material may in particular be metal silicide or based on conductive polymer.
  • the layer of the conductive anti-sticking material may have a thickness of between about 20 A and 100 A.
  • the resistivity of the material may for example be less than about 50 ⁇ .cm.
  • the conductivity of the conductive anti-bonding material is adapted so as to conduct conduction of electrical charges.
  • the first movable element and the second element can form interdigitated combs.
  • the device can be a MEMS and / or an NEMS.
  • a wall of the first movable element, opposite that facing the cavity, may be at least partially covered by the conductive anti-adhesive material. It is thus possible to obtain a first movable symmetrical element in stresses between its upper part and its lower part, in particular making it possible to counterbalance possible stresses induced by the presence of the conductive material on the walls of the first movable element and thus to avoid deformation, for example example of bimetallic type (curvature), of the first movable element.
  • the present invention also relates to a method for producing a micromechanical and / or nanomechanical device, comprising forming at least one conductive anti-bonding material on at least a portion of at least one wall of at least one first element.
  • said first element being mobile with respect to at least one second element of the device based on at least one semiconductor, the wall of the first mobile element being able to come into contact with with a wall of the second element, and the formation of conductive anti-stick material on at least one part of at least the wall of the second element disposed opposite said wall of the first movable element, the conductive anti-adhesive material covering said wall of the second element being arranged at least partially facing the conductive anti-adhesive material covering said wall of the first moving element.
  • the present invention furthermore relates to a method for producing a micromechanical and / or nanomechanical device, comprising the formation of at least one conductive anti-adhesive material on at least a part of walls of at least one first element of the device to be base of at least one semiconductor, said first element being movable with respect to at least one second element of the device based on at least one semiconductor and capable of moving facing at least one cavity formed in the device , the walls of the first movable member being engageable with at least one wall of the second member and at least one wall of the semiconductor-based cavity, and the formation of conductive anti-stick material on at least a portion of said wall of the second element and of said wall of the cavity disposed opposite said walls of the first movable element, the conductive anti-adhesive material covering said wall; the second element and said wall of the cavity being disposed at least partially facing the conductive anti-adhesive material covering said walls of the first movable element.
  • the formation of the conductive anti-sticking material can be obtained
  • the deposition step can be carried out by spraying.
  • the depositing step can be implemented by an ALD deposit ("Atomic Layer Deposition” or "atomic layer deposition”).
  • ALD deposition Atomic Layer Deposition
  • atomic layer deposition atomic layer deposition
  • the method may further comprise, after the step of thermal activation of the deposited metal, a step of removing the remaining metal that has not reacted with the semiconductor of the first mobile element, the second element and the cavity. during the previous stage of thermal activation.
  • the elimination step may be carried out by selective chemical etching.
  • the elimination step can be implemented by selective removal.
  • the thermal activation step may be carried out by at least one annealing, for example at a temperature adapted according to the nature of the anti-stick material.
  • the method may further comprise, between the deposition step of the metal-based layer and the step of thermal activation of the deposited metal, a step of depositing a protective layer on the deposited metal layer, and after the step of thermal activation of the deposited metal, a step of removing the protective layer.
  • the protective layer may be a TiN-based layer
  • the anti-stick layer may be based on nickel silicide.
  • the formation of the conductive anti-bonding material may be obtained by at least one step of chemical vapor deposition (CVD deposition) of the conductive material on said walls of the first mobile element, said wall of the second element and said wall of the cavity.
  • CVD deposition chemical vapor deposition
  • the method may further comprise, before the step of forming the conductive anti-bonding material, a step of cleaning said walls of the first element and / or said wall of the second element and / or said cavity wall.
  • the method may further comprise, before the formation of the conductive anti-bonding material, a step of etching at least a portion of a sacrificial layer, forming the cavity and releasing the first movable element.
  • FIGS. 1 to 4 represent the steps of a method for producing a micromechanical and / or nanomechanical device with an anti-bonding interface layer, object of the present invention, according to a particular embodiment,
  • FIGS. 5 and 6 represent steps of a method for producing a micromechanical and / or nanomechanical device with an anti-bonding interface layer, object of the present invention, according to a first variant of the particular embodiment,
  • FIGS. 7 and 8 show steps of a method for producing a micromechanical and / or nanomechanical device with an anti-bonding interface layer, object of the present invention, according to a second variant of the particular embodiment,
  • FIG. 9 represents another example of a micromechanical and / or nanomechanical device with an anti-bonding interface layer, also an object of the present invention.
  • this device can also be NEMS type.
  • FIGS. 1 to 4 represent the steps of a method for producing a micromechanical device 100, which here is a MEMS, with an anti-stick interface layer according to a particular embodiment.
  • the MEMS 100 is made from a substrate 102 based on at least one semiconductor, for example silicon, on which a dielectric layer 104, for example based on silicon, is placed. an oxide such as silicon oxide, and a layer 106 based on at least one semiconductor such as silicon.
  • the layers 102, 104 and 106 form here an SOI (silicon on insulator) substrate.
  • Photolithography and etching steps are then implemented to achieve the structure of the MEMS 100, that is to say the different elements of the MEMS 100.
  • RIE reactive ion etching
  • Photolithography and etching steps are then implemented to achieve the structure of the MEMS 100, that is to say the different elements of the MEMS 100.
  • trenches 110 made in the silicon layer 106 delimit a first element 108 of the MEMS 100.
  • These trenches 110 have for example a width
  • first element 108 is movable laterally relative to the rest of the MEMS 100, that is to say movable along the x axis shown in FIG. 2.
  • first element 108 is also movable perpendicular to the plane of the substrate SOI, that is to say along the axis y shown in Figure 2.
  • the anchoring points of the first movable member 108 to the rest of the MEMS 100 are not shown in Figures 1 to 4.
  • the height of the cavity 112 that is to say the distance separating the first movable element 108 to the substrate 102, is for example between a few tenths of micrometers and a few micrometers, that is to say for example between 0.1 microns and 10 ⁇ m.
  • the MEMS 100 can be made according to a completely different design (design).
  • first element 108 Since the first element 108 is movable laterally, walls 109 of the first movable element 108 in the trenches 110 are capable of coming into contact with walls 111 of the layer 106 lying opposite the walls 109. Moreover, since the first element 108 is mobile perpendicularly to the plane of the SOI substrate, a wall 113 of the first element 108 facing the cavity 112 is also likely to come into contact with a bottom wall 115 of the cavity 112, formed by a portion of a face of the substrate 102, facing the wall 113.
  • a prior cleaning of the walls 109, 111 and 113 to eliminate the native oxides formed on the semiconductors at least at the walls 109, 111 and 113 is carried out for example made by wet etching, for example HF type.
  • An anti-stick interface is then produced, for example by a metal deposit 114
  • This metal deposit 114 is formed on the walls of the MEMS 100 that can come into contact during operation of the MEMS 100, that is to say the walls 109 of the first movable element 108 and the walls 111 of the silicon layer 106 at the trench level 110 in this embodiment.
  • the anti-stick interface is also achieved by a metal deposit 114 on the wall 113 of the movable member 108 and the wall 115 of the cavity 112 facing each other along the axis y.
  • This deposit 114 also forming a metal layer on the silicon layer 106, is here produced by sputtering, for example a rotary spraying, allowing a relatively directional deposition of the metal.
  • the thickness of the deposited metal 114 is such that, on all of the walls 109 and 111, especially at the lower parts of the walls 109 and 111, near the cavity 112, where the thickness deposited is the lowest, this is not less than about 20 ⁇ .
  • the deposited metal is platinum.
  • the deposited metal may be based on titanium, and / or nickel, and / or platinum, and / or tantalum, and / or any other metal or metal alloy forming a conductive layer.
  • Thermal activation of the deposited metal 114 is then carried out, thereby reacting the silicon / metal interfaces and forming a stable compound at the walls covered by the metal deposit 114 produced previously.
  • this thermal activation consists of an annealing, for example in two steps, respectively at 300 ° C. and 450 ° C., forming a silicide layer 118, here platinum silicide PtSi, especially at the level of silicon walls 109 and 111 previously covered by the metal 114.
  • the thermal activation can in particular be carried out in a manner similar to the activation annealing, which makes it possible to form a platinum silicide, described in the document "Formation of ultra-thin PtSi layers” with a 2-step silicidation process "by RA Donaton et al., 1997, Materials for Advanced Metallization.
  • the layer 118 has for example a thickness equal to about a few PtSi monolayers, for example between about 20 ⁇ and 100 ⁇ . Of more generally, the thickness of the silicide layer 118 formed is chosen such that this layer does not induce, or as little as possible, mechanical stresses on the elements of the MEMS 100 covered by this layer.
  • the thermal activation may consist of an annealing at a temperature between about 250 0 C and 300 0 C, for a period of time for example equal to a few minutes, forming a layer nickel silicide NiSi.
  • the remaining metal that has not reacted with the silicon is then removed to form the silicide layer 118.
  • This elimination can for example consist of a selective chemical etching such as an etching from sulfuric acid and hydrogen peroxide, to selectively remove nickel from nickel silicide, or from aqua regia (HCl and HNO3) to selectively remove platinum from platinum silicide .
  • the walls 109 of the movable element 108 capable of coming into contact with the walls 111 of the silicon layer 106, as well as these walls 111 of the silicon layer 106, are thus well covered with a silicide layer 118 forming a conductive anti-stick interface layer.
  • the wall 113 of the movable element 108 capable of coming into contact with the wall 115 of the cavity 112, as well as this wall 115 of the cavity 112, are covered with a layer of silicide 118 forming a conductive layer of anti-stick interface.
  • the electrical charges are then equilibrated on the two layers of metal silicide in contact, not creating an electrostatic force that can cause inadvertent bonding of the element 108 to the layer 106 or the substrate 102, at the bottom of the cavity 112 This avoids the trapping of the surface charges of the silicon during the contact between two elements of the MEMS 100.
  • a silicide layer 118 is also formed above the movable member 108, the stresses due to the presence of the silicide layer 118 on the walls of the movable member 108 are distributed substantially uniform over the entire movable element 108. This avoids a deformation of the movable member 108 which could occur if the silicide was present only on the wall 113 of the movable member 108.
  • ALD atomic layer deposition
  • a conformal deposit 114 is then made on all the surfaces of the MEMS 100, that is to say both on the walls 109 and 111 in the trenches 110, on the silicon layer 106, but also on the walls at the same time. inside the cavity 112, as shown in FIG. 5.
  • This variant is particularly suitable for producing a MEMS or NEMS device comprising a movable element 108 along the y axis.
  • an ALD-type deposit it is possible to deposit a layer of metal which is thinner and more conformable to the surfaces on which it is deposited than during a spray deposition.
  • the deposited metal layer may have a substantially uniform thickness of about a few monolayers, i.e. a substantially uniform thickness of between about 20 ⁇ and 100 ⁇ for the entire deposited layer, e.g. based on Ti, and / or Ta, and / or Pt, and / or Ni or another conductive anti-bonding material.
  • An ALD-type deposit makes it possible to obtain a high conformity of thickness of the deposited layer, even in every corner of the cavity, which makes it possible to better coat the semiconductor-based structure.
  • the cavity 112 has a small thickness, for example between 0.1 ⁇ m and 1 ⁇ m and or that the trenches 110 made through the silicon layer 106 have a large aspect ratio (ratio of the height, i.e. the dimension along the y axis, to the width, i.e. say the dimension along the axis x), for example between 5 and 20, or even greater than 20.
  • Activation annealing is then carried out in order to form the silicide layer 118.
  • the layer of deposited metal being conformal and very thin, it is possible to reacting all of the deposited metal on the silicon walls during activation annealing without the risk of generating too much stress on the elements having the deposited metal layer.
  • the deposited metal not lying on semiconductor-based walls, for example at the walls of the oxide layer 104, in the cavity 112 does not form silicide and remains in metallic form, in particular when this metal is based on Pt, and / or Ni, and / or Ti.
  • a selective removal of the remaining metal which has not formed silicide is carried out, ie the deposited metal is not on semiconductor-based walls and may create a short circuit in the the MEMS 100, for example the metal deposited on the walls of the oxide layer 104 (see FIG. 6).
  • aqua regia may be used to selectively remove Pt from PtSi.
  • This variant of this process has the particular advantage of not having to control the thickness of the silicide formed during the activation annealing since the entire thickness of the metal deposited on the semiconductor walls reacts with this semiconductor. for the formation of silicide. Moreover, this type of deposit has good compliance, which is particularly interesting in the case where it is performed on the walls of the entire cavity.
  • the deposited metal layer can be covered by another material, by a nitride such as TiN, thus forming a protective layer of the previously deposited metal. This protective layer can then be selectively removed after the activation annealing of the deposited metal.
  • a relatively conformal deposition for example CVD, of a layer of a conductive material that can be preserved on the walls 109, 111, 113 and 115 of the MEMS 100 without then performing a step activation annealing.
  • This material may for example be TiN, or any other metal nitride deposited over a thickness for example between about 20 ⁇ and 100 ⁇ .
  • the deposition method is optimized so that the deposit obtained is sufficiently non-compliant not to be produced on walls that can create a short circuit of the MEMS, for example at least at the level of the walls of the oxide layer. 104.
  • the method of forming the anti-stick interface is made on a device in which the mobile element is released.
  • anchoring elements 120 it may be advantageous to only partially release this moving part, leaving, for example, anchoring elements 120 in the cavity, for example between the movable element 108 and the substrate 102, to obtain a better mechanical maintenance of the structure during the different steps of the process (see Figure 7). As shown in FIG. 8, these anchoring elements 120 can then be eliminated conventionally from the cavity 112.
  • the conductive anti-bonding material may also be based on conductive polymer, for example polypyrrole.
  • Figure 9 represents another example of
  • MEMS 200 with anti-stick interface layer is MEMS 200 with anti-stick interface layer.
  • This MEMS 200 comprises a mobile element 202 and two fixed elements 204.
  • the movable element 202 and the fixed elements 204 comprise arms, respectively referenced 206 and 208, forming interdigitated combs.
  • the element 202 Since the element 202 is mainly movable along the axis y represented in FIG. 9, it is the walls 210 and 212, located opposite each other, arms 206 and 208, as well as the same walls of the other arms of the movable member 202 and the fixed elements 204, which are likely to touch when the element 202 is in motion. It is therefore these walls 210 and 212 which are covered by an anti-stick interface layer based on a conductive material, not shown in FIG. 9, produced according to the method described above, in order to prevent unwanted collages between the arm 206 and 208.
  • Other walls of the movable element 202 and / or fixed elements 204 may also be covered by this conductive layer, for example the wall of bottom of a cavity (not shown) above which the movable member 202 moves, and the wall of the movable member 202 facing said bottom wall, to prevent inadvertent bonding between the movable member 202 and the bottom wall of said cavity.
  • the anti-stick interface layer can be used to protect moving elements along one or more axes of motion. In addition, this layer can also be used to avoid collages between several movable elements between them. Finally, the anti-stick interface layer can adapt to any type of moving element, whatever the geometry of this element. In order to reinforce the anti-sticking effect of the material deposited on the walls that can be adhered to, it is possible to use, in combination with this anti-sticking material, surface treatments that promote, for example, the roughness of the anti-stick interface or the wettability of this interface making it for example hydrophobic or by performing an appropriate structuring of the walls before the realization of the deposition of conductive anti-adhesive material to locally form stops.
  • the devices described above can be made both from an SOI substrate and a semiconductor layer formed on a solid substrate, for example based on glass.
  • Other stacks of layers can also be used to produce the micromechanical and / or nanomechanical device with a conductive anti-adhesive layer.
  • the upper walls of the second element silicon layer 106 for example
  • the anti-sticking material it is possible that the upper walls of the second element (silicon layer 106 for example) are not completely covered by the anti-sticking material, which then makes it possible to carry out anodic sealing, for example under vacuum of a cover above the device, on the parts of the upper walls of the second element not covered by the anti-adhesive material.

Landscapes

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Abstract

Dispositif micromécanique et/ou nanomécanique (100) comportant un premier élément (108) à base de semi-conducteur, mobile par rapport à un second élément (106) du dispositif à base de semi-conducteur, le premier élément mobile étant susceptible de se déplacer en regard d'une cavité formée dans le dispositif, des parois du premier élément mobile disposées en regard d'une paroi du second élément et d'une paroi de la cavité à base de matériau semi-conducteur étant susceptibles d'entrer en contact avec lesdites parois du second élément et de la cavité, et lesdites parois du premier élément mobile, du second élément et de la cavité étant recouvertes au moins partiellement par un matériau anti-collage conducteur (118) de telle sorte que le matériau anti-collage conducteur recouvrant lesdites parois du second élément et de la cavité soit disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur recouvrant lesdites parois du premier élément mobile.

Description

DISPOSITIF MICROMECANIQUE OU NANOMECANIQUE A COUCHE D'INTERFACE ANTI-COLLAGE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
L' invention concerne le domaine des dispositifs micromécaniques et/ou nanomécaniques comportant des éléments mobiles, et plus particulièrement celui des microsystèmes électromécaniques (MEMS) et/ou des nanosystèmes électromécaniques (NEMS) comportant des éléments mobiles susceptibles d'entrer en contact avec d'autres éléments ou parties du MEMS et/ou NEMS durant son fonctionnement .
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Certains MEMS, tel que des accéléromètres ou des gyromètres, comportent des éléments mobiles permettant de réaliser des mesures physiques, par exemple une accélération subie par le MEMS. Ces mesures physiques sont obtenues grâce aux mouvements relatifs de ces éléments mobiles par rapport à d'autres éléments du MEMS. Toutefois, compte tenu de leur liberté de mouvement, les éléments mobiles sont susceptibles de venir en contact avec les autres éléments du MEMS, pouvant entraîner un « collage » de ces éléments. Ces autres éléments peuvent être des éléments fixes ou mobiles du MEMS. En cas de collage, le mouvement des éléments mobiles n'est plus assuré durant le fonctionnement du MEMS, le rendant alors défaillant. Pour empêcher ces collages intempestifs, il est connu de rendre rugueuses les surfaces des éléments du MEMS qui sont susceptibles de venir en contact les unes avec les autres. Cette rugosité permet de limiter la surface de contact en cas de collision et donc de réduire les risques de collage des éléments mobiles du MEMS.
Il est également connu de modifier la mouillabilité de ces surfaces pour limiter les risques de collage entre les différents éléments du MEMS. Le document US 5 694 740 décrit un procédé modifiant la mouillabilité des surfaces de certains éléments du MEMS pour réduire les risques de collage de ces éléments.
Toutefois, ces solutions n'offrent pas un résultat satisfaisant car elles ne suppriment pas totalement les risques de collage intempestif entre des éléments du MEMS. De plus, certains procédés modifiant la mouillabilité des surfaces des éléments, par exemple celui décrit dans le document US 5 694 740, ne sont pas compatibles avec une encapsulation sous vide du MEMS.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique, ainsi qu'un procédé de réalisation d'un tel dispositif, comportant un ou plusieurs éléments mobiles tels que, lors de contacts intempestifs entre ces éléments mobiles et/ou avec d'autres éléments ou parties du dispositif, le risque de collage soit pratiquement nul, et pouvant être disposé dans un environnement sous vide. Pour cela, la présente invention propose un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique comportant au moins un premier élément à base d' au moins un semi-conducteur, mobile par rapport à au moins un second élément du dispositif à base d'au moins un semi-conducteur, au moins une paroi du premier élément mobile disposée en regard d'au moins une paroi du second élément étant susceptible d'entrer en contact avec ladite paroi du second élément, et lesdites parois du premier élément mobile et du second élément étant recouvertes au moins partiellement par un matériau conducteur, ou matériau anti-collage conducteur, de telle sorte que le matériau anti-collage conducteur recouvrant ladite paroi du second élément soit disposé au moins partiellement en regard du matériau anticollage conducteur recouvrant ladite paroi du premier élément mobile.
La présente invention propose également un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique comportant au moins un premier élément à base d'au moins un semi-conducteur, mobile par rapport à au moins un second élément du dispositif à base d'au moins un semi-conducteur, le premier élément mobile étant susceptible de se déplacer en regard d' au moins une cavité formée dans le dispositif, des parois du premier élément mobile disposées en regard d'au moins une paroi du second élément et d' au moins une paroi de la cavité à base de matériau semi-conducteur étant susceptibles d'entrer en contact avec lesdites parois du second élément et de la cavité, et lesdites parois du premier élément mobile, du second élément et de la cavité étant recouvertes au moins partiellement par un matériau anti-collage conducteur de telle sorte que le matériau anti-collage conducteur recouvrant lesdites parois du second élément et de la cavité soit disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur recouvrant lesdites parois du premier élément mobile.
On entend par matériau anti-collage conducteur tout matériau apte à réaliser une conduction de charges électriques de sa surface vers le semiconducteur sur lequel il est disposé. Ces charges sont alors dissipées dans le semi-conducteur.
On entend également par « à base de matériau semi-conducteur » ou « à base d'au moins un matériau semi-conducteur » le fait qu'au moins une partie desdits éléments et au moins une partie de la paroi de la cavité comporte un matériau semiconducteur .
Ainsi, en surface des parois susceptibles de rentrer en contact, le matériau anti-collage conducteur disposé au moins en partie sur ces parois permet d'éviter une accumulation de charges électriques qui pourrait provoquer un collage électrostatique des éléments . Plus précisément, les parois des éléments du dispositif, par exemple à base de silicium, susceptibles d'entrer en contact les unes avec les autres sont recouvertes d'un matériau formant une interface conductrice, et non semi-conductrice, par exemple de type métallique. Durant le fonctionnement du dispositif, si ces parois viennent à se toucher, un contact de type ohmique est réalisé entre les deux parois. Ainsi, aucune charge électrique n'est piégée en surface du semi-conducteur des éléments qui viennent d'entrer en contact l'un avec l'autre, ce qui ne créé aucune force électrostatique engendrant un collage intempestif des éléments du dispositif.
De plus, un tel dispositif empêche un collage intempestif entre le premier élément mobile et une paroi de la cavité, par exemple le fond de la cavité, en regard de laquelle ce premier élément mobile se déplace, grâce à la présence du matériau anticollage conducteur sur une ou plusieurs parois, et notamment la paroi de fond, de la cavité.
L' invention est particulièrement adaptée à un dispositif disposé ou encapsulé dans un environnement sous vide.
Ladite paroi du second élément, lesdites parois du premier élément mobile et ladite paroi de la cavité peuvent être totalement recouvertes par une couche du matériau anti-collage conducteur.
Le matériau anti-collage conducteur peut être à base d'au moins un métal tel que du titane et/ou du nickel et/ou du platine et/ou du tantale.
Le matériau anti-collage conducteur peut notamment être du siliciure de métal ou à base de polymère conducteur.
La couche du matériau anti-collage conducteur peut avoir une épaisseur comprise entre environ 20 A et 100 A. Lorsque le matériau anti-collage conducteur est à base de polymère conducteur, la résistivité du matériau peut par exemple être inférieure à environ 50 Ω.cm. De manière générale, la conductivité du matériau anti-collage conducteur est adaptée afin de pouvoir réaliser une conduction de charges électriques. Le premier élément mobile et le second élément peuvent former des peignes interdigités .
Le dispositif peut être un MEMS et/ou un NEMS.
Une paroi du premier élément mobile, opposée à celle se trouvant en regard de la cavité, peut être recouverte au moins partiellement par le matériau anti-collage conducteur. On peut ainsi obtenir un premier élément mobile symétrique en contraintes entre sa partie supérieure et sa partie inférieure, permettant en particulier de contrebalancer d'éventuelles contraintes induites par la présence du matériau conducteur sur les parois du premier élément mobile et éviter ainsi une déformation, par exemple de type bilame (courbure), du premier élément mobile. La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique, comportant la formation d'au moins un matériau anti-collage conducteur sur au moins une partie d'au moins une paroi d'au moins un premier élément du dispositif à base d'au moins un semiconducteur, ledit premier élément étant mobile par rapport à au moins un second élément du dispositif à base d'au moins un semi-conducteur, la paroi du premier élément mobile étant susceptible d'entrer en contact avec une paroi du second élément, et la formation du matériau anti-collage conducteur sur au moins une partie d'au moins la paroi du second élément disposée en regard de ladite paroi du premier élément mobile, le matériau anti-collage conducteur recouvrant ladite paroi du second élément étant disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur recouvrant ladite paroi du premier élément mobile .
La présente invention concerne en outre un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique, comportant la formation d'au moins un matériau anti-collage conducteur sur au moins une partie de parois d'au moins un premier élément du dispositif à base d'au moins un semi-conducteur, ledit premier élément étant mobile par rapport à au moins un second élément du dispositif à base d'au moins un semiconducteur et susceptible de se déplacer en regard d' au moins une cavité formée dans le dispositif, les parois du premier élément mobile étant susceptibles d'entrer en contact avec au moins une paroi du second élément et au moins une paroi de la cavité à base de semiconducteur, et la formation du matériau anti-collage conducteur sur au moins une partie de ladite paroi du second élément et de ladite paroi de la cavité disposées en regard desdites parois du premier élément mobile, le matériau anti-collage conducteur recouvrant ladite paroi du second élément et ladite paroi de la cavité étant disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur recouvrant lesdites parois du premier élément mobile. La formation du matériau anti-collage conducteur peut être obtenue au moins par les étapes suivantes :
- dépôt d'une couche à base d'au moins un métal sur lesdites parois du premier élément mobile, ladite paroi du second élément et ladite paroi de la cavité,
- activation thermique du métal déposé, formant une couche du matériau conducteur. L'étape de dépôt peut être mise en œuvre par pulvérisation.
L'étape de dépôt peut être mise en œuvre par un dépôt de type ALD (« Atomic Layer Déposition », ou dépôt par couche atomique) . Cette technique de dépôt ALD permet de former des couches conductrices très fines (par exemple d'épaisseur comprise entre environ 20 A et 100 A) et conformes à la surface des parois sur lesquelles elles sont déposées.
Le procédé peut comporter en outre, après l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape d'élimination du métal restant n'ayant pas réagi avec le semi-conducteur du premier élément mobile, du second élément et de la cavité au cours de la précédente étape d' activation thermique. L'étape d'élimination peut être mise en œuvre par une gravure chimique sélective.
L'étape d'élimination peut être mise en œuvre par un retrait sélectif.
L'étape d' activation thermique peut être mise en œuvre par au moins un recuit, par exemple à une température adaptée en fonction de la nature du matériau anti-collage.
Le procédé peut comporter en outre, entre l'étape de dépôt de la couche à base de métal et l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape de dépôt d'une couche de protection sur la couche de métal déposée, et après l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape d'élimination de la couche de protection. A titre d'exemple, la couche de protection peut être une couche à base de TiN, la couche anti-collage pouvant être à base de siliciure de nickel .
Dans une variante, la formation du matériau anti-collage conducteur peut être obtenue par au moins une étape de dépôt chimique en phase vapeur (dépôt CVD) du matériau conducteur sur lesdites parois du premier élément mobile, ladite paroi du second élément et ladite paroi de la cavité.
Le procédé peut comporter en outre, avant l'étape de formation du matériau anti-collage conducteur, une étape de nettoyage desdites parois du premier élément et/ou ladite paroi du second élément et/ou ladite paroi de la cavité.
Le procédé peut comporter en outre, avant la formation du matériau anti-collage conducteur, une étape de gravure d'au moins une partie d'une couche sacrificielle, formant la cavité et libérant le premier élément mobile. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 à 4 représentent les étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique à couche d' interface anti-collage, objet de la présente invention, selon un mode de réalisation particulier,
- les figures 5 et 6 représentent des étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique à couche d' interface anti-collage, objet de la présente invention, selon une première variante du mode de réalisation particulier,
- les figures 7 et 8 représentent des étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique à couche d' interface anti-collage, objet de la présente invention, selon une seconde variante du mode de réalisation particulier,
- la figure 9 représente un autre exemple de dispositif micromécanique et/ou nanomécanique à couche d'interface anti-collage, également objet de la présente invention.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures décrites ci-après portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Par souci de simplification, la description qui suit concerne un dispositif de type MEMS. Toutefois, ce dispositif peut également être de type NEMS.
On se réfère tout d' abord aux figures 1 à 4 qui représentent les étapes d'un procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique 100, qui est ici un MEMS, à couche d'interface anti-collage selon un mode de réalisation particulier.
Comme représenté sur la figure 1, le MEMS 100 est réalisé à partir d'un substrat 102 à base d'au moins un semi-conducteur, par exemple du silicium, sur lequel est disposée une couche diélectrique 104, par exemple à base d'un oxyde tel que de l'oxyde de silicium, et une couche 106 à base d'au moins un semi-conducteur tel que du silicium. Les couches 102, 104 et 106 forment ici un substrat SOI (silicium sur isolant) .
Des étapes de photolithographie et de gravure par exemple de type RIE (gravure ionique réactive) sont ensuite mises en œuvre pour réaliser la structure du MEMS 100, c'est-à-dire les différents éléments du MEMS 100. A titre d'exemple, sur la figure 2, des tranchées 110 réalisées dans la couche 106 de silicium délimitent un premier élément 108 du MEMS 100.
Ces tranchées 110 ont par exemple une largeur
(dimension selon l'axe x représenté sur la figure 2) égale à environ 3 μm. De plus, une portion de la couche diélectrique 104 disposée sous le premier l'élément 108 est gravée, formant ainsi une cavité 112 sous le premier élément 108 qui est ici mobile par rapport au reste du MEMS 100. Dans l'exemple de réalisation décrit, le premier élément 108 est mobile latéralement par rapport au reste du MEMS 100, c'est-à-dire mobile selon l'axe x représenté sur la figure 2. De plus, le premier élément 108 est également mobile perpendiculairement au plan du substrat SOI, c'est-à- dire selon l'axe y représenté sur la figure 2. Les points d'ancrage du premier élément mobile 108 au reste du MEMS 100 ne sont pas représentés sur les figures 1 à 4. La hauteur de la cavité 112, c'est-à-dire la distance séparant le premier élément mobile 108 au substrat 102, est par exemple comprise entre quelques dixièmes de micromètres et quelques micromètres, c'est- à-dire par exemple comprise entre 0,1 μm et 10 μm.
Dans d'autres variantes de réalisation, le MEMS 100 peut être réalisé selon un tout autre dessin (design) .
Etant donné que le premier élément 108 est mobile latéralement, des parois 109 du premier élément mobile 108 se trouvant dans les tranchées 110 sont susceptibles de venir en contact avec des parois 111 de la couche 106 se trouvant en regard des parois 109. De plus, étant donné que le premier élément 108 est mobile perpendiculairement au plan du substrat SOI, une paroi 113 du premier élément 108 se trouvant en regard de la cavité 112 est également susceptible de venir en contact avec une paroi de fond 115 de la cavité 112, formée par une partie d'une face du substrat 102, se trouvant en regard de la paroi 113.
On réalise avantageusement, avant la formation d'une interface anti-collage, un nettoyage préalable des parois 109, 111 et 113 pour éliminer notamment les oxydes natifs formés sur les semiconducteurs au moins au niveau des parois 109, 111 et 113. Le nettoyage est par exemple réalisé par une gravure humide, par exemple de type HF.
Une interface anti-collage est ensuite réalisée, par exemple par un dépôt métallique 114
(figure 3) . Ce dépôt métallique 114 est réalisé sur les parois du MEMS 100 susceptibles de venir se toucher durant le fonctionnement du MEMS 100, c'est-à-dire les parois 109 du premier élément mobile 108 et les parois 111 de la couche de silicium 106 au niveau des tranchées 110 dans cet exemple de réalisation.
De plus, l'élément 108 étant mobile selon la direction de l'axe y représenté sur la figure 2, l'interface anti-collage est également réalisée par un dépôt métallique 114 sur la paroi 113 de l'élément mobile 108 et la paroi 115 de la cavité 112 se trouvant en regard l'une de l'autre selon l'axe y.
Ce dépôt 114, formant également une couche de métal sur la couche de silicium 106, est ici réalisé par pulvérisation, par exemple une pulvérisation rotative, permettant un dépôt relativement directif du métal. L'épaisseur du métal 114 déposée est telle que, sur l'ensemble des parois 109 et 111, notamment au niveau des parties inférieures des parois 109 et 111, près de la cavité 112, là où l'épaisseur déposée est la plus faible, celle-ci ne soit pas inférieure à environ 20 Â.
Dans le mode de réalisation particulier décrit ici, le métal déposé est du platine. De façon générale, le métal déposé peut être à base de titane, et/ou de nickel, et/ou de platine, et/ou de tantale, et/ou de tout autre métal ou alliage métallique formant une couche conductrice.
On réalise ensuite une activation thermique du métal déposé 114, faisant ainsi réagir les interfaces silicium/métal et formant un composé stable au niveau des parois recouvertes par le dépôt de métal 114 réalisé précédemment. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, cette activation thermique consiste en un recuit, par exemple en deux étapes, respectivement à 3000C et 4500C, formant une couche 118 de siliciure, ici du siliciure de platine PtSi notamment au niveau des parois de silicium 109 et 111 recouvertes précédemment par le métal 114. L' activation thermique peut notamment être réalisée de manière similaire au recuit d' activation, permettant de former un siliciure de platine, décrit dans le document « Formation of ultra-thin PtSi layers with a 2-step silicidation process » de R. A. Donaton et al., 1997, Materials for Advanced Metallization . La couche 118 a par exemple une épaisseur égale à environ quelques monocouches de PtSi, par exemple comprise entre environ 20 Â et 100 Â. De façon plus générale, l'épaisseur de la couche de siliciure 118 formée est choisie telle que cette couche n'induise pas, ou le moins possible, de contraintes mécaniques sur les éléments du MEMS 100 recouverts par cette couche.
Si le métal déposé 114 est du nickel ou à base de nickel, l'activation thermique peut consister en un recuit à une température comprise entre environ 2500C et 3000C, pendant une durée par exemple égale à quelques minutes, formant une couche de siliciure de nickel NiSi.
Comme représenté sur la figure 4, on élimine alors le métal restant qui n'a pas réagi avec le silicium pour former la couche de siliciure 118. Cette élimination peut par exemple consister en une gravure chimique sélective telle qu'une gravure à partir d'acide sulfurique et de peroxyde d'hydrogène, pour retirer de façon sélective le nickel par rapport à du siliciure de nickel, ou à partir d'eau régale (HCl et HNO3) pour retirer de façon sélective du platine par rapport à du siliciure de platine.
Dans le MEMS 100 ainsi obtenu, les parois 109 de l'élément mobile 108 susceptibles de venir en contact avec les parois 111 de la couche de silicium 106, ainsi que ces parois 111 de la couche de silicium 106, sont donc bien recouvertes d'une couche de siliciure 118 formant une couche conductrice d'interface anti-collage. La paroi 113 de l'élément mobile 108 susceptible de venir en contact avec la paroi 115 de la cavité 112, ainsi que cette paroi 115 de la cavité 112, sont recouvertes d'une couche de siliciure 118 formant une couche conductrice d'interface anti-collage. Ainsi, si ces parois 109 et 111, ou 113 et 115, viennent à se toucher durant le fonctionnement du MEMS 100, un contact de type ohmique se produit (contact siliciure métallique/siliciure métallique). Les charges électriques s'équilibrent alors sur les deux couches de siliciure métallique en contact, ne créant pas de force électrostatique pouvant engendrer un collage intempestif de l'élément 108 à la couche 106 ou au substrat 102, au niveau du fond de la cavité 112. On évite ainsi le piégeage des charges en surface du silicium lors du contact entre deux éléments du MEMS 100.
De plus, étant donné qu'une couche de siliciure 118 est également formée au-dessus de l'élément mobile 108, les contraintes dues à la présence de la couche de siliciure 118 sur les parois de l'élément mobile 108 sont réparties de manière sensiblement uniforme sur l'ensemble de l'élément mobile 108. On évite ainsi une déformation de l'élément mobile 108 qui pourrait apparaître si le siliciure n'était présent que sur la paroi 113 de l'élément mobile 108.
Dans une variante de ce procédé, il est également possible de réaliser un dépôt de métal de type ALD (dépôt par couche atomique) au lieu du dépôt par pulvérisation précédemment décrit. On réalise alors un dépôt 114 conforme sur toutes les surfaces du MEMS 100, c'est-à-dire à la fois sur les parois 109 et 111 dans les tranchées 110, sur la couche de silicium 106, mais également sur les parois à l'intérieur de la cavité 112, comme représenté sur la figure 5. Cette variante est particulièrement adaptée à la réalisation d'un dispositif MEMS ou NEMS comportant un élément 108 mobile selon l'axe y. Par ailleurs, en mettant en œuvre un dépôt de type ALD, il est possible de déposer une couche de métal plus fine et plus conforme aux surfaces sur lesquelles elle est déposée que lors d'un dépôt par pulvérisation. Par exemple, la couche de métal déposée peut avoir une épaisseur sensiblement uniforme égale à environ quelques monocouches, c'est-à-dire une épaisseur sensiblement uniforme comprise entre environ 20 Â et 100 Â pour l'ensemble de la couche déposée, par exemple à base de Ti, et/ou de Ta, et/ou de Pt, et/ou de Ni ou un autre matériau anti-collage conducteur. Un dépôt de type ALD permet d'obtenir une grande conformité d'épaisseur de la couche déposée, même dans les moindres recoins de la cavité, ce qui permet d'enrober au mieux la structure à base de semiconducteur. De plus, compte tenu de la grande uniformité de dépôt obtenue avec un dépôt de type ALD, il est possible d'appliquer ce procédé même lorsque la cavité 112 a une faible épaisseur, par exemple comprise entre 0,1 μm et 1 μm et/ou que les tranchées 110 réalisées à travers la couche de silicium 106 ont un grand rapport de forme (rapport de la hauteur, c'est-à- dire la dimension selon l'axe y, sur la largeur, c'est- à-dire la dimension selon l'axe x) , par exemple compris entre 5 et 20, ou même supérieur à 20.
On réalise alors un recuit d' activation afin de former la couche de siliciure 118. La couche de métal déposée étant conforme et très fine, on peut faire réagir la totalité du métal déposé se trouvant sur les parois de silicium lors du recuit d' activation sans risquer de générer trop de contraintes sur les éléments comportant la couche de métal déposée. Toutefois, le métal déposé ne se trouvant pas sur des parois à base de semi-conducteur, par exemple au niveau des parois de la couche d'oxyde 104, dans la cavité 112, ne forme pas de siliciure et reste sous forme métallique, notamment lorsque ce métal est à base de Pt, et/ou de Ni, et/ou de Ti.
On réalise enfin un retrait sélectif du métal restant n'ayant pas formé de siliciure, c'est-à- dire le métal déposé ne se trouvant pas sur des parois à base de semi-conducteur, et susceptible de créer un court-circuit dans le MEMS 100, par exemple le métal déposé sur les parois de la couche d'oxyde 104 (voir figure 6) . On peut par exemple utiliser de l'eau régale pour éliminer sélectivement le Pt par rapport au PtSi.
Cette variante de ce procédé a notamment pour avantage de ne pas avoir à maîtriser l'épaisseur du siliciure formé pendant le recuit d' activation étant donné que toute l'épaisseur du métal déposé sur des parois de semi-conducteur réagit avec ce semi-conducteur pour la formation du siliciure. Par ailleurs, ce type de dépôt présente une bonne conformité, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où il est effectué sur les parois de toute la cavité.
Quelque soit le type de dépôt de métal réalisé (ALD ou par pulvérisation) , la couche de métal déposée peut être recouverte par un autre matériau, par exemple un nitrure tel que du TiN, formant ainsi une couche de protection du métal précédemment déposé. Cette couche de protection peut alors être éliminée de manière sélective après le recuit d' activation du métal déposé.
Dans une autre variante, il est également possible de réaliser un dépôt, par exemple CVD, relativement conforme d'une couche d'un matériau conducteur pouvant être conservée sur les parois 109, 111, 113 et 115 du MEMS 100 sans réaliser ensuite une étape de recuit d' activation . Ce matériau peut par exemple être du TiN, ou tout autre nitrure métallique, déposé sur une épaisseur par exemple comprise entre environ 20 Â et 100 Â. Le procédé de dépôt est dans ce cas optimisé pour que le dépôt obtenu soit suffisamment non conforme pour ne pas être réalisé sur des parois susceptibles de créer un court-circuit du MEMS, par exemple au moins au niveau des parois de la couche d'oxyde 104. Dans l'exemple décrit précédemment, d'autres parois, différentes des parois 109 et 110, susceptibles d'entrer en contact les unes avec les autres peuvent également être recouvertes de la couche à base du matériau conducteur. Dans les exemples précédents, le procédé de formation de l'interface anti-collage est réalisé sur un dispositif dans lequel l'élément mobile est libéré. Pour certaines applications, il peut toutefois être avantageux de ne libérer que partiellement cette partie mobile, en laissant par exemple subsister des éléments d'ancrage 120 dans la cavité, par exemple entre l'élément mobile 108 et le substrat 102, pour obtenir un meilleur maintien mécanique de la structure pendant les différentes étapes du procédé (voir figure 7) . Comme représenté sur la figure 8, ces éléments d'ancrage 120 peuvent ensuite être éliminés de manière classique de la cavité 112.
Le matériau anti-collage conducteur peut également être à base de polymère conducteur, par exemple du polypyrrole. La figure 9 représente un autre exemple de
MEMS 200 à couche d'interface anti-collage.
Ce MEMS 200 comporte un élément mobile 202 et deux éléments fixes 204. Dans cet exemple de réalisation, l'élément mobile 202 et les éléments fixes 204 comportent des bras, respectivement référencés 206 et 208, formant des peignes interdigités .
Etant donné que l'élément 202 est principalement mobile selon l'axe y représenté sur la figure 9, ce sont les parois 210 et 212, situées l'une en face de l'autre, des bras 206 et 208, ainsi que les mêmes parois des autres bras de l'élément mobile 202 et des éléments fixes 204, qui sont susceptibles de se toucher lorsque l'élément 202 est en mouvement. Ce sont donc ces parois 210 et 212 qui sont recouvertes par une couche d'interface anti-collage à base d'un matériau conducteur, non représentée sur la figure 9, réalisée selon le procédé décrit précédemment, afin de prévenir les collages intempestifs entre les bras 206 et 208. D'autres parois de l'élément mobile 202 et/ou des éléments fixes 204 peuvent également être recouvertes par cette couche conductrice, par exemple la paroi de fond d'une cavité (non représentée) au-dessus de laquelle l'élément mobile 202 se déplace, ainsi que la paroi de l'élément mobile 202 se trouvant en regard de ladite paroi de fond, afin d'éviter un collage intempestif entre l'élément mobile 202 et la paroi de fond de ladite cavité.
La couche d' interface anti-collage peut être utilisée pour protéger des éléments mobiles selon un ou plusieurs axes de mouvement. De plus, cette couche peut également être utilisée pour éviter les collages entre plusieurs éléments mobiles entre eux. Enfin, la couche d' interface anti-collage peut s'adapter à tout type d'élément mobile, quelle que soit la géométrie de cet élément. Pour renforcer l'effet anti-collage du matériau déposé sur les parois susceptibles de se coller, on peut utiliser, en association avec ce matériau anti-collage, des traitements de surface favorisant par exemple la rugosité de l'interface anti- collage ou la mouillabilité de cette interface en la rendant par exemple hydrophobe ou encore en réalisant une structuration appropriée des parois avant la réalisation du dépôt de matériau anti-collage conducteur pour former localement des butées. Enfin, les dispositifs décrits précédemment peuvent être réalisés aussi bien à partir d'un substrat SOI que d'une couche de semi-conducteur formée sur un substrat massif, par exemple à base de verre. D'autres empilements de couches peuvent également être utilisés pour réaliser le dispositif micromécanique et/ou nanomécanique à couche anti-collage conductrice. Dans les dispositifs précédemment décrits, il est possible que les parois supérieures du second élément (couche de silicium 106 par exemple) ne soient pas totalement recouvertes par le matériau anti- collage, ce qui permet de réaliser alors un scellement anodique, par exemple sous vide, d'un capot au-dessus du dispositif, sur les parties des parois supérieures du second élément non recouvertes par le matériau anticollage .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif micromécanique et/ou nanomécanique (100, 200) comportant au moins un premier élément (108, 202, 206) à base d'au moins un semiconducteur, mobile par rapport à au moins un second élément (106, 204, 208) du dispositif (100, 200) à base d'au moins un semi-conducteur, le premier élément mobile (108, 202, 206) étant susceptible de se déplacer en regard d'au moins une cavité (112) formée dans le dispositif (100, 200), des parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206) disposées en regard d'au moins une paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208) et d'au moins une paroi (115) de la cavité (112) à base de matériau semi-conducteur étant susceptibles d'entrer en contact avec lesdites parois (111, 115, 212) du second élément (106, 204, 208) et de la cavité (112), et lesdites parois (109, 111, 113, 115, 210, 212) du premier élément mobile (108, 202, 206), du second élément (106, 204, 208) et de la cavité (112) étant recouvertes au moins partiellement par un matériau anti-collage conducteur
(118) de telle sorte que le matériau anti-collage conducteur (118) recouvrant lesdites parois (111, 115, 212) du second élément (106, 204, 208) et de la cavité
(112) soit disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur (118) recouvrant lesdites parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206) .
2. Dispositif (100, 200) selon la revendication 1, ladite paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208), lesdites parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206) et ladite paroi (115) de la cavité (112) étant totalement recouvertes par une couche (118) à base du matériau anti-collage conducteur.
3. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, le matériau anti-collage conducteur étant à base d' au moins un métal tel que du titane et/ou du nickel et/ou du platine et/ou du tantale .
4. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, le matériau anti-collage conducteur étant du siliciure de métal.
5. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications 1 ou 2, le matériau anti-collage conducteur étant à base de polymère conducteur.
6. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, la couche (118) du matériau anti-collage conducteur ayant une épaisseur comprise entre environ 20 Â et 100 Â.
7. Dispositif (200) selon l'une des revendications précédentes, le premier élément mobile (202, 206) et le second élément (204, 208) formant des peignes interdigités .
8. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, ledit dispositif (100, 200) étant un MEMS ou un NEMS.
9. Dispositif (100, 200) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une paroi du premier élément mobile (108, 202, 206), opposée à celle
(113) se trouvant en regard de la cavité (112), est recouverte au moins partiellement par le matériau anti- collage conducteur (118).
10. Procédé de réalisation d'un dispositif micromécanique et/ou nanomécanique (100, 200), comportant la formation d'au moins un matériau anti- collage conducteur (118) sur au moins une partie de parois (109, 113, 210) d'au moins un premier élément
(108, 202, 206) du dispositif (100, 200) à base d'au moins un semi-conducteur, ledit premier élément (108,
202, 206) étant mobile par rapport à au moins un second élément (106, 204, 208) du dispositif (100, 200) à base d'au moins un semi-conducteur et susceptible de se déplacer en regard d'au moins une cavité (112) formée dans le dispositif (100, 200), les parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206) étant susceptibles d'entrer en contact avec au moins une paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208) et au moins une paroi (115) de la cavité (112) à base de matériau semi-conducteur, et la formation du matériau anti-collage conducteur (118) sur au moins une partie de ladite paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208) et de ladite paroi (115) de la cavité (112) disposées en regard desdites parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206), le matériau anti-collage conducteur (118) recouvrant ladite paroi
(111, 212) du second élément (106, 204, 208) et ladite paroi (115) de la cavité (112) étant disposé au moins partiellement en regard du matériau anti-collage conducteur (118) recouvrant lesdites parois (109, 113,
210) du premier élément mobile (108, 202, 206) .
11. Procédé selon la revendication 10, la formation du matériau anti-collage conducteur (118) étant obtenue au moins par les étapes suivantes :
- dépôt d'une couche (114) à base d'au moins un métal sur lesdites parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206), ladite paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208) et ladite paroi (115) de la cavité (112),
- activation thermique du métal déposé, formant une couche (118) du matériau conducteur.
12. Procédé selon la revendication 11, l'étape de dépôt étant mise en œuvre par pulvérisation.
13. Procédé selon la revendication 11, l'étape de dépôt étant mise en œuvre par un dépôt de type ALD.
14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, comportant en outre, après l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape d'élimination du métal restant n'ayant pas réagi avec le semi-conducteur du premier élément mobile (108, 202, 206), du second élément (106, 204, 208) et de la cavité (112) au cours de la précédente étape d' activation thermique .
15. Procédé selon la revendication 14, l'étape d'élimination étant mise en œuvre par une gravure chimique sélective.
16. Procédé selon la revendication 14, l'étape d'élimination étant mise en œuvre par un retrait sélectif.
17. Procédé selon l'une des revendications 11 à 16, l'étape d' activation thermique étant mise en œuvre par au moins un recuit.
18. Procédé selon l'une des revendications 11 à 17, comportant en outre, entre l'étape de dépôt de la couche (114) à base de métal et l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape de dépôt d'une couche de protection sur la couche (114) de métal déposée, et après l'étape d' activation thermique du métal déposé, une étape d'élimination de la couche de protection.
19. Procédé selon la revendication 10, la formation du matériau anti-collage conducteur étant obtenue par au moins une étape de dépôt chimique en phase vapeur du matériau conducteur sur lesdites parois (109, 113, 210) du premier élément mobile (108, 202, 206), ladite paroi (111, 212) du second élément (106, 204, 208) et ladite paroi (115) de la cavité (112) .
20. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, comportant en outre, avant l'étape de formation du matériau anti-collage conducteur (118), une étape de nettoyage desdites parois (109, 113, 210) du premier élément (108, 202, 206) et/ou ladite paroi
(111, 212) du second élément (106, 204, 208) et/ou ladite paroi (115) de la cavité (112) .
21. Procédé selon l'une des revendications 10 à 20, comportant en outre, avant la formation du matériau anti-collage conducteur (118), une étape de gravure d'au moins une partie d'une couche sacrificielle (104), formant la cavité (112) et libérant le premier élément mobile (108, 202, 206).
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