Récemment, des travaux montrant la faisabilité des MEMS à base de la technologie CMOS complétée par un micro-usinage en surface sans masque ont été publiés. A la différence de l'approche plus ancienne où la libération des composants MEMS a été faite par une gravure du silicium, la technologie proposée consiste en la gravure des couches d'oxyde afin de libérer les couches métalliques issues de la technologie CMOS. Ce sujet de thèse propose donc de fabriquer des microsystèmes à vocation acoustique à partir d'une technologie CMOS standard : AMS 0.35 μm. Il sera, pour cela, composé de deux parties. Dans la première partie, il s'agit de développer un procédé technologique (déterminer le type de gravure, les temps de gravure, ainsi que les dimensions extrêmes réalisables pour les structures simples en technologie CMOS). En effet, après avoir étudié les différentes possibilités de la technologie CMOS-MEMS proposées dans la littérature, un procédé CMOSMEMS a été mis au point. Ce procédé consiste à graver une couche sacrificielle d'oxyde afin de libérer des microstructures constituées des couches métalliques issues de la technologie CMOS 0.35 μm d'AMS. Le procédé est premièrement testé sur des échantillons contenant des microstructures telles que des ponts et des poutres. La seconde partie du travail est consacrée à la validation du procédé CMOS-MEMS par un développement de structures MEMS acoustiques représentées par un microphone MEMS capacitif. Dans un premier temps, un microphone MEMS capacitif a été réalisé à partir de la technologie CMOS 0.35 μm d'AMS. Après avoir pris connaissance des différents aspects de la technologie CMOS 0.35 μm d'AMS (matériaux, dimensions, règles de dessin,...), une modélisation de microphone MEMS capacitifs est proposée grâce à la réalisation d'un schéma électrique équivalent basé sur les analogies entre les domaines électrique, mécanique et acoustique. Chaque paramètre de ce circuit est déterminé par l'intermédiaire de relations connues et par des logiciels de simulation utilisant la méthode des éléments finis (ANSYS, CoventorWare). Une fois les performances des microphones estimés à partir de ce circuit équivalent, un layout, représentant les différents microphones conçus, a été créé sous Cadence afin d'être envoyé au fondeur AMS. Dès la réception des échantillons, le procédé CMOSMEMS mise en oeuvre précédemment a été appliqué afin de libérer les structures des différents dispositifs. Ensuite, une série de caractérisations a pu être réalisée sur les premiers échantillons. Ces caractérisations visent à déterminer les performances des différents dispositifs fabriqués, mais aussi à estimer les propriétés mécaniques des différentes couches utilisées pour former la structure des microphones. De cette façon, le circuit équivalent pourra être validé ou être amélioré selon les résultats obtenus.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-01068940 |
| Date | 24 October 2013 |
| Creators | Esteves, J. |
| Publisher | Université de Grenoble |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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