Le laboratoire MEMS du C2MI est doté de salles blanches de classe 10 et de classe 1 à la surface des tranches. L’infrastructure est adaptée autant au micro-usinage de couche de surface qu’à celui du silicium. Le C2MI est doté de lignes de production pour la fabrication et l’encapsulation de MEMS sur des tranches de 200 mm.
Micro-usinage de surface
Contrairement au micro-usinage en vrac, où un substrat de silicium est gravé sélectivement pour produire des structures, le micro-usinage de surface s’appuie sur microstructures par dépôt et gravure des différentes couches structurelles sur le dessus du substrat.
Généralement, le polysilicium est couramment utilisé comme l’une des couches et du dioxyde de silicium est utilisé comme une couche sacrificielle qui est ensuite éliminée ou gravée pour créer le vide nécessaire dans l’épaisseur. Les couches ajoutées sont généralement très minces et leur taille varie de 2 à 5 micron.
Le principal avantage de ce procédé d’usinage est la possibilité de réaliser des microsystèmes monolithiques dans lesquels l’électronique et les composantes mécaniques sont intégrés dans le substrat. La surface micro-usinée des composantes est plus petite par rapport à leur homologue, le micro-usinage de volume. Étant donné que les structures sont construites au-dessus du substrat et non à l’intérieur, les propriétés du substrat ne sont pas aussi importantes que le micro-usinage de volume, et les tranches de silicium coûteuses peuvent être remplacées par des substrats moins dispendieux, comme le verre ou le plastique.
La taille des substrats peut aussi être beaucoup plus grande qu’une plaquette de silicium, et le micro-usinage de sous-surface est utilisé pour produire de grands substrats TFT sur la zone de verre pour écrans plats. Cette technologie peut également être utilisée pour la fabrication de cellules solaires à couches minces, qui peuvent être déposées sur le verre, mais également sur des substrats de PET ou d’autres matériaux non rigides.
Micro-usinage sous-surface
La technique de micro-usinage sous-surface est un procédé utilisé pour produire des systèmes microélectromécaniques (MEMS). Contrairement à la technique de micro-usinage de surface, qui utilise une succession de dépôt de film mince et la gravure sélective, le micro-usinage sous-surface définit les structures en attaquant sélectivement l’intérieur d’un substrat. Alors que le micro-usinage de surface crée des structures au-dessus d’un substrat, le micro-usinage en vrac produit des structures à l’intérieur du substrat.
Habituellement, les tranches de silicium sont utilisées comme substrats pour le micro-usinage sous-surface, car elles peuvent être gravées de façon anisotrope par voie humide, formant des structures très régulières. La gravure humide utilise généralement des solvants liquides alcalins, comme l’hydroxyde de potassium (KOH) ou l’hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH) pour dissoudre le silicium qui a été exposé lors de l’étape de masquage photolithographique. Ces solvants alcalins dissolvent le silicium de façon hautement anisotrope, avec des orientations cristallographiques.
Cette dissolution agit jusqu’à 1000 fois plus vite que les autres. Une telle approche est souvent utilisée avec des orientations cristallographiques très spécifiques dans le silicium brut pour produire des rainures en forme de V. La surface de ces rainures peut être atomiquement lisse si la gravure est effectuée correctement, et les dimensions et les angles peuvent être définis avec précision.
