FR2881224A1 - Ensemble de detection de la pression absolue d'un fluide - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble de détection de la pression d'un fluide, comportant une structure micromécanique incluant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de la membrane, la membrane offrant une première face à la pression du fluide, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle fixé hermétiquement à la structure micromécanique par l'intermédiaire d'au moins une couche d'étanchéité pour définir une cavité fermée au-dessus de la deuxième face de la membrane.En outre, l'invention concerne un procédé pour réaliser cet ensemble de détection.

Description

L'invention concerne un ensemble de détection de la pression d'un fluide,

tel qu'un gaz ou un liquide, comportant une structure micrornécanique incluant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de cette membrane, la membrane offrant au moins une de ses faces à la pression du fluide.

On peut utiliser ce type de détection clans n'importe quel système ou domaine technique nécessitant une telle détection ou mesure de pression d'un fluide. On pourra citer à titre d'exemple des mesures de pression de fluide dans le domaine aéronautique.

Sous l'action mécanique du fluide, la membrane se déforme, et les moyens de détection (typiquement de type capteurs capacitifs ou jauges de contraintes supportées par la membrane) détectent et éventuellement mesurent les déformations que subit la membrane, en observant les modifications des propriétés physiques associées aux déformations (telles que par exemple une changement de capacité électrique ou de contraintes internes). On peut ainsi surveiller des grandeurs physiques dans un certain milieu extérieur, que ce soient des grandeurs de type dynamique, c'est-à-dire de type accélération ou de type décélération, et/ou de type mécanique.

De telles membranes, soumises à des conditions agressives ou extrêmes telles que des conditions pouvant exister dans le domaine de l'aéronautique, peuvent être fragilisées, et leurs propriétés intrinsèques altérées.

C'est pourquoi, en référence à la figure 1, on renferme la structure micromécanique 100 dans un boîtier de protection 200. Une structure micromécanique 100 comprend typiquement un ensemble de membrane 120 comprenant une membrane 21b et supporté par un substrat 110. Des moyens de détection 130 de la déformation de la membrane 21b sont montés sur la membrane 21b. Pour des mesures en pression absolue, un passage de fluide 250 est pratiqué dans un côté du boîtier 200, éventuellement obturé par un film souple métallique inoxydable 260, et la structure micromécanique 100 est placée dans le boîtier 200 de sorte qu'une face de la membrane 21b soit sensiblement parallèle au plan principal du passage 250 afin de recevoir de façon optimale la pression du fluide rentrant (et dont la direction est représentée sur la figure 1 par la flèche 500). En outre, afin de protéger davantage la structure micromécanique 100 des altérations venant du milieu extérieur, on remplit l'espace restant 300 du boîtier 100 par un fluide adapté.

Est typiquement choisi de l'huile pour remplir cette dernière fonction, 10 l'huile étant en outre un liquide incompressible et donc non susceptible de modifier les caractéristiques de la pression extérieure 500.

Le caractère incompressible de l'huile empêche aussi la deuxième face de la membrane 21b de ressentir la pression du fluide lorsque la membrane s'étend perpendiculairement à la direction du fluide. On a ainsi un ensemble de détection d'une pression absolue.

A partir d'une température limite, l'huile peut perturber le fonctionnement des moyens de détection (tels que lesdits capteurs) voire détériorer ceux-ci.

Un premier objectif de l'invention est donc d'éviter cet inconvénient par rapport à ce type de boîtier 200 de l'état de la technique, tout en assurant une protection suffisante à la structure micromécanique contre les agressions du milieu extérieur.

Un deuxième objectif de l'invention est d'atteindre le premier objectif en prévoyant un ensemble de détection n'incluant pas d'huile.

Un troisième objectif de l'invention est de protéger la membrane des 25 contacts électriques réalisés sur la structure micromécanique.

Un quatrième objectif de l'invention est de réaliser une mesure en pression absolue d'une grandeur physique dans un milieu hostile.

A cet effet, l'invention propose selon un premier aspect un ensemble de détection de la pression d'un fluide, comportant une structure micromécanique incluant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de la membrane, la membrane offrant une première face à la pression du fluide, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle fixé hermétiquement à la structure micromécanique par l'intermédiaire d'au moins une couche d'étanchéité pour définir une cavité fermée au-dessus de la deuxième face de la membrane.

D'autres caractéristiques de cet ensemble de détection de pression d'un fluide sont: - la couche d'étanchéité comprend des éléments métalliques, tels que l'or, ou un matériau amorphe, tel que le SiO2; -chaque moyen de détection est relié à un contact électrique par une piste électrique, et la couche d'étanchéité forme une bande continue qui chevauche chaque piste, entre le moyen de détection et le contact, et la couche d'étanchéité est isolée électriquement des pistes électriques; -la surface de la structure micrornécanique recevant la couche d'étanchéité est en silicium, en SiO2, en Si3N4 ou en verre; - la surface du couvercle recevant la couche d'étanchéité est en silicium ou en verre; - la pression interne existant dans ladite cavité fermée est déterminée pour que la membrane ait des limites de déformation déterminées dans des 20 conditions de pression de fluide limites déterminées; - ledit ensemble comprend en outre des pistes électriques se raccordant électriquement aux moyens de détection, et les raccords de ces pistes électriques sont situés hors de ladite cavité fermée; - au moins une piste électrique s'étend dans et hors d'un canal interne et 25 longitudinal à une paroi latérale du couvercle; ledit ensemble comprend en outre un boîtier pourvu sur un côté d'un passage pour le fluide, ladite structure micromécanique et le couvercle étant positionnés à l'intérieur du boîtier de sorte que la première face de la membrane puisse recevoir de façon optirnale la pression du fluide; ledit ensemble comprend des moyens pour fixer au boîtier de manière stable l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, et ces moyens de fixation sont étanches au fluide et agencés de sorte à ne comporter aucune ouverture au fluide; - le boîtier est en outre ouvert du côté opposé audit passage pour le fluide; - la membrane comporte une couche en silicium avec ou sans une couche en matériau isolant électrique sous la couche en silicium, la couche en matériau isolant ayant une épaisseur suffisante pour isoler électriquement la couche de silicium.

Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé pour réaliser un ensemble de détection de la pression d'un fluide, à partir d'une structure micromécanique comportant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de la membrane, et d'un couvercle comprenant une cavité ouverte dont la surface d'ouverture est apte à recouvrir une des deux faces de la membrane, le procédé comportant les étapes suivantes: (a) former une couche d'étanchéité sur une zone située sur la structure micromécanique tout autour de la membrane et/ou sur le couvercle tout autour de la cavité ouverte; (b) sceller hermétiquement le couvercle et/ou la structure micromécanique à la couche d'étanchéité de sorte que la cavité recouvre la membrane.

D'autres caractéristiques de ce procédé de réalisation d'un ensemble de détection de pression d'un fluide sont: - la couche d'étanchéité est constituée des éléments métalliques, tels que de l'or, l'étape (a) comprenant alors la formation d'une couche en éléments métalliques; - il existe au moins une interface silicium métal entre la zone destinée à recevoir la couche d'étanchéité et la couche d'étanchéité, et l'étape (a) comprend la mise en oeuvre d'un traiternent thermique apte à réaliser un scellement eutectique de cette interface; - ledit procédé comprend en outre, préalablement à l'étape (a), une formation d'une couche en matériau amorphe sur la zone destinée à recevoir la couche d'étanchéité, l'étape (a) comprenant la formation de la couche d'étanchéité sur la couche en matériau amorphe; - la couche d'étanchéité est alors formée de sorte à comprendre un matériau amorphe; - la formation de la couche en matériau amorphe comprend le dépôt du matériau amorphe suivi d'un amincissement de celui-ci par rotation rapide de la structure micromécanique autour d'un axe sensiblement perpendiculaire (cette technique étant encore appelée spin coating ) ; - le matériau amorphe contient de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium; - la couche d'étanchéité est formée sur la structure micromécanique tout autour de la membrane en une bande continue, et la structure micromécanique est réalisée de sorte que chaque moyen de détection soit relié à son contact électrique par une piste électrique s'étirant sur une distance déterminée supérieure ou égale à la largeur de la couche d'étanchéité, la couche d'étanchéité ayant une portion formée sur chaque piste; - ledit procédé comprend en outre une étape permettant d'isoler électriquement la couche d'étanchéité des pistes électriques; ledit procédé comprend en outre, avant l'étape (a), la réalisation de la cavité du couvercle comportant une opération de masquage adapté et une opération de gravure chimique de la partie non masquée représentant la cavité ; -ledit procédé comprend en outre, avant l'étape (a), la réalisation d'au moins un canal traversant longitudinalement une paroi latérale du couvercle; - ledit procédé comprend en outre un raccordement électrique de pistes électriques aux moyens de détection de sorte que les raccords de ces pistes électriques soient situés hors de ladite cavité fermée; -le raccordement électrique de lignes électriques aux moyens de détection comprend l'introduction et le guidage jusqu'au lieu du raccord électrique, d'au moins une piste électrique dans au moins un canal traversant longitudinalement une paroi latérale du couvercle; - il est prévu un boîtier apte à contenir la structure micromécanique et le couvercle et à protéger ces derniers du milieu extérieur, le boîtier comportant un passage pour le fluide pratiqué sur une de ses faces, le procédé comprend un positionnement du couvercle et de la structure micromécanique dans le boîtier de sorte que la première face de la membrane soit en vis-à-vis et s'étende sensiblement parallèlement au passage de fluide, et il comprend une fixation stable de l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, aux parois internes du boîtier; - la fixation stable de l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, aux parois internes du boîtier, est réalisé avec un matériau offrant une étanchéité au fluide et avec des moyens de fixation n'offrant aucune ouverture au fluide; - l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle est positionné dans le boîtier par une ouverture prévue dans le boîtier du côté opposé audit passage pour le fluide.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de 25 la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui sera lue en regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente une vue en coupe d'un ensemble de détection selon l'état de la technique.

La figure 2 représente une vue en coupe d'une structure micromécanique.

Les figures 3a et 3b représentent un premier ensemble de détection d'une pression d'un fluide selon l'invention, respectivement selon une vue en coupe selon II-II et selon une vue dans le piani-1.

La figure 4 représente un deuxième ensemble de détection selon 5 l'invention selon une vue en coupe.

En référence à la figure 3a, un ensemble de détection d'une pression selon l'invention est représentée, cet ensemble de détection de pression comprenant: - une structure micromécanique 100 comprenant une membrane 21b déformable sous l'action d'une pression de fluide 500 et offrant une première face 1 à la pression du fluide 500, un support 21a de cette membrane 21b, et des moyens de détection 20a, 20b et 20c aptes à détecter et éventuellement à mesurer la déformation de la membrane 21b lorsque celle-ci subit une pression; - un couvercle 600 fixé hermétiquement à la structure micromécanique 100 par l'intermédiaire de la couche d'étanchéité 700, et définissant une cavité fermée 800 au-dessus de la deuxième face 2 de la membrane 21b; - des pistes électriques 450 se raccordant électriquement aux contacts électriques 24a1 des moyens de détection 20a.

En référence à la figure 2, est représenté un exemple de structure micromécanique 100.

Cet exemple de structure micromécanique 100 est de type SOI (acronyme anglo-saxon de Silicon On Insulator ), et comporte un ensemble de membrane 21 présentant un espace vacant 40 de sorte à former une structure suspendue 21b et un support 21a. Cet espace vacant 40 peut par exemple être formé en employant notamment une gravure chimique, et/ou une gravure de type RIE (acronyme anglo-saxon de Reactive Ion Etching qui signifie Gravure par ions réactifs) en face arrière.

En variante, l'espace vacant 40 discuté plus haut peut être réalisé postérieurement à la formation de la couche d'étanchéité 700 selon l'invention (dont il sera question plus bas).

La membrane est alors constituée par la structure suspendue 21b ainsi 5 que par toutes les couches ou portions de couches qu'elle supporte.

Cet ensemble de membrane 21 est par exemple constitué de silicium monocristallin.

La structure micromécanique 100 comporte en outre sur l'ensemble de membrane 21 une couche électriquement isolante 22, telle qu'une couche de 10 SiO2.

La membrane de la structure micromécanique 100 est alors ici constituée de la partie fine 21b et de la portion de la couche isolante 22 qui la recouvre.

Sur la couche isolante 22, la structure micromécanique 100 comporte plusieurs moyens de détection 20a, 20b et 20c. Chaque moyen de détection comporte une micro-structure en silicium monocristallin (ici référencée 23a ou 23b) située sur une zone localisée de la structure suspendue 21b du support 21 et de la partie épaisse 21a du support 21. Le nombre de ces microstructures 23a et 23b peut être paire, par exemple deux, quatre ou six. Ces micro-structures 23a et 23b peuvent être formées à partir d'une couche de silicium initiale, par exemple par photolithographie et gravure chimique ou plasma.

Cette structure micromécanique 100 peut être de type SOI, les microstructures 23a et 23b étant en silicium et forrnant alors la partie en silicium du SOI, la couche isolante 22 formant la partie isolante du SOI.

La membrane (constituée ici de la structure suspendue 21b et de la portion de la couche isolante 22 qu'elle supporte) peut se déformer sous l'effet d'une modification de la pression mécanique 500 appliquée par un fluide statique ou en mouvement, dans une direction perpendiculaire à la membrane.

La déformation de la membrane 21b-22, sous l'action de ces forces extérieures, entraîne des modifications de propriétés physiques des microstructures 23a et 23b (modifications de propriétés électriques ou modifications de contraintes mécaniques intrinsèques).

Les micro-structures 23a et 23b servent ainsi de détecteur (et éventuellement d'élément de mesure) de la pression appliquée, pour éventuellement mesurer ensuite une grandeur physique recherchée (par exemple une pression mécanique ou une accélération), par l'observation que l'on peut faire desdites modifications de propriétés physiques.

Ces micro-structures 23a et 23b peuvent par exemple chacune remplir une fonction de jauge de contraintes.

Optionnellement, on prévoit un masque de photolithographie couvrant une surface se rebouclant sur elle-même et entourant une partie centrale de la membrane de sorte à laisser, après gravure, une marche en silicium sur laquelle pourra venir s'appuyer le couvercle 600 par l'intermédiaire de la couche d'étanchéité 700 (non représentée).

Les moyens de détection 20a, 20b en outre comportent des parties métalliques 24a et 24b formées par exemple par dépôt sous vide suivi de photolithographie et gravure chimique sur, respectivement, les microstructures 23a et 23b, définissant sur ces micro-structures 23a et 23b des zones de liaison électrique 25a et 25b de type métal/semiconducteur. Elles comprennent en outre une piste métallique s'étendant vers l'extérieur de la membrane pour venir se raccorder à des contacts métalliques 24a1 et 24b1 destinés à faire fonction de bornes de branchement à des moyens extérieurs de gestion des mesures. Ces contacts électriques 24a1 et 24b1 sont avantageusement situés en périphérie de la structure micromécanique 100 de sorte à être le plus éloigné possible du centre de la membrane.

Ces couches métalliques 24a et 24b peuvent par exemple être constituées d'Aluminium.

Selon une option de l'invention, la structure micromécanique 100 est réalisée de sorte que chaque piste électrique s'étire sur une distance déterminée de sorte qu'une couche d'étanchéité 700 (voir figure 3a) formée ultérieurement en une bande continue tout autour de la membrane puisse s'étendre sur la piste, entre le moyen de détection 20a et son contact électrique 24a1, sur une largeur inférieure à ladite distance. Ainsi, la couche d'étanchéité 700 forme une bande continue qui chevauche chaque piste, entre le moyen de détection et le contact. Le scellage du couvercle 600 à la structure micromécanique 100 sera alors réalisé entre le moyen de détection 20a et son contact électrique 24a1.

Afin de protéger les moyens de détection 23a et 23b en silicium contre des agressions extérieures (frottement mécanique, contamination chimique.. .), une couche de passivation contenant du nitrure, telle qu'une couche de SiXNY, 26a et 26b est disposée directement sous les couches métalliques 24a et 24b, à l'exception des zones de liaisons électriques 25a et 25b.

Cette couche de passivation 26a, 26b participe en outre à l'isolation électrique des couches métalliques 24a et 24b d'avec le reste de la structure micromécanique 100, à l'exception des contacts électriques 25a et 25b.

Bien entendu, cette structure micromécanique 100 discutée n'a été présentée ici qu'à titre d'exemple et ne se limite pas à une structure SOI, l'homme du métier comprendra que l'invention peut être mise en oeuvre avec d'autres types de structure micromécanique 100, telles que des structures micromécaniques de type PSOI ( Polysilicon On Insulator ) , SOS ( Silicon On Saphir ), SiCOI ( SiC On Insulator ), SiC ou Si.

En référence aux figures 3a et 3b, un collage d'un couvercle 600 est effectué sur la structure micromécanique 100.

Le couvercle 600 comprend une cavité ouverte dont la surface d'ouverture 25 est apte à recouvrir une des deux faces 1 ou 2 de la membrane.

Le couvercle 600 peut être réalisé à partir d'une plaque initiale ayant une épaisseur sensiblement constante. La cavité du couvercle 600 peut être faite au moyen d'une gravure chimique comportant préalablement une opération de masquage d'une surface non masquée représentant la cavité. En référence à la figure 3b, la ligne fermée en pointillée référencée 21b représente la surface de la face 2 de la membrane, le masque du couvercle doit donc recouvrir tout sauf cette surface ou une surface un peu plus grande.

En outre, des canaux 610, 611, 612, 613 traversant longitudinalement une ou des parois latérales du couvercle 600 dont le diamètre et la position de chacun sont déterminés de sortie à pouvoir y introduire et y guider des pistes métalliques 450, 451, 452, 453 jusqu'aux contacts électriques (dont le contact 24a1) des moyens de détection (dont le moyen de détection 20a). Diverses techniques (mécaniques, laser, chimiques) peuvent être utilisées pour pratiquer ces canaux 610, 611, 612, 613. En outre, on pourra prévoir un petit retrait de matière aux embouts des canaux pour que ces derniers ne viennent pas en butée contre les contacts électriques (dont le contact 24e1).

Dans un autre cas de figure, le couvercle 600 est formé en un seul bloc. Le couvercle 600 peut être par exemple en verre ou en silicium. L'opération suivante consiste à coller le couvercle 600 à la structure micromécanique 100, formant alors la cavité fermée 800 au-dessus de la deuxième face 2 de la membrane.

Pour obtenir l'étanchéité de la cavité fermée 800 vis à vis de l'extérieur, et notamment de la pression que peut exercer le fluide 500, le couvercle 600 est scellé à la structure micromécanique 100 par l'intermédiaire d'au moins une couche d'étanchéité 700 adaptée.

Un simple collage par adhésion moléculaire et/ou par l'intermédiaire d'une couche de collage telle qu'une couche d'oxyde ou une couche de nitrure, suivi d'un recuit thermique, n'est pas suffisant pour assurer une très bonne étanchéité.

Selon l'invention, on prévoit une couche d'étanchéité 700 comprenant des espèces métalliques qu'on viendra déposer pour réaliser l'étanchéité souhaitée.

Cette couche d'étanchéité 700 peut d'abord être formée sur le couvercle 600 ou sur la structure micromécanique 100.

On forme alors la couche d'étanchéité 700 sur une zone située sur la structure micromécanique 100 tout autour de la membrane ou sur le couvercle 600 tout autour de la cavité ouverte.

Préférentiellement, on choisira de la déposer sur la structure micromécanique 100. En effet, la structure micromécanique 100 présente en surface des éléments en relief (jauges 20a, 20b, 20c) qui peuvent poser plus de problèmes au collage qu'au dépôt, alors que le couvercle 600 sera réalisé de sorte à présenter des surfaces de scellage planes, plus propice donc au scellage. Afin de compenser les reliefs en surface de la structure micromécanique 100, on forme une couche d'étanchéité 700 épaisse, c'est à dire de plusieurs micromètres.

Préalablement à la formation de la couche d'étanchéité, une préparation de la zone destinée à la recevoir peut être mise en oeuvre, de sorte par exemple à l'isoler électriquement, à la lisser, et/ou à la nettoyer.

Selon une première réalisation, la couche d'étanchéité 700 comprend de l'or au moins en quantité substantielle, ou est constituée quasiment entièrement ou entièrement d'or. L'or a l'avantage d'être ductile, et il constitue donc un matériau de choix pour compenser les reliefs en surface de la structure micromécanique 100.

La couche d'étanchéité 700 est alors déposée, par exemple par pulvérisation, à l'épaisseur souhaitée.

Un traitement thermique peut être éventuellement mis en oeuvre pour améliorer l'adhérence et/ou la ductilité de l'or. Ce traitement thermique est notamment avantageux dans le cas où on a des interfaces couche d'étanchéité 700 structure micromécanique 100 de type or silicium , car un traitement thermique adapté peut réaliser un scellement eutectique. Un tel scellement eutectique va alors encore assurer une meilleure étanchéité.

Selon une deuxième réalisation, la couche d'étanchéité 700 comprend du matériau de type SiO2 au moins en quantité substantielle, ou est constituée quasiment entièrement ou entièrement de matériau amorphe. On pourra alors compenser les reliefs en surface de la structure micromécanique 100 en adoucissant le matériau amorphe lors d'un traitement thermique ou en employant une technique appelée spin coating , connue de l'homme du métier, permettant d'amincir la couche par rotation rapide de la tranche autour d'un axe sensiblement perpendiculaire.

Une prochaine opération peut consister à former l'espace vacant 40 si celui-ci n'a pas été formé auparavant. La technique employée est alors sensiblement identique à ce qui a été décrit ci-dessus.

Une fois la couche d'étanchéité 700 formée, une étape de scellement du couvercle 600 sur cette couche d'étanchéité 700 est mise en oeuvre.

Une préparation des surfaces à sceller est alors nécessaire pour assurer un scellement hermétique et solide.

Par exemple, on pourra mettre en oeuvre un nettoyage.

Par exemple, dans le cas où le couvercle 600 est en verre, on pourra notamment nettoyer la surface destinée à être mise en contact avec la couche d'étanchéité 700 à l'aide d'espèces chimiques de type H2SO41H202. Par exemple, on pourra notamment nettoyer ou préparer la surface de la couche d'étanchéité à l'aide d'espèces chimiques 02 sous plasma.

Après le nettoyage on pourra alors mettre en oeuvre une déshydratation 20 de chacune des surfaces à sceller.

L'alignement et la mise en contact du couvercle 600 avec la couche d'étanchéité 700 sont alors réalisés de sorte que la cavité du couvercle 600 recouvre entièrement la deuxième face 2 de la membrane et forme alors la cavité fermée 800. Un premier collage léger est alors réalisé.

Enfin, un scellement tranche à tranche est réalisé sous vide. On pourra à cet égard déterminer le vide ou la pression interne existant dans ladite cavité fermée 800 de sorte que la membrane ait des limites de déformation déterminées dans des conditions de pression de fluide limites déterminées.

Des pistes électriques 450, 451, 452, 453 sont alors raccordées électriquement aux jauges 20a, 20b, 20c (ainsi qu'une quatrième jauge non représentée car en dehors de la vue en coupe de la figure 3a) au niveau de leurs contacts respectifs (dont le contact 24a1 de la jauge 20a) de sorte que les raccords de ces pistes électriques soient situés hors de ladite cavité fermée 800. On peut raccorder ces pistes électriques hors de la cavité fermée 800 en ayant pu sceller au préalable le couvercle 600 notamment à une zone située entre chaque contact électrique 24a1 et chaque jauge 20a (i.e. en ayant prévu aussi un espacement suffisant entre chaque jauge et son contact électrique respectif pour pouvoir étendre entre eux une portion de la couche d'étanchéité 700 et la partie basse du couvercle 600, comme déjà expliqué plus haut).

Les pistes 450, 451, 452, 453 peuvent par exemple être de type plot rigide à tête semi sphérique (tel que représenté) ou filaire.

Dans le cas où des canaux traversants 610, 611, 612, 613 ont été prévus dans des parois transversales du boîtier 60C), on peut alors y introduire et y guider les pistes 450, 451, 452, 453 jusqu'au lieu du raccord électrique.

Dans un autre cas de figure, les pistes 450, 451, 452, 453 sont raccordées à l'extérieur du boîtier 600 et de la cavité fermée 800.

En référence à la figure 3b, une vue de dessus de l'ensemble permet de donner un aperçu des dimensions de ses différentes parties: la surface à l'intérieur des traits pointillés 21b représentant la membrane, la surface à l'intérieur des traits pointillés 90 représentant la puce électrique (celle-ci comprenant la membrane, les moyens de détection (20a, 20b, 20c) ainsi que les contacts électriques (24a1) respectifs de ces derniers).

En référence à la figure 4b, est représenté, selon une vue en coupe, un autre ensemble de détection selon l'invention dans lequel se trouve un ensemble de détection similaire à celui représenté sur la figure 3a (et 3b) et un boîtier de protection 900.

Le boîtier 900 est apte à contenir la structure micromécanique 100 et le couvercle 600 et à protéger ces derniers du milieu extérieur. II peut être réalisé en matériau métallique ou céramique.

Le boîtier 900 comporte un passage 950 pour le fluide pratiqué sur une de ses faces. On positionne le couvercle 600 et la structure micromécanique 100 dans le boîtier 900 de sorte que la première face 1 de la membrane soit face et s'étende sensiblement parallèlement au passage de fluide 950.Eventuellement, une ouverture 970 est prévue dans le boîtier 900 du côté opposé audit passage 950 pour le fluide 500 de sorte à pouvoir y introduire l'ensemble formé par la structure micromécanique 100 et le couvercle 600 et à le positionner dans le boîtier 900.

L'ensemble formé par la structure micromécanique 100 et le couvercle 600 est fixé de façon stable aux parois internes du boîtier 900 par des moyens de fixation 960. Le matériau dans lequel sont réalisés les moyens de fixation est choisi pour offrir une étanchéité au fluide 500.

Optionnellement, ces moyens de fixation n'offrent aucune ouverture au fluide 500. Ainsi, il y aura peu ou pas de fuite du fluide 50C) latéralement à la structure micromécanique 100 et au couvercle 600, le fluide 500 étant alors uniquement dirigé vers la première face 1 de la membrane.

Claims (31)

REVENDICATIONS

1. Ensemble de détection de la pression d'un fluide, comportant une structure micromécanique incluant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de la membrane, la membrane offrant une première face à la pression du fluide, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un couvercle fixé hermétiquement à la structure micromécanique par l'intermédiaire d'au moins une couche d'étanchéité pour définir une cavité fermée au-dessus de la deuxième face de la membrane.

2. Ensemble de détection, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité comprend des éléments métalliques.

3. Ensemble de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité comprend de l'or.

4. Ensemble de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 20 couche d'étanchéité comprend un matériau amorphe.

5. Ensemble de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau amorphe est du SiO2.

6. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque moyen de détection est relié à un contact électrique par une piste électrique, en ce que la couche d'étanchéité forme une bande continue qui chevauche chaque piste, entre le moyen de détection et le contact, et en ce que la couche d'étanchéité est isolée électriquement des pistes électriques.

7. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de la structure micromécanique recevant la couche d'étanchéité est en silicium, en SiO2 ou en Si3N4.

8. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du couvercle recevant la couche d'étanchéité est en silicium ou en verre.

9. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression interne existant dans ladite cavité fermée est déterminée pour que la membrane ait des limites de déformation déterminées dans des conditions de pression de fluide limites déterminées.

10. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des pistes électriques se raccordant électriquement aux moyens de détection, et en ce que les raccords de ces pistes électriques sont situés hors de ladite cavité fermée.

11. Ensemble de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une piste électrique s'étend dans et hors d'un canal interne et longitudinal à une paroi latérale du couvercle.

12. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un boîtier pourvu sur un côté d'un passage pour le fluide, ladite structure micromécanique et le couvercle étant positionnés à l'intérieur du boîtier de sorte que la première face de la membrane puisse recevoir de façon optimale la pression du fluide.

13. Ensemble de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fixer au boîtier de manière stable l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, et en ce que ces moyens de fixation sont étanches au fluide et agencés de sorte à ne comporter aucune ouverture au fluide.

14. Ensemble de détection selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier est en outre ouvert du côté opposé audit passage pour le fluide.

15. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane comporte une couche en silicium et une couche en matériau isolant électrique sous la couche en silicium, la couche en matériau isolant ayant une épaisseur suffisante pour isoler électriquement la couche de silicium.

16. Ensemble de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection de la pression du fluide sont de type capteur à jauges de contrainte supportés par la membrane.

17. Procédé pour réaliser un ensemble de détection de la pression d'un fluide, à partir d'une structure micromécanique comportant une membrane déformable et des moyens de détection de la déformation de la membrane, et d'un couvercle comprenant une cavité ouverte dont la surface d'ouverture est apte à recouvrir une des deux faces de la membrane, le procédé comportant les étapes suivantes: (a) former une couche d'étanchéité sur une zone située sur la structure micromécanique tout autour de la membrane ou sur le couvercle tout 30 autour de la cavité ouverte; (b) sceller hermétiquement le couvercle ou la structure micromécanique à la couche d'étanchéité de sorte que la cavité recouvre la membrane.

18. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la 5 couche d'étanchéité comprend de l'or, l'étape (a) comprenant la formation d'une couche en or.

19. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il existe au moins une interface silicium or entre la zone destinée à recevoir la couche d'étanchéité et la couche d'étanchéité, et en ce que l'étape (a) comprend la mise en oeuvre d'un traitement thermique apte à réaliser un scellement eutectique de cette interface.

20. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, préalablement à l'étape (a), une formation d'une couche en matériau amorphe sur la zone destinée à recevoir la couche d'étanchéité, l'étape (a) comprenant la formation de la couche d'étanchéité sur la couche en matériau amorphe.

21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité est alors formée de sorte à comprendre du matériau amorphe.

22. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la formation de la couche en matériau amorphe comprend le dépôt du matériau amorphe suivi d'un amincissement de celui-ci par rotation rapide de la structure micromécanique autour d'un axe sensiblement perpendiculaire (cette technique étant encore appelée spin c:oating ).

23. Procédé selon l'une des trois revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau amorphe contient de l'oxyde de silicium ou du nitrure de silicium.

24. Procédé selon l'une des revendications 17 à 23, caractérisé en ce que la couche d'étanchéité est formée sur la structure micromécanique tout autour de la membrane en une bande continue, et en ce que la structure micromécanique est réalisée de sorte que chaque moyen de détection soit relié à son contact électrique par une piste électrique s'étirant sur une distance déterminée supérieure ou égale à la largeur de la couche d'étanchéité, la couche d'étanchéité ayant une portion formée sur chaque piste.

25. Procédé selon l'une des revendications 17 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape (a), la réalisation de la cavité du couvercle comportant une opération de masquage adapté et unè opération de gravure chimique de la partie non masquée représentant la cavité.

26. Procédé selon l'une des revendications 17 à 25, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, avant l'étape (a), la réalisation d'au moins un canal 20 traversant longitudinalement une paroi latérale du couvercle.

27. Procédé selon l'une des revendications 17 à 26, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un raccordement électrique de pistes électriques aux moyens de détection de sorte que les raccords de ces pistes électriques soient situés hors de ladite cavité fermée.

28. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le raccordement électrique de lignes électriques aux moyens de détection comprend l'introduction et le guidage jusqu'au lieu du raccord électrique, d'au moins une piste électrique dans au moins un canal traversant longitudinalement une paroi latérale du couvercle.

29. Procédé selon l'une des revendications 17 à 28, caractérisé en ce qu'est prévu un boîtier apte à contenir la structure micromécanique et le couvercle et à protéger ces derniers du milieu extérieur, le boîtier comportant un passage pour le fluide pratiqué sur une de ses faces, en ce que le procédé comprend un positionnement du couvercle et de la structure micromécanique dans le boîtier de sorte que la première face de la membrane soit en vis-à-vis et s'étende sensiblement parallèlement au passage de fluide, et en ce qu'il comprend une fixation stable de l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, aux parois internes du boîtier.

30. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fixation stable de l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle, aux parois internes du boîtier, est réalisé avec un matériau offrant une étanchéité au fluide et avec des moyens de fixation n'offrant aucune ouverture au fluide.

31. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble formé par la structure micromécanique et le couvercle est positionné dans le boîtier par une ouverture prévue dans le boîtier du côté opposé audit passage pour le fluide.