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WO2004018349B1 - Microstructure a surface fonctionnalisee par depot localise d'une couche mince et procede de fabrication associe - Google Patents

Microstructure a surface fonctionnalisee par depot localise d'une couche mince et procede de fabrication associe

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WO2004018349B1
WO2004018349B1 PCT/FR2003/050036 FR0350036W WO2004018349B1 WO 2004018349 B1 WO2004018349 B1 WO 2004018349B1 FR 0350036 W FR0350036 W FR 0350036W WO 2004018349 B1 WO2004018349 B1 WO 2004018349B1
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electro
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Christophe Bureau
Christophe Kergueris
Francois Perruchot
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Alchimer S A
Tronic S Microsystems
Christophe Bureau
Christophe Kergueris
Francois Perruchot
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Abstract

Microstructure électromécanique (1) comprenant une première partie appelée partie mécanique (102) réalisée dans un premier matériau conducteur de l'électricité, et qui comprend d'une part une zone déformable de manière élastique (104) ayant une valeur d'épaisseur et une surface exposée (2), et d'autre part un premier film organique (4) ayant une épaisseur, présent sur l'ensemble de la surface exposée (2) de la dite zone déformable (104), caractérisé en ce que l'épaisseur du premier film (4) est telle que la réponse élastique de la zone déformable (104) munie du premier film (4) ne change pas de plus de 5 % par rapport à la réponse de la zone déformable nue (104) ou en ce que l'épaisseur du premier film (4) est inférieure à dix fois l'épaisseur de la zone déformable (104). Application à la fabrication de microstructures électromécaniques.

Claims

79
REVENDICATIONS MODIFIEES [reçues par le Bureau international le 28 Janvier 2005 (28.01.2005); (9 pages)]
REVENDICATIONS 1. Microstructure électromécanique (1) comprenant une première partie appelée partie mécanique (102) réalisée dans un premier matériau conducteur de l'électricité, et qui comprend d'une part une zone deformable de manière élastique (104) ayant une valeur d'épaisseur et une surface exposée (2), et d'autre part un premier film organique (4) ayant une épaisseur, présent sur l'ensemble de la surface exposée (2) de la dite zone deformable (104), caractérisé en ce que le premier film (4) est constitué d'un film organique lié de façon covalente à la surface exposée (2) de la zone deformable (104) et en ce qu'il est réalisé à partir d'une réaction électro-initiée.
2. Microstructure électromécanique 1 selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur du premier film (4) est telle que la réponse élastique de la zone deformable (104) munie du premier film (4) ne change pas de plus de 5% par rapport à la réponse de la zone deformable nue (104) ou en ce que l'épaisseur du premier film (4) est inférieure à dix fois l'épaisseur de la zone deformable (104).
3. Microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisée en ce que l'épaisseur du premier film (4) est telle que la réponse élastique de la zone deformable (104) munie du premier film (4) ne change pas de plus de 1%.
4. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le taux de couverture de la surface exposée (2) par le premier film (4) est supérieur à 60%. 80
5. Microstructure électromécanique (1) suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le taux de couverture de la surface exposée (2) par le premier film (4) est supérieur à 90%.
6. Microstructure électromécanique (1) suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le premier film (4) est constitué d'une couche d'une molécule de longueur fixe.
7. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu' elle comporte à la surface de la partie mécanique (102), une zone annulaire (5), entourant la surface exposée (2) , ayant elle-même une surface (6) et réalisé dans un deuxième matériau conducteur de l'électricité, différent au sens de la réaction électro-initiée du premier matériau de la partie mécanique (102) , et en ce qu'un deuxième film organique (7) est présent sur la surface 6 de la dite zone annulaire (5) , ce deuxième film (7) étant un film réalisé dans une matière pouvant être déposée à partir d'une réaction chimique électroinitiée.
8. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le premier matériau constituant la partie mécanique (102) est un semi-conducteur dopé et en ce qu'elle comporte à la surface de la partie mécanique (102) , une zone annulaire (5) , entourant la surface exposée 2, ayant elle-même une surface (6) et réalisé dans un deuxième matériau réalisé par dopage de type opposé à celui du premier matériau et en ce qu'un deuxième film organique (7) est présent sur la surface (β) de la dite 81
zone annulaire (5), ce deuxième film (7) étant un film réalisé dans une matière pouvant être déposée à partir d'une réaction chimique électro-initiée.
9. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 7 à 8, caractérisée en ce que la partie mécanique (102) comporte un ou plusieurs plots de contact (8) sur une position extérieure à la zone annulaire (5) .
10. Microstructure électromécanique (1) suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la partie mécanique (102) comporte un ou plusieurs premiers plots de contact (8) ayant une surface (9) réalisés dans un troisième matériau, différent au sens de la réaction électro-initiée des premier et deuxième matériaux, sur une position extérieure à la zone annulaire (5) et en ce qu'un troisième film organique (10) est présent à la surface (9) des premiers plots de contact (8), ce troisième film (10) étant un film réalisé dans une matière pouvant être déposée à partir d' une réaction chimique électro-initiée.
11. Microstructure électromécanique (1) suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la partie mécanique (102) comporte un ou plusieurs premiers plots de contact (8) ayant une surface (9) réalisés dans un troisième matériau, différent au sens de la réaction électro-initiée du premier matériau, sur une position extérieure à la zone annulaire (5) et en ce que un troisième film organique (10) est présent à la surface (9) des premiers plots de contact (8), ce troisième film (10) étant un film réalisé dans une matière pouvant être 82
déposée à partir d'une réaction chimique électroinitiée .
12. Microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 10 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième partie (11) conductrice de l'électricité, isolée électriquement et mécaniquement solidaire de la partie mécanique (102) comportant un ou plusieurs deuxièmes plots de contact (12) ayant une surface (13) réalisés dans un matériau différent au sens de la réaction électro-initié du matériau constitutif de la deuxième partie (11) et en ce que un quatrième film organique (14) est présent à la surface (13) des deuxièmes plots de contact (12), ce quatrième film (14) étant un film réalisé dans une matière pouvant être déposée à partir d'une réaction chimique électroinitiée .
13. Microstructure électromécanique (1) selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte une troisième partie (15) , mécaniquement solidaire des première et deuxième parties mécanique (102) et (11), isolée électriquement de la première partie mécanique (102) , réalisée dans un matériau conducteur de l'électricité et en ce que la deuxième partie et la troisième partie sont électriquement reliées.
14. Microstructure électromécanique (1) selon la revendication (12), caractérisée en ce que la première partie (102) est constituée par une première couche de silicium, et en ce que les première et deuxième parties
(102) et (11) sont solidaires d'une même couche isolante (16) . 83
15. Microstructure électromécanique (1) selon la revendication 13, caractérisée en ce que la première partie (102) est constituée par une première couche de silicium monocristallin, et en ce que les première et deuxième parties (102) et (11) sont solidaires d'une même couche isolante (16) et en ce que la troisième partie (15) est constitué par une deuxième couche de silicium sur lequel repose la dite couche isolante (16).
16. Microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisée en ce que la couche isolante (16) comporte un évidement (18) situé immédiatement sous la zone deformable (104) .
17. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 7 ou 10, caractérisée en ce que le premier matériau constituant la partie mécanique (102) est un semi-conducteur dopé et en ce qu'un dopage de type opposé à celui du premier matériau définit un plot d'électrode (19) à la surface de la partie mécanique (102) en dehors de la surface exposée (2) .
18. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que le premier film organique (4) est dans un matériau tel que la surface exposée (2) de la zone deformable (104) couverte de ce film (4) présente des fonctions de biocompatibilité, de non cyto-toxicité et/ou d' antiadhésion ou anti-prolifération cellulaire.
19. Microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 7 à 17, caractérisée en ce que le deuxième film (7) est une film présentant des fonctions de biocompatibilité et de non cyto-toxicité. 84
20. Capteur de pression incorporant une microstructure électromécanique (1) suivant l'une des revendications 1 à 19.
21. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures 1 selon l'une des revendications 1 à 7 ou selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une première électrode commune (106a) reliant électriquement toutes les parties mécaniques (102) entre elles .
22. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures 1 selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une première électrode commune (106b) reliant électriquement toutes les zones annulaires (5) entre elles et en ce que la polarité nécessaire pour électro-initier le premier film (4) correspond au sens passant de la diode créée par le dopage dans le sens zone annulaire (5) vers zone deformable (104) de la partie mécanique (102) .
23. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures (1) selon la revendication 8 ou la revendication 11, caractérisée en ce que qu'elle comporte une première électrode commune (106a) reliant électriquement toutes les parties mécaniques (102) entre elles et en ce que la polarité nécessaire pour électro- initier le deuxième film (7) correspond au sens passant de la diode créée par le dopage dans le sens de la zone deformable (104) vers la zone annulaire (5) de la partie mécanique (102) .
24. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures 1 selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une première 85
électrode commune (106b) reliant électriquement toutes les zones annulaires (5) entre elles et en ce que la polarité nécessaire pour électro-initier les premier et troisième films (4) et (10) est identique et correspond au sens passant de la diode créée par le dopage sens zone annulaire (5) vers la zone deformable (104) de la partie mécanique (102) .
25. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures 1 selon l'une des revendications 12 à 13 caractérisée en ce qu'elle comporte une première électrode commune (106a) reliant électriquement toutes les parties mécaniques (102) entre elles. et une deuxième électrode commune (106c) réalisée en surface de la plaquette (100) reliant électriquement toutes les deuxièmes parties (11) .
26. Plaquette (100) comportant un ensemble de microstructures (1) selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte une première électrode commune (106d) reliant électriquement toutes les plots d'électrodes (19) et en ce que la polarité nécessaire pour électro-initier les films organiques (4), (7), (10) correspond au sens passant de la diode créée par le dopage dans le sens du plot d'électrode (19) vers la partie mécanique (102) .
27. Microsystème (200) caractérisé en ce qu'il comporte une microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 1 à 6, assemblée électriquement face avant retournée sur un support d' interconnexion (402) comprenant une ouverture débouchante (405) en regard de la partie deformable (104) de la microstructure (1) .
28. Microsystème (200) caractérisé en ce qu'il comporte une microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 7 à 9, assemblée électriquement face avant retournée sur un support d'interconnexion (402) comprenant une ouverture débouchante (405) en regard de la zone deformable (104) de la microstructure (1), le film (7) de la zone annulaire (5) de la microstructure (1) étant dans une matière isolante thermofusible et venant en contact avec un substrat 900 du support (402) pour réaliser un joint d'étanchéité 1008 autour de la zone deformable (104) de la microstructure (1) .
29. Microsystème (200) caractérisé en ce qu'il comporte une microstructure électromécanique (1) selon l'une des revendications 10 à 13, assemblée électriquement face avant retournée sur un support d'interconnexion (402) comprenant une ouverture débouchante 405 en regard de la zone deformable (104) de la microstructure (1), le film (7) de la zone annulaire (5) de la microstructure (1) étant dans une matière isolante thermofusible et venant en contact avec un substrat (900) du support (402) pour réaliser un joint d'étanchéité 7 autour de la zone deformable (104) de la microstructure (1), le film (10) ou (14) des plots de contact (8) ou (12) de la microstructure (1) étant dans une matière conductrice thermofusible et venant en contact de plots (908) du support (402) pour réaliser une connexion mécanique et électrique (10), (14) entre la microstructure (1) et le support (402).
30. Microsystème (200) selon la revendication 29 caractérisé en ce que des plots de contact (908) du 87
support (402) comporte un film réalisé dans une matière thermofusible conductrice obtenue à partir d'une réaction électro-initié, ces plots recouverts venant en contact des films (10), (14) des plots de contact (8), (12) de la microstructure (1) pour assurer une connexion électrique et mécanique entre le support (402) et la microstructure (1) par thermosoudage.
31. Microsystème (200) selon l'une des revendications 28 à 30 caractérisé en ce qu'un substrat (900) du support (402) comporte un film réalisé dans une matière thermofusible isolante obtenue à partir d'une réaction électro-initié, une partie du substrat (900) recouvert venant en contact du film (7) de la zone annulaire (5) de la microstructure (1) pour former un joint d'étanchéité (1008) autour de la zone deformable (104) de la microstructure (1) par thermosoudage.
32. Microsystème (200) selon l'une des revendications 27 à 31 caractérisé en ce que le support (402) est réalisé à partir d'une plaquette en silicium, et en ce qu'il comporte un antenne de couplage (902) connectée à un composant électronique dédié (400) lui- même assemblé sur le support (402) .
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