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Microcapteur piézorésistif à base d'alliage AlGaAs et de superréseaux GaAs/AlAs
| Auteur / Autrice : | Hae-Yeong Lee |
| Direction : | Pierre Viktorovitch |
| Type : | Thèse de doctorat |
| Discipline(s) : | Sciences. Dispositifs de l'électronique intégrée |
| Date : | Soutenance en 2001 |
| Etablissement(s) : | Ecully, Ecole centrale de Lyon |
| Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'électronique, optoélectronique et microsystèmes (Ecully, Rhône ; 1995-2006) |
Mots clés
Résumé
Nous avons étudié et mis en œuvre les propriétés piézorésistives des matériaux de la filière Ga1-xAlxAs pour la réalisation de micro-capteurs mécaniques. Le comportement piézorésistif de ces matériaux, mettant en œuvre les propriétés particulières des centres DX, a été caractérisé sur des macrostructures. Ces mesures ont permis la détermination des coefficients piézorésistifs du GaO. 67Al0. 33As qui sont de 2 à 6 fois supérieurs à ceux du silicium. Nous avons démontré que ces fortes valeurs ne pouvaient s'expliquer que par le piégeage des porteurs libres sur les centres DX. En utilisant le micro-usinage sélectif et non-sélectif de GaAs/AlGaAs, nous avons réalisé des micro-poutres mono et bi-encastrées avec de très forts rapports d'aspect (longueur: 1 mm, épaisseur: 0. 51micron. M). Des micro-accéléromètres démonstrateurs ont été fabriqués à partir d'hétérostructures comprenant l'alliage ternaire Ga1-xAlxAs ou un superrésau GaAs/AlAs à l'aide d'une technologie mettant en œuvre 7 niveaux de masquage et 29 étapes technologiques. Les performances des dispositifs réalisés ont ensuite été mesurées à l'aide d'un banc de mesure spécifique. Des sensibilités à l'accélération de l'ordre de 10-6 à 10-5 [g-1] ont été obtenues pour les dispositifs de type poutre mono-encastrée (longueur: lOO micron. M, largeur: 25 micron. M, épaisseur: 2 micron. M). L'influence de la géométrie de la micro-structure ainsi que celle de la composition de la couche active ont été étudiées. En comparant nos résultats à l'état de l'art (silicium), nous démontrons que nos micro-capteurs présentent, dans la gamme des fortes accélérations, des sensibilités de 2 ordres de grandeur plus élevées. Ceci est dû aux bonnes propriétés piézorésistives de l'alliage AlGaAs et à la géométrie de l'accéléromètre. Enfin, des pistes sont décrites pour développer des micro-accéléromètres fonctionnant à plus faible accélération ainsi que pour l'hybridation de couches actives d'AlGaAs sur des microstructures silicium.