Effet getter de multicouches métalliques pour des applications MEMS. Etude de la relation Elaboration - Microstructure - Comportement

Study of the getter effect for metallic materials thin films deposited by common processes of microelectronics

• Auteur / Autrice : Lionel Tenchine
• Direction : Christel Faure, Xavier Baillin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 21/01/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Technologies de Packaging et d'Intégration composants - Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
• Jury : Président / Présidente : Michel Pons
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christel Faure, Xavier Baillin, Mustapha Lemiti
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Sanchette, Alain Jacques

Mots clés

Mots clés libres

Getter

Couches minces

Wafer level

Microélectronique

Packaging

Scellement

Getter

Thin films

Wafer level

Microelectronics

Packaging

Sealing

Résumé

L'objectif de cette thèse est d'établir les liens entre élaboration, microstructure et comportement des getters non-évaporables (NEG) en couches minces, en vue de leur utilisation dans le cadre du packaging collectif des MEMS sous vide ou sous atmosphère contrôlée. Après une étude bibliographique sur l'herméticité des MEMS et l'effet getter, la modification du comportement de piégeage de gaz par les NEG couches minces, engendré par l'ajout de sous-couches métalliques, est mise en évidence. Afin d'expliquer cette influence, la microstructure des couches minces est étudiée, notamment sa dépendance aux paramètres d'élaboration et aux traitements thermiques. Ensuite, le comportement macroscopique de piégeage de l'azote est caractérisé, de même que les mécanismes microscopiques d'activation et de pompage. Ces derniers permettent finalement d'élaborer quelques recommandations pour l'intégration des NEG couches minces dans les MEMS.

Whilst satisfying low-cost requirements, performances and lifetime of many MEMS can be enhanced by performing wafer-level packaging of devices under vacuum or controlled atmosphere conditions. However, this implies the use of non-evaporable getters (NEG) inside MEMS cavities for residual gases removal. Relationships between elaboration, microstructure and pumping behavior of NEG thin films are investigated in this thesis. After a literature review on MEMS hermetic sealing and getter effect, NEG thin films pumping behavior modification by metallic sub-layers addition is presented. Then, in order to explain this modification, elaboration parameters and thermal treatments influence on thin films microstructure is analyzed. Lastly, nitrogen gettering behavior of NEG is characterized, as well as activation and pumping mechanisms. From these results, some recommendations for NEG thin films integration in MEMS are finally proposed.