Fabrication, caractérisation et application capteur de MEMS organiques à base de microleviers

Fabrication, characterization and sensor application of organic MEMS based on microcantilever structures

• Auteur / Autrice : Georges Dubourg
• Direction : Claude Pellet, Cédric Ayela
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 05/11/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Poulin, Liviu Nicu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elisabeth Dufour-Gergam, Dominique Collard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biocapteurs

Matériaux organiques

Systèmes microélectromécaniques

Mots clés libres

MEMS

Fabrication

Matériaux organiques

Résonateurs

Capteurs biochimiques

MEMS

Fabrication

Organic materials

Resonators

Biochemical sensors

Résumé

Cette thèse présente la conception de MEMS à base de matériaux organiques et cela, en vue de réaliser des capteurs biochimiques. Dans ces travaux les matériaux organiques ont été proposés en tant qu’alternative au silicium afin, d’une part, de réduire le coût des capteurs biochimiques par le développement de procédés de structuration simples et peu couteux et, d’autre part, car les polymères peuvent être synthétisés de telle sorte à leur conférer des propriétés spécifiques et contrôlables pour une application visée. Dans ces travaux à fort caractère technologique, des méthodes adaptées à la structuration de ce type de matériau ont été développées. Une de ces méthodes consiste à déposer le matériau organique au travers d’un micropochoir fait en SU-8. Cette méthode permet de déposer et de structurer le matériau en une seule étape, d’une part, et d’autre part de mettre en forme des polymères photo et thermosensibles. Une méthode de report inspirée du «  wafer-bonding en SU-8 » a été adaptée pour la fabrication collective de puces de microleviers organiques. Ensuite, un actionnement électromagnétique a été intégré aux structures afin d’améliorer les performances de ces dernières utilisées en tant que résonateur.Et enfin, un concept original de biocapteur de masse basé sur des microleviers monocouches a été développé. Dans ce cas, la couche sensible faite d’un polymère à empreinte moléculaire assure à la fois, la reconnaissance biologique et la transduction de l’effet mécanique du microlevier.

This thesis presents the design of MEMS-based on organic materials to achieve biochemical sensors. In this work, organic materials have been proposed as an alternative to silicon to reduce the cost of biochemical sensors by developing simple and inexpensive processes, and because polymers can be synthesized to give them specific and controllable properties. In this technological work, suitable methods to pattern this type of materials have been developed. One of these methods combines deposition and patterning in one step thanks to spray-coating through polymer microstencils. Then, to obtain collective production of organic chips free-standing microcantilevers from a free structure, wafer-bonding approach based on bonding of two SU-8 layers has been introduced. On the other hand, an electromagnetic actuator has been integrated into the structures to improve the performances of theses structures used as resonators.And finally, an original concept of mass biosensor based on monolayer microcantilevers has been developed. In this case, the sensitive layer made ​​of molecularly imprinted polymer allows the biological detection and the transduction of the mechanical effect.