Etude du procédé Smart-Cut™ sur cavités pour la réalisation directe de micro-membranes suspendues en vue d'applications MEMS/NEMS

par Guillaume Berre

Thèse de doctorat en Nano electronique et nano technologies

Sous la direction de François Rieutord.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal , en partenariat avec CEA/LETI (laboratoire) .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur une voie originale pour réaliser des membranes suspendues, structures couramment utilisées dans les MEMS. En effet, nous proposons de les réaliser par la technologie Smart Cut™, en transférant directement une couche mince de silicium sur des cavités. Suivant les paramètres des procédés de transfert utilisé et la morphologie des cavités, l'absence locale de raidisseur, peut conduire à une couche transférée défectueuse. L'objet de cette thèse a donc été d'étudier la défectivité de la couche transférée, d'en comprendre l'origine et son évolution en fonction des paramètres du procédé. Nous avons identifié deux modes de défaillance : l'exfoliation des cloques et la déviation de la fracture. Nous avons évalué l'impact des paramètres du procédé Smart Cut™ et du design des cavités sur ces modes de défaillances. Nous avons ainsi pu établir un modèle quantitatif permettant d'estimer la taille limite des cavités pouvant être scellées en fonction des paramètres expérimentaux principaux : l'énergie et dose d'hydrogène, température de fracture et taille des cavités. Pour finir, nous avons étudié certaines autres voies technologiques pour dépasser cette limite et généraliser le procédé Smart Cut™ sur cavités au transfert d'autres matériaux.

  • Titre traduit

    Study of the Smart-Cut on cavities process for the direct realization of suspended micro-membranes with the aim of applications MEMS / NEMS


  • Résumé

    This thesis focuses on an original way to create suspended membranes, structures commonly used in MEMS. We propose to make them using the Smart Cut™ technology, by directly transferring a thin layer of silicon onto cavities. According to the parameters of the transfer processes used and the morphology of the cavities, the local absence of stiffener can lead to a defective transferred layer. The object of this thesis was therefore to study this defectivity of the transferred layer, to understand its origin and its evolution according to the parameters of the process. We identified two failure modes: blister exfoliation and fracture deviation. We evaluated the impact of Smart Cut™ process parameters and cavity design on these failure modes. We were able to establish a quantitative model to estimate the limit size of the cavities that can be sealed according to the main experimental parameters: hydrogen energy and dose, fracture temperature and cavity size. Finally, we looked at some of the other technological pathways to exceed this limit and generalize the Smart Cut™ cavity process to the transfer of other materials.