Développement d'un nouveau procédé de fabrication detransducteurs ultrasonores de type CMUT pour des applicationsmédicales de fortes puissance

Development of a new manufacturing process forCMUT-type ultrasonic transducers devices for high power medical applications

• Auteur / Autrice : Aubry Jacquenod
• Direction : Dominique Certon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Inscription en doctorat le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et Nanotechnologies

Mots clés

Mots clés libres

Cmut

Collage de wafer

Collage Fusion Directe

Cmut

Wafer Bonding

Direct Fusion Bonding

Résumé

Le doctorant aura pour mission de développer un nouveau procédé de fabrication de CMUT basé sur une technique dite de « wafer bonding ». Cette étape de fabrication consiste à venir coller deux substrats silicium ensemble dont l'un, le plus fin des deux, correspond à la partie mobile du MEMS. Il pourra s'appuyer sur les travaux du laboratoire étudiant la fiabilité des dispositifs de type CMUT. Les objectifs visés durant la thèse sont les suivants : (1) minimiser le piégeage de charge en travaillant sur les matériaux et la qualité des interfaces isolant/(semi)conducteur et isolant/vide. (2) D'optimiser la sensibilité du CMUT à l'aide de nouveaux design, (3) de rigidifier partiellement et localement la membrane afin d'augmenter l'efficacité du déplacement de celle-ci, afin (4) de maximiser la pression acoustique à puissance électrique constante, tout en (5) minimisant également les pertes résistives d'accès aux capacité enterrées, qui agissent comme des pertes dans l'alimentation de ces dispositifs capacitifs. Cette approche, participe à la fiabilisation d'une nouvelle génération de dispositifs CMUT offrant un niveau de répétabilité et de performances destinées à des applications médicales et plus particulièrement à l'émission ultrasonore de forte puissance pour la destruction acoustique de cellules cancéreuses visualisées en continu, qui sera réalisée à l'aide de ces nouveaux dispositifs robustes et large bande.

The doctoral student will be responsible for developing a new manufacturing process for CMUTs based on a technique called “wafer bonding”. This manufacturing step consists of bonding two silicon substrates together, one, the thinner of the two, corresponds to the mobile part of the MEMS. He will be able to rely on the work of the laboratory, studying the reliability of CMUT type devices. The objectives targeted during the thesis are as follows: (1) to minimize charge trapping by working on the materials and the quality of the insulator/(semi)conductor interfaces and insulation/vacuum. (2) Optimize CMUT sensitivity using new designs, (3) stiffen partially and locally the membrane in order to increase the efficiency of its displacement, in order (4) to maximize the accoustic pressure at constant electrical power, while (5) also minimizing resistive losses of access to buried capacitors, which acts as losses in the power supply of these capacitive devices. This approach contributes to the reliability of a new generation of CMUT devices offering a level of repeatability and performance intended for medical applications and more particularly for high-power ultrasound transmission for the acoustic destruction of cancer cells visualized continuously, which will be carried out using these new robust and broadband devices.