Etude de procédés d’encapsulation sur tranche sous vide ou quasi hermétique pour les microsystèmes (opto)électromécaniques
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Wafer-level packaging is a more and more adopted way for the conditioning of Micro (Opto)ElectroMechanival Systems (M(O)EMS) because it is a collective process that allows a drastic reduction of the fabrication cost, the realization of a controlled internal environment (hermetic or vacuum) and a dicing after release of the mechanical microstructures. The goals of this thesis were to investigate the key steps of this packaging technology and toi evaluate/develop suitable characterization methods. An emphasis was put on the stdy on Si and/or glass wafer bonding processes. Two processes have been studied and developed. The first one, gold-silicon wafer bonding, has allowed the fabrication of microcavities under vacuum with a good yield. A new and promising variant of this process, based on the use of Au-Si multilayers, has also been proposed and tested. The second process chosen is adhesive wafer bonding with a polymer film of BCB that allows wafer bonding at lower temperature but with a less good hermeticity. Complementary works on fabrication and filling of through silicon deep vias and on a process allowing the integration of a getter film in vacuum cavities have also been performed. Finally, several full wafer-level packaging processes have been proposed and partially tested.
Abstract FR:
L'encapsulation sur tranche est une voie de plus en plus adoptée pour conditionner les microsystèmes (opto)électromécaniques (M(O)EMS) car c'est un procédé collectif qui permet une réduction majeure du coût final de fabrication, l'obtention d'un environnement interne contrôlé (hermétique ou sous vide) et une découpe des puces après libération des microstructures mécaniques. L'objectif de cette thèse était d'étudier les étapes clés de cette technologie et d'évaluer/développer des méthodes de caractérisation adaptées. Un accent particulier a été mis sur l'étude de procédés l'assemblage de substrats de silicium et/ou de verre. Deux procédés ont été étudiés en détail et développés. Le premier, la soudure eutectique or-silicium, a permis la réalisation de microcavités sous vide avec un bon rendement. Une nouvelle variante prometteuse de ce procédé, fondée sur l'utilisation de multicouches Au-Si, a aussi été proposée et étudiée. Le deuxième procédé choisi est un procédé adhésif de scellement avec un film polymère de BCB qui permet une soudure à plus basse température mais moins hermétique. Des travaux complémentaires sur la fabrication et le remplissage avec du cuivre de vias profonds dans le silicium et sur un procédé permettant l'intégration d'un film getter dans les cavités sous vide ont également été menés. Finalement, plusieurs procédés complets d'encapsulation sur tranche ont été proposés et en partie testés.