Etude des mécanismes de défaillance du contact électrique dans un micro-interrupteur en technologie MEMS
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Currently, the lifetime of MEMS switches is limited by the degradation of the electrical contact materials. The first part of this thesis deals with the analysis of the failure modes of a MEMS switch developed by Schneider Electric in collaboration with the CEA-Leti. The second part presents the development of a setup dedicated to evaluate the endurance of new contact materials. The third part focuses on the study of the electric phenomena happening when contacts are separated from only a few tens of nanometers. Thanks to an atomic force microscope, Fowler-Nordheim electronic emission has been highlighted and leads to the da mage of the contact materials. Finally, the results of this work are used to establish a conception guidebook for highly reliable microswitches, which the next generation of devices will benefit from.
Abstract FR:
A l'heure actuelle, la durée de vie des micro-interrupteurs en technologie MEMS est principalement limitée par la dégradation des matériaux assurant le contact électrique. Les phénomènes physiques mis en jeu dans de tels contacts sub-micrométriques ont été très peu étudiés. La première partie de cette thèse porte sur l'étude des mécanismes de défaillance d'un micro-interrupteur MEMS développé par Schneider Electric en collaboration avec le CEA-Leti. La seconde partie présente le développement d'un banc de test permettant d'évaluer l'endurance de nouveaux matériaux de contact pour le micro-interrupteur. La troisième partie porte sur l'étude des mécanismes d'établissement et d'interruption du courant lorsque l'espace inter-électrodes est réduit à quelques dizaines de nanomètres. Grâce à l'utilisation non conventionnelle d'un microscope à force atomique à pointe conductrice, il a pu être mis en évidence un phénomène d'émission électronique Fowler-Nordheim entraînant la dégradation des matériaux de contact. L'ensemble de ces travaux est utilisé pour définir les règles de conception d'un micro-contact fiable