Intégration de composants passifs sur silicium
Institution:
Toulouse, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
New microtechnology techniques modify conventional methodes of microsystems manufacturing process. They particularly herald a new stage in the design of new devices for electric energy conversion. In this context, this work deals with the integration of passive components. The first section is concerned with the integration of capacitors exhibiting a nonlinear variation of capacitance with the applied voltage. Based on deep-trench structures, innovating solutions are proposed to allow the nonlinearity of the C-V characteristic to be controlled. Designed with specific peripheral terminations, these capacitors offer a voltage capability compatible with applications on the industrial mains. The electrical characterization of the fabricated prototypes has proved the validity of the theoretical approach. The second section addresses the integration of inductors with magnetic core. Following a thorough bibliographical reviewing, an original inductor topology has been developed, allowing to reduce the number of technological steps and based on the elaboration of thick photoresist moulds and electrolytical deposition of magnetic and conducting materials. This study is also a stage to reach the complete integration of low power conversion functions primarily dedicated to embedded and portable equipment market.
Abstract FR:
Aujourd'hui, les nouvelles techniques de microtechnologies modifient les modes conventionnels de fabrication des microsystèmes. Elles ouvrent notamment la voie à la conception de nouveaux dispositifs destinés au domaine de la conversion de l'énergie électrique. C'est dans ce cadre que s'inscrivent ces travaux de thèse qui concernent plus particulièrement l'intégration de composants passifs sur silicium. La première partie porte sur l'intégration de condensateurs dont la variation de capacité évolue de façon non linéaire avec la tension. Basées sur des structures en tranchées profondes, des solutions innovantes ont été proposées pour permettre le contrôle de la non linéarité de la caractéristique C(V). Dotés de déterminaisons périphériques spécifiques, ces condensateurs offrent une tenue en tension compatible avec des applications sur le secteur industriel. La caractérisation des prototypes obtenus a confirmé la validité de l'approche théorique. La seconde partie du travail est une contribution à l'étude de l'intégration de bobines à noyau de fer. Après une étude bibliographique détaillée, une topologie originale de bobine a été proposée. Celle-ci permet en effet de réduire le nombre d'étapes technologiques, qui consistent en une succession d'élaboration de moules de résine épaisse et de dépôts électrolytiques de matériaux magnétique et conducteur. Cette étude constitue aussi une étape vers l'intégration complète de fonctions de conversion de faible puissance, qui répondent essentiellement aux besoins du marché des équipements embarqués et portables.