Etude du packaging des MEMS-RF

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

MEMS–RF capacitif, Process, Packaging, Nitrure de silicium

Mots-clés

Systèmes microélectromécaniques,

Radiofréquences

Ces travaux de recherche portent sur la conception et la réalisation de micro commutateurs MEMS-RF capacitifs packagés en couche mince. Le principe de fonctionnement de ces composants repose sur un changement de valeur de la capacité du composant, lors de son activation par une tension continue qui permet un mouvement non linéaire d’une électrode de la capacité. Le composant réalisé est constitué d’une poutre en or, encapsulé par une couche de nitrure de silicium qui sert à la fois de capot et de diélectrique pour la capacité variable. La réalisation des composants a nécessité la mise au point d’un nouveau procédé de fabrication permettant de trouver des matériaux « compatibles » entre eux : les couches sacrificielles métalliques ne doivent pas être attaquées lors de la gravure de la couche qui constitue la poutre, et inversement : la poutre ne doit pas être attaquée par la solution qui grave les couches sacrificielles. De plus, le dépôt et la gravure de la couche qui constitue le capot ne doivent pas altérer les couches sacrificielles et la poutre. Une étude, à l’aide d’un logiciel de simulation, a permis de déterminer le dimensionnement des capots en tenant compte de leurs forme et épaisseur. De même, la géométrie de la poutre a pu être étudiée pour présenter une topologie qui est la moins sensible aux contraintes causées par la dilatation thermique et la déformation du capot. Une réalisation des premiers composants MEMS-RF fonctionnels a pu être mesurée entre 100 MHz et 40 GHz et présente des caractéristiques similaires à celles obtenues par simulation. Puis, des mesures en température et des mesures de fiabilité en cyclage permettent de valider les topologies proposées. Enfin, une réalisation d’un réseau de capacités MEMS packagé est présentée.