composition du

COMPOSITION DU SERVICE
Responsable
•
Bruno Mercier
Assistante Gestionnaire
•
Sylvie Paradowski
Ingénieurs Procédés
•
Frédéric Marty
•
Bruno Mercier
•
Vincent Perrais
•
Lionel Rousseau
Techniciens Procédés, Maintenance et Logistique
•
Serge Didelon
•
Pascal Jouannard (Responsable Sécurité)
•
Bruno Cappellazi (Responsable de l’Atelier Mécanique)
•
Patrick Vinatier (Responsable des Circuits Imprimés)
171
172
Système d’étalement de résine
photosensible
Machine de gravure profonde du silicium
ALCATEL 601E
Microscope électronique à balayage
JEOL JSM 840
173
174
LE SERVICE POUR LA MICROELECTRONIQUE ET LES MICROSYSTEMES
Le Service pour la Microélectronique et les Microsystèmes (S.M.M.) est constitué de 9 personnes dont 4 ingénieurs
spécialisés dans les procédés de micro-technologie, une assistante gestionnaire, 4 techniciens en charge de la
maintenance des équipements, des infrastructures et d’une partie de l’activité d’appui aux entreprises.
Le S.M.M. est un service dont les objectifs sont les suivants :
-
-
Mise à disposition des moyens techniques des salles blanches du Groupe ESIEE pour les missions de formation
première (ESIEE, ESTE, CEMIP, CFA Ingénieurs 2000 de la filière ESCPI) et continue (Stages Intra ou Inter
Entreprises).
Mise à disposition des moyens techniques des salles blanches du Groupe ESIEE pour les missions de recherche
du Groupe ESIEE et de l’ESYCOM (Enseignants Chercheurs et Thésards).
Appui aux entreprises et aux laboratoires publics (CNRS, CEA, ONERA) par la réalisation de projets de
recherche ou d’étapes de procédés technologiques.
Accueil d’entreprises extérieures du domaine des MEMS (Micro Electrical Mechanical Systems) dans le cadre
de partenariats.
Formation des utilisateurs sur les moyens techniques des salles blanches et sur les procédés standards.
Le S.M.M. possède plus de 25 ans d’expérience dans les procédés dédiés à la microélectronique et aux microsystèmes.
Ces micro-composants fonctionnels comportant un ou plusieurs capteurs et/ou des actionneurs sont de plus en plus
utilisés non seulement pour des applications très spécialisées (prospection pétrolière, aéronautique) mais également
dans des applications « grand public » (téléphonie, automobile, …). Les travaux du S.M.M. portent essentiellement sur
des réalisations de prototypes à base de silicium ou sur la production de petites séries.
175
ABSTRACT
Created in 1976, ESIEE Group microelectronics laboratory operates under the Service for Microelectronics and
Microsystems (S.M.M.) including a team of 9 specialists fully dedicated to the cleanrooms. The research and
development activities are mainly based on silicon integrated microsystems.
ESIEE has developed an expertise on micro technology development through an R&D activity focused on the design
and fabrication of Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). The group took part in major R&D national and
international programs which led to several industrial applications and high technology startup companies. ESIEE group
has its own cleanroom facility (350 m2) which is fully equipped and entirely dedicated to MEMS. Research in this field
is organized in the Equipe d’accueil, Equipe Systèmes de Communication et Microsystèmes (ESYCOM EA 2552) with
CNRS and other 2 other partners in the campus of Marne-la-Vallée, namely UMLV and CNAM.
Deep Reactive Ion Etching (DRIE) has taken place on MEMS development. The main advantage of the DRIE is that it
can offer the possibility to make vertical sidewalls on all wafer thickness (about 500 microns). The ESIEE Group
developed state-of-the-art know-how in DRIE technology, with applications in many fields, including mechanical
sensors, actuators, resonators, mirrors, lenses, photonic crystals, super hydrophobic surfaces and micro-needles.
In this project the ESIEE group will develop a process than can be allow possible the coating of diamond on the silicon
micro-needle or 3D shape needle for realized a MEA. The design of the MEA will be defined with the CNIC and
INSERM partners, and the process will be discussed with CEA to make the process fully compatible with diamond
growth.
ESIEE Group advanced microelectronics laboratory is used within the framework of the teaching activities (projects for
technicians and engineers students), of research (research and development contracts) and of the support to companies
(continuous training, subcontractings, research and development).
As a member of CEMIP (Centre de Microélectronique de Paris Ile de France), ESIEE Group cleanrooms also receive
students from PARIS VI, PARIS VII Universities and from ENSEA (Ecole Nationale Supérieure d’Electronique
Appliquée) in order to discover the world of MEMS and microelectronics technologies.
176
RECHERCHE ET APPUI AUX ENTREPRISES
1. Recherche et développement capteurs et microtechnologies
•
Microsystèmes et capteurs pour la prospection pétrolière (SCHLUMBERGER)
•
Capteurs de pression pour des applications pétrolières (SCHLUMBERGER) et aéronautiques
(AUXITROL)
•
Microélectrodes pour la stimulation et l’enregistrement neuronal (projet NEUROCOM du RMNT - Réseau
Micro Nano Technologie)
•
Microréacteur pour amplification ADN (NANYANG POLYTECHNIC - Singapour)
•
Développement de Microsystèmes (CEA)
•
Microtechnologies pour des applications fluidiques (CNAM)
•
Autres capteurs (ex : SAW)
•
Technologie DRIE HARMS
•
Microstructures spécifiques
2. Appui aux entreprises
•
Réalisations d’étapes technologiques standards ou spécifiques
•
Fabrication de prototypes
•
Réalisation de petites séries
•
Développement de procédés
•
Support technique pour étapes technologiques
•
Back End pour prototypes
177
178
EQUIPEMENTS / PROCÉDÉS TECHNOLOGIQUES
Procédés
Nettoyage SPM/RCA
Gravure humide (SiO2, PSG, BSG,Al, Si, Cr, Au)
Oxydation thermique sèche et humide
Prédépôt de Bore ou de Phosphore et redistribution
Implantation ionique
Déposition par LPCVD : PolySi, SiO2, Si3N4
Déposition par PECVD : Si3N4
Déposition PVD (Al, Cr, Au, Ti, Pt, TiW, Mo, AlN, TaN)
Lithographie 365 nm en simple et double face
Alignement tranche à tranche pour scellement de tranche
Dispenseur de résine (détourage, développement, recuit)
Dispenseur de résine (détourage, recuit)
Scellement de tranches :
- Soudure anodique Verre-Si, Si-Verre-Si, Verre-Si-Verre
- Soudure Si-Si
- Soudure adhésive (polymères)
- Soudure eutectique Au-Si
Gravure sèche :
- Gravure profonde anisotrope du Si (procédé BOSCH et
procédé très basse température)
- Gravure fluorée pour PolySi, SiO2, Si3N4
- Gravure chlorée pour Al, Cr
- Gravure O2 pour photorésine et polymères
Séchage CO2 supercritique
Dépôt électrolytique (Cu)
Caractérisation de procédés :
- Mesures mécaniques d’épaisseur
- Mesures optiques de vibration
- Mesures optiques d’épaisseur
- Mesures d’épaisseurs et d’indices de réfraction
- Mesures de résistivité de couches
- SEM
- AFM / STM
- Testeur sous pointes automatisé avec chuck chauffant
Back End :
- Découpe des tranches
- Mise en boîtier et connexions fil Al et Au
Polissage des tranches (capacité : 4 tranches de 100 mm)
Equipements ESIEE
Equipements SAPI
Fours SEMCO Engineering (6 tubes)
RTP JIPELEC
En sous-traitance
SEMCO Engineering LPCVD (2 tubes)
ASM AMERICA PECVD (2 tubes)
Bâti de pulvérisation PLASSYS MP500S
Evaporateur à canon d’électrons TEMESCAL BJD1800
1 aligneur automatique TSA/BSA Süss Microtec MA150
2 aligneurs TSA/BSA K&W MA1006
1 aligneur TSA Karl Süss MA6
FALCON Süss Microtec
Equipement de scellement de tranches EV501S Electronic
Visions
2 machines ALCATEL A601E Deep RIE
NEXTRAL NE110 RIE
PLASSYS MG200S RIE
Graveurs MATRIX modèle 105
CO2 supercritical SC FLUIDS
RCP
Profilomètre DEKTAK 3ST Auto 1
Vibromètre laser POLYTEC
Vibromètre interférentiel WYKO NT1100
Ellipsomètre spectroscopique El-2000 MIKROPACK
Equipement SCHLUMBERGER
Mesure 4 pointes FPP5000 VEECO
JSM 840 JEOL
SPM Lab VEECO
K&W ANAPC8
Equipement SCHLUMBERGER
Scie KULICKE & SOFFA modèle 775
KULICKE & SOFFA wedge bonder & ball bonder
CMP type PLANERA Equipement SCHLUMBERGER
179
180
CONTRATS
• NEUROCOM
Projet RMNT subventionné par le Ministère de la Recherche (Durée : 2004-2006).
Réalisation
d'un
système
de
microélectrodes
pour
coupler
de
manière
bidirectionnelle
(enregistrement/stimulation) des réseaux de neurones biologiques avec des systèmes électroniques. L’objectif est
de développer un dispositif composé de plusieurs milliers de microélectrodes venant au contact d’un tissu
nerveux vivant, afin de pouvoir : 1) enregistrer au long terme l’activité électrique globale (distributions de
potentiels extracellulaires dans la bande 0.1Hz–3kHz) de ce réseau avec une très bonne résolution spatiale (50–
100 microns), et 2) appliquer au tissu des motifs de stimulations bien contrôlés spatialement et temporellement et
enregistrer la réponse du réseau à ces stimulations. Ce dispositif sera constitué d’une microstructure d’électrodes
stérilisable hybridée sur un circuit intégré d’acquisition (préamplification, multiplexage, stimulation) interfacé
via une carte de commande spécifique à un PC. Il sera piloté par le biologiste grâce à une interface
homme/machine conviviale
Responsable et participants : B. Mercier, L. Rousseau, V. Perrais
• SCHLUMBERGER - Services Pétroliers SCHLUMBERGER France (MEMS TC)
Contrat financé par SCHLUMBERGER
Développement de dispositifs MEMS pour applications pétrolières.
Responsable : F. Marty
• SCHLUMBERGER USA (SDR)
Contrat financé par SCHLUMBERGER
Développement de dispositifs MEMS pour applications pétrolières.
Responsable : B. Mercier
• ALCATEL Vacuum Technology (Annecy)
Développements et realisations de procédés de masquage pour les opérations de gravure par procédé DRIE
(Deep Reactive Ion Etching)
Responsable et participants : B. Mercier, B. Cappellazi, P. Vinatier
• MADHI (Jeune Equipe MAHDI (Microtechnologies d’Analyse à Haute Densité d’Information)
Dans le cadre de la jeune équipe CNAM/ESIEE ( JE2405 ), nous développons un capteur biologique
gravimétrique haute sensibilité ( SAW : Surface Accoustic Wave). Ce capteur permettra après d’adressage d’une
couche chimio-sélective de détecter et quantifier des ARN, ADN , peptides et protéines sans amplification. Nous
développons également sur ce projet la partie micro-fluidique qui comprendra l’ensemble des préparations des
échantillons avant la mesure sur les capteurs.
Responsable et participant : L. Rousseau, B. Mercier
• NANYANG POLYTECHNIC SINGAPOUR
Développement d’un réacteur pour l’amplification de l’ADN.
Responsable : B. Mercier
• AUXITROL Esterline
Développement de capteurs de pression pour applications aéronautiques
Responsable : B. Mercier
• Collaboration ESIEE / Laboratoire de Photonique et de Nanostructures CNRS-UPR20 / ENS / Collège de
France
Etude de surfaces Super-Hydrophobiques de Silicium texturé. Contrôle de la mouillabilité par la texture du
silicium.
Responsable : F. Marty
181
• Collaboration ESIEE / LIMMS / Université de Tokyo (Japon)
Projet SAKURA (Missions financées par le Ministère des Affaires Etrangères)
Réalisations de structures sub-microniques. Etude de Nems Photoniques.
Responsable : F. Marty
• SILTRONIX
Réalisations technologiques
Responsable : P. Jouannard
• NEYCO
Réalisations technologiques
Responsable : P. Jouannard
• CEA - DAM
Réalisation de structures MEMS pour applications militaires
Responsable : L. Rousseau
• MEMSCAP
Accueil de l’équipe R&D MEMSCAP (2 techniciens procédés).
Responsable : B. Mercier
182
PRODUCTION SCIENTIFIQUE
Articles de Revues
[ 1 ] F. Marty, L. Rousseau, B. Saadany, B. Mercier, O. Francais, Y. Mita, T. Bourouina, "Advanced Etching of Silicon
Based On Deep Reactive Ion Etching For Silicon High Aspect Ratio Micro Structures And Three-Dimensional MicroAnd Nano-Structures", Microelectronics Journal, Vol. 36, pp. 673-677, 2005.
[ 2 ] O. Arcizetn, P-F. Cohadon, T. Briant, M. Pinard, A. Heidmann, J-M. Mackowski, C. Michel, L. Pinard, O.
Francais, L. Rousseau, "High-Sensitivity Optical Monitoring of a Micromechanical Resonator with a Quantum-Limites
Optomechanicla Sensor", Physical Review Letters 97, N° P1333601(4), 2006.
[ 3 ] B. Saadany, M. Malak, M. Kubota, F. Marty, Y. Mita, K. Diaa, T. Bourouina, "Free-Space Tunable and Drop
Optical Filters Using Vertical Bragg Mirrors on Silicon", IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, N°
6, Vol. 12, pp. 1480-1488, IEEE, du 1 Novembre au 31 Décembre 2006.
Publications dans les Congrès, Colloques, Conférences
[ 4 ] O. Francais, L. Rousseau, T. Bourouina, J. Haussy, A. Tissot, "MEMS Memory Based On Bi-Stable Mechanical
Structures", DTIP' 05 ; Design, Test, Integration and Packaging of MEMS and MOEMS, pp. 347-350, du 1 au 3 Juin
2005, Montreux, Switzerland.
[ 5 ] K. Ito, Y. Mita, M. Kubota, F. Marty, T. Bourouina, T. Shibata, "Electrical Critical Dimension Measurement
Method by Integration of Test Structure into MEMS Devices", TRANSDUCERS'05 - The 13th International Conference
on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Vol. 2, pp. 2031-2034, du 5 au 9 Juin 2005, Séoul, Koréa.
[ 6 ] M. Kubota, Y. Mita, K. Ito, F. Marty, T. Bourouina, T. Shibata, "A Contour-Lithography Method for Rapid and
Precise Deep-Etched Nano-MEMS Structure Fabrication", TRANSDUCERS'05 - The 13th International Conference on
Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Vol. 1, pp. 364-387, du 5 au 9 Juin 2005, Séoul, Korée.
[ 7 ] F. Marty, B. Saadany, T. Bourouina, Y. Mita, T. Shibata, "High Aspect Ratio Nano-Structures (HARNS) For
Photonic Mems Based On Vertical Dbr Architecture", TRANSDUCERS'05 - The 13th International Conference on
Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Vol. 2, pp. 1449-1452, du 5 au 9 Juin 2005, Séoul, Koréa.
[ 8 ] T. Bourouina, F. Marty, B. Mercier, Y. Mita, T. Shibata, M. Callies, Y. Chen, A. Pepin, D. Quere, "Single Crystal
Silicon, High Aspect Ratio, Micro- and Nano-Structures: Technology and Applications", MRS 3rd International
Conference on Materials for Advanced Technology ICMAT'05, pp. 67-70, du 3 au 8 Juillet 2005, Singapore.
[ 9 ] M. Kubota, Y. Mita, F. Marty, T. Bourouina, T. Shibata, "An improved locos-contour-lithography method for
fabricating nanometer-and-millimeter-scale coexisting structures", MME'2005, MicroMechanics Europe Workshop, pp.
107-110, du 4 au 6 Septembre 2005, Goteborg, Sweden.
[10] B. Le Foulgoc, T. Bourouina, O. Le Traon, A. Bosseboeuf, F. Marty, C. Breluzeau, JP. Grandchamp, S. Masson,
"Highly Insulated Single-Crystal Silicon Resonators: An Approach for theintrinsic quality factor", MME'2005,
MicroMechanics Europe Workshop, pp. 168-171, du 4 au 6 Septembre 2005, Goteborg, Sweden.
[11] C. Moulin, D. Barbier, G. Charvet, R. Guillemaud, R. Guillemaud, H. Fanet, B. Yvert, S. Joucla, P. Meyrand, L.
Rousseau, V. Perrais, B. Mercier, F. Goy, S. Benoit, S. Spirkovitch, "Analyse des signaux pour un dispositif de mesure
et de stimulation du système nerveux central", GRETSI'05 - 20ème colloque sur le Traitement du Signal et des Images,
du 6 au 9 Septembre 2005, Louvain-la-Neuve, Belgique.
[12] V. Perrais, "New generation of hight density multielectrode arrays with integrated electronics", Conference
Neuroscience'2005, du 10 au 18 Novembre 2005, Washington, DC, USA.
[13] C. Moulin, S. Joucla, D. Cattaert, G. Charvet, F. Goy, R. Guillemaud, B. Mercier, P. Meyrand, V. Perrais, L.
Rousseau, S. Spirkovitch, B. Yvert, "New generation of high density multielectrode arrays with integrated electronics",
Neuroscience Américaine, du 12 Novembre 2005 au 16 Novembre 2006, Washington, DC, USA.
[14] Y. Mita, M. Sugiyama, M. Kubota, F. Marty, T. Bourouina, T. Shibata, "Aspect Ratio Dependent Scalloping
Attenuation in DRI and an Application to Low Fiber-Optical Switches", Conference MEMS'2006, du 21 au 26 Janvier
2006, Istambul.
183
[15] Y. Mita, M. Kubota, M. Sugiyama, F. Marty, T. Bourouina, T. Shibata, "Aspect ratio dependent scalloping
attenuation in drie and an application to low-loss fiber-optical switch", IEEE MEMS Conference, du 22 au 26 Janvier
2006, Istanbul, Turkey.
[16] O. Francais, MC. Jullien, L. Rousseau, P. Poulichet, S. Desportes, A. Chouai, J. Lefevre, J. Delaire, "A thermallydriven micromixer based on fluid variation", ESDA, Conference On Engineering Systems Designs and Analysis, du 4 au
7 Avril 2006, Torino, Italy.
[17] O. Francais, MC. Jullien, L. Rousseau, P. Poulichet, S. Desportes, A. Chouai, JP. Lefevre, J. Delaire, "An active
chaotic micromixer integrating thermal actuation associating PDMS and silicon microtechnology", DTIP' 06 : Design,
Test, Integration and Packaging of MEMS and MOEMS, du 26 au 28 Avril 2006, Stresa, Italy.
[18] A. Phommahaxay, G. Bazin-Lissorgues, L. Rousseau, T. Bourouina, P. Nicole, "Surface Conditioning Effect on
Vacuum Microelectronics Components Fabricated by Deep Reactive Ion Etching", DTIP' 06 : Design, Test, Integration
and Packaging of MEMS and MOEMS, pp. 58-62, du 26 au 28 Avril 2006, Stresa, Italy.
[19] B. Saadany, A. Malki, M. Kubota, F. Marty, Y. Mita, D. Khalil, T. Bourouina, "A MEMS-tuned Optical Filter
using Silicon Bragg Mirrors", OCOPE'2006, le 14 Juin 2006, Cairo, Egypt.
[20] PCL. Lim, P. Basset, A. Mahmood Paracha, F. Marty, P. Poulichet, T. Bourouina, "Design of a novel highly
capacitive MEMS-based vibration to electricity energy converter with suspended in-plane overlap technology",
APCOT'2006, du 25 au 28 Juin 2006, Singapore.
[21] A. Phommahaxay, G. Bazin-Lissorgues, C. Vasseure, L. Rousseau, T. Bourouina, P. Nicole, "Simulation,
Fabrication and Early Characterization of a Fully Passive Ku-Band Power Limiter using RF-MEMS Technologies and
Vacuum Microelectronics", MEMSWAVE Conference, pp. 55-58, du 27 au 30 Juin 2006, Orvieto, Italy.
[22] N. Fourati, JM. Fougnion, L. Rousseau, P. Lepeut, O. Francais, P. Boutin, C. Vedrine, JJ. Bonnet, B. Mercier, C.
Pernelle, "Surface acoustic love waves sensor for chemical and electrochemical detection", ASME, Conference on
engineering systems designs and Analysis, du 4 au 7 Juillet 2006, Torino, Italy.
[23] B. Saadany, D. Khalil, M. Malak, M. Kubota, F. Marty, Y. Mita, T. Bourouina, "An all Silicon Micro-machined
Add-Drop Optical Filter", Optical MEMS'2006, du 21 au 24 Août 2006, Big Sky, Montana, USA.
[24] B. Saadany, M. Malak, F. Marty, Y. Mita, D. Khalil, T. Bourouina, "Electrostatically-tuned Optical Filter Based on
Silicon Bragg Reflectors", Optical MEMS'2006, du 21 au 24 Août 2006, Big Sky, Montana, USA.
[25] CM. Tassetti, J. Haussy, A. Tissot, JL. Leray, O. Francais, L. Rousseau, "Design and Fabrication of Non-Powered
MEMS Trajectory Sensors", ASME: CANEUS Micro et Nano Technology for Aerospace and Applications, du 27 Août
au 1 Septembre 2006, Toulouse, France.
[26] A. Phommahaxay, G. Bazin-Lissorgues, C. Vasseure, L. Rousseau, T. Bourouina, P. Nicole, "Towards a Fully
Passive Ku-Band Power Limiter using RF-MEMS Technologies and Vacuum Microelectronics", European Microwave
Week 2006, Proc. of the 36th European Mcrowave Conference, pp. 1288-1291, du 10 au 15 Septembre 2006,
Manchester, UK.
[27] G. Charvet, L. Rousseau, O. Billoint, JP. Rostaing, V. Perrais, S. Joucla, C. Moulin, D. Cattaert, F. Goy, B.
Mercier, S. Spirkovitch, H. Fanet, P. Meyrand, R. Guillemaud, B. Yvert, "BIOMEA: A 256-channel MEA system with
integrated electronics", Neuroscience Américaine, du 14 au 18 Octobre 2006, Atlanta, USA.
[28] S. Joucla, L. Rousseau, V. Perrais, P. Branchereau, D. Cattaert, P. Meyrand, B. Yvert, "Estimation of the spatial
extent of extracellular electrical stimulation using in vitro MEAs", Neuroscience Américaine, du 14 au 18 Octobre
2006, Atlanta, USA.
[29] A. Mahmood Paracha, P. Basset, PCL. Lim, F. Marty, P. Poulichet, G. Amendola, T. Bourouina, "Design and
Fabrication Issues of a Silicon-Based Vibration Powered Electric Energy Generator Using Parallel Plate and In-Plane
Mechanism", IECON'06, the 32nd Annual International Conference of IEEE Industrial Electronics Society, du 7 au 10
Novembre 2006, Paris, France.
[30] A. Mahmood Paracha, P. Basset, PCL. Lim, F. Marty, T. Bourouina, "A bulk silicon-based vibration-to-electric
energy converter using an In-Plane Overlap Plate (IPOP) Mechanism", PowerMEMS' 2006, du 29 Novembre au 1
Décembre 2006, Berkeley, California, USA.
[31] O. Francais, MC. Jullien, L. Rousseau, P. Poulichet, S. Desportes, JP. Lefevre, J. Delaire, "Characterisation of an
active chaotic micromixer integrating thermal actuation", SHF - Microfluidique, du 12 au 14 Décembre 2006, Toulouse,
France.
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