Faire des systèmes microélectromécaniques (MEMS) de plus en plus petits s'est avéré très difficile, limitant leur potentiel anticipé. Maintenant, les chercheurs d'A*STAR ont mis au point une technique polyvalente et économique pour fabriquer des dispositifs avec une précision et une fiabilité bien supérieures à utiliser dans les applications biotechnologiques et médicales.

Les MEMS sont utilisés dans des applications allant des systèmes d'airbags et des écrans d'affichage, aux cartouches jet d'encre. Ce sont de minuscules appareils qui combinent des composants mécaniques et électriques. Technologies de fabrication actuelles, cependant, sont coûteux et manquent de précision pour fabriquer des dispositifs avec des caractéristiques à l'échelle micronique et submicronique.

Cela a conduit Vladimir Bliznetsov et ses collègues de l'A*STAR Institute of Microelectronics à développer une méthode polyvalente et peu coûteuse pour fabriquer des MEMS à des dimensions qui n'étaient pas possibles auparavant, se rapprochant de la production de masse d'appareils plus petits et plus fiables pour une gamme de nouvelles applications.

"Les MEMS suivent la tendance générale à la miniaturisation de l'électronique, avec des appareils dont la taille passe de quelques dizaines de microns à un micron ou moins, ", explique Bliznetsov. "Mais les techniques utilisées pour fabriquer des contacts métalliques supérieurs sur des dispositifs avec de telles dimensions microscopiques sont coûteuses et peu fiables."

Méthodes actuelles de création de chaînes, appelé vias, avec des parois latérales coniques en MEMS à des échelles de cinq microns ou moins, ne sont pas fiables. La méthode de gravure, avec polymérisation des flancs, n'est pas adapté car la largeur au fond des vias diminue considérablement. Une autre méthode, impliquant le transfert d'un profil de résine photosensible dans une couche gravée, limite la profondeur maximale des vias en raison d'une perte excessive du masque de résine photosensible résultant en des parois latérales inacceptablement rugueuses.

Pour surmonter ces restrictions, les chercheurs ont développé un procédé de gravure au plasma en deux étapes. Celui-ci combine d'une part l'effilage de la résine photosensible, qui modifie la résine photosensible d'un profil vertical à un profil conique, puis une gravure d'oxyde avec polymérisation latérale avec une meilleure sélectivité pour la résine photosensible. Cela produit des vias avec des dimensions minimales jusqu'à 1,5 microns, et des parois latérales lisses avec des angles d'environ 70 degrés.

« Nous avons combiné deux effets qui sont généralement nocifs pendant le processus de gravure :la pulvérisation cathodique accélérée des coins et la polymérisation des parois latérales, " explique Bliznetsov.

La combinaison de ces processus en une méthode en deux étapes permet d'obtenir un meilleur contrôle du processus de gravure et de produire des vias de la taille d'un micron avec des propriétés lisses, murs effilés. Et en minimisant l'angle de paroi latérale des vias, il est possible de fabriquer des appareils mieux protégés et ayant des contacts métalliques plus fiables, améliorant considérablement leurs performances.

"Le contrôle précis de l'angle des flancs est utilisé dans de nombreuses applications, et nous prévoyons maintenant de fabriquer des cellules de mémoire magnétique fonctionnelles, qui nécessitent des piliers en matériau magnétique avec des parois latérales ayant un angle spécifique, " dit Bliznetsov.