La technologie Silicium
Les microstructures MEMS sont fabriqués à l'aide de techniques et d’étapes de fabrication conventionnelles du semi-conducteur similaires à celles utilisées pour les puces d’ordinateur, auxquelles viennent s’ajouter des étapes spécifiques de "micro-usinage" assurant la gravure de certaines couches, dites sacrificielles, et permettant la réalisation de structures suspendues, dites structurelles.
Les techniques photolitographiques qui permettent la production en volume de millions de micropuces complexes peuvent être utilisées simultanément pour développer et produire des capteurs mécaniques ou des actuateurs intégrés à des circuits électroniques. La plupart des systèmes MEMS sont fabriqués sur  tranches de silicium. 

La conception et les procédés de fabrications de MEMSCAP pour les produits MEMS permettent des volumes importants de production et sont conçus pour garantir de hauts rendements et une haute fiabilité. Par sa grande maîtrise de la technologie de traitement et de conception des MEMS, l'équipe d'ingénieurs de MEMSCAP est en mesure de personnaliser diverses étapes du processus de fabrication et des caractéristiques de conception pour obtenir un rendement maximal.

Il est important de noter que la technologie de production de MEMS n’est pas une science uniforme mais une combinaison de techniques de conception, de connaissance des matériaux, des procédés et des applications.  Les procédés peuvent varier de manière considérable. Ainsi, les techniques utilisées pour les communications sans fil ne fonctionnent-elles pas pour le développement et la production de systèmes optiques.

MEMSCAP est aujourd’hui la seule société ayant l’expertise et les moyens pour traiter tout type de procédés de fabrication MEMS, allant du micro-usinage en volume sur silicium et sur silicium sur isolant (SOI), au micro-usinage en surface, en passant par les procédés métaux (e.g. cuivre épais) et les procédés compatibles microélectroniques.

Il existe deux groupes principaux de techniques de fabrication des MEMS: le micro-usinage de surface et le micro-usinage en volume.

Le Micro-usinage en surface

Structure MEMS réalisée en micro-usinage de surface		Structure MEMS réalisée en micro-usinage de surface

Dans ce type de procédé, une des couches déposée sur le substrat, appelée couche sacrificielle, est gravée permettant ainsi la réalisation d’une couche suspendue, dite structure mécanique. Ce procédé maîtrisé par MEMSCAP est utilisé dans plusieurs composants nécessitant une mesure capacitive, ou une activation électrostatique verticale.

Le Micro-usinage en volume

Structure MEMS réalisée en micro-usinage en volume		Structure MEMS réalisée en micro-usinage en volume

Dans ce procédé, c’est le substrat lui-même qui est gravé, pour suspendre la structure mécanique. Cette gravure peut être faite en utilisant des solutions chimiques, elle sera dite alors gravure humide, ou par le biais d’ions réactifs, elle sera dite gravure sèche (« Deep RIE »). Ce procédé est utilisé pour réaliser une isolation thermique, une mesure piezo-résistive (i.e. capteurs de pression), ou une activation thermique, magnétique ou électrostatique horizontale. Les structures réalisées avec ce procédé peuvent être plus hautes car des substrats plus épais peuvent être utilisés. Le micro-usinage en volume est une des méthodes clé de fabrication pour les commutateurs optiques MEMS des marchés des communications optiques et sans –fil.



La fabrication est généralement réalisée en séquence de trois étapes principales :

1. Le dépôt de couches
Le dépôt de couches est un élément clé en ce qu’il permet de déposer de fins films de matériaux. Ce dépôt est classé en deux groupes :

Les dépôts chimiques en phase vapeur, électrodéposition, croissance épitaxiale, et oxidation thermique. Ces procédés utilisent des réactions chimiques en phases gazeuse et/ou liquide ou bien  directement avec le substrat. Le matériau solide n'est pas nécessairement le seul matériau créé par la réaction. En effet, la réaction crée souvent des produits dérivés sous forme de gaz, de liquides ou même de solides.

Les dépôts résultant de réactions physiques : dépôt physique en phase vapeur, "casting". Le matériau est déposé physiquement sur le substrat (c'est-à-dire qu' aucun produit chimique dérivé n’est pas créé)


2. La gravure
Afin de réaliser une structure MEMS fonctionnelle sur un substrat, il est nécessaire de graver les couches minces préalablement déposées et/ou le substrat lui-même. il existe deux principales méthodes de gravure:

gravure humide: le matériau est dissous lors de son immersion
dans une solution chimique adaptée
gravure sèche: le matériau est érodé ou dissous par le bombardement
de la surface par des ions réactifs ou bien des réactifs en phase vapeur


3. La Lithographie
Dans le vocabulaire des MEMS, la lithographie est le procédé par lequel on réalise le transfert d'un motif sur un matériau photosensible par l'exposition sélective et localisée de ce matériau à un rayonnement (comme la lumière par exemple). Lorsque que certaines zones du matériau photosensible sont exposées (c’est-à-dire en masquant les autres parties), le motif transparent au rayonnement est transféré au matériau exposé, (les propriétés physico-chimiques des parties exposées et non-exposées  du matériau diffèrent).



Les Procédés métaux et compatibles micro-électronique

La technologie Above-IC brevetée de MEMSCAP permet de placer des composants MEMS sur les couches semi-conducteur une fois celles-ci fabriquées. Ceci permet donc de connecter ces composants MEMS aux circuits intégrés sur les couches inférieures de la même puce. Ce procédé de fabrication est réalisé à basse température pour que les fonctionnalités des circuits intégrés ne soient pas affectées et que la structure finale soit hautement fiable.

Inductance de haut facteur de qualité en technologie Above-IC de MEMSCAP		Inductance de haut facteur de qualité en technologie Above-IC de MEMSCAP

La technologie Above-IC a été développée dans le but d'atteindre une meilleure intégration des composants MEMS et des circuits intégrés, remplaçant ainsi les composants passifs positionnés en dehors des puces. En outre, la technologie Above-IC de MEMSCAP n’exige aucune modification des étapes de fabrication microélectronique, ni des boîtiers d’encapsulation. Avec la technologie brevetée Above-IC de MEMSCAP, les composants passifs tels que des inductances, des capacités et des résistances précises peuvent être réalisés directement au-dessus du circuit intégré et remplacent les composants discrets en céramique. Cette intégration améliore la fiabilité, la performance et la qualité de la transmission du signal, et permet de réduire la taille, le poids et le coût des équipements de télécommunications. En effet, MEMSCAP propose des inductances intégrées à haut facteur de qualité, pouvant atteindre 55 à une fréquence de 2 GHz. MEMSCAP estime que ces valeurs sont les plus élevées disponibles sur le marché à ce jour. Les inductances intégrées courantes ont des facteurs de qualité de l'ordre de 5 à 17 à une fréquence de 2 GHz de sorte qu’aucune inductance intégrée actuelle n’est en mesure de répondre aux besoins des systèmes actuels de transmission sans fil, ni à ceux futurs de la troisième génération de téléphonie mobile. Il en résulte que les solutions actuellement disponibles sur le marché utilisent des inductances discrètes réalisées en céramique. Il en est de même pour les capacités et les résistances de grandes valeurs qui actuellement sont réalisées moyennant des composants discrets montés en circuits imprimés à côté des puces microélectroniques. Associés ensemble ou à des circuits intégrés de la microélectronique, ils forment des modules. Ces modules peuvent être des fonctions actives ou passives. Ils sont généralement utilisés pour la réalisation de systèmes intégrés de communications sans fil.



Les Technologies de Fabrication et d'Assemblage

MEMSCAP maîtrise les procédés de fabrication back-end, notamment  :

Procédés de découpage collectif des tranches MEMS en puces unitaires

Conception et développement de boîtier spécifique pour
des applications variées, y compris en environnements sévères

Assemblage et mise en boîtier

L'assemblage et la mise en boîtier des MEMS nécessitent des techniques spécialisées garantissant que les contraintes physiques éventuelles créées par ces procédés n'affectent pas les performances ou la configuration des composants MEMS. Les composants MEMS doivent être montés dans une salle blanche et scellés dans des boîtiers spéciaux permettant de garantir sur le long terme la fiabilité et les performances exigées par les clients. Enfin, les matériaux utilisés par MEMSCAP pour la mise en boîtier de ces composants propriétaires, visent la réduction des coûts et de la taille du boîtier en assurant le bon fonctionnement du produit dans l’environnement de son utilisation ainsi que sa fiabilité.



QUALITE

MEMSCAP fut une pionnière dans l’industrie des MEMS en termes de qualité, puisque la stratégie qualité de l’usine de Caroline du Nord  fut établie fin des années 1990.  En 2000, l’usine devenait la première société indépendante de MEMS à obtenir les certifications TL et ISO.

Aujourd’hui, MEMSCAP est certifiée ISO 9001:2000,  TL 9000-HW,  ainsi que R3.0/R3.5.  En interne, nous opérons en parallèle deux systèmes de mesure de nôtre performance :

Le  ZERO incidents clients
Le 100% de livraison dans les délais

A propos de TL 9000
TL 9000 est un système de management de la qualité spécifiquement conçu pour l'industrie des télécommunications. Fondé sur la référence ISO 9000, il a été développé par le Quality Excellence for Suppliers of Telecommunications (QuEST) Leadership Forum en réaction aux dysfonctionnements affectant les produits et les services de cette industrie. Les représentants des principaux partenaires ont décidé qu'il était vital de définir des critères de qualité spécifiques et de fixer des objectifs clairs pour promouvoir une culture de progrès continu dans le métier des télécommunications.

TL 9000 définit des exigences de systèmes qualité que les entreprises des télécommunications doivent respecter dans l'ensemble de leurs processus industriels (conception, développement, production, fourniture, installation et maintenance de produits et services). Il inclut des métriques de rendement qui permettent de mesurer la qualité et la fiabilité des produits et de services.

A propos d’ISO
La norme ISO 9000 compte parmi les normes les plus connues que l'ISO ait jamais publiées. Elle est mise en œuvre par quelque 760 900 organismes dans 154 pays. ISO 9000 est devenue une référence internationale pour les exigences de management de la qualité dans les relations interentreprises et ISO 14000 devrait réussir aussi bien, sinon mieux, en permettant aux entreprises de relever leurs défis en matière d'environnement. Le terme ISO 9000 recouvre ce qu'un organisme réalise pour répondre aux exigences qualité du client et aux exigences réglementaires applicables, tout en visant à améliorer la satisfaction du client, et à réaliser une amélioration continue de ses performances dans la recherche de ces objectifs.