Fabrication d*un nano capteur chimique

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Sommaire
1. Contexte
L’InESS
Le projet TRANSFILSEN
2. Fabrication de la membrane
3. Conception
4. Conclusion et perspective
Année 2010/2011
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1.Contexte
• L’InESS :
– Laboratoire du CNRS
– Environ 80 membres
– Domaines d’applications :
•
•
•
•
•
Photovoltaïques
Micro et nanoélectronique
Conception de C.I. et capteurs
Caractérisation des matériaux
…
Année 2010/2011
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1.Contexte
• Le projet TRANSFILSEN :
– Élaboration d’un capteur chimique à base de
nano fils moléculaires pour des applications ultrasensible de gaz dangereux ou rares
– Accepté et financé par l’ANR en 2009
– En partenariat avec plusieurs laboratoires
Année 2010/2011
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1.Contexte
• Assemblage de l’InESS/IJL :
– Fabrication de transistors à nano fils organiques
– Validation expérimentale
Année 2010/2011
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1.Contexte
• Environnement de l’InESS
Moi
(Y. Rebischung)
Stagiaires
(Y. Robin)
Thésards
(P. Lienerth,
Y. Jouane)
Responsable
(Y-A Chapuis)
Équipe technique
(N. Zimmermann,
S. Roques,
F. Dietrich,
G. Ferblantier)
Année 2010/2011
Bibliographie
(Thèse,
Articles
scientifiques,
etc…)
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1.Contexte
• Tâche de l’InESS/IJL
Problème EBL
– Réalisation d’une membrane
de Si3N4 pour
Approche
optimisation de la résolutionmembrane
spatiale en
lithographie électronique
Fischbein et al,
Applied Physics Letters, 2006
Électro
des à
nano
gap
Transistor
organique
Nano gap
~10 nm
Électrode
Électrode
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2.Fabrication de la
membrane
• Flot de fabrication
Black Wax
•Nettoyage
(a)
(d)
Si
SiNx
•Dépôt PECVD
•Recuit
(b)
SiSi
Black Wax
SiNx
Si
Si
•Dépôt couche
de protection
(e)
Si
•Gravure
rapide
Si
•Gravure lente
KOH
SiNx
SiNx
•Lithographie
•Gravure RIE
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(c)
Si
Photo résine
SF6
Phase de dépôt
par PECVD
2
(f)Si
Lithographie,
RIE et wax
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KOH
Phase de gravure
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2.Fabrication de la
Phase de dépôt
membrane
• Nettoyage RCA en salle blanche :
– Suppression des résidus organiques
– Suppression de la couche d’oxyde
– Suppression des résidus métalliques
(a)
Année 2010/2011
Si
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2.Fabrication de la
membrane
Phase de dépôt
• Dépôt par PECVD :
1. Faire le vide
2. Mélange des gaz précurseurs
3. Création du plasma ionisé
à l’aide de la source micro-onde
4. Différence de potentiel
5. Bombardement
=> Création d’un film mince
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2.Fabrication de la
membrane
Phase de dépôt
• Dépôt par PECVD :
– Procédé classique de l’InESS :
• 5 ppm SiH4, 30 ppm N2
– 2 couches :
• 200 nm pour la face membrane
• 400 nm pour la face gravure
SiNx
(b)
Si
SiNx
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2.Fabrication de la
membrane
Phase de dépôt
• Recuit :
– Élimination des particules indésirables
– Uniformisation des couches
– Densification
SiNx
(b)
Si
SiNx
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2.Fabrication de la
membraneRIE et
Lithographie,
Wax
• Lithographie optique :
1.
2.
3.
4.
Dépôt de résine photosensible
Recuit de solidification
Exposition UV
Bain révélateur
(c1)
Si
Photo résine
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2.Fabrication de la
membraneRIE et
Lithographie,
Wax
• Gravure RIE :
1. Entrée d’un gaz réactif
2. Mise en route du générateur
3. Création du plasma et
bombardement d’ions
(c2)
Photo résine
Si
SF6
=>
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2.Fabrication de la
membraneRIE et
Lithographie,
Wax
• Couche de protection :
– Cire noire
– Plaque chauffante à 80/90°C
Black Wax
(d)
SiSi
=>
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2.Fabrication de la
membrane
Phase de gravure
• Phase rapide :
– 161 gr de KOH et 300 ml d’eau => 35% KOH
 Vitesse de gravure : 40µm/h
à 70°C
=> Temps de gravure : 9h
Black Wax
SiNx
(e)Si
Si
KOH
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2.Fabrication de la
membrane
Phase de gravure
• Phase lente :
– 200 gr de KOH et 300 ml d’eau => 40% KOH
– Vitesse de gravure 25µm/h à 60°C
=> Temps de gravure 40 min
SiNx
(f)Si
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KOH
Si
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2.Fabrication de la
membrane
Résultat
• La membrane
Profil de
gravure :
Conclusion
Caractéristiques
60 ° :
:
(Théorie
: de Silicium : 380 µm
•Épaisseur
•Validation du
flot de fabrication
54.74°)
•Temps de gravure : ~ 10 h
•Bon résultat de définition de la
•Angle de gravure : 60 °
membrane de nitrure de silicium
•Épaisseur membrane Si3N4 : 150 – 200 nm
•Taille d’ouverture : 2 mm
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3.Conception
InESS
IJL
Membrane
Lithographie électronique
Réalisation d’un masque de lithographie pour les
prototypes de membrane du projet
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3.Conception
• Design :
– Masque de lithographie sous LayoutEditor
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4.Conclusion et
perspective
• Conclusion :
– Bonne expérience de stage en laboratoire
– Respect du cahier des charges/planning
– Validation de la faisabilité de la membrane à
l’InESS
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4.Conclusion et
perspective
• Perspective :
–
–
–
–
Métallisation sur membrane à l’InESS
Fabrication du masque LAAS : spécifications
Utilisation des masques
Réalisation d’électrodes à nano gap par EBL à
Nancy
Année 2010/2011
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Fin
Merci de votre attention !
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