FR2841380A1 - Procede d'encapsulation d'un objet sous atmosphere controlee - Google Patents

Procede d'encapsulation d'un objet sous atmosphere controlee Download PDF

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Abstract

Procédé d'encapsulation d'un objet sous atmosphère contrôlée. Selon l'invention, qui s'applique par exemple à l'encapsulation de dispositifs microélectroniques, on place l'objet (2) dans une cavité (12) pourvue d'au moins un évent (6), on met la cavité sous une atmosphère contrôlée et l'on ferme l'évent de façon étanche. Avant cette fermeture, on obture l'évent par une couche poreuse (16).

Description

B14172.3/PR
PROCEDE D' ENCAPSULATION D'UN OBJET SOUS ATMOSPHERE
CONTROLEE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La presente invention concerne un procede d' encapsulation d' un objet sous atmosphere contr81ee, c'est a dire sous vice ou sous une atmosphere gazeuse, par exemple une atmosphere diun gaz neutre tel que
['helium.
L' invention stapplique principalement aux dispositifs microelectroniques ou optoelectroniques ainsi qu'aux dispositifs semiconducteurs et, plus particulierement, aux microbolometres, aux dispositifs a micropointes ("microtip") et aux dispositifs a ecrans plats. Wile s'applique egalement aux dispositifs a base d'autres materiaux que les semiconducteurs et aux
dispositifs a couches minces.
Plus generalement, l' invention s'applique a tout domaine ou le confinement d'un objet sous atmosphere contr81ee presente un interet, par exemple les domaines nucleaire et spatial, les telecommunications, la medecine, l' instrumentation, les
capteurs et la biologic.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On connalt de nombreuses methodes pour confiner, ou encapsuler, un dispositif dans une
atmosphere contr81ee.
L' encapsulation a pour but d'empecher des gaz contaminants d'etre en contact avec ce dispositif, tout en permettant aux informations, par exemple aux signaux electriques, de circuler du dispositif vers le monde exterieur. On considere uniquement dans ce qui suit le confinement d'une zone apres y avoir fait le vice. En fonction des besoins, on peut avantageusement remplacer le vice par un gaz predefini, en modifiant de facon
appropriee le procede de confinement utilise.
Une solution couramment employee pour l' encapsulation diun dispositif microelectronique consiste a placer ce dernier dans une enceinte isolante, par exemple un boltier scelle, que l'on met sous vice par pompage. Le dispositif est relic a l'exterieur par un assemblage hermetique de pistes conductrices. Le vice est maintenu par soudure ou par
scellement hermetique.
Cette solution est couteuse et done difficile a mettre en uvre dans le cas diune production industrielle. Il est par consequent avantageux d'utiliser une methode collective, afin de
diminuer les couts.
Precisons des maintenant que la presente invention peut s'appliquer a une encapsulation collective ou individuelle sur tranche de silicium
("silicon wafer").
Nous presentons ci-apres l'etat de la technique pour une telle encapsulation, dans le domaine
de la microelectronique ou de lioptoelectronique.
I1 existe de nombreuses techniques pour former des cavites depressurisees. On connalt principalement les techniques de soudure ("bonding"),
de scellement d' evens et de piegeage de contaminants.
Cependant, ces techniques connues
presentent des inconvenients.
Par exemple, en ce qui concerne les diverges techniques de soudure, on peut citer en particulier le risque de microfissuration, les contraintes de mise en uvre, l'utilisation de traitements agressifs, la fragilite, la sensibilite a l'humidite et le risque d'une contamination par ltor dans le cas d'une soudure par eutectique utilisant ce metal. Des techniques de bouchage d'une cavite par CVD ciest a dire par dep8t en phase vapeur ("chemical vapor deposition"), par evaporation ou par pulverisation ont egalement ete utilisees. Mais la press ion lors du depot ne permet generalement pas de garantir un ultravide dans la cavite, dans des
conditions industrielles.
En outre, une technique particuliere de bouchage d' evens est divulguee par les documents suivants: [1] US 6 036872A, R.A. Wood et al. [2] Article de M. Bartek et al., Vacuum sealing of microcavities using metal evaporation,
Sensors and Actuators, A61 (1997), pages 364 a 368.
Le document [1] decrit un dispositif hybride alors que le document [2] decrit un dispositif monolithique. Selon la technique divulguee, on depose une couche d'un materiau etanche pour boucher un event. Ce materiau doit etre imperativement non poreux pour
eviter toute fuite.
Par cette technique, la basse pression qu'il est possible d'obtenir dans la cavite pourvue de l' evens est limitee inferieurement par celle qui est utilisee lors du dep8t du materiau etanche, ce qui restreint considerablement le niveau de vice
accessible.
EXPOSE DE L'INVENTION
La presente invention a pour but de
remedier a cet inconvenient.
Le procede objet de l' invention est une amelioration de la technique decrite dans le document [1] et consiste a former une couche intermediaire en
materiau poreux avant la fermeture etanche de l' evens.
Cette couche intermediaire permet, apres avoir obtenu l' atmosphere adequate dans la cavite, d'avoir le temps de former la couche de materiau etanche. En effet, les fuites a travers cette couche intermediaire en materiau poreux vent relativement lenses par rapport au temps de depSt de la couche de materiau etanche. Cette derriere peut done etre formee
meme dans une atmosphere polluante.
En d'autres termes, la presente invention consiste a utiliser un materiau poreux pour ralentir les echanges gazeux entre l'interieur de la cavite et
le milieu exterieur.
I1 est alors possible de vider lentement cette cavite en la disposant dans une enceinte a vice, eventuellement a une temperature superieure a la temperature ambiante (de l'ordre de 20 C). Dans un deuxieme temps on rebouche, par une technique
appropriee, le trou obture par le materiau poreux.
Comme les echanges gazeux entre la cavite et le milieux exterieur vent ralentis, il est possible de reboucher ce trou a une pression elevee, sans pour
autant "casser le vice" dans la cavite.
La presente invention permet liencapsulation sous ultravide, meme a des temperatures
inferieures a 300 C.
Le materiau poreux permet de vider la cavite dans des temps et a des temperatures qui vent
compatibles avec des procedes industrials.
L'invention peut etre mise en uvre dans une grande variete de geometries ou de sequences de realisation. De fa,con precise, la presente invention concerne un procede d' encapsulation d' au moins un objet sous atmosphere contr81ee, procede dans lequel - on place cet objet dans une cavite, cette cavite etant pourvue d'au moins un event prevu pour mettre l'interieur de la cavite en contact avec l'exterieur de celle-ci, - on met cette cavite sous une atmosphere controlee et - on ferme l' evens de fa,con etanche, ce procede etant caracterise en ce que l'on obture l' evens par une couche intermediaire en materiau
poreux avant de fermer lt evens de facon etanche.
Selon un mode de mise en uvre prefere du procede objet de ['invention, on ferme lievent par une couche d' encapsulation etanche que l' on forme sur la
couche intermediaire en materiau poreux.
Selon un mode de mise en muvre particulier du procede objet de ['invention, - on forme un dispositif ainsi qu'une structure d' encapsulation de ce dispositif, ce dernier constituent ['objet a encapsuler, - on forme, autour du dispositif, la cavite pourvue de l' evens, - on met cette cavite sous l' atmosphere contr81ee et - - on ferme l' evens de facon etanche, et lton obture l' evens par la couche intermediaire en materiau poreux avant de fermer
l' evens de facon etanche.
Le dispositif que l'on forme et que l'on encapsule peut etre un microcomposant ou un ensemble de microcomposants tels que des composants microelectroniques, des composants optoelectroniques,
des capteurs ou des actionneurs.
Selon un mode de mi se en muvre part i cul ier de l 'invention, le dispositif a encapsuler est forme sur un substrat en silicium et le materiau poreux est choisi parmi le silicium poreux, le germanium poreux et les alliages du type Sil-x-yGexcy poreux, avec O<x<l,O<y<l,O<x+y<1. Selon un autre mode de mise en muvre particulier, le dispositif est forme sur un substrat et le materiau poreux est un alliage poreux comportant des
elements chimiques qui vent presents dans ce substrat.
Selon un premier mode de mise en muvre particulier du procede objet de ['invention, l' atmosphere controlee est le vice, on place la cavite pourvue de la couche intermediaire en materiau poreux dans une enceinte a vice et l'on fait le vice dans la cavite, a travers cette couche intermediaire, avant de
fermer l' evens de facon etanche.
Dans ce cas, le materiau poreux peut etre
un materiau poreux de type getter.
Selon un deuxieme mode de mise en muvre particulier, l' atmosphere contr81ee est un gaz, on place la cavite pourvue de la couche intermediaire en materiau poreux dans une enceinte contenant ce gaz et l'on remplit la cavite de ce gaz, a travers cette couche intermediaire, avant de fermer l' evens de facon
etanche.
On donne ci-apres divers avantages de ['invention. Le procede objet de l' invention permet la mise sous ultra-vice (ou sous atmosphere gazeuse controlee), a basse temperature (inferieure au seuil de degradation des dispositifs) et de maniere collective (done a fortiori de maniere individuelle), de dispositifs formes sur des plaquettes semiconductrices
(par exemple en silicium).
Ce procede permet de conserver un haut niveau de purete du milieu dans lequel est immerge un dispositif, lors de la fabrication puis de la mise en boltier. Avec ['invention, le dispositif n'a pas a subir une remise a l'air ou un choc thermique, chimique ou electrique, contrairement a ce qui a lieu avec
d' autres techniques d' encapsulation.
Le procede objet de l' invention s'integre parfaitement aux techniques collectives de la microelectronique ou de lioptoelectronique, et permet
done de diminuer les couts de fabrication.
En outre, ce procede est relativement simple car il ne necessite pas lTutilisation de niveaux
de masquage complexes pour aboutir a liencapsulation.
De plus, ce procede autorise le choix des parametres de mise en uvre dans des plages assez larges et staccommode aisement diune grande variete de
materiaux et de processus operatoires.
Pour encapsuler sous vice un objet conformement a ['invention, il suffit de deposer un materiau poreux approprie, choisi dans le vaste ensemble de tels materiaux (verres, polymeres, semi conducteurs), puis de retirer les gaz contaminants dans lenceinte a vice par un pompage de duree suffisante, et enfin de deposer la couche d' encapsulation finale en un temps suffisamment court pour eviter le remplissage de la cavite contenant ['objet.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La presente invention sera mieux comprise a
la lecture de la description d'exemples de realisation
donnes ci-apres, a titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant reference aux dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1A est une vue en coupe schematique diun dispositif encapsule conformement a ['invention, - la figure 1B est une vue en coupe schematique diun autre dispositif encapsule conformement a ['invention, et - les figures 2A a 2G illustrent schematiquement diverges etapes d'un mode de mise en
muvre particulier du procede obet de ['invention.
EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La figure 1A illustre schematiquement une encapsulation diun dispositif microelectronique 2
conformement a ['invention.
Ce dispositif 2 peut etre un simple composant microelectronique ou un ensemble de tels composants, par exemple une puce ("chip") microelectronique ou une matrice de composants tous identiques. Ce dispositif 2 est forme sur un substrat 4 comprenant, comme on le volt sur la figure 1A, un
percage evase 6 a proximite du dispositif 2.
Dans cet exemple, on utilise aussi un autre substrat 8 qui est pourvu d'un evidement 10 dont la
taille est superieure a celle du dispositif 2.
On assemble les substrats 4 et 8 l'un a l'autre de facon que le dispositif 2 se trouve en regard de cette evidement 10. On definit ainsi une
cavite 12 dans laquelle se trouve le dispositif 2.
Pour assembler les substrats 4 et 8, on utilise un anneau de scellement 14 qui delimite une zone de ['assemblage, contenant la cavite 12 (et done
le dispositif 2) ainsi que le percage 6.
L'anneau de scellement 14 permet de fixer les substrats l'un a l'autre de fa,con etanche pour pouvoir faire ensuite le vice dans la zone qu'il delimite et done dans la cavite 12, par l'intermediaire du per,cage 6 qui consiste un event, en vue d'encapsuler
sous vice le dispositif 2.
Conformement a ['invention, on obture l' evens 6 au moyen d'une couche intermediaire 16 en materiau poreux. On depose cette derriere sur le substrat 4 de fa,con a boucher lt evens 6, la couche de materiau poreux sietendant jusqu'a l'autre substrat 8
comme on le volt sur la figure 1A.
Cette couche 16 permet de ralentir les echanges gazeux entre la cavite 12 et le milieu exterieur. On dispose ensuite la structure obtenue dans une enceinte a vice 18 et l'on fait le vice dans cette derriere pendant un temps raisonnable, typiquement quelques heures. La cavite 12 se vice alors
a travers la couche poreuse 16.
On depose ensuite une couche d'encapsulation etanche ou couche de scellement etanche sur la couche en materiau poreux 16 de fa,con a
fermer l' evens 6 et done la cavite 12 de fa,con etanche.
Ce depot est rendu possible par le fait que le vice se maintient pendant plusieurs minutes dans la cavite. Le dispositif 2 est ainsi encapsule sous vice dans l'exemple de la figure 1A. La figure 1B est une variante de la figure
1A et elle est a comparer a la cavite scellee micro-
usinee en surface du document [2] mats, dans le cas de la figure lB, les events vent bouches avec un materiau
poreux.
La figure 1B reprend les principales parties decrites dans la figure 1A mais sans le cordon, ou anneau, de scellement puisqu'il n'y a plus d'hybridation: dans le cas de la figure 1B, les events
vent places lateralement.
Des objets a encapsuler 2a vent dans une cavite 12a, sur un substrat 8a. La cavite est fermee par une couche 19a (correspondent a la couche structurelle du document [2]). Des events lateraux 6a vent prevus entre cette couche 19a et le substrat. Ces events vent bouches par un materiau poreux 16a. Une couche de scellement etanche 20a recouvre ce materiau
et la couche de fermeture de la cavite.
L' invention permet d'obtenir, dans la cavite 12, une tres basse pression, inferieure a 104Pa, stable dans le temps, et ce avec des techniques de
fabrication industrielles.
On precise que les sorties electriques du dispositif 2 peuvent deboucher a l'exterieur de la cavite 12 si cela est necessaire, en utilisant les
techniques classiques de la microelectronique.
Dans un autre exemple, au lieu de faire le vice dans la cavite 12, on remplit cette derriere d'un gaz, par exemple un gaz neutre tel que l'azote ou
['helium, suivant la nature du dispositif 2.
Ce remplissage se fait en mettant la structure dans une enceinte appropriee, contenant ce gaz sous pression. Ce dernier remplit alors la cavite
12 en traversant la couche poreuse 16.
Ensuite, on depose comme precedemment la couche etanche 20, ce qui permet encore d'encapsuler le dispositif sous atmosphere contr61ee (une atmosphere
gazeuse dans ce cas).
Outre les applications deja donnees de la presente invention, precisons que cette derriere siapplique a toutes sortes de dispositifs, par exemple aux diodes, aux. dispositifs d'affichage ou aux microlasers et ce, dans divers domaines tels que: appareils de tests de mesure, optique, capteurs solaires, microscopic, metrologie, imagerie et connectique (en plus des domaines deja mentionnes plus haut). I1 convient de noter que le procede objet de l' invention permet aussi bien l 'encapsulation collective que l' encapsulation individuelle de
dispositifs.
On choisit le materiau de la couche poreuse en fonction des contraintes thermiques, mecaniques, chimiques ou optiques propres aux applications souhaitees. On choisit par exemple un materiau poreux de type "getter" ou du silicium poreux ou du germanium poreux ou un alliage Si1-x-yGexCy poreux dans le cas ou l'on utilise une technologie a base de silicium pour la
fabrication du dispositif que l'on veut encapsuler.
Dans le cas d'autres technologies, par exemple des technologies a base de composes semiconducteurs III-V ou II-VI, on peut utiliser un alliage poreux comportant des elements chimiques presents dans le substrat sur lequel on forme le dispositif, afin de garantir une compatibilite chimique
maximale.
I1 est possible de contr81er la taille et
la distribution des pores des materiaux mentionnes ci-
dessus par les conditions de depOt de ces materiaux.
A titre d'exemple, pour encapsuler un dispositif tel qu'un microbolometre conformement a ['invention, on procede de la facon suivante: ouverture d'un event, liberation des microponts du microbolometre,dep8t d'un materiau poreux pour boucher l' evens, mise sous vice de la cavite contenant le microbolometre dans lienceinte servant au depot du materiau poreux et dep8t d'une couche standard, apte a
encapsuler de facon etanche le materiau poreux.
Si besoin est. cette sequence de base peut
etre completee par des etapes intermediaires.
Par exemple, il peut etre necessaire d'ajouter une etape de rebouchage partiel de l' evens afin de minimiser, pour des raisons mecaniques,
l'epaisseur du materiau poreux a deposer.
En effet ce materiau poreux est moins solide que le materiau dense correspondent car le
nombre de liaisons atomiques y est plus faible.
On explique dans ce qui suit diverges etapes d'un exemple du procede objet de ['invention en
faisant reference aux figures 2A a 2G.
On va d'abord commenter la figure 2G qui est une vue en coupe laterale schematique-et partielle
d'un dispositif encapsule conformement a ['invention.
Ce dispositif est par exemple un dispositif
microelectronique tel qu'un microbolometre.
On precise que l'axe X de croissance des couches permettant d'obtenir la structure que l'on volt sur la figure 2G est oriente du teas vers le haut de
cette figure.
L'empilement des diverges couches est simplement donne a titre d'exemple. Il s'agit d'une coupe (vue de c6te) perpendiculaire a l'axe de croissance X. Cet empilement n'est pas necessairement
borne lateralement.
Sur la figure 2G, les references 22, 24, 26, 28, 30, 32 et 36 representent respectivement un substrat, le dispositif, une cavite, un trou, une couche poreuse, une couche d' encapsulation etanche et
un capot.
Le substrat 22, sur lequel les differentes couches utilisees vent deposees, est par exemple en
silicium.
Le dispositif 24 (par exemple un microbolometre) est separe du capot 36 par les colonnes 34. Le trou 28 est un event permettant de faire le vice dans la cavite 26. Au lieu d'un event, il pourrait y en
avoir plusieurs.
Le nombre et la taille des events ou orifices vent choisis pour faire correctement le vice dans la cavite 26 tout en conservant une solidite mecanique suffisante pour le capot 36 pour permettre de reboucher ulterieurement le ou les events. La couche poreuse 30 permet de ralentir les echanges gazeux entre la cavite et l'exterieur de cette cavite. La couche etanche 32 permet de stopper ces
echanges gazeux.
On explique maintenant les diverges etapes de fabrication de ce dispositif (microbolometre)
encapsule en faisant reference aux figures 2A a 2G.
On commence par former le microbolometre 24
sur le substrat 22 (figure 2A).
Sur le micobolometre, on forme ensuite les colonnes 34 de ce microbolometre ainsi qu'une couche de
resine 38 qui entoure ces colonnes (figure 2B).
On forme ensuite une couche 36 constituent le capot par un depSt approprie sur la couche de resine
38 (figure 2C).
On forme ensuite le ou les events 28 a
travers le capot 36 (figure 2D).
On elimine ensuite la resine par une attaque chimique appropriee a travers les events (figure 2E). A la place de la resine, on obtient ainsi
la cavite 26 dans la structure formee.
On depose ensuite la couche de materiau
poreux 30 sur le capot 36 (figure 2F).
On met ensuite la cavite 26 sous vice, par pompage a travers les events, puis on forme la couche d'encapsulation etanche 32 sur la couche 30 (figure 2G). On precise que le dispositif 24 (par exemple un microbolometre) est depose, puis les colonnes realisees, par des techniques de depot standard. Ces colonnes ont des proprietes electriques, mecaniques, thermiques et optiques appropriees a ['application souhaitee. Wiles peuvent 8tre par exemple en nitrure de silicium ou en oxynitrure de silicium, en nitrure d'aluminium ou en
nitrure de titane.
Le capot est egalement depose par une methode standard. Il est par exemple en silicium amorphe ou en germanium poreux que lion depose par LPCVD ou PECVD. D'autres materiaux peuvent etre deposes
a la tournette ("spin coating") ou par un procede sol-
gel. Les orifices ou events vent perces dans ce capot pour permettre d'evacuer la resine adjacente aux colonnes et de liberer en meme temps les microponts
lorsque le dispositif est un microbolometre suspendu.
Dans l'etape illustree par la figure 2F le materiau poreux, par exemple du silicium nanoporeux, est depose par une methode standard, par exemple par depot a basse temperature (de 0 a 450 C), a forte
dilution d'hydrogene (superieure a 51).
L'utilisation diune basse temperature (typiquement 80 C) pour le depot de ce materiau poreux permet de ne pas degrader le composant que l'on veut encapsuler. La taille du ou des events et l'epaisseur du materiau poreux vent choisis afin de garantir une tenue mecanique suffisante de l 'ensemble, une vitesse de diffusion appropriee pour la mise sous vice en un temps raisonnable et un maintien du vice pendant le dep8t du materiau d' encapsulation finale (etape
illustree par figure 2G).
On utilise un materiau poreux compatible avec la technique de fabrication utilisee et les
performances sonhaitees pour le dispositif.
Ce materiau poreux est typiquement du silicium amorphe poreux ou du SiGe poreux ou du germanium poreux ou du Si1-x-yGexCy poreux, avec 0Sx<1 et O<y<1. D'autres materiaux poreux peuvent etre utilises suivant les besoins, comme par exemple des verres poreux, des ceramiques poreuses, des polymeres
poreux ou des metaux poreux.
Le materiau poreux utilise doit simplement adherer a la surface du ou des events et ne pas poser
de problemes de corrosion ou de fissuration.
Il doit aussi etre choisi en fonction du dispositif encapsule, par exemple etre transparent aux longueurs d'onde detectees par le dispositif si celui
ci est un detecteur optique.
Les materiaux ci-dessus permettent de faire varier la taille, la distribution et la microstructure des pores afin controler la tenue mecanique, la vitesse de diffusion des gaz, la permeabilite et les proprietes optiques (en particulier l'indice optique et
l' absorption optique).
L'utilisation du materiau poreux conformement a l' invention permet l' integration monolithique du boltier d' encapsulation par rapport au dispositif. Du point de vue industrial, une integration monolithique permet d'effectuer des operations collectives sans avoir besoin d'une remise a l'air ou
dans une atmosphere moins propre.
De plus la technique monolithique est avantageuse en termes de cout, par effet de masse. I1 est plus rapide d'encapsuler tous les dispositifs dinne meme plaquette semiconductrice, en une seule etape, que de mettre les dispositifs les uns apres les autres dans des boltiers, avec des risques supplementaires de
casser ces dispositifs lors de leur manutention.
On precise que pour obtenir Sil-x-yGexcy a l'etat poreux, eventuellement dope avec de l'oxygene, du bore ou de l'azote, en fonction des besoins, on peut proceder a une oxydation anodique d'une couche non
poreuse de ce materiau.
Pour ce faire, on injecte un fort courant electrique dans la couche qui est en contact avec un
bain acide typiquement a basse dacide fluorhydrique.
Cette methode peut etre mise en muvre en faisant flotter le dispositif tete en teas sur le bain, afin d'eviter de remplir la cavite au cas ou la pression du
liquide casserait la couche poreuse.
De preference, on fabrique le materiau poreux en choissant des parametres appropries lors du
dep8t de la couche faite de ce materiau.
Les pores ont typiquement une taille superieure a quelques nanometres, ce qui permet de
laisser passer quasiment tous les atomes.
Le reglage de la connexite des pores permet de controler la diffusivite de la couche poreuse. De basses temperatures de depSt (typiquement 100 C) et de fortes concentrations d'hydrogene dans la phase gazeuse permettent
generalement d'obtenir un materiau amorphe poreux.
Des traitements apres depSt (par exemple avec un plasma d'hydrogene) permettent d'obtenir une couche de silicium amorphe poreux (de l'ordre de 20nm
d'epaisseur dans le cas du plasma).

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    l.Procede d' encapsulation d'au moins un objet (2) sous atmosphere controlee, procede dans lequel -on place cet objet dans une cavite (12), cette cavite etant pourvue d'au moins un event (6) prevu pour mettre l'interieur de la cavite en contact avec l'exterieur de celle-ci, -on met cette cavite sous une atmosphere controlee et -on ferme l' evens de fac, on etanche, ce procede etant caracterise en ce que l'on obture l' evens par une couche intermediaire (16) en materiau poreux avant de fermer lievent de fa,con etanche.
  2. 2.Procede selon la revendication 1, dans lequel on ferme lievent par une couche d' encapsulation etanche (20) que l'on forme sur la couche intermediaire (16) en
    materiau poreux.
  3. 3.Procede selon l'une quelconque des
    revendications 1 et 2, dans lequel
    -on forme un dispositif (2) ainsi qu'une structure d' encapsulation de ce dispositif, ce dernier constituent ['objet a encapsuler, -on forme, autour du dispositif, la cavite (12) pourvue de l' evens (6), -on met cette cavite sous l' atmosphere controlee et -on ferme l' evens de fa,con etanche, et dans lequel on obture l' evens par la couche intermediaire (16) en materiau poreux avant de fermer
    l' evens de fa,con etanche.
  4. 4.Procede selon la revendication 3, dans lequel le dispositif (2) que lion forme et que l'on encapsule
    est un microcomposant.
  5. 5.Procede selon la revendication 3, dans lequel le dispositif (2) que l'on forme et que l'on encapsule
    est un ensemble de microcomposants.
  6. 6.Procede selon liune quelconque des
    revendications 3 a 5, dans lequel le dispositif a
    encapsuler est forme sur un substrat en silicium et le materiau poreux est choisi parmi le silicium poreux, le germanium poreux et les alliages Si1-x-yGexCyporeux' avec O<x<l,O<y<l,O<x+y<1.
  7. 7.Procede selon l'une quelconque des
    revendications 3 a 5, dans lequel le dispositif a
    encapsuler est forme sur un substrat et le materiau poreux est un alliage poreux comportant des elements
    chimiques qui vent presents dans ce substrat.
  8. 8.Procede selon l'une quelconque des
    revendications 1 a 7, dans lequel l' atmosphere
    contr81ee est le vice, on place la cavite (12) pourvue de la couche intermediaire (16) en materiau poreux dans une enceinte a vice (18) et l'on fait le vice dans la cavite, a travers cette couche intermediaire, avant de
    fermer l' evens (6) de facon etanche.
  9. 9.Procede selon la revendication 8, dans lequel le materiau poreux est un materiau poreux de type getter. lO.Procede selon l'une quelconque des
    revendications 1 a 7, dans lequel l' atmosphere
    contr81ee est un gaz, on place la cavite pourvue de la couche intermediaire en materiau poreux dans une enceinte contenant ce gaz et l'on remplit la cavite de ce gaz, a Cravers cette couche intermediaire, avant de
    fermer l' evens de facon etanche.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006099057A (ja) * 2004-09-27 2006-04-13 Idc Llc 基板をパッケージングするための方法及び装置
EP1640327A3 (fr) * 2004-09-27 2007-12-05 Idc, Llc Méthode et système pour la mise en boîtier d'un dispositif MEMS avec getter integré
US7668415B2 (en) 2004-09-27 2010-02-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for providing electronic circuitry on a backplate
US7701631B2 (en) 2004-09-27 2010-04-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Device having patterned spacers for backplates and method of making the same
US7715080B2 (en) 2006-04-13 2010-05-11 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Packaging a MEMS device using a frame
US7935555B2 (en) 2004-09-27 2011-05-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for sealing a substrate
US7978396B2 (en) 2003-08-15 2011-07-12 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference display panel
US8004736B2 (en) 2003-08-18 2011-08-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference display panel and manufacturing method thereof
US8115983B2 (en) 2004-09-27 2012-02-14 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for packaging a MEMS device
US8124434B2 (en) 2004-09-27 2012-02-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for packaging a display
US8379392B2 (en) 2009-10-23 2013-02-19 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light-based sealing and device packaging
FR2981059A1 (fr) * 2011-10-11 2013-04-12 Commissariat Energie Atomique Procede d'encapsulation de micro-dispositif par report de capot et depot de getter a travers le capot
CN103569949A (zh) * 2012-07-31 2014-02-12 法国原子能及替代能源委员会 封装至少一个微电子装置的方法
EP2803634A1 (fr) * 2013-05-15 2014-11-19 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Procédé d'encapsulation d'un dispositif microélectronique comprenant une injection de gaz noble à travers un matériau perméable à ce gaz noble
US9701533B2 (en) 2014-11-13 2017-07-11 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Package structure including a cavity coupled to an injection gas channel composed of a permeable material

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049475A1 (fr) * 1996-06-24 1997-12-31 The Regents Of The University Of California Filtre et capsule microporeux realises en membrane permeable
EP0849578A1 (fr) * 1996-12-19 1998-06-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Boítier qui peut être mis sous vide et procédé pour sa fabrication
US6036872A (en) * 1998-03-31 2000-03-14 Honeywell Inc. Method for making a wafer-pair having sealed chambers
DE19961578A1 (de) * 1999-12-21 2001-06-28 Bosch Gmbh Robert Sensor mit zumindest einer mikromechanischen Struktur und Verfahren zur Herstellung
WO2002001633A1 (fr) * 2000-06-28 2002-01-03 Institut National D'optique Boitier de microdispositif miniature et son procede de fabrication

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997049475A1 (fr) * 1996-06-24 1997-12-31 The Regents Of The University Of California Filtre et capsule microporeux realises en membrane permeable
EP0849578A1 (fr) * 1996-12-19 1998-06-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Boítier qui peut être mis sous vide et procédé pour sa fabrication
US6036872A (en) * 1998-03-31 2000-03-14 Honeywell Inc. Method for making a wafer-pair having sealed chambers
DE19961578A1 (de) * 1999-12-21 2001-06-28 Bosch Gmbh Robert Sensor mit zumindest einer mikromechanischen Struktur und Verfahren zur Herstellung
WO2002001633A1 (fr) * 2000-06-28 2002-01-03 Institut National D'optique Boitier de microdispositif miniature et son procede de fabrication

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEBOUITZ K S ET AL: "PERMEABLE POLYSILICON ETCH-ACCESS WINDOWS FOR MICROSHELL FABRICATION", THE 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOLID-STATE SENSORS AND ACTUATORS AND EUROSENSORS IX STOKHOLM, SWEDEN, JUNE 25-29 1995, PAGE(S) 224-227,, XP002124942 *

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7978396B2 (en) 2003-08-15 2011-07-12 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference display panel
US8004736B2 (en) 2003-08-18 2011-08-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical interference display panel and manufacturing method thereof
US8115983B2 (en) 2004-09-27 2012-02-14 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for packaging a MEMS device
US7701631B2 (en) 2004-09-27 2010-04-20 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Device having patterned spacers for backplates and method of making the same
US8735225B2 (en) 2004-09-27 2014-05-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for packaging MEMS devices with glass seal
US8682130B2 (en) 2004-09-27 2014-03-25 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for packaging a substrate
US8090229B2 (en) 2004-09-27 2012-01-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for providing electronic circuitry on a backplate
JP2010231232A (ja) * 2004-09-27 2010-10-14 Qualcomm Mems Technologies Inc 基板をパッケージングするための方法及び装置
US7933476B2 (en) 2004-09-27 2011-04-26 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for providing electronic circuitry on a backplate
US7935555B2 (en) 2004-09-27 2011-05-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for sealing a substrate
EP1640330A3 (fr) * 2004-09-27 2008-11-19 Idc, Llc Méthode et dispositif de conditionnement d'un substrat
EP1640327A3 (fr) * 2004-09-27 2007-12-05 Idc, Llc Méthode et système pour la mise en boîtier d'un dispositif MEMS avec getter integré
US8045835B2 (en) 2004-09-27 2011-10-25 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for packaging a substrate
US7668415B2 (en) 2004-09-27 2010-02-23 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and device for providing electronic circuitry on a backplate
JP2006099057A (ja) * 2004-09-27 2006-04-13 Idc Llc 基板をパッケージングするための方法及び装置
US8124434B2 (en) 2004-09-27 2012-02-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Method and system for packaging a display
US7746537B2 (en) 2006-04-13 2010-06-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS devices and processes for packaging such devices
US7715080B2 (en) 2006-04-13 2010-05-11 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Packaging a MEMS device using a frame
US8379392B2 (en) 2009-10-23 2013-02-19 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light-based sealing and device packaging
FR2981059A1 (fr) * 2011-10-11 2013-04-12 Commissariat Energie Atomique Procede d'encapsulation de micro-dispositif par report de capot et depot de getter a travers le capot
US8999762B2 (en) 2011-10-11 2015-04-07 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Process for encapsulating a micro-device by attaching a cap and depositing getter through the cap
EP2581338A1 (fr) * 2011-10-11 2013-04-17 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Procédé d'encapsulation de micro-dispositif par report de capot et depot de getter à travers le capot
EP2692689A3 (fr) * 2012-07-31 2014-03-19 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Procede d'encapsulation d'un dispositif microelectronique
CN103569949A (zh) * 2012-07-31 2014-02-12 法国原子能及替代能源委员会 封装至少一个微电子装置的方法
CN103569949B (zh) * 2012-07-31 2016-12-28 法国原子能及替代能源委员会 封装至少一个微电子装置的方法
EP2803634A1 (fr) * 2013-05-15 2014-11-19 Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives Procédé d'encapsulation d'un dispositif microélectronique comprenant une injection de gaz noble à travers un matériau perméable à ce gaz noble
FR3005648A1 (fr) * 2013-05-15 2014-11-21 Commissariat Energie Atomique Procede d'encapsulation d'un dispositif microelectronique comprenant une injection de gaz noble a travers un materiau permeable a ce gaz noble
CN104163396A (zh) * 2013-05-15 2014-11-26 原子能和替代能源委员会 通过可透材料注入惰性气体封装微电子装置的方法
US9023675B2 (en) 2013-05-15 2015-05-05 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Process for encapsulating a microelectronic device comprising injection of noble gas through a material permeable to this noble gas
CN104163396B (zh) * 2013-05-15 2017-08-22 原子能和替代能源委员会 通过可透材料注入惰性气体封装微电子装置的方法
US9701533B2 (en) 2014-11-13 2017-07-11 Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives Package structure including a cavity coupled to an injection gas channel composed of a permeable material

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