FR2947628A1

FR2947628A1 - Procede de fabrication d'une jauge de deformation en circuit integre

Info

Publication number: FR2947628A1
Application number: FR0903227A
Authority: FR
Inventors: Raymond Buisson
Original assignee: Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Current assignee: Centre Technique des Industries Mecaniques CETIM
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-07
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: FR2947628B1

Abstract

L'invention concerne un microsystème électromécanique pour la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, comprenant un support surmonté d'un substrat (10) en silicium monocristallin, ledit substrat étant muni d'une zone active (11) disposée dans un puits (12) formé dans la masse dudit substrat et constituée de quatre poutres (1, 2, 3, 4) parallèles adaptées pour subir des déformations mécaniques longitudinales, lesdites poutres étant encastrées par chacune de leurs extrémités respectives à des moyens d'ancrage (13, 14) formant saillie au fond du puits et découplés mécaniquement des bords (12a, 12b) dudit puits, de sorte que la face inférieure (INF) de chaque poutre est désolidarisée mécaniquement dudit support, des premières et deuxièmes poutres (1, 4) étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif.

Description

1 Procédé de fabrication d'une jauge de déformation en circuit intégré La présente invention se rapporte à un microsystème électromécanique, ou MEMS (pour Microelectromechanical System en anglais), adapté à la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'un tel microsystème. On utilise couramment depuis de nombreuses années des jauges de déformation pour la mesure de déformations mécaniques io à la surface des structures. Une jauge de déformation est un élément d'un capteur de grandeur mécanique, dont la déformation, induite par le phénomène mécanique dont on veut mesurer la grandeur, provoque une variation de sa résistance électrique. Le principe de base de ces jauges repose donc sur la traduction en 15 variation de résistance électrique, de la déformation de la pièce sur laquelle elles sont fixées, permettant ainsi de mesurer l'effort exercé sur une structure à travers la déformation qu'il engendre. Celles-ci sont généralement constituées d'une grille formée par un conducteur disposé sur un support isolant, lui-même collé sur la 20 structure dont on veut connaître les déformations. Il existe deux types de jauges de déformation : les jauges à semi-conducteurs et les jauges métalliques. Parmi ces dernières, actuellement les plus utilisées, on trouve principalement des jauges de déformation dites à trames pelliculaires, obtenues à partir d'une 25 feuille métallique mince (de l'ordre de quelques pm d'épaisseur) et d'un support isolant, classiquement constitué d'une résine synthétique, que l'on traite, comme un circuit imprimé, par photolithographie et attaque à l'acide. Ce type de jauges à trames pelliculaires est de plus en plus 30 utilisé dans l'industrie en analyse de contrainte. Cependant, compte tenu du prix de revient non négligeable de ce type de jauges, rapporté à leur durée de vie limitée à la durée des mesures nécessaires à la détermination des contraintes, leur utilisation n'est pas avantageuse d'un point de vue économique.

En outre, ces jauges à trames pelliculaires présentent l'inconvénient d'être sensibles non seulement à la déformation dans leur direction longitudinale (direction longitudinale selon laquelle s'étend la grille), mais aussi à la déformation dans la direction transversale, principalement du fait que les brins constituant la grille lo sont nécessairement raccordés entre eux par une liaison transversale. Cette sensibilité aux déformations transversales induit des erreurs de mesure, classiquement connues sous le nom d'erreurs dues à l'effet transversal. On connaît également dans l'état de la technique des jauges à 15 semi-conducteur, encore appelées jauges piézorésistives, dans lesquelles la variation de la résistance est due à la déformation élastique d'un matériau en silicium. On trouve principalement deux types de jauge à semi-conducteur : les jauges découpées, constituées par un barreau découpé mécaniquement ou photo- 20 chimiquement dans un substrat de silicium et les jauges diffusées, où les zones actives sont constituées par la diffusion d'impuretés dans une zone d'un substrat de silicium. Ces jauges présentent typiquement un facteur de sensibilité 50 à 70 fois supérieure à celui des jauges métalliques. Leur 25 inconvénient est cependant leur grande sensibilité aux variations de température, entraînant une dispersion de sensibilité susceptible de fausser les résultats de mesure, ce qui limite souvent leur application. Dans ce contexte, l'invention a pour objet de pallier au moins 30 en partie aux inconvénients des dispositifs de l'art antérieur connu, en proposant une jauge de déformation du type microsystème électromécanique, adapté à la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, qui soit de fabrication simple et compatible avec des technologies de circuit intégré, et qui présente une sensibilité aux déformations élevée et une grande exactitude. L'invention vise notamment à proposer une jauge du type précité, ne présentant pas d'erreurs dues à la présence de déformations transversales et présentant une faible dérive en température. Dans le but de résoudre ce problème, la présente invention io propose un microsystème électromécanique, adapté à la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, caractérisé en ce qu'il comprend un support surmonté d'un substrat en silicium monocristallin, ledit substrat étant muni d'au moins une zone active sensible aux déformations mécaniques, disposée sensiblement au 15 centre dudit substrat dans un puits formé dans la masse dudit substrat, ladite zone active étant constituée de quatre poutres en silicium monocristallin, disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres et de longueur déterminée selon une direction longitudinale, adaptées pour subir des déformations 20 mécaniques longitudinales par allongement ou contraction, lesdites poutres étant encastrées par chacune de leurs extrémités respectives à des moyens d'ancrage formant saillie au fond du puits et découplés mécaniquement des bords dudit puits, de sorte que la face inférieure de chaque poutre en silicium est désolidarisée 25 mécaniquement dudit support, des premières et deuxièmes poutres étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif et des troisièmes et quatrièmes poutres étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif. 30 De préférence, les première et deuxième poutres sont constituées par la paire de poutres extérieures des quatre poutres disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres et les troisième et quatrième poutres sont constituées par la paire de poutres intérieures des quatre poutres disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres. Selon un premier mode de réalisation, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres, étant égales, lesdites premières, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe. lo Selon un second mode de réalisation, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres, étant différentes, lesdites premières et deuxièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de 15 même signe, lesdites troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, identique au signe des coefficients de dérive en température des premières et deuxièmes poutres, et le rapport entre les valeurs absolues des coefficients de dérive en température respectivement 20 des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres est égal à l'inverse du rapport entre les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres. 25 Avantageusement, le microsystème comprend des moyens d'ajustement des coefficients de dérive en température des poutres. De préférence, les moyens d'ajustement des coefficients de dérive en température sont constitués par des résistances d'ajustement du coefficient de dérive en température associées 30 respectivement à chaque poutre. Avantageusement, le microsystème comprend une circuiterie électronique de conditionnement, intégrée dans des zones du substrat sensiblement à proximité de la zone active, ladite circuiterie de conditionnement étant adaptée à interconnecter les résistances électriques des quatre poutres, ainsi que les résistances d'ajustement du coefficient de dérive en température associées respectivement à chaque poutre, de manière à former un montage en pont de Wheatstone. Conformément à l'invention, les résistances des premières et deuxièmes poutres sont arrangées dans deux branches opposées du pont de Wheatstone, en série respectivement avec la résistance d'ajustement du coefficient de dérive en température associée à ladite poutre, et les résistances des troisièmes et quatrièmes poutres sont arrangées dans les deux autres branches opposées du pont, en série respectivement avec la résistance d'ajustement du coefficient de dérive en température associée à ladite la poutre.

De préférence, ladite circuiterie électronique de conditionnement comprend des moyens de conversion analogique-numérique adaptés à transformer les signaux de mesure issus du pont de Wheatstone en signaux numériques. De préférence, ladite circuiterie électronique de conditionnement comprend des moyens de transmission des signaux numériques par l'intermédiaire d'une boucle de courant. Avantageusement, ladite circuiterie de conditionnement comprend des moyens de calcul adaptés à corriger lesdits signaux numériques en fonction d'une information de mesure de température et du coefficient de dilatation linéaire du matériau constituant ladite structure, de manière à éliminer l'effet des déformations purement thermiques. De préférence, ledit support est constitué d'une couche isolante adaptée à être collée sur la surface de la structure.

Selon une variante de réalisation, le microsystème peut comprendre deux zones actives, adaptées à effectuer des mesures dans deux directions perpendiculaires.

Selon une autre variante de réalisation, le microsystème peut comprendre trois zones actives, adaptées à effectuer des mesures dans trois directions faisant des angles entre elles de 45°, 60° ou 120°.

L'invention concerne encore un procédé de fabrication d'un microsystème électromécanique, adapté à la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - déposer une couche isolante sur une face d'un substrat de lo silicium monocristallin, ladite couche isolante formant support adapté à être collé sur la surface de la structure. - former, sur la face opposé dudit substrat, un puits réalisé dans la masse dudit substrat, comprenant des moyens d'ancrage formant saillie au fond dudit puits et découplés mécaniquement des 15 bords dudit puits ; - graver, dans le fond dudit puits, entre lesdits moyens d'ancrage, quatre poutres s'étendant sur une longueur déterminée selon une direction longitudinale correspondant à la direction des déformations; 20 - graver la face inférieure desdites poutres, de façon à former un espace vide entre ladite couche formant support et la face inférieure desdites poutres, lesdites poutres étant encastrées par chacune de leurs extrémités respectives auxdits moyens d'ancrage ; - doper lesdites poutres de manière à ce que des premières et 25 deuxièmes poutres présentent des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif et des troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif. Selon un premier mode de réalisation, les valeurs absolues des 30 coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres étant égales, l'étape de dopage consiste en outre à doper lesdites poutres de manière à ce que lesdites première, deuxième, troisième et quatrième poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe. Selon un seconde mode de réalisation, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres étant différentes, l'étape de dopage consiste en outre à doper lesdites poutres de manière à ce que lesdites premières et deuxièmes poutres présentent des coefficients de dérive en io température égaux et de même signe, lesdites troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, identique au signe des coefficients de dérive en température des premières et deuxièmes poutres, et le rapport entre les valeurs absolues des coefficients de is dérive en température respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres est égal à l'inverse du rapport entre les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres. 20 Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend en outre une étape de conditionnement consistant à interconnecter les résistances électriques des quatre poutres de manière à former un montage en pont de Wheatstone, dans lequel les résistances des premières et deuxièmes poutres sont arrangées dans deux branches 25 opposées du pont de Wheatstone et les résistances des troisièmes et quatrièmes poutres sont arrangées dans les deux autres branches opposées du pont. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation 30 particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1A est un schéma illustrant une vue de dessus du microsystème électromécanique selon la présente invention; - la figure 1B est un schéma illustrant une coupe selon l'axe E-E du microsystème de la figure 1 ; - la figure 1C est un schéma illustrant une coupe selon l'axe A- A de la vue du microsystème de la figure 1; - les Figures 2A à 2F sont des schémas illustrant un détail du procédé de fabrication du microsystème électromécanique selon la présente invention; lo - la Figure 3 est un schéma illustrant un montage électrique en pont de Wheatstone des résistances électriques formant la partie active du microsystème électromécanique selon la présente invention; - la Figure 4 est un schéma fonctionnel de la partie circuit de ls conditionnement et de mesure du microsystème électromécanique selon la présente invention. La présente invention repose en partie sur le constat suivant. Du fait de l'émergence des technologies MEMS, il est désormais possible d'envisager l'intégration monolithique de systèmes 20 hétérogènes à l'aide de technologies de circuits intégrés standards, par exemple de type CMOS, comprenant la partie sensible du capteur ainsi que son électronique de conditionnement et traitement. L'intégration de la partie électronique de conditionnement et traitement au plus près de l'élément sensible permet ainsi une 25 diminution notable des coûts de réalisation tout en améliorant les performances des capteurs, notamment par un traitement approprié du bruit. La Figure 1A illustre une vue de dessus du microsystème électromécanique selon la présente invention, adapté à mesurer des déformations mécaniques selon un axe longitudinal E-E. Le microsystème électromécanique comprend un substrat 10 en matériau semi-conducteur, par exemple en silicium monocristallin, muni d'une zone active 11, sensible aux déformations mécaniques, disposée sensiblement au centre du substrat, dans un puits 12 formée dans la masse du substrat, de forme sensiblement rectangulaire. Les dimensions de la zone active 11 sont très réduites, par exemple de l'ordre d'environ 0,25 mm par 0,6 mm. Comme illustré sur les vues en coupes selon les axes E-E et A- lo A représentés aux figures 1B et 1C, le substrat 10 en silicium monocristallin est revêtu d'une couche isolante 15, déposée sur la face opposée à celle accueillant la zone active 11. Cette couche 15 constitue le support du microsystème électromécanique et est adaptée à être collée sur la surface d'une structure, à l'endroit de la 15 structure où les déformations mécaniques doivent être mesurées. La couche isolante 15 est par exemple constituée en dioxyde de silicium et, de façon générale, par tout autre composant ayant des propriétés d'isolation et d'adhérence sur les matériaux sur lesquels les déformations mécaniques doivent être mesurées. 20 Les formes et les géométries des structures sur lesquelles le microsystème doit être collé ne sont cependant pas toujours parfaitement planes. La structure elle-même du microsystème doit donc être telle que celui-ci puisse s'adapter à ces différentes formes. A cet effet, le microsystème comprend d'une part, comme 25 indiqué sur la figure 1A, quatre tranchées 20 parallèles à la direction longitudinale de mesure E-E, dans le prolongement de la zone active 11, respectivement deux tranchées 20 s'étendant entre un bord transversal du puits 12 et un bord transversal du substrat 10 et deux autres tranchées 20 s'étendant entre l'autre bord transversal du puits 30 12 et l'autre bord transversal du substrat 10. D'autre part, on peut également prévoir quatre tranchées 21 formées dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de mesure E-E, dans le prolongement de la zone active 11, respectivement deux tranchées 21 s'étendant entre un bord longitudinal du puits 12 et un bord longitudinal du substrat 10 et deux autres tranchées 21 s'étendant entre l'autre bord longitudinal du puits 12 et l'autre bord longitudinal du substrat 10. Par ailleurs, la zone active 11 est avantageusement désolidarisée du reste du microsystème par deux tranchées 22 perpendiculaires à la direction longitudinale de mesure E-E, lo s'étendant respectivement sur une partie du substrat sensiblement le long des bords transversaux du puits 12. Des lames flexibles de liaison sont en outre réalisées au fond de ces tranchées 22. Grâce à cet ensemble d'aménagements, il est possible de coller le microsystème sur des surfaces avec des rayons de 15 courbure pouvant descendre jusqu'à environ 5 mm. Dans les cas où le microsystème est utilisé pour faire des mesures de grandes déformations (plus de 10 000 pm/m), l'ensemble du substrat 10 ne doit alors pas être soumis à l'intégralité des déformations à mesurer, car ceci engendrerait des contraintes 20 mécaniques très importantes. Ces contraintes mécaniques seraient alors gênantes, en particulier dans les zones autour de la zone active centrale 11 où doivent être implantés des circuits électroniques de conditionnement et d'exploitation des signaux générés par les éléments de la zone active, comme il sera vu plus 25 en détail par la suite. En effet, le fonctionnement de ces circuits électroniques obtenus par dopage serait défaillant sinon profondément perturbé, car la présence de contraintes dans les jonctions des circuits modifie leurs propriétés (niveau d'énergie, gain en courant, etc.), les empêchant d'assurer convenablement leurs 30 fonctions.

Selon ce mode de réalisation particulier concernant une application du microsystème selon l'invention à la mesure de grandes déformations, il ne faut donc pas que les déformations à mesurer puissent se transmettre intégralement à l'ensemble du substrat, en particulier, dans toutes les zones autres que la zone active centrale 11. Pour ce faire, on peut prévoir que ces autres zones du substrat du microsystème soient découplées plus ou moins efficacement des déformations mécaniques de la structure sur laquelle les déformations doivent être mesurées. Le découplage peut io être réalisé à l'aide d'une couche 24 de matériau type résine à bas module d'élasticité déposée par un procédé du type PECVD (en anglais Plasma Enhance Chemical Vapor Deposit) ou équivalent, entre la couche 15 et le substrat 10 au niveau des zones concernées du substrat autres que la zone active centrale 11. 15 Nous allons maintenant décrire plus en détail la zone active centrale 11 du microsystème électromécanique selon l'invention. La zone active 11 du microsystème électromécanique est constituée de quatre poutres en silicium monocristallin respectivement 1, 2, 3 et 4, disposées sensiblement parallèlement les unes aux autres et de 20 longueur déterminée selon la direction longitudinale définie par l'axe E-E, correspondant à la direction des déformations que l'on cherche à mesurer. Les poutres 1, 2, 3 et 4 sont ainsi adaptées pour subir des déformations mécaniques longitudinales par allongement ou contraction. Elles présentent par exemple une section carrée, de 25 préférence d'environ 20 pm de coté. Les dimensions de la section carrée ne sont pas indépendantes de la longueur des poutres, du fait que le dispositif doit pouvoir mesurer des déformations de mêmes amplitudes maximales en allongement et en contraction. En allongement, 30 l'amplitude est limitée par la résistance mécanique en traction du silicium. Par contre en contraction, en plus de la résistance mécanique en compression du silicium, il y a le flambage des poutres qui peut limiter l'amplitude. Les dimensions des poutres (longueur et section), doivent donc être telles que l'effort de compression reste en permanence en dessous de l'effort critique de flambement. Pour cela, ces dimensions (longueur : L et coté : c de la ( 7r C section carrée) doivent être telles que E. < L / , Emax étant la déformation maximale en allongement ou en contraction des poutres. Par exemple, avec des dimensions telles que L= 250 pm et c= 20 pm, la déformation maximale en allongement ou en contraction Emax des poutres doit être inférieures à 21 055 pm/m, les amplitudes maximales de déformations mesurables sont donc comprises entre 10 000 et 20 000 pm/m. Des amplitudes maximales plus importantes peuvent être obtenues moyennant des

aménagements présentés plus loin. Les poutres 1, 2, 3 et 4 sont plus précisément encastrées par chacune de leurs extrémités respectives à des moyens d'ancrage 13 et 14 formant saillie au fond du puits 12 à chacune des extrémités respectives du puits dans la direction de mesure longitudinale E-E, de sorte que la face inférieure INF de chaque poutre est désolidarisée mécaniquement du support 15, comme illustré plus clairement aux figures 1B et 1C Les moyens d'ancrage 13 et 14 sont par exemple réalisés sous la forme de barreaux parallélépipédiques à base rectangulaire, adaptés pour être échancrés au niveau de chaque poutre. Ces barreaux sont découpés par usinage électrochimique dans la masse du substrat de silicium monocristallin 10, lors d'une phase de réalisation des formes de base du microsystème. Les bases de ces barreaux sont collées par l'intermédiaire de la couche isolante formant support sur la surface de la structure sur laquelle les déformations mécaniques sont à mesurer. Les moyens d'ancrage 13 et 14 sont d'une part, découplés mécaniquement des bords longitudinaux 12a et 12b du puits 12 et, d'autre part, du reste du microsystème, par l'intermédiaire des tranchées 22 formées sensiblement le long des bords transversaux du puits 12. Selon cette configuration, la zone active 11 constituée par les poutres 1, 2, 3 et 4 suspendues aux barreaux parallélépipédiques 13 io et 14, formant moyens d'ancrage des poutres au microsystème électromécanique, est donc découplée mécaniquement du reste du substrat en silicium monocristallin du microsystème électromécanique, permettant ainsi d'éviter que des déformations communiquées par la structure sur laquelle est destiné à être collé le 15 microsystème électromécanique, ne viennent perturber le mode de déformation en allongements et en contractions pures des poutres de la zone active. En outre, selon une variante de réalisation, le découplage de la zone active 11 du reste du substrat peut être renforcé, comme 20 illustré figure 1B, par des tranchées latérales profondes 18 usinées dans les barreaux parallélépipédiques 13 et 14 selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de mesure E-E. Ainsi, selon cette configuration, lorsque la structure sur laquelle le microsystème électromécanique selon l'invention est collé, se 25 déforme dans la direction des poutres (axe E-E), c'est-à-dire qu'elle s'allonge ou qu'elle se contracte, la longueur L des poutres varie. Cette variation de longueur est identique à la variation de la longueur de base LO de la structure dans la direction des poutres. En posant AL la variation de longueur de base LO de la structure, les 4 poutres 30 1, 2, 3 et 4 sont toutes soumises à une déformation mécanique uniforme égale à L L/L qui est égale à la déformation mécanique de la structure z\L/LO divisé par un coefficient d'échelle égal à L/L0. En conséquence, le système indique la déformation moyenne de la structure sur la surface recouverte par les 4 poutres en multipliant la déformation détectée au niveau des poutres en allongements contractions par le coefficient d'échelle qui est défini au moment de la construction du microsystème. La disposition qui consiste à avoir une longueur de base LO de détection des déformations de la structure sur laquelle le lo microsystème électromécanique selon l'invention est collé, différente de la longueur active L des poutres permet de fabriquer des microsystèmes dont l'étendue de mesure en déformations est adaptée à l'utilisation pour lesquelles ils sont destinés. Un exemple de réalisation dans lequel la longueur L des poutres est à peu prés 15 égale à la longueur de base LO conduit à une étendue de mesure d'environ 15 000 pm/m. Avec la technologie employée dans le présent mode de réalisation, il est possible de porter le coefficient d'échelle L/LO à une valeur de 3,33. Ce qui fait qu'il est possible de fabriquer des MEMS avec des étendues de mesures pouvant 20 atteindre 50 000 pm/m. Du fait que la partie inférieure INF des poutres 1, 2, 3 et 4 est désolidarisée mécaniquement de la couche isolante 15 formant le support du microsystème électromécanique, les déformations de la structure dans les autres directions que la direction longitudinale des 25 poutres selon l'axe E-E ne perturbent pas le mode de déformation de ces dernières. En particulier, les poutres de la zone active du microsystème électromécanique selon l'invention sont toujours soumises à la même déformation longitudinale L L/L quelles que soient les déformations transversales. 30 II en découle que les mesures de déformation issue du microsystème électromécanique selon l'invention ne présentent pas d'erreur dues à la présence de déformations transversales (erreurs dues à l'effet transversal). Selon un principe de l'invention, les poutres 1, 2, 3 et 4 de la zone active du substrat sont dopées de telle manière que, premièrement, elles soient conductrices de l'électricité, deuxièmement, la mobilité des porteurs (électrons ou trous) soit proportionnelle aux déformations mécaniques d'allongement ou de contraction des poutres et, troisièmement, elles soient le plus possible insensibles aux variations de température. lo De façon connue en soit, le fonctionnement d'une jauge de déformation est fondé sur la variation de la résistance électrique de la jauge proportionnellement à sa déformation. C'est le coefficient de sensibilité k qui traduit cette proportionnalité, suivant la relation : OR AL =k R L 15 Le coefficient de sensibilité k caractérise donc la sensibilité de la jauge et indique le rapport entre la déformation et la modification de la résistance induite. Selon l'invention, en jouant sur la nature et les concentrations des atomes d'impuretés utilisés lors du dopage, il est possible 20 d'obtenir pour chaque poutre des coefficients de sensibilité aux déformations longitudinales de signe positif ou négatif et d'amplitude pouvant varier dans de grandes proportions. La valeur absolue de k peut être comprise entre 100 et 200. Ces possibilités sont mises à profit selon l'invention, d'abord 25 pour avoir des première et deuxième poutres avec des coefficients de sensibilité positifs rigoureusement égaux et des troisième et quatrième poutres avec des coefficients de sensibilité négatifs rigoureusement égaux aussi.

Le signe de la variation de la résistance d'une poutre dépend donc du dopage en impuretés de cette dernière. Ainsi, les résistances des poutres dont le coefficient de sensibilité est positif agissent dans un sens, tandis que les résistances des poutres dont s le coefficient de sensibilité est négatif agissent dans le sens opposé. Selon un exemple de réalisation, les premières et deuxièmes poutres, prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif sont constituées par la paire de poutres extérieures de l'alignement de poutres, à savoir les poutres l0 1 et 4, tandis que les troisièmes et quatrièmes poutres, prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif sont constituées par la paire de poutres intérieures de l'alignement de poutres, à savoir les poutres 2 et 3. On sait par ailleurs que les jauges à semi-conducteur sont très 15 sensibles aux effets de la température. Aussi, pour pallier ces effets, selon un autre principe de l'invention, le dopage est fait de telle manière que les coefficients de dérive en température de toutes les poutres, respectivement 1, 2, 3 et 4, soient de même signe et tous égaux, si les coefficients de 20 sensibilité positifs des deux poutres 1 et 4 sont égaux aux coefficients de sensibilité négatifs des deux poutres 2 et 3, en valeurs absolues. Par contre, si les coefficients de sensibilité positifs des deux poutres 1 et 4 ne sont pas égaux aux coefficients de sensibilité 25 négatifs des deux poutres 2 et 3, en valeurs absolues, alors le dopage est réalisé de manière à ce que : - les deux poutres 1 et 4 présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, - les deux autres poutres 2 et 3 présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, identique au signe des coefficients de dérive en température des deux poutres 1 et 4, et - le rapport des coefficients de dérive en température est égal à l'inverse de la valeur absolue du rapport des coefficients de sensibilité longitudinale. Selon une variante, l'ajustement précis des coefficients de sensibilité longitudinale et des coefficients de dérive en température peut être réalisé grâce à une disposition particulière du ro microsystème qui permet d'associer à chaque poutre un élément résistif Re; (i=1, 2, 3, 4). Le dopage des poutres est fait de telle manière que les coefficients de sensibilité longitudinale des poutres soient parfaitement identiques pour chaque paire de poutres considérée, respectivement 1 et 4 et 2 et 3. Le dopage des zones, 15 non représentées, constituant les résistances d'ajustement des coefficients de dérives en température est fait de telle manière que les valeurs de résistances R01 et leur coefficient de dérive en température soient tels que dans chacune des 2 paires d'ensembles poutre i+résistance Roi, les coefficients de sensibilité longitudinale et 20 les coefficients de dérives en température soient rigoureusement les mêmes et qu'entre les 2 paires, les conditions d'équilibrage des dérives en température soient satisfaites (rapport des coefficients de dérives en température égal à la valeur absolue de l'inverse du rapport des coefficients de sensibilité longitudinale). 25 Le procédé de fabrication est adapté (choix des techniques de micro usinage pour chacune des opérations élémentaires, traitements thermiques intermédiaires, etc...) de manière à maitriser parfaitement les contraintes dans les poutres. Par exemple, les contraintes dans les poutres sont nulles quand le microsystème n'est 30 soumis à aucune déformation. Il peut être avantageux de faire en sorte que les poutres soient en traction (de l'ordre de 500 MPa) lorsque les déformations mécaniques à mesurer sont nulles. Ceci permet d'augmenter l'étendue de mesures. De plus, une bonne maitrise des contraintes dans le silicium dopé permet d'ajuster plus finement les coefficients de sensibilité longitudinale et les coefficients de dérives en température. En référence à la figure 1A, le microsystème électromécanique comprend encore une circuiterie électronique de conditionnement 5, intégrée dans des zones 25, 26, 27, 28, 29 et 30 du substrat sensiblement à proximité de la zone active 11. Cette circuiterie de 7o conditionnement est notamment adaptée à interconnecter les résistances électriques R1, R2, R3 et R4 respectivement des quatre poutres 1, 2, 3 et 4, ainsi que les résistances d'ajustement du coefficient de dérive en température ROI, R02, R03, R04, de manière à former un montage en pont de Wheatstone, comme illustré à la 15 figure 3. Ce montage forme ainsi un montage en pont complet, puisqu'on travaille en pont de Wheatstone constitué de quatre jauges formées par les quatre poutres 1, 2, 3 et 4 respectivement associées à leurs 4 résistances d'ajustement du coefficient de dérive en température. 20 Dans le montage en pont de Wheatstone selon l'invention, les résistances des poutres sont arrangées de sorte que les résistances R1 et R4 des poutres 1 et 4 présentant un coefficient de sensibilité de signe positif soient dans deux branches opposées br1 et br4, et que les résistances R2 et R3 des poutres 2 et 3 présentant un 25 coefficient de sensibilité de signe négatif soient dans les deux autres branches opposées br2 et br3 du pont. Ainsi, deux résistances adjacentes du pont agissent en sens opposé et deux résistances opposées du pont agissent dans le même sens. Selon cette configuration, si les impératifs de dopage énoncés 30 ci-avant sont respectés, les dérives en température s'annulent et la sensibilité est 4 fois plus grande que s'il n'y avait qu'une poutre.

La figure 4 illustre un schéma fonctionnel de la circuiterie électronique de conditionnement 5, intégrée au substrat 10 dans les zones 25, 26, 27, 28, 29 et 30 entourant la zone active 11, avantageusement disponible pour réaliser l'implantation de circuits.

La circuiterie électronique de conditionnement 5 met donc en oeuvre des moyens de conditionnement COND adaptés, en premier lieu, à interconnecter dans un pont de Wheatstone selon les principes exposés ci-dessus, d'une part les résistances électriques des quatre poutres et d'autre part les résistances d'ajustement des io coefficients de dérive en température. Par ailleurs, compte-tenu du fait que le support du microsystème électromécanique selon l'invention est collé directement sur la surface de la structure sur laquelle les déformations mécaniques doivent être mesurées, il va se trouver 15 porté à la même température que cette dernière. Or, les coefficients de dilatation thermique du matériau de la structure et du silicium étant généralement différents, une déformation d'origine thermique s'ajoute aux déformations provenant des contraintes que l'on souhaite déterminer. 20 Aussi, selon un mode de réalisation particulier, le microsystème peut comprendre des moyens de mesure de température, par exemple une sonde de mesure de température adaptée à fournir une information relative à la température à laquelle est porté le microsystème électromécanique. 25 Cette information de température sera alors utilisée par la circuiterie électronique pour effectuer une correction automatique des dérives en température des signaux de mesure fournis et ainsi compenser automatiquement les erreurs de mesure dues aux dilatations thermiques du matériau sur lequel les déformations sont 30 mesurées, en mettant en oeuvre des calculs appropriés de corrections en fonction de cette information par une technique numérique comme il sera vu plus loin. La qualité des résultats de mesure est ainsi améliorée. Ainsi, les moyens COND assurent également le conditionnement électronique de la sonde de mesure de température permettant d'éliminer l'effet des dilatations purement thermiques. Selon l'exemple de la figure 4, la circuiterie électronique 5 comprend encore des moyens de pré-amplification AMP_P et io AMP_T respectivement du signal de déséquilibre du pont de Wheatstone et du signal de mesure de température. Les sorties des moyens de pré-amplification sont connectées à des moyens d'échantillonnage ECH. La sortie des moyens d'échantillonnage est connectée, par l'intermédiaire de moyens de multiplexage MUX, à 15 des moyens de conversion CONV des signaux de mesures analogiques pré-amplifiés en signaux numériques, lesquels sont fournis, par l'intermédiaire de moyens de démultiplexage DEMUX, à des moyens de calcul numérique CALCUL pour corriger les signaux de mesure représentatifs des déformations des poutres en leur 20 retirant la composante liée aux dilatations purement thermiques. La sortie des moyens de calcul est alors fournie à des moyens de mise en forme et de transmission TRANSM des signaux de déformation mécanique numérisés et corrigés. La circuiterie comprend également des moyens d'alimentation ALIM destinés notamment à 25 fournir l'énergie électrique nécessaire à l'alimentation en tension électrique du pont de Wheatstone et des composants susmentionnés réalisant l'ensemble des fonctions du microsystème, avec notamment le convertisseur analogique numérique. Les moyens de calcul numérique CALCUL sont donc 30 avantageusement préprogrammés pour calculer les corrections à apporter aux déformations indiquées par les poutres afin d'obtenir des déformations mécaniques pures, c'est-à-dire des déformations qui correspondent effectivement à des contraintes mécaniques et pas à des déformations de libres dilatations thermiques. Les valeurs des paramètres du calcul sont adaptées au matériau sur lequel le s microsystème va être utilisé. Elles prennent en compte, en particulier, le coefficient de dilatation linéaire du matériau. Cette opération est l'équivalent de l'auto-compensation en température des jauges à trames pelliculaires pour un matériau donné. La différence c'est que dans le cas de la présente invention, l'opération io est réalisée avec un calcul numérique rigoureux alors que pour les jauges à trames pelliculaires elle est réalisée approximativement en adaptant, par tâtonnement, la composition et les traitements thermiques des alliages de grilles pour modifier leurs propriétés physiques. Le processus de fabrication est optimisé 15 expérimentalement jusqu'à obtenir un alliage dont le coefficient de dérive en température de la résistance produit, pour une variation de température donnée, une variation relative de résistance à peu prés égale et de signe opposé à la variation relative de résistance due à la libre dilatation thermique de l'alliage. Cette technique nécessite 20 des mises au point de processus de fabrication longues et coûteuses. Les résultats sont satisfaisants, mais l'auto-compensation n'est jamais parfaite. Les défauts d'auto-compensation se caractérisent par des écarts par rapport à zéro des variations relatives de résistances de jauges collées sur des pièces 25 non sollicitées mécaniquement lorsque leurs températures varient. L'habitude est de tracer les courbes montrant les évolutions de ces écarts sur toute la plage d'utilisation en température des jauges. Ces courbes sont appelées les courbes de déformations apparentes des jauges. En moyenne les courbes de déformations apparentes des 30 jauges auto-compensées en température ont une pente d'environ lpm/m/°C. Ce défaut est accepté, car c'est plus de 10 fois mieux que s'il n'y avait pas d'auto-compensation en température. Avec la technique numérique mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention, le résultat sera encore au moins 10 fois meilleur qu'avec l'auto-compensation actuelle. En plus, il n'y a pas de mise au point. Il suffit de connaître avec précision la valeur du coefficient de dilatation du matériau sur lequel sera utilisé le micro système. Comme on l'a vu, la circuiterie électronique 5 peut donc être adaptée pour intégrer tout le conditionnement permettant d'obtenir un signal de mesure numérique haut niveau. De préférence, les signaux numériques corrigés de déformations mécaniques fournis par les moyens de calcul sont transformés par les moyens de transmission TRANSM en un train d'impulsions de variations de courant sur la ligne d'alimentation électrique du microsystème se présentant sous la forme d'une boucle de courant. La boucle de courant se compose de deux fils assurant donc à la fois l'alimentation du microsystème et de la circuiterie de conditionnement et le transfert de l'information acquise et numérisée sous la forme de variations d'intensité d'un courant dont les amplitudes représentent les bits 0 et 1 (amplitude maximale quand un bit d'information numérisée est à 1 et amplitude minimale dans le cas d'un bit à 0). Ceci a plusieurs avantages. Premièrement, la transmission de l'information mesurée se fait avec des signaux numériques hauts niveaux, de variations de courant dans une boucle. Ce mode de transmission est celui qui a la meilleure immunité aux fortes perturbations électromagnétiques, après la transmission par fibre optique. Deuxièmement, La transmission se fait sur les deux fils d'alimentation du microsystème. Il n'y a pas besoin de fils supplémentaires. Le câblage est donc notablement simplifié. Troisièmement, en adaptant le protocole de communication sur la ligne, il est possible de faire transiter aussi la commande et/ou la synchronisation de l'échantillonnage des mesures avec le système d'enregistrement sans rajouter de fil supplémentaire.

L'invention est présentée dans la version jauge unidirectionnelle. Dans le principe rien n'empêche de concevoir un microsystème électromécanique qui intégrerait sur le même substrat deux zones actives juxtaposées similaires à celle déjà décrite, faisant des mesures dans deux directions perpendiculaires ou même trois zones actives disposés selon des angles connus (45, 60 ou 1200). De cette manière, les rosettes bidirectionnelles et tri directionnelles de jauges de déformation, très utilisées en analyse expérimentale de contraintes, seraient avantageusement remplacées. On va maintenant décrire plus en détail le procédé de fabrication du microsystème électromécanique selon l'invention, en particulier de sa zone active. Une couche isolante 15 jouant le rôle de support est déposée sur l'une des faces du substrat de base en silicium monocristallin. A ce stade, le substrat de silicium monocristallin a déjà subi une série d'opérations préparatoires, permettant notamment de réaliser par dopage des liaisons conductrices entre les extrémités des poutres qui seront formées par micro-usinage par la suite, ainsi que les résistances d'ajustement des coefficients de dérive en température prévues pour être associées aux dites poutres. Une opération de dépôt de la couche 24 mentionnée plus haut peut également avoir été mise en oeuvre. Ce dépôt est alors recouvert par la couche isolante 15 formant support du microsystème.

Puis, sur la face opposée du substrat de silicium, on dépose une couche de résine photosensible, que l'on vient insoler, de manière à obtenir le masque servant à délimiter des zones du substrat prévues pour être soumises à une opération de gravure pour l'usinage des formes de base du microsystème, c'est-à-dire le puits 12, les tranchées 20, 21 et 22, et les barreaux parallélépipédiques 13 et 14 en saillie au fond de la tranchée 12, avec leurs formes échancrées au niveau de chaque zone du barreau destinée à supporter une extrémité de poutre, selon l'exemple de réalisation décrit. Ces formes de base sont typiquement réalisées par gravure chimique en mode isotrope, par exemple avec de la potasse (KOH). Les poutres seront alors formées au fond du puits 12 entre les barreaux parallélépipédiques 13 et 14, comme on le verra plus en détail par la suite. On réalise ensuite la zone active du microsystème électromécanique constituées par les poutres 1, 2, 3 et 4, prévues lo pour être suspendues par chacune de leurs extrémités respectives aux moyens d'ancrages 13 et 14 et ainsi découplées mécaniquement du reste de la structure du microsystème. Le détail de l'usinage de ces poutres est donné en référence aux figures 2A à 2F (coupe selon l'axe A-A).

15 Dans un premier temps, on dépose sur le substrat 10 préformé, et donc en particulier au niveau du fond de la tranchée 12 réalisée dans la masse du substrat 10, une couche 31 de résine photosensible (figure 2A). On créé alors, par insolation de la couche 31, le masque correspondant aux quatre poutres à former au fond 20 de la tranchée 12 entre les deux moyens d'ancrage 13 et 14 selon la direction longitudinale définie par l'axe E-E. (figure 2B). Ensuite, on réalise l'usinage des faces verticales des poutres 1, 2, 3 et 4, en utilisant une technique de gravure sèche de type RIE (Reactive Ion Etching en anglais) par exemple (figure 2C). Puis, après élimination 25 des résidus du masque, on dépose une nouvelle couche 32 de résine photosensible (figure 2D) et on créé un nouveau masque par insolation de ladite couche 32, de manière à protéger les poutres 1, 2, 3 et 4 gravées précédemment au fond de la tranchée 12 (figure 2E). Enfin, on réalise l'usinage des faces inférieures des poutres 1, 30 2, 3 et 4, par gravure chimique en mode isotrope avec par exemple de l'acide fluorhydrique (figure 2F), de manière à graver le fond de la tranchée 12 jusqu'au support 15, jusqu'à libérer les faces inférieures INF des poutres 1, 2, 3 et 4 du support, ces dernières étant alors uniquement maintenues par leurs extrémités respectives au niveau des deux moyens d'ancrage 13 et 14 délimitant chaque extrémité de la tranchée. Au besoin des opérations de traitements thermiques ou des aménagements des opérations d'usinage sont réalisées au cours des différentes étapes d'usinage qui viennent d'être décrites afin de maintenir à zéro ou à des valeurs aussi proches que possible de io zéro les contraintes mécaniques à l'intérieur des poutres. Une fois la zone active du microsystème électromécanique réalisé, et après une phase de nettoyage, on réalise le dopage des quatre poutres suspendues constituant cette zone active, selon les principes déjà exposés plus haut. Les coefficients de sensibilité 15 longitudinale et de dérive en température respectifs des quatre poutres peuvent ainsi être réalisés avec des valeurs très précises et de manière très répétitive. On réalise alors par dopage la circuiterie électronique de conditionnement se trouvant dans les zones 25, 26, 27, 28, 29 et 30 20 sur la figure 1A ainsi que les interconnexions nécessaires. Enfin, une dernière étape d'encapsulation du microsystème électromécanique peut être mise en oeuvre.

Claims

REVENDICATIONS1. Microsystème électromécanique, adapté à la mesure de déformations mécaniques à la surface d'une structure, caractérisé en ce qu'il comprend un support surmonté d'un substrat (10) en silicium monocristallin, ledit substrat étant muni d'au moins une zone active (11) sensible aux déformations mécaniques, disposée sensiblement au centre dudit substrat dans un puits (12) formé dans la masse dudit substrat, ladite zone active étant constituée de quatre poutres (1, 2, 3, 4) en silicium monocristallin, disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres et de longueur (L) déterminée selon une direction longitudinale (E-E), adaptées pour subir des déformations mécaniques longitudinales par allongement ou contraction, lesdites poutres étant encastrées par chacune de leurs extrémités respectives à des moyens d'ancrage (13, 14) formant saillie au fond du puits et découplés mécaniquement des bords (12a, 12b) dudit puits (12), de sorte que la face inférieure (INF) de chaque poutre en silicium est désolidarisée mécaniquement dudit support, des premières et deuxièmes poutres (1, 4) étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) étant prévues pour présenter des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif.
2. Microsystème selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et deuxième poutres (1, 4) sont constituées par la paire de poutres extérieures des quatre poutres disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres et les troisième et quatrième poutres (2,
3) sont constituées par la paire de poutres intérieures des quatre poutres disposées sensiblement parallèlement les unes par rapport aux autres.3. Microsystème électromécanique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres (1,
4) et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3), étant s égales, lesdites premières, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe. 4. Microsystème électromécanique selon la revendication 1 lo ou 2, caractérisé en ce que, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres (1, 4) et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3), étant différentes, lesdites premières et deuxièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, 15 lesdites troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, identique au signe des coefficients de dérive en température des premières et deuxièmes poutres, et le rapport entre les valeurs absolues des coefficients de dérive en température respectivement des premières 20 et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres est égal à l'inverse du rapport entre les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres. 25
5. Microsystème électromécanique selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ajustement des coefficients de dérive en température des poutres. 30
6. Microsystème électromécanique selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement des coefficients de dérive en température sont constitués par des résistancesd'ajustement du coefficient de dérive en température associées respectivement à chaque poutre.
7. Microsystème électromécanique selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une circuiterie électronique de conditionnement (5), intégrée dans des zones (25, 26, 27, 28, 29, 30) du substrat sensiblement à proximité de la zone active (11), ladite circuiterie de conditionnement étant adaptée à interconnecter les résistances électriques (R1, R2, R3, R4) des quatre poutres (1, 2, io 3, 4), ainsi que les résistances (ROI, R02, R03, R04) d'ajustement du coefficient de dérive en température associées respectivement à chaque poutre, de manière à former un montage en pont de Wheatstone. 15
8. Microsystème électromécanique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les résistances (R1, R4) des premières et deuxièmes poutres (1, 4) sont arrangées dans deux branches opposées (br1, br4) du pont de Wheatstone, en série respectivement avec la résistance d'ajustement du coefficient de dérive en 20 température associée à ladite poutre, et en ce que les résistances (R2, R3) des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) sont arrangées dans les deux autres branches opposées (br2, br3) du pont, en série respectivement avec la résistance d'ajustement du coefficient de dérive en température associée à ladite la poutre. 25
9. Microsystème électromécanique selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que ladite circuiterie électronique de conditionnement (5) comprend des moyens de conversion analogique-numérique (CONV) adaptés à transformer les 30 signaux de mesure issus du pont de Wheatstone en signaux numériques.
10. Microsystème électromécanique selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite circuiterie électronique de conditionnement (5) comprend des moyens de transmission (TRANS) des signaux numériques par l'intermédiaire d'une boucle de courant.
11. Microsystème électromécanique selon les revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite circuiterie de conditionnement comprend des moyens de calcul (CALCUL) adaptés à corriger lesdits signaux numériques en fonction d'une information de mesure de température et du coefficient de dilatation linéaire du matériau constituant ladite structure, de manière à éliminer l'effet des déformations purement thermiques.
12. Microsystème électromécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support est constitué d'une couche isolante (15) adaptée à être collée sur la surface de la structure.
13. Microsystème électromécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux zones actives, adaptées à effectuer des mesures dans deux directions perpendiculaires.
14. Microsystème électromécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend trois zones actives, adaptées à effectuer des mesures dans trois directions faisant des angles entre elles de 45°, 60° ou 120°.
15. Procédé de fabrication d'un microsystème électromécanique, adapté à la mesure de déformations mécaniquesà la surface d'une structure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - déposer une couche isolante (15) sur une face d'un substrat (10) de silicium monocristallin, ladite couche isolante formant support s adapté à être collé sur la surface de la structure. - former, sur la face opposé dudit substrat (10), un puits (12) réalisé dans la masse dudit substrat, comprenant des moyens d'ancrage (13, 14) formant saillie au fond dudit puits et découplés mécaniquement des bords (12a, 12b) dudit puits ; io - graver, dans le fond dudit puits, entre lesdits moyens d'ancrage, quatre poutres (1, 2, 3, 4) s'étendant sur une longueur déterminée selon une direction longitudinale (E-E) correspondant à la direction des déformations; - graver la face inférieure desdites poutres, de façon à former 15 un espace vide entre ladite couche (15) formant support et la face inférieure (INF) desdites poutres, lesdites poutres étant encastrées par chacune de leurs extrémités respectives auxdits moyens d'ancrage ; - doper lesdites poutres de manière à ce que des premières et 20 deuxièmes poutres (1, 4) présentent des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe positif et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) présentent des coefficients de sensibilité longitudinale égaux de signe négatif. 25
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres (1, 4) et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) étant égales, l'étape de dopage consiste en outre à doper lesdites poutres de manière à ce 30 que lesdites première, deuxième, troisième et quatrième poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe.
17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que, les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale, respectivement des premières et deuxièmes poutres (1, 4) et des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) étant différentes, l'étape de dopage consiste en outre à doper lesdites poutres de manière à ce que lesdites premières et deuxièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, lesdites troisièmes et quatrièmes poutres présentent des coefficients de dérive en température égaux et de même signe, identique au signe des coefficients de dérive en température des premières et deuxièmes poutres, et le rapport entre les valeurs absolues des coefficients de dérive en température respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres est égal à l'inverse du rapport entre les valeurs absolues des coefficients de sensibilité longitudinale respectivement des premières et deuxièmes poutres et des troisièmes et quatrièmes poutres.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de conditionnement consistant à interconnecter les résistances électriques (R1, R2, R3, R4) des quatre poutres (1, 2, 3, 4) de manière à former un montage en pont de Wheatstone, dans lequel les résistances (R1, R4) des premières et deuxièmes poutres (1, 4) sont arrangées dans deux branches opposées (br1, br4) du pont de Wheatstone et les résistances (R2, R3) des troisièmes et quatrièmes poutres (2, 3) sont arrangées dans les deux autres branches opposées (br2, br3) du pont.30