FR2897200A1 - Inducteur integre sur semi-conducteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un inducteur intégré sur semi-conducteur caractérisé en ce qu'il comprend :- un substrat semi-conducteur (1) sur lequel est déposée une membrane (2),- au moins une zone évidée (Z) formée dans le substrat semi-conducteur (1), sous la membrane, la portion de membrane située au dessus de la zone évidée (Z) étant découpée sous la forme d'au moins un motif plan (3) sur lequel est déposée une piste conductrice (P) qui forme un élément inducteur apte à être parcouru par un courant, le motif plan (3) étant constitué d'un élément de membrane (4) et d'au moins une partie resserrée (5, 6) qui constitue un élément de liaison entre l'élément de membrane (4) et la membrane (2) déposée sur le substrat semi-conducteur (1), et- des moyens pour créer un champ magnétique statique dans le plan du motif plan.

Description

INDUCTEUR INTEGRE SUR SEMI-CONDUCTEUR

Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un inducteur intégré sur 5 semi-conducteur. Les inducteurs sont des circuits très fréquemment utilisés en électronique, soit sous forme de composants discrets, soit sous forme de composants intégrés sur Silicium. 10 Un inducteur est généralement composé d'un conducteur en forme de boucle comportant un ou plusieurs tours. Les tours de la boucle peuvent être réalisés autour d'un noyau (c'est la géométrie solénoïde ) ou dans un même plan (c'est la géométrie 15 spirale lorsque le conducteur décrit une spirale ou la géométrie méandre lorsque le conducteur décrit des méandres). La géométrie solénoïde est très utilisée pour réaliser des inducteurs unitaires et la géométrie 20 spirale est très utilisée pour réaliser des associations d'inducteurs. Pour la réalisation d'inducteurs solénoïde ou spirale présentant une inductance élevée, il est connu d'utiliser des noyaux magnétiques faits en 25 matériau magnétique doux à haute perméabilité magnétique. Ce noyau magnétique présente alors un volume total non négligeable devant le volume interne du solénoïde ou la puissance troisième du rayon de la spirale. Il en résulte des inducteurs relativement 30 encombrants dont les dimensions sont comprises entre plusieurs millimètres et plusieurs centimètres peuvent ainsi être réalisés. Dans le cas d'un inducteur à méandres, le noyau magnétique doit recouvrir, sur une épaisseur de l'ordre du rayon des méandres, les deux faces de la structure qui supporte les méandres. Le volume du matériau magnétique est en conséquence également encombrant dans ce cas. Dans le domaine de la microélectronique, un des objectifs essentiels est d'intégrer de plus en plus de composants sur une même puce de silicium et, partant, d'intégrer un maximum d'inducteurs sur des puces de silicium. Un autre objectif essentiel est de diminuer la taille des inductances réalisées sur silicium, à valeur d'inductance donnée. La géométrie spirale est alors la géométrie préférée pour réaliser des inducteurs en microélectronique, du fait qu'elle est planaire et qu'elle requiert un nombre limité de niveaux de métallisation. Un certain nombre de travaux ont été effectués pour tenter de diminuer la taille des inductances spirales à l'aide de couches de matériaux magnétiques doux (cf. Sandwich-Type Ferromagnetic RF integrated Inductor , M. Yamaguchi et al., publié dans IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol 49, N 12, 2001, p 2331 à 2335). Pour une taille donnée, le facteur d'accroissement de la valeur de l'inductance a cependant toujours été relativement faible et, typiquement, est toujours resté inférieur à un facteur 2. On attribue cette limitation au fait que les couches minces de matériaux magnétiques ne permettent pas d'obtenir des volumes de matière magnétique correctement disposés autour des conducteurs, ce qui ne permet pas une augmentation de l'inductance à la mesure de la perméabilité des noyaux utilisés. Par ailleurs, des développements relativement récents ont conduit les dispositifs micro électromécaniques connus sous l'abréviation de dispositifs MEMS (MEMS pour Micro Electro Mechanical Systems ) à être réalisés sous la forme de circuits intégrés. Il est courant de réaliser, dans ces technologies, des pièces vibrantes ou mobiles en translation ou en rotation. L'actionnement de ces pièces est le plus souvent réalisé par des phénomènes électrostatiques. Certains dispositifs MEMS comportent des matériaux magnétiques. On utilise alors couramment des bobinages et, en particulier, des bobinages planaires, pour réaliser des fonctions d'actionnement sur les parties magnétiques. Sont également connus des systèmes de type scanner dans lesquels une couche de matériau magnétique doux est placée sur un axe en flexion et peut être excitée en vibration par un solénoïde externe ou par un réseau de microbobines. Cependant, aucun inducteur intégré sur silicium reposant sur une vibration mécanique dans un champ magnétique statique n'est actuellement connu de l'art antérieur.

Exposé de l'invention L'inducteur intégré sur silicium de l'invention ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus.

En effet l'invention concerne un inducteur intégré sur semi-conducteur caractérisé en ce qu'il comprend : - un substrat semi-conducteur ayant une face sensiblement plane sur laquelle est déposée une membrane, au moins une zone évidée formée dans le substrat semi-conducteur, sous la membrane, la portion de membrane située au dessus de la zone évidée étant découpée sous la forme d'au moins un motif plan sur lequel est déposée une piste conductrice qui forme un élément inducteur apte à être parcouru par un courant, le motif plan étant constitué d'un élément de membrane et d'au moins une partie resserrée qui constitue un élément de liaison entre l'élément de membrane et la membrane déposée sur le substrat semi-conducteur, et - des moyens pour créer un champ magnétique statique dans le plan du motif plan. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention : - la piste conductrice déposée sur l'élément de membrane dessine une spirale formée entre une première extrémité située à l'extérieur de la spirale et une deuxième extrémité située à l'intérieur de la spirale, et - une première partie resserrée est située sur un premier côté de l'élément de membrane, la piste conductrice qui recouvre la première partie resserrée étant formée d'une première fraction de piste conductrice et d'une deuxième fraction de piste conductrice qui relient, respectivement, la première extrémité et la deuxième extrémité à des éléments conducteurs situés sur la membrane déposée sur le substrat semi-conducteur. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins une partie resserrée supplémentaire est vierge de toute piste conductrice. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la partie resserrée supplémentaire vierge de toute piste conductrice est située sur le premier côté de l'élément de membrane, à côté de la première partie resserrée. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la partie resserrée supplémentaire vierge de toute piste conductrice est située sur un deuxième côté de l'élément de membrane, opposé au premier côté. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, la première partie resserrée et la partie resserrée vierge de toute piste conductrice sont alignées selon un même axe. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, un trou débouchant traverse l'élément de membrane de sorte que la piste conductrice en forme de spirale entoure le trou débouchant.

Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention . - la piste conductrice déposée sur l'élément de membrane dessine une succession de méandres entre une première extrémité située sur un premier côté de l'élément de membrane et une deuxième extrémité située sur un deuxième côté de l'élément de membrane opposé au premier côté, - une première partie resserrée est située sur le premier côté de l'élément de membrane, et - une deuxième partie resserrée est située sur le deuxième côté de l'élément de membrane, la piste conductrice déposée sur la première partie resserrée étant constituée d'une première fraction de piste conductrice qui relie électriquement la première extrémité à un premier élément conducteur situé sur la membrane qui est située sur le substrat semi-conducteur et la piste conductrice déposée sur la deuxième partie resserrée étant constituée d'une deuxième fraction de piste conductrice qui relie électriquement la deuxième extrémité à un deuxième élément conducteur situé sur la membrane qui est située sur le substrat semi-conducteur. Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, au moins une partie resserrée supplémentaire vierge de tout élément conducteur est située sur ledit premier côté de l'élément de la membrane et/ou au moins une partie resserrée supplémentaire vierge de tout élément conducteur est située sur ledit deuxième côté de l'élément de la membrane. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur de la membrane dans la partie resserrée est sensiblement comprise entre le quart de l'épaisseur et quatre fois l'épaisseur de la membrane située hors la partie resserrée.

Selon l'invention, il est possible de conférer une perméabilité élevée à des inducteurs planaires, réalisables sur silicium, du fait de l'application d'un champ magnétique à la puce de silicium. Plusieurs inducteurs (par exemple jusqu'à une cinquantaine) peuvent avantageusement être réalisés sur silicium dans une zone de la puce soumise au champ magnétique. Le champ magnétique peut être créé à partir d'un ou de plusieurs aimants permanents placés, par exemple, dans le boîtier dans lequel la puce est intégrée. Il faut ici rappeler qu'il ne faut pas confondre les aimants permanents, qui sont des matériaux magnétiques dont une propriété essentielle est d'avoir une aimantation qui est insensible à des champs magnétiques appliqués, et les matériaux magnétiques à haute perméabilité, habituellement utilisés comme noyaux d'inducteurs, et qui ont eux, au contraire, une aimantation qui accompagne très facilement tout champ magnétique extérieur. Les matériaux magnétiques utilisés comme noyaux d'inducteurs voient toutes leurs propriétés anéanties s'ils sont placés dans un champ magnétique extérieur assez fort, par exemple celui crée par un aimant. Pour obtenir un inducteur intégré sur semi- conducteur selon l'invention, on part d'un motif inductif planaire, comme, par exemple, une spirale. Contrairement à l'art antérieur, on donne un degré de liberté mécanique, au motif inductif planaire. Le degré de liberté mécanique du motif inductif planaire comporte une composante en torsion, ce qui signifie que, grâce à ce degré de liberté, le plan du motif inductif peut changer d'orientation sous l'effet d'un mouvement de torsion. A ce degré de liberté sont donc associés un axe de torsion et une constante de torsion. L'inducteur intégré de l'invention peut être réalisé à l'aide des technologies de gravure du silicium et, plus généralement, de toutes les technologies pouvant être utilisées pour réaliser des dispositifs MEMS .

Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de modes de réalisation préférentiels faits en référence aux figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente un premier exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention ; les figures 2a et 2b illustrent l'actionnement de l'inducteur intégré représenté en figure 1 ; la figure 3 représente un deuxième exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention ; la figure 4 représente un troisième exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention ; la figure 5 représente un exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention et sa mise en boîtier ; la figure 6 représente des courbes de réponse (inductance et résistance) d'un exemple d'inducteur selon l'invention. 30 Description détaillée des modes de mises en oeuvre préférentiels de l'invention La figure 1 représente un premier exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention. Un substrat micro-électronique 1 est recouvert d'une membrane 2. Par substrat microélectronique, on entend un substrat couramment utilisé en microélectronique tel qu'un substrat semi-conducteur, par exemple le silicium, ou un substrat de verre. La membrane 2 est déposée sur le substrat 1 par tout procédé connu du domaine de la microélectronique tel que, par exemple, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD pour Chemical Vapor Deposition ) ou le dépôt physique en phase gazeuse (PVD pour Physical Vapor Deposition ). Une zone évidée Z est formée dans le substrat micro-électronique 1, sous la membrane 2, de sorte qu'une portion de membrane 3 se situe au dessus de la zone évidée Z. La zone évidée Z est formée, par exemple, par attaque chimique sélective, après masquage des zones à protéger ( RIE pour Reactive Ion Etching ). La portion de membrane 3 est découpée sous la forme d'un motif plan sur lequel est déposée une piste conductrice P. La portion de membrane 3 comprend un élément central 4 et deux zones resserrées 5 et 6 de part et d'autre de l'élément central 4. Les zones resserrées 5 et 6 relient l'élément central 4 à la membrane 2 déposée sur le substrat microélectronique 1.

Les zones 5 et 6 sont alignées selon un axe AA qui définit un axe de torsion pour la membrane 3. L'élément 4 a une dimension a selon l'axe AA et une dimension b selon l'axe perpendiculaire à l'axe AA. La portion de membrane 3 est plongée dans un champ magnétique constant Hext, également appelé champ 5 magnétique statique . La direction du champ magnétique Hext est située dans le plan de la portion de membrane 3. De façon préférentielle, la direction du champ magnétique Hex est perpendiculaire à l'axe de torsion AA. Le champ Hext peut être créé, par exemple, à l'aide 10 de deux aimants permanents situés à l'intérieur d'un boîtier (non représenté sur la figure) dans lequel l'inducteur intégré peut être placé. Il est également possible d'utiliser des pièces en matériau magnétique doux pour guider les lignes de champ magnétique à 15 partir d'un seul aimant permanent et obtenir ainsi le champ magnétique désiré. D'une manière générale, les moyens pour créer un champ magnétique à l'aide d'un ou de plusieurs aimants permanents, en utilisant au besoin des pièces d'alliage doux également appelées 20 culasses , sont bien connus dans l'état de l'art. La piste conductrice P dessine sur l'élément central de membrane 4 une spirale entre une première extrémité El à l'extérieur de la spirale et une deuxième extrémité E2 à l'intérieur de la spirale. Sur 25 la zone resserrée 5, la piste conductrice P dessine deux lignes voisines 11 et 12 qui relient respectivement la première extrémité El et la deuxième extrémité E2 à des circuits (non représentés sur la figure 1) situés sur la membrane déposée sur le 30 substrat. La zone resserrée 6 est vierge de toute piste conductrice. Dans le cas où la spirale ne comporte qu'une seule spire, un seul niveau de masquage est suffisant pour réaliser la piste conductrice P. Dans le cas où la spirale comporte plusieurs spires, il est nécessaire de relier l'extrémité intérieure E2 de la spirale au reste du circuit par une connexion électrique qui passe au-dessus des pistes. Deux niveaux de masquage sont alors nécessaires. Le fonctionnement de l'inducteur intégré représenté en figure 1 va maintenant être expliqué, en référence aux figures 2a et 2b. A titre d'exemple non limitatif, la spirale représentée en figure 2a ne comprend qu'une seule spire. Lorsqu'un courant I parcourt la piste conductrice P, ce courant crée un moment magnétique M (cf. figure 2a), lequel crée lui-même un couple de torsion C tel que : C = M A Hat Le couple de torsion C fait alors pivoter la membrane d'un angle e par rapport à sa position d'équilibre (cf. figure 2b). A cet instant, le courant qui parcourt le circuit a changé de valeur et atteint, par exemple, une valeur inférieure à la valeur qui a créé le moment magnétique. Les parties resserrées 5 et 6 de la membrane qui définissent l'axe de torsion AA emmagasinent de l'énergie mécanique et exercent, en retour, un couple mécanique qui tend à faire revenir la portion de membrane 3 dans sa position initiale. Durant ce mouvement de retour, l'intensité du flux coupé par le motif inductif s'écrit : cf) = S Hext sin(e), où S est la surface de la spirale. La tension e aux bornes de la spirale s'écrit alors . e = -dcp/dt (loi de Lenz) Pour un courant sinusoïdal de pulsation co, la quantité dcp/dt est proportionnelle à la pulsation w. Donc, en revenant dans sa position initiale, le système crée une tension à ses bornes, proportionnelle à w. L'inducteur de l'invention présente donc un fonctionnement totalement différent des inducteurs connus de l'art antérieur. L'inducteur de l'invention est caractérisé par une impédance Z (rapport de la tension e à ses bornes et du courant I qui le parcourt) de la forme : Z = j L o La grandeur L est donc assimilable à une inductance. De façon avantageuse, l'inducteur de l'invention peut donc se substituer aux inductances communément réalisées en microélectronique. La grandeur L dépend non seulement des caractéristiques de la spire (aire, nombre de tours, résistance électrique), mais aussi du champ magnétique appliqué, de la constante de torsion et de l'inertie de la membrane. Une formule approchée de l'inductance L peut être estimée. A une fréquence suffisamment faible devant la fréquence de résonance, il vient : L = Lo + (po S N Hext) 2 / K1 où . Lo est l'inductance de la spirale lorsque celle-ci est fixe, lao est la perméabilité du vide, S est la surface totale de la spirale, N est le nombre de spires de la spirale, Hext est le champ magnétique appliqué, K1 est une constante mécanique décrivant le couple de rappel de l'axe en torsion AA. Un avantage de l'inducteur de l'invention est que le terme (po S N Hext) 2 / K1 peut être rendu tellement grand devant le terme Lo que le terme Lo peut être négligé l'expression de L.

Il faut ici noter que l'inductance L devient très faible au-delà de la fréquence de résonance Fr du dispositif. La fréquence de résonance Fr est donnée approximativement par l'expression : (2 n Fr) 2 = K1 / Ix dans laquelle Ix est le moment d'inertie de la portion de membrane 3 par rapport à l'axe de torsion AA. Pour des applications à des fréquences élevées, on cherche à réduire le moment d'inertie. La réduction du moment d'inertie s'effectue alors par tout moyen connu en soi : diminution de l'épaisseur de la membrane (typiquement 5pm, voire lpm), choix d'une dimension b de la portion de membrane 4 très inférieure à la dimension a (le rapport b/a peut être typiquement inférieur à 4, voire à 10).

Les zones resserrées 5 et 6 sont utilisées comme poutres de torsion/flexion et, en conséquence, leurs caractéristiques mécaniques en torsion/flexion sont importantes pour ajuster la valeur et la fréquence de résonance de l'inductance L. En fonction des résultats souhaités, on est alors amené à ajuster la longueur et/ou la largeur et/ou l'épaisseur des zones resserrées. L'épaisseur de la membrane dans les zones resserrées pourra ainsi être plus mince ou plus épaisse qu'ailleurs (par exemple de quatre fois plus mince à quatre fois plus épaisse). La réalisation d'une épaisseur différente de la membrane s'effectue par tout moyen connu en soi, par exemple par masquage et attaque chimique des zones à amincir ou par masquage des zones destinées à être les plus minces et dépôt d'une couche supplémentaire dans les zones destinées à être les plus épaisses. La figure 3 représente un deuxième exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'invention. La portion de membrane 7 située au dessus de la zone évidée Z est ici constituée d'un élément plan 8 sur lequel est déposée une piste conductrice P en forme de spirale et d'un seul élément de liaison 9 entre l'élément plan 8 et la portion de membrane 2 qui recouvre le substrat semi-conducteur. L'élément de liaison 9 est assimilable à une poutre d'axe XX pouvant être sollicitée en flexion. Outre le mouvement de flexion, l'élément de liaison 9 permet également l'établissement d'un mouvement de torsion de l'élément plan 8. Le champ magnétique Hext est sensiblement aligné dans la direction de l'axe XX. De façon préférentielle, au moins un trou débouchant T est présent au centre de l'élément plan 8. Avantageusement le(s) trou(s) T permettent d'alléger le poids de l'élément 8, autorisant ainsi une plus grande mobilité de cet élément. Un autre avantage de la présence du (des) trou(s) T est de limiter l'amortissement mécanique dû au frottement de la membrane contre l'air, dans le cas d'un inducteur sous air. Selon l'exemple de réalisation de l'invention représenté en figure 3, un seul élément de liaison relie l'élément de membrane plan 7 à la portion de membrane 2 qui recouvre le substrat semi-conducteur. L'invention concerne également d'autres configurations (non représentées sur les figures) dans lesquelles d'autres éléments de liaison relient l'élément de membrane plan 7 à la portion de membrane 2 qui recouvre le substrat semi-conducteur Ces autres éléments de liaison, situés du même côté de l'élément 8 que l'élément de liaison 9, constituent alors d'autres éléments de maintien pour l'élément 8. Les mêmes remarques que celles faites ci-dessus s'appliquent ici pour la diminution du moment d'inertie de la membrane (diminution de l'épaisseur, proportion ajustée des dimensions a, b de la membrane). La figure 4 représente un troisième exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur de l'invention. L'inducteur intégré selon le troisième exemple, de même que l'inducteur intégré selon le premier exemple, comprend un substrat microélectronique 1 recouvert d'une membrane 2, une zone évidée Z formée dans le substrat microélectronique 1, sous la membrane 2, de sorte qu'une portion de membrane 3 se situe au dessus de la zone évidée, la portion de membrane 3 comprenant un élément central 4 et deux zones resserrées 5 et 6 de part et d'autre de l'élément central 4. Les zones 5 et 6 sont alignées selon un axe AA qui constitue un axe de torsion. Les zones resserrées 5 et 6 sont ainsi assimilables à une poutre sollicitée en torsion, comme dans le cas du premier exemple. La différence avec le premier exemple consiste en ce que la piste conductrice P présente une succession de méandres entre une première extrémité Ea située sur un premier côté de l'élément central 4 et une deuxième extrémité Eb située sur un deuxième côté de l'élément central, opposé au premier côté. Les zones 5 et 6 sont recouvertes, respectivement, d'une première portion de piste conductrice p1 et d'une deuxième portion de piste conductrice p2. Les portions de piste p1 et p2 relient respectivement l'extrémité Ea et l'extrémités Eb à des circuits électriques (non représentés sur la figure 4) situés sur la portion de membrane 2. Les mêmes remarques que précédemment s'appliquent ici aussi pour la diminution du moment d'inertie de la membrane (diminution de l'épaisseur et/ou proportion ajustée des dimensions a, b). Un avantage de la topologie d'une piste conductrice qui forme des méandres consiste en ce que le conducteur qui forme la piste conductrice peut être réalisé à l'aide d'un seul niveau de masquage, quels que soient la taille, le nombre et la forme des méandres.

En terme de fabrication, la membrane peut être en silicium, en silicium polycristallin ou en nitrure de silicium, selon la filière retenue pour la réaliser ainsi que pour réaliser la zone évidée Z sous la membrane. Son épaisseur est, selon les applications, typiquement comprise entre 100pm et 0,05pm.

La figure 5 représente un exemple d'inducteur intégré sur semi-conducteur de l'invention mis en boîtier. Un boîtier B comprend un support 11 sur lequel est rapportée, par collage ou par soudure, une puce 12. La puce 12 est un composant semi-conducteur qui comprend un grand nombre d'inducteurs élémentaires, par exemple une trentaine. Deux aimants permanents Al, A2 sont placés sous le couvercle 10 du boîtier B pour créer un champ magnétique. A l'aide d'un seul dispositif de création de champ magnétique, il est ainsi possible de réaliser un inducteur de très faible encombrement constitué d'un nombre important d'inducteurs élémentaires. C'est un moyen très avantageux pour diminuer la taille des inducteurs qui sont présents en grands nombres dans les composants actifs ou passifs (en particulier les filtres). Exemples de réalisation Des exemples numériques de réalisation d'inducteur de l'invention vont maintenant être donnés. Premier exemple : La membrane est en silicium, de masse volumique 2.33 g.cm3, de coefficient de poisson égal à 0.17 et de module d'Young 150 GPa. L'épaisseur de la membrane est égale à 10 }gym. L'élément central de membrane 3 forme un carré de 800 }gym de côté et les zones resserrées (poutres de torsion) sont de section carrée et ont une longueur de 500 }gym. Sur l'élément central 3, une piste de cuivre de largeur sensiblement égale à 5 pm dessine une seule spire carrée qui longe le bord de l'élément central 3 (la spire unique dessine alors un carré de sensiblement 790 pm de côté). Le champ magnétique est obtenu à partir d'un seul aimant et de pièces polaires en matériau magnétique doux (par exemple du Permalloy). Le champ magnétique statique est de 0.5T.

La figure 6 représente l'évolution de l'inductance L et de la résistance R de l'inducteur ainsi formé. L'inductance L est de l'ordre de 1,2pH pour des fréquences allant jusqu'à 1kHz, la fréquence de coupure étant de l'ordre de 1,6kHz.

Deuxième exemple : Toutes choses égales par ailleurs, la piste dessine une spirale de 15 spires espacées les unes des autres de 3 pm. La largeur de la piste est égale à 5pm et son épaisseur est comprise entre 1pm et 3pm. La valeur de l'inductance L est alors comprise entre 0,2mH et 0,3mH. Troisième exemple : La membrane est une membrane en nitrure de silicium Si3N4 d'épaisseur 0,lpm. La spirale comporte un seul tour, sa largeur est égale à 5pm et son épaisseur est également égale à 5pm. Les zones resserrées 5 et 6 (poutres de torsion) ont une longueur de 0.1 pm, une largeur de 5 pm et une épaisseur de 0.05 pm. Le système peut être placé sous vide afin d'obtenir un coefficient de frottement visqueux très faible. Le champ magnétique peut être obtenu, par exemple, en plaçant deux petits aimants dans un boîtier, le pôle Nord de l'un étant séparé du pôle Sud de l'autre par une pièce plastique non magnétique, l'inducteur étant situé sous le boîtier, dans un espace situé sensiblement entre les deux aimants. Des aimants de type Néodyme Fer Bore sont adaptés à une telle utilisation, puisqu'ils permettent de produire un champ magnétique dont l'intensité dépasse le Tesla. Pour l'exemple considéré, le champ appliqué vaut ainsi 10000 Gauss. L'inductance de l'inducteur ainsi obtenue est sensiblement égale à 1,5nH, soit une valeur environ 200 fois plus élevée que celle d'un inducteur classique. Sa fréquence de coupure est de l'ordre du MHz (0.94MHz). Pour obtenir un coefficient de qualité important, l'inducteur magnétomécanique peut être placé sous vide en utilisant, par exemple, les technologies utilisées de manière usuelle dans le domaine des MEMS.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Inducteur intégré sur semi-conducteur caractérisé en ce qu'il comprend : - un substrat semi-conducteur (1) ayant une face sensiblement plane sur laquelle est déposée une membrane (2), - au moins une zone évidée (Z) formée dans le substrat semi-conducteur (1), sous la membrane, la portion de membrane située au dessus de la zone évidée (Z) étant découpée sous la forme d'au moins un motif plan (3) sur lequel est déposée une piste conductrice (P) qui forme un élément inducteur apte à être parcouru par un courant, le motif plan (3) étant constitué d'un élément de membrane (4) et d'au moins une partie resserrée (5, 6) qui constitue un élément de liaison entre l'élément de membrane (4) et la membrane (2) déposée sur le substrat semi-conducteur (1), et - des moyens pour créer un champ magnétique statique dans le plan du motif plan.

2. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel : - la piste conductrice (P) déposée sur l'élément de membrane (4) dessine une spirale formée entre une première extrémité (El) située à l'extérieur de la spirale et une deuxième extrémité (E2) située à l'intérieur de la spirale, et - une première partie resserrée (5) est située sur un premier côté de l'élément de membrane (4), la piste conductrice (P) qui recouvre la première partieresserrée étant formée d'une première fraction de piste conductrice (p1) et d'une deuxième fraction de piste conductrice (p2) qui relient, respectivement, la première extrémité (El) et la deuxième extrémité (E2) à des éléments conducteurs situés sur la membrane (2) déposée sur le substrat semi-conducteur.

3. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 2, dans lequel au moins une partie resserrée supplémentaire est vierge de toute piste conductrice (6).

4. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 3, dans lequel la partie resserrée supplémentaire (6) vierge de toute piste conductrice est située sur le premier côté de l'élément de membrane (4), à côté de la première partie resserrée (5).

5. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 3, dans lequel la partie resserrée supplémentaire (6) vierge de toute piste conductrice est située sur un deuxième côté de l'élément de membrane (4), opposé au premier côté.

6. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 5, dans lequel la première partie resserrée (5) et la partie resserrée (6) vierge de toute piste conductrice sont alignées selon un même axe (AA).30

7. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel un trou débouchant (T) traverse l'élément de membrane (4) de sorte que la piste conductrice en forme de spirale entoure le trou débouchant (T).

8. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel : - la piste conductrice déposée sur l'élément de membrane (4) dessine une succession de méandres entre une première extrémité (Ea) située sur un premier côté de l'élément de membrane (4) et une deuxième extrémité (Eb) située sur un deuxième côté de l'élément de membrane (4) opposé au premier côté, - une première partie resserrée (5) est située sur le premier côté de l'élément de membrane, et - une deuxième partie resserrée (6) est située sur le deuxième côté de l'élément de membrane, la piste conductrice déposée sur la première partie resserrée étant constituée d'une première fraction de piste conductrice (pa) qui relie électriquement la première extrémité (Ea) à un premier élément conducteur situé sur la membrane qui est située sur le substrat semi-conducteur et la piste conductrice déposée sur la deuxième partie resserrée étant constituée d'une deuxième fraction de piste conductrice (pb) qui relie électriquement la deuxième extrémité (Eb) à un deuxième élément conducteur situé sur la membrane qui est située sur le substrat semi-conducteur.30

9. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon la revendication 8, dans lequel au moins une partie resserrée supplémentaire vierge de tout élément conducteur est située sur ledit premier côté de l'élément de la membrane et/ou au moins une partie resserrée supplémentaire vierge de tout élément conducteur est située sur ledit deuxième côté de l'élément de la membrane.

10. Inducteur intégré sur semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'épaisseur de la membrane dans la partie resserrée (5, 6) est sensiblement comprise entre le quart de l'épaisseur et quatre fois l'épaisseur de la membrane située hors la partie resserrée.