Optimisation du procédé de sérigraphie pour la réalisation de capteurs de gaz en couche épaisse. Etude de la compatibilité avec la technologie microélectronique

Optimisation of screen printing technology for gas sensors. Study of compatibility with microelectronic technology.

• Auteur / Autrice : Béatrice Rivière
• Direction : Christophe Pijolat, Jean-Paul Viricelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sérigraphie

Gaz

Capteurs (technologie)

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la miniaturisation des capteurs de gaz à base d'oxydes semi-conducteurs (SnO₂). L'objectif de l'étude est de déposer des couches sensibles par sérigraphie sur des substrats chauffants en silicium. La première partie a consisté à acquérir une base de compétences sur la technique de dépôt par sérigraphie. De nombreux paramètres tels que la composition des encres, les conditions de dépôts et de recuit ont été étudiés. La seconde partie concerne le travail de compatibilité entre la technique de sérigraphie et les supports microélectroniques. Le principal problème a été d'améliorer l'adhésion entre le substrat silicium et la couche sensible sans dégrader sa conductivité électrique. La solution retenue a consisté à remplacer le liant minéral par un précurseur de l'élément à déposer. Cette substitution permet d'améliorer le frittage du SnO₂ et l'accrochage entre la couche et le support microélectronique.

The works deals with the miniaturisation of semiconductor based gas sensors (SnO₂). The study is focused on the deposition of the sensing element by screen-printing technology on micro-hotplates. The first part consists in acquiring knowledge on the screen-printing technology. Hence, many parameters have been investigated concerning ink composition, deposition and annealing conditions. The second part deals with the compatibility between screen-printing technology and microelectronic substrates. The main problem was to resolve the adhesion between silicon substrate and sensing element without damaging its electrical conductivity. The solution consists in replacing the mineral binder by a precursor of the sensing element. This substitution enables to improve SnO₂ sintering and adhesion between element and microelectronic substrates.