Etude des mécanismes de défaillance du contact électrique dans un micro-interrupteur en technologie MEMS

Abstract

A l'heure actuelle la durée de vie des micro-interrupteurs en technologie MEMS est limitée par la dégradation des matériaux assurant le contact électrique. Les phénomènes physiques mis en jeu dans de tels contacts sub-micrométriques ont été très peu étudiés. La première partie de cette thèse porte alors sur l'étude des mécanismes de défaillance d'un micro-interrupteur MEMS développé par Schneider Electric en collaboration avec le CEA-Leti. La seconde partie présente le développement d'un banc de test permettant d'évaluer l'endurance de nouveaux matériaux de contact pour le micro-interrupteur. La troisième partie porte sur l'étude des mécanismes d'établissement et d'interruption du courant lorsque l'espace inter-contacts est réduit à quelques dizaines de nanomètres. Grâce à l'utilisation d'un microscope à force atomique à pointe conductrice, il a pu être mis en évidence un phénomène d'émission électronique Fowler-Nordheim entraînant la dégradation des matériaux de contact.Currently, the lifetime of MEMS switches is limited by the degradation of the electrical contact materials. The first part of this thesis deals with the analysis of the failure modes of a MEMS switch developed by Schneider Electric in collaboration with the CEA-Leti. The second part presents the development of a setup dedicated to evaluate the endurance of new contact materials. The third part focuses on the study of the electric phenomena happening when contacts are separated from only a few tens of nanometers. Thanks to an atomic force microscope, Fowler-Nordheim electronic emission has been highlighted and leads to the da mage of the contact materials. Finally, the results of this work are used to establish a conception guidebook for highly reliable microswitches, which the next generation of devices will benefit from.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF