Fabrication, caractérisation et modélisation de micropoutres multimorphes intégrant un film piézoélectrique d'AlN comme actionneur

Cet article présente les potentialités de films d'AlN piézoélectriques comme éléments actionneurs pour les MEMS. Le cas de micropoutres constituées d'un empilement de différents films (électrode/AlN/électrode/substrat Si) est présenté. Un dispositif interférométrique de type Twyman-Green permet de quantifier précisément les déformées et les déplacements ce qui permet de calculer, à l'aide des équations non simplifiées, différentes grandeurs physiques des films d'AlN, par exemple le module d'Young lié à l'orientation (002) des cristallites, les contraintes résiduelles consécutives au mode d'élaboration, le coefficient de dilatation α ainsi que le coefficient piézoélectrique d31. On retrouve sensiblement les valeurs du matériau massif. This paper treats a wide range of subjects related to the use of AlN as actuation layer in MEMS, from its deposition conditions to accurate interferometric device characterization and physical parameters extraction. The case of AlN driven multilayered cantilevers has been considered. Parameters such as Young's modulus associated to the (002) orientation of the crystallites, residual thin film stresses, thermal expansion coefficient α and piezoelectric coefficient d31 have been calculated using non approximated equations capable of taking into account multiple film stacking. The well oriented thin film exhibit approximately the same properties as the bulk material.