Brevet FR2534022A1 — publié le 19840406

L'invention concerne d'une manière générale les transducteurs électromécaniques destinés à convertir des mouvements mécaniques ou des déplacements en signaux élec- triques L'invention concerne plus particulièrement un élé- ment perfectionné sensible à la déformation ou jauge de force, destiné à être utilisé dans de tels transducteurs mécaniques. Dans des transducteurs électromécaniques du type auquel l'invention a trait, un élément de transduction est utilisé pour détecter le déplacement relatif de deux parties et pour produire un signal électrique correspondant. En général, ces déplacements relatifs ont été mesurés dans le passé à l'aide de divers types de jauges de contrainte. Cependant, ces dernières ont tendance à être d'un poids important, certaines d'entre elles sont très volumineuses et certaines ne sont pas très sensibles Les jauges de conception complexe sont très coûteuses Comme mentionné précédemment, l'invention concerne un capteur ou une jauge du type sensible à une force, monté entre deux parties entre lesquelles une force est exercée La jauge est donc soumise à une contrainte ou une déformation dont l'amplitude dépend de la force Elle est sensiblement plus petite que les - jauges de force de l'art antérieur; sa structure est rela- tivement simple; elle est d'une fabrication aisée, et elle est donc moins coûteuse. Au fur et à mesure de l'utilisation croissante de ces transducteurs piézorésistifs, au fil des ans, il est devenu de plus en plus souhaitable de disposer de capteurs extrêmement petits, de sensibilité élevée et de faible en- combrement Cependant, pour produire des jauges de force de dimension extrêmement petite, on rencontre des difficultés lors de leur manipulation quand elles sont ensuite montées sur leur substrat, une fois qu'elles ont été produites El- les sont difficiles à manipuler, non seulement en raison de leur petite dimension, mais également en raison de leur fra- gilité. L'un des avantages principaux des transducteurs de force réside dans le fait que le déplacement entre les plots situés à chacune de leurs extrémités, dé au mouvement relatif des deux parties auxquelles les plots sont reliés, est concentré dans la partie que l'on peut qualifier de "suspendue" de la jauge de force, cette partie pouvant am- plifier mécaniquement la contrainte détectée ou mesurée En outre, le changement de résistance de l'élément par unité de déplacement est le plus grand lorsque la longueur de l'élément est réduite En utilisant à la fois des jauges de faible longueur et une action de levier appropriée, de très grandes variations de résistance peuvent résulter de très petits déplacements Cette variation de résistance est dé- terminée par circulation d'un courant électrique à travers l'élément, d'un plot à l'autre, et mesure des variations de tension ou d'autres propriétés électriques résultant des variations de la résistance Cependant, lorsqu'on tente de réduire-à une dimension plus faible de telles jauges de force, il apparait, comme mentionné précédemment, des dif- ficultés pour leur manipulation lors du montage sur leur substrat, ainsi que d'autres problèmes qui se posent habi- tuellement lors de la manipulation de très petits objets. Par contre, l'invention propose des éléments sensibles à des contraintes, se présentant sous la forme de jauges de force qui proviennent du substrat destiné en- suite à les supporter pendant l'utilisation Autrement dit, les jauges sont définies sur le substrat ou tracées sur ce substrat, et elles sont ensuite retirées de la matière du substrat par gravure Dans une forme de réalisation de la jauge de force selon l'invention, la jauge est gravée pour permettre la formation d'un petit support ou mésa sousjacent, tout en restant relit par cette petite partie du substrat au substrat proprement-dit Dans sa forme préférée de réali- sation, l'invention a trait à une jauge de force qui est séparée du substrat par gravure, sur toute sa longueur, mais qui reste reliée au substrat par ses extrémités Ainsi, les jauges selon l'invention sont en continuité cristalline avec leur support. Autrement dit, on produit des jauges de force dont le volume de contrainte est sensiblement plus petit en définissant une telle jauge dans le substrat ou dans une matière liée rigidement au substrat, puis en éliminant par gravure ou attaque chimique la matière immédiatement adja- cente, de façon que la jauge reste libre dans l'espace à la manière des jauges de force de l'art antérieur, mais qu'el- le soit maintenue contre les charges transversales indési- rables par des parties éloignées du substrat De telles jauges peuvent avoir un volume descendant à 3 x 10 10 cm 3 de matière sous contrainte, à comparer aux jauges de force actuellement disponibles dans le commerce, dans lesquelles le volume sous contrainte est de 5 x 10 7 cm- Les deux jauges sont généralement soumises à des contraintes d'une partie pour mille L'énergie de contrainte est donc mille fois moindre dans le cas de la jauge plus petite. Il convient de noter, à cet égard, que le volu- me des jauges réalisées conformément à l'invention varie rapidement suivant l'utilisation finale Par exemple, une 4 -4 jauge "robuste" peut avoir 3 x 10 par 8 x 10 par 32 x 4 centimètres, soit 10 9 cm 3 Par ailleurs, une jauge -fine peut avoir 0,3 x 10 4 par 3 x 10-4 par 12 x 10-4 cen- timètres,soit 10 cm 3 Il entre dans le cadre de l'in- vention d'atteindre un volume de jauge de 10 12 cm 3 en uti- lisant une technique de lithographie par faisceau d'électrons. En considérant les conditions pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention pour la production d'une jauge de force, on choisit un cristal-de silicium classique, et on réalise par gravure o attaque chimique le contour de la jauge sur le cristal choisi qui forme le substrat On choisit une attaque qui soit à la fois anisotrope et sélec- tive de dopes Des agents d'attaque caustique, de l'hydra- zine et des agents d'attaque du type pyrocatéchol peuvent être choisis suivant les résultats souhaités Ils attaquent le silicium rapidement dans la direction /T 127, modérément rapidement dans la direction/T 107 et très lentement dans la direction /1117 Avec l'invention, l'orientation du substrat est dans le plan ( 110) et dans la dimension /1117 de la jauge afin de définir une gorge sur laquelle la jauge s'étend. Avec cette orientation, on réalise une gorge dont les parois 2534;ô 22 sont presque verticales et dont les fonds sont presque -plats. Les mêmes agents d'attaque anisotropes sont sélectifs de dope, car ils attaquent très lentement le sili- cium qui présente une concentration de bore supérieure à 5 x 1 19/cm 3 Conformément au procédé de l'invention, la jauge est définie et ses bornes sont également définies par une diffusion plane ou une implantation ionique à travers un masque d'oxyde, à une concentration de bore d'environ 102/cm 3 Le bore donne à la jauge le type P, tandis que le substrat est du type N La zone diffusée est isolée électri- quement du substrat par une jonction P-N Pendant l'opéra- tion de gravure ou d'attaque formant la gorge, la jauge est exposée à l'agent d'attaque, mais elle lui résiste Ainsi qu'on peut l'apprécier et comme décrit plus en détail ci- après, lorsque il est défini la gorge sur laquelle la jauge s'étend, il est également défini dans le substrat une char- nière ou articulation autour de laquelle une extrémité du substrat se déplace par rapport à l'autre pour développer la contrainte contrôlée par le capteur De plus, l'articulation protège la jauge des charges transversales. Une autre caractéristique de l'invention est que deux tranches de substrat peuvent être liées ensemble Des gorges peuvent être formées avant ou après la liaison des tranches Si la gorge est formée par taille par chocs, elle doit être réalisée avant la liaison Des jauges et leurs bornes peuvent être définies dans la tranche par dopage à la concentration élevée et demandée de bore avant que les tranches soient liées, puis par élimination par attaque de toute la partie non dopée de la tranche En variante, la totalité de la surface liée de la tranche peut être dopée au bore afin que l'attaque laisse une feuille continue de matière dans laquelle des jauges peuvent être réalisées par attaque au cours d'une opération ultérieure de photolithogra- phie Ce procédé est similaire au procédé à tranches liées, décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n O 233 728 déposéele 12 février 1981. Par exemple, la tranche de la jauge est encore du type ( 110) /T 117, tandis que la tranche d'articulation est du type ( 100) /1107 pour permettre une attaque aisée et précise On obtient ainsi moins de différence de contrainte sur les-jauges et la surface d'articulation associée qu'avec une configuration d'attaque carrée dans le plan ( 110) Une fois que les deux tranches sont liées l'une à l'autre, les jauges étant placées au-dessus de leurs gorgesou ouvertures appropriéesqui ont été définies dans les tranches, les jau- ges sont libérées par élimination par attaque de leur tran- che, à l'exception des jauges proprement dites et de leurs bornes Ce procédé est plus complexe à exécuter, mais il offre une isolation diélectrique des jauges, plutôt qu'une isolation par diode De plus, il permet l'utilisation d'orientations de cristaux différentes dans les tranches ldes jauges et des substrats Il est évident que ce procédé s'éloigne de l'un des aspects principaux de l'invention qui est d'utiliser une structure de cristal, pour la jauge, identique à celle de son substrat. Un transducteur piézo-résistif, produit confor- mément aux opérations décrites globalement ci-dessus, con- vient particulièrement à une utilisation dans des accéléro- mètres, des transducteurs de pression et des jauges de dé- placement La longueur de chaque jauge individuelle produite conformément à l'invention est en général d'environ 25 micro- mètres, la largeur étant d'environ 6 micromètres. Les opérations globales ou le procédé utilisés dans la fabrication d'un des transducteurs piézo-résistifs à utiliser dans un accéléromètre consistent d'abord à choi- sir une tranche de silicium A cet égard, il convient de noter que plusieurs capteurs sont produits sur une seule tranche, suivant la forme du capteur produit pour toute application particulière Ensuite, les capteurs individuels sont découpés dans la tranche, une fois qu'ils ont été for- més avec leurs jauges, conformément à l'invention Après que la tranche a été choisie, elle est fortement oxydée. Puis, des marques de repères sont appliquées par photolitho- graphie sur chaque côté de la tranche afin d'aligner les dessins sur les deux côtés de la tranche Il convient de souligner que, en ce qui concerne chaque dé formé sur une tranche, des jauges peuvent être formées sur une face ou sur les deux faces de la tranche, suivant également la forme du capteur à produire pour une application particulière. Après avoir appliqué les marques de repères sur les deux côtés par des moyens photolithographiques, on réalise dans la couche d'oxyde des ouvertures qui doivent être forte- ment dopées pour définir les jauges et leurs conducteurs. Lorsque cette opération est réalisée, on implante du bore dans les zones ouvertes, sur les deux côtés, à raison de 1,5 x 1016 par cm, suffisamment pour que le bore s'élève à au moins 5 x 1019 atomes par cm 3, et à une profondeur com- prise entre environ 0,1 et 3 micromètres L'implantation doit réaliser un dopage pratiquement égal sur les deux faces. Après l'implantation du bore, la tranche de silicium est recuite à une température de 9200 C pendant environ une heure. A cet égard, on peut se référer à la demande na 233 728 précitée pour une description plus détaillée des opérations générales du type réalisé Le même dopage au bore peut être réalisé par diffusion plane. Une fois l'opération de recuit effectuée, les dessins de gravure sont dégagés sur les deux faces par voie photolithographique Ainsi, la tranche est préparée à l'opé- ration de gravure ou d'attaque chimique La gravure peut être réalisée à l'aide d'un bain d'hydroxyde de potassium, d'eau et d'alcool isopropylique Cependant, de préférence, on utilise comme agent de gravure un mélange d'éthylène- diamine et de pyrocatéchol A cet égard, pendant l'opéra- tion de gravure, les zones protégées par un oxyde et les zones fortement dopées au bore ne sont pas attaquées. L'opération de gravure demande environ 4 heures La gravure est de préférence réalisée à une profondeur d'environ 56 gm dans le cas d'une tranche de 127 Nom, afin qu'il reste une charnière ou articulation centrale de 15 Nom La profondeur doit être suffisante pour que l'on obtienne une surface sen- siblement de niveau au fond de la gorge située au-dessous des jauges De plus, la profondeur doit être suffisante pour que l'épaisseur résiduelle au fond de la gorge, consi- dérée comme une charnière élastique, représente une petite fraction de la raideur'en flexion dans un système comprenant la charnière ou articulation formée et sa jauge. Une fois que l'opération de gravure a eu lieu, on élimine la totalité de l'oxyde appliqué précédemment et on fait croître une mince couche d'oxyde sur la tranche pour protéger les jonctions P-N Ensuite,-on dépose de l'alumi- nium sur l'une des faces ou sur les deux faces pour établir les connexions métalliques avec la ou-les jauges individuel- les A cet égard, une fois que l'aluminium a été déposé, les contours formés par l'aluminium pour constituer les zones de contact sont définis par voie photolithographique sur la tranche Puis la tranche est découpée en dés individuels, à l'aide d'une scie à diamant. L'invention sera décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limi- tatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un transducteur piézo-résistif selon l'invention dont une face du substrat porte une jauge unique; la figure 2 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation du transducteur piézo-résistif selon l'invention, dont une face du substrat porte deux jauges de force; les figures 3 a à 3 j sont des coupes partielles sensiblement schématiques, illustrant les conditions suc- cessives de traitement des tranches conformément à l'inven- tion; la figure 4 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle les jauges sont gravées sur un support en porte-à-faux; -la figure 5 est une vue en perspective d'une autre forme de réalisation de l'invention par laquelle les jauges sont gravées de façon à être décalées de la direction principale du cristal; et la figure 6 est une coupe partielle d'une jauge sur support mésa constituant une autre forme de réalisation de l'invention. Les dessins, sur lesquels les mêmes références 2534 028 numériques désignent les mêmes éléments sur les différentes figures, et notamment la figure 1 représente un transducteur piezo-résistif 10 selon l'invention qui comporte un subi strat 24 dans lequel une gorge 25 est taillée au-dessous d'une jauge 12 Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, la jauge 12 passe au-dessus de la gorge 25 pour aboutir, par ses extrémités,à des plots 14 et 16 La référence numé- rique 18 indique une connexion entre le plot 14 de la jauge et l'extrémité 19 du substrat 24, tandis que la référence 20 indique la liaison ou connexion opposée maintenant un contact avec le plot 16 de la jauge La référence numérique 22 désigne un contact avec l'extrémité 28 du substrat Ainsi qu'on peut le voir, la gorge 25 définit une charnière ou articulation 30 entre l'extrémité fixe 28 du substrat 24 et son extrémité mobile 26 Une force est appliquée dans la direction de la flèche 32 à l'extrémité mobile 26, ce qui a pour effet de déplacer cette extrémité 26 autour de la char- nière 30 par rapport à l'extrémité fixe 28, engendrant ainsi dans la jauge 12 une contrainte ou déformation qui est mesu- rée électroniquement comme décrit précédemment. Une fois que les éléments sensibles ou jauges sont préparés conformément à l'invention, ils peuvent être montés dans un circuit électronique destiné à être connecté à un appareil d'enregistrement, suivant l'application finale du circuit Par exemple, pour une utilisation dans un ap- pareil à transducteur de pression, les jauges selon l'inven- tion peuvent être montées dans un circuit à pont de Wheat- stone d'un capteur de pression, analogue à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 065 970. La figure 2 représente un transducteur piézo- résistif 34 qui comporte deux jauges 36 formées sur sa sur- face supérieure 60, conformément aux opérations globales décrites précédemment Les deux jauges 36 aboutissent, par une première extrémité, à un plot 58 disposé sur une extré- mité mobile 44 du substrat 42, et ces jauges 36 comportent des plots individuels 56 placés sur l'extrémité fixe 46 du substrat 42 Les plots 56 portent des bornes 38 de contact électrique, tandis que le plot 58 présente une surface 40. La surface métallique 40 est réalisée pour réduire la résis- tance électrique du plot 58 entre les extrémités adjacentes des jauges 36 Elle n'est pas indispensable à la structure représentée Les zones 38 et 40 peuvent être constituées d'aluminium, ainsi qu'il ressort de la description précéden- te. Comme on peut le voir sur la figure 2, une char- nière ou articulation 52 est située à mi-distance entre les surfaces supérieure et inférieure du substrat 42, contraire- ment à la forme de réalisation montrée sur la figure 1 Ain- si, une gorge supérieure 48 et une gorge inférieure arrière sont formées pour délimiter la charnière ou articulation 52 Ainsi qu'il ressort de la figure 2, il est évident qu'une forme de jauge similaire à celle représentée sur la surface supérieure 60 du substrat 42 peut être formée sur la surface inférieure de substrat, la forme de la jauge étant nominalement identique à celle montrée Les jauges sont isolées du substrat et l'une de l'autre par les jonc- tions P-N Cet agencement provient des conditions et des étapes générales de traitement indiquées précédemment. Les figures 3 a-3 j montrent une suite d'opéra- tions effectuées pour le traitement d'un dispositif à trans- ducteur piézo-résistif à jauge libérée ou suspendue, à un seul côté Ainsi, comme montré sur la figure 3 a, une couche oxydée 64 est formée sur la surface supérieure d'un substrat 62 et une couche oxydée 66 est formée sur sa surface infé- rieure Après l'étape d'oxydation, des repères sont appliqués de façon coordonnée, pour le traitement des surfaces supé- rieure 64 et inférieure 66 du substrat 62, ces repères co- ordonnés étant indiqués en 68 et 70 Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3 c, on ouvre en 72 la surface supérieure 64 pour permettre le dopage Ensuite, on fait diffuser du bore, à partir de B 203, dans les ouvertures ainsi ménagées, jusqu'à ce qu'on atteigne une concentration de 1020 atomes de bore/cm, ce qui peut donner une résistance pelliculaire de 6 ohms par carré, par exemple La figure 3 d montre le bore 74 diffusé dans les zones ouvertes 72, ainsi que dans le dessin 68 de repérage. Après l'étape;de diffusion de bore, on ouvre les deux faces du substrat 62, comme indiqué respectivement en 76 et 78 (figure 3 e), pour former une configuration ou un dessin de gravure en vue de l'opération suivante de gra- vure Cette opération de gravure est ensuite exécutée, de préférence à l'aide d'un mélange d'éthylène-diamine et de pyrocatéchol comme agent d'attaque, comme décrit précédem- ment La gravure est réalisée à une profondeur de 56 gm à 127 gm pour réaliser une taille passant au-dessous des jauges et laisser une articulation ou charnière d'une épais- sieur d'environ 15 gm Ainsi qu'on peut le voir sur la fi- gure 3 f, la gravure forme des gorges 48 et 50 qui définis- sent une charnière ou articulation 52 en chaque point de gravure De plus, ainsi qu'on peut le voir également sur la figure 3 f, le contour des repères coordonnés 68, 70 est affecté par la gravure A cet égard, les marques initiales de repérage sont rendues insensibles à l'attaque chimique par dopage au bore Des images de repérage peuvent ou non ouvrir de nouvelles zones de repérage à la gravure, comme souhaité Les jauges formées 84, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3 f, s'étendent audessus des gorges 48 d'une manière similaire à celle montrée sur la figure 2. Ensuite, l'oxyde utilisé est éliminé du substrat 62 et on fait croître une mince couche d'oxyde sur les deux surfaces 64 et 68 pour former l'agencement tel que montré sur la figure 3 g Après la croissance d'une mince couche d'oxyde, une couche 80 de métal est déposée sur la sur- face supérieure 64 du substrat 62, comme montré sur la fi- gure 3 h Le dépôt 80 d'aluminium ou de métal est ensuite configuré pour définir les contacts ou liaisons de con- nexion des plots formés aux extrémités des jauges Enfin, les dés individuels sont découpés dans la tranche qui a été traitée conformément au procédé décrit ci-dessus, les dés individuels ayant une forme similaire à celle montrée en 86 sur la figure 3 j. Une autre caractéristique de l'invention, en particulier dans le cas de capteurs de pression à haute sensibilité et faible coût, est que la robustesse relative d'une jauge sur son propre support, cette jauge passant au-dessus de la gorge, s'est avérée préférable à une jauge totalement libérée ou "flottante" L'énergie de contrainte ou de déformation nécessaire à une telle jauge à support "mésa" est égale à environ 3 fois celle demandée pour une jauge libérée, mais la résistance aux détériorations par manipulations est moins coûteuse, ainsi qu'on l'appréciera. Ainsi, si la gravure est effectuée dans une surface de cristal ( 100), les parois des cavités gravées forment un angle de 35 à 450 avec la verticale Des pellicules métal- liques conductrices peuvent être déposées et dessinées le long de ces pentes qui définissent un "mésa" supportant les jauges Lorsque des jauges gravées dans la surface ( 100) sont placées dans l'alignement /T 107, comme cela est néces- saire pour le facteur d'étalonnage le-plus élevé, les jau- ges ne sont pas entaillées, comme décrit précédemment, mais elles restent sur des mésa qui leur confèrent une relative robustesse. La figure 6 représente en coupe cette forme de réalisation de l'invention dans laquelle une jauge 150 est supportée par son mésa 152 au-dessus du plan 154 d'une gorge Dans cette forme de réalisation, un axe neutre de flexion 156 est établi à proximité du plan 154 d'articulation. Si, par ailleurs, il est préférable que les jauges -25 soient libérées par gravure dans ce plan au cas o elles ne sont pas"alignées", le fait de déporter une extrémité d'une jauge d'au moins la largeur de la jauge permet à la gravure d'entailler ladite jauge Une certaine inclinaison supplémentaire de la jauge peut être nécessaire pour per- mettre à la gravure d'adoucir l'espace définissant la gor-. ge au-dessous de la jauge, La jauge inclinée présente une largeur d'environ 7,5 micromètres, une longueur de 37,5 micromètres, une profondeur de 15 micromètres et une lar- geur du fond plat d'environ 15 micromètres. Le prix de l'inclinaison de la jauge par rap- port à la direction principale /1107 du cristal est une diminution du facteur-d'étalonnage Par exemple, un angle de 130 avec la jauge réduit le facteur d'étalonnage de 19 %. Ceci est relativement fiable par rapport au gain de sensi- bilité résultant de l'élimination de la matière sous-jacente. La figure 5 représente une structure du type décrit ci- dessus, dans laquelle les jauges 126 sont inclinées par rapport à l'axe principal 145 du substrat 120 Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 5, la force appliquée, indiquée par une flèche 142, s'exerce contre l'extrémité mobile 122 du substrat 120, sur la charnière ou articulation 140, au- tour de l'extrémité fixe 124 du substrat 120 La charnière 140 est définie par des gorges supérieure et inférieure 136 et 138,respectivement Dans cette configuration parti- culière du capteur, les jauges 126 aboutissent à un plot unique 128, par une première extrémité, et à des plots in- dividuels 130 par leurs autres extrémités Des connexions d'aluminium 132 et 134 sont déposées sur ces plots. Une autre caractéristique de l'invention est que l'on peut utiliser un capteur en porte-à-faux La fi- gure 4 représente une forme de réalisation de capteurs utilisant le porteà-faux Ainsi, la figure 4 représente un capteur 94 monté sur un bloc de base 92 Le capteur 94 peut être monté sur le bloc de base 92 au moyen d'une bri- de, ou bien les deux pièces peuvent être liées l'une à l'autre à l'aided'un adhésif Le capteur 94 comporte une extrémité fixe 100 liée au bloc de base 92, tandis que l'extrémité mobile 102 dépasse en porte-à-faux du capteur 94 Ainsi, l'extrémité mobile 102 réagit aux forces exer- cées dans la direction de la flèche 104 autour de l'arti- culation 114 définie par des gorges supérieure et infé- rieure 116 et 118, respectivement Des jauges 98 sont soumises à la contrainte pendant ce mouvement dans un sens et le signal électrique qu'elles produisent est capté à l'aide de contacts 106 et 112 déposés sur les plots 105 et 107, respectivement, à chaque extrémité des jauges 98 Cet- te forme particulière de réalisation du capteur comprend des jauges identiques déposées sur la surface inférieure du capteur 94 afin de détecter le mouvement de l'extrémité 102 en sens inverse à celui de la force 104 Ainsi, des conducteurs 108 partent des contacts 106, tandis que des conducteurs 110 partent de contacts déposés sur la surface inférieure du capteur 94 et en contact avec des jauges montées sur eux L'ensemble représenté sur la figure 4 peut être utilisé en tant qu'accéléromètre,par exemple, dans lequel la force inertielle de l'extrémité 102 est la force mesurée par le système. Ainsi qu'il ressort de la description précédente,. l'invention concerne donc un procédé et un produit obtenu à l'aide de ce procédé, utilisant des transducteurs piézo- résistifs qui comportent des éléments sensibles, des jau- ges étant réalisées sur place sur leurs substrats, lequel procédé et le produit résultant permettent l'utilisation de volumes de matière sous contrainte réduits d'un facteur de plusieurs centaines par rapport aux volumes sous con- trainte qui semblaient possible jusqu'à présent Cet ac- croissement de la sensibilité du capteur peut être appli- qué à divers types de transducteurs pour l'obtention de caractéristiques de fonctionnement très améliorées Des accéléromètres utilisant le capteur selon l'invention pos- sèdent, par'exemple, une plage de fonctionnement extrême- ment large Par exemple, on calcule qu'un accéléromètre classique possède une fréquence de résonance de 161 k Hz pour une sensibilité de 1 microvolt par volt Par contre, un dispositif à jauge libérée par gravure, utilisé dans un accéléromètre, conformément à l'invention, possède une fréquence de résonance de 1,28 m Hz pour la même sensibili- té En outre, on réalise des transducteurs de pression de dimension sensiblement réduite et de sensibilité beaucoup plus grande, ayant une fréquence de résonance élevée et une bonne linéarité, en raison des faibles déviations de- mandées. Ces éléments sensibles selon l'invention peuvent être aisément fabriqués par des techniques de production en grande série, car ils sont préparés sur place, ce qui réduit l'importance des manipulations nécessaires, en particulier en ce qui concerne le montage des jauges sur les substrats de support Le procédé et le produit obtenu par ce procédé, conformément à l'invention, sont ainsi rendus très avantageux du point de vue commercial, en par- ticulier en ce qui concerne la diminution substantielle de matières nécessaires au volume sous contrainte des capteurs. * Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au produit décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de production d'un élément sensible à une contrainte, comprenant les étapes qui consistent (a) à choisir une tranche ( 62) de cristal de silicium; (b) à effectuer un premier dépôt d'une couche d'oxyde ( 64, 66)-sur les deux faces de la tranche choisie dans l'étape précédente, (c) à établir des repères coordonnés ( 68,70) sur les deux faces de la tranche résultant de l'étape pré- cédente; (d) à définir une première fois, sur au moins une première face de la tranche et dans ladite couche d'oxyde, des jauges ( 84) et des conducteurs pour ces jauges en ménageant des ouvertures ( 72) dans le dépôt d'oxyde, ces ouvertures correspondant aux jauges et aux conducteurs dé- finis; (e.) à effectuer un second dépôt constitué de bore ( 74) dans les ouvertures réalisées lors de l'étape précédente; (f) à soumettre la tranche à des températures suffisamment élevées et pendant une période suffisante pour recuire ladite tranche; le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste (g) à ouvrir une configuration de gravure sur au moins une face de la tranche pour définir des gorges ( 48, 50) devant être formées dans ladite tranche et au- dessus desquelles passent lesdites jauges définies; (h) à réaliser une gravure selon ledit dessin résultant de l'étape précédente, en appliquant un bain d'at- taque chimique; (i) à retirer la totalité d'oxyde résiduel de ladite tranche, (ji à effectuer un troisième dépôt d'une mince couche d'oxyde sur la tranche pour protéger toutes les jonctions positives-négatives qu'elle porte (k) à effectuer un quatrième dépôt d'une couche métallique ( 80) sur au moins une face de ladite tranche; ( 1) à procéder à une seconde définition desdits conducteurs des jauges dans ladite couche métallique; et (m) à découper la tranche en dés ( 86) contenant lesdites jauges et lesdits conducteurs définis. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première étape de définition, l'étape d'ouver- ture et la quatrième étape de dépôt sont réalisées sur les deux faces de la tranche. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la deuxième étape de dépôt consiste en un dépôt en quantité suffisante pour que l'on obtienne du bore dif- 19 3 fusé à raison d'au moins 5 x 10 atomes par cm, à une profondeur comprise entre environ 0,1 et 3 micromètres. 4 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en outre en ce que l'étape (f) de soumission de la tran- che à des températures élevées est réalisée par implantation ionique et consiste à soumettre la tranche à une température de 920 'C pendant une heure. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de gravure est réalisée dans un bain con- tenant de l'hydroxyde de potassium, de l'eau et de l'alcool isopropylique. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de gravure est réalisée dans un bain con- tenant de l'éthylène-diaminé, du pyrocatéchol et de l'eau. 7 Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la première étape de définition, l'étape d'ou- verture et la quatrième étape de dépôt sont effectuées sur une face de la tranche. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde étape de dépôt est réalisée en quanti- té suffisante pour que l'on obtienne du bore diffusé en quantité de 1020 atomes de bore/cm 3. 9 Dispositif pour convertir en signaux électri- ques un mouvement mécanique de deux parties d'un dispositif mécanique, mobiles l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat ( 24) constitué d'une ma- tière semi-conductrice piézo-résistive, une gorge ( 25) qui s'étend à travers le substrat et qui définit lesdites par- ties mobiles l'une par rapport à l'autre, au moins un élé- ment ( 12) sensible à une contrainte, s'étendant en travers de la gorge, perpendiculairement à elle, l'élément sensible à la contrainte étant un élément d'une seule pièce compre- nant deux parties extrêmes ( 14, 16) séparées par un collet intermédiaire qui les relie, l'élément d'une seule pièce, sensible à la contrainte, provenant de la même matière semiconductrice et piézo-résistive que celle du substrat, lesdites parties extrêmes et le collet de l'élément sensi- ble à la contrainte étant disposés sur un axe commun, cha- cune des parties extrêmes étant reliée à l'une desdites parties mobiles du substrat, des électrodes ( 18, 20) étant reliées électriquement aux parties extrêmes pour détecter des variations de la résistance électrique entre les parties extrêmes lorsque le collet est soumis à une contrainte résultant d'un mouvement relatif desdites parties du sub- strat. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'élément sensible à la contrainte présente un volume sous contrainte de 3 x 10 10 cm 3 de matière sol- licitée; 11 Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que ladite gorge définit-une charnière ou articulation ( 30) entre lesdites parties mobiles. 12 Dispositif selon la revendication 11, carac- térisé en ce que la gorge est une gorge unique ( 25) partant d'une surface du substrat jusqu'à ladite charnière. 13 Dispositif selon la revendication 12, carac- térisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments ( 36) sen- sibles à la contrainte, espacés les uns:des autres et s'étendant en travers de la gorge, les parties extrêmes ( 58) de ces éléments étant reliées électriquement entre el- les par lesdites électrodes ( 40). 14 Dispositif selon la revendication 11, carac- térisé en ce que la gorge comprend en fait deux gorges es- pacées et opposées ( 48, 50) partant l'une vers l'autre des surfaces supérieure et inférieure du substrat pour définir ladite charnière. Dispositif selon la revendication 14, carac- térisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments espacés ( 36), sensibles à la contrainte, s'étendant en travers des gor- ges, sur les surfaces supérieure et inférieure du substrat, les parties extrêmes des éléments sensibles à la contrainte étant reliées électriquement entre elles par lesdites élec- trodes. 16 Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que ledit axe de l'élément sensible à la con- trainte est parallèle à l'axe du substrat. 17 Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'axe de l'élément sensible à la contrainte est décalé de l'axe du substrat, une extrémité de chacun des éléments sensibles à la contrainte étant décalée de l'autre extrémité, le long de l'axe du substrat, sur une distance égale à la largeur du collet de l'élément sensible. 18 Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce que l'élément sensible à la contrainte,;: réalisé d'une seule pièce, est libéré du substrat par gravure, les parties extrêmes de cet élément sensible à la contrainte étant liées auxdites parties du substrat mo- biles l'une par rapport à l'autre. 19 Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce qu'un support ( 152) du type mésa s'étend en- tre la surface inférieure de chaque élément ( 150) sensible à la contrainte et le substrat, le support du type mésa étant solidaire des parties extrêmes de l'élément sensible respectif et de la surface correspondante du substrat sur lequel ce support repose. Transducteur, caractérisé en ce qu'il compor- te plusieurs capteurs interconnectés ( 12) selon la revendi- cation 9.