EP1295384A1 - Electronic microcomponent, sensor and actuator incorporating same - Google Patents

Electronic microcomponent, sensor and actuator incorporating same

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EP1295384A1
EP1295384A1 EP01949575A EP01949575A EP1295384A1 EP 1295384 A1 EP1295384 A1 EP 1295384A1 EP 01949575 A EP01949575 A EP 01949575A EP 01949575 A EP01949575 A EP 01949575A EP 1295384 A1 EP1295384 A1 EP 1295384A1
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EP
European Patent Office
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blades
equipotential
fixed
mobile
zones
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Withdrawn
Application number
EP01949575A
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German (de)
French (fr)
Inventor
François Valentin
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Original Assignee
PHS Mems
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002—Electrostatic motors
    • H02N1/006—Electrostatic motors of the gap-closing type
    • H02N1/008—Laterally driven motors, e.g. of the comb-drive type

Definitions

  • such a substrate (1) comprises two conductive layers (2, 4) of great thickness relative to an insulating intermediate layer (3).
  • a microcomponent comprises a fixed part (11), and a mobile part (10).
  • the fixed part (11) is mechanically integral and immobile relative to the rest of the substrate (1).
  • the movable part (10) is connected to the rest of the substrate by means of two thinner zones (12, 13). These thinner areas (12, 13) have a capacity for bending or twisting which allows movement of the central area (14) of the movable part (10).
  • the blades (21) of the fixed part extend over the entire height of the substrate.
  • the blades (20) of the movable part (10) have a height, measured perpendicular to the plane (5) of the main face of the substrate, which is less than that of the blades (21) of the fixed part.

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  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

The invention concerns an electronic microcomponent, produced from a semiconductor substrate wafer (1), comprising two parts, namely a fixed part (10) and a mobile part (11) capable of mutual relative displacement. The invention is characterised in that each part comprises a plurality of plates (20, 21) perpendicular to the main surface of the wafer, the plates (20) of the mobile part (10) being interposed between the plates (21) of the fixed part (11); the plates (21) of the fixed part have an equipotential zone limited by a boundary substantially parallel to the main surface of the wafer (1); the plates (20) of the mobile part (10) have an equipotential zone which, in neutral position, partly covers and extends beyond the surface opposite the equipotential zone of the fixed part (11), such that a difference of potential applied between the equipotential zones of the plates (20, 21) of the fixed (11) and mobile (10') parts, brings about variation in the surface opposite the equipotential zones, and the displacement of the plates (21) of the mobile part perpendicularly to the main surface of the wafer.

Description

MICROCOMPOSANT ELECTRONIQUE, CAPTEUR ET ACTIONNEUR INCORPORANT UNELECTRONIC MICRO-COMPONENT, SENSOR AND ACTUATOR INCORPORATING A
TEL MICROCQMPOSANTSUCH MICROCQPOSANT
Domaine technique L ' invention se rattache au domaine de la microélectronique, et plus précisément des micros-systèmes mécaniques. Elle vise plus particulièrement un microcomposant permettant un mouvement perpendiculairement au plan du substrat dans lequel il est réalisé. Elle trouve une application dans la fabrication d'actionneurs ou de capteurs inertiels. Techniques antérieuresTechnical field The invention relates to the field of microelectronics, and more specifically mechanical microsystems. It relates more particularly to a microcomponent allowing movement perpendicular to the plane of the substrate in which it is produced. It finds an application in the manufacture of actuators or inertial sensors. Previous techniques
Il est déjà connu de réaliser des capteurs ou des micro-actionneurs en utilisant la technologie de fabrication des semi-conducteurs sur silicium. Ce type de capteurs ou de micro- actionneurs, réalisé dans une plaquette ou wafer de semiconducteur, comprend une partie mobile par rapport au reste du substrat formant une partie fixe.It is already known to produce sensors or micro-actuators using the technology for manufacturing semiconductors on silicon. This type of sensor or micro-actuator, produced in a semiconductor wafer or wafer, comprises a part that is movable relative to the rest of the substrate forming a fixed part.
La partie mobile est reliée au reste du substrat par des zones de moindre épaisseur autorisant une certaine flexion et donc un déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe. Lorsque ces dispositifs sont utilisés en tant que capteurs, les accélérations subies provoquent le déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe. Ce déplacement engendre une variation de la surface en regard des parties fixe et mobile. Cette variation se traduit donc par une variation de la capacité électrique mesurée entre les parties fixe et mobile. La détection de cette variation de capacité est donc une image de l'accélération subie.The mobile part is connected to the rest of the substrate by zones of lesser thickness allowing a certain bending and therefore a displacement of the mobile part relative to the fixed part. When these devices are used as sensors, the accelerations undergone cause the moving part to move relative to the fixed part. This displacement generates a variation of the surface opposite the fixed and mobile parts. This variation therefore results in a variation in the electrical capacity measured between the fixed and mobile parts. The detection of this variation in capacity is therefore an image of the acceleration undergone.
A l'inverse, lorsque ces dispositifs sont utilisés en tant qu'actionneurs, on applique une différence de potentiel entre les parties fixe et mobile. Cette différence de potentiel provoque une attraction ou une répulsion de la partie mobile par rapport à la partie fixe, et donc un mouvement de cette partie mobile. Différentes architectures ont déjà été envisagées pour réaliser de tels dispositifs. Ainsi, le document US 6 032 532 décrit un capteur comprenant deux réseaux de peigne interdigités . Ces deux réseaux forment donc deux armatures de capacité dont la surface en regard est maximisée. Deux des peignes sont solidaires de la partie fixe et interpénètrent deux peignes de la partie mobile .Conversely, when these devices are used as actuators, a potential difference is applied between the fixed and mobile parts. This difference in potential causes an attraction or a repulsion of the mobile part with respect to the fixed part, and therefore a movement of this mobile part. Different architectures have already been envisaged for producing such devices. Thus, document US Pat. No. 6,032,532 describes a sensor comprising two interdigitated comb networks. These two networks therefore form two capacity reinforcements whose opposite surface is maximized. Two of the combs are integral with the fixed part and interpenetrate two combs of the mobile part.
La partie mobile a un degré de liberté dans le plan du substrat, et une tension appliquée entre la partie mobile et la partie fixe permet de générer une force électrostatique proportionnelle aux surfaces en regard et au carré de cette différence de potentiel. Ces peignes sont obtenus par microusinage de surface ou de volume, suivi d'une libération par dissolution de la sous-couche de la partie mobile.The mobile part has a degree of freedom in the plane of the substrate, and a voltage applied between the mobile part and the fixed part makes it possible to generate an electrostatic force proportional to the facing surfaces and to the square of this potential difference. These combs are obtained by surface or volume micromachining, followed by release by dissolution of the underlay of the mobile part.
L'inconvénient majeur d'un tel système est de n'autoriser le mouvement de la partie mobile que dans le plan correspondant à la face principale du wafer.The major drawback of such a system is that it does not allow movement of the movable part except in the plane corresponding to the main face of the wafer.
En outre, l'intensité des efforts exercés sur la partie mobile est limitée par la relative faible épaisseur des dents de chaque peigne, mesurée perpendiculairement à la face principale du wafer.In addition, the intensity of the forces exerted on the movable part is limited by the relatively small thickness of the teeth of each comb, measured perpendicular to the main face of the wafer.
L'apparition des techniques d'usinage profond et de substrat sur isolant a permis d'améliorer de tels systèmes en créant de grandes parois verticales à faible pas, dont la libération est obtenue par dissolution de la couche isolante. Cette technique limite cependant toujours la direction du mouvement dans un plan parallèle à celui de la face principale du wafer.The appearance of deep machining and substrate-on-insulator techniques has made it possible to improve such systems by creating large vertical walls at low pitch, the release of which is obtained by dissolving the insulating layer. However, this technique always limits the direction of the movement in a plane parallel to that of the main face of the wafer.
Un problème que se propose de résoudre 1 ' invention est celui d'obtenir des déplacements de la partie mobile dans une direction perpendiculaire au plan du wafer, avec une intensité d'effort suffisante, tout en utilisant des techniques de fabrication dérivées des procédés connus. Exposé de l'inventionA problem which the invention proposes to solve is that of obtaining displacements of the movable part in a direction perpendicular to the plane of the wafer, with sufficient intensity of effort, while using manufacturing techniques derived from known methods. Statement of the invention
L'invention concerne donc un microcomposant électronique, réalisé à partir de plaquettes ou wafer de substrat semi-conducteur ou analogue, comportant deux parties, à savoir une partie fixe et une partie mobile aptes à se déplacer 1 'une par rapport à 1 'autre .The invention therefore relates to an electronic microcomponent, produced from wafers or wafers of semiconductor substrate or the like, comprising two parts, namely a fixed part and a mobile part able to move one relative to the other. .
Ce microcomposant se caractérise en ce que : * chaque partie comprend une pluralité de lames perpendiculaires sur la face principale de la plaquette, les lames de la partie mobile étant intercalées entre les lames de la partie fixe ;This microcomponent is characterized in that: * each part comprises a plurality of perpendicular blades on the main face of the wafer, the blades of the mobile part being interposed between the blades of the fixed part;
* les lames de la partie fixe présentent une zone équipotentielle limitée par une frontière sensiblement parallèle à la face principale de la plaquette ; les lames de la partie mobile présentent une zone équipotentielle qui, au repos, recouvre partiellement et s'étend au-delà de la surface en regard de la zone équipotentielle de la partie fixe, de sorte qu'une différence de potentiel appliquée entre les zones équipotentielles des lames des parties fixe et mobile, provoque la variation de la surface en regard des zones équipotentielles, et le déplacement des lames de la partie mobile perpendiculairement à la face principale de la plaquette. Autrement dit, chaque partie comprend un ensemble de lames verticales, arrangées sous forme de peignes. Ces lames sont réalisées typiquement par un procédé lithographique pour la définition de leur contour dans le plan du wafer, puis d'une opération de gravure sélective profonde permettant d'éliminer la matière de façon totalement anisotrope dans l'épaisseur du substrat .* the blades of the fixed part have an equipotential zone limited by a border substantially parallel to the main face of the wafer; the blades of the mobile part have an equipotential zone which, at rest, partially covers and extends beyond the surface facing the equipotential zone of the fixed part, so that a potential difference applied between the zones equipotential of the blades of the fixed and movable parts, causes the variation of the surface opposite the equipotential zones, and the displacement of the blades of the movable part perpendicular to the main face of the wafer. In other words, each part comprises a set of vertical blades, arranged in the form of combs. These blades are typically produced by a lithographic process for defining their outline in the plane of the wafer, then by a deep selective etching operation making it possible to eliminate the material completely anisotropically in the thickness of the substrate.
De par leur constitution, les lames fixe et mobile possèdent des zones équipotentielles qui sont partiellement en regard l'une de l'autre, et spacialement décalées. De la sorte, l'application d'une tension entre ces deux zones équipotentielles génère une force électrostatique qui tend à rapprocher ou repousser les deux armatures pour maximiser ou minimiser la superficie des zones en regard. A l'inverse, lorsque la partie mobile subit un mouvement, la zone équipotentielle des lames mobiles se déplace par rapport à la zone équipotentielle des lames fixes, et la capacité électrique mesurée entre ces deux zones équipotentielles varie. Autrement dit, le mouvement exercé perpendiculairement au plan du wafer se traduit par la variation d'un signal électrique.By their constitution, the fixed and movable blades have equipotential zones which are partially opposite one another, and spatially offset. In this way, the application of a voltage between these two equipotential zones generates an electrostatic force which tends to bring together or repel the two armatures to maximize or minimize the area of the opposite zones. Conversely, when the mobile part undergoes a movement, the equipotential zone of the mobile blades moves relative to the equipotential zone of the fixed blades, and the electrical capacity measured between these two equipotential zones varies. In other words, the movement exerted perpendicular to the plane of the wafer results in the variation of an electrical signal.
De la sorte, on réalise un capteur sensible à une accélération présentant une composante perpendiculaire au plan du wafer. A l'inverse, un actionneur conforme à l'invention permet de déplacer un organe perpendiculairement au plan du wafer. Avantageusement en pratique, les lames de la partie mobile présentent une hauteur mesurée perpendiculairement à la face principale de la plaquette, qui est inférieure à celle des lames de la partie fixe.In this way, a sensor sensitive to an acceleration is produced which has a component perpendicular to the plane of the wafer. Conversely, an actuator according to the invention makes it possible to move a member perpendicular to the plane of the wafer. Advantageously in practice, the blades of the movable part have a height measured perpendicular to the main face of the plate, which is less than that of the blades of the fixed part.
Autrement dit, lorsque les lames de la partie ou armature mobile se déplacent verticalement, elles restent à l'intérieur du volume défini par les lames de la partie fixe, sans déborder en dessous de la face inférieure du substrat.In other words, when the blades of the movable part or armature move vertically, they remain at inside the volume defined by the blades of the fixed part, without protruding below the underside of the substrate.
La différence de hauteur des lames de la partie mobile ou de la partie fixe correspond sensiblement à la course théorique maximum de la partie mobile par rapport à la partie fixe.The difference in height of the blades of the movable part or of the fixed part corresponds substantially to the maximum theoretical travel of the movable part relative to the fixed part.
Dans une forme préférée, le substrat utilisé est stratifié et comporte au moins trois couches, à savoir deux couches conductrices séparées par une couche isolante servant de frontière à la zone équipotentielle des lames de la partie fixe. Autrement dit, la définition des zones équipotentielles est déterminée par la présence de la couche isolante du substrat stratifié. De façon générale, il s'agit d'un substrat semiconducteur, mais des micro-composants équivalents pourraient être obtenus à partir de substrats de nature différente, et en particulier ceux incluant des céramiques.In a preferred form, the substrate used is laminated and comprises at least three layers, namely two conductive layers separated by an insulating layer serving as a border to the equipotential zone of the blades of the fixed part. In other words, the definition of the equipotential zones is determined by the presence of the insulating layer of the laminated substrate. Generally, it is a semiconductor substrate, but equivalent micro-components could be obtained from substrates of different nature, and in particular those including ceramics.
Ainsi, au niveau des lames de la partie mobile, au moins deux couches conductrices peuvent être reliées électriquement pour former la zone équipotentielle. De la sorte, comme la couche isolante d'un substrat stratifié est présente sur les lames des parties fixe et mobile, il est possible de donner à la zone équipotentielle des lames mobiles la géométrie voulue en connectant entre elles des zones conductrices dans une configuration différente de celle de la partie fixe. Ainsi, dans une géométrie la plus simple dans laquelle le substrat semiconducteur comprend une seule zone isolante, on relie les deux zones conductrices des lames mobiles pour former une zone équipotentielle s 'étendant sur toute la hauteur de la lame. Dans ce cas, on choisira comme zone équipotentielle sur la partie fixe une seule des couches conductrices du substrat. Comme déjà dit, le microcomposant conforme à l'invention peut être utilisé pour la réalisation d'un capteur inertiel (c'est-à-dire de position ou d'accélération) dans lequel l'information de position ou d'accélération est une image de la variation de la capacité électrique mesurée entre les zones équipotentielles des parties fixe et/ou mobile.Thus, at the blades of the mobile part, at least two conductive layers can be electrically connected to form the equipotential zone. In this way, as the insulating layer of a laminated substrate is present on the blades of the fixed and movable parts, it is possible to give the equipotential zone of the movable blades the desired geometry by connecting conductive zones together in a different configuration. that of the fixed part. Thus, in the simplest geometry in which the semiconductor substrate comprises a single insulating zone, the two conductive zones of the movable blades are connected to form an equipotential zone extending over the entire height of the blade. In this case, only one of the conductive layers of the substrate will be chosen as the equipotential zone on the fixed part. As already said, the microcomponent according to the invention can be used for the production of an inertial (i.e. position or acceleration) sensor in which the position or acceleration information is a image of the variation in the electrical capacity measured between the equipotential zones of the fixed and / or mobile parts.
Un tel microcomposant peut également être utilisé pour former un actionneur destiné à mouvoir un organe qui est solidaire de la partie mobile, l'ensemble comprenant des moyens pour appliquer une différence de potentiel entre les zones équipotentielles des lames des parties fixe et mobile. Ainsi, les zones équipotentielles des lames fixe et mobile étant décalées verticalement, l'application de la tension voulue permet de provoquer un déplacement vertical, ou plus généralement perpendiculairement au plan du substrat.Such a microcomponent can also be used to form an actuator intended to move a member which is integral with the mobile part, the assembly comprising means for applying a potential difference between the equipotential zones of the blades of the fixed and mobile parts. Thus, the equipotential zones of the fixed and mobile blades being vertically offset, the application of the desired voltage makes it possible to cause vertical displacement, or more generally perpendicular to the plane of the substrate.
Dans une forme particulière, l' actionneur peut en outre comporter des moyens pour déterminer la position relative des lames des parties fixe et mobile, de manière à commander les moyens qui appliquent la différence de potentiel qui engendre le mouvement. Autrement dit, un tel actionneur peut fonctionner avec une régulation en boucle fermée, en mesurant la variation de la capacité entre les lames, et en commandant ainsi la différence de potentiel à appliquer pour obtenir le déplacement souhaité. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue de dessus d'un exemple de microcomposant réalisé conformément à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle selon le plan II-il' de la figure l.In a particular form, the actuator may also include means for determining the relative position of the blades of the fixed and movable parts, so as to control the means which apply the potential difference which generates the movement. In other words, such an actuator can operate with closed-loop regulation, by measuring the variation in capacity between the blades, and thus controlling the potential difference to be applied to obtain the desired displacement. Brief description of the figures The manner of carrying out the invention as well as the advantages which result therefrom will emerge clearly from the description of the embodiment which follows, with the support of the appended figures in which: FIG. 1 is a top view of an example of a microcomponent produced in accordance with the invention. Figure 2 is a partial sectional view along the plane II-II 'of Figure l.
La figure 3 correspond à la vue en coupe de la figure 2 dans laquelle la partie mobile subit un mouvement par rapport à la partie fixe.Figure 3 corresponds to the sectional view of Figure 2 in which the movable part undergoes a movement relative to the fixed part.
La figure 4 est une vue en coupe partielle selon le plan IV-IV de la figure 1.FIG. 4 is a partial sectional view along the plane IV-IV of FIG. 1.
La figure 5 correspond à la coupe de la figure 5 lorsque la partie mobile subit un mouvement par rapport à la partie fixe.Figure 5 corresponds to the section of Figure 5 when the movable part undergoes a movement relative to the fixed part.
Manière de réaliser 1 ' inventionManner of Carrying Out the Invention
Comme déjà dit, l'invention concerne un microcomposant électronique réalisé à partir d'un wafer (1) ou plaque de semiconducteur. Ce type de wafer (1) est un substrat stratifié, comme par exemple les substrats connus sous l'abréviation SOI autrement dit "Silicium sur Isolant".As already said, the invention relates to an electronic microcomponent produced from a wafer (1) or semiconductor plate. This type of wafer (1) is a laminated substrate, such as for example the substrates known by the abbreviation SOI, in other words "Silicon on Insulator".
Comme illustré à la figure 2, un tel substrat (1) comporte deux couches conductrices (2, 4) de forte épaisseur relativement à une couche intermédiaire (3) isolante. Comme illustré à la figure 1, un tel microcomposant comprend une partie fixe (11) , et une partie mobile (10) . La partie fixe (11) est mécaniquement solidaire et immobile par rapport au reste du substrat (1) . La partie mobile (10) est reliée au reste du substrat par 1 ' intermédiaire de deux zones de moindre épaisseur (12, 13) . Ces zones de plus faible épaisseur (12, 13) possèdent une capacité de flexion ou de torsion qui autorise le mouvement de la zone centrale (14) de la partie mobile (10) .As illustrated in FIG. 2, such a substrate (1) comprises two conductive layers (2, 4) of great thickness relative to an insulating intermediate layer (3). As illustrated in FIG. 1, such a microcomponent comprises a fixed part (11), and a mobile part (10). The fixed part (11) is mechanically integral and immobile relative to the rest of the substrate (1). The movable part (10) is connected to the rest of the substrate by means of two thinner zones (12, 13). These thinner areas (12, 13) have a capacity for bending or twisting which allows movement of the central area (14) of the movable part (10).
Sur un de ses côtés, la zone centrale (14) de la partie fixe (10) présente un ensemble de lames (20) parallèles, et perpendiculaires à la face principale (5) du substrat. Ces lames (20) peuvent être en nombre variable en fonction de l'application souhaitée. Complémentairement, la partie (11) comprend également une pluralité de lames (21) orientées en direction de la partie mobile (10) , et qui sont orientées perpendiculairement au plan de la face principale (5) du substrat.On one of its sides, the central zone (14) of the fixed part (10) has a set of parallel blades (20), and perpendicular to the main face (5) of the substrate. These blades (20) can be of variable number depending on the desired application. Additionally, the part (11) also comprises a plurality of blades (21) oriented in the direction of the movable part (10), and which are oriented perpendicular to the plane of the main face (5) of the substrate.
Les lames (21) de la partie fixe (11) pénètrent en partie à l'intérieur de l'espace défini entre chaque lame (20) de la partie mobile. Les lames (21) de la partie fixe et les lames (20) de la partie mobile présentent donc une surface en regard relativement importante.The blades (21) of the fixed part (11) partially penetrate inside the space defined between each blade (20) of the movable part. The blades (21) of the fixed part and the blades (20) of the movable part therefore have a relatively large facing surface.
Comme on le voit aux figures 2 et 4, les lames (21) de la partie fixe s'étendent sur la totalité de la hauteur du substrat. En revanche, les lames (20) de la partie mobile (10) présentent une hauteur, mesurée perpendiculairement au plan (5) de la face principale du substrat, qui est inférieure à celle des lames (21) de la partie fixe.As seen in Figures 2 and 4, the blades (21) of the fixed part extend over the entire height of the substrate. On the other hand, the blades (20) of the movable part (10) have a height, measured perpendicular to the plane (5) of the main face of the substrate, which is less than that of the blades (21) of the fixed part.
Par ailleurs, la couche isolante (3) du substrat forme une frontière entre les deux couches conductrices (2, 4) à la fois sur les lames fixes (21) et sur les lames mobiles (20) . De la sorte, les zones (24) et (25) de la lame (21) forment des zones équipotentielles électriquement isolées. A l'inverse, conformément à l'invention sur la partie fixe, les zones (26, 27) situées de part et d'autre de la couche isolante (3) sont connectées électriquement. Pour isoler électriquement la partie fixe (11) de la partie mobile (10) , on rompt la continuité électrique des couches conductrices (2, 4) . Ainsi, à titre d'exemple, et comme illustré à la figure 1, on peut prévoir une gravure (15, 16) s' étendant en profondeur jusqu'à la couche isolante (3) et formant détourage autour des zones de flexion. De la sorte, la couche conductrice supérieure (2) est interrompue entre les parties fixe (11) et mobile (10) . On peut procéder de même, ou de façon différente, pour obtenir l'interruption de la couche inférieure. De la sorte, les zones (26, 27) de la lame mobile (20) forment une unique zone équipotentielle s ' étendant sur toute la hauteur de la lame mobile (20) . A cause de la différence de hauteur des lames mobiles (20) et fixes (21) , la surface équipotentielle formée des zones (26, 27) de la partie fixe recouvre partiellement la zone équipotentielle (25) de la lame (21) .Furthermore, the insulating layer (3) of the substrate forms a border between the two conductive layers (2, 4) both on the fixed blades (21) and on the movable blades (20). In this way, the zones (24) and (25) of the blade (21) form electrically isolated equipotential zones. Conversely, in accordance with the invention on the fixed part, the zones (26, 27) located on either side of the insulating layer (3) are electrically connected. To electrically isolate the fixed part (11) from the mobile part (10), the electrical continuity of the conductive layers (2, 4) is broken. Thus, by way of example, and as illustrated in FIG. 1, one can provide an etching (15, 16) extending in depth up to the insulating layer (3) and forming a contour around the bending zones. Of In this way, the upper conductive layer (2) is interrupted between the fixed (11) and mobile (10) parts. We can do the same, or differently, to obtain the interruption of the lower layer. In this way, the zones (26, 27) of the mobile blade (20) form a single equipotential zone extending over the entire height of the mobile blade (20). Because of the difference in height of the movable (20) and fixed (21) blades, the equipotential surface formed by the zones (26, 27) of the fixed part partially covers the equipotential zone (25) of the blade (21).
De la sorte, les surfaces équipotentielles (26, 27 ,- 25) des lames fixe (21) et mobile (20) sont le siège de forces électrostatiques lorsqu'une différence de potentiel leur est appliquée. Ainsi, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée entre les surfaces équipotentielles (26, 27) et (25) , une force électrostatique a tendance à augmenter la surface en regard de ces zones équipotentielles pour amener le système dans la configuration illustrée à la figure 3. On observe que la lame mobile (20) a subit un mouvement perpendiculaire à la face principale (5) du substrat. En pratique, le mouvement vertical décrit un arc de cercle dont le rayon dépend de la géométrie de la zone d'articulation de la partie mobile (11) par rapport à la partie fixe (11) . Ce type de phénomène correspond à un fonctionnement en actionneur dans lequel on commande le mouvement de la partie mobile (10) par rapport à la partie fixe (11) .In this way, the equipotential surfaces (26, 27, - 25) of the fixed (21) and mobile (20) blades are the seat of electrostatic forces when a potential difference is applied to them. Thus, when a potential difference is applied between the equipotential surfaces (26, 27) and (25), an electrostatic force tends to increase the surface opposite these equipotential zones to bring the system into the configuration illustrated in the figure. 3. It is observed that the movable blade (20) has undergone a movement perpendicular to the main face (5) of the substrate. In practice, the vertical movement describes an arc of a circle whose radius depends on the geometry of the articulation zone of the mobile part (11) relative to the fixed part (11). This type of phenomenon corresponds to an actuator operation in which the movement of the mobile part (10) is controlled relative to the fixed part (11).
Dans le fonctionnement du microcomposant en tant que capteur, le mouvement de la partie mobile (10) , et donc des lames (20) par rapport aux lames fixes (21) induit une variation de la capacité électrique entre la zone équipotentielle (26, 27) de la lame mobile (20) et la zone équipotentielle (25) de la lame fixe (21) . La variation de cette capacité électrique peut être mesurée et donner image de l'amplitude du mouvement de la lame (20) par rapport aux lames (21), et donc de l'accélération du mouvement subit .In the operation of the microcomponent as a sensor, the movement of the mobile part (10), and therefore of the blades (20) relative to the fixed blades (21) induces a variation in the electrical capacitance between the equipotential zone (26, 27 ) of the movable blade (20) and the equipotential zone (25) of the fixed blade (21). The variation of this electrical capacity can be measured and give an image of the amplitude of the movement of the blade (20) relative to the blades (21), and therefore of the acceleration of the sudden movement.
Le fonctionnement en actionneur peut être amélioré grâce à une régulation qui mesure 1 ' amplitude du mouvement généré par la détermination de la variation de la capacité électrique entre les zones équipotentielles (26, 27) et (25) . Cette mesure de la capacité peut s'effectuer dans une gamme de fréquence particulière, distincte de la fréquence de la tension induisant le mouvement mécanique.The actuator operation can be improved by means of a regulation which measures the amplitude of the movement generated by the determination of the variation in the electrical capacitance between the equipotential zones (26, 27) and (25). This measurement of the capacitance can be carried out in a particular frequency range, distinct from the frequency of the voltage inducing mechanical movement.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la seule forme de géométrie illustrée aux figures 1 à 5, mais couvre d'autres variantes dans lesquelles la partie fixe n'est pas reliée au reste du substrat par des zones de moindre épaisseur, mais possède une longueur suffisante pour subir un fléchissement.Of course, the invention is not limited to the single form of geometry illustrated in FIGS. 1 to 5, but covers other variants in which the fixed part is not connected to the rest of the substrate by zones of reduced thickness , but has sufficient length to undergo bending.
De même, l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un substrat présentant une unique couche isolante, mais couvre des variantes dans lesquelles le substrat possède une pluralité de couches isolantes permettant de définir plus de deux couches conductrices qui sont électriquement reliées entre elles pour définir des zones équipotentielles se recouvrant partiellement et décalées entre les lames mobiles et les lames fixes. En pratique, le microcomposant conforme à l'invention est obtenu par des procédés d'usinage profond. Ainsi, dans une première étape, on définit sur une face ou l'autre du substrat, le contour de la partie mobile et des peignes de lames. On procède à une gravure anisotropique par plasma pour définir des flancs droits et des parois aussi rectilignes que possible entre les différentes lames fixes et mobiles. Par la suite, on réalise une gravure au niveau de la face inférieure des lames mobiles (20) pour diminuer leur hauteur, et ainsi créer le décalage spatial entre les zones équipotentielles. II ressort de ce qui précède que le microcomposant et les applications à des actionneurs ou des capteurs conformément à l'invention, présentent de multiples avantages, et notamment celui de permettre un mouvement ou une détection selon un plan perpendiculaire au plan du substrat. L ' importance de la superficie des zones en regard permet d'obtenir des efforts suffisants pour 1 ' actionnement d'un grand type d'organes. On peut citer à titre d'exemple des micromiroirs mobiles de grande surface, de quelques millimètres de diamètre, utilisés dans des applications de commutation optique. L'invention trouve également une application toute particulière dans le domaine des capteurs inertiels, où jusqu'à présent, la réalisation d'un capteur intégré tridirectionnel n'était possible que par l'association de deux capteurs bidirectionnels. Il est ainsi possible de réaliser un capteur tridirectionnel sur un unique substrat Similarly, the invention is not limited to the use of a substrate having a single insulating layer, but covers variants in which the substrate has a plurality of insulating layers making it possible to define more than two conductive layers which are electrically linked together to define equipotential zones partially overlapping and offset between the movable blades and the fixed blades. In practice, the microcomponent according to the invention is obtained by deep machining processes. Thus, in a first step, the contour of the movable part and of the blade combs are defined on one face or the other of the substrate. An anisotropic plasma etching is carried out to define straight sides and walls that are as straight as possible between the different fixed and mobile blades. Subsequently, an etching is carried out at the lower face of the mobile blades (20) to reduce their height, and thus create the spatial offset between the equipotential zones. It follows from the above that the microcomponent and the applications to actuators or sensors according to the invention have multiple advantages, and in particular that of allowing movement or detection along a plane perpendicular to the plane of the substrate. The importance of the area of the facing zones makes it possible to obtain sufficient efforts for the actuation of a large type of organ. By way of example, mention may be made of large-area mobile micromirrors, a few millimeters in diameter, used in optical switching applications. The invention also finds a very particular application in the field of inertial sensors, where until now, the production of an integrated three-way sensor was only possible by the combination of two bidirectional sensors. It is thus possible to produce a three-way sensor on a single substrate

Claims

REVENDICATIONS
1. Microcomposant électronique, réalisé à partir d'une plaquette de substrat semi-conducteur (1) , comportant deux parties, à savoir une partie fixe (10) et une partie mobile (11) aptes à se déplacer l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce que :1. Electronic microcomponent, produced from a semiconductor substrate wafer (1), comprising two parts, namely a fixed part (10) and a mobile part (11) able to move one relative to the other, characterized in that:
* chaque partie comprend une pluralité de lames perpendiculaires (20, 21) à la face principale (5) de la plaquette, les lames (20) de la partie mobile (10) étant intercalées entre les lames (21) de la partie fixe (11) ; * les lames (21) de la partie fixe (11) présentent une zone équipotentielle (25) limitée par une frontière (3) sensiblement parallèle à la face principale (5) de la plaquette (1) ; les lames (20) de la partie mobile (10) présentent une zone équipotentielle (26, 27) qui, au repos, recouvre partiellement et s'étend au-delà de la surface en regard de la zone équipotentielle (25) de la partie fixe (11) , de sorte qu'une différence de potentiel appliquée entre les zones équipotentielles (25, 26, 27) des lames (20, 21) des parties fixe (10) et mobile (11), provoque la variation de la surface en regard des zones équipotentielles, et le déplacement des lames (21) de la partie mobile perpendiculairement à la face principale (5) de la plaquette.* each part comprises a plurality of blades perpendicular (20, 21) to the main face (5) of the plate, the blades (20) of the movable part (10) being interposed between the blades (21) of the fixed part ( 11); * the blades (21) of the fixed part (11) have an equipotential zone (25) limited by a border (3) substantially parallel to the main face (5) of the plate (1); the blades (20) of the movable part (10) have an equipotential zone (26, 27) which, at rest, partially covers and extends beyond the surface opposite the equipotential zone (25) of the part fixed (11), so that a potential difference applied between the equipotential zones (25, 26, 27) of the blades (20, 21) of the fixed (10) and mobile (11) parts, causes the variation of the surface opposite the equipotential zones, and the displacement of the blades (21) of the movable part perpendicular to the main face (5) of the wafer.
2. Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (20) de la partie mobile (10) présentent une hauteur, mesurée perpendiculairement à la face principale (5) de la plaquette, qui est inférieure à celle des lames (31) de la partie fixe (11) . 2. Microcomponent according to claim 1, characterized in that the blades (20) of the movable part (10) have a height, measured perpendicular to the main face (5) of the plate, which is less than that of the blades (31 ) of the fixed part (11).
3. Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est stratifié, et comporte au moins trois couches, à savoir deux couches conductrices (2, 4) séparées par une couche isolante (3) servant de frontière à la zone équipotentielle (25) des lames (21) de la partie fixe (11) .3. Microcomponent according to claim 1, characterized in that the substrate is laminated, and comprises at least three layers, namely two conductive layers (2, 4) separated by an insulating layer (3) serving as a border to the equipotential zone ( 25) of the blades (21) of the fixed part (11).
4. Microcomposant selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au niveau des lames (20) de la partie mobile (10), au moins deux couches conductrices (25, 26) sont reliées électriquement pour former la zone équipotentielle. 4. Microcomponent according to claim 3, characterized in that at the level of the blades (20) of the movable part (10), at least two conductive layers (25, 26) are electrically connected to form the equipotential zone.
5. Capteur de position ou d'accélération, caractérisé en ce qu'il comporte un microcomposant selon l'une des revendications 1 à 4, et dans lequel l'information de position ou d'accélération est une image de la variation de la capacité électrique mesurée entre les zones équipotentielles des lames des parties fixe et mobile.5. Position or acceleration sensor, characterized in that it comprises a microcomponent according to one of claims 1 to 4, and in which the position or acceleration information is an image of the variation in capacitance electric measured between the equipotential zones of the blades of the fixed and mobile parts.
6. Actionneur destiné à mouvoir un organe, caractérisé en ce qu ' il comporte :6. Actuator intended to move an organ, characterized in that it comprises:
* un microcomposant selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel 1 ' organe est solidaire de la partie mobile du microcomposant ;* a microcomponent according to one of claims 1 to 4 wherein the member is integral with the movable part of the microcomponent;
* des moyens pour appliquer une différence de potentiel entre les zones équipotentielles des lames des parties fixe et mobile.* means for applying a potential difference between the equipotential zones of the blades of the fixed and mobile parts.
7. Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour déterminer la position relative des lames des parties fixe et mobile, de manière à commander les moyens pour appliquer ladite différence de potentiel. 7. Actuator according to claim 6, characterized in that it further comprises means for determining the relative position of the blades of the fixed and mobile parts, so as to control the means for applying said potential difference.
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