FR2890758A1 - Dispositif micro-optique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif micro-optique formé sur un substrat (31), comportant :- au moins deux canaux à fibre (1A-1D);- un miroir (4) qui est poussé dans et retiré d'un chemin optique;- une tige mobile (7) portant ledit miroir (4) ;- un actionneur électrostatique du type en dents de peigne pour déplacer ladite tige (7);- plusieurs charnières à ressort plat (6A-6D) disposées près de l'une ou l'autre extrémité de ladite tige (7) sur les deux côtés du point d'application de la force d'entraînement (S) par ledit actionneur, pour supporter de façon mobile ladite tige, dans lequel lesdites charnières plat (6A-6D) supportent ladite tige dans des positions présentant une symétrie axiale par rapport à un axe central parallèle à la direction de ladite tige, et les points de support (A-D) de ladite tige par lesdites charnières sont symétriques par rapport audit point d'application (S).
Description
L'invention concerne un dispositif micro-optique comprenant un miroir et
une structure compliquée fabriquée par une technique d'attaque chimique à sec profonde, par exemple un dispositif micro-optique qui est capable de
commuter un chemin lumineux et d'effectuer un réglage d'intensité lumineuse en utilisant un miroir, ainsi qu'un procédé pour la fabrication d'un tel dispositif.
On a proposé un commutateur optique dans lequel une technique telle qu'une attaque chimique à sec anisotropique de semiconducteur est utilisée pour former des éléments comprenant un miroir, une charnière, un actionneur et un guide de lumière sur un substrat et dont la fonction est de commuter un chemin lumineux par une insertion dans le guide de lumière du miroir et une extraction de celui-ci.
Pour donner un exemple spécifique, la figure 1 des dessins annexés décrite ci-après représente la structure d'un commutateur optique de type MEMS (pour "Micro-Electro- Mechanical-System" - Système Micro-ElectroMécanique) décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 6 315 462, délivré le 13 novembre 2001.
Quatre canaux 112a à 112d à fibres sont formés, selon une configuration en croix, dans un substrat 111 analogue à une feuille. L'une de quatre zones, qui est définie par les canaux,\ 12a et 112b à fibres, représente une formation d'attaque lTh'Une rainure 113, qui forme un angle de 45 avec chacun des ânaux 112a et 112b à fibres, est réalisée dans la formation d'attaque 111', et une tige mobile 114 est disposée dans la rainure 113.
La tige mobile 114 porte, à l'une de ses extrémités, un miroir 115 qui est positionné dans une zone d'intersection 116 entre les canaux à fibres 112a à 112d. Des poutres 117a et 117b de support sont reliées par l'une de leurs extrémités aux côtés opposés de la tige mobile 114, en un point intermédiaire de sa longueur, et ces poutres 117a et 117b de support sont fixées par leur autre extrémité à des supports fixes 119a et 119b, respectivement, par l'intermédiaire de charnières 118a et 118b à ressorts plats. D'une manière similaire, des poutres 117c et 117d de support sont reliées par l'une de leurs extrémités aux côtés opposés de la tige mobile 114, à son autre extrémité. Ces poutres 117c et 117d de support sont fixées par leur autre extrémité aux supports fixes 119a et 119b, respectivement, par l'intermédiaire de charnières 118c et 118d à ressorts plats. De cette manière, la tige mobile 114 est supportée de façon à pouvoir être déplacée dans la direction longitudinale. Il convient de noter que les ressorts plats 118a, 118b, 118c, 118d sont repliés sur euxmêmes afin d'augmenter la longueur de ressort.
La tige mobile 114 est entraînée par un actionneur électrostatique du type en dents de peigne. En particulier, des électrodes mobiles 121a à 121d en dents de peigne sont montées fixement sous forme de rangées sur les poutres 117a à 117d de support, respectivement, et s'accouplent avec des électrodes fixes 122a à 122d en dents de peigne, respectivement, qui sont montées fixement sur la formation d'attaque 111'. Lorsqu'une tension est appliquée entre les électrodes mobiles 121a et 121b et les électrodes fixes 122a et 122b en dents de peigne, une force électrostatique d'attraction est développée pour déplacer la tige mobile 114 en direction du centre de la zone d'intersection 116. Par ailleurs, lorsqu'une tension est appliquée entre les électrodes mobiles 121c et 121d et les électrodes fixes 122c et 122d en dents de peigne, une force électrostatique d'attraction est développée pour déplacer la tige mobile 114 dans un sens s'éloignant du centre de la zone d'intersection 116. En entraînant la tige mobile 114 à l'aide de l'actionneur électrostatique du type en dents de peigne, il est possible d'insérer le miroir 115 dans le centre de la zone d'intersection 116 ou de l'en extraire.
Des fibres optiques 123a et 123d sont disposées respectivement dans les quatre canaux à fibres 112a à 112d.
Lorsque le miroir 115 est inséré dans le centre de la zone d'intersection 116, de la lumière qui est émise depuis la fibre optique 123a, par exemple, est réfléchie par le miroir 115 afin d'arriver sur la fibre optique 123d, et de la lumière qui est émise depuis la fibre optique 123b est réfléchie par le miroir 115 afin d'atteindre la fibre optique 123c. Par contre, lorsque le miroir est extrait du centre de la zone d'intersection 116, de la lumière émise depuis la fibre optique 123a arrive sur la fibre optique 123c, et de la lumière émise depuis la fibre optique 123b arrive sur la fibre optique 123d. Une commutation du chemin de la lumière a lieu de cette manière.
Le commutateur micro-optique est fabriqué par le procédé de fabrication représenté sur les figures 2A à 2C des dessins annexés décrits ci-après. En particulier, comme montré sur la figure 2A, un substrat 130 de type SOI (pour "Silicon On Insulator" - Silicium sur Isolant) d'une construction à trois couches, comprenant un substrat 131 en silicium monocristallin, sur lequel est formée une couche isolante 132 constituée d'un film d'oxyde de silicium, et une couche 133 de silicium monocristallin est disposée sur le dessus de la couche isolante 132, est proposé. Un masque nécessaire 134 est formé sur la couche 133 de silicium monocristallin par formation d'un motif d'une couche de matière de masque. Des parties de la couche 133 de silicium monocristallin, qui sont exposées à travers le masque 134, sont soumises à une attaque ionique réactive anisotrope profonde (DRIE pour "Deep Anisotropic Reactive Ion Etching") afin d'enlever la couche 133 de silicium monocristallin jusqu'à ce que la couche isolante 132 soit mise à nu, comme illustré sur la figure 2B.
Une partie 135 de faible largeur de la couche 133 de silicium monocristallin, comme on le voit sur la figure 2B, représente des parties mobiles telles que la tige mobile 114, les poutres 117a à 117d de support et les charnières 118a à 118d à ressorts plats représentées sur la figure 1, tandis qu'une partie 136 de grande largeur représente un corps structural tel que les supports fixes 119a et 119b représentés sur la figure 1, qui sont montés fixement. Les figures 2A et 2B illustrent un exemple de ces pièces.
En référence à la figure 2B, une attaque chimique en milieu liquide est appliquée à la couche isolante 132 mise à nu jusqu'à ce qu'une partie de la couche isolante 132, qui est disposée en dessous de la partie 135 de faible largeur, soit enlevée par une attaque latérale. En conséquence, la partie 135 de faible largeur se trouve placée au-dessus du substrat 131 en silicium monocristallin, avec un espace d'air 137 entre eux, comme montré sur la figure 2C. La partie mobile qui est formée par la partie 135 de faible largeur, lorsque la couche isolante 132 est enlevée, est donc espacée du substrat 131 en silicium monocristallin et devient mobile. Il convient de noter que le miroir 115 est fabriqué pendant le traitement d'attaque de la couche 133 en silicium monocristallin en même temps que la tige mobile 114, les poutres 117a à 117d de support et les électrodes mobiles 12la à 121d en dents de peigne. Après l'opération d'attaque en milieu liquide, des films réfléchissants sont formés par évaporation sur les surfaces des parois latérales du miroir 115, achevant ainsi le miroir 115.
De cette manière, lorsqu'on utilise le processus d'attaque ionique réactif anisotrope à sec, une paroi latérale verticale attaquée peut être formée sans que ne s'exerce l'effet de l'orientation cristalline du substrat 131 en silicium monocristallin, permettant ainsi de fabriquer une structure très petite, d'une configuration compliquée comme montré sur la figure 1. Alors qu'une attaque profonde peut être réalisée par une attaque en milieu liquide qui utilise une solution d'attaque appliquée à la couche de silicium monocristallin, il convient de noter que cette attaque en milieu liquide présente un comportement anisotrope par rapport à l'orientation cristalline du silicium et il est donc difficile de fabriquer un dispositif optique pour un système micro- électromécanique ayant une construction compliquée comme illustré par le commutateur optique représenté sur la figure 1. Pour cette raison, un dispositif micro-optique de ce type a été fabriqué en utilisant une attaque anisotrope profonde à sec qui fait appel à un ion réactif.
Cependant, lorsqu'une attaque ionique réactive anisotrope profonde est appliquée au substrat 131 en silicium monocristallin de façon à pouvoir obtenir une surface de paroi latérale attaquée verticale profonde, il en résulte une inégalité dont l'ordre de grandeur dépasse 100 nm sur la surface de paroi latérale attaquée. Si une surface de paroi latérale attaquée ayant une telle inégalité est utilisée en tant que surface de miroir pour le miroir mobile 115, le miroir ne peut pas avoir de réponse favorable en réflexion. Conformément à une technologie décrite dans la littérature des brevets: Numéro International de Mise à l'Inspection Publique n WO 01/01 1411, Mise à l'Inspection Publique Internationale le 15 février 2001, avant l'attaque réactive anisotropique profonde, des masques sacrificiels 134b à couches surélevées sont formés à proximité et sur le côté opposé d'un masque 134a sur une partie 115a de la couche 133 de silicium monocristallin où le miroir 115 doit ensuite être formé d'une manière totalement séparée des masques 134c qui sont associés à des parties 136 de grande largeur Lorsque l'attaque ionique réactive anisotrope profonde a lieu ensuite, des couches sacrificielles surélevées 138 sont formées sur les côtés opposés de la partie masquée 115a d'une façon étroitement adjacente et parallèle à celles-ci. Comme montré sur la figure 3B des dessins annexés et décrits ci-après, la couche 133 de silicium monocristallin est immergée dans un agent d'attaque 139 grâce à quoi des parties mobiles comprenant la partie de miroir 115a sont libérées de façon à se déplacer par rapport au substrat 131 en silicium monocristallin. A ce moment, les couches sacrificielles surélevées 138 sont éliminées sans être reliées à une partie quelconque de fixation. En choisissant une telle technologie, on peut réaliser les surfaces des deux parois latérales de la partie de miroir 115a de façon qu'elles constituent des surfaces plus lisses en comparaison avec les surfaces qui sont obtenues sans formation de surfaces sacrificielles surélevées 138, avec une inégalité de l'ordre de 30 nm ou moins.
On notera cependant qu'il y a un certain nombre de pièces rapprochées telles que des dents individuelles de peigne formées par les électrodes 121a à 121d et 122a à 122d en dents de peigne et les parties repliées de charnières à ressorts plats 118a à 118d qui sont rapprochées les unes des autres. En particulier, la couche isolante 132 a une épaisseur qui est normalement de l'ordre de 3 m au maximum, et l'espace d'air entre ces parties mobiles et le substrat 131 en silicium monocristallin est très étroit. Si des fragments des couches sacrificielles surélevées 138 qui sont séparés du substrat se coincent dans ces espaces étroits, les parties mobiles peuvent devenir inopérantes, ou bien il peut en résulter des effets nuisibles sur les caractéristiques du dispositif micro-optique, conduisant à un rendement dégradé.
Il est connu que les surfaces rugueuses de silicium sur les surfaces de parois latérales opposées de la partie de miroir 115a, qui sont formées par l'attaque ionique réactive anisotrope profonde à sec, peuvent être oxydées thermiquement pour former un film d'oxyde d'une épaisseur assez grande en comparaison avec la faible inégalité de la surface rugueuse du silicium, et le film d'oxyde peut être attaqué à l'aide d'acide fluorhydrique (HF) pour produire une surface de miroir de rugosité réduite (voir le document de W.H. Juan et S.W. Pang, "Controlling sidewall smoothness for micromachined SI mirrors and lenses", J. Vac. Sci. Technol.B14(6), nov/déc.1996, pages 4080 à 4084).
Cependant, avec cette technique, un intervalle de temps nécessaire pour former un film d'oxyde suffisamment épais par rapport à la très petite inégalité de la surface, par l'oxydation thermique, dure jusqu'à 10 heures par exemple, nécessitant un temps plus long de fabrication d'un dispositif micro-optique, ce qui a pour résultat d'élever le coût du dispositif optique.
Ce problème n'est pas limité au commutateur micro- optique, mais un problème similaire apparaît lorsqu'un dispositif micro-optique comprenant un miroir et une structure compliquée autre que le miroir est soumis à une attaque anisotrope réactive gazeuse, à sec, pour produire une réaction d'attaque profonde perpendiculaire à la surface du substrat.
Un objet de l'invention est de procurer un dispositif micro-optique comprenant un miroir ayant une surface de miroir lisse qui peut être fabriqué en un intervalle de temps relativement réduit et avec un bon rendement, et un procédé pour sa fabrication.
Dans le dispositif micro-optique selon l'invention, un miroir présente une surface de miroir qui représente un plan (100) ou un plan (111) qui est perpendiculaire à la surface de la feuille d'un substrat de silicium monocristallin. La surface du miroir ainsi que des surfaces de structures autres que le miroir sont des surfaces de parois latérales perpendiculaires à la surface de la feuille du substrat ou des surfaces qui sont parallèles à la surface de la feuille du substrat.
Conformément au procédé de fabrication de l'invention, un substrat de type SOI est utilisé, lequel comprend des couches supérieure et inférieure en silicium monocristallin avec une couche isolante intermédiaire, une couche de masque est formée sur la surface de dessus de la couche supérieure, et un masque est formé par la réalisation d'un motif dans la couche de masque par photolitographie afin de définir une surface de formation de miroir qui est perpendiculaire à la surface de la feuille du substrat supérieur en silicium monocristallin et qui est alignée avec le plan (100) ou le plan (111) et d'autres surfaces de parois latérales qui sont perpendiculaires à la surface de la feuille du substrat; sur la base du masque ainsi formé, le substrat supérieur, qui n'est pas masqué, est éliminé par l'attaque anisotrope réactive à sec en milieu gazeux jusqu'à ce que la couche isolante intermédiaire soit mise à nu; parmi les surfaces des parois latérales qui sont mises à nu par l'attaque à sec appliquée au substrat supérieur, une surface qui est alignée avec le plan (100) ou le plan (111) est lissée par une solution d'attaque liquide qui est anisotrope par rapport au silicium; et parmi les surfaces lissées qui s'alignent avec le plan (100) ou le plan (111), une surface, destinée à être réalisée sous la forme d'une surface de miroir, est revêtue d'un métal à haute réflectivité.
Conformément à l'invention, la surface du miroir représente le plan (100) ou le plan (111), mais d'autres surfaces de parois latérales verticales de la structure du dispositif optique ne sont pas limitées de cette manière, permettant à des surfaces qui ne s'alignent pas avec le plan (100) ou le plan (111) ou à une autre surface cristallographique de rester. Par conséquent, une attaque profonde par l'attaque réactive anisotrope à sec en milieu gazeux peut être appliquée au substrat de silicium monocristallin afin que la surface du miroir soit alignée avec le plan (100) ou le plan (111) pour former une très petite structure ayant une configuration compliquée. Après l'attaque profonde, on procède à une attaque en utilisant une solution qui présente une anisotropie par rapport à l'orientation cristalline, grâce à quoi des surfaces d'ordre plus élevées, qui sont sujettes à une vitesse d'attaque rapide sont rapidement attaquées et une surface de miroir devient une surface cristallographique qui est alignée avec le plan (100) ou le plan (111) pour produire une surface de miroir lisse ayant une inégalité de l'ordre de 10 nm ou moins, tout en permettant de réduire la durée de l'attaque en milieu liquide. Etant donné qu'aucune couche sacrificielle surélevée n'est formée et que de telles couches n'ont pas à être enlevées, il n'y a aucun risque de dégradation de la réponse, donnant un meilleur rendement.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs 5 et sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un commutateur micro-optique classique; les figures 2A à 2C sont des vues en coupe transversale partielles illustrant schématiquement plusieurs étapes d'un procédé de fabrication du commutateur micro-optique représenté sur la figure 1; les figures 3A et 3B sont des coupes transversales schématiques montrant plusieurs étapes d'un autre procédé de fabrication d'un commutateur micro-optique classique; la figure 4 est une vue en plan d'une forme de réalisation de l'invention; les figures 5A, 5B et 5C sont des vues en coupe transversales du dispositif optique représenté sur la figure 4, suivant respectivement les lignes VA-VA, VB-VB et VC-VC; la figure 6 est une vue en plan, à une échelle agrandie illustrant une construction du dispositif optique représenté sur la figure 4, qui est placée au voisinage du centre de canaux à fibres qui sont disposés en croix; la figure 7 est une vue en plan, à une échelle agrandie, illustrant la construction d'électrodes mobiles en dents de peigne et d'électrodes fixes en dents de peigne du dispositif optique représenté sur la figure 4; les figures 8A et 8B sont des coupes transversales, à l'échelle agrandie, d'un exemple de charnières à ressort plat utilisé dans le dispositif optique représenté sur la figure 4; la figure 9 est une vue en plan illustrant un état dans lequel un miroir est extrait du centre le de canaux à fibres dans le dispositif optique représenté sur la figure 4; la figure 10 illustre des coupes transversales à l'échelle agrandie de diverses largeurs de charnières à ressort plat dans une disposition superposée; la figure 11 montre graphiquement des courbes caractéristiques illustrant un exemple de relation entre la largeur de charnière et la raideur du ressort plat de charnière la figure 12 montre graphiquement des courbes caractéristiques illustrant des exemples de relation entre l'erreur de largeur de charnière et la raideur du ressort plat de charnière; la figure 13A montre un état dans lequel la charnière à ressort plat peut être maintenue attirée sur une surface de paroi d'un évidement de charnière par l'action d'un liquide qui reste pendant une étape de séchage suivant l'attaque en milieu liquide; la figure 13B montre un état dans lequel la charnière à ressort plat ne peut pas être maintenue attirée sur une surface de paroi de l'évidement de charnière par l'action d'un liquide qui reste pendant l'étape de séchage qui suit l'attaque en milieu liquide; et les figures 14A à 14D sont des coupes transversales suivant la ligne VA-VA de la figure 4, illustrant plusieurs étapes du procédé selon l'invention qui est appliqué à la fabrication d'une structure comprenant un miroir du dispositif optique représenté sur la figure 4.
Dans la description qui suit, il convient de noter que les pièces qui se correspondent sont désignées par les mêmes références numériques sur tous les dessins, sans
répétition de leur description.
Comme représenté sur la vue en plan de la figure 4 et sur les vues en coupe des figures 5A à 5C, une structure à trois couches de type SOI (silicium sur isolant) comprend un substrat 31 en silicium monocristallin, analogue à une feuille ayant une surface de dessus 31u dans laquelle des canaux à fibres 1 sont formés selon ne configuration en croix. Quatre canaux à fibres lA à 1D s'étend radialement depuis le centre le d'une zone d'intersection entre les canaux à fibres 1 se croisant, et des fibres optiques 32A à 32D sont insérées dans les canaux à fibres respectifs. Comme représenté sur la figure 6, la largeur des canaux à fibres lA à lD est définie de façon à être si proche des diamètres des fibres optiques 32A à 32D que les fibres enfoncées dans les canaux sont fixées à l'intérieur de ces canaux, et la face extrême de chaque fibre optique est disposée de façon à être en appui contre une saillie de butée 3a qui avance depuis la paroi latérale vers le centre le du canal à fibres respectif lA à 1D, grâce à quoi les fibres optiques 32A à 32D sont positionnées par rapport au substrat 31. Dans cet exemple, la face extrême de chaque fibre optique 32A à 32D qui est située vers le centre ic, est biseautée et abrasée d'un angle de 6 , par exemple, par rapport à un plan qui est perpendiculaire à l'axe de la fibre afin de fonctionner en tant que fibre de collimation.
Comme représenté sur la figure 4, l'une de quatre zones sur la surface de dessus 31u du substrat 1, qui sont séparées par les canaux à fibres 1 disposés en croix, définit une formation d'attaque 10, dans laquelle un canal à tige 33 communiquant avec le centre le est formé sous un angle de 45 par rapport à chacun des canaux à fibres lA à 1D afin de constituer une bissectrice de l'angle formé entre ces canaux. Une tige mobile 7 est disposée dans le canal à tige 3 et la tige mobile 7 porte un miroir 4 à son extrémité disposée vers le centre lc. Des charnières 6A à 6D à ressorts plats sont reliés à la tige mobile 7 en deux emplacements de chaque côté de façon à supporter la tige mobile 7 afin qu'elle puisse se déplacer dans la direction de sa longueur, à l'aide d'un support de partie mobile 10a. Dans l'exemple représenté, chacune des charnières 6A à 6D à ressorts plats fléchie légèrement dans son plan principal, centralement, permettant à la charnière de prendre deux états stables qui ont des flexions inversées.
Un actionneur électrostatique du type en dents de peigne est prévu entre les charnières 6A, 6C et les charnières 6B,6D. En particulier, des bras 5a et 5b de support sont assujettis par une première de leurs extrémités aux côtés opposés de la tige mobile 7 et une électrode mobile 5 en dents de peigne est formée sur les bras 5a et 5b de support vers les charnières à ressorts plats 6A et 6B et vers les charnières à ressorts plats 6C et 6D. Des première et seconde électrodes fixes 8 et 9 en dents de peigne sont assujetties à des parties de fixation 8a, 9a et 8b, 9b de la formation d'attaque 10, lesquelles sont disposées vers les charnières 6C et 6D et vers les charnières 6A et 6B de l'électrode mobile 5 en dents de peigne. Comme représenté à l'échelle agrandie sur la figure 7, des dents de peigne sur l'électrode mobile 5 en dents de peigne et les première et seconde électrodes fixes 8 et 9 en dents de peigne sont dans une relation telle que les électrodes 5, et 8 et 9, en dents de peigne peuvent s'imbriquer entre elles. Le miroir 4, l'électrode mobile 5 en dents de peigne, les bras de support associés 5a et 5b et la tige mobile 7 constituent ensemble une partie mobile 11 qui est retenue par les charnières à ressorts plats 6A à mobile sur le support 10a de partie ci- après les parties de fixation 8a, isolées électriquement du support l0a est connectée aux charnières 6A à 6D à forme de réalisation, les deux surfaces latérales du miroir 4 ou les surfaces 4M de miroir (figure 6) sont perpendiculaires à la surface de feuille du substrat 31 analogue à une feuille ou la surface supérieure 31u et en alignement avec le plan cristallographique (100) du silicium monocristallin. Une surface à nu, qui est parallèle ou orthogonale à la surface de miroir 4M du commutateur micro-optique et qui est perpendiculaire à la surface de dessus 31u, représente le plan cristallographique (100) du silicium, mais d'autres surfaces verticales ne représentent pas le plan (100). La surface de dessus 31u du 6D de façon à être mobile. Comme décrit 8b et 9a et 9b sont de partie mobile qui ressorts plats.
Dans la présente substrat 31 analogue à une feuille représente le plan (100).
Comme montré sur la figure 7, les charnières 6A, 6B et 6C, 6D à ressorts plats sont disposées à l'intérieur d'évidements 14a et 14b, respectivement, de charnières qui sont formés dans la formation d'attaque 10. Chaque surface qui définit le profil extérieur de structures autres que le miroir 4, à savoir l'électrode mobile 5 en dents de peigne, la tige mobile 7, les charnières 6A à 6D et les première et seconde électrodes fixes 8 et 9 en dents de peigne, est soit une surface de paroi latérale perpendiculaire à la surface de la feuille du substrat (surface de dessus 3lu), soit une surface parallèle à la surface de dessus 31u. Dans l'état initial qui prévaut dès la fabrication du dispositif optique, on préfère que les surfaces de parois des évidements 14a et 14b de charnières, qui sont situées de façon à être opposées à la surface de la feuille des charnières à ressorts plats 6A A 6D, soient parallèles à des charnières 6A, 6B ou 6C, 6D placées en opposition. En désignant par Dl et D2, respectivement, un espace entre des charnières 6A et 6B à ressorts plats et les parties de fixation 9a et 9b de la seconde électrode fixe 9 en dents de peigne et un espace entre les mêmes charnières et les parties de fixation disposées sur le côté opposé par rapport aux parties de fixation 9a et 9b, et en désignant respectivement par D3 et D4 un espace entre les charnières 6C à 6D à ressorts plats et des parties de fixation 8a et 8b de la première électrode fixe 8 en dents de peigne et un espace entre les mêmes charnières à ressorts plats et les parties de fixation disposées sur le côté opposé par rapport aux parties de fixation 8a et 8b, il est souhaitable que ces espaces soient égaux entre eux, soit D1=D2=D3=D4. De plus, comme montré sur les figures 8A et 8B, la configuration en section transversale des charnières 6A à 6D à ressorts plats est avantageusement telle que les surfaces des côtés opposés sont légèrement inclinées, par exemple de l'ordre de 01=0,5 par rapport à un plan perpendiculaire à la surface de la feuille du substrat 31u, et on préfère que la largeur soit progressivement réduite depuis la surface 6s (surface de dessus 31u) vers la surface intérieure. La configuration en section transversale des charnières 6A à 6D à ressorts plats peut être trapézoïdale ayant un côté de dessus plus large que la base, comme montré sur la figure 8A, ou bien elle peut se présenter sous la forme d'un triangle ayant la configuration d'un coin, comme montré sur la figure 8B.
Lorsque le dispositif optique a une configuration initiale (qui est appelée ci-après un premier état stable) supposée être prise immédiatement après sa fabrication, le miroir 4 est placé au centre lc, comme montré sur la figure 4. A ce moment, de la lumière émise depuis la fibre optique 32A est réfléchie par le miroir 4 pour arriver sur la fibre optique 32B. La lumière émise depuis la fibre optique 32D est réfléchie puis arrive sur la fibre optique 32C. L'électrode mobile 5 en dents de peigne est connectée électriquement au support l0a de la partie mobile par l'intermédiaire de la tige mobile 7 et des charnières 6A à 6D à ressorts plats, et lorsqu'une tension est appliquée à la première électrode fixe 8 en dents de peigne alors que le support l0a de la partie mobile et la seconde électrode 9 en dents de peigne sont connectés à la masse, il apparaît une force d'attraction électrostatique entre la première électrode fixe 8 en dents de peigne et l'électrode mobile 5 en dents de peigne. Si cette force est supérieure à la force qui tend à maintenir le premier état stable, les charnières 6A à 6D à ressorts plats basculent dans le second état stable, et sont maintenues dans cet état par une action d'auto-maintien si latension cesse d'être appliquée. Dans cet état, le miroir 4 est rétracté du centre ic, et de la lumière émise depuis les fibres optiques 32A et 32B atteint respectivement les fibres optiques 32C et 32D. Lorsqu'une tension est appliquée à la seconde électrode fixe 9 en dents de peigne alors que le support 10a de la partie mobile et la première électrode fixe 8 en dents sont connectés à la masse, il apparaît une force d'attraction électrostatique entre la seconde électrode fixe 9 en dents de peigne et l'électrode mobile 5 en dents de peigne, et si cette force est supérieure à la force qui tend à maintenir le second état stable, les charnières s'inversent pour revenir dans le premier état stable. Pour l'application d'une tension entre la première ou la seconde électrode fixe 8 ou 9 en dents de peigne et l'électrode mobile 5, des fils de liaison peuvent être connectés aux parties de fixation 8a et 8b ou 9a et 9b de la première ou la seconde électrode fixe en dents de peigne, et la tension peut être appliquée entre ces fils de liaison et le support l0a de la partie mobile. Les fibres optiques 32A et 32B ou 32C et 32D sont indiquées à titre d'exemple d'une formation d'un chemin optique dans laquelle des prolongements de chemins optiques s'entrecroisent sur la surface du miroir 14.
Il convient de noter d'après la figure 7 que le dispositif optique est construit de façon que, à l'exception du miroir 4, la partie mobile 11 présente une symétrie axiale par rapport à un axe central parallèle à la direction dans laquelle le miroir est entraîné (ou l'axe central de la tige mobile 7) et que des points A, B, C et D où la tige mobile 7 est supportée par les quatre charnières 6A, 6B, 6C et 6D à ressorts plats (à savoir auxquels des réactions des charnières agissent) sont disposés symétriquement par rapport à la connexion entre l'électrode mobile 5 en dents de peigne et la tige mobile 7 (ou le point S où la force d'entraînement agit). De plus, le point S où la force d'entraînement agit est établi de façon à être sensiblement en coïncidence avec le centre de gravité de la partie mobile 11. Cette construction structurale a pour résultat que, si une force d'entraînement provenant de l'actionneur contient une composante vectorielle orientée dans une direction différente de la direction dans laquelle la partie mobile doit être entraînée, les quatre charnières 6A, 6B, 6C et 6D à ressorts plats produisent une réaction 2890758 16 égale à la composante vectorielle inutile de la force d'entraînement, permettant ainsi de supprimer efficacement un mouvement non voulu de la partie mobile 11 dans une direction autre qu'une direction d'entraînement souhaitée.
Si une perturbation extérieure telle qu'un choc est appliquée, deux caractéristiques structurales, selon lesquelles 1) les quatre charnières 6A, 6B, 6C et 6D à ressorts plats sont disposées dans des positions qui sont symétriques par rapport au centre de gravité de la partie mobile 11, et 2) l'électrode mobile 5 en dents de peigne, qui représente une structure lourde, est supportée par les quatre charnières 6A, 6B, 6C et 6D à ressorts plats d'une manière égale, permettent de supprimer efficacement tout mouvement non voulu de la partie mobile 11.
Etant donné que les surfaces opposées des charnières 6A à 6D à ressorts plats sont formées par des surfaces effilées, légèrement inclinées, produisant une diminution de la largeur vers l'intérieur (ou en s'éloignant davantage de la surface), la largeur des charnières 6A à 6D sur la surface qui doit procurer une raideur donnée peut être augmentée par rapport à ce qu'elle est lorsque la section transversale est rectangulaire et ceci facilite l'exécution de la photolithographie appliquée lors de la formation des masques tout en réduisant les erreurs de fabrication.
En particulier, la rigidité mécanique des charnières 6A à 6D à ressorts plats est proportionnelle à la puissance troisième de l'épaisseur de la charnière et, par conséquent, l'épaisseur des charnières 6A à 6D a une grande influence sur la réponse dynamique de la partie mobile 11. Pour cette raison, pour permettre l'obtention d'une tension de commutation appropriée, il est nécessaire que les charnières 6A à 6D soient usinées à une épaisseur leur donnant une configuration très mince, de l'ordre de 1 m, par exemple, nécessitant une très grande précision de fabrication. Il est cependant difficile d'obtenir une précision de la configuration finale satisfaisante dans cet ordre de dimensions.
La configuration en section transversale de la charnière 6 à ressorts est supposée avoir une valeur donnée (0,5 , par exemple) pour l'angle d'inclinaison 01 pour la surface latérale en biais, comme montré sur la figure 10. La figure 11 montre graphiquement une relation entre la raideur et la largeur Wi de la charnière telles que mesurées sur la surface 6s, et la figure 12 montre graphiquement une relation entre une erreur portant sur la largeur de la charnière et la raideur pour des charnières 6 à ressorts ayant une section transversale trapézoïdale ou triangulaire et ayant diverses valeurs pour la largeur Wi et/ou pour des charnières à ressorts ayant une section transversale rectangulaire et ayant la même largeur et la même hauteur que les charnières 6 à ressorts. Sur la figure 11, on représente en abscisse la raideur et en ordonnée la largeur Wl de la charnière et, sur la figure 12, on représente en abscisse l'erreur portant sur la largeur de la charnière et, en ordonnée, la raideur. Sur les deux figures, un repère triangulaire A représente une charnière ayant une section transversale trapézoïdale ou triangulaire et un repère ^ représente une charnière ayant une section transversale rectangulaire.
On voit sur la figure 11 que, pour la même raideur, une charnière ayant une section transversale trapézoïdale ou triangulaire peut avoir une largeur W1 qui est supérieure de 0,6 m ou plus à une largeur correspondante d'une charnière ayant une section transversale rectangulaire. On voit également sur la figure 12 que, lorsqu'une erreur portant sur la largeur W1 de la charnière augmente, le taux de variation de la raideur est plus faible dans la charnière ayant une section transversale trapézoïdale ou triangulaire que dans la charnière ayant une section transversale rectangulaire et, par conséquent, on dispose d'une plus grande liberté de conception pour la charnière ayant une section transversale trapézoïdale ou triangulaire, pour la même erreur portant sur la raideur.
Comme mentionné ci-dessus, on préfère que la section transversale des ressorts plats 6A à 6D soit présente sous la forme d'un trapèze retourné ou d'un triangle isocèle retourné, avec un angle d'inclinaison du côté latéral de l'ordre de 0,5 . Cependant, l'inclinaison du côté latéral des ressorts plats 6A à 6D est obtenue par l'attaque à sec ayant lieu en même temps que la surface du miroir est formée. La perte de lumière due à l'inclinaison de la surface 4M du miroir dépend du diamètre d'un faisceau lumineux. Le faisceau lumineux est étranglé par une fibre de collimation formée à l'extrémité intérieure de chacune des fibres optiques 32A à 32D et il prend un diamètre minimal (diamètre de n ud de faisceau) sur la surface 4M du miroir. Un faisceau lumineux émis depuis une fibre optique mono-mode a un diamètre de n ud de l'ordre de 2,0 à 30,0 m. La perte de lumière dans un commutateur optique peut être attribuée à divers facteurs, et une perte admissible réaliste qui peut être attribuée à l'inclinaison de la surface 4M du miroir est de l'ordre de 0,1 à 0,3 dB.
Un calcul de la perte de lumière provoqué par l'inclinaison de la surface du miroir pour une longueur d'onde optique de 1,55 m et un angle horizontal d'incidence de 45 donne une perte admissible maximale de 0,3 dB au diamètre minimal de n ud du faisceau de 2,0 m pour un angle d'inclinaison 01 égal à 5,25 . Par ailleurs, un angle d'inclinaison 01 qui donne la perte admissible minimale de 0,1 dB au diamètre maximal de n ud de 30,0 pm est égale à 0,20 . Par conséquent, un angle réaliste d'inclinaison 01 pour le côté latéral des ressorts plats 6A à 6D est compris dans une plage d'environ 0,2 à 5,0 , avantageusement proche de 0, 5 .
Pendant l'étape de séchage qui suit l'attaque en milieu liquide pendant la fabrication du dispositif optique, au moment où l'agent d'attaque se vaporise, il tend à être collecté dans une région étroite sous l'action de la tension superficielle de cet agent d'attaque, et ceci risque de provoquer un inconvénient qui est que la partie mobile est maintenue attirée vers la partie de fixation par la tension superficielle du liquide et reste fixée sur elle sous l'effet de la force de van der Waals lorsque l'étape de séchage est achevée. On peut éviter cette difficulté par une technique dans laquelle la solution d'attaque est remplacée par un liquide qui est apte à être sublimé sous pression réduite, et le liquide est solidifié à une température de l'ordre de 25 C, par exemple, afin de favoriser la sublimation de la matière solide résultante sous une pression réduite, par un processus de séchage supercritique dans lequel la solution d'attaque est remplacée par du gaz carbonique (CO2) liquéfié et l'étape de séchage est poursuivie dans un environnement à température élevée et haute pression sans accompagnement d'un changement d'état de la phase liquide à la phase gazeuse, ou par une technique dans laquelle la solution d'attaque est simplement remplacée par un autre liquide ayant une tension superficielle réduite pour effectuer l'étape de séchage. Dans ces choix, il est simple d'effectuer l'étape de séchage en utilisant un liquide ayant une tension superficielle réduite, mais ceci a pour inconvénient de ne pas garantir la fiabilité.
Pour éviter ce problème, on peut envisager d'augmenter la rigidité mécanique de la charnière à ressort plat à un degré rendant difficile son attraction. Cependant, la rigidité des charnières 6A-6B à ressorts plats ne peut pas être augmentée compte tenu de la relation avec la tension d'attaque, et l'attraction risque d'apparaître. Il est apparu que ceci pouvait être attribué à la raison mentionnée ci-dessous. Des charnières 6A à 6D à ressorts plats en flexion sont utilisées pour permettre à la partie mobile 11 de prendre les premier et second états stables. Par conséquent, lorsque l'évidement 14 de charnière est réalisé sous la forme d'un rectangle ayant une direction longitudinale qui est sensiblement alignée avec la direction longitudinale de la charnière à ressort plat, la surface de la feuille formée par la charnière 6 à ressort plat et la surface de paroi opposée de l'évidement 14 de charnière peuvent être largement espacées ou étroitement rapprochées, donnant naissance à un décalage affectant le temps de vaporisation du liquide pendant l'étape de séchage. Dans la région de rapprochement étroit, la vaporisation du liquide 15 peut être retardée et la tension superficielle du liquide restant 15 (indiquée par une flèche 18) provoque l'attraction de la charnière 6 vers la surface de paroi de l'évidement 14.
Cependant, lorsque la configuration d'espaces sur les côtés opposés des charnières 6A à 6D à ressorts plats ou l'écartement entre la surface de la feuille formée par la charnière et la surface de paroi de l'évidement est rendu uniforme comme dans l'exemple montré sur les figures 4 et 7, la quantité du liquide 15 qui a subi une vaporisation retardée devient égale sur les côtés opposés de la charnière, comme montré sur la figure 13B, et l'amplitude des tensions superficielles du liquide 15 qui reste sur les côtés opposés deviennent donc sensiblement égales entre elles, empêchant la charnière d'être maintenue attirée. De cette manière, en établissant un écartement égal entre la charnière et les surfaces de parois de l'évidement qui sont situées sur les côtés opposés de la charnière, on peut exécuter de façon fiable une étape de séchage direct sur un liquide simple et commode.
Ainsi qu'il ressort des illustrations des figures 4 et 5A à 5C et des descriptions associées, dans la forme de réalisation, des surfaces constituant le miroir 4 et d'autres structures ou la partie mobile 11, les canaux à fibres lA à 1D, y compris les surfaces de miroir, sont des surfaces de parois latérales perpendiculaires à la surface de la feuille formée par le substrat ou des surfaces parallèles à la surface de feuille du substrat. En d'autres termes, le miroir et les autres structures ont des profils extérieurs qui sont formés par des surfaces qui sont perpendiculaires et parallèles à la surface de feuille du substrat.
On décrira ci-dessous un exemple de procédé de fabrication du dispositif optique représenté sur les figures 4 à 7 en se référant aux figures 14A à 14D qui montrent des coupes transversales suivant la ligne VA-VA indiquée sur la figure 4, en plusieurs étapes.
Comme montré sur la figure 14A, un substrat analogue à une feuille, formé par deux couches 42 et 43 de silicium monocristallin qui sont jointes l'une à l'autre à travers une couche isolante intermédiaire 41, ou substrat 31 dit SOI est utilisé. Par exemple, la couche 42 de silicium monocristallin peut comprendre un substrat de silicium monocristallin ayant une épaisseur de 350 m, sur lequel est formé un film 41 d'oxyde de silicium en tant que couche isolante intermédiaire, et la couche 43 de silicium monocristallin est formée en tant que couche 43 de dispositif en silicium monocristallin pour achever le substrat 31.
Une couche de masque 44 est formée sur le substrat 31 ou sur le dessus de la couche 43 de dispositif au silicium. La matière du masque peut comprendre un film d'oxyde de silicium, par exemple.
En utilisant la photolithographie, par exemple, la couche de matière de masque 44 est formée suivant un motif pour constituer un masque 45 comme montré sur la figure 14B sur le dessus du miroir 4, les charnières 6A à 6D, la tige mobile 7, l'électrode mobile 5 en dents de peigne, les première et seconde électrodes 8 et 9 en dents de peigne et sur le dessus du substrat 31 à l'exclusion des canaux pour fibres 1, le canal pour tige 33 et l'espace (évidement 14 de charnière) qui n'exerce aucun effet sur le fonctionnement en flexion des charnières 6A à 6D à ressorts plats, ou conformément à un motif qui définit la surface de formation de miroir et les surfaces de parois latérales des structures autres que les surfaces de miroirs qui sont perpendiculaires à la surface de feuille du substrat, qui est le motif configuré comme montré sur la figure 4 dans cette forme de réalisation. La couche de la matière 44 de masque est façonnée suivant un motif afin que les surfaces du miroir 4 soient alignées avec le plan (100) du silicium monocristallin. C'est la raison pour laquelle on utilise le substrat 31 de type SOI dans lequel la surface de dessus de la couche 43 de dispositif en silicium représente le plan (100) du silicium monocristallin.
Ensuite, par attaque à sec (attaque ionique réactive à plasma en couplage inductif) ou attaque ICP-RIE (pour "Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching"), par exemple, la couche 43 de dispositif en silicium est attaquée dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de feuille du substrat 31 analogue à une feuille en utilisant le masque 45 jusqu'à ce que la couche isolante intermédiaire 41 soit mise à nu comme montré sur la figure 14C. Ceci forme les canaux 1 pour fibres, le canal 33 pour tige, les évidements 14 de charnières et les dents de peigne des électrodes.
Après que la surface de la couche 43 de dispositif en silicium, comprenant les parois latérales qui sont formées par cette opération d'attaque a été nettoyée, elle est immergée dans une solution qui présente une anisotropie de la vitesse d'attaque par rapport à l'orientation cristallographique du silicium et qui a une vitesse d'attaque réduite à la température ambiante, laquelle vitesse peut être de l'ordre de 0,03 m/min, par exemple, telle que, par exemple, une solution à 8 mol/1 (8N) d'hydroxyde de potassium (KOH) pendant une durée de l'ordre de dix minutes à la température ambiante, appliquant ainsi un léger degré d'attaque en milieu liquide aux parois latérales qui sont formées par l'attaque à sec de la couche 43 de dispositif en silicium. Une solution d'attaque peut également comprendre, à cet effet, une solution aqueuse d'éthylènediamine-pyrocatéchol (EDP) ou une solution aqueuse d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH), et on préfère utiliser une solution ayant une vitesse d'attaque de l'ordre de 0,1 m/min à la température ambiante.
Ensuite, le substrat est immergé dans une solution d'attaque sélective pour la couche isolante intermédiaire 41, qui peut comprendre une solution à 50 % d'acide fluorhydrique (HF) (ou une solution mélangée d'acide fluorhydrique et de fluorure d'ammonium) pour attaquer la couche isolante intermédiaire 41 mise à nu. Une durée d'attaque est choisie de façon que la couche isolante intermédiaire 41 soit totalement éliminée dans des régions correspondant à la partie mobile 11 telle que le miroir 4, l'électrode mobile 5 en dents de peigne, les charnières 6A à 6D et la tige mobile 7, mais la couche isolante intermédiaire 41 n'est enlevée que marginalement et légèrement dans des régions correspondant à des parties de première et seconde électrodes fixes 8 et 9 en dents de peigne à l'exception des dents de peigne qui devraient rester fixées au substrat 31. Plus particulièrement, la couche isolante intermédiaire 41 est située entre la couche 43 de dispositif en silicium et le substrat 42 en silicium monocristallin est totalement éliminé dans des zones étroites telles que le miroir 4, l'électrode mobile 5 en dents de peigne, les charnières 6A à 6D, la tige mobile 7 et les parties en dents de peigne des électrodes 8 et 9, mais la couche isolante intermédiaire 41 se trouvant entre la couche 43 de dispositif en silicium et le substrat 42 en silicium monocristallin n'est éliminée que marginalement dans des zones plus larges telles que les parties de fixation 8a, 8b, 9a et 9b et le support 10a de la partie mobile.
Par suite de cette opération d'attaque, la partie mobile 11 est supportée sur le substrat 31 d'une manière mobile par les charnières 6A à 6D à ressorts plats, et la première électrode fixe 48 en dents de peigne et ses parties de fixation associées 8a et 8b, la seconde électrode fixe 9 en dents de peigne et ses parties de fixation associées 9a et 9b, et le support 10a de la partie mobile sont isolés électriquement les uns des autres. De plus, dans cet exemple, pendant cette opération d'attaque, le masque 45 est éliminé en même temps car la même matière est utilisée pour la couche isolante intermédiaire 41 et la couche de matière de masque 44.
Les coupes transversales suivant les lignes VA-VA, VB-VB et VC-VC après cette opération d'attaque, apparaissent comme montré sur les figures 5A, 5B et 5C où des parties correspondent à celles représentées sur les figures 4 et 14A à 14D sont désignées par les mêmes références numériques.
L'attaque anisotrope en milieu liquide qui a lieu pendant une durée limitée en ce qui concerne les parois latérales attaquées de la couche 43 de dispositif de silicium peuvent suivre l'attaque de la couche isolante intermédiaire 41 ou l'attaque qui rend mobile la partie mobile.
Il convient de noter que ces deux opérations d'attaque représentent une attaque en milieu liquide, et peuvent avoir lieu successivement en changeant la solution d'attaque sans intercaler une étape de séchage entre les deux opérations d'attaque.
Après que l'attaque anisotrope profonde à sec a été appliquée à la couche 43 de dispositif de silicium, les surfaces de parois latérales attaquées sont des surfaces rugueuses qui peuvent être considérées comme étant un ensemble de saillies tournées dans des directions aléatoires qui ne dépendent pas de l'orientation cristallographique du silicium (orientations de surface d'ordre supérieur). Cependant, lorsqu'une attaque utilisant une solution d'attaque telle que de l'hydroxyde de potassium, qui présente une anisotropie de la vitesse d'attaque par rapport à l'orientation cristallographique du silicium est appliquée, des surfaces d'ordre supérieur, qui sont sujettes à une vitesse d'attaque rapide, y sont attaquées rapidement. Etant donné que les deux surfaces du miroir 4 représentent un plan (100) du cristal de silicium, 2890758 25 l'attaque anisotrope qui dépend de l'orientation cristallographique transforme les surfaces du miroir en surfaces lisses ayant une inégalité de l'ordre de 10 nm ou moins dans la direction du plan (100) du cristal de silicium. Les deux surfaces lissées du miroir 4 sont revêtues d'un métal à haute réflectivité tel qu'un film multicouche Au/Pt/Ti, par exemple, par pulvérisation formant ainsi le corps du miroir.
L'attaque anisotrope en milieu liquide appliquée à un silicium monocristallin a normalement lieu en utilisant une solution de KOH à une température de l'ordre de 70 C.
Dans ce cas, la vitesse d'attaque sera de l'ordre de 1 m/min, laquelle est supérieure de deux ordres de grandeur à la vitesse d'attaque réduite mentionnée ci- dessus, et lorsqu'elle est appliquée au miroir mobile 4 ayant une épaisseur de 2 m, le temps d'attaque est très court et, à moins que la durée de l'attaque ne soit commandée avec précision, la partie formant le miroir est dissoute, ce qui rend très difficile la maîtrise de l'opération d'attaque. Cependant, cette attaque en milieu liquide peut avoir lieu très aisément, conformément à l'invention, car elle se déroule à une vitesse d'attaque réduite. Bien qu'une vitesse d'attaque de l'ordre de 0,01 m/min à la température ambiante soit préférée, elle n'est pas limitée à une telle valeur. Etant donné que ce choix est réalisé du fait que la vitesse d'attaque de l'ordre de 1,0 m/min rend difficile en pratique la maîtrise de l'attaque, on peut choisir une vitesse d'attaque qui permet de maîtriser aisément l'attaque, de 0,05 m/min à la température ambiante, par exemple, lorsqu'on souhaite une attaque rapide, mais elle peut être de l'ordre de 0,1 à 0,2 m/min suivant les circonstances.
Si la vitesse d'attaque est trop basse, il faut un plus long temps d'attaque en milieu liquide, ce qui n'est pas approprié à des fins industrielles. Par conséquent, une vitesse d'attaque de l'ordre de 0,001 à 0,005 m/min à la température ambiante peut être choisie en tant qu'opération d'attaque lente tout en évitant un ralentissement notable dans la productivité.
On peut parvenir à former les deux surfaces des charnières 6A à 6D à ressorts plats sous la forme de surfaces effilées par une opération d'attaque avec des conditions d'attaque ajustées de façon que les parois latérales soient légèrement inclinées par rapport à la perpendiculaire à la surface du substrat afin de réduire l'épaisseur de la charnière (la largeur de la section transversale) depuis la surface vers la couche isolante intermédiaire 41 pendant l'opération d'attaque profonde à sec. Dans ce cas, la surface du miroir 4 ou la surface cristallographique (100) sera légèrement décalée de la perpendiculaire par rapport à la surface du substrat (surface de feuille du substrat) lors d'une observation stricte, mais si le décalage est de l'ordre de 0,5 , l'effet sur les performances optiques est minimal. Dans toute la description, les surfaces de parois latérales qui sont formées par une attaque ionique réactive anisotropique profonde à sec sont décrites comme étant perpendiculaires à la surface du substrat (la surface de feuille du substrat), en incluant un tel décalage léger.
L'attaque anisotrope en milieu liquide qui est appliquée aux surfaces de parois latérales formées par l'attaque profonde à sec peut également être utilisée dans un ajustement fin de l'épaisseur des charnières 6A à 6D à ressorts plats, laquelle épaisseur a un effet notable sur la réponse dynamique de la partie mobile 11.
Dans la description ci-dessus, le plan (100) est
utilisé en tant que surface qui est soumise à une attaque lente, et le plan (100) du silicium monocristallin a été choisi pour la surface réfléchissante du miroir. Cependant, un substrat 31 de type SOI ayant un plan (110) en tant que surface de dessus de la couche 43 de dispositif en silicium peut également être utilisé afin que le miroir présente une surface réfléchissante représentant un plan (111) et que l'attaque anisotrope en milieu liquide puisse encore être utilisée pour produire une surface réfléchissante lisse. Si l'un de ces plans doit être choisi, on préfère le plan (100).
Dans la description ci-dessus, l'invention a été
appliquée à un dispositif d'entraînement de miroir sous la forme d'une structure compliquée autre que le miroir 4, mais l'application de l'invention n'est pas limitée à ceci et la présente invention peut être appliquée à un dispositif micro-optique dans lequel un miroir et des structures autres que le miroir sont formés par l'attaque anisotrope profonde à sec, dans laquelle la surface du miroir représente le plan (100) ou le plan (111) du silicium monocristallin qui est perpendiculaire à la surface de feuille du substrat, et dans laquelle des surfaces qui forment le miroir et des structures autres que le miroir sont définies par des surfaces de parois latérales perpendiculaires à la surface de feuille du substrat, ou par des surfaces parallèles à la surface de feuille du substrat, y compris, donc, un dispositif tel que le miroir est fixé ou que les structures ne comprennent pas de partie mobile, y compris les exemples suivants: En tant que dispositifs mobiles: Un Atténuateur Optique Variable (AOV), dont la construction est sensiblement identique à celle d'un commutateur optique, dans lequel des charnières à ressorts plats ne fonctionnent pas en mode bistable, mais commandent plutôt le miroir en un mouvement binaire, et le miroir est déplacé en continu conformément à une tension d'attaque appliquée.
Un Filtre Optique Variable du Type à Résonateur, dans lequel deux miroirs sont disposés de façon à être opposés pour former un résonateur, et au moins l'un des miroirs est réalisé de façon à être variable pour modifier l'écartement entre les miroirs afin de changer la caractéristique de longueur d'onde de transmission de résonateur.
- En tant que dispositifs statiques: Un module optique utilisé pour l'émission et la réception de signaux, comprenant un miroir, une fibre optique, un élément laser à semiconducteur, un élément de réception de lumière et un élément à filtre optique analogue à une feuille. Des gorges et des revêtements sous forme de points pour le montage de ces éléments sont formés par l'attaque ionique réactive anisotrope profonde à sec. Un dispositif micro-optique comprenant un mécanisme de pression ayant des ressorts de pression (tels qu'un ressort de pression 2 représenté sur la figure 5) pour le positionnement de fibres optiques et d'éléments à fibre optique analogues à des feuilles.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif micro-optique et au procédé de fabrication décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (2)
1.Dispositif micro-optique formé sur un substrat 5 (31), caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins deux canaux à fibre (lA, 1B, 1C, 1D) formés dans une surface de dessus (31u) dudit substrat; - un miroir (4) qui est poussé dans et retiré d'un chemin optique entre des fibres optiques disposées dans 10 lesdits canaux à fibres; - une tige mobile (7) portant sur une extrémité ledit miroir (4) ; - un actionneur électrostatique du type en dents de peigne disposé en association avec la portion intermédiaire 15 de ladite tige mobile (7) pour déplacer ladite tige mobile (7) dans la direction de sa longueur; - plusieurs charnières à ressort plat (6A, 6B, 6C, 6D) disposées près de l'une ou l'autre extrémité de ladite tige mobile (7) sur les deux côtés du point d'application de la force d'entraînement (S) par ledit actionneur électrostatique du type en dents de peigne, pour supporter de façon mobile ladite tige mobile (7), et en ce que lesdites charnières à ressort plat (6A, 6B, 6C, 6D) supportent ladite tige mobile (7) dans des positions présentant une symétrie axiale par rapport à un axe central parallèle à la direction de ladite tige mobile (7) selon sa longueur, et les points de support (A, B, C, D) de ladite tige mobile (7) par lesdites plusieurs charnières à ressort plat (6A, 6B, 6C, 6D) sont symétriques par rapport audit point d'application de la force d'application (S) par ledit actionneur électrostatique du type à dents de peigne.
2.Dispositif micro-optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit point d'application de la force d'entraînement (S) par ledit actionneur électrostatique du type à dents de peigne coïncide avec le centre de gravité d'une portion mobile (11) comportant ladite tige mobile (7) portant ledit miroir (4) et des électrodes mobiles (5) en dents de peigne dudit actionneur électrostatique du type à dents de peigne fixé à ladite tige mobile (7).
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