FR3031098A1 - MICROELECTROMECHANICAL OR NANOELECTROMECHANICAL DEVICE COMPRISING A MOBILE MEMBRANE IN TRANSLATION AND AN ELECTRODE FOR ACTUATING THE MEMBRANE BY A DIELECTRIC LAYER - Google Patents
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Abstract
Le dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique (1) comorte une membrane (3), qui est mobile en translation le long d'au moins un premier axe de translation (XX') sensiblement parallèle au substrat (2), et dans au moins une première direction (X1) le long de ce premier axe de translation (XX'). La face inférieure (3a) de la membrane (3) comporte d'une part une partie active (31), qui est positionnée au droit d'une électrode d'actionnement (5) sous-jacente, et dont la zone d'actionnement électrostatique (31a) la plus proche de l'électrode d'actionnement (5) est située dans un premier plan de référence (P1) lorsque la membrane n'est pas actionnée, et d'autre part au moins un décrochement (30), qui s'étend en direction du substrat jusqu'à un deuxième plan (P2) plus proche de électrode d'actionnement (5) que ledit plan de référence (P1). Pour au moins une partie des positions en translation de la membrane (3), ledit décrochement (30) comporte au moins une première portion (30a) qui n'est pas positionnée au droit de l'électrode d'actionnement (5) et qui est proche d'au moins une première portion (50a) de la tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5). Le dispositif comporte (a) (figure 2) une couche diélectrique (7), qui recouvre au moins ladite première portion (50a) de tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5), et/ou (b) (figure 22) une couche diélectrique, qui recouvre la face inférieure (3a) de la membrane (3) au moins dans une zone correspondant à ladite première portion (30a) du décrochement (30).The microelectromechanical or nanoelectromechanical device (1) comprises a membrane (3), which is translatable along at least one first translation axis (XX ') substantially parallel to the substrate (2), and in at least one direction (X1) along this first translation axis (XX '). The lower face (3a) of the membrane (3) comprises on the one hand an active part (31), which is positioned in line with an underlying actuating electrode (5), and whose operating zone electrostatic region (31a) closest to the actuation electrode (5) is located in a first reference plane (P1) when the membrane is not actuated, and secondly at least one recess (30), which extends in the direction of the substrate to a second plane (P2) closer to the actuating electrode (5) than said reference plane (P1). For at least part of the translational positions of the membrane (3), said recess (30) comprises at least a first portion (30a) which is not positioned to the right of the actuating electrode (5) and which is close to at least a first portion (50a) of the wafer (50) of the actuating electrode (5). The device comprises (a) (FIG. 2) a dielectric layer (7), which covers at least said first wafer portion (50a) of the actuation electrode (5), and / or (b) ( FIG. 22) a dielectric layer, which covers the lower face (3a) of the membrane (3) at least in an area corresponding to said first portion (30a) of the recess (30).
Description
1 DISPOSITIF MICROELECTROMECANIQUE OU NANOELECTROMECANIQUE COMPORTANT UNE MEMBRANE MOBILE EN TRANSLATION ET UNE ELECTRODE D'ACTIONNEMENT ISOLEE DE LA MEMBRANE PAR UNE COUCHE DIELECTRIQUE 5 Domaine technique La présente invention concerne le domaine des systèmes microélectromécaniques, communément désignés MEMS, ou nanoélectromécaniques communément désignés NEMS. Dans ce domaine 10 elle a pour objet un nouveau dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique, qui est du type comportant une membrane électriquement conductrice et mobile en translation parallèlement à un substrat, et au moins une électrode d'actionnement, qui est formée sur ledit substrat, et qui permet d'actionner électrostatiquemement ladite membrane. 15 L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de ce nouveau dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique. Ce dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique peut être utilisé dans différentes applications, et en particulier peut être utilisé pour réaliser un commutateur ohmique ou capacitif, et notamment un commutateur RF (Radio 20 Fréquence), ou peut être utilisé pour réaliser un micro-commutateur ou nanocom m utateur optique. Art antérieur Parmi les dispositifs MEMS ou NEMS mettant en oeuvre une membrane électriquement conductrice, qui peut être actionnée 25 électrostatiquement au moyen d'une électrode d'actionnement, il existe une catégorie de dispositifs MEMS ou NEMS dans laquelle la membrane, qui est supportée au-dessus d'un substrat isolant, n'est pas ancrée au substrat isolant, mais est mobile en translation par rapport au substrat, le long d'au moins un axe sensiblement parallèle au substrat. La ou les électrodes 30 d'actionnement de la membrane sont déposées sur le substrat au-dessous de la membrane, avec un espace électriquement isolant, et notamment un 3031098 2 espace d'air, entre la membrane et chaque électrode d'actionnement. De préférence, la membrane est plus particulièrement flexible et déformable électrostatiquement en utilisant la ou les électrodes d'actionnement. Des exemples de dispositif à membrane flexible et mobile en 5 translation sont décrits notamment dans la demande de brevet internationale W02006/099945 et dans la demande de brevet internationale W02010/105827. Pour fabriquer ce type dispositifs MEMS ou NEMS, on met en oeuvre des technologies de fabrication standards consistant à former et à graver des 10 couches minces de matériaux superposées à la surface d'un substrat isolant, dont au moins une couche sacrificielle, qui est interposée entre la ou les électrodes d'actionnement et la membrane. Cette couche sacrificielle permet, après suppression, de réaliser l'espace isolant, et notamment un espace d'air entre la membrane et la ou les électrodes d'actionnement sous-jacentes 15 formées à la surface du substrat. Lors du fonctionnement de ce type de dispositifs MEMS ou NEMS à membrane actionnable électrostatiquement, il est important que la membrane, qui est électriquement conductrice, ne vienne pas en contact direct avec une électrode d'actionnement sous-jacente, afin d'éviter un court- 2 0 circuit. Il est également important d'éviter la formation préjudiciable d'arcs électriques entre la membrane et chaque électrode d'actionnement. La répétition dans le temps de ces arcs électriques entre la membrane et l'électrode d'actionnement peut en outre occasionner des transferts de matériau entre la membrane et l'électrode d'actionnement, avec le risque 25 dans le temps de former un court-circuit entre la membrane et l'électrode d'actionnement. Pour réduire les risques d'apparition de ces défauts de fonctionnement (court-circuit entre la membrane et une électrode d'actionnement ; formation d'arcs électriques entre la membrane et une 3 0 électrode d'actionnement), une première solution technique consiste à dimensionner le dispositif MEMS ou NEMS, de telle sorte que la distance 303 109 8 3 entre chaque électrode d'actionnement et la membrane est suffisamment importante, de sorte que lorsque la membrane est actionnée dans sa position extrême la plus proche de l'électrode d'actionnement, il subsiste toujours, entre l'électrode et la membrane, un espace isolant de dimension suffisante pour éviter un court-circuit par contact entre la membrane et l'électrode d'actionnement, et pour réduire la formation d'arcs électriques. Dans cette solution, un compromis doit néanmoins être trouvé sur le choix de cette distance entre chaque électrode d'actionnement et la membrane, car il est préférable que cette distance soit la plus faible possible.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of microelectromechanical systems, commonly referred to as MEMS, or nanoelectromechanical systems commonly known as NEMS. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the field of microelectromechanical systems, commonly referred to as MEMS, or nanoelectromechanical systems commonly referred to as NEMS. In this field 10 it relates to a new microelectromechanical or nanoelectromechanical device, which is of the type comprising an electrically conductive membrane and movable in translation parallel to a substrate, and at least one actuating electrode, which is formed on said substrate, and which allows to electrostatically actuate said membrane. The invention also relates to a method of manufacturing this new microelectromechanical or nanoelectromechanical device. This microelectromechanical or nanoelectromechanical device can be used in different applications, and in particular can be used to make an ohmic or capacitive switch, and in particular an RF (Radio Frequency) switch, or can be used to make a micro-switch or nanocom. optical system. PRIOR ART Among the MEMS or NEMS devices employing an electrically conductive membrane, which can be electrostatically actuated by means of an actuation electrode, there is a category of MEMS or NEMS devices in which the membrane, which is supported at above an insulating substrate, is not anchored to the insulating substrate, but is mobile in translation relative to the substrate, along at least one axis substantially parallel to the substrate. The membrane actuation electrode (s) 30 are deposited on the substrate below the membrane, with an electrically insulating space, and in particular an air gap, between the membrane and each actuating electrode. Preferably, the membrane is more particularly flexible and electrostatically deformable by using the actuation electrode or electrodes. Examples of flexible and translatable membrane device are described in particular in the international patent application WO2006 / 099945 and in the international patent application WO2010 / 105827. To manufacture this type of MEMS or NEMS devices, standard manufacturing technologies are used, consisting of forming and etching thin layers of materials superimposed on the surface of an insulating substrate, of which at least one sacrificial layer, which is interposed. between the actuation electrode (s) and the membrane. This sacrificial layer makes it possible, after suppression, to produce the insulating space, and in particular an air gap between the membrane and the underlying actuation electrode (s) 15 formed on the surface of the substrate. When operating this type of electrostatically actuatable membrane MEMS or NEMS devices, it is important that the membrane, which is electrically conductive, does not come into direct contact with an underlying actuating electrode, in order to avoid a short circuit. - circuit. It is also important to avoid the damaging formation of arcing between the membrane and each actuating electrode. The repetition over time of these electric arcs between the membrane and the actuation electrode may further cause material transfers between the membrane and the actuating electrode, with the risk over time of forming a short circuit. circuit between the membrane and the actuation electrode. To reduce the risk of occurrence of these malfunctions (short-circuit between the membrane and an actuation electrode, formation of arcs between the membrane and an actuating electrode), a first technical solution consists of dimensioning the MEMS or NEMS device, such that the distance 303 109 8 3 between each actuation electrode and the membrane is sufficiently large, so that when the membrane is actuated in its extreme position closest to the electrode d actuation, there always remains, between the electrode and the membrane, an insulating space of sufficient size to avoid a short circuit by contact between the membrane and the actuating electrode, and to reduce the formation of electric arcs. In this solution, a compromise must nevertheless be found on the choice of this distance between each actuating electrode and the membrane, because it is preferable that this distance is as small as possible.
Une deuxième solution technique connue consiste à prévoir, sous la membrane ou à la surface de l'électrode d'actionnement, des plots diélectriques permettant d'éviter un contact direct entre la membrane et l'électrode d'actionnement, et de maintenir mécaniquement une distance minimale suffisante entre la membrane et l'électrode d'actionnement sous- jacente. Une troisième solution technique connue, et divulguée notamment dans la demande de brevet internationale W02006/099945 susvisée, consiste à recouvrir la totalité de la face supérieure (face orientée vers la membrane) de chaque électrode d'actionnement, avec une couche de matériau diélectrique, qui permet d'isoler électriquement la membrane de la totalité de la face supérieure de l'électrode d'actionnement. Cette troisième solution peut paraître plus efficace que les deux autres solutions. Cependant en mettant en oeuvre cette troisième solution, on constate à l'usage que la couche diélectrique à la surface de l'électrode d'actionnement se charge électriquement dans le temps, ce qui modifie dans le temps, et notamment attenue, la force d'actionnement électrostatique appliquée sur la membrane. Cette modification est préjudiciable à la répétabilité du fonctionnement du dispositif, et peut même dans le temps aboutir à un défaut de fonctionnement du dispositif.A second known technical solution consists in providing, under the membrane or on the surface of the actuating electrode, dielectric pads making it possible to avoid direct contact between the membrane and the actuation electrode, and mechanically maintaining a sufficient minimum distance between the membrane and the underlying actuating electrode. A third known technical solution, and disclosed in particular in the aforementioned international patent application WO2006 / 099945, consists in covering the whole of the upper face (face facing the membrane) of each actuating electrode, with a layer of dielectric material, which makes it possible to electrically isolate the membrane from the whole of the upper face of the actuation electrode. This third solution may seem more effective than the other two solutions. However, by using this third solution, it is found in use that the dielectric layer on the surface of the actuating electrode is electrically charged over time, which modifies in time, and in particular attenuated, the force of the electrostatic actuation applied to the membrane. This modification is detrimental to the repeatability of the operation of the device, and may even in time lead to a malfunction of the device.
Pour les dispositifs MEMS ou NEMS comportant une membrane, qui est ancrée par rapport au substrat, et qui n'est pas mobile en translation 3031098 4 parallèlement au substrat, les solutions ci-dessus sont en pratique relativement efficaces pour réduire les risques de court-circuit et de formation d'arc électriques entre la membrane et une électrode d'actionnement En revanche, la demanderesse a mis en évidence que dans le cas 5 particulier des dispositifs MEMS ou NEMS, comportant une membrane qui est mobile en translation parallèlement au substrat, ces solutions n'étaient pas totalement satisfaisantes, et que les risques d'apparition des défauts de fonctionnement susvisés (court-circuit entre la membrane et une électrode d'actionnement et formation d'arcs électriques entre la membrane et 10 l'électrode d'actionnement) pouvaient subsister de manière importante. Objectif de l'invention Un objectif de l'invention est de proposer une nouvelle solution technique, qui permet de réduire l'apparition des défauts de fonctionnement susvisés (court-circuit et formation d'arcs électriques) dans un dispositif 15 microélectromécanique ou nanoélectromécanique, à membrane mobile en translation parallèlement à un substrat, et actionnable électrostatiquemement par au moins une électrode d'actionnement sous-jacente formée sur le substrat. Un objectif plus particulier de l'invention est de proposer une nouvelle 20 solution technique, qui permet de conserver la possibilité de fabriquer le dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique en utilisant des technologies de fabrication par dépôt de couches minces, notamment par croissance épitaxiale, qui sont standards dans ce domaine. Résumé de l'invention 25 Lorsque l'on utilise les technologies standards pour fabriquer un dispositif MEMS ou NEMS à membrane mobile en translation parallèlement à un substrat, et actionnable électrostatiquemement par au moins une électrode d'actionnement sous-jacente formée à la surface du substrat, afin de réaliser l'espace isolant, et notamment un espace d'air, entre la membrane et 30 l'électrode d'actionnement, on est en pratique conduit, au cours de la fabrication, à former une couche sacrificielle, qui recouvre le substrat et 3031098 5 l'électrode d'actionnement, et dont l'épaisseur est sensiblement constante. Il en résulte en pratique que la face inférieure de la membrane (face orientée vers le substrat), d'une part comporte une partie active, généralement plane, qui est positionnée au droit de l'électrode 5 d'actionnement, et dont la zone la plus proche de l'électrode d'actionnement est située dans un premier plan de référence lorsque la membrane n'est pas actionnée, et d'autre part comporte également un décrochement, qui est orienté en direction du substrat, qui normalement n'est pas positionné au droit de l'électrode d'actionnement, mais qui s'étend en direction du substrat 10 jusqu'à un plan plus proche de l'électrode d'actionnement que le plan de référence susvisé de la partie active de la face inférieure de membrane. Or la demanderesse a mis en évidence que ce décrochement en combinaison avec la mobilité en translation de la membrane parallèlement au substrat est une source importante des défauts de fonctionnement susvisés 15 (court-circuit ou formation d'arcs électriques). En effet, il a été mis en évidence que dans certains cas la membrane peut avoir subi un faible déplacement ou décalage en translation, non intentionnel, parallèlement au substrat et en direction de l'électrode d'actionnement. Ce défaut de positionnement en translation de la membrane, combiné à la présence de ce 20 décrochement dans la face inférieure de la membrane, peut ainsi aboutir à une réduction préjudiciable de la distance entre ce décrochement et l'électrode d'actionnement, ce qui peut occasionner les défauts de fonctionnement susvisés (court-circuit ou formation d'arcs électriques). Pour pallier ces défauts de fonctionnement, l'invention a ainsi pour 25 objet un dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique présentant les caractéristiques suivantes. Le dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique comporte une membrane, qui est supportée au-dessus d'un substrat, en étant espacée dudit substrat, et au moins une électrode d'actionnement, qui est formée 30 sur ledit substrat, et est positionnée au moins en partie au-dessous de la membrane, avec un espace électriquement isolant, et notamment un 3031098 6 espace d'air, entre la membrane et l'électrode d'actionnement, et qui permet d'actionner électrostatiquemement la membrane. La membrane est mobile en translation le long d'au moins un premier axe de translation (XX') sensiblement parallèle au substrat, et dans au moins une première direction 5 (X1) le long de ce premier axe de translation (XX'). La face inférieure de la membrane orientée vers le substrat comporte d'une part une partie active, qui est positionnée au droit de l'électrode d'actionnement, et dont la zone d'actionnement électrostatique la plus proche de l'électrode d'actionnement est située dans un premier plan de référence (P1) lorsque la membrane 10 n'est pas actionnée, et d'autre part au moins un décrochement, qui est orienté en direction du substrat et qui s'étend en direction du substrat jusqu'à un deuxième plan (P2) plus proche de électrode d'actionnement que ledit plan de référence (P1) de la face inférieure de membrane. Ledit décrochement comporte au moins une première portion qui, pour au moins 15 une partie des positions en translation de la membrane, n'est pas positionnée au droit de l'électrode d'actionnement et qui est proche d'au moins une première portion de la tranche de l'électrode d'actionnement, laquelle première portion de tranche est transversale au premier axe de translation (XX'). Ledit dispositif comporte : 20 (a) une couche diélectrique, qui recouvre au moins ladite première portion de tranche de l'électrode d'actionnement, et/ou (b) une couche diélectrique, qui recouvre la face inférieure de la membrane au moins dans une zone correspondant à ladite première 25 portion du décrochement. De manière facultative, le dispositif de l'invention peut comporter les caractéristiques techniques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison les unes avec les autres : - (a) la couche diélectrique (7) recouvre également une première zone 30 de bordure (Z1) de la surface supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), laquelle première zone de bordure (Z1) 3031098 7 s'étend depuis ladite première portion (50a) de tranche (50), sur une première largeur (L1) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale (51) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), située au droit de la partie active (31) de la face inférieure de la 5 membrane (3), n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7) et est à nue. - (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure de la membrane (3) également dans une première zone (Z1) de la partie active (31) de la face inférieure de la membrane (3), qui s'étend 10 depuis ladite première portion (30a) du décrochement (30), sur une première largeur de recouvrement (L1) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale de la partie active (31) de la face inférieure (3a) de la membrane n'est pas recouverte par cette couche diélectrique (7'). 15 - la première largeur de recouvrement (L1) est supérieure à la course maximale de la translation de la membrane (3) dans la première direction (X1). - la membrane (3) est mobile en translation le long dudit premier axe de translation (XX') dans une deuxième direction (X2) opposée à la 20 première direction (X1) ; ledit décrochement (30) comporte au moins une deuxième portion (30b) qui, pour au moins une partie des positions en translation de la membrane (3), n'est pas positionnée au droit de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), et qui est proche d'au moins une deuxième portion (50b) de la tranche (50) de l'électrode 25 d'actionnement (5 ou 5'), laquelle deuxième portion (50b) de tranche (50) est transversale au premier axe de translation (XX') et est située à l'opposé de la première portion (50a) de tranche (50) ; dans ce dispositif : (a) la couche diélectrique (7), recouvre au moins ladite 30 deuxième portion (50b) de tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5') 3031098 8 et/ou (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure (3a) de la membrane (3) au moins dans une zone correspondant à ladite deuxième portion (30b) du décrochement (30). 5 - (a) la couche diélectrique (7) recouvre également une deuxième zone de bordure (Z2) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), laquelle deuxième zone de bordure (Z2) s'étend depuis ladite deuxième portion (50b) de tranche (50), sur une deuxième largeur de recouvrement (L2) limitée, de sorte qu'au moins 10 une zone centrale (51) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), située au droit de la partie active de la face inférieure de la membrane (3), n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7) et est à nue. - (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure de la 15 membrane (3) également dans une deuxième zone (Z2) de la partie active (31) de la face inférieure de la membrane (3), qui s'étend depuis ladite première portion (30a) du décrochement (30), sur une deuxième largeur de recouvrement (L2) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale de la partie active (31) de la face inférieure (3a) 20 de la membrane n'est pas recouverte par cette couche diélectrique (7'). - lequel la deuxième largeur de recouvrement (L2) est supérieure à la course maximale de la translation de la membrane (3) dans la deuxième direction (X2). 25 - la membrane (3) est mobile en translation, dans au moins une troisième direction (Y1), le long d'un deuxième axe de translation (YY'), qui est sensiblement parallèle à la face supérieure (2a) du substrat (2), et qui est perpendiculaire au premier axe de translation (XX'), dans lequel, ledit décrochement (30) comporte au moins une 30 troisième portion (30c) qui, pour au moins une partie des positions en translation de la membrane (3), n'est pas positionnée au droit de 3031098 9 l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), et qui est proche d'au moins une troisième portion (50c) de la tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), laquelle troisième portion (50c) de tranche (50) est transversale au deuxième axe de translation (YY') ; Dans ce 5 disposiitf : (a) la couche diélectrique (7), recouvre au moins ladite troisième portion (50c) de tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5') et/ou 10 (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure (3a) de la membrane (3) au moins dans une zone correspondant à ladite troisième portion (30c) du décrochement (30). - (a) la couche diélectrique (7) recouvre également une troisième zone de bordure (Z3) de la face supérieure (5a) de l'électrode 15 d'actionnement (5 ou 5'), laquelle troisième zone de bordure (Z3) s'étend depuis ladite troisième portion (50c) de tranche (50), sur une troisième largeur de recouvrement (L3) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale (51) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), située au droit de la partie active de la face 20 inférieure de la membrane (3), n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7) et est à nue. - (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure de la membrane (3) également dans une troisième zone (Z3) de la partie active (31) de la face inférieure de la membrane (3), qui s'étend 25 depuis ladite troisième portion (30c) du décrochement (30), sur une troisième largeur de recouvrement (L3) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale de la partie active (31) de la face inférieure (3a) de la membrane n'est pas recouverte par cette couche diélectrique (7'). 30 - la troisième largeur de recouvrement (L3) est supérieure à la course maximale de la translation de la membrane (3) dans la troisième 3031098 10 direction (Y1). - la membrane (3) est mobile en translation le long dudit deuxième axe de translation (YY') dans au moins une quatrième direction (Y2) opposée à la troisième direction (Y1), dans lequel ledit 5 décrochement (30) comporte au moins une quatrième portion (30d) qui, pour au moins une partie des positions en translation de la membrane (3), n'est pas positionnée au droit de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), et qui est proche d'au moins une quatrième portion (50d) de la tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5 ou 10 5'), laquelle quatrième portion (50d) de tranche (50) est transversale au deuxième axe de translation (YY') et est située à l'opposé de la troisième portion (50c) de tranche (50) ; dans ce dispositif, dans lequel : (a) la couche diélectrique (7), recouvre au moins ladite quatrième 15 portion (50d) de tranche (50) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5') et/ou (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure (3a) de la membrane (3) au moins dans une zone correspondant à ladite 20 quatrième portion (30d) du décrochement (30). - (a) la couche diélectrique (7) recouvre également une quatrième zone de bordure (Z4) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), laquelle quatrième zone de bordure (Z4) s'étend depuis ladite quatrième portion (50d) de tranche (50), sur une 25 quatrième largeur de recouvrement (L4) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale (51) de la face supérieure (5a) de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), située au droit de la partie active de la face inférieure de la membrane (3), n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7) et est à nue. 30 - (b) la couche diélectrique (7') recouvre la face inférieure de la membrane (3) également dans une quatrième zone (Z4) de la partie 3031098 11 active (31) de la face inférieure de la membrane (3), qui s'étend depuis ladite quatrième portion (30d) du décrochement (30), sur une quatrième largeur de recouvrement (L4) limitée, de sorte qu'au moins une zone centrale de la partie active (31) de la face inférieure (3a) 5 de la membrane n'est pas recouverte par cette couche diélectrique (7'). - la quatrième largeur de recouvrement (L4) est supérieure à la course maximale de la translation de la membrane (3) dans la quatrième direction (Y2). 10 - (a) la couche diélectrique (7) sur le substrat (2) est de plus faible épaisseur que l'électrode d'actionnement (5 ou 5'). - (b) la couche diélectrique (7') portée sous la membrane (3) est de plus faible épaisseur que l'électrode d'actionnement (5 ou 5'). - (a) au moins une zone centrale (51) de la face supérieure (5a) de 15 l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), électriquement conductrice et située au droit de la partie active (31) de la face inférieure (3a) de la membrane (3), n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7) et est à nue. - la membrane (3), lorsqu'elle est actionnée au moyen d'une électrode 20 d'actionnement (5 ou 5') sous-jacente, ne touche pas la surface électriquement conductrice de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'). - (b) au moins une zone centrale de la partie active (31) de la face inférieure (3a) de la membrane (3) n'est pas recouverte par la couche diélectrique (7'). 25 - pour au moins une partie des positions en translation de la membrane (3), le décrochement (30) de la membrane (3) entoure complétement la tranche (50) de l'électrode (5 ou 5'). - la couche diélectrique (7 ou 7') s'étend de manière continue sur toute la périphérie de l'électrode d'actionnement (5 ou 5'). 30 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, la membrane (3) est flexible, et la ou les électrodes d'actionnement (5 3031098 12 , 5') permettent de déformer électrostatiquemement la membrane (3) - la permittivité de la couche diélectrique (7 ou 7') est supérieure à la permittivité dans l'espace électriquement isolant (6), et notamment 5 dans l'espace d'air, entre la membrane (3) et l'électrode d'actionnement (5 ou 5'). - au moins la face inférieure (3a) de la membrane (3) est électriquement conductrice. - l'électrode d'actionnement (5 ou 5') est positionnée entièrement au- 10 dessous de la membrane (3). - la zone d'actionnement électrostatique (31a) est sensiblement plane. - la zone d'actionnement électrostatique (31a) est centrée par rapport à l'électrode d'actionnement (5 ou 5'), lorsque la membrane est dans sa position non décalée. 15 - la membrane (3) permet de réaliser une fonction de commutateur ohmique, capacitif ou optique. - Le dispositif comporte deux pistes électriquement conductrices (S1 et S2) formées sur le substrat (2) et espacées l'une de l'autre ; la membrane (3) remplit une fonction de commutateur ohmique, de telle 20 sorte que lorsqu'elle est au repos, elle n'est pas en contact avec les deux pistes (S1 et S2), et que lorsqu'elle est actionnée électrostatiquement au moyen d'au moins une électrode d'actionnement (5), elle est en contact avec les deux pistes (S1 et S2) et permet de raccorder électriquement les deux pistes (S1 et S2) 25 entre-elles. L'invention a pour autre objet un système microélectromécanique ou nanoélectromécanique comportant au moins un dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique susvisé. L'invention a pour autre objet un procédé de fabrication d'un 30 dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique susvisé comprenant au moins les caractéristiques techniques (a) susvisées.For MEMS or NEMS devices having a membrane, which is anchored to the substrate, and which is not translatable in parallel with the substrate, the above solutions are in practice relatively effective in reducing the risks of short-circuiting. In contrast, the Applicant has demonstrated that in the particular case of MEMS or NEMS devices, comprising a membrane which is mobile in translation parallel to the substrate, these solutions were not completely satisfactory, and that the risks of occurrence of the aforementioned operating defects (short circuit between the membrane and an actuation electrode and arcing between the membrane and the electrode of actuation) could remain important. OBJECT OF THE INVENTION An object of the invention is to propose a new technical solution, which makes it possible to reduce the appearance of the above-mentioned functional defects (short circuit and arcing) in a microelectromechanical or nanoelectromechanical device. membrane movable in translation parallel to a substrate, and operable electrostatically by at least one underlying actuation electrode formed on the substrate. A more particular object of the invention is to propose a new technical solution, which makes it possible to preserve the possibility of manufacturing the microelectromechanical or nanoelectromechanical device by using thin layer deposition fabrication techniques, in particular by epitaxial growth, which are standard. in this domain. SUMMARY OF THE INVENTION Where standard technologies are used to fabricate a MEMS or NEMS mobile membrane device in translation parallel to a substrate, and electrostatically actuatable by at least one underlying actuation electrode formed on the surface of the substrate. In order to provide the insulating space, and in particular an air space, between the membrane and the actuating electrode, in practice it is practically possible to form a sacrificial layer which covers the substrate and the actuating electrode, and whose thickness is substantially constant. As a result, in practice, the lower face of the membrane (facing towards the substrate), on the one hand, comprises an active part, generally flat, which is positioned in line with the actuating electrode 5, and whose zone the closest to the actuation electrode is located in a first reference plane when the membrane is not actuated, and secondly also has a recess, which is oriented toward the substrate, which is normally not not positioned at the right of the actuating electrode, but extending towards the substrate 10 to a plane closer to the actuating electrode than the abovementioned reference plane of the active part of the lower face of membrane. Now the Applicant has demonstrated that this recess in combination with the translational mobility of the membrane parallel to the substrate is an important source of the aforementioned operating defects (short circuit or arcing). Indeed, it has been demonstrated that in some cases the membrane may have undergone a small displacement or displacement in translation, unintentionally, parallel to the substrate and towards the actuating electrode. This translational positioning defect of the membrane, combined with the presence of this recess in the lower face of the membrane, can thus result in a detrimental reduction of the distance between this recess and the actuation electrode, which can cause the aforementioned malfunctions (short circuit or arcing). To overcome these malfunctions, the invention thus relates to a microelectromechanical or nanoelectromechanical device having the following characteristics. The microelectromechanical or nanoelectromechanical device comprises a membrane, which is supported above a substrate, spaced from said substrate, and at least one actuation electrode, which is formed on said substrate, and is positioned at least in part below the membrane, with an electrically insulating space, and in particular an air gap, between the membrane and the actuating electrode, and which makes it possible to actuate the membrane electrostatically. The membrane is movable in translation along at least a first translation axis (XX ') substantially parallel to the substrate, and in at least a first direction (X1) along the first translation axis (XX'). The lower face of the membrane oriented towards the substrate comprises on the one hand an active part, which is positioned at the right of the actuating electrode, and whose electrostatic actuation zone closest to the actuation electrode. is located in a first reference plane (P1) when the membrane 10 is not actuated, and secondly at least one recess, which is oriented towards the substrate and which extends towards the substrate up to a second plane (P2) closer to the actuating electrode than said reference plane (P1) of the lower face of the membrane. Said recess comprises at least a first portion which, for at least part of the translational positions of the membrane, is not positioned at the right of the actuating electrode and which is close to at least a first portion of the wafer of the actuation electrode, which first wafer portion is transverse to the first translation axis (XX '). Said device comprises: (a) a dielectric layer, which covers at least said first wafer portion of the actuation electrode, and / or (b) a dielectric layer, which covers the underside of the membrane at least in an area corresponding to said first portion of the detachment. Optionally, the device of the invention may comprise the following optional technical characteristics, taken separately or in combination with each other: - (a) the dielectric layer (7) also covers a first border zone (Z1) of the upper surface (5a) of the actuating electrode (5 or 5 '), which first edge region (Z1) 3031098 7 extends from said first wafer portion (50a), on a first width (L1) limited, so that at least one central zone (51) of the upper face (5a) of the actuating electrode (5 or 5 '), located at the right of the active part (31) of the lower face of the membrane (3) is not covered by the dielectric layer (7) and is bare. - (b) the dielectric layer (7 ') covers the lower face of the membrane (3) also in a first zone (Z1) of the active part (31) of the lower face of the membrane (3), which extends from said first portion (30a) of the recess (30) to a first limited cover width (L1) so that at least one central area of the active portion (31) of the lower face (3a) of the membrane is not covered by this dielectric layer (7 '). The first covering width (L1) is greater than the maximum travel of the translation of the membrane (3) in the first direction (X1). the membrane (3) is movable in translation along said first translation axis (XX ') in a second direction (X2) opposite to the first direction (X1); said recess (30) comprises at least a second portion (30b) which, for at least part of the translational positions of the membrane (3), is not positioned to the right of the actuating electrode (5 or 5 '), and which is close to at least a second portion (50b) of the wafer (50) of the actuating electrode (5 or 5'), which second portion (50b) of wafer (50) is transverse to the first translation axis (XX ') and is located opposite the first wafer portion (50a) (50); in this device: (a) the dielectric layer (7) covers at least said second wafer portion (50b) of the actuating electrode (5 or 5 ') 3031098 8 and / or (b) the dielectric layer (7 ') covers the lower face (3a) of the membrane (3) at least in an area corresponding to said second portion (30b) of the recess (30). 5 - (a) the dielectric layer (7) also covers a second edge region (Z2) of the upper face (5a) of the actuation electrode (5 or 5 '), which second edge zone (Z2) extends from said second wafer portion (50b) over a second limited overlap width (L2) so that at least a central region (51) of the upper face (5a) of the actuating electrode (5 or 5 '), located at the right of the active part of the lower face of the membrane (3), is not covered by the dielectric layer (7) and is bare. (b) the dielectric layer (7 ') covers the lower face of the membrane (3) also in a second zone (Z2) of the active part (31) of the lower face of the membrane (3), which extends from said first portion (30a) of the recess (30) to a second limited overlap width (L2) so that at least one central area of the active portion (31) of the underside (3a) 20 of the membrane is not covered by this dielectric layer (7 '). - The second covering width (L2) is greater than the maximum travel of the translation of the membrane (3) in the second direction (X2). The membrane (3) is mobile in translation, in at least a third direction (Y1), along a second translation axis (YY '), which is substantially parallel to the upper face (2a) of the substrate ( 2), and which is perpendicular to the first translation axis (XX '), in which, said recess (30) comprises at least a third portion (30c) which, for at least part of the translational positions of the membrane ( 3), is not positioned at the right of the actuating electrode (5 or 5 '), and which is close to at least a third portion (50c) of the wafer (50) of the electrode actuator (5 or 5 '), which third portion (50c) of wafer (50) is transverse to the second translation axis (YY'); In this arrangement: (a) the dielectric layer (7) covers at least said third portion (50c) of wafer (50) of the actuating electrode (5 or 5 ') and / or 10 (b) the dielectric layer (7 ') covers the lower face (3a) of the membrane (3) at least in an area corresponding to said third portion (30c) of the recess (30). - (a) the dielectric layer (7) also covers a third edge region (Z3) of the upper face (5a) of the operating electrode (5 or 5 '), which third edge zone (Z3) extends from said third wafer portion (50c) to a third limited cover width (L3) such that at least one central region (51) of the electrode top face (5a) the actuating element (5 or 5 ') situated in line with the active part of the lower face of the membrane (3) is not covered by the dielectric layer (7) and is bare. - (b) the dielectric layer (7 ') covers the lower face of the membrane (3) also in a third zone (Z3) of the active part (31) of the lower face of the membrane (3), which extends from said third portion (30c) of the recess (30) to a third limited cover width (L3) so that at least one central area of the active portion (31) of the lower face (3a) of the membrane is not covered by this dielectric layer (7 '). The third covering width (L3) is greater than the maximum travel of the translation of the membrane (3) in the third direction (Y1). the membrane (3) is movable in translation along said second translation axis (YY ') in at least a fourth direction (Y2) opposite to the third direction (Y1), wherein said recess (30) comprises at least a fourth portion (30d) which, for at least part of the translational positions of the membrane (3), is not positioned to the right of the actuating electrode (5 or 5 '), and which is close to at least a fourth portion (50d) of the wafer (50) of the actuating electrode (5 or 5 '), which fourth portion (50d) of wafer (50) is transverse to the second axis of translation (YY ') and is located opposite the third portion (50c) of wafer (50); in this device, wherein: (a) the dielectric layer (7) covers at least said fourth wafer portion (50d) (50) of the actuation electrode (5 or 5 ') and / or (b) ) the dielectric layer (7 ') covers the lower face (3a) of the membrane (3) at least in an area corresponding to said fourth portion (30d) of the recess (30). - (a) the dielectric layer (7) also covers a fourth edge region (Z4) of the upper face (5a) of the actuating electrode (5 or 5 '), which fourth edge zone (Z4) s extends from said fourth wafer portion (50d) to a fourth limited cover width (L4) such that at least one central region (51) of the electrode top face (5a) the actuating element (5 or 5 ') situated in line with the active part of the lower face of the membrane (3) is not covered by the dielectric layer (7) and is bare. (B) the dielectric layer (7 ') covers the lower face of the membrane (3) also in a fourth zone (Z4) of the active part (31) of the lower face of the membrane (3), extending from said fourth portion (30d) of the recess (30) to a fourth limited overlap width (L4) so that at least one central area of the active portion (31) of the underside (3a 5 of the membrane is not covered by this dielectric layer (7 '). - The fourth covering width (L4) is greater than the maximum travel of the translation of the membrane (3) in the fourth direction (Y2). - (a) the dielectric layer (7) on the substrate (2) is thinner than the actuating electrode (5 or 5 '). - (b) the dielectric layer (7 ') carried under the membrane (3) is thinner than the actuating electrode (5 or 5'). - (a) at least one central zone (51) of the upper face (5a) of the electrically conductive operating electrode (5 or 5 ') situated in line with the active part (31) of the face bottom (3a) of the membrane (3), is not covered by the dielectric layer (7) and is bare. the membrane (3), when actuated by means of an underlying actuating electrode (5 or 5 '), does not touch the electrically conductive surface of the actuating electrode (5 or 5) '). - (b) at least one central zone of the active part (31) of the lower face (3a) of the membrane (3) is not covered by the dielectric layer (7 '). For at least part of the translational positions of the membrane (3), the recess (30) of the membrane (3) completely surrounds the wafer (50) of the electrode (5 or 5 '). - The dielectric layer (7 or 7 ') extends continuously over the entire periphery of the actuating electrode (5 or 5'). 30 - Device according to any one of the preceding claims, the membrane (3) is flexible, and the or electrodes actuating (5 3031098 12, 5 ') can electrostatically deform the membrane (3) - the permittivity of the dielectric layer (7 or 7 ') is greater than the permittivity in the electrically insulating space (6), and especially in the air space, between the membrane (3) and the actuation electrode (5 or 5 '). - At least the lower face (3a) of the membrane (3) is electrically conductive. the actuating electrode (5 or 5 ') is positioned entirely below the membrane (3). the electrostatic actuation zone (31a) is substantially flat. the electrostatic actuation zone (31a) is centered with respect to the actuating electrode (5 or 5 ') when the membrane is in its non-shifted position. The membrane (3) makes it possible to perform an ohmic, capacitive or optical switch function. - The device comprises two electrically conductive tracks (S1 and S2) formed on the substrate (2) and spaced from one another; the diaphragm (3) performs an ohmic switch function, so that when it is at rest it is not in contact with the two tracks (S1 and S2), and when it is electrostatically actuated at by means of at least one actuating electrode (5), it is in contact with the two tracks (S1 and S2) and makes it possible to electrically connect the two tracks (S1 and S2) to one another. Another object of the invention is a microelectromechanical or nanoelectromechanical system comprising at least one microelectromechanical or nanoelectromechanical device referred to above. Another object of the invention is a method of manufacturing a microelectromechanical or nanoelectromechanical device referred to above comprising at least the technical characteristics (a) referred to above.
3031098 13 Ce procédé comporte les étapes de fabrication suivantes : (1) on fabrique une structure multicouche comportant un substrat sur lequel est formée au moins une électrode d'actionnement, (2) on dépose une couche mince (CL3) de matériau diélectrique' 5 recouvrant le substrat et l'électrode, (3) on dépose une couche de résine photorésistante, au-dessus de la couche de matériau diélectrique, (4) on réalise une gravure de la structure multicouche de manière à conserver sur le substrat, l'électrode d'actionnement et la 10 couche diélectrique du dispositif formée du matériau diélectrique de la couche de diélectrique (CL3), (5) on dépose une couche de résine sacrificielle (CL5), recouvrant le substrat, l'électrode et la couche diélectrique, la face supérieure de cette couche sacrificielle (CL5), n'étant pas plane 15 et présentant un profil non rectiligne correspondant au profil de la face inférieure de la membrane du dispositif (1), (6) on dépose au moins une couche de matériau (CL6) au-dessus de la couche sacrificielle (CL5), et plus particulièrement une couche (CL6) de matériau électriquement conducteur, 20 (7) on réalise une gravure de la couche sacrificielle (CL5) de manière à la retirer, et former la membrane au moyen au moins de la couche de matériau (CL6) déposée à l'étape précédente. Plus particulièrement, mais non nécessairement, l'épaisseur de la couche (CL3) de matériau diélectrique est inférieure à l'épaisseur de 2 5 l'électrode. L'invention a pour autre objet un procédé de fabrication d'un dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique susvisé comprenant au moins les caractéristiques techniques (b) susvisées. Ce procédé comporte les étapes de fabrication suivantes : 30 (1) on fabrique une structure multicouche comportant un substrat sur lequel est formée au moins une électrode d'actionnement, 3031098 14 (2) on dépose sur la face supérieure du substrat et de l'électrode, une couche sacrificielle (CL2'), (3) on dépose une couche (CL3') de matériau diélectrique, recouvrant la couche sacrificielle (CL2'), 5 (4) on dépose une couche (CL4') d'une résine photorésistante, recouvrant la couche diélectrique (CL3'), (5) on grave la face supérieure de la structure multicouche de manière à conserver sur le substrat, une partie de la couche de diélectrique (CL3') formant la couche diélectrique du 10 dispositif et la couche sacrificielle (CL2'), de telle sorte que la face supérieure de la structure multicouche n'est pas plane et présente un profil non rectiligne correspondant au profil de la face inférieure de la membrane du dispositif, (6) on dépose au moins une couche de matériau (CL6') au-dessus 15 de la couche sacrificielle (CL2') et de la couche diélectrique, et plus particulièrement une couche (CL6') de matériau électriquement conducteur, (7) on réalise une gravure de la couche sacrificielle (CL2') de manière à la retirer complètement et former la membrane (3) du 20 dispositif (1') au moyen au moins de la couche de matériau (CL6') déposée à l'étape précédente. Brève description des figures Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après de plusieurs 25 variantes particulières de réalisation de l'invention, lesquelles variantes particulières de réalisation sont décrites à titre d'exemples non limitatifs et non exhaustifs de l'invention, et en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'une première variante de réalisation (a) d'un dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique 30 de l'invention, la membrane étant représentée en transparence, - la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 303 109 8 15 1 dans le plan de coupe II-II de la figure 1 ou dans le plan de coupe II'- II' de la figure 1, la membrane étant au repos et en position non décalée, et les épaisseurs et dimensions sur cette figure n'étant pas à l'échelle, 5 - la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 dans le plan de coupe III-III, - La figure 4 représente le dispositif de la figure 2, lorsque la membrane est en position non décalée et est actionnée électrostatiquement par l'électrode d'actionnement sous-jacente, 10 - la figure 5 représente le dispositif de la figure 2, lorsque la membrane est faiblement décalée en translation dans la direction X1 (ou Y1), - la figure 6 représente le dispositif de la figure 2, lorsque la membrane est fortement décalée en translation dans la direction (X1 ou Y1), - Les figures 7 à 21 représentent les principales étapes de fabrication du 15 dispositif de la figure 2, - La figure 22 est une vue en coupe transversale d'une deuxième variante de réalisation (b) du dispositif de la figure 1, la membrane étant au repos et en position non décalée, et les épaisseurs et dimensions sur cette figure n'étant pas à l'échelle, 20 - La figure 23 représente le dispositif de la figure 22, lorsque la membrane est en position non décalée et est actionnée électrostatiquement par l'électrode d'actionnement sous-jacente, - la figure 24 représente le dispositif de la figure 22, lorsque la membrane est faiblement décalée en translation dans la direction X1 25 (ou Y1), - la figure 25 représente le dispositif de la figure 22, lorsque la membrane est fortement décalée en translation dans la direction X1 (ou Y1), - les figures 26 à 33 représentent les principales étapes de fabrication 30 du dispositif de la figure 22. Description détaillée 3031098 16 1 ère variante de réalisation - Figures 1 à 21 En référence à la variante particulière de réalisation des figures 1 et 2, le dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique 1 comporte : - un substrat 2 isolant, comportant une face supérieure 2a 5 sensiblement plane, - une membrane 3 flexible, qui est supportée au-dessus du substrat 2, en étant posée sur deux piliers 4 espacés le long de l'axe )(X', - des électrodes d'actionnement 5,5' qui sont formées sous forme de couches minces, sur la face supérieure 2a du substrat 2, et qui 10 sont entièrement positionnées au-dessous de la membrane 3, avec un espace d'air 6 ménagé entre la face inférieure 3a de la membrane 3 et la face supérieure 5a sensiblement plane des électrodes 5, 5'. De manière usuelle, le substrat 2 isolant est une structure monocouche 15 dans un matériau électriquement isolant ou une structure multicouche, dont au moins la couche supérieure est dans un matériau électriquement isolant. Par exemple et de manière non limitative de l'invention, le substrat 2 est une plaque 20, en matériau semi-conducteur, tel que du silicium, recouverte d'une couche supérieure 21 isolante, tel que par exemple du nitrure de silicium.This method comprises the following manufacturing steps: (1) a multilayer structure is produced comprising a substrate on which at least one actuating electrode is formed, (2) a thin layer (CL3) of dielectric material is deposited; covering the substrate and the electrode, (3) depositing a layer of photoresist resin, above the layer of dielectric material, (4) etching of the multilayer structure so as to preserve on the substrate, the the actuating electrode and the dielectric layer of the device formed of the dielectric material of the dielectric layer (CL3), (5) depositing a layer of sacrificial resin (CL5), covering the substrate, the electrode and the dielectric layer, the upper face of this sacrificial layer (CL5), not being flat and having a non-rectilinear profile corresponding to the profile of the lower face of the membrane of the device (1), (6) is deposited at the ego ns a layer of material (CL6) above the sacrificial layer (CL5), and more particularly a layer (CL6) of electrically conductive material, (7) etching of the sacrificial layer (CL5) so as to remove it, and form the membrane by means of at least the layer of material (CL6) deposited in the previous step. More particularly, but not necessarily, the thickness of the layer (CL3) of dielectric material is less than the thickness of the electrode. Another object of the invention is a method of manufacturing a microelectromechanical or nanoelectromechanical device referred to above comprising at least the technical characteristics (b) referred to above. This process comprises the following manufacturing steps: (1) a multilayer structure is produced having a substrate on which at least one actuating electrode is formed, and (2) is deposited on the upper face of the substrate and the electrode, a sacrificial layer (CL2 '), (3) a layer (CL3') of dielectric material is deposited, covering the sacrificial layer (CL2 '), (4) a layer (CL4') of a resin is deposited photoresist, covering the dielectric layer (CL3 '), (5) etching the upper face of the multilayer structure so as to keep on the substrate, a portion of the dielectric layer (CL3') forming the dielectric layer of the device and the sacrificial layer (CL2 '), so that the upper face of the multilayer structure is not flat and has a non-rectilinear profile corresponding to the profile of the lower face of the membrane of the device, (6) at least a layer of materia u (CL6 ') above the sacrificial layer (CL2') and the dielectric layer, and more particularly a layer (CL6 ') of electrically conductive material, (7) an etching of the sacrificial layer (CL2) is carried out ') so as to completely remove it and form the membrane (3) of the device (1') by means of at least the layer of material (CL6 ') deposited in the previous step. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the following detailed description of several particular embodiments of the invention, which particular variants of embodiment are described as non-exemplary embodiments. The inventive and non-exhaustive drawings of the invention and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a view from above of a first embodiment variant (a) of a microelectromechanical or nanoelectromechanical device of the invention, the diaphragm being shown in transparency; FIG. 2 is a cross-sectional view of the device of FIG. 303 in the section plane II-II of FIG. 1 or in the section plane II '- II' of Figure 1, the membrane being at rest and in non-shifted position, and the thicknesses and dimensions in this figure not being to scale, - Figure 3 is a sectional view FIG. 4 shows the device of FIG. 2, when the membrane is in the non-shifted position and is electrostatically actuated by the underlying actuation electrode. FIG. 5 represents the device of FIG. 2, when the membrane is slightly offset in translation in the direction X 1 (or Y 1); FIG. 6 represents the device of FIG. 2, when the membrane is strongly shifted in translation in the direction (X1 or Y1), - Figures 7 to 21 show the main manufacturing steps of the device of Figure 2, - Figure 22 is a cross-sectional view of a second embodiment (b) of the device of FIG. 1, the membrane being at rest and in non-shifted position, and the thicknesses and dimensions in this figure not being to scale, FIG. 23 represents the device of FIG. me mbrane is in the non-shifted position and is electrostatically actuated by the underlying actuation electrode; FIG. 24 shows the device of FIG. 22, when the membrane is slightly offset in translation in the X1 (or Y1) direction; FIG. 25 shows the device of FIG. 22, when the membrane is strongly offset in translation in the direction X1 (or Y1); FIGS. 26 to 33 represent the main manufacturing steps of the device of FIG. 22. Detailed description 3031098 16 1st alternative embodiment - Figures 1 to 21 With reference to the particular embodiment of Figures 1 and 2, the microelectromechanical device or nanoelectromechanical 1 comprises: - an insulating substrate 2, having a substantially flat upper face 2a 5 a flexible membrane 3, which is supported above the substrate 2, being placed on two pillars 4 spaced along the axis) (X ', - the actuating electrodes 5, 5 'which are formed as thin layers on the upper face 2a of the substrate 2, and which are fully positioned below the membrane 3, with an air space 6 arranged between the lower face 3a of the membrane 3 and the substantially flat upper face 5a of the electrodes 5, 5 '. Usually, the insulating substrate 2 is a monolayer structure 15 in an electrically insulating material or a multilayer structure, at least the upper layer of which is in an electrically insulating material. For example and without limitation to the invention, the substrate 2 is a plate 20 made of semiconductor material, such as silicon, covered with an insulating upper layer 21, such as, for example, silicon nitride.
20 Dans l'exemple particulier illustré, le dispositif 1 comporte : - deux électrodes intérieures 5, qui sont positionnées sous la membrane 3 entre les deux piliers 4, chaque électrode 5 étant proche de l'un des deux piliers 4, - deux électrodes extérieures 5', qui sont positionnées 25 respectivement sous les extrémités de la membrane 3 à l'extérieur des deux piliers 4, chaque électrode 5' étant proche de l'un des deux piliers 4. Dans cet exemple, l'espace 6 entre la membrane 4 et les électrodes 5, 5' contient de l'air, qui forme un diélectrique constituant un bon isolant 30 électrique. Dans une autre variante, cet air pourrait être remplacé par tout autre gaz, notamment un gaz inerte, permettant de réaliser un espace 6 3031098 17 électriquement isolant. En référence à la figure 1, la membrane 3 n'est pas fixée ou ancrée sur les piliers 4, mais est libre en étant mobile en translation d'une part dans les deux directions opposées X1 et X2, le long d'un axe de translation 5 longitudinal )(X' parallèle à la face supérieure 2a du substrat 2, et d'autre part dans les deux directions opposées Y1 et Y2, le long d'un axe transversal YY', parallèle à la face supérieure 2a du substrat 2 et perpendiculaire à l'axe longitudinal )(X'. La face inférieure 3a de la membrane 3 est électriquement 10 conductrice. La membrane 3 est par exemple une membrane monocouche ou multicouche réalisée dans un ou plusieurs matériaux électriquement conducteurs, et plus particulièrement dans un métal, tel que par exemple de l'or ou de l'aluminium, ou dans un alliage de métaux. Dans ce cas, la membrane 3 fait office d'électrode mobile. La membrane 3 peut également 15 être une membrane multicouche, comportant une face inférieure 3a, qui est réalisée dans un matériau électriquement conducteur, et plus particulièrement dans un métal, tel que par exemple de l'or ou de l'aluminium, ou dans un alliage de métaux, la ou les couches supérieures de la membrane n'étant pas nécessairement électriquement conductrices. Dans ce cas, seule la couche 20 formant la face inférieure 3a de la membrane 3 fait office d'électrode mobile. Les piliers 4 sont de préférence réalisés dans un matériau électriquement conducteur, et par exemple dans un métal, tel que par exemple de l'or ou de l'aluminium, ou dans un alliage de métaux, et sont reliés à la masse du dispositif. Les électrodes d'actionnement 5, 5' sont réalisées 25 dans un matériau électriquement conducteur, et plus particulièrement dans un métal, tel que par exemple de l'or ou de l'aluminium, ou dans un alliage de métaux. Chaque pilier 4 comporte en outre, sur sa face supérieure, deux butées 40 en forme de L qui servent de butées en translation à la membrane 30 3 dans le plan parallèle au substrat 2, défini par l'axe longitudinal )(X' et par l'axe transversal YY' parallèle. Lorsque la membrane 3 est centrée entre les 3031098 18 butées 40, tel que cela est représenté sur la figure 1, il existe un espace E entre le bord de la membrane 3 et chaque butée 40 de telle sorte que la membrane 3 au repos est supportée sur les deux piliers 4 en étant libre en translation dans les deux directions opposées X1 et X2 le long de l'axe 5 longitudinal )(X' sur une faible course de translation, et dans les deux directions opposées Y1 et Y2 le long de l'axe transversal YY' sur une faible course de translation. Les butées 40 permettent ainsi de limiter la course de la translation de la membrane 3, afin de maintenir la membrane au-dessus des piliers 4.In the particular example illustrated, the device 1 comprises: - two inner electrodes 5, which are positioned under the membrane 3 between the two pillars 4, each electrode 5 being close to one of the two pillars 4, - two outer electrodes 5 ', which are positioned respectively beneath the ends of the membrane 3 outside the two pillars 4, each electrode 5' being close to one of the two pillars 4. In this example, the space 6 between the membrane 4 and the electrodes 5, 5 'contain air, which forms a dielectric constituting a good electrical insulator. In another variant, this air could be replaced by any other gas, especially an inert gas, making it possible to produce an electrically insulating space. With reference to FIG. 1, the membrane 3 is not fixed or anchored on the pillars 4, but is free by being mobile in translation on the one hand in the two opposite directions X1 and X2, along an axis of longitudinal translation) (X 'parallel to the upper face 2a of the substrate 2, and secondly in the two opposite directions Y1 and Y2, along a transverse axis YY', parallel to the upper face 2a of the substrate 2 and perpendicular to the longitudinal axis) (X ') The lower face 3a of the membrane 3 is electrically conductive The membrane 3 is for example a monolayer or multilayer membrane made of one or more electrically conductive materials, and more particularly in a metal, such as for example gold or aluminum, or in a metal alloy, in which case the membrane 3 acts as a moving electrode, the membrane 3 can also be a multilayer membrane, having a lower face 3a, which is r aligned in an electrically conductive material, and more particularly in a metal, such as for example gold or aluminum, or in a metal alloy, the upper layer or layers of the membrane not necessarily being electrically conductive . In this case, only the layer 20 forming the lower face 3a of the membrane 3 serves as a moving electrode. The pillars 4 are preferably made of an electrically conductive material, and for example in a metal, such as for example gold or aluminum, or in a metal alloy, and are connected to the mass of the device. The actuating electrodes 5, 5 'are made of an electrically conductive material, and more particularly of a metal, such as for example gold or aluminum, or a metal alloy. Each pillar 4 further comprises, on its upper face, two stops L-shaped 40 which serve as stops in translation to the membrane 3 in the plane parallel to the substrate 2, defined by the longitudinal axis) (X 'and by the transverse axis YY 'parallel When the membrane 3 is centered between the abutments 40, as shown in Figure 1, there is a space E between the edge of the membrane 3 and each abutment 40 so that that the membrane 3 at rest is supported on the two pillars 4 while being free in translation in the two opposite directions X1 and X2 along the longitudinal axis) (X 'on a small translational stroke, and in both directions opposed Y1 and Y2 along the transverse axis YY 'on a short translation travel.The stops 40 thus make it possible to limit the travel of the translation of the membrane 3, in order to maintain the membrane above the pillars 4.
10 Les piliers 4 comportent également sur leur face supérieure des butées 41 (figures 1 et 3) qui permettent de bloquer verticalement la membrane 3, c'est-à-dire de bloquer la membrane 3 en translation au-dessus des piliers 4 le long d'un axe ZZ' (figures 2 et 3) perpendiculaire à la face supérieure 2a du substrat 2.The pillars 4 also have on their upper face abutments 41 (FIGS. 1 and 3) which make it possible to block the membrane 3 vertically, that is to say to block the membrane 3 in translation above the pillars 4 along. an axis ZZ '(Figures 2 and 3) perpendicular to the upper face 2a of the substrate 2.
15 En référence à la figure 1, le dispositif 1 constitue plus particulièrement un commutateur ohmique, et comporte une ligne de signal S comportant deux pistes coplanaires électriquement conductrices Si, S2, qui sont formées à la surface du substrat 2, et qui sont espacées et dans le prolongement l'une de l'autre. L'espace G entre les deux pistes Si et S2 est 20 positionné sous la membrane 3, et entre les deux piliers 4, de préférence à mi-distance de chaque pilier 4. Ces pistes 51, S2 sont par exemple constituées d'une couche de métal et par exemple une couche d'or, ou d'aluminium déposée sur la face supérieure 2a du substrat 2. De manière connue, dans cette variante particulière de réalisation, 25 lorsque toutes les électrodes 5 et 5' ne sont pas alimentées électriquement, la membrane commutatrice 3 est au repos en étant sensiblement plane et espacée de électrode 5, 5' (configuration au repos illustrée sur la figure 2). Dans cette configuration au repos, la ligne de signal S étant interrompue entre les deux pistes S, aucun signal électrique ne peut transiter par cette ligne de 30 signal S. Lorsque les électrodes intérieures 5 sont alimentées électriquement, elles exercent sur la membrane 3 des forces électrostatiques, qui sont 3031098 19 orientées en direction du substrat 2, et qui tirent la partie centrale de la membrane 3, entre les deux piliers 4, en direction du substrat 2 et la rapprochent des électrodes d'actionnement 5 (Figure 4), sans que la membrane 3 ne touche les électrodes 5. Ces forces électrostatiques sont 5 suffisamment fortes pour que la membrane flexible commutatrice 3 se déforme en se courbant vers le bas entre les deux piliers 4, et touche les deux pistes conductrices S1, S2, de manière à raccorder électriquement les deux pistes conductrices S1, S2. Lors de sa déformation, la membrane 3 n'étant pas ancrée sur les piliers 4 à ses deux extrémités, elle glisse également 10 légèrement sur les deux piliers 4. Dans cette configuration de commutation de la membrane, dite ON, la ligne de signal S est alors fermée et peut être utilisée pour faire transiter un signal électrique. Lorsque membrane flexible 3 est dans sa configuration de commutation ON, et que l'on cesse d'alimenter électriquement les électrodes 15 intérieures 5, les force électrostatiques susvisées sont supprimées, et la membrane 2, de par sa flexibilité, reprend sa position au repos, ce qui ouvre de nouveau la ligne de signal S. Lorsque les électrodes extérieures 5' sont alimentées électriquement, elles exercent sur les extrémités de la membrane 3 des forces 20 électrostatiques qui sont orientées en direction du substrat 2, et qui tirent les extrémités de la membrane 3 en direction du substrat 2, et les rapprochent des électrodes d'actionnement extérieurs 5', sans que la membrane 3 ne touche les électrodes 5'. Ces forces électrostatiques sont suffisamment fortes pour que la membrane flexible commutatrice 3 se courbe vers le haut en étant 25 en appui sur les deux piliers 4, ce qui permet d'écarter la partie centrale de la membrane 3 par rapport aux deux pistes conductrices S1 et S2 d'une distance plus importante que celle de la membrane au repos. Dans cette configuration dite OFF, la ligne de signal S est interrompue entre les deux pistes S, et aucun signal électrique ne peut transiter par cette ligne de signal S.With reference to FIG. 1, the device 1 more particularly constitutes an ohmic switch, and comprises a signal line S comprising two electrically conductive coplanar tracks Si, S2, which are formed on the surface of the substrate 2, and which are spaced apart and in the extension of one another. The space G between the two tracks Si and S2 is positioned under the membrane 3, and between the two pillars 4, preferably halfway between each pillar 4. These tracks 51, S2 consist for example of a layer of metal and for example a layer of gold or aluminum deposited on the upper face 2a of the substrate 2. In a known manner, in this particular embodiment, when all the electrodes 5 and 5 'are not powered electrically the switching diaphragm 3 is at rest being substantially planar and spaced from electrode 5, 5 '(idle configuration shown in FIG. 2). In this idle configuration, the signal line S being interrupted between the two tracks S, no electrical signal can pass through this signal line S. When the inner electrodes 5 are electrically powered, they exert on the membrane 3 forces electrostatic, which are directed towards the substrate 2, and which pull the central portion of the membrane 3, between the two pillars 4, towards the substrate 2 and bring it closer to the actuating electrodes 5 (FIG. 4), without The electrostatic forces are strong enough that the flexible switching membrane 3 deforms by bending downwards between the two pillars 4, and touches the two conductive tracks S1, S2, so that the membrane 3 contacts the electrodes 5. to electrically connect the two conductive tracks S1, S2. During its deformation, the membrane 3 is not anchored on the pillars 4 at its two ends, it also slides slightly on the two pillars 4. In this switching configuration of the membrane, called ON, the signal line S is then closed and can be used to pass an electrical signal. When flexible membrane 3 is in its ON switching configuration, and the electrodes 15 are no longer electrically powered, the aforementioned electrostatic forces are eliminated, and the membrane 2, by its flexibility, resumes its rest position. , which again opens the signal line S. When the external electrodes 5 'are electrically powered, they exert on the ends of the membrane 3 electrostatic forces which are oriented toward the substrate 2, and which pull the ends of the the membrane 3 towards the substrate 2, and bring them closer to the external actuating electrodes 5 ', without the membrane 3 touching the electrodes 5'. These electrostatic forces are strong enough for the flexible switching diaphragm 3 to bend upwards while being supported on the two pillars 4, which makes it possible to move the central part of the membrane 3 away from the two conductive tracks S1 and S2 a distance greater than that of the membrane at rest. In this so-called OFF configuration, the signal line S is interrupted between the two tracks S, and no electrical signal can pass through this signal line S.
30 L'invention n'est pas limitée à un dispositif 1 ayant une fonction de commutateur ohmique. Par exemple et de manière non limitative et non 3031098 20 exhaustive de l'invention, le dispositif 1 peut être modifié de telle sorte que sa membrane 3 puisse faire office de commutateur capacitif, ou faire office de capacité variable avec une électrode remplaçant la ligne de signal S, ou de telle sorte que sa membrane 3 puisse faire office de commutateur optique.The invention is not limited to a device 1 having an ohmic switch function. For example and in a non-limiting and non-exhaustive manner of the invention, the device 1 may be modified so that its membrane 3 can act as a capacitive switch, or act as a variable capacitor with an electrode replacing the signal S, or so that its membrane 3 can act as optical switch.
5 L'invention n'est pas limitée non plus à un dispositif 1 mettant en oeuvre à la fois des électrodes d'actionnement intérieures 5 et des électrodes d'actionnement extérieures 5'. Par exemple et de manière non limitative et non exhaustive de l'invention, dans une autre variante, le dispositif pourrait comporter uniquement des électrodes d'actionnement intérieures 5 ou une 10 unique électrode d'actionnement intérieure 5, positionnée entre les deux piliers 4 et de préférence centrée sous la membrane 3 ; le dispositif pourrait comporter uniquement des électrodes d'actionnement extérieures 5'. En outre, les électrodes d'actionnement 5, 5' n'ont pas nécessairement la même géométrie, ni les mêmes dimensions, et dans le cadre de l'invention une 15 électrode d'actionnement 5 ou 5' peut avoir une géométrie et/ou des dimensions différentes de celles des figures annexées. En référence à la figure 2, la face inférieure 3a de la membrane 3 (face 3a orientée vers le substrat 2) comporte pour chaque électrode d'actionnement 5, 5', une partie 31, dite partie active, qui est positionnée au 20 droit de l'électrode d'actionnement correspondante 5 ou 5'. La zone d'actionnement électrostatique 31a de cette partie active 31, qui d'une manière générale est la plus proche de l'électrode d'actionnement 5 ou 5', est située dans un premier plan de référence P1 parallèle au substrat 2, lorsque la membrane n'est pas actionnée (membrane au repos). Dans cet 25 exemple, la partie active 31 étant sensiblement plane et parallèle au substrat 2, cette zone 31a correspond à toute la surface de la partie active 31. Sur la figure 2, la distance verticale mesurée perpendiculairement au substrat 2 (axe ZZ') entre ce plan de référence P1 et la face supérieure 5a de l'électrode 5 ou 5' est référencée D1. La zone d'actionnement 30 électrostatique 31a est prévue pour coopérer avec l'électrode d'actionnement sous-jacente 5 (ou 5'), afin de permettre l'actionnement 3031098 21 électrostatique de la membrane 3. Dans la position en translation non décalée de la membrane 3 illustrée sur la figure 2, cette zone d'actionnement électrostatique 31a est entièrement positionnée en regard de l'électrode d'actionnement sous-5 jacente 5 (ou 5'). Dans l'exemple particulier illustré, mais de manière non impérative, dans la position en translation non décalée de la membrane 3, cette zone d'actionnement électrostatique 31a est centrée au-dessus de l'électrode d'actionnement sous-jacente 5 (ou 5').The invention is not limited either to a device 1 employing both internal operating electrodes 5 and external actuating electrodes 5 '. For example and in a non-limiting and non-exhaustive manner of the invention, in another variant, the device could comprise only internal actuating electrodes 5 or a single internal actuating electrode 5, positioned between the two pillars 4 and preferably centered under the membrane 3; the device could comprise only external operating electrodes 5 '. In addition, the actuating electrodes 5, 5 'do not necessarily have the same geometry or the same dimensions, and in the context of the invention an actuating electrode 5 or 5' may have a geometry and / or dimensions different from those of the appended figures. With reference to FIG. 2, the lower face 3a of the membrane 3 (face 3a oriented towards the substrate 2) comprises, for each actuating electrode 5, 5 ', a part 31, called the active part, which is positioned at the right of the corresponding actuating electrode 5 or 5 '. The electrostatic actuation zone 31a of this active part 31, which is generally the closest to the actuating electrode 5 or 5 ', is located in a first reference plane P1 parallel to the substrate 2, when the membrane is not actuated (membrane at rest). In this example, the active part 31 being substantially planar and parallel to the substrate 2, this zone 31a corresponds to the entire surface of the active part 31. In FIG. 2, the vertical distance measured perpendicularly to the substrate 2 (ZZ 'axis) between this reference plane P1 and the upper face 5a of the electrode 5 or 5 'is referenced D1. The electrostatic actuation zone 31a is provided to cooperate with the underlying actuation electrode 5 (or 5 ') to enable the electrostatic actuation of the membrane 3. In the non-shifted translation position of the diaphragm 3 illustrated in FIG. 2, this electrostatic actuation zone 31a is entirely positioned facing the underlying actuation electrode 5 (or 5 '). In the particular example illustrated, but non-imperatively, in the non-shifted translation position of the membrane 3, this electrostatic actuation zone 31a is centered above the underlying actuation electrode 5 (or 5 ').
10 La face inférieure 3a de la membrane 3 comporte également un décrochement 30, qui est orienté en direction du substrat 2, et qui s'étend en direction du substrat jusqu'à un deuxième plan P2 qui est parallèle au substrat 2, et qui est plus proche de électrode d'actionnement 5 ou 5' que ledit plan de référence P1 de la partie active 31 de la face inférieure 3a de 15 la membrane 3. Sur la figure 2, la distance verticale mesurée perpendiculairement au substrat 2 (axe ZZ') entre ce deuxième plan P2 du décrochement 30 et la face supérieure 5a de l'électrode 5 ou 5' est référencée D2 (D2 < D1). En référence aux figures 1 et 2, la tranche 50 de chaque électrode 20 5 ou 5' correspond à l'épaisseur de l'électrode 5 ou 5' et est constituée de quatre portions rectilignes, à savoir : deux portions rectilignes opposées 50a, 50b, transversales, et en l'espèce perpendiculaires, à l'axe de translation longitudinal )(X', espacées le long de l'axe longitudinal )(X' et correspondant, dans ce cas particulier, à la largeur de l'électrode 5 ou 5' ; 25 deux portions rectilignes opposées 50c, 50d, transversales et en l'espèce perpendiculaires, à l'axe de translation transversal YY", espacées latéralement le long de l'axe latéral YY', et correspondant dans ce cas particulier, à la longueur de l'électrode 5 ou 5'. En référence à la figure 2, le décrochement 30 susvisé n'est pas positionné au droit de l'électrode 30 d'actionnement 5 ou 5', et s'étend de manière continue sur toute la périphérie de l'électrode 5 ou 5', en étant, sur toute la périphérie de 3031098 22 l'électrode 5 ou 5', à proximité de la tranche 50 de l'électrode 5 ou 5. Tel que cela apparaîtra plus clairement ultérieurement, ce décrochement 30 de la membrane 3 découle du procédé de fabrication du dispositif 1, qui sera décrit ci-après, et notamment de la mise en oeuvre, au cours de ce procédé 5 de fabrication, d'une couche sacrificielle d'épaisseur constante pour réaliser l'espace d'air 6. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif 1 comporte une couche diélectrique 7, qui est de plus faible épaisseur que l'électrode d'actionnement 5 ou 5', et qui formée sur la face supérieure 2a du substrat 10 2, de telle sorte : - qu'elle recouvre au moins la tranche 50 de l'électrode 50 de manière continue sur toute sa périphérie, c'est-à-dire les quatre portions susvisées 50a, 50b, 50c 50d de tranche 50, - et d'autre part qu'au moins une zone centrale 51 de la face 15 supérieure 5a de l'électrode d'actionnement 5 ou 5', qui est située en regard de la zone d'actionnement électrostatique 31a de la face inférieure 3a de la membrane 3, n'est pas recouverte par cette couche diélectrique 7 et est à nue. Cette couche diélectrique 7 peut être constituée de tout matériau 20 électriquement isolant, et notamment de tout polymère présentant une très faible conductivité électrique. De préférence, ce matériau diélectrique est sélectionné de manière à présenter une permittivité diélectrique supérieure à celle du gaz, et dans le cas présent de l'air, dans l'espace 6 entre la membrane 3 et les électrodes 5 ou 5'. A titre d'exemple non limitatif de 25 l'invention, la couche diélectrique 7 est par exemple en nitrure de silicium. En référence aux figures 1 et 2, et de manière préférentielle, la couche diélectrique 7 recouvre également pour chaque portion 50a, 50b, 50c, 50d de tranche 50 de l'électrode 5 ou 5, une zone de bordure référencée respectivement Z1, Z2, Z3, Z4 de la surface supérieure 5a de 30 l'électrode d'actionnement 5 ou 5', laquelle zone de bordure Z1, Z2, Z3, Z4 s'étend depuis ladite portion de tranche correspondante 50a 50b, 50c, 50d, 3031098 23 respectivement sur une largeur L1, L2, L3, L4 limitée. Sur les figures 1 et 2, les largeurs L1, L2, L3 et L4 sont identiques. Dans une autre variante, elles pourraient ne pas être identiques, l'important étant qu'il subsiste de préférence au moins une zone centrale 51 de la face supérieure 5a de 5 l'électrode d'actionnement 5 ou 5', qui est positionnée en regard de la zone d'actionnement électrostatique 31a de la face inférieure 3a de la membrane 3, qui est à nue, et qui n'est pas recouverte par cette couche diélectrique 7. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la couche diélectrique 7 recouvre également le substrat 2 en dehors des électrodes 5 et 5', ce qui 10 permet avantageusement une passivation de ce substrat 2. Dans le cadre de l'invention, la région de la face supérieure 2a du substrat 2 recouverte par la couche diélectrique 7 peut être plus ou moins étendue. En référence à la figure 4, le dispositif 1 est conçu de manière connue en soi de telle sorte que, lorsque la membrane 3 n'est pas décalée, 15 (position de la figure 1), et qu'elle est actionnée électrostatiquemement au moyen d'une électrode 5 (ou5') et se rapproche de l'électrode 5 (ou 5'), la zone d'actionnement électrostatique 31a de la face inférieure 3a de la membrane 3 ne touche pas la face supérieure 5a de l'électrode d'actionnement 5 ou 5', afin d'éviter un court-circuit, et il subsiste, entre cette 20 partie active 31 de la membrane 3 et la face supérieure 5a de l'électrode d'actionnement 5 (ou 5'), une distance minimale Dmin à l'état actionné, qui a été calculée afin d'éviter la formation d'arcs électriques entre la membrane 3 et l'électrode 5 (ou 5'). Il convient de noter que dans l'exemple particulier des figures 1, 2 25 et 4, la position en translation « non décalée » de la membrane 3 correspond à une position centrée de la membrane 3 par rapport aux butées 40 des piliers 4, car dans cet exemple particulier l'espace résiduel E (Figure 1) entre le bord de la membrane et les butées en translation 40 des piliers 4 est sensiblement identique sur les deux piliers 4. Plus généralement, cette 30 position « non décalée » correspond en pratique à la position initiale en translation de la membrane 3 à l'issue du procédé de fabrication du 3031098 24 dispositif, la membrane 3 en position « non décalée », n'étant pas nécessairement centrée par rapport aux butées 40 des deux piliers 4. Cette position « non décalée » de la membrane 3 est en pratique le positionnement optimal pour le fonctionnement de la membrane 3.The lower face 3a of the membrane 3 also comprises a recess 30, which is oriented towards the substrate 2, and which extends in the direction of the substrate to a second plane P2 which is parallel to the substrate 2, and which is closer to the actuating electrode 5 or 5 'than said reference plane P1 of the active part 31 of the lower face 3a of the membrane 3. In FIG. 2, the vertical distance measured perpendicular to the substrate 2 (ZZ axis' ) between this second plane P2 of the recess 30 and the upper face 5a of the electrode 5 or 5 'is referenced D2 (D2 <D1). With reference to FIGS. 1 and 2, the wafer 50 of each electrode 5 or 5 'corresponds to the thickness of the electrode 5 or 5' and consists of four rectilinear portions, namely: two opposite straight portions 50a, 50b , transverse, and in this case perpendicular to the longitudinal axis of translation) (X ', spaced along the longitudinal axis) (X' and corresponding, in this particular case, to the width of the electrode 5 or 5 '; two opposite rectilinear portions 50c, 50d, transverse and in this case perpendicular to the transverse translation axis YY ", spaced laterally along the lateral axis YY', and corresponding in this particular case, at the length of the electrode 5 or 5 'With reference to FIG. 2, the abutment 30 referred to above is not positioned at the right of the actuating electrode 5 or 5', and extends continuously. over the whole periphery of the electrode 5 or 5 ', being, on all the periphery of 303109 The electrode 5 or 5 ', near the wafer 50 of the electrode 5 or 5. As will become more clearly apparent later, this recess 30 of the membrane 3 follows from the manufacturing process of the device 1, which will be described below, and in particular the implementation, during this manufacturing process, of a sacrificial layer of constant thickness to achieve the air space 6. With reference to FIGS. 1 and 2, the device 1 comprises a dielectric layer 7, which is thinner than the actuating electrode 5 or 5 ', and which is formed on the upper face 2a of the substrate 10 2, so that: - it covers at least the wafer 50 of the electrode 50 in a continuous manner over its entire periphery, that is to say the four abovementioned portions 50a, 50b, 50c 50d of wafer 50, - and secondly that at least one central zone 51 of the upper face 5a of the actuating electrode 5 or 5 ', which is located opposite the z electrostatic actuator 31a of the lower face 3a of the membrane 3, is not covered by this dielectric layer 7 and is bare. This dielectric layer 7 may consist of any electrically insulating material, and in particular of any polymer having a very low electrical conductivity. Preferably, this dielectric material is selected so as to have a dielectric permittivity greater than that of the gas, and in this case air, in the space 6 between the membrane 3 and the electrodes 5 or 5 '. By way of non-limiting example of the invention, the dielectric layer 7 is for example made of silicon nitride. With reference to FIGS. 1 and 2, and preferentially, the dielectric layer 7 also covers for each portion 50a, 50b, 50c, 50d of wafer 50 of the electrode 5 or 5, an edge zone referenced respectively Z1, Z2, Z3, Z4 of the upper surface 5a of the actuating electrode 5 or 5 ', which edge region Z1, Z2, Z3, Z4 extends from said corresponding wafer portion 50a 50b, 50c, 50d, 3031098 23 respectively on a width L1, L2, L3, L4 limited. In Figures 1 and 2, the widths L1, L2, L3 and L4 are identical. In another variant, they may not be identical, the important thing being that there preferably remains at least one central zone 51 of the upper face 5a of the actuating electrode 5 or 5 ', which is positioned in view of the electrostatic actuation zone 31a of the lower face 3a of the membrane 3, which is bare, and which is not covered by this dielectric layer 7. In the embodiment of Figure 2, the layer dielectric 7 also covers the substrate 2 outside the electrodes 5 and 5 ', which advantageously allows passivation of this substrate 2. In the context of the invention, the region of the upper face 2a of the substrate 2 covered by the layer dielectric 7 may be more or less extended. With reference to FIG. 4, the device 1 is designed in a manner known per se so that, when the membrane 3 is not shifted, (position of FIG. 1), and it is electrostatically actuated by means of of an electrode 5 (or 5 ') and approaches the electrode 5 (or 5'), the electrostatic actuation zone 31a of the lower face 3a of the membrane 3 does not touch the upper face 5a of the electrode 5 or 5 ', in order to avoid a short-circuit, and there remains between this active portion 31 of the diaphragm 3 and the upper face 5a of the actuation electrode 5 (or 5'), a minimum distance Dmin in the actuated state, which has been calculated to avoid arcing between the membrane 3 and the electrode 5 (or 5 '). It should be noted that in the particular example of FIGS. 1, 2 and 4, the "non-shifted" translational position of the membrane 3 corresponds to a centered position of the membrane 3 with respect to the abutments 40 of the pillars 4, since in this particular example, the residual space E (FIG. 1) between the edge of the membrane and the translational stops 40 of the pillars 4 is substantially identical on the two pillars 4. More generally, this "non-shifted" position corresponds in practice at the initial position in translation of the membrane 3 at the end of the manufacturing process of the device, the membrane 3 in the "non-shifted" position, not necessarily being centered with respect to the abutments 40 of the two pillars 4. The "non-shifted" position of the membrane 3 is in practice the optimal positioning for the operation of the membrane 3.
5 La membrane 3 étant mobile en translation dans un plan parallèle au substrat 2, il est fréquent que la membrane 3 ne reste pas parfaitement sur les piliers 4, mais se décale en translation le long de l'axe longitudinal )(X' et/ou le long de l'axe transversal YY'. Ce décalage peut se produire lorsque la membrane est au repos, ou en cours d'actionnement.The membrane 3 being movable in translation in a plane parallel to the substrate 2, it is common that the membrane 3 does not remain perfectly on the pillars 4, but shifts in translation along the longitudinal axis) (X 'and / or along the transverse axis YY 'This shift can occur when the membrane is at rest, or during actuation.
10 On a représenté sur la figure 5, la membrane 3 après un faible décalage le long de l'axe XX' (ou YY') dans la direction X1 (ou Y1). Dans cette position décalée de la membrane 3, du fait de la translation de la membrane 3, la distance entre une portion 30a (ou 30c) du décrochement 30 (portion de gauche sur la figure 5) et une portion 50a (ou 50c) de tranche 15 50 de l'électrode 5 s'est réduite, et est inférieure à la distance Dmin susvisée. En l'absence de protection de cette portion 50a (ou 50c) de tranche 50 de l'électrode 5 par la couche diélectrique 7, cette réduction de distance non intentionnelle peut occasionner de manière préjudiciable un phénomène de claquage dans l'espace 6 d'air résiduel entre l'électrode 5 20 et la membrane 3, provoquant la formation d'arcs électriques préjudiciables entre cette portion 30a (ou 30c) du décrochement 30 et cette portion 50a (ou 50c) de la tranche 50 de l'électrode 5. La couche diélectrique 7 isole ainsi avantageusement la membrane 3 de cette portion 50a (ou 50c) de la tranche 50 de l'électrode 5, ce qui permet d'éviter la formation de ces arcs 25 électriques, malgré la réduction de distance sous la valeur Dmin découlant du décalage en translation de la membrane 3. Les mêmes considérations et explications s'appliquent mutatis mutandis à la portion 30b (ou 30d) du décrochement 30 (portion de droite sur la figure 5) et à la portion 50b (ou 50d) de tranche 50 de l'électrode 5, en cas de décalage en translation de la 30 membrane 3 dans la direction opposée X2 (ou Y2). Il peut également arriver dans certains cas que le décalage en 3031098 25 translation de la membrane 3 le long de l'axe )(X' (ou YY') et dans la direction X1 (ou Y1) est encore plus important que celui de la figure 5, et est suffisamment important pour que la portion de décrochement 30a (30c) se positionne au droit de la surface 5a de la membrane 3, tel qu'illustré sur 5 la figure 6. Dans cette position décalée de la membrane 3 (Figure 6), la distance entre une portion 30a (ou 30c) du décrochement 30 (portion de gauche sur la figure 6) et la face supérieure 5a de l'électrode 5 s'est réduite, et est inférieure à la distance Dm in susvisée. En l'absence de protection de la zone de bordure Z1 (ou Z3) de la face supérieure 5a de l'électrode 5 par 10 la couche diélectrique 7, cette réduction de distance non intentionnelle peut occasionner de manière préjudiciable un phénomène de claquage dans l'espace 6 d'air résiduel entre l'électrode 5 et la membrane 3, provoquant la formation d'arcs électriques préjudiciables. Dans ce cas, lorsque la membrane est actionnée, cette réduction de distance peut aboutir à un 15 contact entre la membrane 3 et la face supérieure 5a de l'électrode 5. La couche diélectrique 7 isole ainsi avantageusement la membrane 3 de la bordure Z1 (ou Z3) de la face supérieure 5a de l'électrode 5 qui est recouverte par la couche diélectrique 7, ce qui permet d'éviter la formation de ces arcs électriques ou d'un court-circuit, malgré la réduction de 20 distance, sous la valeur Dmin, entre la face inférieure 5a de la membrane 3 et la face supérieure de l'électrode 5. De préférence, la largeur L1 (ou L3) de cette zone de bordure Z1 (ou Z3) protégée est supérieure ou égale à la course maximale de translation de la membrane 3 dans la direction X1 (ou Y1).FIG. 5 shows the membrane 3 after a small offset along the axis XX '(or YY') in the direction X1 (or Y1). In this offset position of the membrane 3, because of the translation of the membrane 3, the distance between a portion 30a (or 30c) of the recess 30 (left portion in Figure 5) and a portion 50a (or 50c) of Wafer 50 of the electrode 5 has been reduced, and is smaller than the distance Dmin referred to above. In the absence of protection of this portion 50a (or 50c) of wafer 50 of the electrode 5 by the dielectric layer 7, this reduction of unintended distance can cause detrimentally a breakdown phenomenon in the space 6 of residual air between the electrode 5 and the membrane 3, causing the formation of damaging electric arcs between this portion 30a (or 30c) of the recess 30 and this portion 50a (or 50c) of the wafer 50 of the electrode 5. The dielectric layer 7 thus advantageously isolates the membrane 3 of this portion 50a (or 50c) of the wafer 50 of the electrode 5, which makes it possible to avoid the formation of these electric arcs, despite the reduction in distance under the value Dmin resulting from the shift in translation of the membrane 3. The same considerations and explanations apply mutatis mutandis to the portion 30b (or 30d) of the recess 30 (right portion in Figure 5) and the portion 50b (or 50d) slice 50 of the electrode 5, in the event of translation shift of the membrane 3 in the opposite direction X2 (or Y2). It may also happen in some cases that the translational shift of the membrane 3 along the axis (X '(or YY') and in the X1 (or Y1) direction is even greater than that of the 5, and is large enough so that the recess portion 30a (30c) is positioned to the right of the surface 5a of the membrane 3, as shown in FIG. 6. In this offset position of the membrane 3 (FIG. 6), the distance between a portion 30a (or 30c) of the recess 30 (left portion in FIG. 6) and the upper face 5a of the electrode 5 has reduced, and is smaller than the distance Dm in abovementioned. In the absence of protection of the edge region Z1 (or Z3) of the upper face 5a of the electrode 5 by the dielectric layer 7, this unintended distance reduction can cause a detrimental breakdown phenomenon in the 6 residual air space between the electrode 5 and the membrane 3, causing the the formation of harmful electric arcs. In this case, when the membrane is actuated, this distance reduction can result in a contact between the membrane 3 and the upper face 5a of the electrode 5. The dielectric layer 7 thus advantageously isolates the membrane 3 from the edge Z1 ( or Z3) of the upper face 5a of the electrode 5 which is covered by the dielectric layer 7, which makes it possible to avoid the formation of these arcs or a short circuit, despite the reduction in distance, under the value Dmin, between the lower face 5a of the membrane 3 and the upper face of the electrode 5. Preferably, the width L1 (or L3) of this protected edge zone Z1 (or Z3) is greater than or equal to the maximum translation travel of the membrane 3 in the direction X1 (or Y1).
25 Les mêmes considérations et explications s'appliquent mutatis mutandis à la portion 30b (ou 30d) du décrochement 30 (portion de droite sur la figure 6) et à la portion 50b (ou 50d) de tranche 50 de l'électrode 5 en cas de décalage important en translation de la membrane 3 dans la direction opposée X2 (ou Y2).The same considerations and explanations apply mutatis mutandis to the portion 30b (or 30d) of the recess 30 (right portion in FIG. 6) and to the portion 50b (or 50d) of the wafer 50 of the electrode 5 in case significant shift in translation of the membrane 3 in the opposite direction X2 (or Y2).
30 Dans la variante des figures 1 à 6, la zone centrale 51 de la face supérieure 5a de chaque électrode d'actionnement 5 ou 5' n'est pas 3031098 26 recouverte par la couche diélectrique 7. Il en résulte que l'actionnement électrostatique de la membrane 3 n'est pas altéré dans le temps, ce qui est favorable à la répétabilité du fonctionnement du dispositif 1. On pallie ainsi avantageusement aux problèmes de fonctionnement inhérents à la solution 5 technique divulguée dans la demande de brevet internationale W02006/099945 susvisée, et découlant de la présence d'une couche diélectrique recouvrant toute la face supérieure de chaque électrode d'actionnement. Dans une autre variante de l'invention, moins performante, il est 10 néanmoins envisageable que la couche diélectrique 7 recouvre toute la surface de la face supérieure 5a d'une électrode 5 ou 5'. Dans la variante des figures 1 à 6, la couche diélectrique 7 s'étend de manière continue sur toute la périphérie de l'électrode 5 ou 5', car la membrane 3, supportée par les piliers 4, est mobile en translation le long 15 des deux axes XX' et YY'. Dans une autre variante, lorsque la membrane 3 est mobile en translation uniquement le long d'un axe XX' ou YY', il est envisageable dans ce cas que la couche diélectrique7 ne s'étende pas sur toute la périphérie de l'électrode 5, mais uniquement sur une ou plusieurs portions limitées de 20 la périphérie de l'électrode 5 ou 5' qui peuvent être concernées par la réduction de distance susvisée découlant de la translation de la membrane 3. 1 ère variante - Procédé de fabrication Un exemple de procédé de fabrication du dispositif 1 va à présent 25 être décrit en référence aux étapes successives des figures 7 à 21. Ces étapes de fabrication sont focalisées sur la fabrication de la partie du dispositif 1 au niveau d'une électrode 5 (ou 5'). Les étapes correspondant à la fabrication des piliers 4 et des pistes conductrices S1 et S1 du dispositif 1 sont par ailleurs déjà connues, et ne seront donc pas décrites.In the variant of FIGS. 1 to 6, the central zone 51 of the upper face 5a of each operating electrode 5 or 5 'is not covered by the dielectric layer 7. As a result, the electrostatic actuation of the membrane 3 is not altered in time, which is favorable to the repeatability of the operation of the device 1. This advantageously overcomes the operating problems inherent in the technical solution disclosed in the international patent application WO2006 / 099945 abovementioned, and arising from the presence of a dielectric layer covering the entire upper face of each actuating electrode. In another variant of the invention, less efficient, it is nevertheless possible that the dielectric layer 7 covers the entire surface of the upper face 5a of an electrode 5 or 5 '. In the variant of FIGS. 1 to 6, the dielectric layer 7 extends continuously over the entire periphery of the electrode 5 or 5 ', since the membrane 3, supported by the pillars 4, is translatable along the periphery of the electrode 5 or 5'. of the two axes XX 'and YY'. In another variant, when the membrane 3 is movable in translation only along an axis XX 'or YY', it is conceivable in this case that the dielectric layer 7 does not extend over the entire periphery of the electrode 5 , but only on one or more limited portions of the periphery of the electrode 5 or 5 'which may be concerned by the abovementioned distance reduction resulting from the translation of the membrane 3. 1st variant - Manufacturing process An example of The manufacturing method of the device 1 will now be described with reference to the successive steps of FIGS. 7 to 21. These manufacturing steps are focused on the manufacture of the part of the device 1 at the level of an electrode 5 (or 5 '). . The steps corresponding to the manufacture of the pillars 4 and the conductive tracks S1 and S1 of the device 1 are moreover already known, and will therefore not be described.
30 Figures 7 et 8- Etape 1 On part d'un substrat 2, et on dépose, par exemple par croissance 3031098 27 épitaxiale, sur la face supérieure isolante 2a du substrat 2, une couche mince CL1 de matériau métallique, d'épaisseur sensiblement uniforme. Figures 9 - Etape 2 On dépose sur la couche CL1, une couche CL2 d'une résine 5 photorésistante. L'épaisseur de cette couche CL2 est sensiblement uniforme. Figures 10 et 11- Etape 3 On éclaire la couche de résine CL2, au moyen d'un rayonnement de longueur d'onde adaptée à la résine de la couche CL2, par exemple un 10 rayonnement ultraviolet, en utilisant un masque M1 comportant une ouverture traversante 01, de manière à former dans la couche CL2, au droit de cette ouverture 01 du masque Ml, une région cuite (« cured ») Cl dans laquelle, de manière connue en soi, la structure de la résine été modifiée par le rayonnement.Figures 7 and 8 - Step 1 Starting from a substrate 2, and depositing, for example by epitaxial growth, on the insulating upper face 2a of the substrate 2, a thin layer CL1 of metallic material, substantially of thickness uniform. FIG. 9 - Step 2 A layer CL2 of a photoresist resin is deposited on the layer CL1. The thickness of this CL2 layer is substantially uniform. FIGS. 10 and 11- Step 3 The resin layer CL2 is illuminated by means of wavelength radiation adapted to the resin of the layer CL2, for example ultraviolet radiation, using an M1 mask having an opening through 01, so as to form in the layer CL2, at the right of this opening 01 of the mask M1, a cured region ("cured") C1 in which, in a manner known per se, the structure of the resin has been modified by the radiation .
15 Figure 12- Etape 4 On grave la face supérieure de l'ensemble multicouche de la figure 7 de manière à attaquer chimiquement et retirer la partie de la couche de résine CL2 qui n'a pas été exposée au rayonnement (en dehors de la région cuite C1), ainsi que la partie métallique de la couche CL1 qui lui est sous- 20 jacente, de manière en final à ne conserver que ladite région Cl de la couche de résine CL2 qui été exposée au rayonnement, et la partie métallique de la couche CL1 qui est protégée sous ladite région C1, et qui est destinée à constituer une électrode d'actionnement 5 (ou 5'). Figure 13- Etape 5 25 On grave la face supérieure de la structure multicouche de la figure 1, avec une solution adaptée pour attaquer chimiquement uniquement la partie restante de la couche de résine CL2. Figure 14 - Etape 6 On dépose une couche mince CL3 de matériau diélectrique, 30 recouvrant le substrat 2 et l'électrode 5 (ou 5'). L'épaisseur de cette couche CL3 est inférieure à l'épaisseur de l'électrode 5 (ou 5'), et est de préférence 3031098 28 sen sensiblement uniforme. Cette couche CL3 est destinée en partie à former la couche de diélectrique 7 du dispositif 1 final. Plus cette épaisseur de couche CL3 est faible, et plus la durée et les coûts de fabrication sont avantageusement faibles. Il revient toutefois à 5 l'homme du métier de choisir une épaisseur minimale pour la couche CL3, afin que la couche diélectrique 7 remplisse de manière efficace sa fonction d'isolant électrique et de protection contre la formation d'arcs électriques. Dans un autre variante de l'invention, l'épaisseur de cette couche CL3 peut être supéieure à l'épaisseur de l'électrode 5 (ou 5'), 10 Figure 15- Etape 7 On dépose une couche de résine photorésistante CL4 au-dessus de la couche CL3 de matériau diélectrique. L'épaisseur de cette couche de résine photorésistante CL4 est sensiblement uniforme.Figure 12- Step 4 The top face of the multilayer assembly of Figure 7 is etched to etch chemically and remove the portion of the CL2 resin layer that has not been exposed to radiation (outside the region). C1), as well as the metallic part of the layer CL1 underlying it, so as finally to retain only said region C1 of the layer of resin CL2 which has been exposed to the radiation, and the metal part of the CL1 layer which is protected under said region C1, and which is intended to constitute an actuating electrode 5 (or 5 '). Figure 13- Step 5 The upper face of the multilayer structure of Figure 1 is etched with a solution adapted to etch only the remaining portion of the resin layer CL2. Figure 14 - Step 6 A thin layer CL3 of dielectric material is deposited, covering substrate 2 and electrode 5 (or 5 '). The thickness of this layer CL3 is less than the thickness of the electrode 5 (or 5 '), and is preferably substantially uniform. This layer CL3 is intended in part to form the dielectric layer 7 of the final device 1. The lower this CL3 layer thickness, the lower the duration and the manufacturing costs are advantageously. It is, however, for one skilled in the art to choose a minimum thickness for the CL3 layer, so that the dielectric layer 7 effectively performs its function of electrical insulator and protection against arcing. In another variant of the invention, the thickness of this layer CL3 may be greater than the thickness of the electrode 5 (or 5 '), FIG. 15- Step 7 A layer of photoresistant resin CL4 is deposited over above the layer CL3 of dielectric material. The thickness of this photoresist layer CL4 is substantially uniform.
15 Figures 16 et 17 - Etape 8 On éclaire la couche de résine photorésistante CL4, au moyen d'un rayonnement de longueur d'onde adaptée à la résine de la couche CL4, par exemple un rayonnement ultraviolet, en utilisant un masque M2 comportant une ouverture annulaire traversante 02, qui est positionnée par rapport 20 l'électrode 5, de telle sorte que la tranche 50 de l'électrode 5 (ou 5') se trouve positionnée au droit de cette ouverture 02. On forme ainsi dans la couche CL4, au droit de cette ouverture 02 du masque M2, une région cuite (« cured ») C2 qui entoure l'électrode 5 (ou 5'), et dans laquelle, de manière connue en soi, la structure de la résine a 25 été modifiée par le rayonnement. Figure 18- Etape 9 On grave la face supérieure de la structure multicouche de la figure 17, avec une solution inerte vis à vis de l'électrode d'actionnement métallique 5 et de la région cuite (« cured ») C2, mais adaptée pour 30 attaquer chimiquement la partie non modifiée de la couche CL4 qui n'a pas été éclairée à l'étape précédente, ainsi que la partie exposée de la couche 3031098 29 de diélectrique CL3 qui n'est pas protégée sous la région cuite (« cured ») C2. La partie de la couche de diélectrique CL3 qui est protégée sous la région cuite (« cured ») C2 est destinée en final à former la couche diélectrique 7.FIGS. 16 and 17 - Step 8 The photoresist resin layer CL4 is illuminated by means of a radiation of wavelength adapted to the resin of the layer CL4, for example an ultraviolet radiation, by using an M2 mask comprising a annular opening 02, which is positioned relative to the electrode 5, so that the wafer 50 of the electrode 5 (or 5 ') is positioned at the right of this opening 02. This forms in the CL4 layer at the right of this opening 02 of the mask M2, a cured region C2 which surrounds the electrode 5 (or 5 '), and in which, in a manner known per se, the structure of the resin has been modified by radiation. FIG. 18- Step 9 The upper face of the multilayer structure of FIG. 17 is etched with a solution which is inert with respect to the metal actuation electrode 5 and the cured region C2, but adapted to Chemically etching the unmodified portion of the CL4 layer that was not illuminated in the previous step, as well as the exposed portion of the dielectric layer CL3 that is not protected under the fired region ("cured C2. The part of the dielectric layer CL3 which is protected under the cured region C2 is ultimately intended to form the dielectric layer 7.
5 Figure 19 - Etape 10 On grave la face supérieure de la structure multicouche de la figure 18, avec une solution adaptée, de manière à attaquer chimiquement la région cuite (« cured ») C2 de la couche CL4. A l'issue de cette étape, la région cuite (« cured ») C2 de la couche 10 CL4 est enlevée, et il subsiste sur le substrat 2, l'électrode d'actionnement 5 (ou 5') et la couche diélectrique 7 formée du matériau diélectrique restant de la couche CL3. Figure 20 - Etape 11 On dépose une couche de résine sacrificielle CL5, et recouvrant le 15 substrat 2, l'électrode 5 (ou 5') et la couche diélectrique 7. L'épaisseur de cette couche de résine sacrificielle CL5 est sensiblement uniforme. La face supérieure SUP de cette couche de résine sacrificielle CL5 n'est pas plane et présente un profil non rectiligne correspondant au profil 20 de la face inférieure 3a de la membrane 3 du dispositif 1. Cette face supérieure SUP non plane de la couche de résine sacrificielle CL5 permet ainsi ultérieurement de former le profil de la face inférieure 3a de la membrane 3. Figure 21- Etape 12 25 On forme au moins une couche CL6 de matériau électriquement conducteur, au-dessus de la couche sacrificielle CL5, de manière ultérieurement à former la membrane 3. Etape 13 - Figure 2 On réalise une gravure de la couche sacrificielle CL5 au moyen 30 d'une solution adaptée, de manière à retirer complètement cette couche sacrificielle CL5, et obtenir le dispositif 1 de la figure 2, la couche sacrificielle 3031098 30 CL5 étant remplacée par l'espace d'air 6. 2ème variante de réalisation - Figures 22 à 33 On a représenté sur les figures 22 à 25 une autre variante de réalisation d'un dispositif 1' de l'invention qui se différencie du dispositif 1 5 représenté respectivement sur les figures 2, 4, 5 et 6 par la mise en oeuvre, en remplacement de la couche diélectrique 7, d'une couche diélectrique 7' qui est portée par la membrane 3 et qui est formée sur la face inférieure 3a de la membrane 3. En référence à la figure 22, cette couche diélectrique 7' recouvre de 10 manière continue le décrochement 30 de la face inférieure 3a de la membrane 3 et de préférence au moins une zone centrale de la partie active 31 de la face inférieure 3a de la membrane 3 n'est pas recouverte par cette couche diélectrique 7. De préférence, cette couche diélectrique 7' recouvre également la 15 face inférieure 3a de la membrane dans une zone (Z1, Z2, Z3, Z4) de la partie active 31 de la face inférieure de la membrane 3, qui s'étend depuis ledit décrochement 30, sur une largeur (L1, L2, L3, L4) limitée. Cette couche diélectrique 7' remplit la même fonction de protection que la couche diélectrique 7 qui a été précédemment décrite, c'est-à-dire 20 une fonction de protection contre la formation d'arcs électriques et de court-circuit entre la membrane et l'électrode associée 5 ou 5', en cas de décalage en translation de la membrane 3 parallèlement au substrat 2. Les considérations et explications sur la fonction et les avantages de la couche diélectrique 7 qui ont précédemment été données peuvent donc être 25 transposées à cette couche diélectrique 7', sans qu'il ne soit nécessaire de les répéter. 2ème variante - Procédé de fabrication Un exemple de procédé de fabrication du dispositif 1' va à présent être décrit en référence aux étapes successives des figures 26 à 33. Ces 30 étapes de fabrication sont focalisées sur la fabrication de la partie du dispositif 1 au niveau d'une électrode 5 (ou 5').Figure 19 - Step 10 The upper face of the multilayer structure of Figure 18 is etched with a suitable solution, so as to chemically etch the cured region C2 of the CL4 layer. At the end of this step, the cured region C2 of the layer CL4 is removed, and there remains on the substrate 2, the actuation electrode 5 (or 5 ') and the dielectric layer 7. formed of the remaining dielectric material of the CL3 layer. Figure 20 - Step 11 A sacrificial resin layer CL5 is deposited, and covering the substrate 2, the electrode 5 (or 5 ') and the dielectric layer 7. The thickness of this sacrificial resin layer CL5 is substantially uniform. The upper face SUP of this sacrificial resin layer CL5 is not flat and has a non-rectilinear profile corresponding to the profile 20 of the lower face 3a of the membrane 3 of the device 1. This non-planar upper face SUP of the resin layer sacrificial CL5 thus makes it possible to subsequently form the profile of the lower face 3a of the membrane 3. FIG. 21- Step 12 At least one layer CL6 of electrically conductive material is formed above the sacrificial layer CL5, subsequently to 3. Step 13 - Figure 2 The sacrificial layer CL5 is etched by means of a suitable solution, so as to completely remove this sacrificial layer CL5, and obtain the device 1 of FIG. sacrificial 3031098 30 CL5 being replaced by the air gap 6. 2nd variant embodiment - FIGS. 22 to 33 FIGS. 22 to 25 show another embodiment of FIG. 1 a device 1 'of the invention which is different from the device 1 5 shown respectively in Figures 2, 4, 5 and 6 by the implementation, in place of the dielectric layer 7, a dielectric layer 7 which is carried by the membrane 3 and which is formed on the lower face 3a of the membrane 3. With reference to FIG. 22, this dielectric layer 7 'continuously covers the recess 30 of the lower face 3a of the membrane 3 and preferably at least one central zone of the active portion 31 of the lower face 3a of the membrane 3 is not covered by this dielectric layer 7. Preferably, this dielectric layer 7 'also covers the underside 3a of the membrane in a zone (Z1, Z2, Z3, Z4) of the active portion 31 of the lower face of the membrane 3, which extends from said recess 30, over a limited width (L1, L2, L3, L4) . This dielectric layer 7 'fulfills the same protective function as the dielectric layer 7 which has been previously described, that is to say a protection function against arcing and short-circuiting between the membrane and the associated electrode 5 or 5 ', in the case of displacement in translation of the membrane 3 parallel to the substrate 2. The considerations and explanations of the function and the advantages of the dielectric layer 7 which have previously been given can therefore be transposed to this dielectric layer 7 ', without it being necessary to repeat them. 2nd Variant - Manufacturing Process An example of a method of manufacturing the device 1 'will now be described with reference to the successive steps of FIGS. 26 to 33. These manufacturing steps are focused on the manufacture of the part of the device 1 at the level of FIG. of an electrode 5 (or 5 ').
3031098 31 Figure 26- Etape 1 : On part d'une structure multicouche identique à celle de la figure 13, et on dépose, sur la face supérieure isolante 2a du substrat 2, et de l'électrode 5 (ou 5'), une couche sacrificielle CL2'.FIG. 26: Step 1: Starting from a multilayer structure identical to that of FIG. 13, and depositing, on the insulating upper face 2a of the substrate 2, and of the electrode 5 (or 5 '), a sacrificial layer CL2 '.
5 L'épaisseur de cettz couche sacrificielle CL2' est sensiblement uniforme. Figure 27- Etape 2 On dépose une couche mince CL3' de matériau diélectrique, recouvrant la couche sacrificielle CL2'.The thickness of this sacrificial layer CL 2 'is substantially uniform. Figure 27- Step 2 is deposited a thin layer CL3 'of dielectric material, covering the sacrificial layer CL2'.
10 L'épaisseur de cette couche CL3' est sensiblement uniforme. L'épaisseur de cette couche CL3' est inférieure à l'épaisseur de l'électrode 5 (ou 5'), mais pourrait dans une autre variante être supérieure à l'épaisseur de l'électrode 5 (ou 5'). Cette couche CL3' est destinée en partie à former la couche de diélectrique 7' du dispositif 1' final.The thickness of this layer CL3 'is substantially uniform. The thickness of this layer CL3 'is less than the thickness of the electrode 5 (or 5'), but could in another variant be greater than the thickness of the electrode 5 (or 5 '). This layer CL3 'is intended in part to form the dielectric layer 7' of the device 1 'final.
15 Figure 28 - Etape 3 On recouvre la couche diélectrique CL3' d'une couche CL4' d'une résine photorésistante. L'épaisseur de cette couche CL4' est sensiblement uniforme. Figures 29 et 30- Etape 3 20 On éclaire la couche de résine photorésistante CL4', au moyen d'un rayonnement de longueur d'onde adaptée à la résine de la couche CL4', par exemple un rayonnement ultraviolet, en utilisant un masque M2 comportant une ouverture annulaire traversante 02, qui est positionnée par rapport l'électrode 5, de telle sorte que la tranche 50 de l'électrode 5 se 25 trouve positionnée au droit de cette ouverture 02. On forme ainsi dans la couche CL4', au droit de cette ouverture 02 du masque M2, une région cuite (« cured ») C2 qui entoure l'électrode 5, et dans laquelle, de manière connue en soi, la structure de la résine a été modifiée par le rayonnement.Figure 28 - Step 3 The dielectric layer CL3 'is covered with a CL4' layer of a photoresist resin. The thickness of this layer CL4 'is substantially uniform. FIGS. 29 and 30- Step 3 The photoresist resin layer CL4 'is illuminated by means of wavelength radiation adapted to the resin of the layer CL4', for example ultraviolet radiation, using an M2 mask having an annular through opening 02, which is positioned relative to the electrode 5, so that the wafer 50 of the electrode 5 is positioned at the right of this opening 02. Thus, in the layer CL4 ', the right of this opening 02 of the mask M2, a cured region C2 which surrounds the electrode 5, and wherein, in a manner known per se, the structure of the resin has been modified by the radiation.
30 Figure 31 - Etape 4 On grave la face supérieure de la structure multicouche de la figure 3031098 32 30, de manière à attaquer chimiquement la partie non modifiée de la couche CL4' qui n'a pas été éclairée à l'étape précédente, ainsi que la partie exposée de la couche de diélectrique CL3 qui n'est pas protégée sous la région cuite (« cured ») C2.FIG. 31 - Step 4 The upper face of the multilayer structure of FIG. 3031098 32 30 is etched so as to etch the unmodified portion of the layer CL4 'which has not been illuminated in the previous step, and the exposed portion of the dielectric layer CL3 which is not protected under the cured region C2.
5 Figure 32 - Etape 5 On grave la face supérieure de la structure multicouche de la figure 31, avec une solution adaptée de manière à attaquer chimiquement la partie restante de la couche CL4'. La couche sacrificielle CL2' n'est pas retirée. La partie restante de la couche de diélectrique CL3' est destinée en final à 10 former la couche diélectrique 7'. La face supérieure SU P de la structure multicouche de la figure 32 n'est pas plane et présente un profil non rectiligne correspondant au profil de la face inférieure 3a de la membrane 3 du dispositif 1'. Figure 33 - Etape 6 15 On dépose au moins une couche CL6' de matériau électriquement conducteur, au-dessus de la couche sacrificielle CL2' et de la couche de diélectrique CL3', de manière ultérieurement à former la membrane 3. Etape 7 - Figure 21 On réalise une gravure de la couche sacrificielle CL2' au moyen 20 d'une solution adaptée, de manière à retirer complètement cette couche sacrificielle CL2', et obtenir le dispositif de la figure 22, la couche sacrificielle CL2' étant remplacée par l'espace d'air 6. Dans les variantes particulières de réalisation qui ont été décrites en référence aux figures annexées, la membrane de commutation 3 est 25 flexible et déformable électrostatiquement sous l'action des électrodes d'actionnement 5 ou 5'. Dans une autre variante de réalisation de l'invention, il est possible de réaliser un dispositif microélectromécanique ou nanoélectromécanique dont la ou les électrodes d'actionnement permettent de déplacer la membrane de commutation 3 ou de modifier l'orientation de 30 la membrane de commutation 3, sans la déformer. Dans ce cas, la membrane 3 peut être plus épaisse.Figure 32 - Step 5 The upper face of the multilayer structure of Figure 31 is etched with a solution adapted to etch the remaining portion of the CL4 'layer. The sacrificial layer CL2 'is not removed. The remaining portion of the dielectric layer CL3 'is ultimately intended to form the dielectric layer 7'. The upper face SU P of the multilayer structure of FIG. 32 is not flat and has a non-rectilinear profile corresponding to the profile of the lower face 3a of the membrane 3 of the device 1 '. FIG. 33 - Step 6 At least one layer CL6 'of electrically conductive material is deposited above the sacrificial layer CL2' and the dielectric layer CL3 ', subsequently forming the membrane 3. Step 7 - FIG. The sacrificial layer CL2 'is etched by means of a suitable solution, so as to completely remove this sacrificial layer CL2', and obtain the device of FIG. 22, the sacrificial layer CL2 'being replaced by the 6. In the particular embodiments which have been described with reference to the appended figures, the switching membrane 3 is flexible and electrostatically deformable under the action of the actuating electrodes 5 or 5 '. In another variant embodiment of the invention, it is possible to produce a microelectromechanical or nanoelectromechanical device whose operating electrode or electrodes make it possible to move the switching membrane 3 or to modify the orientation of the switching membrane 3 without distorting it. In this case, the membrane 3 may be thicker.
3031098 33 Dans une autre variante, la membrane 3 pourrait être ancrée ou être reliée mécaniquement au substrat 2 ou aux piliers 4, au moyen d'un ou plusieurs éléments de liaison permettant sa mobilité en translation parallèlement au substrat. Dans une autre variante, il est également 5 possible de combiner au sein d'un même dispositif une couche diélectrique 7 et une couche diélectrique 7'. 10In another variant, the membrane 3 could be anchored or be mechanically connected to the substrate 2 or the pillars 4, by means of one or more connecting elements allowing its mobility in translation parallel to the substrate. In another variant, it is also possible to combine within the same device a dielectric layer 7 and a dielectric layer 7 '. 10
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EP1705676A1 (en) * | 2005-03-21 | 2006-09-27 | Olivier Millet | RF MEMS switch with a flexible and free switch membrane |
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