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EP1390794A2 - Procede de fabrication d'un micro-miroir optique et micro-miroir ou matrice de micro-miroirs obtenus par ce procede - Google Patents

Procede de fabrication d'un micro-miroir optique et micro-miroir ou matrice de micro-miroirs obtenus par ce procede

Info

Publication number
EP1390794A2
EP1390794A2 EP02704816A EP02704816A EP1390794A2 EP 1390794 A2 EP1390794 A2 EP 1390794A2 EP 02704816 A EP02704816 A EP 02704816A EP 02704816 A EP02704816 A EP 02704816A EP 1390794 A2 EP1390794 A2 EP 1390794A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
support
micro
articulation
produced
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02704816A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Serge Valette
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teem Photonics SA
Original Assignee
Teem Photonics SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teem Photonics SA filed Critical Teem Photonics SA
Publication of EP1390794A2 publication Critical patent/EP1390794A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0062—Devices moving in two or more dimensions, i.e. having special features which allow movement in more than one dimension
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/045—Optical switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0181—See-saws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05—Type of movement
    • B81B2203/058—Rotation out of a plane parallel to the substrate

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing an optical micro-mirror as well as an optical micro-mirror or an array of micro-mirrors obtained by the method of the invention. These micro-mirrors are suitable for being controlled electrically.
  • Micro-mirrors are generally used in systems involving deflections of light beams and in particular in optical routing systems or in image projection systems.
  • micro-mirrors most often using electrostatic, electro-magnetic, piezoelectric or thermoelastic forces
  • They generally use hinge configurations allowing, depending on the complexity of the technological steps involved, to oscillate around an axis (single hinge) or two axes of rotation (double hinge) most often oriented orthogonally.
  • Figure la shows a view of such a micro-mirror with electrostatic controls allowing rotation along 2 perpendicular axes, used in optical routing systems.
  • On the support 1 are made the fixed frame 2 of the micro-mirror and the mobile parts 3 and 4 articulated respectively around the hinges 5 and 6 which allow the desired rotations around the 2 orthogonal axes.
  • Each axis of rotation passes through a separate hinge.
  • the mobile part 4 is covered with a layer of high reflectivity.
  • Figure 1b gives a very schematic sectional view of the various elements forming this type of micro-mirror (section along the axis of the hinge 5). This figure also shows the different control electrodes 7, 8, 9 and 10 of the micro-mirror.
  • the opposite electrodes 7 and 8 make it possible to rotate the mobile part 3 around the hinge 5, while the opposite electrodes 9 and 10 make it possible to rotate the mobile part around the hinge 6.
  • the manufacturing steps consist, from a mechanical support, of a series of deposits and engravings of suitable materials allowing - the production of the various elements of the micromirror (control electrodes, moving parts, hinges ...) and involve the use of one or more sacrificial layers, the removal of which makes it possible to free the movable part or parts.
  • the materials used to make the moving part or parts of the micro-mirrors are in most cases amorphous or poly-crystalline materials (poly-crystalline silicon, aluminum, various metals, etc.) deposited by very conventional techniques (evaporation under vacuum, sputtering, CVD vapor deposition, etc.).
  • the materials used to make the sacrificial layer (s) can be of different types (silica, various organic materials, etc.) but are always obtained by deposition techniques (CVD, spinner deposition, sputtering, etc.) which generally do not lead to very precise control of the thicknesses involved (typically a few tens of nanometers for thicknesses of the order of a micron) but which have the advantage of being very flexible to use.
  • CVD chemical vapor deposition
  • spinner deposition spinner deposition
  • sputtering etc.
  • the subject of the present invention is a method for producing an optical micro-mirror as well as an optical micro-mirror or an array of micro-mirrors obtained according to the method of the invention. not having the drawbacks of the prior art.
  • the micro-mirror obtained according to the method of the invention exhibits excellent precision of angular excursion, while exhibiting good angular excursion.
  • the mobile part of the micro-mirror obtained according to the method of the invention has mechanical qualities which lead to obtaining excellent flatnesses.
  • the micro-mirror of the invention can be both of the hinged micro-mirror type (single or double) and of the pivot micro-mirror type; this latter type of micro-mirror is original and can precisely be obtained using the process of the invention.
  • the invention relates to a method of manufacturing an optical micro-mirror comprising a fixed part, a mobile part connected to the fixed part by articulation means, the mobile part further comprising means reflection.
  • This process comprises the following stages: a) production of a stack formed of a mechanical support, of a sacrificial layer of determined thickness of thermal oxidation material called, first layer and of an assembly intended to form the part mobile and comprising at least one layer of material called the second layer b) production of the articulation means, c) production of the mobile part by etching at least the second layer of material, so as to obtain at least one pattern, d ) elimination at least in part of the sacrificial layer so as to release said movable part which is then connected to the rest of the micro-mirror corresponding to the fixed part, by the articulation means.
  • the steps of the method of the invention can be carried out in the previous order or in a different order, moreover in certain embodiments some of the steps can be inserted in other steps.
  • the support or the layers do not are not necessarily formed of a single material, thus, the support can comprise several layers and the layers can comprise several sublayers.
  • the use of a layer of thermal oxidation material makes it possible to have a layer of extremely well controlled thickness which plays the role of sacrificial layers.
  • the value of the angular excursion of the movable part can therefore be very precise and reproducible, it can also be of significant value.
  • the sacrificial layer of thermal oxidation material has a thickness greater than or equal to 1 micron.
  • the method of the invention makes it possible to obtain layers of thermal silica with precisions of the order of a few nanometers over total thicknesses of a few microns or a few tens of microns, approximately 10 times better than those obtained in the prior art on the thickness values of the sacrificial layers; the resulting gain in angular precision will also be of the order of a factor of 10.
  • the thermal oxidation layer can be partially removed; it must be engraved at least to allow the release of the movable part.
  • the reflecting means are produced on the second layer by mono or multilayer deposition of reflecting materials such as metals, for example gold, silver, aluminum or dielectrics, for example Si0 2 ⁇ Ti0 2 or Si0 2 ⁇ HF0 2 ; these materials are deposited for example by sputtering or vacuum evaporation on the second layer generally after step b).
  • reflecting materials such as metals, for example gold, silver, aluminum or dielectrics, for example Si0 2 ⁇ Ti0 2 or Si0 2 ⁇ HF0 2 ; these materials are deposited for example by sputtering or vacuum evaporation on the second layer generally after step b).
  • the reflecting means are then produced by the second layer itself.
  • the method further comprises a step of epitaxy of the second layer, the reflecting means then being produced on the second layer after epitaxy.
  • the epitaxy of the second layer allows an increase in the thickness of this layer with the best possible mechanical continuity and the obtaining of a slightly deformable layer of high mechanical quality (in particular mechanical resistance) which will retain excellent flatness even after step d) of release.
  • the second layer is a layer of monocrystalline material.
  • the use for the mobile part of monocrystalline materials makes it possible to obtain a great flatness of the surface on which the layer of reflectivity is deposited.
  • step a) comprises the production of the thermal oxidation layer on the support, then the deposition of the second layer on the thermal oxidation layer.
  • deposition is meant according to the invention any type of deposition including the transfer of a layer.
  • step a it is therefore possible either to carry out successively the various steps, or to take directly a semiconductor wafer on insulator such as SOI called "Silicon On Insolator" in English terminology, commercially available.
  • SOI substrates using a layer of thermal silica for example the wafers sold under the name "Unibond” by the company SOITEC will be favorably used.
  • step a) comprises a transfer onto the mechanical support, of the second layer, the support and ⁇ or the second layer comprising on their faces to transfer a thermal oxidation layer which will form after transfer the first layer.
  • the transfer comprises a sealing step (of the support or of the oxide layer on the one hand and of the second layer or of the oxide layer on the other hand) by molecular adhesion.
  • a sealing step of the support or of the oxide layer on the one hand and of the second layer or of the oxide layer on the other hand.
  • the second layer can be associated with an intermediate support by a connecting zone capable of allowing the withdrawal of the intermediate support after postponement or in certain specific cases before postponement.
  • this bonding zone is a weakening zone obtained by ion implantation (see in particular US Pat. No. 5,374,564 - US 6,020,252) and ⁇ or by creation of porosity in the second layer, the withdrawal of intermediate support is produced according to this embrittlement zone by an appropriate treatment such as the application of mechanical forces, and ⁇ or the use of a heat treatment.
  • this bonding zone is a sacrificial layer which is attacked chemically to allow the withdrawal of the intermediate support.
  • the transfer technique used in this second mode allows the implementation of at least two plates assembled favorably by molecular adhesion techniques and also makes it possible to overcome the limitations of angular excursion without losing precision in the thickness of the or sacrificial layers (which largely determines the precision on the angular excursion).
  • the thermal oxide layer is preferably produced by high temperature oxidation under a dry atmosphere (between 800 ° C and 1100 ° C under oxygen) or under a humid atmosphere (between 800 ° C and 1100 ° C under water vapor) and at atmospheric or high pressure.
  • a localized etching of the layer or layers placed above the support is carried out before step d), so as to form at at least one via and epitaxy is carried out through each via, the epitaxy material in each via forming all or part of an articulation element of the articulation means.
  • the articulation elements can be produced respectively in several parts, in particular in the case of the second embodiment using the transfer of the second layer.
  • the articulation means of the invention are produced by: - localized etchings before transfer, so as to form at least one first via in the layer or layers placed above the support, and so as to form at minus a second via in the layer or layers placed on the second layer, facing the support,
  • a single articulation element is produced and disposed under the mobile part so as to form a pivot for said part, this pivot connecting the mobile part to the fixed part.
  • the pivot can be centered or not under the mobile part according to the applications.
  • two articulation elements are produced and arranged on the side and other of the movable part so as to form a hinge connecting it to the fixed part.
  • the articulation means are produced by etching the second layer, this etching being able to be carried out at the same time as that allowing the mobile part to be produced.
  • hinge-type articulation means can also be produced as described above by epitaxy through vias.
  • the support is silicon
  • the first layer is a thermal silicon oxide
  • the second layer is monocrystalline silicon
  • the articulation means are made of monocrystalline silicon.
  • the method of the invention involves a thinning: of the second layer to reduce the inertia of the mobile part and allow the operation of the micro-mirror at high frequencies.
  • This thinning of the second layer can be achieved either by the creation of a weakening zone at a depth in the second layer such that the remaining thickness, after removal of the surplus (the surplus can be an intermediate support), corresponds to the 'desired thickness for the second layer, either by a step of reactive chemical or ionic etching or mechanical-chemical polishing to the desired thickness or by combination of all these techniques. If the thinning step results in excessively small thicknesses of the second layer, this thickness can be increased during an epitaxy step.
  • At least one cavity is produced in the mechanical support facing at least one zone of one of the ends of the mobile part, by etching the support in a geometric shape and dimensions which make it possible to separate the parameters of dimension of the micro-mirror and of total angular excursion ⁇ along the different axis or axes of rotation.
  • the cavity or cavities of the support are produced by advantageously anisotropic etching, for example by wet etching or by dry method of the ion etching or reactive ion etching type.
  • the support comprises in the case of a pivoting micro-mirror a peripheral cavity opposite a peripheral zone of the end of the movable part.
  • the method of the invention comprises a step of producing control means by the formation of facing electrodes on the mechanical support and on the mobile part.
  • the electrodes are formed by an ion implantation of dopants followed or not by an appropriate thermal diffusion of the dopants.
  • connection lines of the electrodes to a control electronics can be made in different ways and in particular also by a ion implantation of dopants whether or not followed by appropriate thermal diffusion of the dopants. These lines are advantageously made on the face of the support opposite the mobile part, the electrodes of the mobile part being advantageously connected to some of these lines by means of articulation means. Contacts can also be provided at the ends of these lines for connection to the control electronics.
  • the connection lines of the different electrodes are produced by metallized holes through the support, the electrodes of the movable part being advantageously connected to some of these metallized holes by means of articulation means; contact sockets can also be provided at the ends of these lines for connection to the control electronics.
  • the invention can also use electrical control means using other forces than electrostatic forces and for example electromagnetic, or piezoelectric or thermoelastic forces.
  • forces for example electromagnetic, or piezoelectric or thermoelastic forces.
  • the control of the mobile parts by magnetic forces requires the production of windings and magnets adapted to generate the necessary magnetic fields.
  • the movable part comprises at least two parts, a first part comprising the reflection means and at least a second part surrounding the first part, the articulation means connecting said second part to the fixed part and intermediate articulation means connecting the first part of the movable part to the second part.
  • the articulation means of a micro-mirror can comprise at least one hinge or a pivot.
  • the intermediate articulation means comprise at least one hinge.
  • a pivot allows the movable part to move in all directions around an axis of symmetry passing through the pivot and perpendicular to the plane of the support.
  • articulation means and the intermediate articulation means are formed by hinges, in general a hinge composed of 2 elements is necessary to articulate each part of the movable part, the elements of the hinge being situated on either side other of this moving part.
  • Each hinge allows a movement of the part with which it is associated around an axis passing through the elements of the hinge called the axis of the hinge and which is parallel to the plane of the support.
  • each hinge is arranged so that its axis makes in a plane parallel to the support a determined angle generally equal to 90 ° with the axis of the other hinge.
  • the method of the invention applies as well to the production of an individual micro-mirror as to a matrix of micro-mirrors; these micro-mirrors being able to be controlled independently of each other.
  • the invention also relates to the micro-mirror obtained according to the method described above as well as a matrix of such micro-mirrors.
  • the term matrix includes the bar which is a special case of a matrix whose elements are arranged along a single axis.
  • FIGS. 2a to 2i schematically represent in section the different stages of a first method of manufacturing a micro-mirror according to the invention
  • FIGS. 3a to 3g schematically represent in section the different stages of a second method of manufacturing the fixed part of a micro-mirror according to the invention
  • FIGS. 3g and 4g schematically show in section the different steps of a second method of manufacturing the movable part of a micro-mirror according to the invention
  • FIGS. 3g and 4g schematically show in section the different steps allowing after postponement structures obtained in FIGS. 3g and 4g to produce a micro-mirror according to this second mode
  • FIGS. 6a to 6g schematically represent in section the different stages of a third method of manufacturing the fixed part of a micro-mirror according to the invention
  • FIG. 7a to 7c schematically show in section different positions of a movable part connected to the fixed part by a pivot
  • FIG. 8a and 8b respectively give a general perspective of an example of pivot micro-mirror of the invention and an example of a simple hinge micro-mirror of the invention
  • FIG. 9a to 9c show top views of different micro-mirrors of the invention showing in particular different geometries of electrodes allowing rotations around one (fig.9a), two (fig.9b) or four axes of rotation (fig. 9c).
  • the first process is carried out on a plate while the second process is carried out on two separate plates A and B then transferred.
  • the first embodiment of the micro-mirror of the invention which is implemented on a wafer is illustrated in the different figures 2.
  • an undoped silicon support 21 is used, on which a dielectric layer of thermal silica 22 is grown.
  • a layer of monocrystalline silicon with a surface .20 is then deposited by all known techniques of deposition and especially those of the thin layer transfer.
  • FIG. 2b shows the construction of the electrodes of the electrical control means par. the formation of different doped zones 24, 24 'and 23 in the upper part of the undoped silicon support 21 and in the surface layer of monocrystalline silicon 20. These zones are obtained by ion implantation of doping atoms (in general Boron or Phosphorus) at different energies depending on the desired location depth, whether or not followed by thermal annealing.
  • doping atoms in general Boron or Phosphorus
  • the energy of implantation will typically range between 20 and 300 keV and the implanted dose between 10 14 and 10 1 S cm “2 'As an example, in the layer 20, of thickness W typically between 0.1 micron and 0.6 micron, the implantation energies for forming the zones 23 will be low (15 to 100 keV) while in the support 21, the implanted ions having to pass through the layer of silica 22 of thickness W and partly the silicon layer 21, the implantation energies for forming the zones 24 and 24 ′ will be higher (generally greater than 100 keV). For a mobile part with a single pattern, a only doped zone 23 may suffice.
  • FIG. 2c shows the formation of the location 25 of the future pivot by local etching of the layers 20 and 22 to form a via, preferably above an implanted area 24 '.
  • Figure 2d illustrates an epitaxy step. This step makes it possible both to produce the pivot in doped monocrystalline silicon and to increase the thickness of the surface silicon 20 in order to increase the mechanical rigidity of what will form the mobile part of the micro-mirror.
  • the production of the articulation means is advantageously made of monocrystalline silicon to allow the obtaining of mechanically solid articulation means.
  • the doping of the epitaxy material can be modified and for example chosen higher at the start of the process (corresponding to the formation of the pivot 27 which is advantageously electrically connected to an implanted area of the support) than at the end process where it is only a question of increasing the thickness of the layer 20 to form the monocrystalline silicon layer 26, the thickness of which may reach several microns according to the desired specifications.
  • the depression 28 which may appear in this epitaxial layer results from the presence of local etching 25.
  • FIG. 2e shows a section of the device after the epitaxy and thinning step, for example by mechanical-chemical polishing necessary to erase the depression 28 and obtain a layer of monocrystalline silicon 26 of perfect flatness.
  • Other thinning techniques can of course be used and in particular those described in US Patent 5,374,564 or US Patent 6,020,252. :
  • FIG. 2f shows the production of the reflection means by the formation on the layer 26 of a mirror layer of high reflectivity 29 at the wavelengths of use of the micro-mirror, for example by a metallic deposit or dielectric multilayers.
  • Figure 2g illustrates the etching step of the future mobile part of the micro-mirror.
  • This engraving involves layers 29 and 26 and possibly the layer of thermal silica 22.
  • This etching is carried out for example by all types of etching adapted to the materials used. clearance (ion etching, reactive ion etching and ⁇ or chemical etching)
  • this etching is carried out through a mask (not shown) by a first reactive ion attack, for example with chlorinated gases to attack the aluminum, then by a second reactive ion attack using for example an SF S gas to attack the silicon.
  • a first reactive ion attack for example with chlorinated gases to attack the aluminum
  • a second reactive ion attack using for example an SF S gas to attack the silicon.
  • FIG. 2h shows a section of the component after removal of the sacrificial layer of silica 22 at least under the mobile part of the micro-mirror and therefore the release of this mobile part.
  • the removal of the layer 22 is carried out for example for a layer of silicon oxide by a chemical attack based on hydrofluoric acid or by a reactive ionic attack based on fluorinated gases.
  • This configuration therefore has the drawback, for a given pivot height H, of fully link the total angular excursion ⁇ and the dimension L of the mobile part in the plane of rotation considered.
  • FIG. 2i gives a means of circumventing this drawback by producing in the support 21 cavities 19 which may or may not pass through, the inner edges of which are located at a distance L ′ from the axis of the pivot smaller than L / 2 and the outer edges at A distance greater than L / 2.
  • the angular excursion ⁇ defined by the tangent relation ⁇ H / L 'does not then depend on L'and no longer on L.
  • This cavity can be easily produced by the rear face of the plate, for example by preferential chemical etching as illustrated in FIG.
  • FIGS. 3, 4 and 5 The second embodiment of the invention which carries out the steps of the process on two plates A and B then which transfers these plates is shown in FIGS. 3, 4 and 5.
  • FIG. 3c illustrates a step of thermal oxidation of the support, intended to form a layer of thermal oxide 32 of perfectly controlled thickness and generally between 1 and 3 microns; during this step, generally carried out at high temperature, there is diffusion of dopants from the implanted zones and increase in the volume occupied by these zones.
  • FIG. 3d shows the next step corresponding to the localized etching 34 of the thermal silica layer 32 above the doped zone 33 ′ to form a via.
  • FIG. 3e illustrates a step of epitaxy of the support which makes it possible to grow monocrystalline silicon doped in via 34.
  • the part of the articulation element 35 thus formed is of thickness generally very slightly greater than the thickness of the silica layer 32, this part of the element will constitute a part of the future pivot.
  • Figure 3f illustrates a chemical mechanical polishing step intended to planarize the surface of ..; the plate A and "erasing" the possible excess thickness of the articulation element 35.
  • FIG. 3g represents a step of etching cavities 36 which make it possible to separate the dimensions of the mobile part and the maximum angular excursion ⁇ of said part.
  • the dimensions (position relative to the axis of the future pivot, width and depth) of the openings 36 are determined from the dimensions of the mobile part and of the excursion angular ⁇ desired according to the different axes of rotation.
  • the cavities 36 can have a thickness much less than the thickness of the support 31.
  • These cavities can be of any shape.
  • FIGS. 4 show the different stages of manufacturing the wafer B.
  • a substrate 41 for example made of monocrystalline silicon, in which an electrode 43 is formed, for example by an ion implantation of dopants ( fig.4b) whether or not followed by thermal annealing.
  • a thermal oxide layer 42 (fig.4c) is formed in the same way as for layer 32.
  • This layer 42 is then etched to form a via 44 (fig.4d) which extends to l 'electrode 43; this opening has dimensions very close to those of the opening 34 (fig.3d); an epitaxy step (fig.4e) from the monocrystalline silicon then makes it possible to form in the opening 44 another part of the articulation element which is made of doped monocrystalline silicon 45.
  • a chemical mechanical polishing step (fig.4f) allows if necessary to obtain a perfect planarization of the surface of the wafer B.
  • the step illustrated in FIG. 4g consists in creating a connection zone 46 in the wafer 41 such as a weakening zone created for example by implantation of ions.
  • This zone delimits in the wafer a layer (previously called second layer) of thickness typically between 0.1 and 2 microns between the silica layer 42, and the rest of the wafer (which may be an intermediate support).
  • This weakening zone makes it possible to separate the second layer from the rest of the wafer, either before transfer but more generally after transfer (see in particular US Patents 5,374,564 and US 6,020,252).
  • the first step illustrated in FIG. 5a consists in assembling the two plates A e B with the oxidized face against the oxidized face. During this assembly, the positioning of the two plates is carried out so as to align the two articulation elements 35 and 45 and form a single element 47 which will be the future pivot.
  • the sealing can favorably be carried out by known techniques of molecular adhesion.
  • the upper part of the layer 41 of the wafer B is separated from the assembly A and B at the level of the weakened zone 46.
  • This separation can favorably be made from a heat treatment. and ⁇ or mechanical.
  • the method may further comprise (see FIG. 5c) an epitaxy step intended to increase the thickness of the monocrystalline film 41 ′ in order to increase the mechanical rigidity of what will form the movable part of the mirrors, this step can be followed by a chemical mechanical polishing step to planarize the surface.
  • the final thickness of this layer 41 ′ is for example from 5 to 60 ⁇ m.
  • a layer 48 of high reflectivity at the working optical wavelengths, either metallic or dielectric multilayer, is then deposited on the layer 41 '.
  • FIG. 5d shows the next step of etching the layers 41 ′ and 48 according to the desired pattern for the mobile part of the future micro-mirror. This engraving is carried out through a mask not shown.
  • FIG. 5e illustrates the step of releasing the mobile part around the pivot 47 by removing the sacrificial layers of thermal silica by chemical attack for example as described for FIG. 2h.
  • two articulation elements could have been made (respectively in one part or in two parts) in one thermal oxide so as to form a hinge; in this case, the articulation elements are preferably arranged on either side of the movable part and between the latter and the fixed part.
  • the preceding figures have not shown the electrode connection lines and the contact points to control electronics.
  • connection lines can be produced in different ways and in particular by ion implantation of dopants followed or not by an appropriate thermal diffusion of the dopants. These lines are advantageously made on the front face of the support opposite the mobile part, the electrode or electrodes of the mobile part being advantageously connected to some of these lines by means of articulation elements. These connection lines can also be produced by metallized holes through the support, the electrode or electrodes of the mobile part being connected to some of these metallized holes advantageously by means of the articulation elements.
  • FIG. 3g is shown in dotted lines, the embodiment through the support of metallized holes 70 connecting the electrodes 33 and 33 ′ to contact sockets 71.
  • the micro-mirror When the micro-mirror must rotate around at least two perpendicular axes of rotation while retaining the advantage of separating the value of the angular excursion ⁇ , from the dimension L of the movable part, it is advantageously carried out in the support, cavities completely surrounding the pivot 47.
  • the connection lines are made on the front face of the support, so as not to cut through the cavities, the electrical connection lines (shown by way of example in the figures 9 and designated by 60) supplying the various electrodes, the support is etched to form a peripheral cavity there before forming the doped areas 33, 33 '.
  • FIG. 6 illustrate this variant of the process.
  • a cavity 36 is formed by etching carried out by different methods such as reactive ion etching (corresponding to the shape of the cavity in FIG. 3g) where the preferred chemical etching (corresponding to the shape of the cavity in Figure 6b).
  • the geometry (shapes and dimensions) of the cavity 36 is determined from the shape (which can be circular, square, rectangular, octagonal ...) and dimensions of the moving part of the micro-mirror and the value of the total angular excursion ⁇ desired along the different axes of rotation; the value of the total angular excursion ⁇ can moreover take different values ⁇ x , ⁇ 2 ... along each of the axes of rotation.
  • FIG. 6c embdiments of the doped zones
  • FIG. 6d production of the thermal oxide
  • FIG. 6e production of a via 34 in the oxide layer
  • FIG. 6f epitaxy to produce a part of the pivot
  • Figure 6g planearization of the structure
  • the plate obtained in FIG. 6g is then transferred to the plate obtained in FIG. 4g, for example, and the rest of the steps of the process are carried out as described with reference to FIGS.
  • the micro-mirror obtained is shown in Figures 7.
  • Figures 7a, 7b and 7c there are respectively shown three examples of positions of the movable part of this pivot micro-mirror.
  • FIG. 7a shows the mobile part arranged in a plane parallel to the plane of the support
  • FIG. 7b illustrates the mobile part which has pivoted along an axis of rotation perpendicular to that of the pivot and perpendicular to the plane of the figure, one of the ends of the mobile part is located in the cavity 36
  • FIG. 7c illustrates the mobile part which has pivoted around the same axis of rotation but at 180 °, the opposite end of the movable part is in turn in the cavity 36.
  • FIG. 8a gives a schematic perspective view of a pivot micro-mirror 47 and FIG. 8b schematically illustrates in perspective a micromirror with a simple hinge 57, said hinge being in this example produced by etching the second layer.
  • the advantage of pivoting micro-mirrors for certain applications is that, thanks to a suitable electrode configuration but without modification of the main manufacturing steps, oscillate along several axes of rotation and in particular according to two perpendicular axes.
  • Figure 9a shows a top view of an electrode geometry in the fixed part.
  • the electrodes 33 allowing the mobile part to oscillate in 2 positions around a single axis of rotation RI are 2 in number and are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation RI which passes through the pivot 47, the electrode 33 'central allows with the pivot, the electrical connection of the electrode of the movable part.
  • Figure 9b shows a geometry of electrodes
  • FIG. 9c gives an example with 4 axes of rotation (RI, R2, R3, R4) at 45 ° from each other and 4 pairs of electrodes 33 arranged in sectors around the axis of the pivot.
  • FIGS. 9a, 9b and 9c the various key elements of the micro-mir ⁇ irs are shown in transparency.
  • the sets of lower electrodes 33 (electrodes of the fixed part) and the upper electrode 43 (electrode of the mobile part) are shown; the lower electrode 33 ′ which is electrically connected to the upper electrode by the pivot 47 is drawn in dark gray while in FIG. 9b the two sets of electrodes allowing the rotation control of the micro-mirror along each of the axes of perpendicular rotation are drawn with two lighter but different shades of gray.
  • the reflecting surface 48 of the movable part and the traces 50 and 51 of the engraved zones 36 allowing the separation of the variables dimension of the micro-mirror and total angular excursion ⁇ are also shown.
  • connection lines 62 from the electrodes to the contact sockets 60 are also shown very schematically, these contact sockets being able to be connected to a control electronics (not shown).
  • the various preceding functionalities are of course achievable both in the case of the use of a single plate and of several plates.
  • the method using at least two wafers allows more possibilities.
  • the use of more than two plates can allow in particular the production of more complex structures and in particular the production of several mobile parts superimposed one above the other by means of articulation means; at least, the last movable part comprising reflecting means.
  • the superposition of these moving parts in planes parallel to the support makes it possible to have a micro-mirror with even more degrees of freedom.
  • the method of the invention applies completely to this type of structure, considering that each movable part is produced successively above a support which can then be either a mobile part produced before, or the first corresponding support to the fixed part.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un micro-miroir optique comportant une partie fixe, une partie mobile, avec des moyens de réflexion, reliée à la partie fixe par des moyens d'articulation. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) réalisation d'un empilement formé d'un support mécanique (21), d'une première couche (22) de matériau d'oxydation thermique et d'au moins une deuxième couche (26) de matériau destinée à former la partie mobile, b) réalisation des moyens d'articulation (27), c) réalisation des moyens réflecteurs (29) sur la deuxième couche, d) réalisation de la partie mobile par gravure d'au moins la deuxième couche de matériau, e) élimination de la couche d'oxydation thermique pour libérer ladite partie mobile. Applications possibles aux systèmes de routage optique ou de projection d'images.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN MICRO-MIROIR OPTIQUE ET MICRO-MIROIR OU MATRICE DE MICRO-MIROIRS OBTENUS PAR CE
PROCEDE
Domaine technique
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un micro-miroir optique ainsi qu'un micro-miroir optique ou une matrice de micro-miroirs obtenu par le procédé de l'invention. Ces micro-miroirs sont aptes à être commandés électriquement.
Les micro-miroirs sont utilisés généralement dans des systèmes mettant en jeu des déflexions de faisceaux lumineux et en particulier dans les systèmes de routage optique ou dans des systèmes de projection d' images .
Etat de la technique
Les micro-miroirs à commandes électriques (le plus souvent utilisant des forces électrostatiques, électro-magnétiques, piézo-électriques ou thermoélastiques) capables de générer des positions angulaires digitales ou analogiques sont connus dans la littérature. Ils utilisent en général des configurations à charnières permettant, suivant la complexité des étapes technologiques mises en jeu, d'osciller autour d'un axe (charnière simple) ou de deux axes de rotation (charnière double) orientés le plus souvent de façon orthogonale.
La figure la montre une vue d'un tel micro- miroir à commandes électrostatiques permettant une rotation suivant 2 axes perpendiculaires, utilisé dans des systèmes de routage optique. Sur le support 1 sont réalisées l'armature fixe 2 du micro-miroir et les parties mobiles 3 et 4 articulées respectivement autour des charnières 5 et 6 qui permettent les rotations souhaitées autour des 2 axes orthogonaux. Chaque axe de rotation passe par une charnière distincte. La partie mobile 4 est recouverte d'une couche de haute réflectivité .
La figure lb donne une vue en coupe très schématisée des différents éléments formant ce type de micro-miroir (coupe suivant l'axe de la charnière 5) . Sur cette figure, on a représenté par ailleurs les différentes électrodes de commandes 7, 8, 9 et 10 du micro-miroir. Les électrodes 7 et 8 en regard, permettent de faire tourner la partie mobile 3 autour de la charnière 5, tandis que les électrodes 9 et 10 en regard, permettent de faire tourner la partie mobile autour de la charnière 6.
Les étapes de fabrication consistent, à partir d'un support mécanique, en une suite de dépôts et de gravures de matériaux appropriés permettant - la réalisation des différents éléments du ou des micromiroirs (électrodes de commande, parties mobiles, charnières ...) et comportent la mise en jeu d'une ou de plusieurs couches sacrificielles dont l'enlèvement permet de libérer la ou les parties mobiles.
Il existe de nombreuses variantes technologiques pour obtenir de tels dispositifs. On pourra à cet égard consulter les références citées à la fin de la description. Bien que dans le détail les structures et les successions d'étapes technologiques mises en jeu utilisent une grande diversité d'approches, les dispositifs développés aujourd'hui possèdent les points communs suivants :
• Les matériaux utilisés pour réaliser la ou les parties mobiles des micro-miroirs sont dans la plupart des cas des matériaux amorphes ou poly- cristallins (silicium poly-cristallin, aluminium, métaux divers...) déposés par des techniques très classiques (évaporation sous vide, pulvérisation cathodique, dépôt en phase vapeur CVD....) .
• Les matériaux utilisés pour réaliser la ou les couches sacrificielles peuvent être de différentes natures (silice, matériaux organiques divers...) mais sont toujours obtenus par des techniques de dépôt (CVD, dépôt à la tournette, pulvérisation cathodique...) qui ne conduisent en général pas à un contrôle très précis des épaisseurs mises en jeu (typiquement quelques dizaines de nanomètres pour des épaisseurs de l'ordre du micron) mais qui ont l'avantage d'être très souples d'utilisation.
Les inconvénients des approches de l'art antérieur se situent à plusieurs niveaux :
• Tout d'abord mauvaise précision d'excursion angulaire
(typiquement entre 10"1 et 10"2) du fait de l'utilisation de couches sacrificielles réalisées par des techniques de dépôt ne conduisant pas à des précisions d'épaisseur très élevées. Pour certaines architectures systèmes, en particulier utilisées à des fins de routage optique, tous ces points sont pénalisants et aucun des procédés de fabrication proposés dans l'art antérieur ne permet de les surmonter correctement.
• Par ailleurs mauvaises propriétés mécaniques des couches amorphes ou poly-cristallines des couches minces constituant la ou les parties mobiles qui se traduit entre autre par une plus grande fragilité et par des déformations après libération qui nuisent à la planéité de surface.
Ce point est particulièrement important dans le cas de micro-miroirs de surface importante (de l'ordre du millimètre carré ou d'une fraction de millimètre carré) qui doivent réaliser une fonction d'imagerie demandant une excellente qualité de la surface d'onde optique .
Exposé de l'invention et brève description des figures La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un micro-miroir optique ainsi qu un micro-miroir optique ou une matrice de micro-miroirs obtenu selon le procédé de l'invention ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur. En particulier, le micro-miroir obtenu selon le procédé de l'invention présente une excellente précision d'excursion angulaire, tout en présentant une bonne excursion angulaire. Par ailleurs, la partie mobile du micro-miroir obtenue selon le procédé de l'invention présente des qualités mécaniques qui conduisent à l'obtention de planéités excellentes. Le micro-miroir de l'invention peut être aussi bien du type micro-miroir à charnières (simple ou double) que du type micro-miroir à pivot ; ce dernier type de micro-miroir est original et peut justement être obtenu grâce au procédé de l'invention.
De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un micro-miroir optique comportant une partie fixe, une partie mobile reliée à la partie fixe par des moyens d'articulation, la partie mobile comprenant en outre des moyens de réflexion. Ce procédé comporte les étapes suivantes : a) réalisation d'un empilement formé d'un support mécanique, d'une couche sacrificielle d'épaisseur déterminée en matériau d'oxydation thermique appelée, première couche et d'un ensemble destiné à former la partie mobile et comprenant au moins une couche de matériau appelée seconde couche b) réalisation des moyens d'articulation, c) réalisation de la partie mobile par gravure d'au moins la deuxième couche de matériau, de façon à obtenir au moins un motif, d) élimination au moins en partie de la couche sacrificielle de façon à libérer ladite partie mobile qui est alors reliée au reste du micro-miroir correspondant à la partie fixe, par les moyens d' articulation.
Les étapes du procédé de l'invention peuvent être réalisées dans l'ordre précédent ou dans un ordre différent, de plus dans certains modes de réalisations certaines des étapes peuvent s'insérer dans d'autres étapes. Selon l'invention, le support ou les couches ne sont pas formés forcément d'un seul matériau, ainsi, le support peut comporter plusieurs couches et les couches peuvent comporter plusieurs sous-couches.
Selon l'invention l'utilisation d'une couche de matériau d'oxydation thermique permet d'avoir une couche d'épaisseur extrêmement bien contrôlée qui joue le rôle de couches sacrificielles. La valeur de l'excursion angulaire de la partie mobile peut donc être très précise et reproductible, elle peut également être de valeur importante.
Avantageusement, la couche sacrificielle en matériau d'oxydation thermique présente une épaisseur supérieure ou égale à 1 micron.
Dans le cas de support en silicium par exemple, le procédé de l'invention permet d'obtenir des couches de silice thermique avec des précisions de l'ordre de quelques nanomètres sur des épaisseurs totales de quelques microns ou quelques dizaines de microns, environ 10 fois meilleures que celles obtenues dans l'art antérieur sur les valeurs d'épaisseurs des couches sacrificielles ; le gain en précision angulaire qui en résulte sera aussi de l'ordre d'un facteur 10.
La couche d'oxydation thermique peut être partiellement éliminée ; elle doit être gravée au moins pour permettre la libération de la partie mobile.
De préférence, les moyens réflecteurs sont réalisés sur la deuxième couche par dépôt mono ou multicouche de matériaux réflecteurs tels que des métaux par exemple de l'or, de l'argent, de l'aluminium ou des diélectriques par exemple du Si02\Ti02 ou du Si02\HF02 ; ces matériaux sont déposés par exemple par pulvérisation cathodique ou evaporation sous vide sur la deuxième couche généralement après l'étape b) .
Si la deuxième couche présente une réflectivité suffisante pour l'application envisagée, les moyens réflecteurs sont alors réalisés par la deuxième couche elle-même .
De façon avantageuse, le procédé comporte en outre une étape d'épitaxie de la deuxième couche, les moyens réflecteurs étant alors réalisés sur la deuxième couche après épitaxie.
L'épitaxie de la deuxième couche permet, une augmentation de l'épaisseur de cette couche avec la meilleure continuité mécanique possible et l'obtention d'une couche peu déformable de grande qualité mécanique (notamment résistance mécanique) qui conservera une excellente planéité même après l'étape d) de libération.
Selon un mode préféré de l'invention la deuxième couche est une couche de matériau mono- cristallin. L'utilisation pour la partie mobile de matériaux mono-cristallins permet d'obtenir une grande planéité de la surface sur laquelle la couche de réflectivité est déposée.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'étape a) comprend la réalisation de la couche d'oxydation thermique sur le support, puis le dépôt de la deuxième couche sur la couche d'oxydation thermique .
Par dépôt, on entend selon l'invention tout type de dépôt y compris le report d'une couche. Pour l'étape a) on peut donc soit effectuer successivement les différentes étapes, soit prendre directement une plaquette de semi-conducteur sur isolant tel que du SOI appelé "Silicon On Insolator" en terminologie anglo-saxonne, disponible dans le commerce. Dans ce dernier cas, à titre d'exemple, on utilisera favorablement les substrats SOI mettant en jeu une couche de silice thermique (par exemple les plaquettes commercialisées sous l'appellation "Unibond" par la société SOITEC) .
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'étape a) comporte un report sur le support mécanique, de la deuxième couche, le support et\ou la deuxième couche comportant sur leurs faces à reporter une couche d'oxydation thermique qui formera après report la première couche.
De façon avantageuse le report comporte une étape de scellement (du support ou de la couche d'oxyde d'une part et de la deuxième couche ou de la couche d'oxyde d'autre part) par adhésion moléculaire. On aurait pu également utiliser pour ce scellement - un élément de scellement et par exemple une colle.
La deuxième couche peut être associée à un support intermédiaire par une zone de liaison apte à permettre le retrait du support intermédiaire après report ou dans certains cas particuliers avant report.
Selon une première mise en œuvre de ce report, cette zone de liaison est une zone de fragilisation obtenue par implantation ionique (voir notamment le brevet US 5 374 564 - US 6 020 252) et\ou par création de porosité dans la deuxième couche, le retrait du support intermédiaire est réalisé selon cette zone de fragilisation par un traitement approprié tel que l'application de forces mécaniques, et\ou l'utilisation d'un traitement thermique. Selon une deuxième mise en œuvre de ce report, cette zone de liaison est une couche sacrificielle qui est attaquée chimiquement pour permettre le retrait du support intermédiaire .
La technique de report utilisée dans ce deuxième mode permet la mise en œuvre d'au moins deux plaquettes assemblées favorablement par des techniques d'adhésion moléculaire et permet également de surmonter les limitations d'excursion angulaire sans perdre en précision sur l'épaisseur de la ou des couches sacrificielles (qui conditionne en grande partie la précision sur l'excursion angulaire).
Elle permet aussi d'avoir une plus grande liberté pour la réalisation de structures complexes sans perdre les avantages fondamentaux apportés par l'invention (qualité mécanique des parties mobiles et précision des excursions angulaires) .
La couche d'oxyde thermique est réalisée de préférence par une oxydation à haute température sous atmosphère sèche (entre 800°C et 1100°C sous oxygène) ou sous atmosphère humide (entre 800°C et 1100°C sous vapeur d'eau) et à pression atmosphérique ou à haute pression .
Selon un mode avantageux, pour réaliser les moyens d'articulation de l'invention, on effectue avant l'étape d) , une gravure localisée de la ou des couches disposées au-dessus du support, de façon à former au moins un via et on réalise une épitaxie à travers chaque via, le matériau épitaxie dans chaque via formant tout ou partie d'un élément d'articulation des moyens d'articulation. Les éléments d'articulation peuvent être réalisés respectivement en plusieurs parties, notamment dans le cas du deuxième mode de réalisation utilisant le report de la deuxième couche. Ainsi, les moyens d'articulation de l'invention, sont réalisés par : - des gravures localisées avant report, de façon à former au moins un premier via dans la ou les couches disposées au-dessus du support, et de façon à former au moins un deuxième via dans la ou les couches disposées sur la deuxième couche, en regard du support,
- une épitaxie à travers le premier via formant une partie d'un élément d'articulation et une épitaxie dans le deuxième via formant une autre partie de l'élément d'articulation, ces deux parties étant mises en regard au cours du report et forment après report un élément d'articulation.
Selon un premier mode de réalisation des moyens d'articulation d'un micro-miroir, un seul élément d'articulation est réalisé et disposé sous la partie mobile de façon à former un pivot pour ladite partie, ce pivot reliant la partie mobile à la partie fixe. Le pivot peut être centré ou non sous la partie mobile suivant les applications.
Selon un deuxième mode de réalisation des moyens d'articulation d'un micro-miroir, deux éléments d'articulation sont réalisés et disposés de part et d'autre de la partie mobile de façon à former une charnière la reliant à la partie fixe.
De préférence, selon ce deuxième mode, les moyens d'articulation sont réalisés par gravure de la seconde couche, cette gravure pouvant être réalisée en même temps que celle permettant la réalisation de la partie mobile. Bien entendu, des moyens d'articulation de type charnière peuvent également être réalisés comme décrit précédemment par épitaxie à travers des vias . Selon un mode préféré de l'invention, le support est du silicium, la première couche est un oxyde thermique de silicium, la deuxième couche est du silicium mono-cristallin et les moyens d'articulations sont en silicium mono-cristallin. De façon avantageuse, le procédé de l'invention met en jeu un amincissement: de la deuxième couche pour diminuer l'inertie de la parties mobile et permettre le fonctionnement du micro-miroir à fréquences élevées.
Cet amincissement de la deuxième couche peut être réalisé soit par la création d'une zone de fragilisation à une profondeur dans la deuxième couche telle que l'épaisseur restante, après retrait du surplus (le surplus peut être un support intermédiaire), corresponde à l'épaisseur désirée pour la deuxième couche, soit par une étape de gravure chimique ou ionique réactive ou de polissage mécano- chimique jusqu'à l'épaisseur désirée ou encore par combinaison de toutes ces techniques. Si l'étape d'amincissement conduit à des épaisseurs trop faibles de la deuxième couche, cette épaisseur peut être réaugmentée au cours d'une étape d' épitaxie. Selon un mode avantageux de l'invention permettant d'avoir une grande excursion angulaire de la partie mobile, on réalise dans le support mécanique au moins une cavité en regard d'au moins une zone de l'une des extrémités de la partie mobile, par gravure du support suivant une forme et des dimensions géométriques qui permettent de désolidariser les paramètres de dimension du micro-miroir et d'excursion angulaire Δθ totale suivant le ou les différents axes de rotation.
La ou les cavités du support sont réalisées par gravure avantageusement anisotrope par exemple par gravure humide ou par voie sèche de type gravure ionique ou gravure ionique réactive. Généralement le support comporte dans le cas d'un micro-miroir à pivot une cavité périphérique en regard d'une zone périphérique de l'extrémité de la partie mobile.
Selon un mode de réalisation, le micro-miroir étant à commande électrique, le procédé de l'invention comprend une étape de réalisation de moyens de commande par la formation d'électrodes en regard sur le support mécanique et sur la partie mobile.
Avantageusement, lorsque le support et la partie mobile sont au moins dans les parties en regard en matériaux semi-conducteurs, les électrodes sont formées par une implantation ionique de dopants suivie ou non d'une diffusion thermique appropriée des dopants .
Les lignes de connexion des électrodes à une électronique de commande peuvent être réalisées de différentes manières et notamment également par une implantation ionique de dopants suivie ou non d'une diffusion thermique appropriée des dopants. Ces lignes sont réalisées avantageusement sur la face du support en regard de la parti mobile, les électrodes de la partie mobile étant reliées à certaines de ces lignes avantageusement par l'intermédiaire des moyens d'articulation. Des prises de contact peuvent en outre être prévues aux extrémités de ces lignes en vue de leur connexion à l'électronique de commande. Selon un autre mode de réalisation les lignes de connexion des différentes électrodes sont réalisées par des trous métallisés à travers le support, les électrodes de la partie mobile étant reliées à certains de ces trous métallisés avantageusement par l'intermédiaire des moyens d'articulation ; des prises de contact peuvent en outre être prévues aux extrémités de ces lignes en vue de leur connexion à l'électronique de commande .
L'invention peut également utiliser des moyens de commande électrique utilisant d'autres forces que les forces électrostatiques et par exemple des forces électro-magnétiques, ou piézo-électriques ou encore thermo-élastiques. A titre d'exemple, la commande des parties mobiles par des forces magnétiques (forces de Laplace) nécessite la réalisation de bobinages et d'aimants adaptés pour générer des champs magnétiques nécessaires .
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la partie mobile comprend au moins deux parties, une première partie comportant les moyens de réflexion et au moins une deuxième partie entourant la première partie, les moyens d'articulation reliant ladite deuxième partie à la partie fixe et des moyens d'articulation intermédiaires reliant la première partie de la partie mobile à la deuxième partie. Les moyens d'articulation d'un micro-miroir peuvent comprendre au moins une charnière ou un pivot . Les moyens d'articulation intermédiaires comprennent au moins une charnière .
Celle-ci est réalisée de façon avantageuse par gravure selon un motif approprié de la seconde couche.
Selon l'invention, l'utilisation d'un pivot permet à la partie mobile un déplacement dans toutes les directions autour d'un axe de symétrie passant par le pivot et perpendiculaire au plan du support . Lorsque les moyens d'articulation et les moyens d'articulation intermédiaires sont formés par des charnières, en général une charnière composée de 2 éléments est nécessaire pour articuler chaque partie de la partie mobile, les éléments de la charnière étant situés de part et d'autre de cette partie mobile. Chaque charnière permet un déplacement de la partie à laquelle elle est associée autour d'un axe passant par les éléments de la charnière appelé axe de la charnière et qui est parallèle au plan du support. Pour augmenter les degrés de liberté de la partie mobile, chaque charnière est disposée de façon à ce que son axe fasse dans un plan parallèle au support un angle déterminé généralement égal à 90° avec l'axe de l'autre charnière . Le procédé de l'invention s'applique aussi bien à la réalisation d'un micro-miroir individuel qu'à une matrice de micro-miroirs ; ces micro-miroirs pouvant être commandés indépendamment les uns des autres .
L' invention concerne également le micro-miroir obtenu selon le procédé décrit précédemment ainsi qu'une matrice de tels micro-miroirs.
Selon l'invention le terme de matrice inclut la barrette qui est un cas particulier d'une matrice dont les éléments sont disposés suivant un seul axe.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur des exemples de réalisations, donnés à titre explicatif et non limitatif. Elle se réfère par ailleurs à des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 déjà décrite, illustre un micro-miroir à charnières de l'art antérieur qui met en oeuvre des matériaux amorphes ou poly-cristallins pour réaliser la partie mobile et la couche sacrificielle
- les figures 2a à 2i représentent schématiquement en coupe les différentes étapes d'un premier mode de fabrication d'un micro-miroir selon l'invention,
- les figures 3a à 3g représentent schématiquement en coupe les différentes étapes d'un deuxième mode de fabrication de la partie fixe d'un micro-miroir selon l'invention,
- les figures 4a à 4g représentent schématiquement en coupe les différentes étapes d'un deuxième mode de fabrication de la partie mobile d'un micro-miroir selon l'invention, - les figures 5a à 5e représentent schématiquement en coupe les différentes étapes permettant après report des structures obtenues dans les figures 3g et 4g de réaliser un micro-miroir selon ce deuxième mode,
- les figures 6a à 6g représentent schématiquement en coupe les différentes étapes d'un troisième mode de fabrication de la partie fixe d'un micro-miroir selon 1 ' invention,
- les figures 7a à 7c représentent schématiquement en coupe différentes positions d'une partie mobile reliée à la partie fixe par un pivot, - les figures 8a et 8b donnent respectivement une perspective générale d'un exemple de micro-miroir à pivot de l'invention et d'un exemple de micro-miroir à charnière simple de l'invention,
- les figures 9a à 9c représentent des vues de dessus de différents micro-miroirs de l'invention montrant en particulier différentes géométries d'électrodes permettant des rotations autour d'un (fig.9a), de deux (fig.9b) ou de quatre axes de rotation (fig.9c) .
Exposé Détaillé de modes de réalisation
Il existe bien sûr de nombreuses variantes permettant de réaliser les micro-miroirs de 1 ' invention.
Nous ne décrirons que deux procédés de fabrication d'un micro-miroir sachant d'une part que ces procédés permettent une réalisation collective de micro-miroirs et d'autre part que ces procédés ne sont pas limitatifs. Par ailleurs, pour simplifier, la description, on a choisi le cas de l'utilisation de moyens d'articulation de type pivot qui présente l'avantage de permettre, à partir d'une seule partie mobile, des rotations autour de plusieurs axes perpendiculaires à l'axe du pivot, par simple modification de la géométrie des électrodes de commande et on a choisi à titre d'exemple le silicium pour le support, la deuxième couche et les moyens d'articulation. Ces exemples ne sont bien entendu pas limitatifs .
Le premier procédé est réalisé sur une plaquette tandis que le deuxième procédé est réalisé sur deux plaquettes séparées A et B puis reportées.
Le premier mode de réalisation du micro-miroir de l'invention qui est mise en œuvre sur une plaquette est illustré sur les différentes figures 2.
Pour cela on réalise (voir figure 2a en coupe) une plaquette de type SOI "Silicon on Insulator" ou on en prend une plaquette de ce type disponible dans le commerce .
Pour réaliser une telle plaquette on utilise un support en silicium non dopé 21 sur lequel on fait croître une couche diélectrique de silice thermique 22. Une couche de silicium mono-cristallin de surface .20 est ensuite déposée par toutes les techniques connues de dépôt et en particulier celles du report de couche mince . La figure 2b montre la réalisation des électrodes des moyens de commande électrique par . la formation de différentes zones dopées 24, 24' et 23 dans la partie supérieure du support en silicium 21 non dopé et dans la couche de silicium mono-cristallin de surface 20. Ces zones sont obtenues par implantation ionique d'atomes dopants (en général Bore ou Phosphore) à différentes énergies suivant la profondeur de localisation souhaitée, suivies ou non par un recuit thermique. Suivant les profondeurs de localisation désirées et l'épaisseur de la couche diélectrique 22, les énergies d' implantation seront typiquement comprises entre 20 et 300 keV et les doses implantées entre 1014 et 101S cm"2' A titre d'exemple, dans la couche 20, d'épaisseur W typiquement comprise entre 0.1 micron et 0.6 micron, les énergies d'implantation pour former les zones 23 seront faibles (15 à 100 keV) alors que dans le support 21, les ions implantées devant traverser la couche de silice 22 d'épaisseur W et en partie la couche de silicium 21, les énergies d'implantation pour former les zones 24 et 24' seront plus élevées (en général supérieures à 100 keV) . Pour une partie mobile à un seul motif, une seule zone dopée 23 peut suffire.
La figure 2c montre la formation de l'emplacement 25 du futur pivot par gravure locale des couches 20 et 22 pour former un via de préférence au- dessus d'une zone implantée 24'.
La figure 2d illustre une étape d' épitaxie. Cette étape permet à la fois de réaliser le pivot en silicium mono-cristallin dopé et d'augmenter l'épaisseur du silicium de surface 20 afin d'accroître la rigidité mécanique de ce qui formera la partie mobile du micro-miroir.
La réalisation des moyens d'articulation sont avantageusement en silicium mono-cristallin pour permettre l'obtention de moyens d'articulation mécaniquement solide. Durant l'étape d' épitaxie, le dopage du matériau épitaxie peut être modifié et par exemple choisi plus élevée au début du procédé (correspondant à la formation du pivot 27 qui est avantageusement électriquement relié à une zone implantée du support) qu'en fin de procédé où il ne s'agit que d'augmenter l'épaisseur de la couche 20 pour former la couche de silicium mono-cristallin 26 dont l'épaisseur pourra atteindre plusieurs microns suivant les spécifications désirées. La dépression 28 qui peut apparaître dans cette couche épitaxiée résulte de la présence de la gravure locale 25.
La figure 2e montre une coupe du dispositif après l'étape d' épitaxie et d'amincissement par exemple par un polissage mécano-chimique nécessaire pour effacer la dépression 28 et obtenir une couche de silicium mono-cristallin 26 de planéité parfaite. D'autres techniques d'amincissement peuvent bien entendu être utilisées et en particulier celles décrites dans le brevet US 5 374 564 ou le brevet US 6 020 252. .:
La figure 2f montre la réalisation des moyens de réflexions par la formation sur la couche 26 d'une couche miroir de haute réflectivité 29 aux longueurs d'ondes d'utilisation du micro-miroir par exemple par un dépôt métallique ou multicouches diélectriques.
La figure 2g illustre l'étape de gravure de la future partie mobile du micro-miroir. Cette gravure, dont la géométrie et les dimensions dépendent des spécifications optiques attendues et donc des applications visées (par exemple carrés de côtés ou cercle de diamètres de l'ordre de quelques dizaines de microns à quelques millimètres), met en jeu les couches 29 et 26 et éventuellement la couche de silice thermique 22. Cette gravure est réalisée par exemple par tous types de gravure adaptée aux matériaux mis en jeu (gravure ionique, ionique réactive et\ou gravure chimique)
A titre d'exemple, pour des couches 29 en aluminium, 26 en silicium, cette gravure est réalisée à travers un masque (non représenté) par une première attaque ionique réactive par exemple avec des gaz chlorés pour attaquer l'aluminium, puis par une seconde attaque ionique réactive utilisant par exemple un gaz SFS pour attaquer le silicium.
La figure 2h montre une coupe du composant après enlèvement de la couche sacrificielle de silice 22 au moins sous la partie mobile du micro-miroir et donc la libération de cette partie mobile. L'enlèvement de la couche 22 est réalisé par exemple pour une couche d'oxyde de silicium par une attaque chimique à base d'acide fluorhydrique ou par une attaque ionique réactive à base de gaz fluorés.
Dans la structure représentée figure 2h, l'amplitude Δθ de l'excursion angulaire totale est déterminée par la hauteur H du pivot et la largeur L' de la partie mobile dans son plan de rotation (sinus Δθ = H/2L) ; les extrémités de la partie mobile du micro-miroir peuvent se trouver alors en butée avec le plan du support. Cette configuration a donc l'inconvénient, pour une hauteur H de pivot donnée, de lier entièrement l'excursion angulaire totale Δθ et la dimension L de la partie mobile dans le plan de rotation considéré.
La figure 2i donne un moyen de contourner cet inconvénient en réalisant dans le support 21 des cavités 19 traversantes ou non dont les bords intérieurs sont situés à une distance L' de l'axe du pivot plus petite que L/2 et les bords extérieurs à une distance L''plus grande que L/2. L'excursion angulaire Δθ définie par la relation tangente Δθ =H/L' ne dépend alors de L'et non plus de L.
Cette cavité peut être facilement réalisée par la face arrière de la plaquette, par exemple par une gravure chimique préférentielle comme illustré figure
2i, et de ce fait elle doit traverser l'épaisseur du support silicium.
Le second mode de réalisation de l'invention qui effectue les étapes du procédé sur deux plaquettes A et B puis qui reporte ces plaquettes est représenté sur les figures 3, 4 et 5.
• Préparation de la plaquette A
A partir d'un support mécanique par exemple une plaquette de silicium non dopé 31 (fig.3a), on réalise les différentes électrodes 33, 33' de la partie fixe par implantation ionique de dopants suivie ou non d'un recuit thermique (fig.3b). La figure 3c illustre une étape d'oxydation thermique du support, destinée à former une couche d'oxyde thermique 32 d'épaisseur parfaitement contrôlée et en général comprise entre 1 et 3 microns ; au cours de cette étape réalisée en général à haute température, il y a diffusion des dopants des zones implantées et accroissement du volume occupé par ces zones. Les étapes représentées fig.3b et fig.3c peuvent être inversées au prix de l'augmentation des énergies d' implantation pour réaliser les zones dopées 33 et 33' (les ions implantés devant alors traverser la couche de silice thermique) . La figure 3d montre l'étape suivante correspondant à la gravure localisée 34 de la couche de silice thermique 32 au-dessus de la zone dopée 33' pour former un via. Puis, la figure 3e illustre une étape d' épitaxie du support qui permet de faire croître du silicium mono-cristallin dopé dans le via 34. La partie de l'élément d'articulation 35 ainsi formé est d'épaisseur généralement très légèrement supérieure à l'épaisseur de la couche de silice 32, cette partie d'élément va constituer une partie du futur pivot. La figure 3f illustre une étape de polissage mécano- chimique destinée à planariser la surface de ..; la plaquette A et "gommer" l'excès d'épaisseur éventuel de l'élément d'articulation 35.
La figure 3g représente une étape de gravure de cavités 36 qui permettent de désolidariser les dimensions de la partie mobile et l'excursion angulaire maximale Δθ de ladite partie. Les dimensions (position par rapport à l'axe du futur pivot, largeur et profondeur) des ouvertures 36 sont déterminées à partir des dimensions de la partie mobile et de l'excursion angulaire Δθ souhaitée suivant les différents axes de rotation.
Contrairement au cas où le procédé de l'invention est réalisé sur une plaquette et dans lequel les cavités 19 doivent traverser le support, dans ce deuxième mode de réalisation, où le procédé est réalisé sur deux plaquettes qui sont ensuite reportées, les cavités 36 peuvent avoir une épaisseur très inférieure à l'épaisseur du support 31. Ces cavités peuvent être de forme quelconque.
• Préparation de la plaquette B
Les figures 4 montrent les différentes étapes de fabrication de la plaquette B. On prend tout d'abord un substrat 41 (fig.4a) par exemple en silicium monocristallin, dans lequel on forme une électrode 43 par exemple par une implantation ionique de dopants (fig.4b) suivie ou non d'un recuit thermique. Puis, on forme une couche d'oxyde thermique 42 (fig.4c) de la même façon que pour la couche 32. On grave ensuite cette couche 42 pour former un via 44 (fig.4d) qui s'étend jusqu'à l'électrode 43 ; cette ouverture a des dimensions très voisines de celles de l'ouverture 34 (fig.3d ) ; une étape d' épitaxie (fig.4e) à partir du silicium mono- cristallin permet alors de former dans l'ouverture 44 une autre partie de l'élément d'articulation qui est en silicium mono-cristallin 45 dopé. Une étape de polissage mécano-chimique (fig.4f) permet si nécessaire d'obtenir une planarisation parfaite de la surface de la plaquette B. L'étape illustrée figure 4g consiste à créer une zone de liaison 46 dans la plaquette 41 telle qu'une zone de fragilisation crée par exemple par implantation d'ions. Cette zone délimite dans la plaquette une couche (appelée précédemment deuxième couche) d'épaisseur typiquement comprise entre 0,1 et 2 microns entre la couche de silice 42, et le reste de la plaquette (qui peut être un support intermédiaire) . Cette zone de fragilisation permet de séparer la deuxième couche, du reste de la plaquette, soit avant report mais plus généralement après report (voir en particulier les brevets US 5 374 564 et US 6 020 252) .
• Assemblage des plaquettes A et B La première étape illustrée figure 5a consiste à assembler les deux plaquettes A e B face oxydée contre face oxydée. Au cours de cet assemblage, le positionnement des deux plaquettes est réalisé de façon à aligner les deux éléments d'articulation 35 et 45 et former un élément unique 47 qui sera le futur pivot.
Le scellement peut favorablement être réalisé par les techniques connues d'adhésion moléculaire.
Les deux plaquettes A et B étant assemblées, la partie supérieure de la couche 41 de la plaquette B est séparée de l'ensemble A et B au niveau de la zone fragilisée 46. Cette séparation peut favorablement se faire à partir d'un traitement thermique et\ou mécanique. Après cette séparation, il ne reste, voir figure 5b qu'une couche mince de silicium mono- cristallin 41' comportant éventuellement des zones de différents dopages. Si la couche 41' est trop mince, le procédé peut comporter en outre (voir figure 5c) une étape d' épitaxie destinée à augmenter l'épaisseur du film mono-cristallin 41' afin d'accroître la rigidité mécanique de ce qui formera la partie mobile des miroirs, cette étape pouvant être suivie d'une étape de polissage mécano-chimique pour planariser la surface. L'épaisseur finale de cette couche 41' est par exemple de 5 à 60μm. Une couche 48 de haute réflectivité aux longueurs d'ondes optiques de travail soit métallique soit multicouches diélectriques est ensuite déposée sur la couche 41' .
La figure 5d montre l'étape suivante de gravure des couches 41' et 48 selon le motif désiré pour la partie mobile du futur micro-miroir. Cette gravure est réalisée à travers un masque non représenté.
La figure 5e illustre l'étape de libération de la partie mobile autour du pivot 47 par suppression des couches sacrificielles de silice thermique par attaque chimique par exemple comme décrit pour la figure 2h..
Les différentes étapes de fabrication présentées dans les diverses figures 2 à 5 peuvent comporter de nombreuses variantes. En particulier l'ordre des différentes étapes peut dans certain cas être inversé et certaines des étapes peuvent être modifiées .
Ainsi, par exemple, on aurait pu réaliser qu'une seule couche d'oxydation thermique sur la plaquette A et ainsi former le pivot par un élément unique dans cette couche ; la couche de silicium mono- cristallin aurait été reportée directement sur cette couche d'oxyde.
De même, au lieu de réaliser un pivot, on aurait pu réaliser deux éléments d'articulation (respectivement en une partie ou en deux parties) dans 1 ' oxyde thermique de façon à former une charnière ; dans ce cas de figure, les éléments d'articulations sont de préférence disposés de part et d'autre de la partie mobile et entre celle-ci et la partie fixe. On aurait pu également réaliser la partie mobile en deux parties comme dans l'art antérieur et former une charnière intermédiaire par une gravure selon des motifs appropriés de la couche de silicium mono-cristallin. Pour simplifier la description, on n'a pas représenté sur les figures précédentes les lignes de connexions des électrodes et les prises de contact à une électronique de commande .
Ces lignes de connexion peuvent être réalisées de différentes manières et notamment par implantation ionique de dopants suivie ou non d'une diffusion thermique appropriée des dopants. Ces lignes sont réalisées avantageusement sur la face avant du support en regard de la partie mobile, la ou les électrodes de la partie mobile étant reliées à certaines de ces lignes avantageusement par l'intermédiaire des éléments d'articulation. Ces lignes de connexion peuvent aussi être réalisées par des trous métallisés à travers le support, la ou les électrodes de la partie mobile étant reliées à certains de ces trous métallisés avantageusement par l'intermédiaire des éléments d' articulation.
A titre d'exemple, on a représenté uniquement fig 3g en pointillés la réalisation à travers le support de trous métallisés 70 reliant les électrodes 33 et 33 'à des prises de contact 71.
Lorsque le micro-miroir doit tourner autour d'au moins deux axes de rotation perpendiculaires tout en conservant l'avantage de séparer la valeur de l'excursion angulaire Δθ, de la dimension L de la partie mobile, on réalise de façon avantageuse dans le support, des cavités entourant complètement le pivot 47. Dans le cas où les lignes de connexions sont réalisées sur la face avant du support, pour ne pas couper par les cavités, les lignes de connexions électriques (représentées à titre d'exemple sur les figures 9 et désignées par 60) alimentant les différentes électrodes, on grave le support pour y former une cavité périphérique avant de former les zones dopées 33, 33'.
Les figures 6 illustrent cette variante du procédé .
A partir d'une plaquette 31 (voir figure 6a), on forme une cavité 36 par gravure réalisée par différentes méthodes comme la gravure ionique réactive (correspondant à la forme de la cavité de la figure 3g) où la gravure chimique préférentielle (correspondant à la forme de la cavité de la figure 6b) . Dans tous les cas, la géométrie (formes et dimensions) de la cavité 36 est déterminée à partir de la forme (qui peut être circulaire, carrée, rectangulaire, octogonale...) et des dimensions de la partie mobile du micro-miroir et de la valeur de l'excursion angulaire totale Δθ souhaitée suivant les différents axes de rotation ; la valeur de l'excursion angulaire totale Δθ pouvant d'ailleurs prendre des valeurs différentes Δθx, Δθ2... suivant chacun des axes de rotation.
Les autres étapes de fabrication représentées figure 6c (réalisations des zones dopées) , figure 6d (réalisation de l'oxyde thermique), figure 6e (réalisation d'un via 34 dans la couche d'oxyde), figure 6f (épitaxie pour réaliser une partie du pivot) et figure 6g (planarisation de la structure) peuvent être identiques à celles décrites précédemment. Pour obtenir, la structure finale, on reporte ensuite sur la plaquette obtenue figure 6g par exemple la plaquette obtenue figure 4g et on effectue comme décrit en références aux figures 5 le reste des étapes du procédé. Le micro-miroir obtenu est représenté sur les figures 7. Sur les figures 7a, 7b et 7c, on a représenté respectivement trois exemples de positions de la partie mobile de ce micro-miroir à pivot.
La figure 7a montre la partie mobile disposée dans un plan parallèle au plan du support ; la figure 7b, illustre la partie mobile qui a pivoté selon un axe de rotation perpendiculaire à celui du pivot et perpendiculaire au plan de la figure, une des extrémités de la partie mobile se trouve dans la cavité 36 ; la figure 7c illustre la partie mobile qui a pivoté autour du même axe de rotation mais à 180°, l'extrémité opposée de la partie mobile se trouve à son tour dans la cavité 36.
La figure 8a donne une vue schématique en perspective d'un micro-miroir à pivot 47 et la figure 8b illustre schématiquement en perspective un micromiroir à charnière simple 57, ladite charnière étant dans cet exemple réalisée par une gravure de la deuxième couche.
Comme expliqué plus haut, l'avantage des micro- miroirs à pivots pour certaines applications est de permettre, grâce à une configuration d'électrodes convenable mais sans modification des principales étapes de fabrication, d'osciller suivant plusieurs axes de rotation et en particulier suivant deux axes perpendiculaires.
La figure 9a montre en vue de dessus une géométrie d'électrodes dans la partie fixe. Les électrodes 33 permettant de faire osciller la partie mobile suivant 2 positions autour d'un seul axe de rotation RI sont au nombre de 2 et sont disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation RI qui passe par le pivot 47, l'électrode 33' centrale permet avec le pivot, la liaison électrique de l'électrode de la partie mobile. La figure 9b montre une géométrie d'électrodes
33 permettant d'obtenir 4 positions autour de 2 axes de rotation perpendiculaires RI et R2 passant par le pivot; ces électrodes 33 sont au nombre de 4 et sont appariées 2 à 2, chaque couple d'électrodes étant disposé symétriquement par rapport à un des axes ; de même, l'électrode 33' centrale permet avec le pivot, la liaison électrique de l'électrode de la partie mobile. On peut ainsi envisager un grand nombre de couple d'électrodes 33 disposés de part et d'autres d'un axe de symétrie. La figure 9c donne un exemple à 4 axes de rotations (RI, R2 , R3 , R4) à 45° les uns des autres et 4 couples d'électrodes 33 disposées en secteurs autour de l'axe du pivot.
Sur les figures 9a, 9b et 9c les différents éléments clés des micro-mirόirs sont représentés en transparence. On a représenté les jeux d'électrodes inférieures 33 (électrodes de la partie fixe) et l'électrode supérieure 43 (électrode de la partie mobile) ; l'électrode inférieure 33' qui est reliée électriquement à l'électrode supérieure par le pivot 47 est dessinée en gris foncé tandis que sur la figure 9b les deux jeux d'électrodes permettant la commande de rotation du micro-miroir suivant chacun des axes de rotation perpendiculaires sont dessinés avec deux nuances de gris plus claires mais différentes. La surface réfléchissante 48 de la partie mobile et -les traces 50 et 51 des zones gravées 36 permettant la séparation des variables dimension du micro-miroir et excursion angulaire totale Δθ sont également représentés.
On a représenté très schématiquement également les lignes de connexions 62 des électrodes à des prises de contact 60, ces prises de contact étant aptes à être connectées à une électronique de commande (non représentée) . Les différentes fonctionnalités précédentes sont bien sûr réalisables aussi bien dans le cas de l'utilisation d'une plaquette unique que de plusieurs plaquettes. Cependant, le procédé utilisant au moins deux plaquettes permet plus de possibilités. L'utilisation de plus de deux plaquettes peut permettre en particulier la réalisation de structures plus complexes et notamment la réalisation de plusieurs parties mobiles superposées les unes au-dessus des autres par l'intermédiaire de moyens d'articulation ; au moins, la dernière partie mobile comportant des moyens réflecteurs. La superposition de ces parties mobiles dans des plans parallèles au support permet d'avoir un micro-miroir avec encore plus de degrés de liberté. Le procédé de l'invention s'applique tout à fait à ce type de structure, en considérant que chaque partie mobile est réalisée successivement au-dessus d' un support qui peut être alors soit une partie mobile réalisée avant, soit le premier support correspondant à la partie fixe.
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Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un micro-miroir optique comportant une partie fixe, une partie mobile reliée à la partie fixe par des moyens d'articulation, la partie mobile comprenant en outre des moyens de réflexion, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) réalisation d'un empilement formé d'un support mécanique (31), d'une couche sacrificielle d'épaisseur déterminée en matériau d'oxydation thermique, appelée première couche (32,42) et d'un ensemble destiné à former la partie mobile et comprenant au moins une couche de matériau appelée seconde couche (41'), b) réalisation des moyens d'articulation (47), c) réalisation de la partie mobile par gravure d'au moins la deuxième couche de matériau, de façon à obtenir au moins un motif, d) élimination au moins en partie de la couche sacrificielle pour libérer ladite partie mobile qui est alors reliée au reste du micro-miroir correspondant à la partie fixe, par les moyens d' articulation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens réflecteurs (48) sont réalisés sur la deuxième couche, par dépôt mono ou multicouches de matériaux réflecteurs.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d' épitaxie de la deuxième couche, les moyens réflecteurs étant alors réalisés sur la deuxième couche après épitaxie.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche sacrificielle en matériau d'oxydation thermique présente une épaisseur supérieure ou égale à 1 micron.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième couche est une couche de matériau mono-cristallin.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) comprend une étape de réalisation de la couche d'oxydation thermique sur le support, puis une étape de dépôt de la deuxième couche sur la couche d'oxydation thermique.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) comporte un report sur le support mécanique, de la deuxième couche, le support et\ou la deuxième couche comportant sur leurs faces à reporter une couche d'oxydation thermique qui formera après report la première couche.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le report comporte une étape de scellement par adhésion moléculaire.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième couche peut être associée à un support intermédiaire par une zone de liaison (46) apte à permettre le retrait du support intermédiaire .
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'articulation sont réalisés avant l'étape d) par une gravure localisée des couches disposées au-dessus du support, de façon à former au moins un via (25, 34) et par épitaxie à travers chaque via, le matériau épitaxie dans chaque via formant tout ou partie d'un élément d'articulation (27) des moyens d'articulation.
11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'articulation sont réalisés par : - des gravures localisées avant report, de façon à former au moins un premier via (34) dans la ou les couches disposées au-dessus du support, et de façon à former au moins un deuxième via (44) dans la ou les couches disposées sur la deuxième couche et qui seront en regard du support,
- une épitaxie à travers le premier via formant une partie d'un élément d'articulation et une épitaxie dans le deuxième via formant une autre partie de l'élément d'articulation, ces deux parties étant mises en regard au cours du report et forment après report un élément d'articulation (47) des moyens d' articulation.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que pour la réalisation des moyens d'articulation d'un micro-miroir, un seul élément d'articulation (27, 47) est réalisé et disposé sous la partie mobile de façon à former un pivot pour ladite partie, ce pivot reliant la partie mobile à la partie fixe.
13. Procédé selon la revendication 1, 10 ou 11, caractérisé en ce que pour la réalisation des moyens d'articulation d'un micro-miroir, deux éléments d'articulation sont réalisés et disposés de part et d'autre de la partie mobile de façon à former une charnière (57) la reliant à la partie fixe
14. Procédé selon la revendication 1 ou 13 , caractérisé en ce que les moyens d'articulation (57) sont réalisés par gravure de la seconde couche.
15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est du silicium, la première couche est un oxyde thermique de silicium, la deuxième couche est du silicium mono-cristallin et les moyens d'articulations sont en silicium monocristallin.
16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'amincissement de la deuxième couche.
17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la réalisation dans le support mécanique d'au moins une cavité (19, 36) en regard d'au moins une partie de l'une des extrémités de la partie mobile.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la ou les cavités du support sont réalisées par gravure anisotrope.
19. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le micro-miroir étant à commande électrique, il comprend en outre une étape de réalisation de moyens de commande par la formation d'électrodes en regard sur le support mécanique (24 et 33) et sur la partie mobile (23 et 43) .
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que lorsque le support et la partie mobile sont au moins dans les parties en regard en matériaux semi-conducteurs, les électrodes sont formées par une implantation ionique de dopants suivie ou non d'une diffusion thermique appropriée des dopants.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que des lignes de connexion (62) des électrodes à une électronique de commande sont réalisées par une implantation ionique de dopants suivie ou non d'une diffusion thermique appropriée des dopants, ces lignes de connexion sont formées sur la face du support en regard de la partie mobile, l'électrode ou les électrodes de la partie mobile étant reliées à une ou plusieurs de ces lignes par l'intermédiaire des moyens d'articulation, des prises de contact (60) étant en outre prévues aux extrémités des lignes de connexion en vue de leur connexion à l'électronique de commande.
22. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que des lignes de connexion (62) des électrodes à une électronique de commande sont réalisées par des trous métallisés (70) à travers le support, la ou les électrodes de la partie mobile étant reliées à un ou plusieurs de ces trous métallisés par l'intermédiaire des moyens d'articulation, des prises de contact (71) étant en outre prévues aux extrémités des lignes de connexion en vue de leur connexion à l'électronique de commande.
23. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie mobile comprend au moins deux parties (3,4), une première partie (4) comportant les moyens de réflexion et au moins une deuxième partie (3) entourant la première partie, les moyens d'articulation reliant ladite deuxième partie à la partie fixe et des moyens d'articulation intermédiaires (6) reliant la première partie de la partie mobile à la deuxième partie.
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens d'articulation intermédiaires comprennent une charnière.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les moyens d'articulation intermédiaires sont réalisés par gravure de la seconde couche .
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il s'applique à la réalisation d'une matrice de micromiroirs .
27. Micro-miroir ou matrice de micro-miroirs obtenu selon le procédé défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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