L'invention vise également un procédé particulier permettant d'obtenir de tels micro-composants.

Techniques antérieures De façon connue, les micro-composants du type micro-switcb sont utilisés pour assurer la configuration d'un circuit électronique, en assurant la connexion mécanique de certaines parties de ce circuit. Ainsi, on connaît des micro-switchs dits"série"qui permettent d'ouvrir ou de fermer un contact réalisé sur une piste.

On connaît également des switchs appelés"shunt", dont la fonction principale est de permettre la connexion électrique entre deux pistes indépendantes. Ces"shunt" sont notamment utilisés pour assurer la mise à la masse d'une piste de propagation d'un signal.

De nombreux composants du type micro-switch ont déjà été proposés, et notamment celui décrit dans les documents US 6 046 659 et US 5578 976.

Le micro-switch décrit dans le document US 6 046 659 comprend une poutre fixée par une de ses extrémités à un substrat. Cette poutre possède à son extrémité opposée un contact métallique qui se situe à l'aplomb d'une interruption ménagée dans une piste réalisée sur un substrat. Une partie de la poutre comporte une zone métallique formant électrode, surplombant une électrode complémentaire également réalisée sur le substrat. Un tel micro-composant présente un certain nombre d'inconvénients, liés soit à sa conception, soit à son procédé de fabrication.

Ainsi, la partie déformable de ce micro-switch est une poutre, ce qui expose le composant à une plus forte sensibilité aux vibrations. Il en résulte qu'il est donc nécessaire de concevoir cette poutre en lui conférant une rigidité suffisante. Cette exigence de rigidité nécessite donc l'emploi d'une tension d'actionnement plus élevée, source de consommation et de contraintes électrostatiques.

Par ailleurs, la configuration de la piste sur laquelle agit le contact du micro- switch est telle qu'elle nécessite l'emploi d'une piste de masse complémentaire, située à l'intérieur du substrat, en dessous de la piste principale de propagation du signal. La réalisation de cette piste à l'intérieur du substrat engendre des étapes de fabrication qui compliquent le procédé de réalisation du micro-switch.

En outre, le procédé de fabrication du micro-switch décrit dans le document US 6 046 559 utilise une couche sacrificielle par dessus laquelle est réalisée la poutre caractéristique. Cette couche sacrificielle est ensuite éliminée pour conférer une liberté de mouvement à la poutre. Cette couche sacrificielle doit tre partiellement gravée pour définir l'emplacement de la zone métallique formant le contact du micro-switch. Comme le matériau utilisé pour la couche sacrificielle est de la silice (Si02), il s'ensuit une mauvaise précision dans la profondeur de la zone qui recevra le contact métallique. Or, cette variabilité de profondeur a une influence dans les performances du micro-switch.

Par ailleurs, le procédé utilisé pour éliminer la couche de Si02 est une gravure humide qui nécessite une étape ultérieure de rinçage. L'étape de séchage qui suit ce rinçage est effectuée en employant du gaz carbonique super critique.

Cette technique nécessite un appareillage spécifique particulièrement coûteux, au détriment du prix de revient du composant.

Un premier objectif de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un micro-switch qui limite le nombre d'étapes nécessaires pour la réalisation du

composant. Un second objectif est de proposer un procédé qui permette la définition des différents organes du micro-switch avec une grande précision.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un micro-switch dont l'actionnement ne nécessite pas la mise en place à la fois d'une électrode sur la partie mobile et d'une électrode sur le substrat.

Le document US 2001/0022541 décrit un micro-composant du type micro- switch qui comporte une arche qui est reliée au substrat de chaque côté de l'ensemble des pistes métalliques. Les zones par lesquelles cette arche est reliée au substrat sont relativement déformables, de sorte que lorsqu'une tension de polarisation est appliquée entre les électrodes présentes dans l'arche et les pistes de masse, une force électrostatique déforme cette arche en attirant les électrodes. La déformation de cette arche s'effectue jusqu'à ce que l'élément conducteur vienne au contact d'une ou plusieurs pistes, assurant alors la fonction électrique pour laquelle il a été prévu.

La présence de la couche diélectrique en dessous de la structure déformable évite tout risque de courts-circuits entre les électrodes lorsque l'effort électrostatique est tel que la structure déformable vient se plaquer contre la face supérieure du substrat, et plus précisément des pistes de masse formant l'électrode fixe.

En pratique, la partie déformable de ce micro-switch est réalisée à partir d'un substrat de silicium, de manière indépendante. Cette partie déformable est ensuite solidarisée à un substrat qui comporte les pistes de propagation du signal et de masse. Ces deux substrats sont solidarisés par des techniques de soudure également appelées"anodic bonding". Ce type de technique présente plusieurs inconvénients, et notamment celui d'impliquer une forte imprécision sur les alignements des structures en regard sur les deux substrats. En outre, dans le cas où l'on souhaite solidariser deux substrats à base de silicium, les températures nécessaires pour obtenir la soudure sont très importantes, et incompatibles avec

l'emploi de substrats incluant des circuits intégrés. Autrement dit, ce type de micro-switch ne peut tre implanté sur un circuit intégré.

Exposé de l'invention L'invention concerne donc un procédé pour la fabrication d'un micro- composant du type micro-switch.

Conformément à l'invention, ce procédé comporte une succession d'étapes, consistant, au-dessus d'une piste de propagation du signal et de deux pistes de masse coplanaires réalisées sur un substrat à : 'déposer une première couche de résine sacrificielle, réaliser des ouvertures dans la première couche de résine sacrificielle de manière à définir des zones de contact avec le substrat, déposer une seconde couche de résine sacrificielle, réaliser des ouvertures dans la seconde couche de résine sacrificielle, à l'aplomb des ouvertures réalisées dans la première couche de résine sacrificielle, et au-dessus de la piste de propagation du signal et/ou des pistes de masse, 'déposer un élément conducteur, dans l'ouverture réalisée à l'aplomb de la piste de propagation du signal et/ou des pistes de masse, déposer une couche de matériau diélectrique, 'déposer des zones métalliques au-dessus de la couche de matériau diélectrique, à l'aplomb d'une partie des pistes de masse, graver les couches de matériau diélectrique, éliminer les couches de résine sacrificielle.

Autrement dit, le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir plusieurs avantages par rapport aux procédés de l'art antérieur. Ainsi, en réalisant deux étapes de dépôt de couches sacrificielles, on définit deux niveaux distincts pour d'une part, les électrodes de la structure déformable, et d'autre part, l'élément conducteur qui sert de contact dans le micro-switch. On définit ainsi de façon précise la géométrie de l'élément conducteur par rapport au reste de la structure

déformable, ce qui assure une bonne reproductibilité des caractéristiques mécaniques du micro-switch et de ses performances.

En outre, par ce procédé, il est possible d'utiliser des métaux différents pour réaliser d'une part, l'élément conducteur formant le contact, et d'autre part, les électrodes de la structure déformable. On peut ainsi optimiser les choix de matériau, en choisissant pour le contact un métal qui possède une bonne compatibilité électrique avec les pistes présentes sur le substrat.

En outre, l'emploi d'une résine sacrificielle permet de réaliser les opérations d'élimination de façon relativement aisée, par comparaison par exemple avec les techniques nécessaires pour éliminer les couches de silice telles que décrites dans le document US 6 046 659.

Selon l'orientation de l'ouverture réalisée dans la seconde couche de résine sacrificielle, on obtient des différents types de micro-switch.

Ainsi, lorsque l'ouverture réalisée dans cette seconde couche de résine sacrificielle s'étend parallèlement à la piste de propagation du signal, à l'aplomb de l'interruption réalisée entre les deux fractions de ces deux pistes, on obtient un micro-switch"série". De cette manière, on assure la continuité de cette piste lorsque l'élément conducteur vient au contact des deux fractions de cette piste.

Autrement dit, le contact métallique est localisé au-dessus de la coupure réalisée dans la piste de propagation du signal, et déborde de chaque côté de telle manière que l'élément conducteur vient par chacune de ses extrémités au contact d'une des fractions de la piste de propagation du signal.

A l'inverse, lorsque l'ouverture réalisée dans la seconde couche de résine sacrificielle s'étend perpendiculairement à la piste de propagation du signal, en débordant à l'aplomb des pistes de masse et de la piste de propagation du signal, on obtient un micro-switch fonctionnant en"shunt". De cette manière, lorsque l'élément conducteur vient au contact de l'ensemble de ces pistes, il assure la mise

à la masse de la piste centrale de propagation du signal, qui dans ce cas est continue.

Avantageusement, on peut procéder, avant l'élimination de la couche de résine sacrificielle, à une étape consistant à déposer une seconde couche de matériau diélectrique par dessus la première couche de matériau diélectrique et les zones conductrices formant les électrodes. La structure obtenue est ainsi symétrique par rapport à l'électrode qui est prise en sandwich entre deux couches diélectriques. Les contraintes mécaniques au sein de la structure sont donc plus équilibrées. En outre, cette seconde couche diélectrique permet d'isoler électriquement le dessus de la structure déformable.

Description sommaire des figures La manière de réalise l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue de dessus d'un micro-switch série réalisé conformément à l'invention.

La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, dans laquelle n'apparaissent que les pistes et le contact du micro-switch.

La figure 3 est une vue de détail de la zone centrale de la figure 1, dans laquelle on peut identifier les différents éléments de la structure déformable.

Les figures 4 à 13 sont des vues en coupe transversales selon le plan P de la figure 1, illustrant les différentes étapes du procédé permettant d'obtenir le switch de la figure 1.

Les figures 14 et 15 sont des vues respectivement en coupe transversales et longitudinales du micro-switch de la figure 1, montrées dans un état où le micro- switch est ouvert.

Les figures 16 et 17 sont des vues analogues aux figures 14 et 15 respectivement, montrant le micro-switch dans un état fermé.

Les figures 18,19 et 20 sont des vues analogues respectivement aux figures 2,15 et 17, d'un micro-composant réalisé conformément à un second mode de réalisation, en vue d'obtenir un"shunt"résistif.

Manière de réaliser l'invention Comme évoqué ci-avant, l'invention concerne un micro-composant du type rnicro-switch.

Un tel composant est illustré à la figure 1 et comprend principalement une piste centrale (2) qui assure la propagation d'un signal radiofréquence. Plus précisément, et en relation avec la figure 2, cette piste (2) présente une interruption (3) qui découpe la piste (2) en deux fractions (4) et (5).

Cette interruption (3) est située sensiblement au centre longitudinal de la piste (2). Cette piste (2) est bordée latéralement de deux pistes de masse (6,7), de largeur nettement supérieure à celle de la piste de propagation du signal (2). Les extrémités de ces différentes pistes possèdent des dimensions suffisantes pour permettre leur interconnexion avec d'autres composants associés au mme substrat (10). Il peut s'agir de composants situés à l'intérieur mme du substrat, ou d'autres composants réalisés sur la mme face supérieure du substrat.

Le micro-composant (1) comporte une structure déformable (11) qui présente deux points d'ancrage (12,13) sur le substrat (10). Cette structure déformable (11) enjambe les trois pistes (2,6, 7).

A l'aplomb de l'interruption (3) de la piste (2), la structure déformable comporte un élément conducteur (15) représentée en pointillés à la figure 2. Cet élément conducteur se déplace avec la structure mobile (11) jusqu'à venir au contact des extrémités (16, 17) des fractions (4,5) de la piste (2). La largeur de cet élément conducteur (15) est inférieure à la distance séparant les pistes de masse (6,7), pour ne pas réaliser de courts-circuits entre la piste de propagation du signal (2) et la masse.

La structure déformable est illustrée plus en détail à la figure 3 dans laquelle on identifie les points d'attache (13,12) par rapport au substrat. Le point d'attache (13) se prolonge par deux bras (20,21) qui sont eux-mmes reliés à une plate- forme (22). De l'autre côté, la plate-forme (22) est reliée par l'intermédiaire d'un bras (23) à l'autre point d'attache (12). Au niveau de la plate-forme (22), la structure déformable comporte deux électrodes (24,25) qui se situe chacune à l'aplomb d'une piste de masse (6,7). Ces deux électrodes (24,25) sont reliées par des portions conductrices (26, 27). Bien entendu, ces portions de liaison (26,27) peuvent tre réalisées selon d'autres géométries que celle illustrée aux figures.

L'électrode (25) est reliée par une portion conductrice (28) à un plot de connexion (29), située au-dessus du point d'attache (12) de la structure déformable (11).

La zone centrale (30) de la plate-forme (22) située entre les deux électrodes (24,25) comporte sur sa face intérieure le contact métallique (15) illustré en pointillés.

A l'intérieur de cette zone centrale (30), on observe un certain nombre de fentes (31) réalisées dans la plate-forme (22). Ces fentes (31) forment un accès à l'espace situé entre la structure déformable (11) et le substrat (10), qui est exploité pendant les opérations d'élimination des couches sacrificielles permettant la libération de la structure déformable. Ces fentes (31) réalisées dans la plate-forme (22) en matériau diélectrique se situent à la fois dans la partie centrale (30) de la plate-forme, mais également dans des ouvertures (33) réalisées dans les électrodes On remarquera que les portions (26,27) reliant les deux électrodes (24,25) sont de dimensions très réduites, pour limiter la capacité parasite entre la piste de propagation du signal (2) et les électrodes (24,25) d'actionnement du micro- switch.

Le procédé permettant d'obtenir un tel micro-switch est illustré aux figures 4 à 13.

Ainsi, comme illustré à la figure 4, on procède tout d'abord au dépôt des différentes pistes (2,6, 7) sur le substrat (10). Le substrat utilisé peut typiquement tre du silicium haute résistivité, mais d'autres substrats peuvent convenir. Les pistes (2,6, 7) sont obtenues par dépôt par évaporation ou pulvérisation d'un métal fortement conducteur, et typiquement de l'or ou ou un autre métal de forte conductivité tel que du cuivre, de l'argent ou de l'aluminium. Typiquement, l'épaisseur des pistes (2,6, 7) ainsi déposées est de l'ordre de 0,5 à 2 micromètres.

Par la suite, et comme illustré à la figure 5, on procède au dépôt d'une couche (35) de polyimide photosensible. Cette couche (35) de polyimide est déposée par des techniques classiques telles que le dépôt par rotation, également appelé"Spin on deposition". Le polyimide utilisé est du type photosensible tel que notamment celui commercialisé sous la référence PI-2545 par la société DuPont.

L'épaisseur de la première couche (35) de polyimide est de l'ordre de 1 à 2 micromètres. Le polyimide employé pour peut tre également remplacé par un matériau équivalent tel que du benzocyclobutène (BCB) Par la suite, on procède comme illustré à la figure 6 à une étape de lithographie de la première couche (35) de polyimide. Cette étape de lithographie permet de définir les flancs (36) de la couche de polyimide (35), au voisinage des frontières externes des pistes de masse (6,7). Cette lithographie se poursuit par une étape de polymérisation qui rigidifie le polyimide.

Par la suite, on procède, comme illustré à la figure 7 au dépôt d'une seconde couche (37) de polyimide photosensible. Cette couche (37) de polyimide recouvre l'intégralité de la zone considérée, y compris au niveau des flancs (36) de la première couche (35) de polyimide.

Par la suite on procède comme illustré à la figure 8 à une seconde étape de lithographie. Cette lithographie permet de prolonger les flancs latéraux (36) de la première couche (35) de polyimide. Cette lithographie permet également de réaliser un canal longitudinal (38), au niveau de la zone centrale de la seconde couche (37) de polyimide, à l'aplomb de la piste de propagation du signal (2). Il est à noter que cette seconde étape de lithographie ne modifie pas l'épaisseur de la première couche (35) de polyimide au niveau de la piste de propagation du signal (2). Autrement dit, le pallier sur lequel sera disposé ultérieurement le contact du micro-switch se situe à une hauteur bien maîtrisée par rapport à la piste de propagation du signal (2).

Par la suite, on procède comme illustré à la figure 9 au dépôt d'un élément conducteur (15). Ce dépôt s'effectue par évaporation ou pulvérisation d'un métal présentant une bonne compatibilité avec le métal utilisé pour la piste de propagation du signal (2). Ce métal peut par exemple tre du platine. L'épaisseur déposée est déterminée en fonction de critères relatifs au micro-switch et typiquement à la puissance du signal qui y transite. D'autres métaux tels que l'or, l'argent, le palladium, ou plus généralement tout autre métal ayant une forte conductivité et de bonnes propriétés d'adhésivité avec le polyimide pourraient tre utilisés. On recherchera notamment à limiter les phénomènes de collage occasionnés par le passage du courant.

Par la suite, on procède comme illustré à la figure 10 au dépôt d'une première couche (39) d'un matériau diélectrique. Ce dépôt s'effectue par une technique de PECVD (Plasma Enhanced Cliemical Vapor Deposition). Le matériau déposé peut par exemple tre du nitrure de silicium Si3N4, avec une épaisseur de l'ordre de 0.1 à 0.5 micromètres Cette couche (39) de Si3N4 recouvre intégralement les couches de polyimide, ainsi que l'élément conducteur (15) qui formera le contact du micro-switch.

Par la suite, on procède au dépôt de zones conductrices qui formeront les électrodes (24,25). Le dépôt est effectué par techniques d'évaporation ou pulvérisation Le matériau déposé peut tre choisi dans le groupe comprenant le platine, l'or, l'aluminium et plus généralement les métaux ayant un coefficient de dilatation thermique limité. L'épaisseur déposée est de l'ordre de 0.1 à 0.5 micromètres. Cette épaisseur est fonction de la tension de polarisation qui sera ensuite appliquée pour actionner le micro-switch.

Le dépôt métallique est effectué essentiellement à l'aplomb des pistes de masse (6,7). La zone centrale (30) à l'aplomb de la piste de propagation du signal (2) est exempte de ce dépôt métallique, à l'exception des fines zones (26,27) assurant la liaison électrique entre les deux électrodes. On remarque sur la figure 11, la zone latérale (28) permettant l'amenée de la tension depuis un plot de connexion (29).

Par la suite, on procède comme illustré à la figure 12, au dépôt d'une seconde couche de matériaux diélectrique tel que du Si3N4. Ce dépôt recouvre les électrodes (24,25) déposées précédemment. On procède par la suite à une étape de gravure des couches (39, 40) de Si3 N4. Au niveau des électrodes (24,25), les deux couches de Si3 N4 sont gravées simultanément. La couche supérieure (40) est gravée à travers un masque prévu à cet effet. La couche inférieure de Si3 N4 est gravée à travers le mme masque et à l'intérieur des fentes (33) définies dans les électrodes (24,25).

Au niveau des plots de connexion (29), seule la couche supérieure (40) de Si3N4 est gravée.

Par la suite, on procède comme illustré à la figure 13 à l'élimination des couches de polyimide (36,37). Cette élimination peut s'effectuer par exemple par gravure sous plasma d'oxygène. Le plasma parvient au niveau des couches de polyimide notamment en passant à travers les fentes (32) réalisées dans les couches de Si3 N4 et les électrodes.

Le fonctionnement du micro-switch ainsi obtenu est illustré aux figures 14 à 17. Ainsi, lorsque aucune tension de polarisation n'est appliquée entre les électrodes (24,25) et les pistes de masse (6,7), la structure déformable (11) se trouve dans une configuration illustrée aux figures 14 et 15 dans lesquelles on observe que le contact (15) est écarté des deux extrémités (16,17) de la piste de propagation du signal (2).

A l'inverse, lorsqu'une tension de polarisation est appliquée entre les pistes de masse (6,7) et les électrodes (24,25) de la structure déformable, ces dernières sont attirées par une force électrostatique et déforment les portions de liaison (20,21, 23) jusqu'à venir au contact des pistes de masse (6,7). La configuration est alors celle illustrée aux figures 16 et 17 dans lesquelles le contact métallique (15) assure la continuité entre les deux pistes (4,5) de la piste (2).

Typiquement, des tensions de polarisation de l'ordre de 3 à 10 volts sont nécessaires pour assurer cet actionnement. Un tel switch peut fonctionner jusqu'à des fréquences de l'ordre de 6 GigaHertz.

Comme déjà évoqué, l'invention décrite ci-avant en détail pour un micro- switch série peut également tre déclinée pour réaliser des shunts résistifs. Dans ce cas, le contact métallique (43) est orienté comme illustré à la figure 18 perpendiculairement à la piste de propagation du signal. Ce contact (43) vient à l'aplomb de la piste de propagation du signal (42), et déborde latéralement à l'aplomb des deux pistes de masse (46,47). Bien entendu, dans ce cas, la piste de propagation du signal (42) est continue et ne présente pas d'interruption comme dans le cas d'un switch série.

Le fonctionnement d'un tel"shunt"résistif est illustré aux figures 19 et 20.

Ainsi, lorsque aucune tension de polarisation n'est appliquée aux électrodes portées (24,25) par la structure déformable, le"shunt"se trouve dans la configuration illustrée dans la figure 19. Le contact transversal (42) surplombe alors les trois

pistes. A l'inverse, lorsqu'une tension est exercée, les deux électrodes (44,45) sont attirées par les pistes de masse (46,47), et l'élément métallique (45) vient au contact à la fois des deux pistes de masse (46,47) et de la piste de propagation du signal (42), qui se retrouve ainsi à la masse.

Il ressort de ce qui précède que le micro-switch et le procédé de réalisation conforme à l'invention permettent d'obtenir des composants présentant de bonnes performances, en limitant les pertes d'insertion.

Le procédé conformément à l'invention permet également de limiter les étapes de gravure, et permet d'obtenir des géométries parfaitement reproductibles.