L'exemple des systèmes de projection à DMD
Si on prend l'exemple des systèmes de projection à DMD développés par Texas Instruments, on s'aperçoit que plutôt que d'utiliser un procédé conventionnel de micro-usiange de surface utilisant un verre de phosphosilicate pour la couche sacrificielle et du silicium polycristallin pour les éléments micromécaniques, on a développé un procédé à basse température utilisant une résine positive conventionnelle et des alliages d'aluminium déposés par pulvérisation. Ce procédé a rendu possible la fabrication de toutes les sous-couches électroniques des composants micromécaniques sous les micro-miroirs permettant ainsi d'avoir un facteur de remplissage élevé et de petits gaps d'air sous les micro-miroirs.
Afin d'assurer une haute fiabilité, on a porté une attention particulière pour diminuer les pincements entre les parties en contact notamment. Pour cela, une monocouche autoassemblée de lubrifiant est appliquée pour diminuer les forces d'adhérence. De plus, un rétro-contrôle électronique est utilisé pour piloter et contrôler le mouvement des micro-miroirs pour éviter les « coups de boutoir » et les oscillations. Un alliage d'aluminium spécifique a été développé pour minimiser les dérives angulaires des micro-miroirs dans le temps.
Si on réalise que ces dispositifs contiennent plus d'un million d'éléments micro-mécaniques et que l'oeil humain est à même de détecter à la lecture un petit nombre de pixels défecteux sur un écran, on comprend pourquoi le « packaging » a du être réalisé dans des salles blanches de classe 10 au lieu de 10 000 pour éliminer les défauts dûs aux particules étrangères aux dispositifs.
Les micro-poutres encastrées, les membranes et les micro-ponts sont souvent soumis à des contraintes, en particulier lorsque des couches minces sont déposées à leur surface. Ces contraintes peuvent avoir une origine intrinsèque (par exemple des désaccords de maille) ou être dûes à des effets thermo-mécaniques liés aux valeurs différentes des coefficients de dilatation thermique des matériaux. Elles conduisent souvent à des déformations structurales en dehors du plan du miroir avec des angles imprévisibles.
Des chercheurs ont proposé un commutateur optique 2x2 basé sur une micro-poutre encastrée en silicium polycristallin avec un micro-miroir pivotant qui est placé dans sa position normale hors du plan à cause d'une couche mince d'alliage chrome-or qui met le silicium polycristallin dans un état de compression. Le commutateur est actionné en appliquant une tension entre la poutre et le substrat de telle sorte que le micro-miroir se place sur le trajet de la lumière.
Les micro-miroirs utilisés pour les routeurs en télécommunications sont typiquement recouverts d'or qui a des propriétés réfléchissantes excellentes dans l'infra-rouge. Cependant on doit veiller avec grand soin à éviter de polluer avec l'or les dispositifs électroniques sur silicium intégrés dans les structures.
On utilise souvent du nitrure de silicium pour fabriquer des guides d'ondes optiques par différentes techniques y compris par pulvérisation, CVD, PECVD et LPCVD. A la fois la technique utilisée et les conditions précises du processus contribuent aux variations d'indice de réfraction, aux pertes optiques et à l'amplitude et à la nature des contraintes résiduelles. Par exemple, en utilisant la PECVD on peut obtenir des indices de réfraction compris entre 1,9 et 2,2 avec des contraintes variables en comprenssion ou en tension selon le ratio atomique Si/N et les conditions de dépôt. D'où il ressort que le choix des matériaux et des conditions de mise en oeuvre doit être fait avec toute l'attention nécessaire pour assurer des structures stables et reproductibles.