DE102015213473A1 - Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur und entsprechende mikromechanische Fensterstruktur - Google Patents

Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur und entsprechende mikromechanische Fensterstruktur Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur mit den Schritten: Bereitstellen eines Substrats (1), wobei das Substrat (1) eine Vorderseite (4) und eine Rückseite (5) aufweist; Bilden einer ersten Ausnehmung (6) an der Vorderseite (4); Ausbilden einer Beschichtung (8; 8', 8'') auf der Vorderseite (4) und auf der ersten Ausnehmung (6); und Bilden einer zweiten Ausnehmung (7) an der Rückseite (5), so dass die Beschichtung (8) zumindest bereichsweise freigelegt wird, wodurch ein Fenster (F) durch den freigelegten Bereich der Beschichtungen gebildet wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur und eine entsprechende mikromechanische Fensterstruktur.
  • Stand der Technik
  • Um einen Wafer mit mikroelektromechanischen(MEMS)-Bauelementen vor physikalischen oder chemischen Beschädigungen zu schützen, wird beispielsweise ein Schutzwafer auf den Wafer mit MEMS-Bauteilen angebracht, etwa durch anodisches Bonden. Zum Schutz von optischen Elementen, wie etwa Mikrospiegeln, sind dazu Schutzwafer mit Fenstern vorgesehen. Die Fenster sind dabei mit optisch transparenten Schichten überzogen.
  • Aus der DE 10 2013 211 886 A1 ist ein Herstellungsverfahren für eine fensterbestückte Vorrichtung bekannt. Wie in 4 gezeigt, wird eine Fensterplatte 12 mit Hilfe von Abdichtungs- und/oder Klebemitteln in eine Aussparung 11 eines Substrats 1 einfügt, wobei die Aussparung 11 gegenüber einer Vorderseite 4 und einer Rückseite 5 des Substrats 1 geneigte Ränder 11a aufweist.
  • Aus der EP 1 748 029 A2 ist ein erstes Substrat mit Mikrospiegel-Vorrichtungen bekannt, auf dem ein zweites Substrat mit lichttransmittierenden Fensterelementen angebracht ist.
  • Aus der DE 10 2012 206 858 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Fenstervorrichtung bekannt. Hierzu wird eine transparente Schicht auf ein Substrat mit Ausnehmung aufgebracht und anschließend deformiert.
  • Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) eignen sich dafür, Oberflächen gezielt zu strukturieren oder abzutragen, so wurde etwa der Deutsche Zukunftspreis für UKP-Laser verliehen (Mitteilung abrufbar auf der Seite http://www.vditz.de/meldung/deutscher-zukunftsgreis-fuer-ukp-laser/).
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Fensterstruktur mit den Schritten: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist; Bilden einer ersten Ausnehmung an der Vorderseite; Ausbilden einer Beschichtung auf der Vorderseite und auf der ersten Ausnehmung; und Bilden einer zweiten Ausnehmung an der Rückseite, so dass die Beschichtung zumindest bereichsweise freigelegt wird, wodurch ein Fenster durch den freigelegten Bereich der Beschichtung gebildet wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine mikromechanische Fensterstruktur mit: einem Substrat, wobei das Substrat eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei das Substrat einen Ausnehmungsbereich aufweist, der sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckt; und einem innerhalb des Ausnehmungsbereichs aufgespannten Fenster, welches aus einer Beschichtung gebildet ist und die Form einer bezüglich der Vorderseite geneigten Ebene aufweist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein kostengünstiges Verfahren, um mikromechanische Fensterstrukturen auf einem Substrat herzustellen. Dadurch, dass eine Beschichtung freigelegt wird, wird ein hermetisch dichtes Fenster gebildet, wie es insbesondere für Anwendungen in Kombination mit MEMS-Bauteilen, wie Mikrospiegeln, benötigt sein kann.
  • Ein Vereinzeln von Fenstern und Einfügen mit Hilfe von Abdichtungen oder Klebemitteln entfällt, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren die Serienproduktion von mikromechanischen Fensterstrukturen erlaubt.
  • Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten mikromechanischen Fensterstrukturen gewährleisten einen Schutz von optischen Elementen, beispielsweise von Mikrospiegeln.
  • Dadurch, dass das Fenster im Substrat versenkt ist, wird auch das Fenster selbst vor Beschädigungen geschützt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bilden der ersten Ausnehmung so ausgeführt, dass eine Ausnehmungsfläche der ersten Ausnehmung die Form einer bezüglich der Vorderseite geneigten Ebene aufweist. Dadurch eignet sich das optische Fenster gut zum Durchlassen von Licht, etwa zur Verwendung mit Mikrospiegeln. Durch die Neigung des Fensters kann verhindert werden, dass ein Beugungsreflex 1. Ordnung in der Mitte eines Mikrospiegels auftaucht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bilden der zweiten Ausnehmung so ausgeführt, dass die Beschichtung auf genau der Ausnehmungsfläche, welche die Form einer bezüglich der Vorderseite geneigten Ebene aufweist, freigelegt wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die gesamte Fensterfläche zum Durchlassen von Licht, etwa zur Verwendung mit Mikrospiegeln, zur Verfügung steht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bilden der ersten Ausnehmung durch Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) ausgeführt. Dadurch wird eine hohe Ebenheit der Oberfläche der Ausnehmung gewährleistet, da das abgetragene Material nicht schmilzt, sondern direkt verdampft und somit keine schlecht kontrollierbare Schmelze auftritt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Beschichtung eine Nitridbeschichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Beschichtung eine erste Unterbeschichtung und eine zweite Unterbeschichtung auf, wobei die erste Unterbeschichtung eine Nitridbeschichtung ist und die zweite Unterbeschichtung eine Oxidbeschichtung ist. Durch das Kombinieren einer Oxidbeschichtung, welche Druckspannung aufweist, mit einer Nitridbeschichtung, welche Zugspannung aufweist, kann erreicht werden, dass die Beschichtung unter Zugspannung steht und dadurch glatt gezogen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf der Beschichtung eine Mottenaugen-Struktur gebildet. Dadurch ist es möglich, die Reflexion des Fensters zu verringern und die Lichtdurchlässigkeit des Fensters zu erhöhen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Fensterstruktur wird auf dem freigelegten Fensterbereich der Beschichtung mindestens eine zusätzliche Anti-Reflexions-Schicht ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bilden der zweiten Ausnehmung durch Trench-Ätzen, KOH-Ätzen und/oder durch Fräsen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Fensterstruktur ist die Beschichtung eine Nitridbeschichtung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen mikromechanischen Fensterstruktur weist die Beschichtung eine erste Unterbeschichtung und eine zweite Unterbeschichtung auf, wobei die erste Unterbeschichtung eine Nitridbeschichtung ist und die zweite Unterbeschichtung eine Oxidbeschichtung ist. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1a bis c schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2a, b schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine schematische Querschnittsansicht einer mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 4 eine schematische Draufsicht einer mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer Ausführungsform des Stands der Technik.
  • In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1a bis c zeigen schematische Querschnittsansichten zur Illustration eines Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Substrat 1, beispielsweise ein Halbleitersubstrat wie etwa ein Siliziumsubstrat, mit einer Vorderseite 4 und einer Rückseite 5 bereitgestellt.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt wird an der Vorderseite 4 eine erste Ausnehmung 6 in dem Substrat 1 gebildet, beispielsweise durch KOH-Ätzen, Trench-Ätzen, Sandstrahlen oder Schleifen. Vorzugsweise kann die erste Ausnehmung 6 auch mit Hilfe eines Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) geformt werden. Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Ausnehmung 6 keilförmig, wobei eine erste Ausnehmungsfläche 2 senkrecht zur Vorderseite 4 steht und eine zweite Ausnehmungsfläche 3 zur Vorderseite 4 unter einem Winkel ☐, welcher zwischen der zweiten Ausnehmungsfläche 3 und der Vorderseite 4 gebildet ist, geneigt ist. Der Winkel ☐ ist hierbei größer als Null, etwa zwischen 10° und 60°, insbesondere zwischen 15° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 20° und 40°. Wird, wie oben beschrieben, ein UKP-Laser verwendet, kann insbesondere sichergestellt werden, dass die erste Ausnehmungsfläche 2 und die zweite Ausnehmungsfläche 3 eine hohe Ebenheit aufweisen.
  • Die erste Ausnehmungsfläche 2 muss jedoch nicht senkrecht zur Vorderfläche 4 stehen. Insbesondere kann die erste Ausnehmungsfläche 2 unter einem Winkel α, welcher zwischen der ersten Ausnehmungsfläche 2 und der Vorderseite 4 gebildet ist, geneigt ist. Eine Neigung der ersten Ausnehmungsfläche 2 kann beispielsweise ausgebildet werden, indem eine Kristallrichtung des Substrat 1, beispielweise eines Siliziumsubstrats, so ausgewählt wird, dass eine <111>-Kristallrichtung des Substrats 1 einen Neigungswinkel zu der Vorderseite 4 aufweist.
  • Die Form der ersten Ausnehmung 6 ist jedoch nicht auf die Keilform beschränkt, insbesondere kann die erste Ausnehmung 6 quaderförmig, trapezförmig oder gewölbt sein.
  • Zusätzlich kann eine Ebenheit der ersten Ausnehmungsfläche 2 und der zweiten Ausnehmungsfläche 3 durch einen Temperschritt unter Verwendung von Formiergas, etwa H2, bei Temperaturen oberhalb von 1000°C verbessert werden.
  • Ein zwischen der zweiten Ausnehmungsfläche 3 und der Rückseite 5 ausgebildetes Volumen entspricht einer in einem später folgenden Verfahrensschritt ausgenommenen zweiten Ausnehmung 7.
  • In einem dritten Verfahrensschritt wird eine Beschichtung 8, wie in 1b gezeigt, auf der Vorderseite 4, der ersten Ausnehmungsfläche 2 und der zweiten Ausnehmungsfläche 3 ausgebildet. Das Ausbilden der Beschichtung 8 kann hierbei beispielsweise durch chemische Gasphasenabscheidung („chemical vapour deposition”, CVD), durch physikalische Gasphasenabscheidung („physical vapour deposition”, PVD), durch PECVD(„Plasma-Enhanced-Chemical-Vapor-Deposition”)-, PICVD(„Plasma-Impulse-Chemical-Vapor-Deposition”)-, LPCVD(„Low-Pressure-Chemical-Vapor-Deposition”) oder TCVD(„Thermical-Chemical-Vapor-Deposition”)-Verfahren oder durch thermische Oxidation erfolgen. Das Ausbilden der Beschichtung 8 muss aber nicht auf diese Verfahren beschränkt sein und kann ebenfalls durch andere Verfahren oder durch eine Kombination mehrerer Verfahren erfolgen.
  • Die Beschichtung 8 besteht vorzugsweise aus einem transparenten oder transluzenten Material, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Die Beschichtung 8 kann beispielsweise eine Nitridbeschichtung, etwa eine LP(„low pressure”)-Nitridbeschichtung, sein. Das Material der Beschichtung 8 muss jedoch nicht darauf beschränkt sein.
  • Auf der Rückseite 5 wird zusätzlich beispielsweise im gleichen Prozessschritt eine Maskierung 9 aufgebracht und anschließend strukturiert, so dass der Teil der Rückseite 5, der zur zweiten Ausnehmung 7 gehört, freigelassen wird. Wenn die Maskierung 9 aus dem gleichen Material wie die Beschichtung 8 besteht, also die Beschichtung 8 und die Maskierung 9 in einem einzelnen Arbeitsschritt aufgebracht werden können, können Zeit und Kosten eingespart werden. Die Maskierung 9 kann aber auch aus einem anderen Material als die Beschichtung 8 bestehen und separat aufgebracht werden.
  • In einem vierten Verfahrensschritt des Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird, wie in 1c gezeigt, die zweite Ausnehmung 7 gebildet, derart, dass die Beschichtung 8 auf der zweiten Ausnehmungsflächen 3 von der Rückseite 5 her von einem Material des Substrats 1 freigelegt wird. Durch das Freilegen der Beschichtung 8 entsteht ein durch die Beschichtung 8 zwischen der ersten Ausnehmung 6 und der zweiten Ausnehmung 7 gebildetes Fenster F, welches Licht durchlassen kann. Insbesondere überdeckt die Beschichtung 8 auf der zweiten Ausnehmungsfläche 3 die volle Querschnittsfläche der ersten Ausnehmung 6 und der zweiten Ausnehmung 7, die dadurch für das Fenster zur Verfügung steht.
  • Das Bilden der Ausnehmung 7 kann durch Trench-Ätzen und/oder durch KOH-Ätzen erfolgen. Das Bilden der Ausnehmung 7 ist jedoch nicht auf diese Verfahren beschränkt, insbesondere kann das Bilden der Ausnehmung 7 durch Fräsen, mit Hilfe eines Lasers, beispielsweise eines UKP-Lasers, oder durch eine Kombination dieser Verfahren erfolgen. In diesen Fällen kann der Verfahrensschritt des Anbringens einer Maskierung 9 entfallen.
  • Des Weiteren kann beispielsweise auch nur ein Teil der Beschichtung 8 auf der zweiten Ausnehmungsflächen 3 von der Rückseite 5 her von einem Material des Substrats 1 freigelegt werden.
  • Somit ist wie in 1c illustriert, eine mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gebildet, hergestellt gemäß Anspruch 1. Hierbei weist ein Substrat 1 eine Vorderseite 4 und eine Rückseite 5 auf, wobei das Substrat 1 einen Ausnehmungsbereich 6, 7 aufweist, der sich von der Vorderseite 4 zur Rückseite 5 erstreckt. Innerhalb des Ausnehmungsbereichs 6, 7 erstreckt sich ein aufgespanntes Fenster F, welches aus einer Beschichtung 8 besteht und die Form einer bezüglich der Vorderseite geneigten Ebene aufweist. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Ausnehmungsbereich 6, 7 quaderförmig, wobei die Seitenflächen senkrecht zur Vorderseite 4 bzw. zur Rückseite 5 stehen. Die Ausnehmung 6, 7 muss jedoch nicht quaderförmig sein und kann insbesondere einen trapezförmigen Querschnitt, einen allgemeinen polygonförmigen Querschnitt oder einen gewölbten Querschnitt aufweisen. Gemäß der ersten Ausführungsform erstreckt sich die Beschichtung ebenfalls über die erste Ausnehmungsfläche 2 und über die Vorderseite 4. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Fall beschränkt, insbesondere kann die Beschichtung auf der Vorderseite 4 fehlen.
  • 2a, b zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Illustration eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Im Unterschied zum Herstellungsverfahren für eine mikromechanischen Fensterstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei die Beschichtung 8 unterteilt in eine erste Unterbeschichtung 8' und eine zweite Unterbeschichtung 8'', wobei die erste Unterbeschichtung 8' zuerst auf der Vorderseite 4, der ersten Ausnehmungsfläche 2 und der zweiten Ausnehmungsfläche 3 ausgebildet wird und anschließend die zweite Unterbeschichtung 8'' auf der ersten Unterbeschichtung 8' ausgebildet wird.
  • Die erste Unterbeschichtung 8' und die zweite Unterbeschichtung 8'' bestehen vorzugsweise aus einem transparenten oder transluzenten Material, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Die erste Unterbeschichtung 8' kann beispielsweise eine Oxidbeschichtung sein und die zweite Unterbeschichtung 8'' kann beispielsweise eine Nitridbeschichtung, etwa eine LP-Nitridbschichtung sein, das Material der ersten Unterbeschichtung 8' und der zweiten Unterbeschichtung 8'' muss jedoch nicht darauf beschränkt sein.
  • Die Maskierung 9 kann im Unterschied zum Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls in eine erste Untermaskierung 9' und eine zweite Untermaskierung 9'' unterteilt sein, wobei die erste Untermaskierung 9' zuerst auf der Rückseite 5 ausgebildet wird und anschließend die zweite Untermaskierung 9'' auf der ersten Untermaskierung 9' ausgebildet wird und anschließend die erste Untermaskierung 9' und die zweite Untermaskierung 9'' so strukturiert werden, dass der Teil der Rückseite 5, der zur zweiten Ausnehmung 7 gehört, freigelassen wird.
  • Insbesondere kann die erste Untermaskierung 9' aus dem gleichen Material wie die erste Unterbeschichtung 8' bestehen und die zweite Untermaskierung 9'' kann aus dem gleichen Material wie die zweite Unterbeschichtung 8'' bestehen, so dass die erste Untermaskierung 9' gleichzeitig mit der ersten Unterbeschichtung 8' ausgebildet werden kann und die zweite Untermaskierung 9'' gleichzeitig mit der zweiten Unterbeschichtung 8'' ausgebildet werden kann, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden können.
  • Das Material der ersten Untermaskierung 9' und das Material der zweiten Untermaskierung 9'' können sich jedoch von den Materialien der ersten Unterbeschichtung 8' und der zweiten Untermaskierung 8'' unterscheiden.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind nicht auf diese Möglichkeiten beschränkt. Insbesondere kann die Beschichtung 8 aus einer ersten Unterbeschichtung 8' und einer zweiten Unterbeschichtung 8'' bestehen, die Maskierung 9 jedoch nur aus einer Untermaskierung bestehen. Darüber hinaus kann die Beschichtung 8 aus mehr als zwei Unterbeschichtungen bestehen und die Maskierung 9 kann aus mehr als zwei Untermaskierungen bestehen und die Anzahl der Unterbeschichtungen von Beschichtung 8 und die Anzahl der Untermaskierungen von Maskierung 9 müssen nicht gleich sein.
  • Wie in 2b gezeigt, wird in einem weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung die zweite Ausnehmung 7 gebildet, derart, dass die Beschichtung 8 auf der zweiten Ausnehmungsflächen 3 von der Rückseite 5 her von einem Material des Substrats 1 freigelegt wird. Durch das Freilegen der Beschichtung 8 entsteht ein durch die Beschichtung 8 zwischen der ersten Ausnehmung 6 und der zweiten Ausnehmung 7 gebildetes Fenster F, welches Licht durchlassen kann. Das Ausbilden der zweiten Ausnehmung 7 kann nach einem der oben genannten Verfahren erfolgen.
  • Somit ist wie in 2b illustriert, eine mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gebildet, hergestellt gemäß Anspruch 1. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform, wie in 1c illustriert, weist die zweite Ausführungsform eine erste Unterbeschichtung 8' und eine zweite Unterbeschichtung 8'' auf, wobei insbesondere die erste Unterbeschichtung 8' eine Nitridbeschichtung sein kann, und die zweite Unterbeschichtung 8'' eine Oxidbeschichtung sein kann.
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Illustration eines Herstellungsverfahrens einer mikromechanischen Fensterstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • Im Unterschied zum Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird hierbei die Beschichtung 8, insbesondere ein auf der zweiten Ausnehmungsfläche 3 ausgebildeter Teil der Beschichtung 8, zumindest abschnittsweise mit einer nanostrukturierten Oberfläche versehen. Die nanostrukturierte Oberfläche kann insbesondere eine Mottenaugenstruktur 10 sein. Die Mottenaugenstruktur 10 besteht aus kleinen Erhöhungen, deren Abstand in der Größenordnung des Wellenlängenbereichs des verwendeten Lichts gewählt werden kann, wodurch erreicht werden kann, dass eine Reflexionseigenschaft der Beschichtung 8 verringert wird und Licht besser transmittiert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mindestens eine weitere Anti-Reflexions-Beschichtung auf dem Fenster F ausgebildet werden. Die mindestens eine Anti-Reflexions-Beschichtung kann beispielsweise eine Metallbeschichtung, welche eine Dicke im Bereich einiger Nanometer aufweisen kann, eine Kunststoffbeschichtung, eine Siliziumbeschichtung oder eine ähnliche Beschichtung sein. Das Ausbilden der Beschichtung kann durch Sputtern, mittels eines CVD-Verfahrens oder mittels eines Tauchverfahrens ausgeführt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013211886 A1 [0003]
    • EP 1748029 A2 [0004]
    • DE 102012206858 A1 [0005]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • http://www.vditz.de/meldung/deutscher-zukunftsgreis-fuer-ukp-laser/ [0006]

Claims (13)

  1. Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Fensterstruktur mit den Schritten: Bereitstellen eines Substrats (1), wobei das Substrat (1) eine Vorderseite (4) und eine Rückseite (5) aufweist; Bilden einer ersten Ausnehmung (6) an der Vorderseite (4); Ausbilden einer Beschichtung (8; 8', 8'') auf der Vorderseite (4) und auf der ersten Ausnehmung (6); und Bilden einer zweiten Ausnehmung (7) an der Rückseite (5), so dass die Beschichtung (8) zumindest bereichsweise freigelegt wird, wodurch ein Fenster (F) durch den freigelegten Bereich der Beschichtungen gebildet wird.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten Ausnehmung (6) so ausgeführt wird, dass eine Ausnehmungsfläche (3) der ersten Ausnehmung (6) die Form einer bezüglich der Vorderseite (4) geneigten Ebene aufweist.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei das Bilden der zweiten Ausnehmung (7) so ausgeführt wird, dass die Beschichtung (8) auf genau der Ausnehmungsfläche (3) freigelegt wird.
  4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten Ausnehmung (6) durch Ultrakurzpulslaser (UKP-Laser) ausgeführt wird.
  5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der ersten Ausnehmung (6) durch KOH-Ätzen ausgeführt wird.
  6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (8) eine Nitridbeschichtung ist.
  7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (8) eine erste Unterbeschichtung (8') und eine zweite Unterbeschichtung (8'') aufweist, wobei die erste Unterbeschichtung (8') eine Nitridbeschichtung ist und die zweite Unterbeschichtung (8'') eine Oxidbeschichtung ist.
  8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei auf der Beschichtung (8) eine Mottenaugen-Struktur (10) gebildet wird.
  9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine zusätzliche Anti-Reflexions-Schicht auf dem freigelegten Fensterbereich der Beschichtung (8) ausgebildet wird.
  10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der zweiten Ausnehmung (7) durch Trenchätzen, KOH-Ätzen und/oder durch Fräsen erfolgt.
  11. Mikromechanische Fensterstruktur, mit: einem Substrat (1), wobei das Substrat (1) eine Vorderseite (4) und eine Rückseite (5) aufweist, wobei das Substrat (1) einen Ausnehmungsbereich (6, 7) aufweist, der sich von der Vorderseite (4) zur Rückseite (5) erstreckt; und einem innerhalb des Ausnehmungsbereichs (6, 7) aufgespannten Fenster (F), welches aus einer Beschichtung (8) gebildet ist und die Form einer bezüglich der Vorderseite (4) geneigten Ebene aufweist.
  12. Mikromechanische Fensterstruktur nach Anspruch 11, wobei die Beschichtung (8) eine Nitridbeschichtung ist.
  13. Mikromechanische Fensterstruktur nach Anspruch 11, wobei die Beschichtung (8) eine erste Unterbeschichtung (8') und eine zweite Unterbeschichtung (8'') aufweist, wobei die erste Unterbeschichtung (8') eine Nitridbeschichtung ist und die zweite Unterbeschichtung (8'') eine Oxidbeschichtung ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1748029A2 (de) 2005-07-27 2007-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Gehäuse für einen Mikrospiegel und dessen Herstellungsverfahren
DE102012206858A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer optischen Fenstervorrichtung für eine MEMS-Vorrichtung
DE102013211886A1 (de) 2013-06-24 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Fensterbestückte Abdeckung für eine optische Vorrichtung und Herstellungsverfahren zum Herstellen einer fensterbestückten Abdeckung für eine optische Vorrichtung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100343211B1 (ko) * 1999-11-04 2002-07-10 윤종용 웨이퍼 레벨 진공 패키징이 가능한 mems의 구조물의제작방법
JP2005040885A (ja) * 2003-07-25 2005-02-17 Sony Corp 中空構造体の製造方法、mems素子の製造方法及び電子線マスクの製造方法
KR100682868B1 (ko) * 2004-10-05 2007-02-15 삼성전기주식회사 마이크로 미러 및 그 제조방법
JPWO2007069365A1 (ja) * 2005-12-14 2009-05-21 パナソニック株式会社 Mems振動膜構造及びその形成方法
JP4655977B2 (ja) * 2006-03-22 2011-03-23 ブラザー工業株式会社 光スキャナ、及び、光走査装置、及び、画像表示装置、及び、網膜走査型画像表示装置、及び、光スキャナにおける梁部の形成方法
US7719752B2 (en) * 2007-05-11 2010-05-18 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS structures, methods of fabricating MEMS components on separate substrates and assembly of same
DE102008012384A1 (de) * 2008-03-04 2009-09-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Deckel für Mikro-Systeme und Verfahren zur Herstellung eines Deckels
SG162633A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-29 Helios Applied Systems Pte Ltd Integrated system for manufacture of sub-micron 3d structures using 2-d photon lithography and nanoimprinting and process thereof
DE102009011305A1 (de) * 2009-03-02 2010-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzellen mit Rückseitenkontaktierung sowie Verfahren zu deren Herstellung
US8524139B2 (en) * 2009-08-10 2013-09-03 FEI Compay Gas-assisted laser ablation
DE102010000878B4 (de) * 2010-01-14 2022-04-28 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauteil, Optikvorrichtung, Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für eine Optikvorrichtung
DE102010062009B4 (de) * 2010-11-26 2019-07-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen von Schrägflächen in einem Substrat und Wafer mit Schrägfläche
DE102010062118B4 (de) * 2010-11-29 2018-09-27 Robert Bosch Gmbh Herstellungsverfahren für eine Abdeckvorrichtung für ein mikro-opto-mechanisches Bauteil
DE102012217793A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Herstellungsverfahren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1748029A2 (de) 2005-07-27 2007-01-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Gehäuse für einen Mikrospiegel und dessen Herstellungsverfahren
DE102012206858A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Herstellen einer optischen Fenstervorrichtung für eine MEMS-Vorrichtung
DE102013211886A1 (de) 2013-06-24 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Fensterbestückte Abdeckung für eine optische Vorrichtung und Herstellungsverfahren zum Herstellen einer fensterbestückten Abdeckung für eine optische Vorrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
http://www.vditz.de/meldung/deutscher-zukunftsgreis-fuer-ukp-laser/

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