DE19854803A1 - Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur

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Juergen Graf
Stefan Kesel
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur auf einem bzw. mit einer elektrischen Kontaktierung oder einer Ansteuerschaltung versehenen Substrat und einer organischen, strukturierten Opferschicht, welche nach dem Aufbringen der metallischen Mikrostruktur entfernt wird. Bei der Herstellung der lokalen Verstärkung der Mikrostruktur wird wenigstens eine weitere organische, als Maske geformte Schicht (16, 19, 20, 26, 30, 116, 120) aufgebracht, die nach dem Strukturieren der Metallschicht (14, 15, 18, 24, 28, 114, 118) ebenfalls entfernt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur, insbesondere von Mikrospiegeln, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine lokale Verstärkung der Mikrostruktur, z. B. einer Spiegelplatte und/oder einer Aussparung, um Verformungen der Spiegelplatte zu vermeiden und die nötige Stabilität der Aussparungen für Aufhängungen der Kippelemente zu erreichen, wird vorgeschlagen.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Mikrospiegeln mit lokal dickeren Schichten entwickelt worden, das von einer organischen Photolackschicht im Mikrometerbereich ausgeht. Das Verfahren ist in der Veröffentlichung von Texas Instruments Digital Ligth Processing and MEMS: Timely Convergence for a Bright Future, L. J. Hornbeck, Micromachining and Microfabrication 95, Plenary Session Paper, Texas, USA, 1995 beschrieben. Dieses bekannte Verfahren benützt einen aufwendigen und kostenintensiven Prozeß zur Maskierung der Spiegelfläche mit einer Siliziumdioxid-Maske und anschließend ein Plasmaätzen der Aluminiumschichten. Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Photolithographie mit anschließender naßchemischer Ätzung der Metallschichten ist technologisch einfacher und kostengünstiger. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Verfahrens möglich.
Zur Herstellung der strukturierten Opferschicht und der im Verfahren benötigten Photolackschichten können sowohl positive wie auch negative Photolacke verwendet werden. Bei positivem Photolack werden nach Belichtung und Entwicklung die Bereiche entfernt, die belichtet wurden. Ausführungsbeispiele zur Herstellung lokal verstärten Strukturen in Form von Mikrospiegeln in Mikrospiegelarrays, wo die Mikrospiegel tragenden Aussparungen (Pfosten und Hohlpfosten)zwei aneinandergrenzende Mikrospiegel tragen, sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Verfahren zur Verstärkung einer Spiegelplatte und zweier als Pfosten dienender Aussparungen,
Fig. 2 ein Verfahren zur Herstellung einer verstärkten Spiegelplatte,
Fig. 3 ein Verfahren zur Verstärkung einer Spiegelplatte und zweier Pfosten durch eine sandwichartige Abfolge von Schichten,
Fig. 4 ein Verfahren zum Aufbau mehrlagiger, lokal miteinander verknüpfter Strukturen und
Fig. 5 ein Verfahren zur Herstellung einer mit U-Profil verstärkten Mikrostruktur.
Diese Verfahren unterscheiden sich in der Art und Anzahl der Prozeßschritte, in den Verwendeten Materialien sowie in der Anzahl der benötigten Masken für die Photostrukturierung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Als Ausführungsbeispiele werden Verfahren zur Herstellung von Mikrospiegeln erläutert. Die Realisierung eines Mikrospiegels enthält folgende grundlegenden Prozeßschritte: Das Reinigen und das Passivieren des Substrates (Wafer) 10, das Strukturieren der Elektroden oder das Herstellen einer CMOS- Ansteuerung, das Strukturieren der Aussparungen in einer Opferschicht, das Sputtern einer Metallschicht (Al, Ni, Au), gegebenenfalls galvanische Metallabscheidung (Ni), das Strukturieren eines Spiegels und das Entfernen der Opferschicht. Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Verfahren beginnt nach der Herstellung der Opferschicht 12 (Fig. 1a, Verfahren 1). Die Opferschicht aus positivem Photolack, z. B. AZ 4562 der Firma HOECHST, wird in einer Lackschleuder aufgeschleudert. Mikrospiegel mit z. B. einer 50 µm × 50 µm großen Spiegelplatte benötigen für einen Schaltwinkel von 10° eine theoretische Opferschichtdicke von 4,35 µm. Die Dicke der Opferschicht wird so gewählt, daß die jeweiligen Kippwinkel erreicht werden. Anschließend wird der Lack belichtet, z. B. mit einer Hg-HD Lampe, durch eine UV-Licht durchlässige Maske 17, vzw. eine Maske aus Quarz oder Grünglas, deren Unterseite durch eine für UV-Licht durchlässige Chrom-Chromoxid-Schicht strukturiert ist, und entwickelt. Die erste Metallschicht 14 aus Aluminium wird dann auf die Opferschicht 12 aufgesputtert, d. h. die Aluminiumschicht wird durch Kathodenzerstäubung aufgebracht, z. B. mit einer Magnetron-Sputteranlage, mit einem Druck von 10-3-10-2 mbar und einer Leistung von 350-450 W bei einem Argonfluß von 20-100 sccm.
Die Dicke (0,1 µm bis mehrere µm) der aufgesputterten Aluminiumschicht 14 entspricht der späteren Dicke der Torsionsstege. Die Temperatur des Substrats muß während des Sputterprozesses unter der maximalen Aushärtetemperatur des Photolacks der Opferschicht 12 bleiben um Falten und Blasen in der Lackschicht zu vermeiden. Für die Maskierung der zukünftigen Torsionsstege wird Photolack, z. B. AZ 8112 von HOECHST aufgeschleudert. Die Dicke der Photolackschicht 16 beträgt ca. 1 µm. Der Photolack wird durch eine Chrommaske 17 belichtet und die belichteten Bereiche mit einer wässrig­ alkalischen Entwicklerlösung entfernt. Die Temperatur beim Vor- und Nachhärten des Photolacks wird unter der Aushärtetemperatur der Opferschicht gehalten. Um trotzdem gut strukturierbare und säureresistente Polymerschichten zu erzielen wird die Dauer des Temperschrittes länger als bei einer gewöhnlichen Verarbeitung angesetzt. Nach einer Oberflächenaktivierung, z. B. durch kurzzeitiges Veraschen im Sauerstoffplasma, wird eine weitere Metallschicht 18, z. B. eine Aluminiumschicht gesputtert, die die Spiegelplatte 5 und die Aussparungen 7 verstärkt.
Beim Sputtern der weiteren Metallschicht 18 gelten die gleichen Prozeßbedingungen wie beim Sputtern der ersten Metallschicht 14. Die weitere Metallschicht 18 ist jedoch im allgemeinen dicker (0,2 µm bis mehrere µm) und muß zusätzlich eine hohe Reflektivität besitzen, z. B. zwischen 88% und 92%. Zur Strukturierung der Aluminiumschichten 14 und 18 wird nochmals eine zweite Photolackschicht 20 aus positivem Photolack AZ 8112 von HOECHST auf der zweiten Aluminiumschicht 18 aufgetragen. Der Photolack-Maskierungsprozeß mit einer Maske 21 entspricht dem bereits beschriebenen Prozeß für die Maskierung der Torsionsstege 3.
Um beim naßchemischen Ätzen der Metallschichten die Torsionsstege nicht zu beschädigen oder durchzuätzen ist es wichtig, daß die Photolackschicht 16 für die Torsionsstege 3 und die Schicht für die Spiegelplatte 5 und die zukünftigen Aussparungen 7 sich lokal überlappen. Die Überlappung an den Ansatzpunkten der Torsionsstege beträgt beispielsweise 3 µm. Die beiden Aluminiumschichten 14 und 18 werden vorzugsweise naßchemisch geätzt. Ein trockener Ätzprozeß mit IBE ist ebenfalls möglich. Die Ätzmischung besteht z. B. aus Phosphorsäure, Salpetersäure und Essigsäure (H3PO4/CH3COOH/HNO3/H2O (4 : 4 : 1 : 1) und Netzmittel. Die Ätzgrade sind von der Temperatur abhängig. Zu beachten ist, daß diese Ätzmischung, insbesondere bei höheren Temperaturen, Photolack angreift. Deshalb muß bei dicken Aluminiumschichten auch die Photolackschicht dicker gewählt werden und gegebenenfalls länger ausgehärtet werden. Die Photolackschichten 16 und 18 werden mit einem Lösemittel, wie Aceton, oder einem Photolackentwickler oder durch Veraschen im Sauerstoffplasma im Tunnelreaktor mit 450 W, und einem O2-Durchfluß von 400-800 sccm entfernt.
Unter der Metallschicht 14 (Spiegelschicht) befindet sich immer noch die organische, strukturierte Opferschicht 12. Die Opferschicht 12 kann nicht naß herausgelöst werden, da die Metallschicht 14 dabei durch Adhäsionskräfte auf das Substrat 10 gezogen und dort kleben bleiben würde. Die Opferschicht 12 wird deshalb im Fluorkohlenwasserstoffverbindungen enthaltenden Plasma eines Tunnelreaktors trocken entfernt, insbesondere in einem tetrafluorkohlenstoffgashaltigen Plasma mit 200 W, einem O2- Durchfluß von 50-250 sccm und einem CF4-Durchfluß von 2-10 sccm.
Zur Verringerung der Prozeßzeit kann die Opferschicht 12 ganzflächig belichtet werden und naßchemisch die Bereiche außerhalb der Metallschicht 14 (Spiegelplatte) weg entwickelt werden.
Alternativ zum Verfahren 1 wird Verfahren 2 (Fig. 2) vorgeschlagen, wobei für die verschiedenen Schritte dieselben Reaktionsbedingungen beibehalten werden. Im Anschluß an das Aufsputtern der ersten Metallschicht 14 aus Aluminium auf der organischen strukturierten Opferschicht 12 wird auf der gesamten Oberfläche eine Photolackschicht 16 aus positivem Photolack aufgeschleudert, der die Aussparungen 7 füllt. Nach Belichtung des Photolacks mit einer Maske 31 und Ätzen der ersten Metallschicht 14 ist ein Mikrospiegel strukturiert mit homogener Schichtdicke. Der bereits belichtete und entwickelte Photolack wird nun im Bereich der zukünftigen Spiegelfläche 5 erneut durch eine Maske 33 belichtet und dort durch Entwickeln entfernt. Im darauffolgenden Sputterschritt wird die zweite Metallschicht 18 aus Aluminium aufgetragen und nach Maskierung mit einer Maske 35 geätzt. Der restliche Photolack wird dann mit einem Lösemittel wie Aceton oder einem Photolackentwickler oder im Sauerstoffplasma eines Tunnelreaktors entfernt. Die organische strukturierte Opferschicht 12 wird wie im vorher beschriebenen Verfahren 1 entfernt.
Im dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 3, Verfahren 3) wird auf die strukturierte Opferschicht 12 eine sandwichartige Abfolge von Metallschichten 14, 15 und 18 gesputtert. Es wird eine erste Aluminiumschicht 14 als Basisschicht auf die strukturierte Opferschicht 12, dann eine zweite metallische Schicht 15 als Zwischenschicht aus Titan, Nickel oder Titanwolfram (TiW) und schließlich eine weitere Aluminiumschicht 18 als Deckschicht gesputtert. Auf der Deckschicht 18 werden die Bereiche der Aussparungen 7 und der Spiegelplatte 5 photolithographisch mit einer Photolackschicht 19 maskiert. Der Prozeß mit Maske 37 entspricht dem zweiten Maskierungsverfahren der Metallschichten des Verfahrens 1 mit positivem Photolack, z. B. AZ 8112 von HOECHST.
Die Aluminiumdeckschicht 18 wird mit der bereits erwähnten Phosphorsäure-Ätzmischung entfernt und die Zwischenschicht 15 aus Titan oder Titanwolfram mit Flußsäure oder Wasserstoffperoxid lokal naßchemisch entfernt. Die Photolackmaske 19 für die Spiegelplatte 5 und die Aussparungen 7 wird zuerst mit einem Lösemittel wie Aceton oder einem Photolackentwickler und dann im Sauerstoffplasma eines Tunnelreaktors vollständig entfernt. Zur Strukturierung der noch vollständig erhaltenen ersten Aluminiumschicht 14 wird die gesamte Oberfläche mit einer zweiten positiven Photolackschicht 20 versehen, die mit einer Maske 39 strukturiert wird.
Das Metall (Aluminium) wird außerhalb der maskierten Zonen mit der Ätzmischung naßchemisch geätzt und die Opferschicht 12, wie im Verfahren 1, trocken entfernt.
Nach dem Entfernen der Photolackschichten 16 oder 20 und vor dem Entfernen der organischen strukturierten Opferschicht 12 kann aber auch auf der metallischen Struktur weiter aufgebaut werden. Ein Ausführungsbeispiel wird im Verfahren 4 (Fig. 4) beschrieben. Eine Schutzschicht 24, z. B. aus Tantalnitrid (TaN), wird auf die oberste Metallschicht 18 der Struktur und über der Opferschicht 12 aufgebracht. Eine Photolackschicht wird dann als Opferschicht 26 aufgetragen und mit einer Maske 41 strukturiert, z. B. wird eine Aussparung für einen Spiegel gestaltet. Beim nächsten Schritt wird die Schutzschicht 24 im Bereich dieser Aussparung weggeätzt, z. B. die Tantalnitridschutzschicht mit Ammonium-Peroxodisulfat (NH4)2S2O8) oder mit einem Gemisch aus Flußsäure, Essigsäure und Salpetersäure (HF/CH3COOH/HNO3).
Eine dritte Metallschicht 28 aus Aluminium wird dann auf die Photolackschicht (Opferschicht 26) gesputtert und durch naßchemisches Ätzen zu einer Spiegelplatte mittels einer Maske 43 strukturiert. Die beiden Opferschichten 12 und 26 werden dann, wie schon beschrieben, entfernt.
In diesem Verfahren kann das Ätzen der Schutztschicht 24 ausgelassen werden. Es wird dann eine nicht leitfähige Verbindung zwischen der Metallschicht 18 des Mikrospiegels und der zukunftigen Spiegelfläche 28 erhalten, so daß bei der elektrostatischen Ansteuerung, die gegenseitige Beeinflussung bei der Anordnung in ein Array geringer wird. Die Kapazitäten und damit die Umladeströme werden kleiner.
Lokalverstärkte Mikrostrukturen können auch eine spezielle Geometrie aufweisen, insbesondere U-Profil und V-Profil, die eine Versteifung der Struktur erlauben, so daß die Masse der beweglichen Elemente reduziert und folglich eine höhere Eigenfrequenz des Mikrospiegels erreicht werden kann. Da die Versteifung des Strukturelements durch die Randbereiche erfolgt, kann die Fläche dazwischen relativ dünn sein. Zusätzlich kann diese Fläche aus zwei verschiedenen Materialien bestehen, so daß eine Durchbiegung in Abhängigkeit der Temperatur auftritt. Die Opferschichttechnik liegt auch der Herstellung dieser Mikrostrukturelemente zugrunde. Ein Ausführungsbeispiel eines U-Profils wird in Fig. 5 dargestellt. Auf einem geeigneten Substrat 110, vzw. mit Metallelektroden, CMOS-Ansteuerung und einer Elektronik, wird - wie in dem vorher beschriebenen Verfahren - eine Opferschicht 112 aus Photolack, z. B. AZ 4562 von HOECHST, mit einer Lackschleuder aufgebracht und durch Belichten, mit 20 mW/cm2, und Entwickeln strukturiert. Auf die strukturierte erste Opferschicht 112, wird eine Abfolge von verschiedene Schichten (114, 116, 118, 120) aufgebracht, um das lokal verstärkte Profil zu erzeugen.
Eine erste Metallschicht 114, insbesondere aus einem edlen Metall, wie Gold oder Kupfer, oder aus Titan oder Titanwolfram, wird als Haftschicht und Startschicht auf die erste Opferschicht 112 aufgebracht. Für das Sputtern einer ersten Metallschicht (Haftschicht) aus Gold werden vzw. eine Leistung zwischen 300 W und 500 W, ein Prozeßkammerdruck im Bereich von 0,01 mBar und eine Prozeßtemperatur unter 100°C eingesetzt. Die Metallschicht 114 dient auch als Schutzschicht für eine zweite Opferschicht 116, die aus Photolack, z. B. HOECHST AZ 4533, auf die erste Metallschicht 114 aufgeschleudert wird. Die zweite Opferschicht 116, die die Höhe der herzustellenden U-Profilkannten aufweist, wird mit einer Maske 45 strukturiert und eine zweite Metallschicht 118, insbesondere aus einem edlen Metall, wie Gold oder Kupfer, oder aus Titan oder Titanwolfram, auf ihr abgeschieden. Dabei entstehen senkrechte Versteifungskanten an den Rändern und Torsionsstege des U-Profils. Diese Struktur wird auch Wannenform genannt.
Eine dritte aufgeschleuderte Opferschicht 120 wird mit einer Maske 47 strukturiert zur Gestaltung der Ränder des U-Profils. Die Maske 47 ähnelt der Maske 45, die Öffnungen der Maske 47 sind aber um die Profilbreite größer; so wird die Metallisierung am Substratrand nicht bedeckt so daß das Aufspringen der folgender Schicht erleichtert wird. Die Metallschicht 122 der Mikrostruktur wird beispielsweise galvanisch mit Nickel oder Nickelkobalt erzeugt. Ein typisches Ni-Bad zur galvanischen Metallabscheidung besteht aus Nickelsulfat (NiSO4), Nickelchlorid (NiCl) und Borsäure (H3BO3) mit einem pH-Wert von 5.3 und einer Badtemperatur von 50°C. Nach der Herstellung der Mikrostruktur wird die dritte Opferschicht 120 mit einem Lösungsmittel, z. B. Aceton, die zweite Metallschicht 118 mit einer entsprechender Ätzlösung, die zweite Opferschicht 116 wiederum mit einem Lösungsmittel, wie Aceton, und die erste Metallschicht 114 wieder mit einer entsprechender Ätzlösung, entfernt.
Die Entfernung der Opferschichten 116, 120 erfolgt vorzugsweise naßchemisch, solange die Strukturen nicht unterspült werden und dabei die Strukturen verformt und an das Substrat gezogen werden.
Die erste Opferschicht 112 wird durch Veraschung in einem Plasma aus Sauerstoff- und fluorhaltigen Kohlenstoffverbindungen, wie CF4, eines Tunnelreaktors entfernt. Die verwendeten Prozeßparameter liegen vzw. für die RF-Leistung zwischen 100 und 150 W, für den O2-Durchfluß bei 100-200 sccm und für den CF4-Durchfluß zwischen 2 und 10 sccm, je nach der Schichtdicke und den Spiegeldimensionen.
Mit Sputtertechnik können mit einem ähnlichen Verfahren V- förmige Strukturen erzielt werden. Dazu sind in der Opferschicht durch geeignete Parameterwahl für die Pfosten (Aussparungen) sehr flache Flanken zu realisieren, auf denen ausreichend Metall (Aluminium)sich mit Sputtern abscheiden läßt.
Dank dieses Verfahrens kann man sowohl Torsionsstege mit erhöhtem Rückstellmoment bei geringer Masse erzeugen, als auch großflächige freitragende Strukturen mit einer erhöhten Festigkeit/Steifigkeit bei geringer Masse. Mit dem hier vorgestellten Prinzip kann man auch eine Membran mit stabilem Rahmen aus zwei unterschiedlichen Materialen erzeugen. Bei einer Temperaturänderung tritt der Bimetalleffekt auf. So können thermisch in ihrer Brennweite steuerbare Mikrospiegel mit elektrostatischem Antrieb erzeugt werden. Konkave und konvexe Oberflächen können über die Temperatur gezielt eingestellt und somit bei Mikrospiegeln fokussierende und defokussierende Eigenschaften herbeigeführt werden.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur, insbesondere einer Aluminiumstruktur, auf einem vorzugsweise mit einer elektrischen Kontaktierung oder einer Ansteuerschaltung versehenen Substrat und einer organischen, strukturierten Opferschicht, welche nach dem Aufbringen der metallischen Mikrostruktur entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der lokalen Verstärkung der Mikrostruktur, wenigstens eine weitere organische, als Maske geformte Schicht (16, 19, 20, 26, 30, 116, 120), aufgebracht wird, die nach dem Strukturieren der Metallschicht (14, 15, 18, 24, 28, 114, 118) ebenfalls entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maske (16, 19, 20, 26, 30, 116, 120) für die Gestaltung der metallischen Struktur (1) eine organische Schicht aus Photolack, vorzugsweise aus positivem Photolack aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Schichten (16, 19, 20, 26, 30, 116, 120) aufgeschleudert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
auf die Opferschicht (12) eine erste Metallschicht (14) gesputtert wird,
die Bereiche der ersten Metallschicht (14), die erhalten werden sollen, mit einer ersten Photolackschicht (16) maskiert (17) werden,
eine zweite Metallschicht (18) auf die Gesamtfläche gesputtert wird,
die Bereiche der zweiten Metallschicht (18), die erhalten werden sollen, mit einer zweiten Photolackschicht (20) maskiert (21) werden,
die nicht maskierten Bereiche der Metallschichten (14, 18) geätzt und
anschließend die Photolackschichten (16, 20) entfernt werden, (Fig. 1a-1i).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
auf die Opferschicht (12) eine erste Metallschicht (14) gesputtert wird, deren zu erhaltende Bereiche mit einer ersten Photolacküberdeckung (16) maskiert (31) werden,
die nicht maskierten Bereiche der ersten Metallschicht (14) geätzt werden,
die erste Photolackschicht (16) in den zu verstärkenden Bereichen (33) entfernt wird,
danach eine zweite Metallschicht (18) aufgesputtert wird, deren zu erhaltende Bereiche mit einer zweiten Photolackschicht (20) maskiert (35),
die nicht maskierten Bereiche beider Metallschichten (14, 18) geätzt und
anschließend die Photolackschichten (16, 20) entfernt werden, (Fig. 2a-2i).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
auf die Opferschicht (12) eine erste Metallschicht (14) gesputtert wird,
auf die erste Metallschicht (14) eine zweite unterschiedliche Metallschicht (15), insbesondere aus Ti, Ni oder TiW, gesputtert wird,
auf die zweite Metallschicht (15) eine weitere Metallschicht (18), insbesondere eine Aluminiumschicht gesputtert wird,
die Bereiche der Metallschichten (14, 15, 18), die erhalten werden sollen, mit einer ersten Photolackschicht (19) maskiert (37) werden,
die nicht maskierten Bereiche der weiteren Metallschicht (18) geätzt werden,
danach die nicht maskierten Bereiche der zweiten, unterschiedlichen Metallschicht (15) geätzt werden, die erste Photolackschicht (19) entfernt wird,
die Bereiche der Metallschichten (14, 15, 18), die erhalten werden sollen, mit einer zweiten Photolackschicht (20) maskiert (39) werden,
die nicht maskierten Bereiche der ersten Metallschicht (14) geätzt werden und
anschließend die Photolackschicht (20) entfernt wird, (Fig. 3a- 3k).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Schutzschicht (24), insbesondere aus Tantalnitrid, auf die Mikrostruktur (1, 14, 15, 18) und hierauf eine Opferschicht (26) aus Photolack aufgebracht und durch Belichtung und Entwickeln strukturiert (44) wird,
die Schutzschicht (24) durch Ätzen teilweise entfernt wird, eine weitere Metallschicht, vorzugsweise ebenfalls eine Aluminiumschicht (28) aufgesputtert wird,
anschließend eine Photolackschicht (30) aufgebracht und als Maske (43) geformt wird,
und danach die weitere Metallschicht (28) durch naßchemisches Ätzen strukturiert wird, (Fig. 4a-4g).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Photolackschichten (16, 19, 20,30) nach der Strukturierung der Metallschichten (14, 15, 18, 24, 28) der Mikrostruktur (1) mit Lösemittel, insbesondere Aceton, oder mit einem Schwefelsäure- Wasserstoffperoxid Gemisch oder durch Veraschen im Sauerstoffplasma eines Tunnelreaktors oder im Sauerstoffplasma mit fluorhaltigen Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Tetrafluorkohlenwasserstoff, eines Tunnelreaktors erfolgt.
9. Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur, insbesondere einer Aluminiumstruktur, auf einem vorzugsweise mit einer elektrischen Kontaktierung oder einer Ansteuerschaltung versehenen Substrat und einer organischen, strukturierten Opferschicht, welche nach dem Aufbringen der metallischen Mikrostruktur entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Metallschicht (114), insbesondere aus Gold, als Schutzschicht auf eine strukturierte erste Opferschicht (112) aufgebracht wird, eine zweite Opferschicht (116) auf der Metallschicht (114) aufgebracht und an den Randbereichen strukturiert (45) wird, eine zweite Metallschicht (118), vorzugsweise ebenfalls aus Gold, als Schutzschicht auf die zweite Opferschicht (116) aufgebracht wird, danach eine dritte Opferschicht (120) auf die zweite Metallschicht (118) aufgebracht und strukturiert (47) wird, die Mikrostruktur (1) galvanisch, insbesondere mit Ni oder Co/Ni ergänzt (122) wird, und anschließend die Schutzschichten (114, 118)und Opferschichten (112, 116, 120) entfernt werden, (Fig. 5a-5l).
10. Lokal verstärkte metallische Mikrostruktur auf einem vorzugsweise mit einer elektrischen Kontaktierung oder einer Ansteuerschaltung versehenen Substrat und einer organischen, strukturierten Opferschicht, insbesondere nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 hergestellte Mikrostruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Verstärkung aus einer sandwichartigen Abfolge von drei Metallschichten, einer Basisschicht (14), einer Zwischenschicht (15) und einer Deckschicht (18)besteht (Fig. 3k).
11. Mikrostruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (14) und die Deckschicht (18) aus demselben Metall, insbesondere Aluminium, und die Zwischenschicht (15) aus einem anderen Metall, insbesondere Titan oder Titanwolfram bestehen.
12. Lokal verstärkte metallische Mikrostruktur auf einem vorzugsweise mit einer elektrischen Kontaktierung oder einer Ansteuerschaltung versehenen Substrat und einer organischen, strukturierten Opferschicht, insbesondere nach Verfahrensanspruch 9 hergestellte Mikrostruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Opferschichten (112, 116, 120) U-förmige bis V-förmige Ausparungen (7) und ebene Zonen (9) aufweisen.
13. Mikrostruktur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Zonen (9) der Opferschichten (112, 116, 120) mit Belägen aus zwei verschiedenen Materialen (114, 118) versehen sind.
14. Verwendung der Mikrostruktur nach einem der Ansprüche 10 bis 13 als thermisch steuerbarer Mikrospiegel.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004007349A1 (en) * 2001-07-10 2004-01-22 Honeywell International Inc. Use of an organic dielectric as a sacrificial layer
WO2006000445A1 (de) * 2004-06-25 2006-01-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hochreflektiv beschichteter mikromechanischer spiegel, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6958123B2 (en) * 2001-06-15 2005-10-25 Reflectivity, Inc Method for removing a sacrificial material with a compressed fluid
US7048423B2 (en) * 2001-09-28 2006-05-23 Visteon Global Technologies, Inc. Integrated light and accessory assembly
US20030063465A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Mcmillan Richard K. Etched metal light reflector for vehicle feature illumination
EP2444368A3 (de) * 2003-10-31 2012-07-25 Epcos AG Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung und elektronische Vorrichtung
KR100570219B1 (ko) * 2004-12-23 2006-04-12 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 체인 게이트 라인 및 그 제조 방법
CN102469754A (zh) * 2010-11-11 2012-05-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 塑料表面电磁屏蔽处理方法及其制品
CN103130177A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 中国科学院微电子研究所 一种悬浮结构mems器件及其制造方法
CN104903724B (zh) 2012-11-15 2018-02-06 麦克罗-奇瑟斯公司 示踪物粒子及其制备方法
US9446947B2 (en) * 2014-08-25 2016-09-20 Texas Instruments Incorporated Use of metal native oxide to control stress gradient and bending moment of a released MEMS structure

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69311277T2 (de) * 1992-12-15 1998-01-15 Asulab Sa Schutzrohrschalter und Herstellungsverfahren für aufgehängte dreidimensionale metallische Mikrostrukturen
US5567334A (en) * 1995-02-27 1996-10-22 Texas Instruments Incorporated Method for creating a digital micromirror device using an aluminum hard mask
EP0783124B1 (de) * 1995-12-15 2002-04-17 Texas Instruments Incorporated Verbesserungen für räumliche Lichtmodulatoren
US5638946A (en) * 1996-01-11 1997-06-17 Northeastern University Micromechanical switch with insulated switch contact
JPH09222572A (ja) * 1996-02-19 1997-08-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空間的光変調装置におけるミラー装置およびその製造方法
US6171945B1 (en) * 1998-10-22 2001-01-09 Applied Materials, Inc. CVD nanoporous silica low dielectric constant films

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004007349A1 (en) * 2001-07-10 2004-01-22 Honeywell International Inc. Use of an organic dielectric as a sacrificial layer
WO2006000445A1 (de) * 2004-06-25 2006-01-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hochreflektiv beschichteter mikromechanischer spiegel, verfahren zu dessen herstellung sowie dessen verwendung
US7573634B2 (en) 2004-06-25 2009-08-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zür Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Micromechanical mirrors with a high-reflection coating, method for production thereof and use thereof

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