WO2008089786A1 - Mikromechanisches bauelement mit erhöhter steifigkeit und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

Mikromechanisches bauelement mit erhöhter steifigkeit und verfahren zum herstellen desselben Download PDF

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WO2008089786A1
WO2008089786A1 PCT/EP2007/000559 EP2007000559W WO2008089786A1 WO 2008089786 A1 WO2008089786 A1 WO 2008089786A1 EP 2007000559 W EP2007000559 W EP 2007000559W WO 2008089786 A1 WO2008089786 A1 WO 2008089786A1
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layer
micromechanical
mirror
recess
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PCT/EP2007/000559
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Harald Schenk
Thilo Sandner
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0035—Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • G—PHYSICS
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0181—See-saws
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    • 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 present invention relates to a micromechanical component with a vibratory plate and a method for producing the same.
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • Sensors or actuators are combined with electronic circuits on a chip or a substrate.
  • Such MEMS are used, for example, as acceleration sensors for the deployment of airbags or in video projectors for the deflection of a light beam.
  • Another use of such MEMS is in so-called microscanner mirrors for light deflection.
  • microscanner mirrors use layers for the realization of the deflectable plates, the thickness of which is typically in a range of 30 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the requirements placed on the MEMS used in these applications are that the systems implemented in this way have a large mirror plate diameter, while at the same time a high deflection angle is to be achieved. This causes the mirror plates to deform due to their inertia relative to the angular acceleration they experience.
  • 8a-b show a schematic cross-sectional view of a mirror plate 11 in a rest position and in a deformed state.
  • 8a shows a non-deformed state IIa of the mirror plate 11, wherein the state IIa of the mirror plate 11 shown in FIG. 8a is present, above all, at rest or at low angular velocities.
  • a state IIb of the mirror plate 11 shown in FIG. 8b this is deformed or deformed as a result of an angular acceleration about an axis perpendicular to the plane of the drawing through the center of the mirror plate, the cause of the deformation of the mirror plate 11 being its moment of inertia.
  • the angular acceleration leads to an accelerating torque whose vector is directed into the plane of the drawing.
  • the rigidity of the mirror plate 11 can be increased by increasing a thickness of the mirror plate.
  • the latter also results in an increase of the moment of inertia, whereby the natural frequency of the vibration system of mirror plate and spring increases with the same spring strength, which in turn is the case in many applications. fertilize is not acceptable.
  • the spring constant would have to be increased, which in turn, however, will lead to a greater mechanical torsional stress in the spring (s).
  • the increase in the tor- sion voltage is not desirable for reasons of reliability.
  • a larger moment of inertia also requires a larger drive torque in order to tilt or shift the mirror plate from one position to another in the same time interval.
  • FIG. 9 illustrates a cross section of a conventional micromechanical device 21 in which a mirror plate is stiffened by means of additional structures on its backside.
  • the conventional micromechanical component 21 has a substrate 23 on which a frame structure region 25 is arranged.
  • a frame oxide region 27 is formed on a surface of the frame structure region 25 facing away from the substrate 23, on which in turn a frame attachment region 29 is produced on a surface facing away from the frame structure region 25.
  • a rotationally suspended structure 31 is attached to the frame mounting region 29 and thus to the frame structure region 25, the frame oxide region 27 and the frame element mounted on a perpendicular to the plane and not shown in Fig. 9 Frame mounting portion 29 formed frame suspended.
  • the rotationally suspended structure 31 comprises a base body 33 on which a mirror layer 35 is formed on a surface of the base body 33 facing away from the substrate 23.
  • a stiffening oxide region 37 is formed, on which in turn on a base body 33 remote from the surface of the stiffening oxide region 37, a stiffening element 39 is generated.
  • the stiffening element 39 is placed or arranged so that it can suppress a dynamic deformation of the base body 33.
  • the frame structure portion 25, the frame mounting portion 29, the base body 33 and the stiffening member 39 are made of silicon.
  • the two layers namely the handlelayer and the devicelayer, are connected over the entire surface by a so-called buried oxide layer, in which the frame oxide region 27 and the stiffening oxide region 37 are implemented, and whose thickness is typically between a few 10 nm to 3 ⁇ m ,
  • the oxide layer essentially serves as an etch stop in order to be able to structure the two layers independently of each other.
  • the arrangement of the mirror layer 35 on an externally accessible surface of the conventional micromechanical component 21 poses the risk of scratching the mirror layer during manufacture, while the stiffening element 39 or the stiffening structures on the back of the base body 33 or the mirror plate are formed. Because a silicon Wound disk, on which a plurality of the interconnected conventional micromechanical components 21 is implemented, lies, for example, during mass production of the conventional micromechanical components 21 on the side on which the mirror coating is later applied or already applied.
  • the mirror layer 35 may already be on the front side of the base body 33 or the surface of the base body 33 if the pane rests with the front side during production, for which reason the front side or the upper side of the conventional micromechanical component 21 in any case must be protected against scratching during the manufacture of the conventional micromechanical device 21.
  • the conventional micromechanical device for manufacturing the conventional micromechanical device, two independent etching process steps are required to produce, in an output layer, the frame structure region 25 and the stiffening element 39, which as shown in FIG. 9 are characterized by different height levels.
  • at least one photolithographic step in the processing of a rear side of the disc at a time during production or at a point in the production chain is required, at or at which there already height differences in the production of the back of the base body 33rd existing structure are present. These height differences are in the order of several 100 microns.
  • high demands on the lacquering and exposure in structuring or generating the structured regions of the conventional micromechanical device 21 are provided from one side of the substrate 23.
  • Another disadvantage is that a center of gravity of the suspended structure 31 is not on an axis by the spring element not shown here, since the spring element is implemented in the same layer as the base body 33 and the frame mounting portion 29. This results in an operation of the conventional micromechanical device to the fact that additional undesirable vibration modes can occur. These undesirable modes of vibration can lead to undesirable effects in the application of the conventional micromechanical device in an electronic system and in addition present a mechanical load on the suspensions or spring elements, resulting in e.g. the reliability or the life of the conventional micromechanical device 21 is reduced.
  • stiffening structure is formed by the stiffening element 39 which is connected via the stiffening oxide region 37 with the base body 33, wherein the during vibration occurring mechanical loads, such as tensile or compressive stresses to the destruction tion of the device can lead, for example, by causing a detachment of the stiffening element 39 of the base body 33.
  • the base body 33 and the stiffening element 39 are embodied as monocrystalline silicon
  • the occurring mechanical stress leads to a release of the stiffening element 39 from the base body 33, since the maximum acceptable tensile stress for the permanent load of the in between Oxid oxide layer running stiffening oxide range is well below a value of the maximum acceptable tensile stress for monocrystalline silicon.
  • a reliability of the mechanical connection between the stiffening member 39 and the base body 33 is reduced, and thus a strength of the conventional micromechanical device is reduced.
  • the electrodes formed there are structured in such a way that, when a voltage is applied between these electrodes and static electrodes formed in a region below the insulating layer, they are deposited on the static electrodes and the movable electrodes of the electrode region in the device layer Form charges of opposite sign when applying a voltage. The charges of opposite sign then attract each other so that the electrical overlap and there is a deflection of the movable frame.
  • the mirror plate is arranged on one side of the plate, which does not have any recesses and in which the diametric recesses are not formed, the mirror plate is complexly located in one in the SOI Wafer formed erosion must be applied.
  • a further disadvantage of the micromechanical mirror shown in the publication is that the micromechanical mirror embodied in this way can be fastened to a circuit board in a complicated manner, since the reflective layer is arranged in the hollow, so that the micromechanical mirror must be arranged such that the beam of light can impinge unrestricted on the micromechanical mirror. This requires a complicated attachment of the micromechanical mirror to the board.
  • the present invention has for its object to provide a micromechanical device with a movable mirror plate and a method for producing the same, wherein the micromechanical device has improved properties and / or more cost-effective or easier to manufacture.
  • the present invention provides a micromechanical device having a layer structured to form a spring and a spring suspended plate, wherein at least one recess is formed in the plate and a cover layer is disposed on a surface of the plate that closes the recess on the surface.
  • a method of manufacturing a micromechanical device comprising structuring a layer to form in the layer a spring, a spring-suspended suspended plate and a frame portion connected to the plate via the spring Forming a recess in the plate and applying a covering layer on a surface of the plate, which closes the recess on the surface, enclosed.
  • the micromechanical component according to the invention can have a plate with a higher thickness, without a mass or an inertia moment of the plate being increased. Due to the greater thickness of the plate, the plate has a higher rigidity, whereby a probability that the plate deforms as a result of angular acceleration is reduced.
  • micromechanical components can be produced in which the plate has the same moment of inertia despite an increased rigidity, whereby a change in the natural frequency of the micromechanical component can be avoided with constant spring constant of a suspension in the micromechanical device.
  • an increase in the rigidity of the plate can be achieved by increasing the thickness of the plate, while at the same time keeping the moment of inertia of the plate constant by etching away certain plate parts or forming recesses in the plate by a structure produced in this way or is reduced compared to a thick plate without recess.
  • a low moment of inertia or a reduction of the moment of inertia of the plate is required in order to achieve a high oscillation frequency of the micromechanical component and to achieve an operation with a low driving force or a deflection of the plate with little effort. possible.
  • the oscillatingly suspended plate can be tilted from one position to another with an equally large drive torque in the same time interval, since the moment of inertia of the plate remains constant despite increased rigidity.
  • a further advantage is that, in the micromechanical component according to an exemplary embodiment of the present invention, the spring elements and the recess in the plate can be jointly structured in a single method step, which enables a more efficient production of the micromechanical component according to the present invention.
  • the mirror coating can be arranged in a depression, such as a cavity in the frame structure, whereby a probability of scratching of the mirroring during the production of the micromechanical device is reduced.
  • a depression such as a cavity in the frame structure
  • the plate by a higher stiffness is characterized, a structured production of a stiffening element on the plate is no longer necessary, which is why the micromechanical device according to the invention is easier to manufacture than the conventional micromechanical device 21st
  • the monolithic design of the plate together with the stiffening structure does not lead to a detachment of the stiffening element from the plate or the base body 33, even in a permanent vibration load, in contrast to the conventional micromechanical device 21.
  • the thus constructed vibrating element at the micromechanical device according to the invention a higher stability than in the conventional micromechanical see the device 21st
  • the production yield can be increased, with a plurality of the micromechanical components being arranged on a disk, since the micromechanical components have a homogeneous distribution of the thicknesses of the plates and the depths of the recesses in the plates over the entire wafer or the entire wafer in a simpler way, and thus the moment of inertia of the plates in the composite of the micromechanical components has a homogeneous distribution over the entire wafer.
  • 1a is a cross-sectional view of a comparative example of a mirror plate in a micromechanical device according to an embodiment of the present invention, wherein a recess in a plate and a mirror coating on opposite surfaces of the plate are arranged;
  • FIG. 1b is a top plan view of the comparative example of a mirror plate shown in FIG. 1a;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a micromechanical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of a mirror plate in a micromechanical device according to an embodiment of the present invention, wherein a cover layer and a mirror coating on opposite surfaces of a plate are arranged;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of a mirror plate in a micromechanical device according to the present invention, wherein with a cover layer between a mirror and a plate;
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of an embodiment of a mirror plate with through openings in a micromechanical device according to the present invention
  • Fig. 6 is a cross-sectional view of an embodiment of a mirror plate with symmetrically arranged
  • FIG. 7A shows a sequence of a method for producing a micromechanical device according to the present invention
  • FIG. 7B shows a sequence of a further method for producing a micromechanical component according to the present invention
  • 7C to E are plan views of further embodiments of mirror plates for illustrating further possibilities of the arrangement of the recesses;
  • FIG. 8b shows a mirror plate deformed due to a high applied angular acceleration
  • FIG 9 is a cross-sectional view of a conventional micromechanical device.
  • FIG. 1 a shows a cross-sectional view of a comparative example of a mirror plate 51 in the case of a micromechanical component according to an exemplary embodiment of the present invention, which is cylindrical here.
  • the mirror plate 51 comprises a base plate 53, in FIG a plurality of blind holes 55 of different width is formed, wherein the blind holes 55 are formed on a front side of the base plate 53 and on a rear side or a front side facing away from the surface of the base plate 53, a reflective coating 57 is formed.
  • the base plate 53 consists of a base portion 53 a and a plurality of protruding portions 53 b, between which the recesses 55 are arranged. On the left and right edges of the mirror plate 51 can be seen in Fig.
  • FIG. 1b shows a plan view of the circular mirror plate 51 shown in FIG. 1a, and thus again a section of the micromechanical component according to the present invention.
  • the blind holes 55 of different width in the base plate 53 are shown.
  • FIG. 1 b shows a trench 59 formed between the frame 79, which is only partially shown, and the mirror plate 53, which surrounds the plate 51 interrupted by the springs 81 and extends completely through the layer 53 in the thickness direction.
  • the mirror plate 51 is mounted over the frame 79, for example, on a substrate, as shown below with reference to FIG. 2, so that it is swingably suspended around the opposing springs 81 plate 51.
  • the recesses or Sacklö- rather 55 are arranged laterally mirror-symmetrical to a plane passing through a center of the plate 51, as to the sectional plane shown in Fig. Ib of Fig. Ia.
  • the springs 81 are seated flatly.
  • the mirror coating 57 is mounted centrally to the springs 81.
  • the plate thus executed has cavities or trenches on a surface which, as will be explained later, even forms an outer surface of the micromechanical component, and thus an uneven surface having.
  • the mirror plate is therefore in the comparative example as shown in Fig. Ia, applied to a smooth surface on the underside of the plate 53.
  • a disadvantage is the embodiment of the plate 51, characterized in that the mirror coating 57 is arranged on the underside, this, as will be explained later, on a ner a substrate of the micromechanical device facing surface of the plate 53 is applied, so that the forming of Mirroring 57 in a cavity between the substrate on which the micromechanical component is arranged, and the plate is complex, and at the same time must be taken in a laborious manner precautions that the light beam can strike the reflective coating 57 unrestricted to a trouble-free operation of the micromechanical device in which the mirror plate 51 is implemented.
  • the mirror plate 51 has unevennesses on a surface of the plate 53 which is arranged on the outer side after implementation in the micromechanical component, wherein residues of the substances used in the production of the micromechanical component, such as organic residues, solvents or particles can be absorbed, which adversely affect the properties of the device or deteriorate.
  • the micromechanical component 71 has a substrate 73 on which a frame element 75 is arranged. On the frame element 75, a frame oxide 77 is formed on a surface facing away from the substrate 73, which serves as ⁇ tzstopp harsh. A frame attachment 79 is produced on a surface of the frame oxide 77 facing away from the frame element 75. On the frame attachment 79, the two springs 81 are attached to which the base plate 53 is suspended.
  • the mirror coating 57 is formed on the back of the base plate, as already shown in Fig. Ia.
  • the mirror plate 51, the springs 81 and the frame fastener 79 are implemented in a plate layer 82 and can preferably even be made in one piece.
  • An electrode 83a is formed on the substrate 73, while a counter electrode 83b is formed on a surface of the base plate 53 opposite to the substrate 73.
  • circuit structures are arranged, which serve to drive the electrode 83a and the counter electrode 83b.
  • a thickness of the base plate 53 is increased compared to a thickness of the base body 33 in the conventional micromechanical device 21, so that a rigidity of the base plate 53 in FIG Relation is increased to a rigidity of the base body 33, while z. B. due to the existing in the base plate 53 blind holes 55 and blind openings, the mass of the base plate 53 is equal to the mass of the base body 33 in the conventional micromechanical device 21.
  • the resonant frequency of the micromechanical device 71 according to an embodiment of the present invention is the same the resonance frequency of the conventional device 21, but the rigidity of the base plate 53 is higher than the rigidity of the base body 33.
  • the micromechanical component 71 according to an exemplary embodiment of the present invention is advantageous in that the reflective coating 57 is arranged on the rear side of the base plate 53, so that the reflective coating is located in a depression of the structure shown in FIG. 2.
  • the fact that the reflective coating 57 is positioned in a recess does not result in scratching of the mirror coating during production of the micromechanical component 71 according to the present invention in a mass production, in which a plurality of the micromechanical components 71 according to the invention on a wafer or a disk are connected to each other and are processed, since the micromeanische component 71 can not come in contact with the mirror coating 57 at a resting of the disc in the production with a support. Scratching the mirror coating 57 is thus excluded.
  • the micromechanical component 71 according to the present invention is easier to produce than the conventional micromechanical component 21, since there are no stiffening structures on the back side of the base plate, which can only be formed in a very complex manner.
  • the formation of the mirror coating 57 itself is possible by means of a simple photolithographic process, which can be carried out in a simple manner due to correspondingly high tolerances with respect to the dimensions of the mirror coating 57.
  • a photolithographic process can be completely dispensed with.
  • the micromechanical component 71 it is advantageous in the case of the micromechanical component 71 according to the exemplary embodiment of the present invention. beyond that the spring 81 extends over the entire height of the base plate 53, so that the arrangement of the center of gravity of the suspended structure 53, 57 is substantially closer to the axis of rotation than in the conventional micromechanical device 21. Thus, in the micromechanical device 71 suppresses the parasitic vibration modes much more efficiently.
  • the base plate 53 can be particularly easily manufactured in the micromechanical component 71, if, as in the detailed view of the base plate 53 shown in Fig. Ia, the protruding portions 53b and the base portion 53a of the base plate 53 are each designed as single-crystal silicon, but with a different doping type , In this case, then, the projecting portions 53b, or the partial layer forming the stiffening structures, for example, can be used. While the base region 53a or the lower sub-layer is n-doped, the etch process at the n-doped base region 53a comes to a standstill by using a doping-selective wet-chemical etchant.
  • the mass rate inhomogeneities of the etch rate when processing a plurality of micromechanical devices 71 co-located on a wafer and the associated variations and dimensions of the blind holes or moments of inertia of the base plate 53 across the wafer can be avoided that results in a homogeneous distribution of the resonance frequencies of the micromechanical components arranged on the disk.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a further embodiment of a mirror plate 101 in the case of the micromechanical component 71 according to the present invention.
  • the illustration in FIG. 3 is limited to the mirror plate 101 and does not show any further elements of the micromechanical component. ment 71 to which the mirror plate 101 is attached.
  • the same or equivalent elements are given the same reference numerals.
  • a description of the structure and operation of the mirror plate 101 shown in FIG. 3 will be limited to a description of the differences from the comparative example of a mirror plate 51 shown in FIG.
  • the embodiment of the mirror plate 101 has on a front side a cover layer 103 which is deposited on an upper surface of the base plate 53.
  • the cover layer 103 extends into the blind holes 55 such that the side walls of the blind holes are covered by the cover layer 103, while the cover layer 103 has been applied to the surface of the base plate 53 in the manufacturing process they also cover the blind holes 55 and form closed cavities 105 in the blind holes 55.
  • the number of cavities 105, their dimensions and their arrangement are decisive for the stiffness and the Eigenfreguenz of the base plate 53, the mirror coating 57 and the cover layer 103 formed oscillating body.
  • the mirror plate 101 is characterized by an increased stiffening due to the thus achieved closure or the sealing of the blind holes 55 thus achieved, since the cover layer 103 extending over the entire surface of the Base plate 53 extends, prevents bending of the base plate 53 in that it prevents a lateral displacement of the protruding portions 53 b in response to the base plate 53 occurring mechanical stresses.
  • the mirror plate 101 it is advantageous in the mirror plate 101 that on the surface of the base plate 53 no unwanted substances such. As organic residues, solvents or particles accumulate or are absorbed there, the properties of the micromechanical device 71 negative would affect or affect, since the hollows 105 are sealed by the cover layer 103.
  • FIG. 4 likewise shows an embodiment of a mirror plate 111 in the case of a micromechanical component 71 according to one exemplary embodiment of the present invention.
  • the representation is again limited to the mirror plate 111, which is attached to the micromechanical component according to the present invention, as shown in FIG. 2.
  • the same or equivalent elements are provided with the same reference numerals.
  • a description of the structure and operation of the embodiment of the mirror plate 111 shown in FIG. 4 will be limited to a description of the differences from the structure and operation to the mirror plate 101 shown in FIG. 3.
  • the reflective coating 57 is not applied to the rear side of the base plate 53 but is arranged on the cover layer 103.
  • This is particularly advantageous in the manufacture of the micromechanical device 71, since all process steps for processing the base plate 53 from the top of the z. B. arranged on the disc micromechanical devices 71 can be performed.
  • etching to form a cavity between the substrate 73, the frame structure 75, 79 and the mirror plate 111 is also possible in the case of the micromechanical components 71 by etching via the trenches 59 formed between the mirror plate 111 and the frame attachment 79 , so now no process steps must be performed on the back of the discs to z.
  • stiffening elements can be produced or the mirror coating 57 can be produced.
  • the reflective coating 57 is applied directly to the covering layer 103. Even the depressions in the covering layer 103 which occur as a result of the cavities 105 and which arise during the lateral joining of the blind holes 105 can be avoided by a suitable choice of the layer thickness of the covering layer 103. It is also conceivable to arrange a layer with a planarizing effect on the cover layer 103 before applying the mirror coating 57, so that the reflective coating is formed on the planar surface of this layer.
  • CMP process step chemical-mechanical process. Polishing step
  • FIG. 5 shows a modification of the embodiment of the mirror plate 111 shown in FIG. 4, a mirror plate 121.
  • identical or equivalent elements are provided with the same reference numerals.
  • a description of the structure of the mirror plate 121 is limited to a description of the differences in the construction of the mirror plate 121 to the structure of the mirror plate 111.
  • the mirror plate 121 also applies to the micromechanical component 71 in accordance with FIG of the present invention in the manner explained in Fig. 2 is attached.
  • through holes 123 or through holes are formed in the mirror plate 121 shown in FIG. 5, which extend through the entire base plate 53.
  • the cover layer 103 is formed on the base plate 53 so as to cover the entire front surface or the surface facing the mirror surface 57, extending into and through the through holes 123 and Covered back or the surface facing away from the mirroring surface of the base plate 53.
  • different hole depths can be avoided, which result from a laterally occurring ⁇ tzrateninhomogentician advantageously, since all passage openings 123 extend through the entire base plate 52 therethrough ,
  • the depth of the holes 123 are each identical so that the etch rate inhomogeneity across the wafer has no effect on the structure of the micromechanical devices 71.
  • the inhomogeneities of the etch profile and the undercut of the etch masks used in a production of the micromechanical device 71 with the mirror plate 121 have disturbing effects on the behavior and the structure of the micromechanical device 71.
  • the influence of the inhomogeneities of the etch profile and the undercut of the etching masks used however, is of considerably less importance than the influence of etch rate inhomogeneities over the disk.
  • the mirror plate 121 designed in this way is particularly advantageous because a point- or axisymmetric symmetrical distribution of the mass of the mirror plate 121 with the passage openings 123 extending through the entire base plate 53 is achieved can be.
  • the center of gravity of the mirror plate 121 is in the vicinity of the Schwingungsach- or in an area which is less than 0.1 times a layer thickness of the base plate 53 away from the oscillation axis, or even exactly on the oscillation axis, the influence of the mass of the reflective layer or the mirroring layer 57 being so small, that he can be neglected. This allows extremely efficient suppression of parasitic vibration modes.
  • the mirror plate 121 can thus be produced in a simple manner, while the micromechanical component 71 in which the mirror plate 121 is implemented advantageously has no parasitic oscillation modes due to the symmetrical distribution of the moment of inertia.
  • FIG. 6 Another approach of an embodiment of a mirror plate 131 implemented in the micromechanical component 71 is shown in FIG. 6.
  • FIG. 6 also only explains a construction of the mirror plate, which is likewise fastened to the micromechanical component 71 according to the present invention as described in FIG.
  • identical or identically acting elements are given the same reference number.
  • a description of the structure and operation of the mirror plate 131 is limited to a description of the differences. de to the structure and operation of the mirror plate 111 shown in Fig. 4.
  • a plurality of further blind holes 132 or further blind openings are formed in the mirror plate 131 on the rear side or a surface of the base plate 53 facing away from the mirror coating 57 Base plate 53 extend into it.
  • a further covering layer 133 is produced, which extends into the other blind holes 132, so that it covers the side walls of the further blind holes 132 and the other blind holes 132 closes, so that in the other blind holes 132 wide - Re cavities 135 are formed.
  • the further mirror coating 137 is formed on a base plate 53 facing away from the surface of the further cover layer 133.
  • the further mirror plate has a complete symmetry of mass relative to the center of gravity or a symmetry of the distribution of the moment of inertia relative to the center of gravity, so that the parasitic vibration modes can be suppressed extremely efficiently by such a structure of the mirror plate 131.
  • the structure of the mirror plate 131 shown in FIG. 6 is particularly advantageous if the further blind holes 135 arranged on the rear side have the same dimensions as the blind holes 55 on the front side and the further blind holes 135 arranged on the rear side have the same distance from a symmetry system the mirror plate 131 have as the arranged on the front side blind holes 55.
  • a point-symmetrical arrangement of the blind holes 55 to the other blind holes 135, wherein one blind hole 55 and another Blind hole 135 are arranged point symmetrical to the center of gravity considerable advantages due to the suppression of the parasitic vibration modes thus achieved.
  • FIGS. 7A-B A production of various embodiments of a micromechanical device according to the present invention is explained below with reference to FIGS. 7A-B.
  • 7A shows a sequence of a method for producing a micromechanical component, in which a mirror coating is formed on an upper side or a front side of the micromechanical component.
  • a layer is structured on a substrate in such a way that a spring, a plate suspended in a swingable manner by the spring and a frame section are formed in the layer, which is connected to the plate via the spring.
  • the step S 1 of structuring a layer is preferably carried out in such a way that a cavity forms between a frame structure, a substrate and the plate, which is arranged in such a way that tilting or deflection of the oscillatable suspended plate is possible ,
  • a recess is formed in a step S13, wherein the recess z.
  • the recess is produced by a step of dry etching, or the recess is structured as a blind hole or a blind opening by a wet-chemical etching process.
  • the step of forming the recess may be performed when the plate has two doping regions of different doping type and the recess is formed to extend from one surface of a doping region of the first doping type into the plate to the doping region of the second one Doping type opposite doping type extends, which then serves as an etch stop.
  • a cover Applied or formed layer the z. B. can extend into the recess, and even completely cover, for example, the side walls of the recess or the blind hole.
  • the application of the cover layer can be carried out so that forms a closed cavity in the recess.
  • a surface of the cover layer facing away from the plate is planarized or polished, wherein the polishing can be carried out, for example, by means of a chemical-mechanical polishing.
  • the polishing of the surface of the cover layer serves to remove a depression to be formed on the surface of the cover layer over the closed cavity and thus to produce a planar surface of the cover layer.
  • the mirror coating is formed.
  • FIG. 7B likewise shows a sequence of a method for producing a micromechanical component according to an exemplary embodiment of the present invention, with the sequence explained in FIG. 7B producing the micromechanical component by means of etching two opposite sides of the component.
  • the plate layer is formed from a front side or a surface of the plate layer in a step S21 structures a spring, an etch trench extending from the surface of the plate to the etch stop layer, and a frame portion in the plate layer.
  • a recess In the plate is then formed in a step S23, a recess, wherein the step of forming the recess z. B. by a wet-chemical etching or dry chemical etching can take place.
  • Step S25 from a surface of the substrate facing away from the plate, performs a cavity in the sacrificial layer by removing a material of the sacrificial layer so that the cavity in the sacrificial material extends from the substrate to the etch stop layer.
  • the etch stop layer thus serves to both stop the etching process in structuring S21 of the layer, and at the same time to stop the etching process for forming S25 of the cavity and thus to stop the etching processes, which are performed by two opposite surfaces of the device.
  • the removal of a sacrificial material in the sacrificial layer can be carried out by means of a wet-chemical etching or a dry-chemical etching.
  • a surface of the etching stopper layer facing the substrate is treated so that a portion of the etching stopper layer is removed, and the cavity extends from the substrate to the disk.
  • the step S25 of forming the cavity and the step S27 of removing the etching stop layer are thereby preferably carried out so that a frame structure is formed, on which the plate is suspended by the spring, and the frame portion, a remaining part of the etch stop layer and a remaining part of the sacrificial layer.
  • rinsing or cleaning of the surface of the cavity occurs to remove particles of the etchant and to produce a planar or smooth surface.
  • a mirror coating is formed in a step S29.
  • Forming the reflective coating on a surface of the plate facing the substrate is advantageous in that the reflective coating is positioned in the cavity, and even if the micromechanical device rests on the front side or on a surface of the plate facing away from the cavity, then the mirror coating does not scratch can be.
  • a cover layer is applied on a surface facing away from the substrate, in order, inter alia, to reduce the flow resistance of the plate during the deflection processes.
  • the base plate 53 is made of any material, e.g. a semiconductor material, and preferably made of a silicon.
  • the cover layer 103 or the further cover layer 133 is made of any material, such as a mirror. a thermal oxide, a deposited oxide, e.g. an undoped oxide or a doped silicon oxide, a silicon nitride, a polysilicon, a metal, e.g.
  • an embodiment of the cover layer which consists of different regions of different materials, for example, in particular the area of the cover layer 103 arranged on the lower side of the base plate 53 in the mirror plate 121, for example from another Material could be embodied as the area of the cover layer 103 on the front side or upper side of the base plate 53.
  • the electrodes 83a, 83b are made of any conductive material such as a polysilicon or a metal such as aluminum or copper. It is also conceivable for the mirror plates 101, 111, 131 any number of blind holes 55, such as, for example, only one blind hole 55, wherein the blind holes or the blind hole can have any dimensions. In the mirror plates 101, 111, 131, the cover layer extends into the Blind holes 55 in that the cover layer 103, 133, the side walls of the blind holes 55 132 completely covered.
  • the covering layer extends into the blind holes 55 in such a way that the blind holes 55, 132 are completely filled with the material of the covering layer 103, so that stiffening of the mirror plate 51, 101, 111, 131 is improved is.
  • This is particularly advantageous when the material of the cover layer 103 has a lower density than the material of the base plate 53 or a higher modulus of elasticity than the material from which the base plate 53 is made.
  • the through holes 123 may be completely filled with the material of the cover layer 103 or any other material, and also in the mirror plate 121, the material disposed in the through hole 123 is preferably lower in density than the material of the base plate 53 or has a higher modulus of elasticity than the material of the base plate 53.
  • the cavities 57 arranged in the blind holes 55 or the cavities 135 arranged in the further blind holes 132 are preferably closed, so that a flow resistance is reduced when the plate vibrates.
  • embodiments of the mirror plates 101, 111, 131 in which the cavities 105 or the further cavity 135 are not closed or opened are also conceivable.
  • the mirror plates 101, 111, 121, 131 preferably have a laterally round shape or cylindrical shape, but any shapes of the mirror plates 101, 111, 121, 131 are alternatives thereto.
  • a thickness of the base plate 53 is in a direction perpendicular to the surface in which the blind holes or through holes are formed, or in other words, in a direction perpendicular to a surface of the base plate facing away from the substrate 73 53 preferably in one Range of 30 .mu.m to 100 .mu.m, however, any thicknesses of the base plate 53 are alternatives to this.
  • the reflective coating 57 is preferably made of a reflective material, such as e.g. Aluminum, and may be arranged in the micromechanical components 101, 111, 121, 131 both on the front and on the back or only on one of the two sides.
  • a reflective material such as e.g. Aluminum
  • the mirror coating 57 or the further mirror coating 137 could be omitted if the mirror plates 101, 111, 121, 131 are implemented in any further micromechanical component.
  • the micromechanical component 71 according to the present invention instead of e.g. is used for deflecting light or for wavelength modulation in any application, such as then without the mirroring 57 in an airbag sensor.
  • the reflective coating 57 on the front side and the further reflective coating 137 on the backside preferably have the same material and within a tolerance of 1: 1.2 have the same lateral dimensions and / or the same layer thicknesses.
  • any relations of the dimensions of the mirroring 57 and the further mirroring 137 are alternatives for this purpose, wherein the mirroring 57 and the further play 137 can also be made of any material which is different from one another.
  • the regions of the cover layer 103 which are respectively arranged on the two surfaces of the base plate 53 facing away from one another have the same lateral dimensions and / or the same layer thicknesses within a tolerance of 1: 1.2 made of the same material, however, the dimensions of the areas of the cover layer 103 on the two turned surfaces of the base plate 53 have any relations to each other. It is also conceivable that the two regions of the covering layer 103 have on the surfaces of the base plate 53 facing away from each other any materials which may also differ from each other.
  • the base plate 53 is suspended on the two springs 81 on the frame attachment 79, but the base plate 71 by means of any number of springs, such as. B. also only one spring, be suspended from the frame attachment 79, which could be attached or arranged in any manner on the base plate 53, but is formed in the same layer as this.
  • the spring (s) could not only act as torsion springs but also, for example, as torsion springs.
  • spring (s), frame and plate with recess therein are formed in one layer. This may mean, for example, that the underlying lattice structure of the layer which forms these elements is uniform and the same over the entire layer, or else that the layer without layer bonding is merely formed in several stages merely by growth or coating.
  • the step S, S13 of patterning the layer may be performed in any manner, such as e.g. wet-chemical etching or dry etching both from a front side of the micromechanical component and from a back side of the micromechanical component.
  • the step S13, S23 of forming a recess in the plate or the base plate 53 can by means of an arbitrary a treatment step of a surface of the plate, such as a wet-chemical etching or a dry-chemical etching or even a combination of a wet-chemical and a dry-chemical etch. It is also conceivable here to form a recess both on the upper side of the plate and on the underside of the plate, eg by recesses, such as a sack, from both the upper side or the front side of the plate and the lower side or the rear side of the plate - Etched holes or through holes in the plate. Furthermore, in the case of the method for producing the micromechanical device according to the present invention shown in FIG.
  • cover layer instead of polishing the cover layer in step S17, so that one of the Plate remote surface of the cover layer forms a planar surface on which then the mirror coating can be applied.
  • the cover layer could also be applied so that it has a sufficiently high thickness, so that the recesses forming above the recesses have only small or uncritical dimensions.
  • a concavity is formed in the sacrificial layer by, for. B.
  • the sacrificial material is removed in the sacrificial layer by means of a wet-chemical etching, a dry-chemical etching and a combination of a wet-chemical etching and a dry-chemical etching, so that forms a hollow, which from a portion of the sacrificial layer , the etch stop layer and the substrate is enclosed.
  • the removal of the sacrificial material to form S25 of the cavity can take place by means of any etching process.
  • removal S27 of the etch stop layer may be accomplished by any method of treating a surface, such as a surface.
  • B. also be carried out a selective etching, in which z.
  • the material of the sacrificial layer is not etched or removed while the material of the etch stop layer is removed.
  • FIGS. 7C to E show plan views of further exemplary embodiments of circular mirror plates for illustrating further possibilities of arranging the recesses.
  • the same reference numerals have been used for the plate, the springs and the recesses as in Fig. 2 or Fig. Ia and b, so that a repeated description of these elements is omitted in this respect. Only the special features of the position and arrangement of the recesses or braces with respect to FIGS. 1a and b are described.
  • a recess 55 ie a thin plate area, is located in the center of the plate 51.
  • FIG. 7C it is surrounded by four further thin regions of the plate or recesses 55, which results in a bracing 200, ie an area where the plate layer is un-thinned, or the center of the plate revolves twice.
  • a bracing 200 ie an area where the plate layer is un-thinned, or the center of the plate revolves twice.
  • the area division is a little more complicated.
  • the area division of Fig. 7C is also included here approximately, but in a direction transverse to the axis of rotation compressed form, with further thin portions project radially inward from the outside, so that the strut 200 centrally between the two axes 81 away from the axis of rotation protrudes outwards, where the largest deflection of the plate 51 results.
  • FIG. 7E the arrangement of FIG.
  • FIG. 7C occurs approximately in a form compressed in the direction of the axis of rotation, with additional portions of the strut 200 in the radial direction inclined to both the axis of rotation and the mid-perpendicular of the connecting line between the springs 81 extend outwardly.
  • Fig. 7F is similar to the case of Fig. 7C with respect to the arrangement of the recesses, with the difference that in Fig. 7F the central recess is absent. Other arrangements are of course also possible and conceivable.
  • the bracing structure resulting from the recess (s) has both portions extending transversely to the axis of rotation and portions tangential or circumferential, such as a closed bracing ring around Center of the plate around.

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Abstract

Ein mikromechanisches Bauelement umfasst eine Schicht(53), die strukturiert ist, um eine Feder(81) und eine mittels der Feder(81) schwingfähig aufgehängte Platte(51) zu bilden, wobei in der Platte zumindest eine Ausnehmung (55) gebildet ist, und auf einer Oberfläche der Platte eine Abdeck-Schicht(103) angeordnet ist, die die Ausnehmung(55) an der Oberfläche verschließt.

Description

MIKROMECHANISCHES BAUELEMENT MIT ERHÖHTER STEIFIGKEIT UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN DESSELBEN
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mikromecha- nisches Bauelement mit einer schwingfähigen Platte und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Immer häufiger werden in elektrischen Geräten MEMS (MEMS = Mikro-Electro-Mechanical System) eingesetzt, bei denen mechanische Elemente, wie z.B. Sensoren oder Aktoren, mit e- lektronischen Schaltungen auf einem Chip bzw. einem Substrat kombiniert werden. Solche MEMS werden beispielsweise als Beschleunigungssensoren für die Auslösung von Airbags verwendet oder in Videoprojektoren zur Ablenkung eines Lichtstrahls. Ein weiterer Einsatz derartiger MEMS ist in sogenannten Mikroscannerspiegeln zur Lichtablenkung.
Die Herstellungsprozesse für derartige Mikroscannerspiegel verwenden dabei zur Realisierung der auslenkbaren Platten Schichten, deren Dicke typischerweise in einem Bereich von 30 μm bis 100 μm liegt. Bei einigen Anwendungen, wie z.B. Displays (Display = Anzeige) , werden die auf auslenkbaren Platten implementierten Spiegelplatten mit einer hohen Schwingungsfrequenz angesteuert. Dabei wird an die bei diesen Anwendungen eingesetzten MEMS die Anforderung gestellt, dass die so implementierten Systeme einen großen Spiegelplattendurchmesser aufweisen, während zugleich ein hoher Ablenkwinkel erzielt werden soll. Dies führt dazu, dass sich die Spiegelplatten aufgrund ihrer Trägheit relativ zu der Winkelbeschleunigung, die sie erfahren, deformieren bzw. verformen.
Nachteilhaft ist dabei insbesondere, dass ein auf eine deformierte Spiegelplatte einfallender Lichtstrahl gebeugt wird, so dass es in Folge der Beugung an der deformierten Spiegelplatte zu einer Aufweitung eines Lichtstrahlprofils eines reflektierten Lichtstrahls kommt, was auch als Bildung von Satelliten bezeichnet wird. Insbesondere wenn die so realisierten Mikrospiegelsysteme in Displays eingesetzt werden, kann dies zu einer erheblichen Reduzierung der Bildqualität führen, da sich die von den einzelnen Spiegelplatten reflektierten Lichtstrahlprofile teilweise überlappen, so dass sich eine Überlappung der darzustellenden Bildpunkte (Pixel) ergibt.
Fig. 8a-b zeigen eine schematische Querschnittsansicht einer Spiegelplatte 11 in einer Ruhelage und in einem deformierten Zustand. Fig. 8a zeigt dabei einen nicht- deformierten Zustand IIa der Spiegelplatte 11, wobei der in Fig. 8a gezeigte Zustand IIa der Spiegelplatte 11 vor allem in Ruhe oder bei geringen Winkelgeschwindigkeiten vorliegt. Bei einem in Fig. 8b gezeigten Zustand IIb der Spiegelplatte 11 ist diese in Folge einer Winkelbeschleunigung um eine senkrecht zur Zeichnungsebene stehende Achse durch die Mit- te der Spiegelplatte deformiert bzw. verformt, wobei die Ursache für die Verformung der Spiegelplatte 11 deren Trägheitsmoment ist. Dabei führt die Winkelbeschleunigung zu einem beschleunigenden Drehmoment, dessen Vektor in die Zeichenebene hineingerichtet ist.
Durch eine Erhöhung der Steifigkeit der Spiegelplatte 11 kann einer Verformung der Spiegelplatte entgegengewirkt werden bzw. eine auftretende Deformation der Spiegelplatte reduziert werden, um einen Einsatz der Spiegelplatte z.B. in Displayanwendungen mit hoher Schwingungsfrequenz zu ermöglichen. Hierzu sind zwei Ansätze bekannt.
Grundsätzlich kann die Steifigkeit der Spiegelpatte 11 vergrößert werden, indem eine Dicke der Spiegelplatte erhöht wird. Letzteres hat jedoch auch eine Erhöhung des Trägheitsmoments zur Folge, wodurch sich bei gleicher Federstärke die Eigenfrequenz des Schwingungssystems aus Spiegelplatte und Feder erhöht, was wiederum bei vielen Anwen- düngen nicht akzeptabel ist. Für ein Beibehalten der Eigenfrequenz müsste somit die Federkonstante vergrößert werden, was allerdings wiederum zu einer größeren mechanischen Torsionsspannung in der/den Federn wird. Die Erhöhung der Tor- sionsspannung ist aber aus Gründen der Zuverlässigkeit nicht erwünscht. Darüber hinaus erfordert ein größeres Trägheitsmoment natürlich auch ein größeres Antriebsmoment, um in einem gleichen Zeitintervall die Spiegelplatte von einer Position in eine andere zu verkippen bzw. schalten.
Ein weiterer Ansatz, die Steifigkeit einer Spiegelplatte zu erhöhen, ist in Fig. 9 gezeigt, die einen Querschnitt eines herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 erläutert, bei dem eine Spiegelplatte mittels zusätzlicher Strukturen auf ihrer Rückseite versteift wird.
Das herkömmliche mikromechanische Bauelement 21 weist ein Substrat 23 auf, auf dem ein Rahmenstruktur-Bereich 25 angeordnet ist. Auf einer dem Substrat 23 abgewandten Ober- fläche des Rahmenstruktur-Bereichs 25 ist ein Rahmen-Oxid- Bereich 27 gebildet, auf dem wiederum auf einer dem Rahmenstruktur-Bereich 25 abgewandten Oberfläche ein Rahmen- Befestigungsbereich 29 erzeugt ist. Über zwei senkrecht zu der Zeichenebene angebrachte und in der Fig. 9 nicht dar- gestellte Federelemente ist eine rotatorisch aufgehängte Struktur 31 an dem Rahmen-Befestigungsbereich 29 und damit an dem aus dem Rahmenstruktur-Bereich 25, dem Rahmen-Oxid- Bereich 27 und dem Rahmen-Befestigungsbereich 29 gebildeten Rahmen aufgehängt. Die rotatorisch aufgehängte Struktur 31 umfasst einen Basiskörper 33, auf dem auf einer dem Substrat 23 abgewandten Oberfläche des Basiskörpers 33 eine Spiegel-Schicht 35 gebildet ist. Auf einer dem Substrat 23 zugewandten Oberfläche des Basiskörpers 33 ist ein Versteifungs-Oxid-Bereich 37 gebildet, auf dem wiederum auf einer dem Basiskörper 33 abgewandten Oberfläche des Versteifungs- Oxid-Bereichs 37 ein Versteifungs-Element 39 erzeugt ist. Das Versteifungs-Element 39 ist dabei so platziert bzw. angeordnet, dass es eine dynamische Deformation des Basiskörpers 33 unterdrücken kann. Aufgrund der schmalen Struktur des Versteifungs-Oxid-Bereichs 37 und des Versteifungs- Elements 39 wird zwar das Trägheitsmoment der rotatorisch aufgehängten Struktur 31 nur in geringem Umfang erhöht, jedoch ist die mechanische Verbindung zwischen dem Versteifungs-Element 39 und dem Basiskörper 33 sehr instabil.
Der Rahmenstruktur-Bereich 25, der Rahmen-Befestigungsbereich 29, der Basiskörper 33 und das Versteifungs-Element 39 sind aus Silizium hergestellt. Dabei werden für die Herstellung des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 sogenannte BSOI-Scheiben (BSOI = Bonded-Silicon-on- Insulator) verwendet. Diese BSOI-Scheiben bestehen dabei typischerweise aus einer 400 μm bis 700 μm dicken einkristallinen unteren Schicht bzw. einer sogenannten Handlelay- er (Handlelayer = Handhabungs-Schicht) und einer einkristallinen oberen Schicht bzw. Devicelayer (Devicelayer = Bauelemente-Schicht), deren Dicke typischerweise in einem Bereich von 100 μm bis 200 μm liegt. Die beiden Schichten, nämlich die Handlelayer und die Devicelayer sind durch eine sogenannte vergrabene Oxidschicht ganzflächig verbunden, in der der Rahmen-Oxid-Bereich 27 und der Versteifungs-Oxid- Bereich 37 implementiert sind, und deren Dicke typischerweise zwischen einigen 10 nm bis 3μm beträgt. Die Oxidschicht dient im Wesentlichen als Ätzstopp, um die beiden Schichten voneinander unabhängig strukturieren zu können.
Dabei ergeben sich bei der Herstellung des in Fig. 9 gezeigten herkömmlichen mikromechanischen Bauelements eine Reihe von Nachteilen. Zum einen birgt die Anordnung der Spiegel-Schicht 35 auf einer von außen einfach zugänglichen Oberfläche des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 die Gefahr einer Verkratzung der Spiegelschicht bei der Herstellung, während das Versteifungs-Element 39 bzw. die Versteifungsstrukturen auf der Rückseite des Basiskörpers 33 bzw. der Spiegelplatte gebildet sind. Denn eine Silizi- umscheibe, auf der eine Mehrzahl der miteinander verbundenen herkömmlichen mikromechanischen Bauelemente 21 implementiert ist, liegt z.B. während der Massenfertigung der herkömmlichen mikromechanischen Bauelemente 21 auf der Sei- te auf, auf der später die Verspiegelung aufgebracht wird bzw. bereits aufgebracht ist. Abhängig von der Prozessführung kann sich die Spiegel-Schicht 35 bereits auf der Vorderseite des Basiskörpers 33 bzw. der Oberfläche des Basiskörpers 33 befinden, wenn die Scheibe mit der Vorderseite während der Fertigung aufliegt, weshalb die Vorderseite bzw. die Oberseite des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 in jedem Fall vor einem Verkratzen während der Fertigung des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 geschützt werden muss.
Darüber hinaus sind für eine Herstellung des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements zwei voneinander unabhängige Ätzprozessschritte erforderlich, um in einer Ausgangsschicht den Rahmenstruktur-Bereich 25 und das Versteifungs- Element 39 zu erzeugen, die wie aus Fig. 9 zu erkennen ist, durch unterschiedliche Höhenniveaus gekennzeichnet sind. Somit ist mindestens ein photolithographischer Schritt bei der Bearbeitung einer Rückseite der Scheibe zu einem Zeitpunkt bei der Herstellung bzw. an einer Stelle in der Fer- tigungskette erforderlich, an dem bzw. an der dort bereits Höhenunterschiede bei der Erzeugung der auf der Rückseite des Basiskörpers 33 befindlichen Struktur vorhanden sind. Diese Höhenunterschiede liegen dabei in einer Größenordnung von mehreren 100 μm. Somit werden hohe Anforderungen an die Belackung und Belichtung bei einem Strukturieren bzw. Erzeugen der strukturierten Bereiche des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 von einer Seite des Substrats 23 aus gestellt.
Nachteilhaft ist des Weiteren auch, dass zur Herstellung bzw. Bildung des Versteifungs-Elements 39 kein Ätzstopp verwendet werden kann. Die Höhe des Versteifungs-Elements muss daher über die Prozessdauer eingestellt werden und un- terliegt damit einer über die Scheibe auftretenden signifikanten Variation der Ätzrate bzw. den bei der Fertigung auftretenden Inhomogenitäten in der Ätzrate. Da die Höhe des Versteifungs-Elements 39 bzw. die Struktur das Träg- heitsmoment der mechanisch aufgehängten Struktur 31 beein- flusst, kommt es daher zu einer Variation der Resonanzfrequenz über die Mehrzahl der herkömmlichen mikromechanischen Bauelemente 21 auf der Scheibe. Wenn an das herkömmliche mikromechanische Bauelement die Anforderung einer geringen Toleranz des Werts der Resonanzfrequenz bzw. eine genau Definition der Resonanzfrequenz gestellt wird, so geht dies einher mit einer geringen Ausbeute bei der Fertigung des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 in Folge der auftretenden Inhomogenitäten der Ätzrate über die Scheibe.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass ein Schwerpunkt der aufgehängten Struktur 31 nicht auf einer Achse durch das hier nicht gezeigte Federelement liegt, da das Federelement in der gleichen Schicht wie der Basiskörper 33 und der Rahmen-Befestigungsbereich 29 implementiert sind. Dies führt bei einem Betrieb des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements dazu, dass zusätzliche unerwünschte Schwingungsmoden auftreten können. Diese unerwünschten Schwingungsmoden können bei der Anwendung des herkömmlichen mik- romechanischen Bauelements in einem elektronischen System zu unerwünschten Effekten führen und stellen zusätzlich eine mechanische Belastung der Aufhängungen bzw. der Federelemente dar, wodurch z.B. die Zuverlässigkeit bzw. die Lebensdauer des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements 21 reduziert ist.
Nachteilhaft ist an dem herkömmlichen mikromechanischen Bauelement 21 und im speziellen an dessen Aufbau außerdem, dass die Versteifungsstruktur durch das Versteifungs- Element 39 gebildet ist, das über der den Versteifungs- Oxid-Bereich 37 mit dem Basiskörper 33 verbunden ist, wobei die während der Schwingung auftretenden mechanischen Belastungen, wie z.B. Zug- oder Druckspannungen zu der Zerstö- rung des Bauelements führen können, indem sie z.B. eine Ablösung des Versteifungs-Elements 39 von dem Basiskörper 33 hervorrufen. Denn insbesondere, wenn der Basiskörper 33 und das Versteifungs-Element 39 als einkristallines Silizium ausgeführt sind, führt die auftretende mechanische Spannung zu einem Lösen des Versteifungs-Elements 39 von dem Basisköper 33, da die maximal akzeptable Zugspannung für die Dauerbelastung des in der dazwischen liegenden Oxidschicht ausgeführten Versteifungs-Oxid-Bereichs deutlich unter ei- nem Wert der maximal akzeptablen Zugspannung für einkristallines Silizium liegt. Somit ist eine Zuverlässigkeit der mechanischen Verbindung zwischen dem Versteifungs- Element 39 und dem Basiskörper 33 reduziert und damit eine Festigkeit des herkömmlichen mikromechanischen Bauelements verringert.
Eine Veröffentlichung von Chang-Hyeon Ji, Moongoo Choi, Sang-Cheon Kim, See-Hyung Lee, Seong-Hyok Kim, Youngjoo Yee und Jong-Uk Bu "An electrostatic scanning micromirror with diaphragm mirror plate and diamond-shaped reinformcement frame", Journal of Micromechanics and Microengineering, 7. April 2006, zeigt eine schematische Ansicht eines mikromechanischen Bauelements mit einer auslenkbaren Spiegelplatte. Das mikromechanische Bauelement ist auf einem SOI-Wafer implementiert, wobei in einer Device-Layer ein diamanten- förmiger Rahmen und ein Elektrodenbereich gebildet sind. Die Spiegelplatte ist dabei auf dem Rahmen aufgebracht, während in der Device-Layer lateral neben dem Rahmen ein Elektrodenbereich strukturiert ist. Die dort gebildeten E- lektroden sind so strukturiert, dass beim Anlegen einer Spannung zwischen diesen Elektroden und statischen Elektroden, die in einem Bereich unterhalb der Isolationsschicht gebildet sind, sich auf den statischen Elektroden und den beweglichen Elektroden des Elektrodenbereichs in der Devi- ce-Layer Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens beim Anlegen einer Spannung bilden. Die Ladungen entgegengesetzten Vorzeichens ziehen sich dann an, so dass sich die Elektro- den überlappen und es zu einer Auslenkung des beweglichen Rahmens kommt .
Nachteilhaft ist bei dem in der Veröffentlichung vorge- stellten Spiegel, dass dadurch, dass die Spiegelplatte auf einer Seite der Platte angeordnet ist, die keine Vertiefungen aufweist und in der nicht die diamantenförmigen Ausnehmungen gebildet sind, die Spiegelplatte in aufwendiger Weise in einer in dem SOI-Wafer gebildeten Aushöhlung aufge- bracht werden muss. Ein weiterer Nachteil des in der Veröffentlichung gezeigten mikromechanischen Spiegels besteht darin, dass der so ausgeführte mikromechanische Spiegel nur in aufwendiger Weise an einer Platine befestigbar ist, da die reflektierende Schicht in der Aushöhlung angeordnet ist, so dass der mikromechanische Spiegel derart angeordnet werden muss, dass der Lichtstrahl uneingeschränkt auf den mikromechanischen Spiegel auftreffen kann. Dies erfordert ein aufwendiges Befestigen des mikromechanischen Spiegels an der Platine.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mikromechanisches Bauelement mit einer beweglichen Spiegelplatte und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen, wobei das mikromechanische Bauelement verbesserte Ei- genschaften aufweist und/oder kostengünstiger bzw. einfacher herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen desselben gemäß Anspruch 29 gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement mit einer Schicht, die strukturiert ist, um eine Feder und eine mittels der Feder schwingfähig aufgehängte Platte zu bilden, wobei in der Platte zumindest eine Ausnehmung gebildet ist und auf einer Oberfläche der Platte eine Abdeck-Schicht angeordnet ist, die die Ausnehmung an der Oberfläche verschließt. Zugleich schafft die vorliegen- de Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements, das ein Strukturieren einer Schicht, so dass sich in der Schicht eine Feder, eine mittels der Feder schwingfähig aufgehängte Platte und ein Rahmenab- schnitt bilden, der über die Feder mit der Platte verbunden ist, ein Bilden einer Ausnehmung in der Platte und ein Aufbringen einer Abdeck-Schicht auf einer Oberfläche der Platte, die die Ausnehmung an de Oberfläche verschließt, um- fasst .
Dadurch dass bei dem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung in der Platte eine Ausnehmung gebildet ist, kann das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement eine Platte mit einer höheren Dicke aufweisen, ohne dass eine Masse bzw. ein Trägheitsmoment der Platte erhöht ist. Aufgrund der größeren Dicke der Platte weist die Platte eine höhere Steifigkeit auf, wodurch eine Wahrscheinlichkeit, dass sich die Platte in Folge einer Winkelbeschleunigung deformiert, reduziert ist. Somit lassen sich mikromechanische Bauelemente herstellen, bei denen die Platte trotz einer erhöhten Steifigkeit dasselbe Trägheitsmoment aufweist, wodurch bei gleichbleibender Federkonstante einer Aufhängung bei dem mikromechanischen Bauelement eine Änderung der Eigenfrequenz des mikromechanischen Bau- elements vermieden werden kann.
Anders ausgedrückt lässt sich eine Erhöhung der Steifigkeit der Platte durch eine Erhöhung der Dicke der Platte erzielen, während zugleich durch ein Wegätzen bestimmter Plat- tenteile bzw. einem Bilden von Ausnehmungen in der Platte durch eine derart erzeugte Struktur das Trägheitsmoment der Platte konstant gehalten werden kann bzw. gegenüber einer dicken Platte ohne Ausnehmung reduziert ist. Ein niedriges Trägheitsmoment bzw. eine Reduktion des Trägheitsmoments der Platte ist dabei erforderlich, um eine hohe Schwingungsfrequenz des mikromechanischen Bauelements zu erzielen und einen Betrieb mit einer geringen Antriebskraft bzw. eine Auslenkung der Platte mit geringem Kraftaufwand zu er- möglichen. Dabei kann die schwingfähig aufgehängte Platte mit einem gleich großen Antriebsmoment im gleichen Zeitintervall von einer Position in eine andere verkippt werden, da das Trägheitsmoment der Platte eben trotz erhöhter Stei- figkeit konstant bleibt.
Aus diesem Grund ist es nicht erforderlich, in Folge eines Einsatzes einer dickeren Platte bei dem mikromechanischen Bauelement die Federkonstante bei dem mikromechanischen Bauelement zu erhöhen, um die Auswirkungen der dickeren Platte zu kompensieren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da eine Erhöhung der Federkonstanten einhergeht mit größeren mechanischen Torsionsspannungen in Federelementen, was aus Zuverlässigkeitsgründen unerwünscht ist.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei dem mikromechanischen Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Federelemente und die Ausnehmung in der Platte in einem einzigen Verfahrensschritt gemeinsam strukturiert werden können, was eine effizientere Fertigung des mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht.
Vorteilhaft ist bei einem mikromechanischen Bauelement ge- maß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dass die Verspiegelung in einer Vertiefung, wie z.B. einer Aushöhlung in der Rahmenstruktur angeordnet werden kann, wodurch eine Wahrscheinlichkeit eines Verkratzens der Verspiegelung während der Herstellung des mikromechanischen Bauelements reduziert ist. Dies ermöglicht mikromechanische Bauelemente mit einer verbesserten Qualität bzw. einer höheren Ausbeute herzustellen, da ein geringerer Anteil der hergestellten mikromechanischen Bauelemente aufgrund von Verkratzungen der Verspiegelung verworfen werden muss. So- mit lassen sich die Herstellungskosten bei dem mikromechanischen Bauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung reduzieren. Da bei dem mikromechanischen Bauelement, wie bereits erläutert, die Platte durch eine höhere Steifigkeit gekennzeichnet ist, ist ein strukturiertes Erzeugen eines Versteifungs-Elements auf der Platte nicht mehr erforderlich, weshalb das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement einfacher zu fertigen ist als das herkömmliche mikromechanische Bauelement 21.
Die monolithische Ausführung der Platte zusammen mit der Versteifungsstruktur führt auch bei einer dauerhaften Schwingungsbelastung nicht zu einem Ablösen des Verstei- fungs-Elements von der Platte bzw. dem Basiskörper 33 im Gegensatz zu dem herkömmlichen mikromechanischen Bauelement 21. Somit weist das so aufgebaute schwingende Element bei dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement eine höhere Stabilität auf als bei dem herkömmlichen mikromechani- sehen Bauelement 21.
Darüber hinaus lässt sich bei der Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Fertigungsausbeute erhöhen, wobei eine Mehrzahl der mikromechanischen Bauelemente auf einer Scheibe angeordnet ist, da sich die mikromechanischen Bauelemente mit einer homogenen Verteilung der Dicken der Platten und der Tiefen der Ausnehmungen in den Platten über die gesamte Scheibe bzw. den gesamten Wafer hinweg in ein- facherer Weise herstellen lassen, und somit das Trägheitsmoment der Platten in dem Verbund der mikromechanischen Bauelemente über den gesamten Wafer hinweg eine homogene Verteilung aufweist. Dies ermöglicht mikromechanische Bauelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit einer hohen Ausbeute herzustellen.
Zugleich verläuft bei dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement, das ja kein von der Platte hervorstehendes Versteifungs-Elemente aufweist, die Achse durch den Schwerpunkt und zugleich durch die Federelemente, an denen die Platte aufgehängt ist, was dazu führt, dass keine parasitären Schwingungsmoden auftreten. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die parasitären Schwingungsmoden sich stö- rend auf eine Funktionalität des mikromechanischen Bauelements auswirken und zugleich eine Verringerung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer des mikromechanischen Bauelements nach sich ziehen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. Ia eine Querschnittsansicht eines Vergleichsbeispiels einer Spiegelplatte bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß einem Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Ausnehmung in einer Platte und eine Verspiegelung auf einander abgewandten Oberflächen der Platte angeordnet sind;
Fig. Ib eine Draufsicht von oben auf das in Fig. Ia dargestellte Vergleichsbeispiel einer Spiegelplatte;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Spiegelplatte bei einen mikromechanischen Bauelement gemäß einem Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Ab- deck-Schicht und eine Verspiegelung auf einander abgewandten Oberflächen einer Platte angeordnet sind;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Ausführuhgsform einer Spiegelplatte bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung, wo- bei eine Abdeck-Schicht zwischen einer Verspiege- lung und einer Platte angeordnet ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Spiegelplatte mit Durchgangsöffnungen bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Spiegelplatte mit symmetrisch angeordneten
Sacklöchern bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7A einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung ei- nes mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7B einen Ablauf eines weiteren Verfahrens zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements ge- maß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7C bis E Draufsichten weiterer Ausführungsbeispiele von Spiegelplatten zur Veranschaulichung weiterer Möglichkeiten der Anordnung der Ausnehmungen;
Fig. 8a eine Spiegelplatte in Ruhelage;
Fig. 8b eine aufgrund einer hohen anliegenden Winkelbeschleunigung deformierte Spiegelplatte;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen mikromechanischen Bauelements.
In Fig. Ia ist eine Querschnittsansicht eines Vergleichs- beispiels einer Spiegelplatte 51 bei einem mikromechanischen Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, die hier zylinderförmig ist. Die Spiegelplatte 51 umfasst eine Grundplatte 53, in der eine Mehrzahl von Sacklöchern 55 unterschiedlicher Breite gebildet ist, wobei die Sacklöcher 55 auf einer Vorderseite der Grundplatte 53 gebildet sind und auf einer Rückseite bzw. einer der Vorderseite abgewandten Oberfläche der Grundplatte 53 eine Verspiegelung 57 gebildet ist. Die Grundplatte 53 besteht aus einem Basisbereich 53a und mehreren hervorstehenden Abschnitten 53b, zwischen denen die Ausnehmungen 55 angeordnet sind. Am linken und rechten Rand der Spiegelplatte 51 ist in Fig. Ia zu erkennen, wie die Spiegelplatte 51 an einem Rahmen 79 über Torsionsfedern 81 aufgehängt ist, wobei Rahmen 79 und Federn 81 in der selben Schicht wie die Platte 53 gebildet sind. Über die Federn 81 bzw. den Rahmen 79 sind die Grundplatte 53 und damit die Spiegelplatte 51 an einem mikromechanischen Bauelement be- festigt, wobei in Fig. Ia nur ein Ausschnitt aus dem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Fig. Ib zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. Ia gezeigte kreisförmige Spiegelplatte 51 und somit wiederum einen Ausschnitt aus dem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Draufsicht in Fig. Ib sind die Sacklöcher 55 unterschiedlicher Breite in der Grundplatte 53 dargestellt. Darüber hinaus zeigt Fig. Ib einen zwischen dem nur ansatzweise gezeigten Rahmen 79 und der Spiegelplatte 53 gebildeten Graben 59, der die Platte 51 unterbrochen durch die Federn 81 umgibt, und in Dickerichtung sich vollständig durch die Schicht 53 erstreckt. Die Spiegelplatte 51 ist über den Rahmen 79 beispielsweise an einem Substrat angebracht, wie es im folgenden Bezug nehmend auf Fig. 2 gezeigt ist, so dass sie Platte 51 um die einander gegenüberliegenden Federn 81 schwingfähig aufgehängt ist.
Wie es zu erkennen ist, sind die Ausnehmungen bzw. Sacklö- eher 55 lateral spiegelsymmetrisch zu einer durch eine Mitte der Platte 51 verlaufenden Ebene angeordnet, wie zu der in Fig. Ib gezeigten Schnittebene von Fig. Ia. In dieser Eben sitzen die Federn 81. Die Verspiegelung 57 ist mittig zu den Federn 81 angebracht.
Bei dem in Fig. la-b gezeigten Vergleichsbeispiel ergibt sich der Nachteil, dass die so ausgeführte Platte auf einer Oberfläche, die wie später noch erläutert wird, sogar eine Außenfläche des mikromechanischen Bauelements darstellt, Aushöhlungen bzw. Gräben aufweist, und somit eine unebene Oberfläche aufweist. Die Spiegelplatte ist daher bei dem Vergleichsbeispiel wie in Fig. Ia gezeigt, auf einer glatten Oberfläche auf der Unterseite der Platte 53 aufzubringen. Nachteilhaft ist an der Ausführungsform der Platte 51, dadurch dass die Verspiegelung 57 auf der Unterseite angeordnet ist, diese, wie später noch erläutert wird, auf ei- ner einem Substrat des mikromechanischen Bauelements zugewandten Fläche der Platte 53 aufzubringen ist, so dass das Bilden der Verspiegelung 57 in einem Hohlraum zwischen dem Substrat, auf dem das mikromechanische Bauelement angeordnet ist, und der Platte aufwendig ist, und zugleich in auf- wendiger Weise Vorkehrungen getroffen werden müssen, dass der Lichtstrahl uneingeschränkt auf die Verspiegelung 57 auftreffen kann, um einen störungsfreien Betrieb des mikromechanischen Bauelements, in dem die Spiegelplatte 51 implementiert ist, sicherzustellen.
Nachteilhaft ist des Weiteren, dass die Spiegelplatte 51 auf einer Oberfläche der Platte 53, die nach der Implementierung in dem mikromechanischen Bauelement an einer Außenseite angeordnet ist, Unebenheiten aufweist, wobei sich in diesen Unebenheiten Rückstände der bei der Fertigung des mikromechanischen Bauelements eingesetzten Substanzen, wie organische Rückstände, Lösungsmittel oder Partikel absorbiert werden können, die die Eigenschaften des Bauelements beeinträchtigen bzw. verschlechtern.
Nachteilhaft ist an der unebenen Oberfläche der Spiegelplatte 53 außerdem, dass sich bei einem Betrieb des mikromechanischen Bauelements, in dem die Platte 53 implemen- tiert ist bei der Auslenkung der Spiegelplatte 51 an den hervorstehenden Abschnitten 53b und in den zwischen diesen Abschnitten gebildeten Gräben 55 Verwirbelungen bilden, die dazu führen, dass der einer Auslenkung der Spiegelplatte 51 entgegenwirkende Strömungswiderstand erhöht ist. Diese Erhöhung des Strömungswiderstands kann zwar dadurch kompensiert werden, dass eine zur Auslenkung der Platte eingesetzte Kraft erhöht wird, jedoch erhöhen sich durch die Vergrößerung der eingesetzten Kraft die an dem mikromecha- nischen Bauelement und insbesondere auch an der Platte 53 und der Feder 81 auftretenden mechanischen Spannungen, was zu einer Reduzierung der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer des mikromechanischen Bauelements führt. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass das mikromechanische Bauelement z. B. in einem Abschnitt der Feder 81 bricht, ist aufgrund der mechanischen Spannungen erhöht.
Anhand von Fig. 2, die eine Querschnittsansicht eines mikromechanischen Bauelements 71 gemäß einem Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wird eine Anwendung der Spiegelplatte 51 in dem erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelement 71 erläutert. Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Das mikromechanische Bauelement 71 weist ein Sub- strat 73 auf, auf dem ein Rahmenelement 75 angeordnet ist. Auf dem Rahmenelement 75 ist auf einer dem Substrat 73 abgewandten Oberfläche ein Rahmenoxid 77 gebildet, das als Ätzstoppschicht dient. Auf einer dem Rahmenelement 75 abgewandten Oberfläche des Rahmenoxids 77 ist eine Rahmenbefes- tigung 79 erzeugt. An der Rahmenbefestigung 79 sind die beiden Federn 81 befestigt, an denen die Grundplatte 53 aufgehängt ist. Auf der Rückseite der Grundplatte ist wie bereits in Fig. Ia dargestellt die Verspiegelung 57 gebildet. Die Spiegelplatte 51, die Federn 81 und die Rahmenbe- festigung 79 sind in einer Plattenschicht 82 implementiert und können bevorzugt sogar einstückig ausgeführt sein. Auf dem Substrat 73 ist eine Elektrode 83a gebildet, während auf einer dem Substrat 73 gegenüberliegenden Oberfläche der Grundplatte 53 eine Gegenelektrode 83b erzeugt ist. Auf dem Substrat 73 sind hier nicht gezeigte Schaltungs- Strukturen angeordnet, die zu einer Ansteuerung der Elektrode 83a und der Gegenelektrode 83b dienen.
Über eine Spannung zwischen der Elektrode 83a und der Gegenelektrode 83b wird eine Ladungsträgerverteilung auf der Elektrode 83a und der Gegenelektrode 83b eingestellt, so dass sich beim Anlegen einer Spannung der Elektrode 83a und der Elektrode 83b Ladungsträger entgegengesetzten Vorzeichens anhäufen. In Folge dieser Ladungsträgeranhäufungen kommt es zu einer Anziehung zwischen der Elektrode 83a und der Gegenelektrode 83b, was zu einer Auslenkung der an den beiden Federn 81 aufgehängten Grundplatte 53 führt. Somit kann über die an den Elektroden 83a, 83b anliegende Spannung eine Auslenkung der Platte 53 und damit eine Ausrichtung der Verspiegelung 57 eingestellt werden. Eine Eigen- frequenz des aus den Federn 81 und der Platte 53 mit der Verspiegelung 57 gebildeten Schwingkörpers hängt von einer Masse des aus der Grundplatte 53 und der Verspiegelung 57 gebildeten Rotationskörpers und einer Federkonstanten der Federn 81 ab.
Vorteilhaft ist bei dem in Fig. 2 gezeigten mikromechanischen Bauelement 71 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, dass eine Dicke der Grundplatte 53 im Vergleich zu einer Dicke des Basiskörpers 33 bei dem herkömmlichen mikromechanischen Bauelement 21 erhöht ist, so dass eine Steifigkeit der Grundplatte 53 in Relation zu einer Steifigkeit des Basiskörpers 33 erhöht ist, während z. B. aufgrund der in der Grundplatte 53 vorhandenen Sacklöcher 55 bzw. Sacköffnungen die Masse der Grundplatte 53 gleich der Masse des Basiskörpers 33 bei dem herkömmlichen mikromechanischen Bauelement 21 ist. Somit ist die Resonanzfrequenz des mikromechanischen Bauelements 71 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gleich der Resonanzfrequenz des herkömmlichen Bauelements 21, während jedoch die Steifigkeit der Grundplatte 53 höher als die Steifigkeit des Basiskörpers 33 ist.
Darüber hinaus ist das mikromechanische Bauelement 71 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung insofern vorteilhaft, indem die Verspiegelung 57 auf der Rückseite der Grundplatte 53 angeordnet ist, so dass die Verspiegelung sich in einer Vertiefung der in Fig. 2 gezeigten Struktur befindet. Dadurch dass die Verspiegelung 57 in einer Vertiefung positioniert ist, kommt es nicht zu einem Verkratzen der Verspiegelung während einer Fertigung des mikromechanischen Bauelements 71 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Massenfertigung, bei der eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauelemente 71 auf einem Wafer bzw. einer Scheibe miteinander verbunden angeordnet sind und prozessiert werden, da das mikromeanische Bauelement 71 bei einem Aufliegen der Scheibe in der Fertigung nicht an der Verspiegelung 57 mit einer Auflage in Kontakt kommen kann. Ein Verkratzen der Verspiegelung 57 ist somit ausgeschlossen.
Außerdem ist das mikromechanische Bauelement 71 gemäß der vorliegenden Erfindung einfacher herzustellen als das her- kömmliche mikromechanische Bauelement 21, da sich auf der Rückseite der Grundplatte keine Versteifungsstrukturen befinden, die nur in sehr aufwendiger Weise gebildet werden können. Die Bildung der Verspiegelung 57 selbst ist mittels eines einfachen photolithographischen Prozesses möglich, der aufgrund entsprechend hoher Toleranzen bezüglich der Abmessungen der Verspiegelung 57 in einfacher Weise durchgeführt werden kann. Gegebenenfalls kann sogar bei einer Verwendung einer Schattenmaske zur Bildung der Verspiegelung 57 vollständig auf einen photolithographischen Prozess verzichtet werden.
Vorteilhaft ist bei dem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar- über hinaus, dass die Feder 81 sich über die gesamte Höhe der Grundplatte 53 erstreckt, so dass die Anordnung des Schwerpunkts der aufgehängten Struktur 53, 57 wesentlich näher an der Drehachse ist als beim herkömmlichen mikrome- chanischen Bauelement 21. Somit werden bei dem mikromechanischen Bauelement 71 die parasitären Schwingungsmoden wesentlich effizienter unterdrückt.
Die Grundplatte 53 lässt sich bei dem mikromechanischen Bauelement 71 besonders einfach herstellen, wenn wie bei der in Fig. Ia gezeigten Detailansicht der Grundplatte 53 die hervorstehenden Abschnitte 53b und der Basisbereich 53a der Grundplatte 53 jeweils als einkristallines Silizium, jedoch mit einem unterschiedlichen Dotierungstyp ausgeführt sind. Dabei können dann die hervorstehende Abschnitte 53b, bzw. die die Versteifungsstrukturen bildende Teilschicht z.B. p-dotiert sein, während der Basisbereich 53a bzw. die untere Teilschicht n-dotiert ist, so dass durch einen Einsatz eines dotierungsselektiven nasschemischen Ätzmittels der Ätzprozess an dem n-dotierten Basisbereich 53a zum Erliegen kommt. Somit können die bei einer Massenfertigung auftretenden Inhomogenitäten der Ätzrate, wenn eine Vielzahl von gemeinsam auf einem Wafer angeordneten mikromechanischen Bauelementen 71 verarbeitet wird, und die damit verbundenen Variationen und Abmessungen der Sacklöcher bzw. der Trägheitsmomente der Grundplatte 53 über die Scheibe hinweg vermieden werden, so dass sich eine homogene Verteilung der Resonanzfrequenzen der auf der Scheibe angeordneten mikromechanischen Bauelemente ergibt.
Die Spiegelplatte 51 kann bei dem mikromechanischen Bauelement 71 in verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden, wie im Folgenden dargelegt wird. Fig. 3 zeigt dabei eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform ei- ner Spiegelplatte 101 bei dem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in Fig. 3 beschränkt sich dabei auf die Spiegelplatte 101 und zeigt keine weiteren Elemente des mikromechanischen Bauele- ments 71, an dem die Spiegelplatte 101 befestigt ist. Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren beschränkt sich eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise der in Fig. 3 gezeigten Spiegelplatte 101 auf eine Beschreibung der Unterschiede zu dem in Fig. Ia gezeigten Vergleichsbeispiel einer Spiegelplatte 51.
Im Gegensatz zu der in Fig. Ia gezeigten Spiegelplatte 51 weist die Ausführungsform der Spiegelplatte 101 auf einer Vorderseite eine Abdeck-Schicht 103 auf, die auf einer O- berflache der Grundplatte 53 abgeschieden ist. Die Abdeck- Schicht 103 erstreckt sich dabei so in die Sacklöcher 55 hinein, dass die Seitenwände der Sacklöcher von der Abdeck- Schicht 103 bedeckt sind, während die Abdeck-Schicht 103 so bei dem Herstellungsprozess auf der Oberfläche der Grundplatte 53 aufgebracht worden ist, dass sie auch die Sacklöcher 55 überdeckt und sich in den Sacklöchern 55 verschlossene Hohlräume 105 bilden. Die Anzahl der Hohlräume 105, deren Abmessungen und deren Anordnung sind dabei entscheidend für die Steifigkeit und die Eigenfreguenz des aus der Grundplatte 53, der Verspiegelung 57 und der Abdeck-Schicht 103 gebildeten Schwingkörpers. Zusätzlich zu der in Fig. Ia gezeigten Spiegelplatte 51 ist die Spiegelplatte 101 auf- grund des so erzielten Abschlusses bzw. der so erreichten Versiegelung der Sacklöcher 55 durch eine erhöhte Versteifung gekennzeichnet, da die Abdeck-Schicht 103, die sich über die gesamte Oberfläche der Grundplatte 53 hinweg erstreckt, eine Verbiegung der Grundplatte 53 verhindert, in- dem sie eine laterale Verschiebung der hervorstehenden Abschnitte 53b in Folge an der Grundplatte 53 auftretender mechanischer Spannungen unterbindet.
Vorteilhaft ist bei der Spiegelplatte 101, dass sich an der Oberfläche der Grundplatte 53 keine unerwünschten Substanzen, wie z. B. organische Rückstände, Lösungsmittel oder Partikel anlagern bzw. dort absorbiert werden, die die Eigenschaften des mikromechanischen Bauelements 71 negativ beeinträchtigen oder beeinflussen würden, da die Holräume 105 durch die Abdeck-Schicht 103 versiegelt sind.
In Fig. 4 ist ebenfalls eine Ausführungsform einer Spiegel- platte 111 bei einem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Darstellung beschränkt sich dabei wiederum auf die Spiegelplatte 111, die an dem mikromechanischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung, wie bei Fig. 2 aus- geführt, angebracht ist. Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Des Weiteren beschränkt sich eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Spiegelplatte 111 auf eine Beschreibung der Unterschiede zu dem Aufbau und der Funktionsweise zu der in Fig. 3 gezeigten Spiegelplatte 101.
Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Spiegelplatte 101 ist die Verspiegelung 57 nicht auf der Rückseite der Grund- platte 53 aufgebracht, sondern auf der Abdeck-Schicht 103 angeordnet. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Herstellung des mikromechanischen Bauelements 71, da sämtliche Verfahrensschritte zur Bearbeitung der Grundplatte 53 von der Oberseite aus bei den z. B. auf der Scheibe angeordne- ten mikromechanischen Bauelementen 71 ausgeführt werden können. Insbesondere ist auch ein Ätzen, um einen Hohlraum zwischen dem Substrat 73, der Rahmenstruktur 75, 79 und der Spiegelplatte 111 zu bilden, bei den mikromechanischen Bauelementen 71 durch ein Ätzen über die zwischen der Spiegel- platte 111 und der Rahmenbefestigung 79 gebildeten Gräben 59 möglich, so dass nunmehr keine Prozessschritte auf der Rückseite der Scheiben ausgeführt werden müssen, um z. B. wie bei dem herkömmlichen Bauelement 21 Versteifungs- Elemente herzustellen oder die Verspiegelung 57 zu erzeu- gen. Stattdessen ist die Verspiegelung 57 direkt auf die Abdeck-Schicht 103 aufgebracht. Selbst die in Folge der Hohlräume 105 auftretenden Vertiefungen in der Abdeck-Schicht 103, die bei dem lateralen Zuwachsen der Sacklöcher 105 entstehen, können durch eine geeignete Wahl der Schichtdicke der Abdeck-Schicht 103 ver- mieden werden. Denkbar ist auch auf der Abdeck-Schicht 103 vor einem Aufbringen der Verspiegelung 57 eine Schicht mit einer planarisierenden Wirkung anzuordnen, so dass die Verspiegelung auf der planaren Oberfläche dieser Schicht gebildet wird. Eine weitere Möglichkeit, die Vertiefungen in der Abdeck-Schicht bei der Herstellung der Platte 111 zu vermeiden, besteht darin, die Abdeck-Schicht 103 vor einem Aufbringen der Verspiegelung 57 mittels eines CMP- Verfahrensschritts (CMP-Verfahrensschritt = Chemisch-mecha- nisches-Polieren-Verfahrensschritt) zu behandeln und die Vertiefungen in der Abdeck-Schicht 103 damit zu entfernen.
In Fig. 5 ist eine Modifikation der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Spiegelplatte 111 gezeigt, eine Spiegelplatte 121. Im Folgenden werden gleiche oder gleichwir- kende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Des Weiteren beschränkt sich eine Beschreibung des Aufbaus der Spiegelplatte 121 auf eine Beschreibung der Unterschiede des Aufbaus der Spiegelplatte 121 zu dem Aufbau der Spiegelplatte 111. Wie bei Fig. 4 gilt auch für die Spiegel- platte 121, dass diese an dem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß der vorliegenden Erfindung in der unter Fig. 2 erläuterten Art und Weise befestigt ist. Im Gegensatz zu der Spiegelplatte 111 sind bei der in Fig. 5 gezeigten Spiegelplatte 121 Durchgangsöffnungen 123 bzw. Durchgangslöcher gebildet, die sich durch die gesamte Grundplatte 53 hindurch erstrecken. Bei der in Fig. 5 gezeigten Spiegelplatte 121 ist die Abdeck-Schicht 103 so auf der Grundplatte 53 gebildet, dass sie die gesamte Vorderseite bzw. die der Verspiegelung 57 zugewandte Oberfläche bedeckt, sich in die Durchgangsöffnungen 123 hinein und durch diese hindurch erstreckt und die Rückseite bzw. die der Verspiegelung abgewandte Oberfläche der Grundplatte 53 bedeckt. Zwar ist bei einem Entwurf bzw. einem Design der Spiegelplatte 121 darauf zu achten, dass die nicht zu ätzenden Gebiete der Grundplatte 53, sprich die Bereiche der Grundplatte 53, in denen nicht die Durchgangsöffnungen 121 ge- bildet werden sollen, in geeigneter Weise über Stege miteinander verbunden werden, jedoch lassen sich in vorteilhafter Weise die bei einer Massenfertigung mit einer Vielzahl von auf einer Scheibe angeordneten mikromechanischen Bauelementen sich unterschiedlich ausbildenden Lochtiefen vermeiden, die aus einer lateral auftretenden Ätzrateninhomogenität resultieren, da sich sämtliche Durchgangsöffnungen 123 durch die gesamte Grundplatte 52 hindurch erstrecken.
Damit ist die Tiefe der Löcher 123 jeweils identisch, so dass die Ätzrateninhomogenität über die Scheibe keine Auswirkung auf die Struktur der mikromechanischen Bauelemente 71 hat. Somit haben lediglich noch die Inhomogenitäten des Ätzprofils und die Unterätzung der verwendeten Ätzmasken bei einer Herstellung des mikromechanischen Bauelements 71 mit der Spiegelplatte 121 störende Auswirkungen auf das Verhalten und die Struktur des mikromechanischen Bauelements 71. Der Einfluss der Inhomogenitäten des Ätzprofils und der Unterätzung der verwendeten Ätzmasken ist dabei je- doch von erheblich geringerer Bedeutung als der Einfluss der Ätzrateninhomogenitäten über der Scheibe.
Die so ausgeführte Spiegelplatte 121 ist bei einem Einsatz in dem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß der vorliegen- den Erfindung insbesondere vorteilhaft, da somit eine punkt- oder achsensymmetrische symmetrische Verteilung der Masse der Spiegelplatte 121 mit den sich durch die gesamte Grundplatte 53 hindurch erstreckenden Durchgangsöffnungen 123 erzielt werden kann.
Bei einer geeigneten Anordnung der Federelemente 81 über die gesamte Höhe der Grundplatte 53 liegt dann der Schwerpunkt der Spiegelplatte 121 in der Nähe der Schwingungsach- se bzw. in einem Bereich, der weniger als ein 0,1-faches einer Schichtdicke der Grundplatte 53 von der Schwingungsachse entfernt ist, oder sogar exakt auf der Schwingungsachse, wobei der Einfluss der Masse der Verspiegelung bzw. der Verspiegelungsschicht 57 so gering ist, dass er vernachlässigt werden kann. Dies ermöglicht eine äußerst effiziente Unterdrückung der parasitären Schwingungsmoden.
Wenn auch noch auf der Unterseite der Spiegelplatte 121 bzw. einer der Verspiegelung 57 abgewandten Oberfläche der Spiegelplatte 121 eine weitere Verspiegelung aufgebracht werden würde, so ließe sich sogar bei der Spiegelseite 121 eine vollständige Symmetrie der Masseverteilung erzielen, was jedoch aufgrund der geringen Schichtdicke der Verspie- gelung 57, die typischerweise in einem Bereich von 100 nm bis 1 μm liegt und der damit verbundenen geringen Masse der Verspiegelung 57 nur in seltenen Fällen überhaupt erforderlich erscheint. Da erst im letzten Verfahrensschritt des Herstellungsprozesses die Verspiegelung 57 auf der Abdeck- Schicht 103 gebildet wird, ist auch die Gefahr eines Ver- kratzens der Verspiegelung 57 während der Herstellung der Spiegelplatte 121 ausgeschlossen. Damit ist die Spiegelplatte 121, wie erläutert, in einfacher Weise herzustellen, während das mikromechanische Bauelement 71, in dem die Spiegelplatte 121 implementiert ist, in vorteilhafter Weise keine parasitären Schwingungsmoden aufweist aufgrund der symmetrischen Verteilung des Trägheitsmoments.
Ein weiterer Ansatz einer Ausführungsform einer bei dem mikromechanischen Bauelement 71 implementierten Spiegelplatte 131 ist in Fig. 6 gezeigt. Auch Fig. 6 erläutert dabei nur einen Aufbau der Spiegelplatte, die ebenfalls wie bei Fig.2 beschrieben, an dem mikromechanischen Bauelement 71 gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt ist. Im FoI- genden werden gleiche oder gleich wirkende Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Des Weiteren beschränkt sich eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise der Spiegelplatte 131 auf eine Beschreibung der Unterschie- de zu dem Aufbau und der Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Spiegelplatte 111.
Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Spiegelplatte 111 ist bei der Spiegelplatte 131 auch auf der Rückseite bzw. einer der Verspiegelung 57 abgewandten Oberfläche der Grundplatte 53 eine Mehrzahl an weiteren Sacklöchern 132 bzw. weiteren Sacköffnungen gebildet, die sich von der Rückseite in die Grundplatte 53 hinein erstrecken. Auf der Rückseite der Grundplatte 53 ist eine weitere Abdeck- Schicht 133 erzeugt, die sich bis in die weiteren Sacklöcher 132 erstreckt, so dass sie die Seitenwände der weiteren Sacklöcher 132 bedeckt und die weiteren Sacklöcher 132 verschließt, so dass in den weiteren Sacklöchern 132 weite- re Hohlräume 135 gebildet sind. Auf einer der Grundplatte 53 abgewandten Oberfläche der weiteren Abdeck-Schicht 133 ist die weitere Verspiegelung 137 gebildet.
Zwar erfordert die Herstellung der Spiegelplatte 131 sowohl eine Prozessierung der Grundplatte 53 von der Vorderseite aus als auch von der Rückseite aus, jedoch weist die weitere Spiegelplatte eine vollständige Symmetrie der Masse gegenüber dem Schwerpunkt bzw. eine Symmetrie der Verteilung des Trägheitsmoments gegenüber dem Schwerpunkt auf, so dass sich durch den derartigen Aufbau der Spiegelplatte 131 die parasitären Schwingungsmoden äußerst effizient unterdrücken lassen.
Besonders vorteilhaft ist der in Fig. 6 gezeigte Aufbau der Spiegelplatte 131 nämlich dann, wenn die auf der Rückseite angeordneten weiteren Sacklöcher 135 dieselben Abmessungen wie die Sacklöcher 55 auf der Vorderseite aufweisen bzw. die auf der Rückseite angeordneten weiteren Sacklöcher 135 denselben Abstand von einem Symmetriesystem der Spiegel- platte 131 aufweisen wie die auf der Vorderseite angeordneten Sacklöcher 55. Anders ausgedrückt weist eine punktsymmetrische Anordnung der Sacklöcher 55 zu den weiteren Sacklöchern 135, wobei jeweils ein Sackloch 55 und ein weiteres Sackloch 135 punktsymmetrisch zu dem SchwerpunktZentrum angeordnet sind, erhebliche Vorteile auf wegen der damit erzielten Unterdrückung der parasitären Schwingungsmoden.
Anhand der Fig. 7A-B wird im Folgenden eine Herstellung verschiedener Ausführungsformen eines mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 7A zeigt hierbei einen Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, bei dem eine Verspiegelung auf einer Oberseite bzw. einer Vorderseite des mikromechanischen Bauelements gebildet wird. Dabei wird in einem Schritt Sil eine Schicht auf einem Substrat derart strukturiert, dass sich in der Schicht eine Feder, eine mittels der Feder schwingfähig aufgehängte Platte und ein Rahmenabschnitt bilden, der über die Feder mit der Platte verbunden ist. Der Schritt Sil des Struktu- rierens einer Schicht wird dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass sich zwischen einer Rahmenstruktur, einem Substrat und der Platte eine Aushöhlung bildet, die so ange- ordnet ist, dass ein Verkippen bzw. eine Auslenkung der schwingfähig aufgehängten Platte möglich ist.
Danach wird in einem Schritt S13 eine Ausnehmung gebildet, wobei die Ausnehmung z. B. durch einen Schritt eines Tro- ckenätzens erzeugt wird, oder die Ausnehmung als ein Sackloch bzw. eine Sacköffnung durch einen nasschemischen Ätzvorgang strukturiert wird. Besonders einfach kann der Schritt des Bildens der Ausnehmung durchgeführt werden, wenn die Platte zwei Dotierungsbereiche unterschiedlichen Dotierungstyps aufweist, und die Ausnehmung so gebildet wird, dass sie sich von einer Oberfläche eines Dotierungsbereichs des ersten Dotierungstyps in die Platte bis zu dem Dotierungsbereich des zweiten dem ersten Dotierungstyp entgegengesetzten Dotierungstyps erstreckt, der dann als Ätz- stopp dient.
Anschließend wird in einem Schritt S15 auf der Oberfläche, von der sich die Ausnehmung weg erstreckt, eine Abdeck- Schicht aufgebracht bzw. gebildet, die sich z. B. in die Ausnehmung erstrecken kann, und dabei sogar beispielsweise die Seitenwände der Ausnehmung bzw. des Sacklochs vollständig bedecken kann. Das Aufbringen der Abdeck-Schicht kann dabei so erfolgen, dass sich in der Ausnehmung ein verschlossener Hohlraum bildet. Daraufhin wird in einem Schritt S17 eine der Platte abgewandte Oberfläche der Abdeck-Schicht planarisiert bzw. poliert, wobei das Polieren z.B. mittels eines chemisch-mechanischen Polierens erfolgen kann. Das Polieren der Oberfläche der Abdeck-Schicht dient dazu, eine sich an der Oberfläche der Abdeck-Schicht über dem verschlossenen Hohlraum auszubildende Vertiefung zu entfernen und somit eine planare Oberfläche der Abdeck- Schicht zu erzeugen. Abschließend wird in einem Schritt S19 auf einer der Platte abgewandten Oberfläche der Abdeck- Schicht, die mittels der vorher genannten Verfahrensschritte planarisiert worden ist, die Verspiegelung gebildet.
In Fig. 7B ist ebenfalls ein Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei bei dem in Fig. 7B erläuterten Ablauf das mikromechanische Bauelement mittels eines Ätzens von zwei einander abgewandten Seiten des Bauelements erzeugt wird. Dabei wird in einem Schritt S21, in einem Mehrschichtenaufbau, der sich in ein Substrat, eine Opferschicht, eine Ätzstoppschicht und eine Plattenschicht in der genannten Abfolge untergliedert, von einer Vorderseite bzw. einer Oberfläche der Plattenschicht aus in einem Schritt S21 die Platten- schicht derart strukturiert, dass sich in der Plattenschicht eine Feder, ein Ätzgraben, der sich von der Oberfläche der Platte bis zu der Ätzstoppschicht erstreckt, und ein Rahmenabschnitt bilden.
In der Platte wird danach in einem Schritt S23 eine Ausnehmung gebildet, wobei der Schritt des Bildens der Ausnehmung z. B. durch ein nass-chemisches Ätzen oder ein trockenchemisches Ätzen erfolgen kann. Danach wird in einem Schritt S25 von einer der Platte abgewandten Oberfläche des Substrats aus eine Aushöhlung in der Opferschicht durch ein Entfernen eines Materials der Opferschicht durchgeführt, so dass sich die Aushöhlung in dem Opfermaterial von dem Sub- strat bis zu der Ätzstoppschicht erstreckt. Die Ätzstoppschicht dient somit dazu, sowohl den Ätzvorgang beim Strukturieren S21 der Schicht anzuhalten, als auch zugleich den Ätzvorgang zum Bilden S25 der Aushöhlung zu stoppen und damit die Ätzprozesse, die von zwei zueinander abgewandten Oberflächen des Bauelements aus durchgeführt werden, anzuhalten. Das Entfernen eines Opfermaterials in der Opferschicht kann dabei mittels eines nass-chemischen Ätzens o- der eines trocken-chemischen Ätzens durchgeführt werden.
Anschließend wird in einem Schritt S27 eine dem Substrat zugewandte Oberfläche der Ätzstoppschicht derart behandelt, so dass ein Teilbereich der Ätzstoppschicht entfernt wird, und sich die Aushöhlung von dem Substrat bis zu der Platte erstreckt. Der Schritt S25 des Bildens der Aushöhlung und der Schritt S27 des Entfernens der Ätzstoppschicht werden dabei vorzugsweise so ausgeführt, dass sich eine Rahmenstruktur bildet, an der die Platte mittels der Feder aufgehängt ist, und die aus dem Rahmenabschnitt, einem verbliebenen Teil der Ätzstoppschicht und einem verbliebenen Teil der Opferschicht besteht. Vorzugsweise findet nach einem Ätzen der Oberfläche der Aushöhlung ein Spülen oder Reinigen der Oberfläche der Aushöhlung statt, um Partikel des Ätzmaterials zu entfernen und eine plane bzw. glatte Oberfläche zu erzeugen.
Dann wird in der Aushöhlung an einer Rückseite der Platte in einem Schritt S29 eine Verspiegelung gebildet. Das Bilden der Verspiegelung auf einer dem Substrat zugewandten Oberfläche der Platte ist insofern vorteilhaft, dass die Verspiegelung in der Aushöhlung positioniert wird, und selbst wenn das mikromechanische Bauelement auf der Vorderseite oder an einer der Aushöhlung abgewandten Oberfläche der Platte aufliegt, die Verspiegelung dann nicht verkratzt werden kann. Abschließend wird in einem Schritt S31 auf einer dem Substrat abgewandten Oberfläche eine Abdeck-Schicht aufgebracht, um u. a. den Strömungswiderstand der Platte bei den Auslenkvorgängen zu reduzieren.
Bei den Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 ist die Grundplatte 53 aus einem beliebigen Material, wie z.B. einem Halbleitermaterial ausgeführt, und bevorzugt aus einem Silizium ausgeführt. Des Weiteren ist bei den Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 die Abdeck-Schicht 103 oder die weitere Abdeck-Schicht 133 aus einem beliebigen Material, wie z.B. einem thermischen Oxid, einem abgeschiedenen Oxid, wie z.B. einem undotierten Oxid oder einem dotierten Siliziumoxid, einem Siliziumnitrid, einem Polysilizium, einem Metall, wie z.B. Aluminium, Nickel, Gold, einer Legierung aus Titan und Aluminium, einer Legierung aus Aluminium, Silizium und Kupfer, einer Legierung aus Aluminium und Mangan, einer Legierung aus Aluminium, Mangan und Silizium oder einer organischen Substanz, wie z.B. einem Photolack, einem BCB- Material bzw. einem Polyimid, ausgeführt. Denkbar sind auch Mischungen der genannten Materialien oder auch eine Ausführung der Abdeck-Schicht, die aus unterschiedlichen Bereichen verschiedener Materialien besteht, wobei beispielsweise insbesondere der auf der unteren Seite der Grundplatte 53 angeordnete Bereich der Abdeck-Schicht 103 bei der Spiegelplatte 121 beispielsweise aus einem anderen Material ausgeführt sein könnte als der Bereich der Abdeck-Schicht 103 auf der Vorderseite bzw. oberen Seite der Grundplatte 53.
Die Elektroden 83a, 83b sind aus einem beliebigen leitfähigen Material, wie z.B. einem Polysilizium oder einem Metall, wie beispielsweise Aluminium oder Kupfer, ausgeführt. Denkbar ist auch bei den Spiegelplatten 101, 111, 131 eine beliebige Anzahl an Sacklöchern 55, wie z.B. auch nur ein Sackloch 55, wobei die Sacklöcher bzw. das Sackloch beliebige Abmessungen aufweisen können. Bei den Spiegelplatten 101, 111, 131 erstreckt sich die Abdeck-Schicht so in die Sacklöcher 55 hinein, dass die Abdeck-Schicht 103, 133 die Seitenwände der Sacklöcher 55 132 vollständig bedeckt. Denkbar ist jedoch auch, dass sich die Abdeck-Schicht so in die Sacklöcher 55 erstreckt, dass die Sacklöcher 55, 132 vollständig mit dem Material der Abdeck-Schicht 103 gefüllt sind, so dass eine Versteifung der Spiegelplatte 51, 101, 111, 131 verbessert ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Material der Abdeck-Schicht 103 eine geringere Dichte aufweist als das Material der Grundplatte 53 oder ein höheres Elastizitätsmodul aufweist als das Material, aus dem die Grundplatte 53 ausgeführt ist.
Auch können bei der Spiegelplatte 121 die Durchgangsöffnungen 123 vollständig mit dem Material der Abdeck-Schicht 103 oder einem beliebigen anderen Material gefüllt sein, wobei auch bei der Spiegelplatte 121 das in der Durchgangsöffnung 123 angeordnete Material vorzugsweise eine geringere Dichte als das Material der Grundplatte 53 oder ein höheres Elastizitätsmodul als das Material der Grundplatte 53 aufweist.
Die in den Sacklöchern 55 angeordneten Hohlräume 57 oder die in den weiteren Sacklöchern 132 angeordneten Hohlräume 135 sind vorzugsweise verschlossen, so dass ein Strömungswiderstand bei einem Schwingen der Platte reduziert ist. Denkbar sind jedoch auch Ausführungsformen der Spiegelplatten 101, 111, 131, bei denen die Hohlräume 105 bzw. der weitere Hohlraum 135 nicht abgeschlossen bzw. geöffnet sind.
Die Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 weisen vorzugsweise eine lateral runde Form bzw. zylindrische Form auf, jedoch sind beliebige Formen der Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 hierzu Alternativen. Bei den Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 liegt eine Dicke der Grundplatte 53 in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche, in der die Sacklöcher bzw. Durchgangsöffnungen gebildet sind, oder anders ausgedrückt in einer Richtung senkrecht zu einer dem Substrat 73 abgewandten Oberfläche der Grundplatte 53 vorzugsweise in einem Bereich von 30 μm bis 100 μm, jedoch sind beliebige Dicken der Grundplatte 53 hierzu Alternativen.
Die Verspiegelung 57 ist vorzugsweise aus einem reflektie- renden Material, wie z.B. Aluminium ausgeführt, und kann bei den mikromechanischen Bauelementen 101, 111, 121, 131 sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite oder nur auf einer der beiden Seiten angeordnet sein. Jedoch sind beliebige Materialien, aus denen die Verspiegelung 57 ausgeführt ist, sowie beliebige Anordnungen und Abmessungen der Verspiegelung 57 hierzu Alternativen. Auch könnte die Verspiegelung 57 bzw. die weitere Verspiegelung 137 weggelassen werden, wenn die Spiegelplatten 101, 111, 121, 131 in einem beliebigen weiteren mikromechanischen Bauelement implementiert sind. Denkbar ist auch, dass das mikromechanische Bauelement 71 gemäß der vorliegenden Erfindung, statt z.B. zum Ablenken von Licht oder zu einer Wellenlängenmodulation in beliebigen Anwendungen eingesetzt wird, wie beispielsweise dann auch ohne die Verspiegelung 57 bei einem Airbagsensor .
Bei der Spiegelplatte 131 weisen die Verspiegelung 57 auf der Vorderseite und die weitere Verspiegelung 137 auf der Rückseite bevorzugt das gleiche Material auf und weisen in- nerhalb einer Toleranz von 1:1,2 die selben lateralen Abmessungen und/ oder die gleichen Schichtdicken auf. Jedoch sind beliebige Relationen der Abmessungen der Verspieglung 57 und der weiteren Verspiegelung 137 hierzu Alternativen, wobei die Verspiegelung 57 und die weitere Verspielung 137 auch aus beliebigen zu einander unterschiedlichen Materialien ausgeführt sein können. Außerdem weisen bei der Spiegelplatte 121 die sich jeweils auf den beiden einander abgewandten Oberflächen der Grundplatte 53 angeordneten Bereiche der Abdeck-Schicht 103 jeweils innerhalb einer ToIe- ranz von 1:1,2 die selben lateralen Abmessungen und/ oder die selben Schichtdicken auf und sind aus dem gleichen Material ausgeführt, jedoch könnten die Abmessungen der Bereiche der Abdeck-Schicht 103 auf den beiden einander abge- wandten Oberflächen der Grundplatte 53 beliebige Relationen zueinander aufweisen. Denkbar ist auch, dass die beiden Bereiche der Abdeck-Schicht 103 auf den einander abgewandten Oberflächen der Grundplatte 53 beliebige Materialien auf- weisen, die auch zueinander unterschiedlich sein können.
Bei dem mikromechanischen Bauelement 71 ist die Grundplatte 53 über die beiden Federn 81 an der Rahmenbefestigung 79 aufgehängt, jedoch könnte die Grundplatte 71 mittels einer beliebigen Anzahl an Federn, wie z. B. auch nur einer Feder, an der Rahmenbefestigung 79 aufgehängt sein, die in beliebiger Art und Weise an der Grundplatte 53 befestigt bzw. angeordnet sein könnte, jedoch in der selben Schicht wie diese gebildet ist. Zudem könnte (n) die Feder (n) nicht nur als Torsionsfedern wirken sondern beispielsweise auch als Biegefedern.
Wie im vorhergehenden beschrieben sind Feder (n), Rahmen und Platte mit darin befindlicher Ausnehmung bzw. befindlichen Ausnehmengen in einer Schicht gebildet. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die zugrunde liegende Gitterstruktur der Schicht, die diese Elemente bildet, einheitlich und über die gesamte Schicht hinweg gleich ist, oder aber dass die Schicht ohne Schichtbonden lediglich durch Aufwachsen bzw. Beschichten ggf. in mehreren Stufen gebildet ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen- den Erfindung kann der Schritt Sil, S13 des Strukturierens der Schicht in einer beliebigen Art und Weise, wie z.B. einem nasschemischen Ätzen oder einem Trockenätzen sowohl von einer Vorderseite des mikromechanischen Bauelements als auch von einer Rückseite des mikromechanischen Bauelements erfolgen.
Der Schritt S13, S23 des Bildens einer Ausnehmung in der Platte bzw. der Grundplatte 53 kann mittels eines beliebi- gen Behandlungsschritts einer Oberfläche der Platte erfolgen, wie z.B. einem nasschemischen Ätzen oder einem trocken-chemischen Ätzen oder beispielsweise sogar einer Kombination eines nasschemischen und eines trockenchemischenÄtzens. Denkbar ist hierbei auch ein Bilden einer Ausnehmung sowohl auf der Oberseite der Platte als auch auf der Unterseite der Platte, indem z.B. sowohl von der Oberseite bzw. der Vorderseite der Platte als auch von der Unterseite bzw. der Rückseite der Platte Ausnehmungen, wie z.B. Sack- löcher oder Durchgangsöffnungen in die Platte geätzt werden. Denkbar wäre des Weiteren bei den in Fig. 7A dargestellten Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung statt einem Polieren der Abdeck-Schicht bei dem Schritt S17 auf der Ab- deck-Schicht eine weitere Schicht aufzubringen, so dass sich auf einer der Platte abgewandten Oberfläche der Abdeck-Schicht eine planare Oberfläche bildet, auf der dann anschließend die Verspiegelung aufgebracht werden kann. Alternativ hierzu könnte jedoch auch die Abdeck-Schicht so aufgebracht werden, dass diese eine ausreichend hohe Dicke aufweist, so dass die sich oberhalb der Ausnehmungen bildenden Vertiefungen nur geringe bzw. unkritische Abmessungen aufweisen.
Bei dem Schritt S25 wird eine Aushöhlung in der Opferschicht gebildet, indem z. B. das Opfermaterial in der Opferschicht mittels eines nass-chemischen Ätzens, eines trocken-chemischen Ätzens und einer Kombination aus einem nass-chemischen Ätzen und eines trocken-chemischen Ätzens entfernt wird, so dass sich eine Aushöhlung bildet, die von einem Bereich der Opferschicht, der Ätzstoppschicht und dem Substrat umschlossen ist. Das Entfernen des Opfermaterials zum Bilden S25 der Aushöhlung kann dabei mittels eines beliebigen Ätzvorgangs erfolgen.
Auch das Entfernen S27 der Ätzstoppschicht kann mittels eines beliebigen Verfahrens zum Behandeln einer Oberfläche, wie z. B. auch einem selektiven Ätzen erfolgen, bei dem z. B. das Material der Opferschicht nicht geätzt bzw. nicht entfernt wird, während das Materials der Ätzstoppschicht entfernt wird.
Denkbar ist auch bei den Verfahren zum Herstellen des mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung die Schritte S17, S19, S25, S27 und S29 wegzulassen oder durch beliebige andere Verfahrensschritte zur Herstellung des mikromechanischen Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung zu ersetzen.
Fig. 7C bis E zeigen schließlich noch Draufsichten weiterer Ausführungsbeispiele von kreisförmigen Spiegelplatten zur Veranschaulichung weiterer Möglichkeiten der Anordnung der Ausnehmungen. In diesen Figuren wurden für die Platte, die Federn und die Ausnehmungen die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 2 bzw. Fig. Ia und b, so dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente insofern weggelassen wird. Lediglich die Besonderheiten der Lage und Anord- nung der Ausnehmungen bzw. Verstrebungen gegenüber Fig. Ia und b werden beschrieben. In dem Fall von Fig. 7C - E befindet sich in der Mitte der Platte 51 eine Ausnehmung 55, d.h. ein dünner Plattenbereich. Dieser wird in dem Fall von Fig. 7C von vier weiteren dünnen Bereichen der Platte bzw. Ausnehmungen 55 umgeben, wodurch sich eine Verstrebung 200 ergibt, d.h. eine Gebiet, an dem die Plattenschicht unge- dünnt ist, die bzw. der die Mitte der Platte zweimal umläuft. In dem Fall von Fig. 7D ist die Bereichseinteilung ein wenig komplizierter. Die Bereichsaufteilung von Fig. 7C ist hier in etwa auch enthalten, allerdings in einer in Richtung quer zur Drehachse gestauchter Form, wobei von außen weitere dünne Bereiche radial nach innen ragen, so dass die Verstrebung 200 mittig zwischen den beiden Achsen 81 weg von der Drehachse nach außen ragt, wo die größte Aus- lenkung der Platte 51 resultiert. In dem Fall von Fig. 7E kommt die Anordnung aus Fig. 7C in etwa in einer in Richtung der Drehachse gestauchter Form vor, wobei sich zusätzlich Abschnitte der Verstrebung 200 in radialer Richtung geneigt zu sowohl der Drehachse als auch der Mittelsenkrechten der Verbindungslinie zwischen den Federn 81 nach außen erstrecken. Der Fall von Fig. 7F ähnelt im Hinblick auf die Anordnung der Ausnehmungen dem Fall von Fig. 7C mit dem Unterschied, das bei Fig. 7F die mittlere Ausnehmung fehlt. Andere Anordnungen sind natürlich ebenfalls möglich und denkbar. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die durch die Ausnehmung (en) entstehende Verstrebungsstruktur in der lateralen Ebene sowohl Anteile aufweist, die quer zur Dreh- achse verlaufen, als auch Anteile, die tangential bzw. in Umfangsrichtung verlaufen, wie z.B. ein geschlossener Verstrebungsring um ein Zentrum der Platte herum.

Claims

Patentansprüche
1. Ein mikromechanisches Bauelement (71), mit:
einer Schicht (82), die strukturiert ist, um eine Feder (81) und eine mittels der Feder (81) schwingfähig aufgehängte Platte (53) zu bilden;
wobei in der Platte (53) zumindest eine Ausnehmung (55) gebildet ist und auf einer Oberfläche der Platte eine Abdeck-Schicht (103) angeordnet ist, die die Ausnehmung (55) an der Oberfläche verschließt.
2. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 1, bei dem die Feder (81) und die Platte (71) einstückig in die Schicht (82) integriert sind.
3. Mikromechanisches Bauelement (81) gemäß einem der An- sprüche 1 oder 2, bei dem die Ausnehmung (55) lateral in einem Innenbereich der Platte (53) gebildet ist, um sich in einer Dickerichtung der Platte (53) zu erstrecken.
4. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schicht (82) einen Rahmenabschnitt (79) aufweist, der über die Feder (81) mit der Platte (53) verbunden ist, und der Rahmenabschnitt (79) über eine Rahmenstruktur (75, 77) auf ei- nem Substrat (73) befestigt ist.
5. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 4, bei dem die Rahmenstruktur (75, 77) eine Ätzstopp- Schicht (77) und eine Rahmen-Schicht (75) aufweist, wobei die Ätzstopp-Schicht (77) zwischen der Schicht und der Rahmen-Schicht (75) angeordnet ist, und die Rahmen-Schicht (75) zwischen dem Substrat (73) und der Ätzstopp-Schicht (77) angeordnet ist.
6. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Ausnehmung (55) in der Platte eine Sacköffnung aufweist.
7. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 6, bei dem die Platte (53) eine lateral kreisförmige Ausdehnung aufweist, und die Ausnehmung einen rechteckigen zu einer Kreismitte der Platte (53) konzentrisch verlaufenden Graben (59) aufweist.
8. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die Platte einen ersten Do- tierungsschichtdickenbereich (53b) eines ersten Dotie- rungstyps und einen zweiten Dotierungsschichtdickenbe- reich (53a) eines zweiten zu dem ersten Dotierungstyp entgegengesetzten Dotierungstyps aufweist, wobei sich die Ausnehmung (55) von einer Schichtoberfläche der Platte (53), an den der erste Dotierungsschichtdicken- bereich (53b) angrenzt, bis zu dem zweiten Dotierungs- schichtdickenbereich (53a) erstreckt.
9. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem auf der Abdeck-Schicht (103) eine Verspieglung (57) angeordnet ist.
10. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Abdeck-Schicht (103) ein Oxid-Material, ein Siliziumnitrid, ein Polysilizium, ein Aluminium, ein Nickel, eine Titan-Aluminium- Legierung, eine Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierung, eine Aluminium-Mangan-Legierung, eine Aluminium- Mangan-Silizium-Legierung, einen Photolack, ein BCB- Material oder ein Polyimid aufweist.
11. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 1 bis 10, bei dem die Ausnehmung mit der Abdeck-Schicht (103) ausgekleidet ist.
12. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Abdeck-Schicht (103) ein Material aufweist, das eine geringere Dichte aufweist als ein Material, aus dem die Schicht (82) ausgeführt ist.
13. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Abdeck-Schicht (103) ein Material aufweist, das ein höheres Elastizitäts-Modul hat als ein Material, aus dem die Schicht (82) ausgeführt ist.
14. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der An- Sprüche 6 bis 13, bei der die Ausnehmung eine Sacköffnung (55) aufweist, die sich von einer dem Substrat (73) abgewandten Oberfläche der Platte (53) in die Platte (53) hinein erstreckt.
15. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 14, bei dem an einer Oberfläche, von der aus sich die Sacköffnung (55) in die Platte (53) erstreckt, abgewandten Oberfläche der Platte (53) eine Verspiegelung (57) angeordnet ist.
16. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Ausnehmung (55) eine erste Sacköffnung (55) aufweist, und eine zweite Sacköffnung (132) aufweist, wobei die erste Sacköffnung (55) und die zweite Sacköffnung (132) sich von zu einander abgewandten Oberflächen der Platte (53) aus in die Platte (53) erstrecken.
17. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 16, bei dem die erste Sacköffnung (55) und die zweite
Sacköffnung (132) punktsymmetrisch zu einem Schwerpunkt der Platte (53) angeordnet sind.
18. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 16 oder 17, bei dem auf einer ersten Oberfläche der Platte (53), von der aus sich die erste Sacköffnung (55) in die Platte (53) erstreckt, die Abdeck-Schicht (103) angeordnet ist, die die erste Sacköffnung (55) überdeckt und auf einer der ersten Oberfläche abgewandten zweiten Oberfläche der Platte (53) , von der aus sich die zweite Sacköffnung (132) erstreckt, eine weitere Abdeck-Schicht (133) angeordnet ist, die das zweite Sacköffnung (132) überdeckt.
19. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Anspruch 18, bei die erste Abdeck-Schicht (103) und die weitere Abdeck-Schicht (133) dasselbe Material aufwei- sen.
20. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem sich die Abdeck-Schicht (103) in die erste Sacköffnung (55) hinein erstreckt, und die wei- tere Abdeck-Schicht (133) in die zweite Sacköffnung (132) hinein erstreckt.
21. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die Abdeck-Schicht (103) zwischen der Platte (53) und einer ersten Verspiege- lung (57) angeordnet ist, und die weitere Abdeck- Schicht (133) zwischen der Platte (53) und einer zweiten Verspiegelung (137) angeordnet ist, wobei die erste Verspiegelung (57) und die zweite Verspiegelung das gleiche Material aufweisen und innerhalb einer Toleranz von 1:1,2 die selben lateralen Abmessungen und/ oder die selbe Dicke aufweisen.
22. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der An- Sprüche 1 bis 21, bei dem die Ausnehmung eine Durchgangsöffnung (123) aufweist, die sich von einer ersten Oberfläche der Platte (53) zu einer der ersten Ober- fläche abgewandten zweiten Oberfläche der Platte (53) erstreckt.
23. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der An- sprüche 1 bis 22 mit einer Durchgangsöffnung (123), bei dem auf der ersten Oberfläche und der zweiten O- berfläche der Platte (53) jeweils ein Bereich der Ab- deck-Schicht (103) angeordnet ist, die die Durchgangsöffnung (123) bedeckt.
24. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 23, bei dem die beiden Bereiche der Abdeck-Schicht (103, 132) das gleiche Material aufweisen und innerhalb einer vorbestimmten Toleranz von 1:1,2 die selben late- ralen Abmessungen und/ oder die selbe Schichtdicke aufweisen.
25. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß Anspruch 23 oder 24, bei dem sich die beiden Bereiche der Abdeck- Schicht (103) so in die Durchgangsöffnung (123) erstrecken, dass sie in der Durchgangsöffnung (123) aneinander angrenzen.
26. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der An- sprüche 23 bis 25, bei dem auf einem der beiden Bereiche der Abdeck-Schicht (103) eine Verspiegelung (57) auf einer der Platte abgewandten Oberfläche der Abdeck-Schicht (103) angeordnet ist.
27. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, bei dem eine Dicke der Schicht in einer Richtung senkrecht zu einer einem Substrat (73) , auf dem das mikromechanisches Bauelement (71) angeordnet ist, abgewandten Oberfläche der Platte (53) in ei- nem Bereich von 30 μm bis 100 μm liegt.
28. Mikromechanisches Bauelement (71) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, das ausgelegt ist, um in Abhängig- keit von einer Stellung der Platte (53) eine Ablenkung eines auf das mikromechanisches Bauelement (71) auftreffenden Lichtstrahls zu beeinflussen.
29. Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements, mit folgenden Schritten:
Strukturieren (Sil, S21) einer Schicht, so dass sich in der Schicht eine Feder, eine mittels der Feder schwingfähig aufgehängte Platte und ein Rahmenabschnitt bilden, der über die Feder mit der Platte verbunden ist;
Bilden (S13; S23) einer Ausnehmung in der Platte; und
Aufbringen (S15) einer Abdeck-Schicht auf einer Oberfläche der Platte, die die Ausnehmung an der Oberfläche verschließt.
30. Verfahren gemäß Anspruch 29, das zusätzlich einen Schritt (S25) eines Ätzens einer Aushöhlung aufweist, die sich bis zu einer der Schicht abgewandten Oberfläche einer Ätzstoppschicht erstreckt, so dass die Ätzstoppschicht zwischen der Schicht und der Aushöhlung angeordnet ist.
31. Verfahren zum Herstellen gemäß Anspruch 29 oder 30, bei dem der Schritt des Strukturierens (S21) einen Schritt eines Ätzens der Schicht aufweist, der so durchgeführt wird, dass sich eine bei dem Strukturieren gebildete Ausnehmung zwischen der Platte und dem Rahmenabschnitt von einer Oberfläche der Schicht bis zu einer der Oberfläche abgewandten Oberfläche der Schicht erstreckt und an eine weitere Ätzstoppschicht angrenzt.
32. Verfahren gemäß Anspruch 31, das zusätzlich einen Schritt eines Ätzens (S25) einer Aushöhlung aufweist, die sich bis zu einer der Schicht abgewandten Oberfläche einer Ätzstoppschicht erstreckt, so dass die Ätzstoppschicht zwischen der Schicht und der Aushöhlung angeordnet ist, wobei die Ätzstoppschicht und die wei- tere Ätzstoppschicht in einer einzigen durchgehenden Schicht ausgeführt sind.
33. Verfahren gemäß Anspruch 32, bei dem dem Schritt (S25) eines Ätzens einer Aushöhlung ein Schritt (S27) eines Entfernens einer Ätzstoppschicht in einem Bereich, in dem die Ätzstoppschicht an die Aushöhlung angrenzt, folgt.
34. Verfahren gemäß Anspruch 33, bei dem dem Schritt des Entfernens der Ätzstoppschicht ein Schritt (S29) eines
Bildens einer Verspiegelung auf einer der Aushöhlung zugewandten Oberfläche der Platte folgt.
35. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 29 bis 34, bei dem dem Schritt (S15) eines Aufbringens einer Abdeck-
Schicht ein Schritt eines Bildens einer Planarisie- rungs-Schicht auf einer der Oberfläche der Platte abgewandten Schicht der Abdeck-Schicht folgt, oder ein Schritt (S17) eines Polierens einer der Platte abge- wandten Oberfläche der Abdeck-Schicht erfolgt.
36. Verfahren gemäß Anspruch 38, bei dem dem Schritt eines Bildens der Planarisierungs-Schicht oder dem Schritt (S17) eines Polierens der Abdeck-Schicht ein Schritt eines Bildens einer Verspiegelung auf einer der Platte abgewandten Oberfläche der Planarisierungs-Schicht o- der einer der Platte abgewandten Oberfläche der polierten Abdeck-Schicht folgt.
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