WO2009127273A2 - Method for the production of a micromechanical component, and micromechanical component - Google Patents

Method for the production of a micromechanical component, and micromechanical component Download PDF

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Hubert Benzel
Heribert Weber
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Robert Sattler
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Joachim Fritz
Christoph Schelling
Christoph Friese
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Definitions

  • the invention relates to a manufacturing method for a micromechanical component. Furthermore, the invention relates to a corresponding micromechanical component.
  • a micromechanical component with an adjustable actuator used to adjust the
  • Actuator often an electrostatic drive from two electrode units.
  • the movable electrode unit such as an electrode comb
  • the coupled to the movable electrode unit actuator is adjusted via the electrostatic drive.
  • an electrostatic drive is often used in a micromirror for adjusting the mirror plate.
  • the increasing miniaturization of a micromechanical component also requires a reduced size of the two electrode units of the electrostatic drive. This in turn can lead to problems when arranging the two electrode units to each other.
  • the two electrode units For a quasistatic control, which is preferred, the two electrode units must be arranged in two planes one above the other. However, this complicates the production of the two electrode units.
  • SOI silicon-on-insulator
  • the invention provides a production method for a micromechanical component having the features of claim 1 and a micromechanical component having the features of claim 13.
  • the present invention is based on the finding that it is possible to lift a first electrode unit out of the plane of the second electrode unit by means of a bending of a support element attached to the first electrode unit, which comprises at least one subassembly of a material with a tensile or compressive stress.
  • the first electrode unit without an external force, such as an externally applied to the first electrode unit pressure, adjusted only by the compressive and / or tensile stress of at least one subunit of the support element.
  • the residual stresses of the first subunit and the second subunit are extrinsic and / or intrinsic stresses.
  • a difference in the coefficients of thermal expansion of the two subunits causes an extrinsic stress.
  • extrinsic stress can also be generated by lattice mismatching.
  • intrinsic stresses are associated with lattice defects that are incorporated into crystals during growth.
  • the first subunit is formed from a first material having a first temperature expansion coefficient and the second subunit from a second material having a second temperature expansion coefficient deviating from the first temperature expansion coefficient.
  • the first subunit and the second subunit may be formed so that the first subunit has a first intrinsic stress as the first intrinsic stress and the second subunit as the second intrinsic stress has a second intrinsic stress different from the first intrinsic stress.
  • an electrode material layer is applied to the base substrate, wherein the first electrode unit and at least one second electrode unit electrically insulated from the first electrode unit are formed from the electrode material layer. It is thus possible to produce two electrode units, which are electrically insulated from one another, from the electrode material layer and then to adjust the first electrode unit by means of the bending of the support element relative to the second electrode unit. Thus, only one output wafer and one electrode material layer are necessary for producing the at least two electrode units. After the manufacturing process, contact elements for applying an electrical Voltage to the two electrode units are formed. If an electric voltage is applied between the stationary and the movable electrode unit at a later time, the movable electrode unit is pulled in the direction of the stationary electrode unit. An adjusting element coupled to the movable electrode unit is adjustable in this way.
  • connection part is formed as the first subunit of the support member, at least one layer being formed as the second subunit on the connection part.
  • the two electrode units and the connecting part can be structured in one plane such that the shapes of the at least two electrode units and of the connecting part are adapted to one another.
  • connection part is formed such that the connection part has a minimum height perpendicular to a surface of the base substrate which is smaller than a minimum height of the first electrode unit and / or the second electrode unit perpendicular to the surface of the base substrate. In this way it is ensured that the connecting part has a low bending stiffness and thus the support element automatically bends into the desired final state.
  • a first layer (28), which exerts a compressive stress on the support element, and a second layer, which exerts a tensile stress on the support element, are formed on the connection part.
  • the first layer may comprise a nitride and / or a metal, such as titanium, tungsten, tantalum.
  • the second layer may comprise silicon oxide. This ensures that the support element is bendable in a simple manner in a desired final state without an external force.
  • the materials mentioned here for the first and / or second layer can be easily applied to a surface and structured into a desired shape.
  • the forming of the support element may comprise the following steps: forming a lower layer with the first subunit and the second subunit, and forming an upper layer with a third subunit of the second material of the second subunit and disposed above the first subunit the second subunit arranged fourth subunit of the first material of the first subunit. Even such a support element can be bent without an external force in the desired final state.
  • the first electrode unit is displaced to the second position at a second distance from the base substrate, wherein the second distance is greater than the first distance.
  • the electrode material layer at least two electrode units are arranged to each other so that the static and the movable electrode unit are in two different superimposed planes.
  • SOI silicon-on-insulator
  • the production of the at least two electrode units takes place in a wafer process in which many individual components are processed on a wafer and then separated, which additionally reduces the production costs.
  • the support member is formed so that the support member in an initial state has a first surface which is aligned parallel to a surface of the electrode material layer and / or the surface of the base substrate, wherein the support element due to the difference between the first residual stress and the second residual stress is bent to a final state.
  • the support element has a curved surface.
  • the final state of the support member is set so that the first electrode unit is lifted away from the base substrate.
  • the first electrode unit is completely lifted out of the plane of the second electrode unit.
  • the distance between the base substrate and the first electrode unit in this case is greater than the layer thickness of the electrode material layer.
  • the bending of the support element from the initial state to the final state takes place without an external force effect only by the tensile and / or compressive stress of the at least one subunit.
  • the support element is bent in the final state S-shaped.
  • the support element is formed at least partially meandering in the initial state.
  • This meandering shape makes it possible to arrange a support element with a comparatively long central longitudinal line on a small surface. Due to the comparatively long central longitudinal line of the support element with a predetermined pitch, a lifting of the first electrode unit is achieved by a relatively large height difference during bending of the support element.
  • the forming of the support element comprises applying the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress to a partial surface of the electrode material layer, and dividing the electrode material layer to form a connecting part of the Electrode material layer connecting the first electrode unit to the base substrate.
  • FIG. 1A to 1C show a plan view and two cross sections to illustrate a first embodiment of the micromechanical component
  • FIG. 2 shows a cross section for illustrating an operation of the first embodiment of the micromechanical component
  • a and B show a plan view and a cross section to illustrate a second embodiment of the micromechanical component
  • FIG. 4 shows a cross section for illustrating a third embodiment of the micromechanical component
  • FIG. 5 shows a cross section for illustrating a fourth embodiment of the micromechanical component
  • FIG. 6 shows a flow chart for illustrating a first embodiment of the production method for a micromechanical component
  • FIG. 7 shows a flow chart for illustrating a second embodiment of the production method for a micromechanical component
  • FIG. 8 is a flow chart illustrating a third embodiment of the manufacturing method for a micromechanical component.
  • the embodiments of the micromechanical component described in the following paragraphs can be used for example in a head-up display in the automotive sector. Likewise, the embodiments can be used in mini projectors in the consumer sector. Conceivable is also a use of the embodiments of the micromechanical device as a switch in optical networks (optical-cross connect) or as a surface scanner.
  • FIG. 1A to 1C show a plan view and two cross sections for illustrating a first embodiment of the micromechanical component.
  • FIG. 1A shows a plan view of a partial surface of a micromechanical component 10 above an axis of symmetry 11.
  • the micromechanical component 10 has a mirror plate 12 as an adjustable actuating element.
  • the embodiment described here is not limited to the mirror plate 12 as an actuator.
  • the micromechanical component 10 may also have another actuating element, for example a micropincette or a switch with a capacitive or an ohmic contact.
  • the mirror plate 12 is coupled to a first electrode unit 14, which is adjustable relative to a base substrate 16 of the micromechanical component 10.
  • a second electrode unit 18 and a third electrode unit 20 are arranged unadjustable to the base substrate 16.
  • the electrode units 14, 18 and 20 are formed in the illustrated example as comb electrodes. However, the present invention is not limited to a particular type of electrode or a certain number of electrode fingers 14a, 18a or 20a of the electrode units 14, 18 or 20.
  • the electrode units 14, 18 and 20 are designed so that a voltage between the two electrode units 14 and 18 or between the two electrode units 14 and 20 can be applied. If there is no voltage between the electrode units 14, 18 or 20, then the first electrode unit 14 is in an initial position above the two electrode units 18 and 20. In the initial position, the first electrode unit 14 together with the mirror plate 12 by means of several support elements 22 of the supported on the base substrate 16 formed base elements 24.
  • FIG. 1B shows a cross-section along a line A-A 'of FIG. 1A for illustrating the mode of operation of the support elements 22.
  • the line A-A' extends through the central longitudinal line of the support elements 22 shown.
  • the support elements 22 shown have connecting parts 23, which are fastened at one of their ends to one of the two base elements 24.
  • the other ends of the connection parts 23 of the support members 22 are fixedly arranged on the first electrode unit 14.
  • the Mirror plate 12, the first electrode unit 14, the connecting parts 23 and the two base elements 24 integrally formed with each other.
  • the pedestals 24 are disposed within the plane of the second electrode unit 18 and the third electrode unit 20.
  • the base elements 24 have an extent perpendicular to the surface of the base substrate 16, which is equal to the extent of the electrode units 18 and 20 perpendicular to the surface of the base substrate 16.
  • the pedestals 24 and the electrode units 18 and 20 are electrically insulated from the base substrate 16 by means of the remainder regions 26 of a partially etched leveling layer formed on the surface of the base substrate 16.
  • each connecting part 23 is at least partially covered with a first layer 28 of a material having a compressive stress and with a second layer 30 of a material having a tensile stress.
  • the two layers 28 and 30 are preferably applied to each of the two shown connection parts 23 such that the layer 28 of the material with the compressive stress forms a partial surface of the support element 22 near the first electrode unit 14.
  • the layer 30 of the material with the tensile stress forms a partial surface of the support element 22, which lies close to the base element 24.
  • the layers 28 and 30 are made of two different materials, wherein a first material has a coefficient of thermal expansion greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23 and a second material has a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23. It is expressly pointed out here that neither of the two layers 28 and 30 has a temperature expansion coefficient equal to the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
  • the temperature expansion coefficient of the connection parts 23 is, for example, the temperature expansion coefficient of polysilicon.
  • the layers 28 and 30 are applied to the connecting parts 23 at a temperature below the operating temperature of the micromechanical component 10.
  • the first layer 28 with the compressive stress in this case is a material whose coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
  • the first layer 28 expands more strongly than the connecting parts 23, thereby bending the support elements in a direction opposing the first layer 28.
  • a material having a coefficient of thermal expansion becomes larger than the temperature expansion coefficient of the connecting parts 23 used.
  • the layer 30 shrinks more than the connecting portions 23 and thus causes bending of the support members 22 in the direction of the layer 30th
  • the layers 28 and 30 are also possible to apply the layers 28 and 30 to the connecting parts 23 at a temperature above the operating temperature of the micromechanical component 10.
  • the first layer 28 with the compressive stress is then a material having a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23 and the second layer 30 with the tensile stress is a material whose coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
  • each support element 22 is bent so that its shape can be approximately described as S-shaped.
  • the compressive stress layer 28 pushes the portions of the support member 22 away from the first electrode unit 14 toward the base substrate 16.
  • the tensile stress layer 30 pulls the portion of the support member 22 near the first electrode unit 14 in a direction away from the base substrate 16 In this way, the support members 22 are bent so that the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 protrude out of the plane of the two base members 24 and the electrode units 18 and 20 shown.
  • the minimum distance dl between the first electrode unit 14 in the starting position and the base substrate 16 is thus significantly greater than the minimum distance d2 of the second electrode unit 18 to the base substrate 16, or the third electrode unit 20 to the base substrate 16.
  • the minimum distance dl is greater as a distance d3 of a surface of the electrode unit 18 or the electrode unit 20 facing away from the base substrate 16 from the base substrate 16.
  • the pressing out of the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 from the plane of the electrode units 18 and 20 and the base elements 24 takes place without an external force only due to the compressive stress of the layer 28 and / or the tensile stress of the layer 30.
  • the electrode units 14, 18 and 20, the mirror plate 12, the connection parts 23 and the base elements 24 made of an electrode material layer, which on the base substrate 16 with an insulating surface is applied to produce.
  • a recess with the boundary lines 32 can be etched into the base substrate 16.
  • a side of the support elements 22 directed away from the layers 28 and 30 can be at least partially covered with at least one further layer 28 or 30 of a material with a tensile or compressive stress. In this way, the stroke effect of the support members 22 on the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 can be enhanced.
  • FIG. 1C shows a cross-section to illustrate an operation of the first embodiment of the micromechanical component.
  • the cross section runs along the line B-B 'of Fig. IA. In this case, there is no voltage U between the electrode units 14, 18 or 20.
  • the first electrode unit 14 extends parallel to the surface of the base substrate 16.
  • the mirror plate 12 is aligned in its initial position with no potential difference between the electrode units 14, 18 or 20 parallel to the surface of the base substrate 16.
  • FIG. 2 shows a cross section for illustrating a mode of operation of the first embodiment of the micromechanical component.
  • FIG. The cross section runs along the line B-B 'of Fig. IA. In this case, there is a voltage U not equal to zero between the electrode units 14 and 18.
  • a torque M acts in the direction of the second electrode unit 18 on the first electrode unit 14.
  • the first electrode unit 14 is rotated from its initial position by an adjustment angle ⁇ about its central longitudinal axis.
  • the coupled to the first electrode unit 14 mirror plate 12 is rotated from its initial position by the adjustment angle ⁇ .
  • a laser beam for projecting a video image can be deflected.
  • Such micromirrors are used for example in the consumer sector or in a motor vehicle.
  • FIGS. 3A and B show a top view and a cross section for illustrating a second embodiment of the micromechanical component.
  • FIG. 3A shows a plan view of a partial surface of a micromechanical component 40 above an axis of symmetry 41.
  • the micromechanical component 40 has the components 12 to 20 and 24 already described.
  • the support elements of the micromechanical device 40 are formed differently from the embodiment described above.
  • the illustrated support element of the micromechanical component 40 comprises two meander-shaped sections 42 and a torsion spring 44. Each of the two meander-shaped sections 42 shown is fastened to a base element 24 at one end. The other end of each meandering section 42 is attached to the torsion spring 44, which connects the first electrode unit 14 with the two meandering sections 42 shown.
  • Each of the two meander-shaped sections 42 has a surface facing away from the base substrate 16, which is partially covered by the above-mentioned layers 28 and 30.
  • the layer 28 of the material with the compressive stress extends from the torsion spring 44 to a center of the meandering section 42.
  • the side of the surface of the meandering section 42 facing the base element 24 is covered with the layer 30 of the material with the tensile stress.
  • the layers 28 and 30 have a temperature expansion coefficient deviating from the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
  • the meandering sections 42 Due to the meandering sections 42, an enlarged surface of the support elements for applying the layers 28 and 30 is available. In addition, the central longitudinal line of the support elements is extended. Thus, the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 can be lifted at a greater distance dl to the base substrate 16. By increasing the distance dl a larger mirror deflection is possible.
  • the torsion spring 44 with a reduced width perpendicular to the longitudinal direction of the torsion spring 44 simplifies the adjustment of the first electrode unit 14, or the mirror plate 12. By additional narrowing, taper and / or vertical thinning, the spring stiffness of the support elements 23 can also be influenced.
  • an integrated circuit 46 is additionally arranged on the surface of the base substrate 16.
  • the integrated circuit 46 for example, the signals for driving the electrode denismeen 14, 18 and 20 can be processed.
  • the integrated circuit 46 is formed in a monocrystalline region of the functional layer of the base substrate 16. The formation of the meandering sections 42 ensures that despite the relatively long overall length of the
  • Support member has a sufficient mounting surface for the integrated circuit 46 is available.
  • Fig. 3B shows a cross section along the line CC of Fig. 3A. Remaining portions 48 of a structured insulation and / or sacrificial layer between the electrode units 18 and 20 and the base substrate 16 can be seen. 4 shows a cross-section to illustrate a third embodiment of the micromechanical component.
  • the illustrated micromechanical component 50 comprises the above-described components 12 to 20 and 24.
  • the support elements 52 of the micromechanical component 50, or the connecting parts 23 of the support members 52 but a minimum height hl perpendicular to the surface of the base substrate 16, which is significantly smaller than a minimum height h2 of the base element 24 or smaller than a minimum height h3 of an electrode unit 14, 18 or 20 perpendicular to the surface of the base substrate 16.
  • the minimum height h1 of each support element 52 can be reduced, for example, by a two-stage trench process.
  • the bimorph effect is enhanced so that the first electrode unit 14 or the mirror plate 12 is further lifted out of the plane of the components 18, 20 and 24.
  • the electrode units 18 and 20 are electrically insulated from the base substrate 16 by means of a patterned oxide layer 54.
  • FIG. 5 shows a cross-section to illustrate a fourth embodiment of the micromechanical component.
  • the illustrated micromechanical component 60 has the components 12 to 20 and 24 described above.
  • the support elements 62 of the micromechanical component 60 are composed exclusively of the layers 28 and 30.
  • the trained as a mirror suspension support elements 62 thus consist only of a bimorph.
  • each support member 62 has a lower layer of a portion of the layer 30 and a portion of the layer 28.
  • An upper layer is applied to the lower layer, the portion of the lower layer layer 28 being covered by a portion of the upper layer layer 30. Accordingly, a portion of the upper layer layer 28 covers the portion of the lower layer layer 30.
  • the exclusive use of the materials of the layers 28 and 30 for producing the support elements 62 ensures that the support elements 62 automatically bend into a desired end state without any external force.
  • the final state in approximately an S-shape of the support members 62. After bending the support members 62 in the final state, the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 as large a minimum distance dl to the base substrate 16. 6 shows a flowchart for illustrating a first embodiment of the production method for a micromechanical component.
  • an electrode material layer preferably silicon or a crystalline silicon
  • a base substrate preferably with at least one insulating sub-surface.
  • a silicon wafer can be used, the surface of which, for example due to thermal oxidation, is at least partially covered with an oxide.
  • the application of an electrode material layer on the base substrate can also be understood as providing an SOI wafer.
  • a step S2 at least a first electrode unit and a second electrode unit which is electrically insulated from the first electrode unit are formed from the electrode material layer.
  • at least one support element for supporting the first electrode unit is produced from the base substrate.
  • the step S3 may be performed before, after, or at least partially simultaneously with the step S2.
  • the support element produced comprises at least one layer of a material with a tensile or compressive stress.
  • the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress is applied to a support element formed from the electrode material layer.
  • the support member can be made only of the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress.
  • the support element is bent without an external force only due to the tensile or compressive stress of the at least one layer. This causes the first electrode unit to be at least partially lifted out of the plane of the second electrode unit.
  • the first electrode unit has, after the step S4, a greater distance to the base substrate than the second electrode unit.
  • FIG. 7 shows a flowchart for illustrating a second embodiment of the production method for a micromechanical component.
  • a sacrificial layer for example an oxide, is formed on a surface of a base substrate.
  • the base substrate is preferably a silicon wafer.
  • the above-described one electrode material layer is applied to the sacrificial layer (step Si l).
  • step S12 at least one layer of a material with a tensile or
  • step S 12 includes sub-steps S 12a and S 12b.
  • a first layer of a material having a tensile stress is formed on the electrode material layer.
  • the layer of the material having the tensile stress comprises a nitride and / or a metal, such as titanium, tungsten and / or tantalum.
  • the first layer of the material with the tensile stress can be applied to the electrode material layer by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • a second layer of a material having a compressive stress is formed on the surface of the electrode material layer.
  • a material having a compressive stress preferably silicon oxide
  • the layer of the material with the compressive stress can be formed by means of a thermal oxidation step.
  • etching step S13a is a backside trenching by means of a trench mask prepared beforehand, for example, from a varnish or an oxide.
  • the sacrificial layer serves as etch stop for the backside trenching.
  • the sacrificial layer also serves as an etch stop for a front side trench having a trench mask, for example, a resist or an oxide (etching step S 13b).
  • the sacrificial layer is etched. This can be done, for example, by means of HF gas phase etching, HF vapor etching or etching in an aqueous HF-containing solution. In this way, the bonding electrodes of the electrodes and the mirror suspension are not completely undercut, so that they remain connected to the base substrate.
  • FIG. 8 shows a flow chart for illustrating a third embodiment of the manufacturing method for a micromechanical component.
  • an insulating layer for example an oxide, is formed on a base substrate.
  • the insulating layer is then patterned, wherein the bonding sites of the later-manufactured electrode units are fixed on the base substrate.
  • the insulating layer is structured so that the electrode connections are later electrically insulated from the base substrate.
  • a sacrificial layer is applied to the base substrate and patterned.
  • the sacrificial layer may contain, for example, silicon germanium.
  • an electrode material layer is formed on the base substrate having the at least partially insulating partial surface.
  • the electrode material layer may contain, for example, silicon or polysilicon.
  • a layer of a material having a tensile or compressive stress is formed (step S23).
  • a layer of a material with a tensile stress is applied to the electrode material layer (substep S23a).
  • the layer of material with tensile stress may comprise a nitride and / or a metal, for example titanium, tungsten or tantalum.
  • the above-described step of forming a layer of a material having a compressive stress, preferably silica may be carried out (substep S23b).
  • At least one etching step S24 is carried out to form the at least two electrode units and at least one support element for supporting an electrode unit.
  • a front side trenching (sub-step S24a) with a trench mask, for example made of lacquer or an oxide, is carried out first, the sacrificial layer serving as an etching stop.
  • the sacrificial layer serving as an etching stop.
  • it may also be dipped into the sacrificial layer or through the sacrificial layer.
  • small etching openings are preferably trimmed into the control element, so that the undercut is not too large.
  • sacrificial layer etching for example by means of ClF 3 or XeF 2 .
  • silicon germanium Since silicon germanium has a significantly higher etching rate than silicon with respect to ClF 3 or XeF 2 , it can be completely removed from the substrate in a sacrificial layer etching. The connection areas of the electrodes and the mirror suspension are thus connected directly to the base substrate.
  • the layers 28 and 30 having different coefficients of thermal expansion were used to bend at least one support member.
  • only one of the two layers 28 and 30 can be applied to deform a support element on the support element.
  • the embodiments described herein can also be simplified.
  • the subunits of the at least one support element may also differ in their intrinsic stresses.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a micromechanical component (10), encompassing the following steps: a first electrode unit (14) is formed in a first position relative to a bottom substrate (16); a supporting element (22) is formed which comprises a first subunit (23, 28, 30) having a first internal stress and a second subunit (23, 28, 30) having a second internal stress that differs from the first internal stress, said supporting element (22) being fastened to the first electrode unit (14) at a first end while being fastened to the bottom substrate (16) at a second end; and the supporting element (22) is bent as a result of the difference between the first internal stress and the second internal stress, the bending action causing the first electrode unit (14) to be moved from the first position relative to the bottom substrate (16) into a second position relative to the bottom substrate (16). The invention further relates to a micromechanical component (10).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil und mikromechanisches BauteilManufacturing method for a micromechanical component and micromechanical component
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes mikromechanisches Bauteil.The invention relates to a manufacturing method for a micromechanical component. Furthermore, the invention relates to a corresponding micromechanical component.
Stand der TechnikState of the art
Ein mikromechanisches Bauteil mit einem verstellbaren Stellelement benutzt zum Verstellen desA micromechanical component with an adjustable actuator used to adjust the
Stellelements häufig einen elektrostatischen Antrieb aus zwei Elektrodeneinheiten. Durch das Anlegen einer Spannung zwischen der statischen Elektrodeneinheit und der beweglich dazu ausgebildeten E- lektrodeneinheit erfährt die bewegliche Elektrodeneinheit, beispielsweise ein Elektrodenkamm, eine Kraft in Richtung der statischen Elektrodeneinheit, welche ebenfalls ein Elektrodenkamm sein kann. Auf diese Weise wird das mit der beweglichen Elektrodeneinheit gekoppelte Stellelement über den elektrostatischen Antrieb verstellt. Ein derartiger elektrostatischer Antrieb wird beispielsweise oft in einem Mikrospiegel zum Verstellen der Spiegelplatte verwendet.Actuator often an electrostatic drive from two electrode units. By applying a voltage between the static electrode unit and the movable electrode unit formed thereon, the movable electrode unit, such as an electrode comb, experiences a force in the direction of the static electrode unit, which may also be an electrode comb. In this way, the coupled to the movable electrode unit actuator is adjusted via the electrostatic drive. For example, such an electrostatic drive is often used in a micromirror for adjusting the mirror plate.
Allerdings erfordert die zunehmende Miniaturisierung eines mikromechanischen Bauteils auch eine reduzierte Größe der beiden Elektrodeneinheiten des elektrostatischen Antriebs. Dies kann wiederum zu Problemen beim Anordnen der beiden Elektrodeneinheiten zueinander führen. Für eine quasistatische Ansteuerung, welche bevorzugt wird, müssen die beiden Elektrodeneinheiten in zwei Ebenen übereinander angeordnet werden. Dies erschwert allerdings die Herstellung der beiden Elektrodeneinheiten. Insbesondere steigert die Verwendung von teueren Silicon-On-Isolator (SOI) Substraten bei der Herstellung der beiden Elektrodeneinheiten die Herstellungskosten für ein mikromechanisches Bauteil.However, the increasing miniaturization of a micromechanical component also requires a reduced size of the two electrode units of the electrostatic drive. This in turn can lead to problems when arranging the two electrode units to each other. For a quasistatic control, which is preferred, the two electrode units must be arranged in two planes one above the other. However, this complicates the production of the two electrode units. In particular, the use of expensive silicon-on-insulator (SOI) substrates in the manufacture of the two electrode units increases the manufacturing cost of a micromechanical device.
Es ist deshalb wünschenswert, über ein kostengünstiges und/oder einfach herstellbares mikromechanisches Bauteil mit einem quasistatisch betreibbaren elektrostatischen Antrieb zu verfügen. Offenbarung der ErfindungIt is therefore desirable to have a cost-effective and / or easily manufacturable micromechanical component with a quasi-statically operable electrostatic drive. Disclosure of the invention
Die Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 13.The invention provides a production method for a micromechanical component having the features of claim 1 and a micromechanical component having the features of claim 13.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, eine erste Elektrodeneinheit mittels eines Biegens eines an der ersten Elektrodeneinheit befestigten Stützelements, welches mindestens eine Untereinheit aus einem Material mit einer Zug- oder Druckspannung umfasst, aus der Ebene der zweiten Elektrodeneinheit herauszuheben. Dabei wird die erste Elektrodeneinheit ohne eine Fremdkrafteinwirkung, wie beispielsweise einem extern auf die erste Elektrodeneinheit ausgeübten Druck, nur durch die Druck- und/oder Zugspannung der mindestens einen Untereinheit des Stützelements verstellt.The present invention is based on the finding that it is possible to lift a first electrode unit out of the plane of the second electrode unit by means of a bending of a support element attached to the first electrode unit, which comprises at least one subassembly of a material with a tensile or compressive stress. In this case, the first electrode unit without an external force, such as an externally applied to the first electrode unit pressure, adjusted only by the compressive and / or tensile stress of at least one subunit of the support element.
Die Eigenspannungen der ersten Untereinheit und der zweiten Untereinheit sind extrinsische und/oder intrinsische Spannungen. Beispielsweise bewirkt eine Differenz der Temperaturausdehnungskoeffizienten der beiden Untereinheiten eine extrinsische Spannung. Bei einer epitaktischen Schicht als mindestens eine Untereinheit können auch durch Gitterfehlanpassungen eine extrinsische Spannung erzeugt werden. Intrinsische Spannungen sind hingegen mit Gitterfehlern verbunden, die während eines Wachstums in die Kristalle eingebaut werden.The residual stresses of the first subunit and the second subunit are extrinsic and / or intrinsic stresses. For example, a difference in the coefficients of thermal expansion of the two subunits causes an extrinsic stress. With an epitaxial layer as at least one subunit, extrinsic stress can also be generated by lattice mismatching. In contrast, intrinsic stresses are associated with lattice defects that are incorporated into crystals during growth.
Beispielsweise wird die erste Untereinheit aus einem ersten Material mit einem ersten Temperaturausdehnungskoeffizienten und die zweite Untereinheit aus einem zweiten Material mit einem von dem ersten Temperaturausdehnungskoeffizienten abweichenden zweiten Temperaturausdehnungskoeffizienten gebildet. Als Alternative dazu können die erste Untereinheit und die zweite Untereinheit so gebildet werden, dass die erste Untereinheit als erste Eigenspannung eine erste intrinsische Spannung und die zweite Untereinheit als zweite Eigenspannung eine von der ersten intrinsischen Spannung abweichende zweite intrinsische Spannung aufweisen. Mit einer dieser einfach ausführbaren Methoden kann die erste Elektrodeneinheit ohne eine Fremdkrafteinwirkung verstellt werden.By way of example, the first subunit is formed from a first material having a first temperature expansion coefficient and the second subunit from a second material having a second temperature expansion coefficient deviating from the first temperature expansion coefficient. Alternatively, the first subunit and the second subunit may be formed so that the first subunit has a first intrinsic stress as the first intrinsic stress and the second subunit as the second intrinsic stress has a second intrinsic stress different from the first intrinsic stress. With one of these easily executable methods, the first electrode unit can be adjusted without an external force.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Elektroden-Material-Schicht auf das Grundsubstrat aufgebracht, wobei die erste Elektrodeneinheit und mindestens eine von der ersten Elektrodeneinheit elektrisch isolierte zweite Elektrodeneinheit aus der Elektroden-Material-Schicht gebildet werden. Somit ist es möglich, zwei voneinander elektrisch isolierte Elektrodeneinheiten aus der Elektroden- Material- Schicht herzustellen und anschließend die erste Elektrodeneinheit mittels des Biegens des Stützelements gegenüber der zweiten Elektrodeneinheit zu verstellen. Zum Herstellen der mindestens zwei Elektrodeneinheiten sind somit nur ein Ausgangswafer und eine Elektroden-Material-Schicht nötig. Nach dem Herstellungsverfahren können Kontaktelemente zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Elektrodeneinheiten gebildet werden. Wird zu einem späteren Zeitpunkt eine elektrische Spannung zwischen die stationäre und die dazu bewegliche Elektrodeneinheit angelegt, so wird die bewegliche Elektrodeneinheit in Richtung der stationären Elektrodeneinheit gezogen. Ein an die bewegliche Elektrodeneinheit gekoppeltes Verstellelement ist auf diese Weise verstellbar.In a preferred embodiment, an electrode material layer is applied to the base substrate, wherein the first electrode unit and at least one second electrode unit electrically insulated from the first electrode unit are formed from the electrode material layer. It is thus possible to produce two electrode units, which are electrically insulated from one another, from the electrode material layer and then to adjust the first electrode unit by means of the bending of the support element relative to the second electrode unit. Thus, only one output wafer and one electrode material layer are necessary for producing the at least two electrode units. After the manufacturing process, contact elements for applying an electrical Voltage to the two electrode units are formed. If an electric voltage is applied between the stationary and the movable electrode unit at a later time, the movable electrode unit is pulled in the direction of the stationary electrode unit. An adjusting element coupled to the movable electrode unit is adjustable in this way.
Beispielsweise wird aus der Elektroden-Material-Schicht ein Verbindungsteil als die erste Untereinheit des Stützelements gebildet, wobei mindestens eine Schicht als die zweite Untereinheit auf dem Verbindungsteil gebildet wird. Durch die hier vorgestellte Prozessierung können die beiden Elektrodeneinheiten und das Verbindungsteil in einer Ebene so strukturiert werden, dass sich die Formen der mindestens zwei Elektrodeneinheiten und des Verbindungsteils aneinander anpassen.For example, from the electrode material layer, a connection part is formed as the first subunit of the support member, at least one layer being formed as the second subunit on the connection part. As a result of the processing presented here, the two electrode units and the connecting part can be structured in one plane such that the shapes of the at least two electrode units and of the connecting part are adapted to one another.
Vorzugsweise wird das Verbindungsteil so gebildet, dass das Verbindungsteil eine minimale Höhe senkrecht zu einer Oberfläche des Grundsubstrats aufweist, welche kleiner als eine minimale Höhe der ersten Elektrodeneinheit und/oder der zweiten Elektrodeneinheit senkrecht zu der Oberfläche des Grundsubstrats ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Verbindungsteil eine geringe Biegestei- figkeit aufweist und sich das Stützelement somit automatisch in den gewünschten Endzustand biegt.Preferably, the connection part is formed such that the connection part has a minimum height perpendicular to a surface of the base substrate which is smaller than a minimum height of the first electrode unit and / or the second electrode unit perpendicular to the surface of the base substrate. In this way it is ensured that the connecting part has a low bending stiffness and thus the support element automatically bends into the desired final state.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden als die mindestens eine Schicht eine erste Schicht (28), welche eine Druckspannung auf das Stützelement ausübt, und eine zweite Schicht, welche eine Zug- Spannung auf das Stützelement ausübt, auf dem Verbindungsteil gebildet. Dabei kann die erste Schicht ein Nitrid und/oder ein Metall, wie beispielsweise Titan, Wolfram, Tantal, umfassen. Ebenso kann die zweite Schicht Siliziumoxid umfassen. Damit ist gewährleistet, dass das Stützelement auf einfache Weise in einen gewünschten Endzustand ohne eine Fremdkrafteinwirkung biegbar ist. Insbesondere lassen sich die hier genannten Materialien für die erste und/oder zweite Schicht leicht auf eine Ober- fläche aufbringen und in eine gewünschte Form strukturieren.In a preferred development, as the at least one layer, a first layer (28), which exerts a compressive stress on the support element, and a second layer, which exerts a tensile stress on the support element, are formed on the connection part. In this case, the first layer may comprise a nitride and / or a metal, such as titanium, tungsten, tantalum. Likewise, the second layer may comprise silicon oxide. This ensures that the support element is bendable in a simple manner in a desired final state without an external force. In particular, the materials mentioned here for the first and / or second layer can be easily applied to a surface and structured into a desired shape.
Als weitere vorteilhafte Weiterbildung kann das Bilden des Stützelements folgende Schritte umfassen: Bilden einer unteren Lage mit der ersten Untereinheit und der zweiten Untereinheit, und Bilden einer oberen Lage mit einer über der ersten Untereinheit angeordneten dritten Untereinheit aus dem zweiten Material der zweiten Untereinheit und einer über der zweiten Untereinheit angeordneten vierten Untereinheit aus dem ersten Material der ersten Untereinheit. Auch ein derartiges Stützelement lässt sich ohne eine Fremdkrafteinwirkung in den gewünschten Endzustand biegen.As a further advantageous development, the forming of the support element may comprise the following steps: forming a lower layer with the first subunit and the second subunit, and forming an upper layer with a third subunit of the second material of the second subunit and disposed above the first subunit the second subunit arranged fourth subunit of the first material of the first subunit. Even such a support element can be bent without an external force in the desired final state.
Vorteilhafterweise wird die erste Elektrodeneinheit aufgrund des Biegens des Stützelements aus der ersten Stellung mit einem ersten Abstand zu dem Grundsubstrat in die zweite Stellung mit einem zweiten Abstand zu dem Grundsubstrat verstellt, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist. Auf diese Weise können die aus der Elektroden-Material-Schicht hergestellten mindestens zwei Elektrodeneinheiten so zueinander angeordnet werden, dass sich die statische und die bewegliche Elektrodeneinheit in zwei verschiedenen übereinander angeordneten Ebenen befinden. Auf die Verwendung von teueren Silicon-On-Isolator (SOI) Substraten kann damit verzichtet werden. Zum Herstellen und Anordnen der beiden Elektrodeneinheiten sind deshalb nur wenige Prozessschritte not- wendig. Dies reduziert die Herstellungskosten für die mindestens zwei Elektrodeneinheiten. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der mindestens zwei Elektrodeneinheiten in einem Waferprozess, bei welchem auf einem Wafer viele Einzelbauteile prozessiert und anschließend vereinzelt werden, was die Herstellungskosten zusätzlich reduziert.Advantageously, due to the bending of the support member from the first position at a first distance from the base substrate, the first electrode unit is displaced to the second position at a second distance from the base substrate, wherein the second distance is greater than the first distance. In this way, made of the electrode material layer at least two electrode units are arranged to each other so that the static and the movable electrode unit are in two different superimposed planes. The use of expensive silicon-on-insulator (SOI) substrates can thus be dispensed with. For producing and arranging the two electrode units, therefore, only a few process steps are necessary. This reduces the manufacturing costs for the at least two electrode units. Preferably, the production of the at least two electrode units takes place in a wafer process in which many individual components are processed on a wafer and then separated, which additionally reduces the production costs.
Beispielsweise wird das Stützelement so gebildet, dass das Stützelement in einem Ausgangszustand eine erste Oberfläche aufweist, welche parallel zu einer Oberfläche der Elektroden-Material-Schicht und/oder der Oberfläche des Grundsubstrats ausgerichtet ist, wobei das Stützelement aufgrund der Differenz zwischen der ersten Eigenspannung und der zweiten Eigenspannung in einen Endzustand gebogen wird. In dem Endzustand weist das Stützelement eine gebogene Oberfläche auf. Der Endzu- stand des Stützelements ist so festgelegt, dass die erste Elektrodeneinheit weg von dem Grundsubstrat gehoben wird. Vorzugsweise wird die erste Elektrodeneinheit vollständig aus der Ebene der zweiten Elektrodeneinheit herausgehoben. Der Abstand zwischen dem Grundsubstrat und der ersten Elektro- deneinheit ist in diesem Fall größer als die Schichtdicke der Elektroden-Material-Schicht. Das Biegen des Stützelements aus dem Ausgangszustand in den Endzustand erfolgt ohne eine Fremdkrafteinwir- kung lediglich durch die Zug- und/oder Druckspannung der mindestens einen Untereinheit. Insbesondere ist das Stützelement in dem Endzustand S-förmig gebogen.For example, the support member is formed so that the support member in an initial state has a first surface which is aligned parallel to a surface of the electrode material layer and / or the surface of the base substrate, wherein the support element due to the difference between the first residual stress and the second residual stress is bent to a final state. In the final state, the support element has a curved surface. The final state of the support member is set so that the first electrode unit is lifted away from the base substrate. Preferably, the first electrode unit is completely lifted out of the plane of the second electrode unit. The distance between the base substrate and the first electrode unit in this case is greater than the layer thickness of the electrode material layer. The bending of the support element from the initial state to the final state takes place without an external force effect only by the tensile and / or compressive stress of the at least one subunit. In particular, the support element is bent in the final state S-shaped.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Stützelement in dem Ausgangszustand zumindest teilweise mäanderförmig gebildet. Diese mäanderförmige Form erlaubt es, ein Stützelement mit einer vergleichsweise langen Mittellängslinie auf einer kleinen Fläche anzuordnen. Durch die vergleichsweise lange Mittellängslinie des Stützelements mit einer vorgegebenen Steigung wird ein Herausheben der ersten Elektrodeneinheit um eine relativ große Höhendifferenz beim Biegen des Stützelements erreicht.In a preferred embodiment, the support element is formed at least partially meandering in the initial state. This meandering shape makes it possible to arrange a support element with a comparatively long central longitudinal line on a small surface. Due to the comparatively long central longitudinal line of the support element with a predetermined pitch, a lifting of the first electrode unit is achieved by a relatively large height difference during bending of the support element.
In einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens umfasst das Bilden des Stützelements ein Aufbringen der mindestens einen Schicht aus dem Material mit der Zug- oder Druckspannung auf eine Teiloberfläche der Elektroden-Material-Schicht, und ein Unterteilen der Elektroden-Material-Schicht zum Bilden eines Verbindungsteils aus der Elektroden-Material-Schicht, welches die erste Elektrodeneinheit mit dem Grundsubstrat verbindet. Die hier genannten Verfahrensschritte lassen sich einfach und kostengünstig ausführen. Die in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch bei einem entsprechenden mikromechanischen Bauteil gewährleistet.In a further development of the production method, the forming of the support element comprises applying the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress to a partial surface of the electrode material layer, and dividing the electrode material layer to form a connecting part of the Electrode material layer connecting the first electrode unit to the base substrate. The process steps mentioned here can be carried out easily and inexpensively. The advantages described in the upper paragraphs are also ensured with a corresponding micromechanical component.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:
Fig. IA bis IC eine Draufsicht und zwei Querschnitte zum Darstellen einer ersten Ausführungs- form des mikromechanischen Bauteils;1A to 1C show a plan view and two cross sections to illustrate a first embodiment of the micromechanical component;
Fig. 2 einen Querschnitt zum Darstellen einer Funktionsweise der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;FIG. 2 shows a cross section for illustrating an operation of the first embodiment of the micromechanical component; FIG.
Fig. 3 A und B eine Draufsicht und einen Querschnitt zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;3 A and B show a plan view and a cross section to illustrate a second embodiment of the micromechanical component;
Fig. 4 einen Querschnitt zum Darstellen einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;4 shows a cross section for illustrating a third embodiment of the micromechanical component;
Fig. 5 einen Querschnitt zum Darstellen einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;5 shows a cross section for illustrating a fourth embodiment of the micromechanical component;
Fig. 6 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer ersten Ausführungsform des Herstel- lungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil;6 shows a flow chart for illustrating a first embodiment of the production method for a micromechanical component;
Fig. 7 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil; und7 shows a flow chart for illustrating a second embodiment of the production method for a micromechanical component; and
Fig. 8 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.8 is a flow chart illustrating a third embodiment of the manufacturing method for a micromechanical component.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die in den folgenden Absätzen beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils lassen sich beispielsweise in einem Head-up-Display im Kraftfahrzeug-Bereich einsetzen. Ebenso können die Ausführungsformen in Miniprojektoren im Consumer-Bereich eingesetzt werden. Denkbar ist auch eine Verwendung der Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils als Schalter in optischen Netzwerken (optical-cross connect) oder als Oberflächenscanner.The embodiments of the micromechanical component described in the following paragraphs can be used for example in a head-up display in the automotive sector. Likewise, the embodiments can be used in mini projectors in the consumer sector. Conceivable is also a use of the embodiments of the micromechanical device as a switch in optical networks (optical-cross connect) or as a surface scanner.
Fig. IA bis IC zeigen eine Draufsicht und zwei Querschnitte zum Darstellen einer ersten Ausfüh- rungsform des mikromechanischen Bauteils.1A to 1C show a plan view and two cross sections for illustrating a first embodiment of the micromechanical component.
Fig. IA zeigt eine Draufsicht auf eine Teiloberfläche eines mikromechanischen Bauteils 10 oberhalb einer Symmetrieachse 11. Das mikromechanische Bauteil 10 weist als verstellbares Stellelement eine Spiegelplatte 12 auf. Die hier beschriebene Ausführungsform ist jedoch nicht auf die Spiegelplatte 12 als Stellelement beschränkt. Anstelle der Spiegelplatte 12 kann das mikromechanische Bauteil 10 auch ein anderes Stellelement, beispielsweise eine Mikropinzette oder einen Schalter mit einem kapazitiven oder einem ohmschen Kontakt, aufweisen.1A shows a plan view of a partial surface of a micromechanical component 10 above an axis of symmetry 11. The micromechanical component 10 has a mirror plate 12 as an adjustable actuating element. However, the embodiment described here is not limited to the mirror plate 12 as an actuator. Instead of the mirror plate 12, the micromechanical component 10 may also have another actuating element, for example a micropincette or a switch with a capacitive or an ohmic contact.
Die Spiegelplatte 12 ist an eine erste Elektrodeneinheit 14 gekoppelt, welche gegenüber einem Grund- substrat 16 des mikromechanischen Bauteils 10 verstellbar ist. Demgegenüber sind eine zweite Elektrodeneinheit 18 und eine dritte Elektrodeneinheit 20 unverstellbar zum Grundsubstrat 16 angeordnet. Die Elektrodeneinheiten 14, 18 und 20 sind in dem dargestellten Beispiel als Kammelektroden ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen bestimmten Elektrodentyp oder eine bestimmte Anzahl von Elektrodenfingern 14a, 18a oder 20a der Elektrodeneinheiten 14, 18 oder 20 be- schränkt.The mirror plate 12 is coupled to a first electrode unit 14, which is adjustable relative to a base substrate 16 of the micromechanical component 10. In contrast, a second electrode unit 18 and a third electrode unit 20 are arranged unadjustable to the base substrate 16. The electrode units 14, 18 and 20 are formed in the illustrated example as comb electrodes. However, the present invention is not limited to a particular type of electrode or a certain number of electrode fingers 14a, 18a or 20a of the electrode units 14, 18 or 20.
Die Elektrodeneinheiten 14, 18 und 20 sind so ausgelegt, dass eine Spannung zwischen den beiden Elektrodeneinheiten 14 und 18 oder zwischen den beiden Elektrodeneinheiten 14 und 20 anlegbar ist. Liegt keine Spannung zwischen den Elektrodeneinheiten 14, 18 oder 20 an, so befindet sich die erste Elektrodeneinheit 14 in einer Ausgangsstellung über den beiden Elektrodeneinheiten 18 und 20. In der Ausgangsstellung wird die erste Elektrodeneinheit 14 zusammen mit der Spiegelplatte 12 mittels mehrerer Stützelemente 22 von den auf dem Grundsubstrat 16 ausgebildeten Sockelelementen 24 abgestützt.The electrode units 14, 18 and 20 are designed so that a voltage between the two electrode units 14 and 18 or between the two electrode units 14 and 20 can be applied. If there is no voltage between the electrode units 14, 18 or 20, then the first electrode unit 14 is in an initial position above the two electrode units 18 and 20. In the initial position, the first electrode unit 14 together with the mirror plate 12 by means of several support elements 22 of the supported on the base substrate 16 formed base elements 24.
Fig. IB zeigt einen Querschnitt entlang einer Linie A-A' der Fig. IA zum Darstellen der Funktionsweise der Stützelemente 22. Die Linie A-A' verläuft dabei durch die Mittellängslinie der gezeigten Stützelemente 22.FIG. 1B shows a cross-section along a line A-A 'of FIG. 1A for illustrating the mode of operation of the support elements 22. The line A-A' extends through the central longitudinal line of the support elements 22 shown.
Die gezeigten Stützelemente 22 weisen Verbindungsteile 23 auf, welche an je einem ihrer Enden an einem der beiden Sockelelemente 24 befestigt sind. Die anderen Enden der Verbindungsteile 23 der Stützelemente 22 sind fest an der ersten Elektrodeneinheit 14 angeordnet. Vorzugsweise sind die Spiegelplatte 12, die erste Elektrodeneinheit 14, die Verbindungsteile 23 und die beiden Sockelelemente 24 einstückig miteinander ausgebildet.The support elements 22 shown have connecting parts 23, which are fastened at one of their ends to one of the two base elements 24. The other ends of the connection parts 23 of the support members 22 are fixedly arranged on the first electrode unit 14. Preferably, the Mirror plate 12, the first electrode unit 14, the connecting parts 23 and the two base elements 24 integrally formed with each other.
Die Sockelelemente 24 sind innerhalb der Ebene der zweiten Elektrodeneinheit 18 und der dritten Elektrodeneinheit 20 angeordnet. Vorzugsweise weisen die Sockelelemente 24 eine Ausdehnung senkrecht zur Oberfläche des Grundsubstrats 16 auf, welche gleich der Ausdehnung der Elektrodeneinheiten 18 und 20 senkrecht zur Oberfläche des Grundsubstrats 16 ist. Die Sockelelemente 24 und die Elektrodeneinheiten 18 und 20 sind mittels der auf der Oberfläche des Grundsubstrats 16 ausgebildeten Restbereiche 26 einer teilweise geätzten Nivellierschicht von dem Grundsubstrat 16 elektrisch isoliert.The pedestals 24 are disposed within the plane of the second electrode unit 18 and the third electrode unit 20. Preferably, the base elements 24 have an extent perpendicular to the surface of the base substrate 16, which is equal to the extent of the electrode units 18 and 20 perpendicular to the surface of the base substrate 16. The pedestals 24 and the electrode units 18 and 20 are electrically insulated from the base substrate 16 by means of the remainder regions 26 of a partially etched leveling layer formed on the surface of the base substrate 16.
Um die erste Elektrodeneinheit 14 und die Spiegelplatte 12 aus der Ebene der Sockelelemente 24, der zweiten Elektrodeneinheit 18 und der dritten Elektrodeneinheit 20 herauszuheben, sind die beiden Stützelemente 22 entsprechend gebogen. Dazu ist eine Oberfläche eines jeden Verbindungsteils 23 zumindest teilweise mit einer ersten Schicht 28 aus einem Material mit einer Druckspannung und mit einer zweiten Schicht 30 aus einem Material mit einer Zugspannung bedeckt. Die beiden Schichten 28 und 30 sind vorzugsweise so auf jedes der beiden gezeigten Verbindungsteile 23 aufgebracht, dass die Schicht 28 aus dem Material mit der Druckspannung eine Teiloberfläche des Stützelements 22 nahe der ersten Elektrodeneinheit 14 bildet. Demgegenüber bildet die Schicht 30 aus dem Material mit der Zugspannung eine Teiloberfläche des Stützelements 22, welche nahe dem Sockelelement 24 liegt.In order to lift the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 out of the plane of the base elements 24, the second electrode unit 18 and the third electrode unit 20, the two support elements 22 are bent accordingly. For this purpose, a surface of each connecting part 23 is at least partially covered with a first layer 28 of a material having a compressive stress and with a second layer 30 of a material having a tensile stress. The two layers 28 and 30 are preferably applied to each of the two shown connection parts 23 such that the layer 28 of the material with the compressive stress forms a partial surface of the support element 22 near the first electrode unit 14. In contrast, the layer 30 of the material with the tensile stress forms a partial surface of the support element 22, which lies close to the base element 24.
Die Schichten 28 und 30 bestehen aus zwei verschiedenen Materialien, wobei ein erstes Material einen Temperaturausdehnungskoeffizienten größer als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbin- dungsteile 23 hat und ein zweites Material einen Temperaturausdehnungskoeffizienten kleiner als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 hat. Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass keine der beiden Schichten 28 und 30 einen Temperaturausdehnungskoeffizienten gleich dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Verbindungsteile 23 aufweist. Der Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 ist beispielsweise der Temperaturausdehnungskoeffizient von Polysilizium.The layers 28 and 30 are made of two different materials, wherein a first material has a coefficient of thermal expansion greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23 and a second material has a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23. It is expressly pointed out here that neither of the two layers 28 and 30 has a temperature expansion coefficient equal to the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23. The temperature expansion coefficient of the connection parts 23 is, for example, the temperature expansion coefficient of polysilicon.
Beispielsweise werden die Schichten 28 und 30 bei einer Temperatur unter der Betriebstemperatur des mikromechanischen Bauteils 10 auf die Verbindungsteile 23 aufgebracht. Die erste Schicht 28 mit der Druckspannung ist in diesem Fall ein Material, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient größer als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 ist. Dies führt dazu, dass sich die erste Schicht 28 stärker als die Verbindungsteile 23 ausdehnt und dabei die Stützelemente in eine der ersten Schicht 28 entgegen gerichtete Richtung biegt. Entsprechend wird als zweite Schicht 30 zur Erzeugung der Zugspannung ein Material mit einem Temperaturausdehnungskoeffizient größer als dem Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 verwendet. Bei einer Abkühlung schrumpft die Schicht 30 stärker als die Verbindungsteile 23 aus und bewirkt somit ein Biegen der Stützelemente 22 in Richtung der Schicht 30.By way of example, the layers 28 and 30 are applied to the connecting parts 23 at a temperature below the operating temperature of the micromechanical component 10. The first layer 28 with the compressive stress in this case is a material whose coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23. As a result, the first layer 28 expands more strongly than the connecting parts 23, thereby bending the support elements in a direction opposing the first layer 28. Accordingly, as the second stress generating layer 30, a material having a coefficient of thermal expansion becomes larger than the temperature expansion coefficient of the connecting parts 23 used. Upon cooling, the layer 30 shrinks more than the connecting portions 23 and thus causes bending of the support members 22 in the direction of the layer 30th
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schichten 28 und 30 bei einer Temperatur über der Betriebstemperatur des mikromechanischen Bauteils 10 auf die Verbindungsteile 23 aufzubringen. Die erste Schicht 28 mit der Druckspannung ist dann ein Material mit einem Temperaturausdehnungskoeffizient kleiner als dem Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 und die zweite Schicht 30 mit der Zugspannung ist ein Material, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient größer als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Verbindungsteile 23 ist.Of course, it is also possible to apply the layers 28 and 30 to the connecting parts 23 at a temperature above the operating temperature of the micromechanical component 10. The first layer 28 with the compressive stress is then a material having a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23 and the second layer 30 with the tensile stress is a material whose coefficient of thermal expansion is greater than the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
Aufgrund der aufgebrachten Schichten 28 und 30 wirkt ein Bimorph-Effekt auf jedes der Stützelemente 22. Der Bimorph-Effekt gleicht dem Bimetall-Effekt, ist jedoch nicht auf die Verwendung von Metallen zur Beschichtung der Oberflächen der Verbindungsteile 23 beschränkt. Durch den Bimorph- Effekt wird jedes Stützelement 22 so gebogen, dass seine Form angenähert als S-förmig beschreibbar ist. Die Schicht 28 mit der Druckspannung drückt die von der ersten Elektrodeneinheit 14 abgewandten Bereiche des Stützelements 22 in Richtung des Grundsubstrats 16. Demgegenüber zieht die Schicht 30 mit der Zugspannung die Bereich des Stützelements 22 nahe der ersten Elektrodeneinheit 14 in eine Richtung weg von dem Grundsubstrat 16. Auf diese Weise werden die Stützelemente 22 so gebogen, dass die erste Elektrodeneinheit 14 und die Spiegelplatte 12 aus der Ebene der beiden gezeigten Sockelelemente 24 und der Elektrodeneinheiten 18 und 20 herausragen.Due to the applied layers 28 and 30, a bimorph effect acts on each of the support members 22. The bimorph effect is similar to the bimetallic effect, but is not limited to the use of metals to coat the surfaces of the connectors 23. Due to the bimorph effect, each support element 22 is bent so that its shape can be approximately described as S-shaped. The compressive stress layer 28 pushes the portions of the support member 22 away from the first electrode unit 14 toward the base substrate 16. In contrast, the tensile stress layer 30 pulls the portion of the support member 22 near the first electrode unit 14 in a direction away from the base substrate 16 In this way, the support members 22 are bent so that the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 protrude out of the plane of the two base members 24 and the electrode units 18 and 20 shown.
Der minimale Abstand dl zwischen der ersten Elektrodeneinheit 14 in der Ausgangsstellung und dem Grundsubstrat 16 ist somit deutlich größer als der minimale Abstand d2 der zweiten Elektrodeneinheit 18 zum Grundsubstrat 16, bzw. der dritten Elektrodeneinheit 20 zum Grundsubstrat 16. Vorzugsweise ist der minimale Abstand dl größer als ein Abstand d3 einer von dem Grundsubstrat 16 abgewandten Fläche der Elektrodeneinheit 18 oder der Elektrodeneinheit 20 zum Grundsubstrat 16.The minimum distance dl between the first electrode unit 14 in the starting position and the base substrate 16 is thus significantly greater than the minimum distance d2 of the second electrode unit 18 to the base substrate 16, or the third electrode unit 20 to the base substrate 16. Preferably, the minimum distance dl is greater as a distance d3 of a surface of the electrode unit 18 or the electrode unit 20 facing away from the base substrate 16 from the base substrate 16.
Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herausdrücken der ersten Elektrodeneinheit 14 und der Spiegelplatte 12 aus der Ebene der Elektrodeneinheiten 18 und 20 und der Sockelelemente 24 ohne eine Fremdkrafteinwirkung lediglich aufgrund der Druckspannung der Schicht 28 und/oder der Zugspannung der Schicht 30 erfolgt. Wie weiter unten genauer ausgeführt wird, ist es somit möglich, die Elektrodeneinheiten 14, 18 und 20, die Spiegelplatte 12, die Verbindungsteile 23 und die Sockelelemente 24 aus einer Elektroden-Material-Schicht, welche auf das Grundsubstrat 16 mit einer isolie- renden Oberfläche aufgebracht wird, herzustellen. In einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform kann eine Aussparung mit den Grenzlinien 32 in das Grundsubstrat 16 geätzt werden. Anschließend kann eine von den Schichten 28 und 30 weggerichtete Seite der Stützelemente 22 mit mindestens einer weiteren Schicht 28 oder 30 aus einem Material mit einer Zug- oder Druckspannung zumindest teilweise bedeckt werden. Auf diese Weise kann die Hub Wirkung der Stützelemente 22 auf die erste Elektrodeneinheit 14 und die Spiegelplatte 12 verstärkt werden.It is expressly pointed out here that the pressing out of the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 from the plane of the electrode units 18 and 20 and the base elements 24 takes place without an external force only due to the compressive stress of the layer 28 and / or the tensile stress of the layer 30. As will be explained in more detail below, it is thus possible for the electrode units 14, 18 and 20, the mirror plate 12, the connection parts 23 and the base elements 24 made of an electrode material layer, which on the base substrate 16 with an insulating surface is applied to produce. In a development of the first embodiment, a recess with the boundary lines 32 can be etched into the base substrate 16. Subsequently, a side of the support elements 22 directed away from the layers 28 and 30 can be at least partially covered with at least one further layer 28 or 30 of a material with a tensile or compressive stress. In this way, the stroke effect of the support members 22 on the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 can be enhanced.
Fig. IC zeigt einen Querschnitt zum Darstellen einer Funktionsweise der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. Der Querschnitt verläuft dabei entlang der Linie B-B' der Fig. IA . Da- bei liegt zwischen den Elektrodeneinheiten 14, 18 oder 20 keine Spannung U an.FIG. 1C shows a cross-section to illustrate an operation of the first embodiment of the micromechanical component. The cross section runs along the line B-B 'of Fig. IA. In this case, there is no voltage U between the electrode units 14, 18 or 20.
In der Ausgangsstellung verläuft die erste Elektrodeneinheit 14 parallel zur Oberfläche des Grundsubstrats 16. Entsprechend ist auch die Spiegelplatte 12 in ihrer Ausgangsstellung bei keinem Potentialunterschied zwischen den Elektrodeneinheiten 14, 18 oder 20 parallel zur Oberfläche des Grundsubstrats 16 ausgerichtet.In the initial position, the first electrode unit 14 extends parallel to the surface of the base substrate 16. Correspondingly, the mirror plate 12 is aligned in its initial position with no potential difference between the electrode units 14, 18 or 20 parallel to the surface of the base substrate 16.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt zum Darstellen einer Funktionsweise der ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. Der Querschnitt verläuft dabei entlang der Linie B-B' der Fig. IA. Dabei liegt zwischen den Elektrodeneinheiten 14 und 18 eine Spannung U ungleich Null an.FIG. 2 shows a cross section for illustrating a mode of operation of the first embodiment of the micromechanical component. FIG. The cross section runs along the line B-B 'of Fig. IA. In this case, there is a voltage U not equal to zero between the electrode units 14 and 18.
Aufgrund der zwischen den Elektrodeneinheiten 14 und 18 angelegten Spannung U wirkt ein Drehmoment M in Richtung der zweiten Elektrodeneinheit 18 auf die erste Elektrodeneinheit 14. Die erste Elektrodeneinheit 14 wird aus ihrer Ausgangslage um einen Verstellwinkel α um ihre Mittellängsachse gedreht. Dabei wird auch die an die erste Elektrodeneinheit 14 gekoppelte Spiegelplatte 12 aus ihrer Ausgangslage um den Verstellwinkel α mitgedreht. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Laserstrahl zum Projizieren eines Videobilds abgelenkt werden. Derartige Mikrospiegel werden beispielsweise im Consumer-Bereich oder in einem Kraftfahrzeug verwendet.Due to the voltage U applied between the electrode units 14 and 18, a torque M acts in the direction of the second electrode unit 18 on the first electrode unit 14. The first electrode unit 14 is rotated from its initial position by an adjustment angle α about its central longitudinal axis. In this case, the coupled to the first electrode unit 14 mirror plate 12 is rotated from its initial position by the adjustment angle α. In this way, for example, a laser beam for projecting a video image can be deflected. Such micromirrors are used for example in the consumer sector or in a motor vehicle.
Fig. 3A und B zeigen eine Draufsicht und einen Querschnitt zum Darstellen einer zweiten Ausfüh- rungsform des mikromechanischen Bauteils.FIGS. 3A and B show a top view and a cross section for illustrating a second embodiment of the micromechanical component.
Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf eine Teiloberfläche eines mikromechanischen Bauteils 40 oberhalb einer Symmetrieachse 41. Das mikromechanische Bauteil 40 weist die schon beschriebenen Komponenten 12 bis 20 und 24 auf. Allerdings sind die Stützelemente des mikromechanischen Bauteils 40 gegenüber der oben beschriebenen Ausführungsform anders ausgebildet. Das dargestellte Stützelement des mikromechanischen Bauteils 40 umfasst zwei mäanderförmige Abschnitte 42 und eine Torsionsfeder 44. Jeder der beiden dargestellten mäanderförmigen Abschnitte 42 ist an einem Ende an einem Sockelelement 24 befestigt. Das andere Ende jedes mäanderförmigen Abschnitts 42 ist an der Torsionsfeder 44 befestigt, welche die erste Elektrodeneinheit 14 mit den beiden dargestellten mäanderförmigen Abschnitten 42 verbindet.FIG. 3A shows a plan view of a partial surface of a micromechanical component 40 above an axis of symmetry 41. The micromechanical component 40 has the components 12 to 20 and 24 already described. However, the support elements of the micromechanical device 40 are formed differently from the embodiment described above. The illustrated support element of the micromechanical component 40 comprises two meander-shaped sections 42 and a torsion spring 44. Each of the two meander-shaped sections 42 shown is fastened to a base element 24 at one end. The other end of each meandering section 42 is attached to the torsion spring 44, which connects the first electrode unit 14 with the two meandering sections 42 shown.
Jede der beiden mäanderförmigen Abschnitte 42 weist eine von dem Grundsubstrat 16 abgewandte Oberfläche auf, welche teilweise mit den oben schon genannten Schichten 28 und 30 bedeckt ist. Die Schicht 28 aus dem Material mit der Druckspannung erstreckt sich von der Torsionsfeder 44 zu einer Mitte des mäanderförmigen Abschnitts 42. Die dem Sockelelement 24 zugewandte Seite der Oberfläche des mäanderförmigen Abschnitts 42 ist mit der Schicht 30 aus dem Material mit der Zugspannung bedeckt. Wie oben schon beschrieben, weisen die Schichten 28 und 30 einen von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Verbindungsteile 23 abweichenden Temperaturausdehnungskoeffizienten auf.Each of the two meander-shaped sections 42 has a surface facing away from the base substrate 16, which is partially covered by the above-mentioned layers 28 and 30. The layer 28 of the material with the compressive stress extends from the torsion spring 44 to a center of the meandering section 42. The side of the surface of the meandering section 42 facing the base element 24 is covered with the layer 30 of the material with the tensile stress. As already described above, the layers 28 and 30 have a temperature expansion coefficient deviating from the coefficient of thermal expansion of the connecting parts 23.
Aufgrund der mäanderförmigen Abschnitte 42 steht eine vergrößerte Oberfläche der Stützelemente zum Aufbringen der Schichten 28 und 30 zur Verfügung. Zusätzlich wird die Mittellängslinie der Stützelemente verlängert. Somit können die erste Elektrodeneinheit 14 und die Spiegelplatte 12 in einem größeren Abstand dl zum Grundsubstrat 16 gehoben werden. Durch diese Vergrößerung des Abstands dl ist eine größere Spiegelauslenkung möglich. Die Torsionsfeder 44 mit einer reduzierten Breite senkrecht zur Längsrichtung der Torsionsfeder 44 vereinfacht das Verstellen der ersten Elektrodeneinheit 14, bzw. der Spiegelplatte 12. Durch eine zusätzliche Verschmälerung, Verjüngung und/oder vertikale Abdünnung kann die Federsteifigkeit der Stützelemente 23 ebenso beeinflusst werden.Due to the meandering sections 42, an enlarged surface of the support elements for applying the layers 28 and 30 is available. In addition, the central longitudinal line of the support elements is extended. Thus, the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 can be lifted at a greater distance dl to the base substrate 16. By increasing the distance dl a larger mirror deflection is possible. The torsion spring 44 with a reduced width perpendicular to the longitudinal direction of the torsion spring 44 simplifies the adjustment of the first electrode unit 14, or the mirror plate 12. By additional narrowing, taper and / or vertical thinning, the spring stiffness of the support elements 23 can also be influenced.
Auf der Oberfläche des Grundsubstrats 16 ist zusätzlich eine integrierte Schaltung 46 angeordnet. Mittels der integrierten Schaltung 46 können beispielsweise die Signale zum Ansteuern der Elektro- deneinheiten 14, 18 und 20 aufbereitet werden. Vorzugsweise wird die integrierte Schaltung 46 in einem monokristallinen Bereich der Funktionsschicht des Grundsubstrats 16 gebildet. Das Ausbilden der mäanderförmigen Abschnitte 42 gewährleistet, dass trotz der relativ langen Gesamtlänge desOn the surface of the base substrate 16, an integrated circuit 46 is additionally arranged. By means of the integrated circuit 46, for example, the signals for driving the electrode deneinheiten 14, 18 and 20 can be processed. Preferably, the integrated circuit 46 is formed in a monocrystalline region of the functional layer of the base substrate 16. The formation of the meandering sections 42 ensures that despite the relatively long overall length of the
Stützelements eine ausreichende Anbringfläche für die integrierte Schaltung 46 zur Verfügung steht.Support member has a sufficient mounting surface for the integrated circuit 46 is available.
Fig. 3B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C-C der Fig. 3A. Zu erkennen sind dabei Restabschnitte 48 einer strukturierten Isolations- und/oder Opferschicht zwischen den Elektrodeneinheiten 18 und 20 und dem Grundsubstrat 16. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt zum Darstellen einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.Fig. 3B shows a cross section along the line CC of Fig. 3A. Remaining portions 48 of a structured insulation and / or sacrificial layer between the electrode units 18 and 20 and the base substrate 16 can be seen. 4 shows a cross-section to illustrate a third embodiment of the micromechanical component.
Das dargestellte mikromechanische Bauteil 50 umfasst die oben schon beschriebenen Komponenten 12 bis 20 und 24. Im Gegensatz zu den oben erläuterten Ausführungsformen weisen die Stützelemente 52 des mikromechanischen Bauteils 50, bzw. die Verbindungsteile 23 der Stützelemente 52, jedoch eine minimale Höhe hl senkrecht zur Oberfläche des Grundsubstrats 16 auf, welche deutlich kleiner als eine minimale Höhe h2 des Sockelelements 24 oder kleiner als eine minimale Höhe h3 einer Elekt- rodeneinheit 14, 18 oder 20 senkrecht zur Oberfläche des Grundsubstrats 16 ist. Die minimale Höhe hl eines jeden Stützelements 52 kann beispielsweise durch einen zweistufigen Trenchprozess reduziert werden. Aufgrund der vergleichsweise kleinen minimalen Höhe hl der Stützelemente 52 wird der Bimorph-Effekt verstärkt, so dass die erste Elektrodeneinheit 14, bzw. die Spiegelplatte 12 weiter aus der Ebene der Komponenten 18, 20 und 24 herausgehoben wird. Zusätzlich sind die Elektrodeneinhei- ten 18 und 20 mittels einer strukturierten Oxidschicht 54 von dem Grundsubstrat 16 elektrisch isoliert.The illustrated micromechanical component 50 comprises the above-described components 12 to 20 and 24. In contrast to the embodiments described above, the support elements 52 of the micromechanical component 50, or the connecting parts 23 of the support members 52, but a minimum height hl perpendicular to the surface of the base substrate 16, which is significantly smaller than a minimum height h2 of the base element 24 or smaller than a minimum height h3 of an electrode unit 14, 18 or 20 perpendicular to the surface of the base substrate 16. The minimum height h1 of each support element 52 can be reduced, for example, by a two-stage trench process. Due to the comparatively small minimum height hl of the support elements 52, the bimorph effect is enhanced so that the first electrode unit 14 or the mirror plate 12 is further lifted out of the plane of the components 18, 20 and 24. In addition, the electrode units 18 and 20 are electrically insulated from the base substrate 16 by means of a patterned oxide layer 54.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt zum Darstellen einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.5 shows a cross-section to illustrate a fourth embodiment of the micromechanical component.
Das dargestellte mikromechanische Bauteil 60 hat die oben beschriebenen Komponenten 12 bis 20 und 24. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Stützelement 62 des mikromechanischen Bauteil 60 ausschließlich aus den Schichten 28 und 30 zusammengesetzt. Die als Spiegelaufhängung ausgebildeten Stützelemente 62 bestehen damit lediglich aus einem Bimorph.The illustrated micromechanical component 60 has the components 12 to 20 and 24 described above. In contrast to the embodiments described above, the support elements 62 of the micromechanical component 60 are composed exclusively of the layers 28 and 30. The trained as a mirror suspension support elements 62 thus consist only of a bimorph.
Bei dem dargestellten mikromechanischen Bauteil 60 weist jedes Stützelement 62 eine untere Lage aus einem Abschnitt der Schicht 30 und einem Abschnitt der Schicht 28 auf. Auf die untere Lage ist eine obere Lage aufgebracht, wobei der Abschnitt der Schicht 28 der unteren Lage von einem Abschnitt der Schicht 30 der oberen Lage abgedeckt wird. Entsprechend deckt ein Abschnitt der Schicht 28 der oberen Lage den Abschnitt der Schicht 30 der unteren Lage ab.In the illustrated micromechanical device 60, each support member 62 has a lower layer of a portion of the layer 30 and a portion of the layer 28. An upper layer is applied to the lower layer, the portion of the lower layer layer 28 being covered by a portion of the upper layer layer 30. Accordingly, a portion of the upper layer layer 28 covers the portion of the lower layer layer 30.
Durch die ausschließliche Verwendung der Materialien der Schichten 28 und 30 zum Herstellen der Stützelemente 62 ist gewährleistet, dass sich die Stützelemente 62 automatisch ohne eine Fremdkraft- einwirkung in einen gewünschten Endzustand biegen. Der Endzustand in näherungsweise eine S-Form der Stützelemente 62. Nach dem Biegen der Stützelemente 62 in den Endzustand weisen die erste Elektrodeneinheit 14 und die Spiegelplatte 12 einen möglichst großen minimalen Abstand dl zum Grundsubstrat 16 auf. Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer ersten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.The exclusive use of the materials of the layers 28 and 30 for producing the support elements 62 ensures that the support elements 62 automatically bend into a desired end state without any external force. The final state in approximately an S-shape of the support members 62. After bending the support members 62 in the final state, the first electrode unit 14 and the mirror plate 12 as large a minimum distance dl to the base substrate 16. 6 shows a flowchart for illustrating a first embodiment of the production method for a micromechanical component.
In einem ersten Schritt Sl des Verfahrens wird eine Elektroden-Material-Schicht, vorzugsweise PoIy- silizium oder ein kristallines Silizium, auf ein Grundsubstrat, vorzugsweise mit zumindest einer isolierenden Teiloberfläche, aufgebracht. Als Grundsubstrat kann ein Siliziumwafer verwendet werden, dessen Oberfläche, beispielsweise aufgrund einer thermischen Oxidierung, zumindest teilweise mit einem Oxid bedeckt ist. Unter dem Aufbringen einer Elektroden-Material-Schicht auf dem Grundsubstrat kann auch ein Bereitstellen eines SOI-Wafers verstanden werden.In a first step S 1 of the method, an electrode material layer, preferably silicon or a crystalline silicon, is applied to a base substrate, preferably with at least one insulating sub-surface. As a base substrate, a silicon wafer can be used, the surface of which, for example due to thermal oxidation, is at least partially covered with an oxide. The application of an electrode material layer on the base substrate can also be understood as providing an SOI wafer.
In einem Schritt S2 wird zumindest eine erste Elektrodeneinheit und eine von der ersten Elektroden- einheit elektrisch isolierte zweite Elektrodeneinheit aus der Elektroden-Material-Schicht gebildet. In einem Schritt S3 wird mindestens ein Stützelement zum Abstützen der ersten Elektrodeneinheit von dem Grundsubstrat hergestellt. Der Schritt S3 kann vor, nach oder zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Schritt S2 ausgeführt werden. Das hergestellte Stützelement umfasst mindestens eine Schicht aus einem Material mit einer Zug- oder Druckspannung. Beispielsweise wird die mindestens eine Schicht aus dem Material mit der Zug- oder Druckspannung auf ein aus der Elektroden-Material-Schicht geformtes Stützelement aufgebracht. Ebenso kann das Stützelements lediglich aus der mindestens einen Schicht aus dem Material mit der Zug- oder Druckspannung hergestellt werden.In a step S2, at least a first electrode unit and a second electrode unit which is electrically insulated from the first electrode unit are formed from the electrode material layer. In a step S3, at least one support element for supporting the first electrode unit is produced from the base substrate. The step S3 may be performed before, after, or at least partially simultaneously with the step S2. The support element produced comprises at least one layer of a material with a tensile or compressive stress. For example, the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress is applied to a support element formed from the electrode material layer. Likewise, the support member can be made only of the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress.
In einem späteren Schritt S4 wird das Stützelement ohne eine Fremdkrafteinwirkung lediglich aufgrund der Zug- oder Druckspannung der mindestens einen Schicht gebogen. Dies bewirkt, dass die erste Elektrodeneinheit aus der Ebene der zweiten Elektrodeneinheit zumindest teilweise herausgehoben wird. Die erste Elektrodeneinheit weist nach dem Schritt S4 einen größeren Abstand zum Grund- substrat auf, als die zweite Elektrodeneinheit.In a later step S4, the support element is bent without an external force only due to the tensile or compressive stress of the at least one layer. This causes the first electrode unit to be at least partially lifted out of the plane of the second electrode unit. The first electrode unit has, after the step S4, a greater distance to the base substrate than the second electrode unit.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer zweiten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.FIG. 7 shows a flowchart for illustrating a second embodiment of the production method for a micromechanical component.
In einem ersten Schritt SlO wird eine Opferschicht, beispielsweise ein Oxid, auf einer Oberfläche eines Grundsubstrats gebildet. Das Grundsubstrat ist vorzugsweise ein Siliziumwafer. Dann wird die oben schon beschriebene eine Elektroden-Material-Schicht auf die Opferschicht aufgebracht (Schritt Si l).In a first step S10, a sacrificial layer, for example an oxide, is formed on a surface of a base substrate. The base substrate is preferably a silicon wafer. Then, the above-described one electrode material layer is applied to the sacrificial layer (step Si l).
In einem weiteren Schritt S12 wird mindestens eine Schicht aus einem Material mit einer Zug- oderIn a further step S12, at least one layer of a material with a tensile or
Druckspannung auf zumindest einer Teiloberfläche der Elektroden-Material-Schicht abgeschieden und strukturiert. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Schritt S 12 die Teilschritte S 12a und S 12b. In Teilschritt S 12a wird eine erste Schicht aus einem Material mit einer Zugspannung auf der Elektroden-Material-Schicht gebildet. Vorzugsweise umfasst die Schicht aus dem Material mit der Zugspannung ein Nitrid und/oder ein Metall, wie beispielsweise Titan, Wolfram und/oder Tantal. Vorzugsweise kann die erste Schicht aus dem Material mit der Zugspannung über ein CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition) auf die Elektroden-Material-Schicht aufgebracht werden.Compressive stress deposited on at least a partial surface of the electrode material layer and structured. In the illustrated embodiment, step S 12 includes sub-steps S 12a and S 12b. In substep S 12a, a first layer of a material having a tensile stress is formed on the electrode material layer. Preferably, the layer of the material having the tensile stress comprises a nitride and / or a metal, such as titanium, tungsten and / or tantalum. Preferably, the first layer of the material with the tensile stress can be applied to the electrode material layer by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
In dem Teilschritt S 12b wird eine zweite Schicht aus einem Material mit einer Druckspannung, vorzugsweise Siliziumoxid, auf der Oberfläche der Elektroden-Material-Schicht gebildet. Bei einer Elektroden-Material-Schicht aus Silizium kann die Schicht aus dem Material mit der Druckspannung mit- tels eines thermischen Oxidierungsschritts gebildet werden.In substep S 12b, a second layer of a material having a compressive stress, preferably silicon oxide, is formed on the surface of the electrode material layer. In the case of an electrode material layer of silicon, the layer of the material with the compressive stress can be formed by means of a thermal oxidation step.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt Sl 3 wird mindestens ein Ätzschritt ausgeführt, um die mindestens zwei elektrisch voneinander isolierten Elektrodeneinheiten und mindestens ein von der ersten und der zweiten Schicht zumindest teilweise bedecktes Stützelement aus der Elektroden-Material- Schicht zu bilden. Bei der dargestellten Ausführungsform werden drei Ätzschritte S13a, S13b und S13c ausgeführt. Der Ätzschritt S13a ist ein Rückseiten-Trenchen mittels einer beispielsweise aus einem Lack oder einem Oxid zuvor hergestellten Trenchmaske. Als Ätzstopp für das Rückseiten- Trenchen dient die Opferschicht. Die Opferschicht dient auch als Ätzstopp für ein Vorderseiten- Trenchen mit einer Trenchmaske, beispielsweise aus einem Lack oder einem Oxid (Ätzschritt S 13b).In a subsequent method step Sl 3, at least one etching step is carried out in order to form the at least two electrode units electrically insulated from one another and at least one support element made of the electrode material layer at least partially covered by the first and the second layer. In the illustrated embodiment, three etching steps S13a, S13b, and S13c are performed. The etching step S13a is a backside trenching by means of a trench mask prepared beforehand, for example, from a varnish or an oxide. The sacrificial layer serves as etch stop for the backside trenching. The sacrificial layer also serves as an etch stop for a front side trench having a trench mask, for example, a resist or an oxide (etching step S 13b).
In dem abschließenden Ätzschritt S 13c wird die Opferschicht geätzt. Dies kann beispielsweise mittels eines HF-Gasphasenätzens, eines HF-Dampfätzens oder einem Ätzen in einer wässrigen HF-haltigen Lösung erfolgen. Auf diese Weise werden die Anbindungsb er eiche der Elektroden und der Spiegelaufhängung nicht vollständig unterätzt, so dass sie am Grundsubstrat angebunden bleiben.In the final etching step S 13c, the sacrificial layer is etched. This can be done, for example, by means of HF gas phase etching, HF vapor etching or etching in an aqueous HF-containing solution. In this way, the bonding electrodes of the electrodes and the mirror suspension are not completely undercut, so that they remain connected to the base substrate.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer dritten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.FIG. 8 shows a flow chart for illustrating a third embodiment of the manufacturing method for a micromechanical component.
In einem ersten Schritt S20 des Herstellungsverfahrens wird eine Isolierschicht, beispielsweise ein Oxid, auf einem Grundsubstrat gebildet. Die Isolierschicht wird anschließend strukturiert, wobei die Anbindungsstellen der später hergestellten Elektrodeneinheiten auf dem Grundsubstrat festgelegt werden. Dabei wird die Isolierschicht so strukturiert, dass die Elektrodenanbindungen später gegenüber dem Grundsubstrat elektrisch isoliert sind. Anschließend wird in einem Schritt S21 eine Opferschicht auf das Grundsubstrat aufgebracht und strukturiert. Die Opferschicht kann beispielsweise Silizium- germanium enthalten. Dann wird in einem Schritt S22 eine Elektroden-Material-Schicht auf dem Grundsubstrat mit der zumindest teilweise isolierenden Teiloberfläche gebildet. Die Elektroden- Material- Schicht kann beispielsweise Silizium oder Polysilizium enthalten. Auf der Elektroden-Material-Schicht wird eine Schicht aus einem Material mit einer Zug- oder Druckspannung gebildet (Schritt S23). Beispielsweise wird, wie oben schon beschrieben, eine Schicht aus einem Material mit einer Zugspannung auf die Elektroden-Material-Schicht aufgebracht (Teilschritt S23a). Die Schicht aus dem Material mit der Zugspannung kann ein Nitrid und/oder ein Metall, beispielsweise Titan, Wolfram oder Tantal, umfassen. Auch der oben beschriebene Schritt eines Bildens einer Schicht aus einem Material mit einer Druckspannung, vorzugsweise Siliziumoxid, kann ausgeführt werden (Teilschritt S23b).In a first step S20 of the manufacturing process, an insulating layer, for example an oxide, is formed on a base substrate. The insulating layer is then patterned, wherein the bonding sites of the later-manufactured electrode units are fixed on the base substrate. In this case, the insulating layer is structured so that the electrode connections are later electrically insulated from the base substrate. Subsequently, in a step S21, a sacrificial layer is applied to the base substrate and patterned. The sacrificial layer may contain, for example, silicon germanium. Then, in a step S22, an electrode material layer is formed on the base substrate having the at least partially insulating partial surface. The electrode material layer may contain, for example, silicon or polysilicon. On the electrode material layer, a layer of a material having a tensile or compressive stress is formed (step S23). For example, as already described above, a layer of a material with a tensile stress is applied to the electrode material layer (substep S23a). The layer of material with tensile stress may comprise a nitride and / or a metal, for example titanium, tungsten or tantalum. Also, the above-described step of forming a layer of a material having a compressive stress, preferably silica, may be carried out (substep S23b).
Anschließend wird mindestens ein Ätzschritt S24 ausgeführt, um die mindestens zwei Elektrodenein- heiten und mindestens ein Stützelement zum Abstützen einer Elektrodeneinheit zu bilden. Beispielsweise wird zuerst ein Vorderseiten-Trenchen (Teilschritt S24a) mit einer Trenchmaske, beispielsweise aus Lack oder einem Oxid, ausgeführt, wobei die Opferschicht als Ätzstopp dient. Als Alternative dazu kann auch in die Opferschicht oder durch die Opferschicht getrencht werden. Vorzugsweise wer- den dabei kleine Ätzöffnungen in das Stellelement getrencht, damit die Unterätzung nicht zu groß wird. Danach erfolgt ein Opferschichtätzen (Teilschritt S24b), zum Beispiel mittels ClF3 oder XeF2. Da Siliziumgermanium gegenüber ClF3 oder XeF2 eine deutlich höhere Ätzrate besitzt als Silizium, kann es bei einem Opferschichtätzen vollständig von dem Substrat entfernt werden. Die Anbindungs- bereiche der Elektroden und der Spiegelaufhängung sind somit direkt am Grundsubstrat angebunden.Subsequently, at least one etching step S24 is carried out to form the at least two electrode units and at least one support element for supporting an electrode unit. For example, a front side trenching (sub-step S24a) with a trench mask, for example made of lacquer or an oxide, is carried out first, the sacrificial layer serving as an etching stop. Alternatively, it may also be dipped into the sacrificial layer or through the sacrificial layer. In this case, small etching openings are preferably trimmed into the control element, so that the undercut is not too large. This is followed by sacrificial layer etching (sub-step S24b), for example by means of ClF 3 or XeF 2 . Since silicon germanium has a significantly higher etching rate than silicon with respect to ClF 3 or XeF 2 , it can be completely removed from the substrate in a sacrificial layer etching. The connection areas of the electrodes and the mirror suspension are thus connected directly to the base substrate.
In den in den oberen Absätzen beschriebenen Ausführungsformen wurden die Schichten 28 und 30 mit verschiedenen Temperaturausdehnungskoeffizienten zum Biegen mindestens eines Stützelements verwendet. Selbstverständlich kann auch nur eine der beiden Schichten 28 und 30 zum Verformen eines Stützelements auf das Stützelement aufgebracht werden. Somit lassen sich die hier beschriebenen Ausführungsformen auch vereinfachen. Anstelle oder zusätzlich zu den verschiedenen Temperaturausdehnungskoeffizienten können sich die Untereinheiten des mindestens einen Stützelements auch in ihren intrinsischen Spannungen unterscheiden. In the embodiments described in the above paragraphs, the layers 28 and 30 having different coefficients of thermal expansion were used to bend at least one support member. Of course, only one of the two layers 28 and 30 can be applied to deform a support element on the support element. Thus, the embodiments described herein can also be simplified. Instead of or in addition to the different coefficients of thermal expansion, the subunits of the at least one support element may also differ in their intrinsic stresses.

Claims

Ansprüche claims
1. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil (10,40,50,60) mit den Schritten:1. Manufacturing method for a micromechanical component (10, 40, 50, 60) with the steps:
Bilden einer ersten Elektrodeneinheit (14) auf einem Grundsubstrat (16), wobei die erste Elektroden- einheit (14) in einer ersten Stellung zu dem Grundsubstrat (16) gebildet wird;Forming a first electrode unit (14) on a base substrate (16), the first electrode unit (14) being formed in a first position to the base substrate (16);
Bilden eines Stützelements (22,42,44,52,62) mit einer ersten Untereinheit (23,28,30) mit einer ersten Eigenspannung und einer zweiten Untereinheit (23,28,30) mit einer von der ersten Eigenspannung abweichenden zweiten Eigenspannung, wobei das Stützelement (22, 42,44,52,62) so ausgebildet wird, dass es an einem ersten Ende des Stützelements (22, 42,44,52,62) an der ersten Elektrodeneinheit (14) und an einem zweiten Ende des Stützelements (22, 42,44,52,62) an dem Grundsubstrat (16) befestigt ist; undForming a support element (22, 42, 44, 52, 62) with a first subunit (23, 28, 30) having a first residual stress and a second subunit (23, 28, 30) with a second inherent stress deviating from the first inherent stress, wherein the support member (22, 42, 44, 52, 62) is formed to abut a first end of the support member (22, 42, 44, 52, 62) on the first electrode unit (14) and a second end of the support member Support member (22, 42, 44, 52, 62) is fixed to the base substrate (16); and
Biegen des Stützelements (22,42,44,52,62) aufgrund einer Differenz zwischen der ersten Eigenspan- nung der ersten Untereinheit (23,28,30) und der zweiten Eigenspannung der zweiten Untereinheit (23,28,30), wobei aufgrund des Biegens des Stützelements (22,42,44,52,62) die erste Elektrodeneinheit (14) aus der ersten Stellung zu dem Grundsubstrat (16) in eine zweite Stellung zu dem Grundsubstrat (16) verstellt wird.Bending the support element (22, 42, 44, 52, 62) on the basis of a difference between the first inherent stress of the first subunit (23, 28, 30) and the second residual stress of the second subunit (23, 28, 30) bending the support member (22, 42, 44, 52, 62), the first electrode unit (14) is moved from the first position to the base substrate (16) to a second position toward the base substrate (16).
2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Untereinheit (23,28,30) aus einem ersten Material mit einem ersten Temperaturausdehnungskoeffizienten und die zweite Untereinheit (23,28,30) aus einem zweiten Material mit einem von dem ersten Temperaturausdehnungskoeffizienten abweichenden zweiten Temperaturausdehnungskoeffizienten gebildet wird.2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the first subunit (23, 28, 30) consists of a first material having a first coefficient of thermal expansion and the second subunit (23, 28, 30) is made of a second material having a second temperature expansion coefficient different from the first temperature expansion coefficient is formed.
3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Untereinheit und die zweite Untereinheit so gebildet werden, dass die erste Untereinheit (23,28,30) als erste Eigenspannung eine erste intrinsische Spannung und die zweiten Untereinheit (23,28,30) als zweite Eigenspannung eine von der ersten intrinsischen Spannung abweichende zweite intrinsische Spannung aufweisen.3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the first subunit and the second subunit are formed such that the first subunit (23, 28, 30) has a first intrinsic stress as the first residual stress and the second subunit (23, 28, 30) as the second subunit Residual stress have a second intrinsic stress deviating from the first intrinsic stress.
4. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Elektroden-4. Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein an electrode
Material-Schicht auf das Grundsubstrat (16) aufgebracht wird, und wobei die erste Elektrodeneinheit (14) und mindestens eine von der ersten Elektrodeneinheit (14) elektrisch isolierte zweite Elektroden- einheit (18,20) aus der Elektroden-Material-Schicht gebildet werden.Material layer is applied to the base substrate (16), and wherein the first electrode unit (14) and at least one of the first electrode unit (14) electrically insulated second electrode unit (18,20) are formed from the electrode material layer.
5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei aus der Elektroden-Material-Schicht ein Ver- bindungsteil (23) als die erste Untereinheit des Stützelements (22, 42,44,52,62) gebildet wird, und wobei mindestens eine Schicht (28,30) als die zweite Untereinheit (28,39) auf dem Verbindungsteil (23) gebildet wird.5. A manufacturing method according to claim 4, wherein from the electrode material layer, a connection part (23) is formed as the first subunit of the support element (22, 42, 44, 52, 62), and at least one layer (28, 30) as the second subunit (28, 39) is formed on the connecting part (23).
6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei das Verbindungsteil (23) so gebildet wird, dass das Verbindungsteil (23) eine minimale Höhe (hl) senkrecht zu einer Oberfläche des GrundsubstratsA manufacturing method according to claim 5, wherein said connection part (23) is formed so that said connection part (23) has a minimum height (hl) perpendicular to a surface of said base substrate
(16) aufweist, welche kleiner aus eine minimale Höhe (h3) der ersten Elektrodeneinheit (14) und/oder der zweiten Elektrodeneinheit (18,20) senkrecht zu der Oberfläche des Grundsubstrats (16) ist.(16) which is smaller in a minimum height (h3) of the first electrode unit (14) and / or the second electrode unit (18,20) perpendicular to the surface of the base substrate (16).
7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei als die mindestens eine Schicht (28,30) eine erste Schicht (28), welche eine Druckspannung auf das Stützelement (22,42,44,52,62) ausübt, und eine zweite Schicht (30), welche eine Zugspannung auf das Stützelement (22,42,44,52,62) ausübt, auf dem Verbindungsteil (23) gebildet werden.A manufacturing method according to claim 5 or 6, wherein as the at least one layer (28, 30), a first layer (28) which applies compressive stress to the support member (22, 42, 44, 52, 62) and a second layer (30), which exerts a tensile stress on the support member (22,42,44,52,62) are formed on the connecting part (23).
8. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bilden des Stützelements (22, 42,44,52) folgende Schritte umfasst:The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein forming the support member (22, 42, 44, 52) comprises the steps of:
Bilden einer unteren Lage mit der ersten Untereinheit (28) und der zweiten Untereinheit (30); undForming a lower layer with the first subunit (28) and the second subunit (30); and
Bilden einer oberen Lage mit einer über der ersten Untereinheit (28) angeordneten dritten Untereinheit (30) aus dem zweiten Material der zweiten Untereinheit (30) und einer über der zweiten Untereinheit (30) angeordneten vierten Untereinheit (28) aus dem ersten Material der ersten Untereinheit (28).Forming an upper layer with a third subunit (30) of the second material of the second subunit (30) located above the first subunit (28) and a fourth subunit (28) of the first material of the first subunit (30) above the second subunit (30) Subunit (28).
9. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Elektrodeneinheit (14) aufgrund des Biegens des Stützelements (22,42,44,52,62) aus der ersten Stellung mit einem ersten Abstand (d2) zu dem Grundsubstrat in die zweite Stellung mit einem zweiten Abstand (dl) zu dem Grundsubstrat verstellt wird, und wobei der zweite Abstand (dl) größer als der erste Abstand (d2) ist.A manufacturing method according to any one of the preceding claims, wherein the first electrode unit (14), due to bending of the support member (22, 42, 44, 52, 62), from the first position at a first distance (d2) to the base substrate to the second position with a second distance (dl) to the base substrate, and wherein the second distance (dl) is greater than the first distance (d2).
10. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stützelement (22, 42,44,52,62) so gebildet wird, dass das Stützelement (22, 42,44,52,62) in einem Ausgangszustand eine erste Oberfläche aufweist, welche parallel zu einer Oberfläche der Elektroden-Material-Schicht und/oder der Oberfläche des Grundsubstrats (16) ausgerichtet ist, und wobei das Stützelement (22, 42,44,52,62) aufgrund der Differenz zwischen der ersten Eigenspannung und der zweiten Eigenspannung in einen Endzustand gebogen wird.A manufacturing method according to any one of the preceding claims, wherein the support member (22, 42, 44, 52, 62) is formed such that the support member (22, 42, 44, 52, 62) has a first surface in an initial state is aligned parallel to a surface of the electrode material layer and / or the surface of the base substrate (16), and wherein the support element (22, 42, 44, 52, 62) is bent to a final state due to the difference between the first residual stress and the second residual stress.
11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, wobei das Stützelement (22, 42,44,52,62) in dem Endzustand S-förmig gebogen ist.A manufacturing method according to claim 10, wherein said support member (22, 42, 44, 52, 62) is bent in an S-shape in the final state.
12. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stützelement (42,44) in dem Ausgangszustand zumindest teilweise mäanderförmig gebildet wird12. Production method according to one of the preceding claims, wherein the support element (42,44) is formed in the initial state at least partially meandering
13. Mikromechanisches Bauteil (10,40,50,60) mit13. Micromechanical component (10,40,50,60) with
einem Grundsubstrat (16);a base substrate (16);
einer auf dem Grundsubstrat (16) angeordneten ersten Elektrodeneinheit (14); unda first electrode unit (14) disposed on the base substrate (16); and
einem Stützelement (22,42,44,52,62) mit einer ersten Untereinheit (23,28,30) mit einer ersten Eigenspannung und einer zweiten Untereinheit (23,28,30) mit einer von der ersten Eigenspannung abweichenden zweiten Eigenspannung; wobeia support element (22, 42, 44, 52, 62) having a first sub-unit (23, 28, 30) with a first residual stress and a second sub-unit (23, 28, 30) with a second residual stress deviating from the first residual stress; in which
das Stützelement (22, 42,44,52,62) so ausgebildet ist, dass es an einem ersten Ende des Stützelements (22, 42,44,52,62) an der ersten Elektrodeneinheit (14) und an einem zweiten Ende des Stützelements (22, 42,44,52,62) an dem Grundsubstrat (16) befestigt ist, und wobeithe support member (22, 42, 44, 52, 62) is configured to abut on a first end of the support member (22, 42, 44, 52, 62) on the first electrode unit (14) and on a second end of the support member (22, 42, 44, 52, 62) is attached to the base substrate (16), and wherein
die erste Elektrodeneinheit (14) aufgrund einer Differenz zwischen der ersten Eigenspannung der ers- ten Untereinheit (23,28,30) und der zweiten Eigenspannung der zweiten Untereinheit (23,28,30) durch Biegen des Stützelements (22,42,44,52,62) aus einer ersten Stellung zu dem Grundsubstrat (16) in eine zweite Stellung zu dem Grundsubstrat (16) verstellbar ist. the first electrode unit (14) due to a difference between the first residual stress of the first subunit (23, 28, 30) and the second residual stress of the second subunit (23, 28, 30) by bending the support element (22, 42, 44) 52, 62) is adjustable from a first position to the base substrate (16) to a second position relative to the base substrate (16).
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