DE102007050002A1 - Mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement und Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen - Google Patents

Mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement und Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement mit optischer Funktion und Herstellungsverfahren. Dabei weist ein Substrat Elektroden und elektrische Kontaktierungen, ein optisches, zum Substrat auslenkbares elektrisch angesteuertes Element auf. Ein transparenter Deckel ist ebenfalls vorhanden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement mit optischer Funktion und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente zu schaffen, bei denen Reflexionen, die die Funktion des mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelements beeinträchtigen könnten, zu verringern oder sogar zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist dabei die optische Hauptsache des Deckels nicht senkrecht zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement mit optischer Funktion nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren zur Herstellung von mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 18.
  • Unter mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen mit optischer Funktion sind beispielsweise Scannerspiegel, Scanning-Gratings, Bolometer, Photodioden und Photodiodenarrays, CCD-Arrays, CMOS-Bildsensoren oder Lichtmodulatoren zu verstehen. Die Bauelemente müssen z. B. gegen Verschmutzung durch Partikel, Feuchtigkeit, hochenergetische Bestrahlung (UV, DUV) geschützt werden oder sogar im Vakuum betrieben werden. Es ist daher erwünscht, dass sie dicht verschlossen sind. Andererseits benötigen die Bauelemen te mindestens eine optische Schnittstelle, damit das dem mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelement zugeordnete Sensor- oder Aktorelement die einfallende Strahlung verarbeiten kann. Diese optische Schnittstelle wird in bekannter Weise durch ein für den gewünschten Wellenlängenbereich der Strahlung transparentes Fenster realisiert.
  • Als bekanntes Beispiel eines mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelements mit optischer Funktion ist in 1 schematisch ein mikromechanischer Scannerspiegel in einem vereinfacht dargestellten Standardgehäuse mit Glasdeckel dargestellt. Der Scannerspiegel 100 weist eine Substratstruktur 1 auf, dem ein angelenktes Spiegelelement 2 zugeordnet ist, das als verspiegelte Platte ausgebildet ist und um eine senkrecht zur Zeichenebene liegende Achse drehbar bzw. auslenkbar ist. Die Substratstruktur 1 ist über eine Kleberschicht 3 mit einem Gehäuseboden 4 verbunden. Auf einem Rahmen 5 des Gehäuses ist ein entspiegelter Glasdeckel 6 aufgebracht, der z. B. mittels eines Glaslots oder mittels eines Klebers mit dem Rahmen 5 verbunden ist, und insbesondere die Aufgabe hat, Verschmutzungen und Partikel von Scannerspiegel 100 bzw. von der Substratstruktur 1 und Spiegelelement 2 fernzuhalten.
  • Über Bondpads 7a und 7b wird eine elektrische Verbindung zu elektrischen Elementen am im Gehäuse hergestellt, wobei Bonddrähte und Kontakte in der Zeichnung zur Vereinfachung nicht gezeigt sind.
  • Ein solches in 1 dargestelltes mikromechanisches Bauelement kann hinsichtlich der Deckelung nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt werden, nämlich
    • a) durch Häusung von vereinzelten Chips,
    • b) durch Waferbonden zur Deckelung der Chips, und
    • c) durch Pick & Place.
  • Auch wenn es im Detail Abweichungen gibt, so können die drei Varianten im Wesentlichen wie folgt beschrieben werden.
  • Zu a) zunächst werden einzelne Chips, die beispielsweise die Substratstruktur 1, das auslenkbare Element 2 und nicht dargestellten Elektroden mit entsprechenden elektrischen Kontaktierungen, wie die Bondpads 7a, 7b beinhalten, durch Sägen, Laserschneiden oder gezieltes Brechen des Wafers, aus dem die einzelnen Chips bzw. Substratstrukturen hergestellt sind, erzeugt. Dann werden die vereinzelten Chips in ein Standard- oder Spezialgehäuse eingesetzt, z. B. durch Bonden, Kleben oder dergleichen. Anschließend wird die elektrische Kontaktierung mittels Drahtbonden durchgeführt. Alternativ wir mit einem Ball-Grid-Array auf der Rückseite des Chips die elektrische Kontaktierung hergestellt. Schließlich wird das Gehäuse durch Aufbringen eines transparenten Deckels, entsprechend Glasdeckel 6, verschlossen. Bei diesem Verfahren kann vor der eigentlichen Häusung und Deckelung ein Test jedes Chips auf Waferebene, d. h. vor dem Vereinzeln, durchgeführt werden, so dass nur die funktionsfähigen Chips weiter verarbeitet werden. Allerdings müssen die Chips ohne Schutz der Oberfläche aus dem Wafer durch Sägen, Brechen oder dergleichen herausgelöst werden, was den Prozess kompliziert und zusätzliche Ausfälle nach dem Funktionstest auf Waferebene provoziert. Ein weiterer und wesentlicher Nachteil ist die Verwendung von verhältnismäßig teuren Einzelgehäusen.
  • Zu b) Beim Waferbonden wird der die Sensor-/Aktorchips enthaltende Wafer mit einem zweiten als Deckelwafer bezeichneten Wafer derart verbunden, dass ein ganzflächiger Deckel über die einzelnen Substratstrukturen oder Chips entsteht. Der Deckelwafer ist dabei z. B. ein Glaswafer für den sichtbaren Wellenlängenbereich oder Silizium für den IR-Wellenlängenbereich. Gegebenenfalls wird ein so genannter Spacer verwendet, der dafür sorgt, dass zwischen dem eigentlichen Wafer und dem Deckelwafer ein gewisser Abstand besteht. Dies ist z. B. erforderlich, wenn mechanische Elemente der auf dem Wafer vorhandenen Chips in ihrer Beweglichkeit nicht eingeschränkt werden dürfen. Weiterhin kann auf die Rückseite des eigentlichen Wafers ein Bodenwafer gebondet werden. Dies wird z. B. erforderlich, wenn Vakuum für den Betrieb notwendig ist und der eigentliche Wafer perforiert ist. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass vor der Vereinzelung die Chips gedeckelt sind und damit erheblich unempfindlicher gegenüber dem Vereinzelungs- und Weiterverarbeitungsprozess sind, jedoch werden bei diesem Verfahren auch funktionsunfähige Chips gedeckelt, die später weggeworfen werden.
  • Zu c) Mit Hilfe von Pick-&-Place-Maschinen, d. h. mit Positioniermaschinen, können einzelne Deckel mit hoher Ortsgenauigkeit und Präzision auf einen Wafer aufgesetzt werden. Diese aufge setzten Deckel können unter Verwendung von bondenden Schichten, wie Kleber- oder Lotschichten mit dem Wafer verbunden werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Chips vor der Deckelung auf Waferebene charakterisiert und getestet werden können und dann Deckel nur auf die funktionsfähigen Chips aufgesetzt werden. Die funktionsfähigen, zur Weiterverarbeitung bestimmten Chips sind dann wie bei dem Verfahren nach b) erheblich unempfindlicher gegenüber dem Vereinzelungs- und Weiterverarbeitungsprozess.
  • Entsprechend dem beschriebenen Stand der Technik werden in allen drei Fällen die transparenten Deckel immer parallel zur Chipoberfläche aufgebracht. Die Parallelität von Deckel- und Chipoberfläche stellt für reine Sensoren im Allgemeinen kein Problem dar. Wird Licht oder Strahlung jedoch nicht nur ein- sondern auch wieder ausgekoppelt, wie im Falle von Lichtmodulatoren oder Scannerspiegeln, so treten aufgrund der Parallelität der beiden Flächen, d. h. des Deckels 6 und des Spiegelelements 2 in 1 störende Reflexionen auf. Antireflexionsschichten auf der Ober- und Unterseite des Deckels 6 können diesen Effekt verringern, aber nicht vollständig beseitigen. In dem Beispiel entsprechend dem Stand der Technik nach 1 wird ein zweidimensional ablenkendes Scannerspiegelelement für die Bildprojektion verwendet. Durch die zweidimensionale Auslenkung des Spiegelelements wird ein auf den Scannerspiegel 100 gerichteter Laserstrahl über ein Bildfeld geführt. Durch Modulation der Laserintensität in Abhängigkeit von der Position des Laserspots entsteht das gewünschte Bild. Der Laserstrahl wird jedoch, bevor er auf den Scannerspiegel trifft, teilweise auch am Deckel reflektiert.
  • In 1 ist dies schematisch dargestellt. Die durchgezogenen Linien zeigen ein Spiegelelement 2, das parallel zur Chip- oder Substratoberfläche ist und somit unausgelenkt oder auch in seinem Ruhezustand ist. Ein Lichtstrahl passiert den transparenten Glasdeckel 6 und trifft auf das Spiegelelement 2 auf. Durch Reflexion entsteht ein Lichtstrahl 9. Wird das Spiegelelement ausgelenkt, wie in der 1 durch die gestrichelt gezeichnete Platte 11 dargestellt ist, so entsteht durch Reflexion ein Lichtstrahl 12. Dabei beträgt der Winkel zwischen den Lichtstrahlen 9 und 12 das Doppelte des Winkels zwischen den gezeichneten Spiegelelementen 2 und 11. Nicht dargestellt ist der Fall, bei dem das Spiegelelement 2 um den gleichen Betrag wie nach links nach rechts ausgelenkt wird. Dabei würde sich ein weiterer Lichtstrahl ergeben und zwar so, dass der Lichtstrahl 9 genau die Winkelhalbierende, zwischen dem weiteren Lichtstrahl und Lichtstrahl 12 ergibt. Da die Antireflexionsschicht eine Restreflexion aufweist, ergibt sich ein weiterer Lichtstrahl 10. Dieser hat zwar eine deutlich geringere Intensität, wirkt jedoch in der Anwendung störend. Weitere durch Reflexion an dem Glasdeckel 6 und dem Spiegelelement 2 entstehende Lichtstrahlen sind nicht dargestellt.
  • Wird, wie oben für die Bildprojektion beschrieben, der Scannerspiegel symmetrisch um seine Nulllage ausgelenkt, so verursacht die Restreflexion am Deckel entsprechend dem Lichtstahl 10 einen Punkt in der Bildmitte. Um die Größenordnung dieses Effekts zu verdeutlichen, wird im Folgenden angenommen, dass der Laser nicht moduliert wird, also ein maximal helles Bildfeld generiert wird. Die Laserintensität I wird beispielsweise auf 640 × 480 = 307200 Bildpunkte ver teilt. Damit entfällt unter Annahme einer hundertprozentigen Transmission des Deckelglases auf jeden Bildpunkt eine mittlere Intensität von I/307200. Unter der Annahme, dass der Deckel eine Antireflexionsschicht besitzt und damit eine Restreflexion von 1 – 99,99% = 0,01 aufweist, entfällt auf den Bildpunkt in der Mitte tatsächlich eine zusätzliche Intensität von ca. I/10000. Diese ist damit etwa 30 mal so hoch wie die Intensität der übrigen Bildpunkte und damit, wie ausgeführt, für den Betrachter störend.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement mit optischer Funktion und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente zu schaffen, bei denen Reflexionen, die die Funktion des mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelements beeinträchtigen könnten, zu verringern oder sogar zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs gelöst.
  • Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Dadurch, dass die optische Hauptachse des Deckels nicht senkrecht zur Oberfläche des Substrats ist und auch nicht mit der optischen Hauptachse des auslenkbaren Elements im Ruhezustand übereinstimmt, werden die durch einfallende Lichtstrahlen am Deckel reflektierte Strahlen nicht auf einen Punkt gebündelt, so dass kein Bildpunkt mit hoher Intensität entsteht. In vorteilhafter Weise ist der Deckel, der üblicherweise ein transparentes Deckelelement und ein Rahmenteil aufweist, schräg zur Oberfläche des Substrats angeordnet. Eine solche Anordnung ergibt eine einfache Bauweise.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn der Winkel zwischen der Oberfläche des Substrats bzw. der Oberfläche des auslenkbaren Elements im Ruhezustand und dem Deckelelement größer ist, als der maximale Auslenkungswinkel des auslenkbaren Elements. Dadurch liegt in einem hinreichenden Abstand von dem Sensor- oder Aktorbauelement der durch den Deckel bzw. das Deckelelement reflektierte Lichtstrahl nicht mehr in einem Bereich, in den die Platte den entsprechenden einfallenden Lichtstrahl ablenkt. Dadurch kann der vom Deckelelement reflektierte Lichtstrahl beispielsweise mittels einer Aperturblende ausgeblendet werden.
  • Das auslenkbare Element kann als plattenförmiges Spiegelelement oder auch als Gitter ausgebildet sein. Es kann aber auch ein Hohlspiegel, eine optische Linse oder ein Filterelement sein.
  • In einer einfachen Ausführungsform ist das Deckelelement als eine ebene, ein- oder mehrschichtige Platte ausgebildet. Falls es für bestimmte Anwendungen erwünscht oder notwendig ist, kann das Deckelelement aus einem oder mehreren optischen Elementen, wie Linsen oder Linsenarrays, Prismen oder dergleichen gebildet sein, wobei die optische Hauptachse des oder der jeweiligen optischen Elemente nicht senkrecht zur Substratoberfläche liegen. Bei Prismen ist dabei die Hauptachse der optisch aktiven Oberfläche auf die Licht auftreffen ggf. auch dort austreten kann gemeint.
  • In vorteilhafter Weise kann der Deckel mittels einer Haftschicht mit dem Substrat verbunden sein, wobei die Haftschicht eine Kleberschicht oder eine Lotschicht sein kann, aber auch über ein Eutektikum oder SLID (Solid-Liquid-Interdiffusion) mit dem Substrat verbunden werden.
  • Je nach Bedarf kann der Deckel einstückig, aber auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei er insgesamt oder teilweise aus Kunststoff besteht und/oder ein Spritzgussteil ist.
  • In vorteilhafter Weise weist der Deckel auf der vom Substrat abgewandten Seite Flächenelemente auf, die parallel zur Substratoberfläche ausgebildet sind. Solche Flächenelemente können zum Aufbringen eines Drucks mittels eines Werkstücks verwendet werden, wodurch die notwendige Kraft für die Verbindungsverfahren, wie beispielsweise dem Thermokompressionsverfahren, aufgebracht werden kann.
  • Vorteilhaft ist, wenn das Substrat mit einem Bodenwafer als Grundplatte verbunden wird, wobei die gleichen Verfahren wie beim Aufbringen des Deckels verwendet werden können.
  • Das Verfahren zum Herstellen von mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen, kombiniert die folgenden Vorteile, die teilweise aus dem Stand der Technik bekannt sind: die einzelnen Substratstrukturen mit auslenkbarem Element und Elektroden sowie elektrischen Kontaktierungen können auf Waferebene getestet werden und gleichfalls auf Waferebene verkapselt werden. Dadurch sind die empfindlichen Strukturen bei der Vereinzelung geschützt. Der Deckel kann in den vorgegebenen Bedingungen beliebig gestaltet werden und insgesamt kann das mikromechanische Bau element mit einem kostengünstigen Gehäuse hergestellt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement im Schnitt nach dem Stand der Technik, das als Scannerspiegel ausgebildet ist,
  • 2 ein als Scannerspiegel ausgebildetes mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt und in schematisch dargestellter Weise,
  • 3 eine Aufsicht auf einen Wafer mit teilweise auf die Substratstrukturen aufgebrachten Deckeln, und
  • 4 ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Scannerspiegels als mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement.
  • In 2 tragen die gleichen Elemente wie in 1 die gleichen Bezugszeichen und es wird daher auf diese nicht mehr gesondert eingegangen.
  • In 2 ist der vor Verschmutzung zu schützende Teil des Scannerspiegels 200, der im Wesentlichen das auslenkbare Element, das als Spiegelelement 2 ausgebildet ist, betrifft, von der Oberseite durch einen Deckel 22 realisiert, der aus einem Rahmen 15, 16 und einem darauf aufgebrachten Deckelement 14 besteht. Wie zu erkennen ist, weist der im Schnitt dargestell te Rahmen Rahmenteile 15, 16 auf, die unterschiedliche Höhe haben. Die anderen, nicht dargestellten Rahmenteile sind jeweils schräg zwischen den Rahmenteilen 15 und 16 ausgebildet. Das transparente Deckelelement 14, das aus Glas, Kunststoff oder dergleichen hergestellt sein kann, ist rundum auf den Rahmen 15, 16 aufgebracht, derart, dass er zu der Oberfläche des Substrats und im Ausführungsbeispiel auch zur Oberfläche des Spiegelelements im Ruhezustand schräg angeordnet ist. Diese Verkippung des Deckelelements 14 ist so gewählt, dass sie größer ist als die maximal verwendete Auslenkung des Spiegelelements 2. Da nun das Deckelelement 14 und das Spiegelelement 2 nicht mehr parallel sind, wie in 2 dargestellt, die am Spiegelelement 2 reflektierten Strahlen 9 und die am Deckelelement reflektierten Strahlen 18 ebenfalls nicht mehr parallel. Da die Verkippung des Deckelelements 14 außerdem größer als die maximale Auslenkung des Spiegelelements 2 ist, liegt der durch den Lichtstrahl 18 erzeugte Reflex in hinreichendem Abstand von dem Spiegelelement 2 nicht mehr in dem Bereich, in dem die Platte den Lichtstrahl 8 ablenkt. Daher kann der Lichtstrahl 18 z. B. mittels einer Aperturblende ausgeblendet werden. Mit Hauptachse ist in den 1 und 2 die senkrecht zu dem Deckel stehende optische Hauptachse bezeichnet. Die Hauptachse des Deckels 22, 21 steht, wie ersichtlich nicht senkrecht zur Oberfläche des Substrats und ist daher in einem schräg geneigten Winkel ausgerichtet.
  • Wie aus der 2 zu erkennen ist, muss der Deckel 22 nicht den gesamten Scannerspiegel übergreifen, jedoch kann er auch im Wesentlichen die gesamte Substratoberfläche abdecken.
  • Die Unterseite des Substrats 1 ist im Ausführungsbei spiel nach 2 durch einen Bodenwafer 13 verschlossen, der über eine Kleberschicht 3 oder z. B. auch durch Waferbonden mit dem Substrat 1 verbunden ist. Ein Bodenwafer 13 ist nicht zwingend erforderlich, insbesondere dann nicht, wenn das Sensor- oder Aktorbauelement eine Rückseitenöffnung besitzt.
  • Die Rahmenteile 15, 16 mit den entsprechenden, nicht dargestellten Seitenteilen und damit der gesamte Deckel sind mit der Oberfläche des Substrats 1 mittels einer Haftschicht 17a bzw. 17b verbunden. Die Haftschicht kann z. B. aus einem Kleber bestehen, ein Glaslot darstellen oder anodisches Bonden entstanden sein. Auch können Interdiffusionseffekte benutzt werden, um eine Verbindung herzustellen. Möglichkeiten sind die Verwendung von Eutektika, wie Au-Si oder spezielle SLID-Materialien.
  • In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelements dargestellt, wobei der Deckel 21 aus einem Stück, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt ist. Er kann z. B. als Spritzgussteil ausgebildet sein. Der Deckel 21 weist im Schnitt eine N-Form auf, die auf der vom Substrat 1 abgewandten Seite Flächenelemente 21b, 21c aufweist, die parallel zur Substratoberfläche ausgerichtet sind. aber diese Flächen kann im Waferverbund auf die Verbindungsstellen 17a, 17b mittels eines Werkzeugs ein Druck ausgeübt werden, der bei Verbindungsverfahren, wie beispielsweise dem Thermokompressionsverfahren zur Herstellung einer guten Verbindung benötigt wird. Auch beim Kleben ist das Andrücken sehr vorteilhaft.
  • Die in 4 dargestellte N-Form kann alternativ auch durch Verbindung eines verkippten Glasdeckels mit Rahmenteilen aus anderem Material, z. B. Spritzgussmaterialien hergestellt werden.
  • In den Ausführungsbeispielen nach 2 und 4 ist das Deckelelement 21a eben und plattenförmig dargestellt, wobei mehrere Schichten vorhanden sein können. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Deckelelement eine komplexere Form aufweist. So können z. B. Linsen oder Linsenarrays, Prismen oder andere optische Elemente eingesetzt werden.
  • In 3 ist ein Wafer 19 dargestellt, wobei aus diesem Wafer in bekannter Weise die in den 1, 2 und 4 dargestellten Substratstrukturen mit auslenkbarem Element und Elektroden bzw. Kontaktierungen, die mit dem Bezugszeichen 23 versehen, hergestellt werden. Diese Substratstrukturen 23 sind unvereinzelt auf dem Wafer 19 vorgesehen, wobei auf einige Deckel 20 aufgebracht sind. Die einzelnen Substratstrukturen 23 oder auch Chips wurden vorab getestet. Deckel 20 wurde nur auf die Chips aufgesetzt, welche voll funktionsfähig sind und damit weiter verarbeitet werden sollen bzw. können. Nach dem Test und dem Aufbringen der Deckel 20 werden die einzelnen Substratstrukturen 23 bzw. Chips aus dem Waferverbund herausgetrennt und bilden dann die jeweiligen mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelemente. Die Trennung findet dabei entlang der horizontalen und vertikalen Linien, den so genannten Sägelinien statt.
  • Wie schon weiter oben ausgeführt, können die mikromechanischen Bauelemente für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden. Als Scannerspiegel können sie in Bildprojektoren verwendet werden. Sie können dabei als ein- oder zweidimensionale Scanner ausgebildet sein, die auch für eine Bildaufnahme ge eignet sein können. Ein Einsatz ist auch für die konfokale Mikroskopie, z. B. als Transaktionsspiegel oder OCT möglich. Solche Scannerspiegel können auch zur Speckelreduzierung genutzt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Bauelemente können mit Gittern auch in Spektrometern eingesetzt werden.
  • Es ist ebenfalls ein Wellenlängentuning von Lasern oder ein Spectrales Imaging möglich.
  • Eine Ausbildung mit Fabry-Perot-Filtern kann mit der Erfindung ebenso realisiert sein, wie Mikrospiegelarrays für die Lithographie oder für Projektionen.
  • Es können auch diffraktive ein- oder zweidimensionale Arrays ausgebildet sein (PCB, Masken, Displays.
  • Bauelemente mit Gittern, Spiegeln oder Platten können statisch oder resonant ausgelenkt werden.
  • Es können auch andere diffraktive optische Elemente vorhanden sein.

Claims (26)

  1. Mikromechanisches Sensor- oder Aktorbauelement mit optischer Funktion, das ein Substrat und ein zum Substrat auslenkbares optisches Element aufweist, wobei die Oberfläche des Substrats und des auslenkbaren Elements mit einem transparenten Deckel abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Hauptachse des Deckels (22, 21) nicht senkrecht zur Oberfläche des Substrats (1) steht.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22, 21) ein transparentes Deckelement (14, 21a) und ein Rahmenteil (15, 17) aufweist.
  3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (14, 21a) als eine ebene, ein- oder mehrschichtige Platte ausgebildet ist, die vorzugsweise entspiegelt ist.
  4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement aus einem oder mehreren optischen Elementen gebildet ist, wobei die optische Hauptachse des oder der optischen Elemente nicht senkrecht zur Substratoberfläche ist.
  5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Ele ment (2) als Spiegel oder Gitter ausgebildet ist.
  6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Element (2) zur Ausführung einer rotatorischen Bewegung um eine oder mehrere Achsen ausgebildet ist.
  7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Element (2) zur Ausführung einer translatorischen Bewegung ausgebildet ist.
  8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Oberfläche des auslenkbaren Elements (2) im Ruhezustand und dem Deckelelement (14, 21a) größer ist als der maximale Auslenkungswinkel des auslenkbaren Elements (2).
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22, 21) mittels einer Haftschicht (17a, 17b) mit dem Substrat (1) verbunden ist.
  10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel einstückig oder mehrteilig ausgebildet ist.
  11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (21) auf der vom Substrat (1) abgewandten Seite Flächenelemente (21b, 21c) aufweist, die parallel zum Substrat (1) ausgebildet sind.
  12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (21, 22) zumindest teilweise als Spritzgussteil ausgebildet ist.
  13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die optischen Elemente als Linsen, Linsenarrays, Prismen, Prismenarrays oder dergleichen ausgebildet sind.
  14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit einer Grundplatte versehen ist die als Stück eines Wafers (13) ausgebildet ist.
  15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22, 21) und/oder die Grundplatte (13) über eine Kleberschicht (3, 17a, 17b) oder eine Lotschicht mit dem Substrat (1) verbunden sind.
  16. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (22, 21) und/oder die Grundplatte (13) über ein Eutektikum oder SLID-Materialien mit dem Substrat (1) verbunden sind.
  17. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das auslenkbare Element elektrostatisch, magnetisch, piezoelektrisch, thermisch antreibbar ist.
  18. Verfahren zum Herstellen von mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelementen, die jeweils eine Substratstruktur und ein auslenkbares Element aufweisen, wobei die Substratstrukturen mit den auslenkbaren Elementen aus einem Wafer hergestellt werden und auf die einzelnen Substratstrukturen mit zugeordneten auslenkbaren Elemen ten jeweils ein transparenter Deckel aufgesetzt und mit der Substratoberfläche verbunden werden und anschließend die Substratstrukturen zur Erzeugung der mikromechanischen Sensor- oder Aktorbauelemente durch Schneiden oder Sägen vereinzelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel derart auf die Substratstrukturen aufgesetzt werden, dass die optische Hauptachse des Deckels nicht senkrecht zur Substratoberfläche steht.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel jeweils auf die Substratoberfläche geklebt, gebondet oder gelötet werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel jeweils mit der Substratoberfläche durch anodisches Bonden oder durch Thermokompressionsbonden verbunden werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel jeweils mit dem Substrat durch Interdiffusion unter Verwendung von Eutektika oder SLID-Materialien verbunden werden.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel mit Hilfe einer Schablone aufgesetzt werden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Deckel im Verbund gleichzeitig aufgesetzt werden.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfähigkeit der einzelnen Substratstrukturen vor dem Aufsetzen der Deckel getestet wird und die De ckel nur auf solche Substratstrukturen aufgebracht werden, die voll funktionsfähig sind.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der die Substratstrukturen beinhaltende Wafer mit einem Bodenwafer verbunden wird.
  26. Verwendung von Bauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 17 für Mikroskopie, Strahlengangmanipulation, Weglängenmodulation, in Scannern, Mikroskopen, Spektrometern, Laserdisplays, Laserdruckern, Laserbelichtern oder Fourierspektrometern.
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