DE102008001248A1 - Manufacturing method for a micromechanical component and micromechanical component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil (10) mit den Schritten: Bilden einer ersten Elektrodeneinheit (14) in einer ersten Stellung zu einem Grundsubstrat (16); Bilden eines Stützelements (22) 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) an einem ersten Ende an der ersten Elektrodeneinheit (14) und an einem zweiten Ende an dem Grundsubstrat (16) befestigt ist; und Biegen des Stützelements (22) aufgrund einer Differenz zwischen der ersten Eigenspannung und der zweiten Eigenspannung, wobei aufgrund des Biegens des Stützelements (22) die erste Elektrodeneinheit (14) aus der ersten Stellung zu dem Grundsubstrat (16) in eine zweite Stellung zu dem Grundsubstrat (16) verstellt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein mikromechanisches Bauteil (10).The invention relates to a manufacturing method for a micromechanical component (10), comprising the steps of: forming a first electrode unit (14) in a first position relative to a base substrate (16); Forming a support element (22) having a first subunit (23, 28, 30) with a first residual stress and a second subunit (23, 28, 30) having a second residual stress deviating from the first residual stress, wherein the support element (22) is attached to a first end attached to the first electrode unit (14) and at a second end to the base substrate (16); and bending the support member (22) due to a difference between the first residual stress and the second residual stress, wherein the first electrode unit (14) moves from the first position to the base substrate (16) to a second position due to the bending of the support member (22) Base substrate (16) is adjusted. Furthermore, the invention relates to a micromechanical component (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes mikromechanisches Bauteil.The 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 des Stellelements häufig einen elektrostatischen Antrieb aus zwei Elektrodeneinheiten. Durch das Anlegen einer Spannung zwischen der statischen Elektrodeneinheit und der beweglich dazu ausgebildeten Elektrodeneinheit 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.One used micromechanical component with an adjustable actuator to adjust the actuator often an electrostatic Drive from two electrode units. By applying a voltage between the static electrode unit and the movable to it formed electrode unit undergoes the movable electrode unit, For example, an electrode comb, a force in the direction of the static Electrode unit, which may also be an electrode comb. In this way, the coupled with the movable electrode unit Control element over adjusted the electrostatic drive. Such an electrostatic Drive, for example, often in a micromirror for adjusting used 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.Indeed requires the increasing miniaturization of a micromechanical Component also a reduced size of the two Electrode units of the electrostatic drive. This can turn to problems in arranging the two electrode units to each other to lead. For one quasi-static control, which is preferred, must two electrode units are arranged in two planes one above the other. However, this complicates the production of the two electrode units. In particular, the use of expensive silicone-on-insulator increases (SOI) substrates in the preparation of the two electrode units the production costs for a micromechanical component.
Es ist deshalb wünschenswert, über ein kostengünstiges und/oder einfach herstellbares mikromechanisches Bauteil mit einem quasistatisch betreibbaren elektrostatischen Antrieb zu verfügen.It is therefore desirable over a cost-effective and / or easily manufacturable micromechanical component with a quasi-static electrostatic drive.
Offenbarung der ErfindungDisclosure 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 The invention provides a manufacturing method for a micromechanical component with the features of claim 1 and a micromechanical component with 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 recognition that it is possible a first electrode unit by means of a bending at the first electrode unit attached support element, which at least a subunit of a material with a tensile or compressive stress comprises lifting out of the plane of the second electrode unit. In this case, the first electrode unit without a foreign force, such as one externally to the first electrode unit exerted Pressure, only by the pressure and / or tension of at least a subunit of the support element adjusted.
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, causes a difference in the coefficients of thermal expansion of the two Subunits an extrinsic tension. In an epitaxial Layer as at least one subunit may also be due to lattice mismatches an extrinsic stress can be generated. Intrinsic tensions On the other hand, they are associated with lattice defects that occur during growth in the Crystals are incorporated.
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.For example becomes the first subunit of a first material with a first coefficient of thermal expansion and the second subunit of a second material having one of the first coefficient of thermal expansion deviating second coefficient of thermal expansion formed. As an alternative, you can the first subunit and the second subunit are formed so that the first subunit as the first residual stress is a first intrinsic Voltage and the second subunit as second residual stress one of the second intrinsic deviating from the first intrinsic tension Have tension. With one of these easily executable Methods, the first electrode unit adjusted without an external force become.
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 of the first Electrode unit electrically insulated second electrode unit be formed from the electrode material layer. Thus it is possible, two mutually electrically insulated electrode units from the Electrode material layer and then the first electrode unit by means of bending the support element across from to adjust the second electrode unit. To make the at least two electrode units are thus only one output wafer and an electrode material layer necessary. After the manufacturing process can Contact elements for applying an electrical voltage to the two Electrode units are formed. Will be at a later date an electrical voltage between the stationary and the movable electrode unit applied, the movable electrode unit is in the direction of stationary Electrode unit pulled. On to the movable electrode unit coupled adjustment 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 becomes from the electrode material layer, a connecting part as the first subunit of the support element formed, wherein at least one layer as the second subunit is formed on the connecting part. By the presented here Processing can the two electrode units and the connecting part in one Level can be structured so that the forms of at least two electrode units and the connecting part to each other.
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 Biegesteifigkeit aufweist und sich das Stützelement somit automatisch in den gewünschten Endzustand biegt.Preferably the connecting part is formed so that the connecting part 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 vertically to the surface of the basic substrate. In this way it is ensured that the connecting part has a low bending stiffness and thus the support element automatically in the desired Final state bends.
In
einer bevorzugten Weiterbildung werden als die mindestens eine Schicht
eine erste Schicht (
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.When Further advantageous development can be the formation of the support element the steps include: forming a bottom layer with the first one Subunit and the second subunit, and forming an upper subunit Location with a over the first subunit arranged third subunit from the second Second subunit material and one over the second subunit arranged fourth subunit of the first material of the first Subunit. Even such a support element can be without an external force in the desired Bend 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 notwendig. 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, becomes the first electrode unit due to the bending of the support member from the first position at a first distance to the base substrate to the second position with a second distance to the base substrate adjusted, wherein the second distance is greater than the first distance. On this way you can the at least two made of the electrode material layer Electrode units are arranged to each other so that the static and the movable electrode unit in two different superimposed arranged levels are located. On the use of expensive silicone-on-insulator (SOI) substrates can be dispensed with. For manufacturing and arranging The two electrode units are therefore only a few process steps necessary. This reduces the manufacturing cost for the at least two Electrode units. Preferably, the production of at least two electrode units in a wafer process, in which Processed many individual components on a wafer and then separated them be, which additionally reduces the manufacturing 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 Endzustand 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 Elektrodeneinheit 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 Fremdkrafteinwirkung lediglich durch die Zug- und/oder Druckspannung der mindestens einen Untereinheit. Insbesondere ist das Stützelement in dem Endzustand S-förmig gebogen.For example becomes the support element so formed that the support element in an initial state has a first surface which is parallel to a surface the electrode material layer and / or the surface of the Base substrate is aligned, wherein the support element due to the difference between the first residual stress and the second residual stress is bent into a final state. In the final state, the support element has a curved surface on. The final state of the support element is set so that the first electrode unit is away from the Base substrate is lifted. Preferably, the first electrode unit is completely off lifted out of the plane of the second electrode unit. The distance between the base substrate and the first electrode unit in this case larger than the layer thickness of the electrode material layer. The bending of the Support element off the initial state in the final state takes place without an external force only by the tensile and / or compressive stress of at least one Subunit. In particular, the support element is in the final state S-shaped bent.
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 becomes the support element formed in the initial state at least partially meandering. This meandering shape allows a support element with a comparatively long centerline on a small area to arrange. Due to the comparatively long central longitudinal line of the support element with a given slope will be a lifting of the first Electrode unit by a relatively large height difference when bending the supporting member reached.
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.In a 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 electric the material layer which connects the first electrode unit to the base substrate. The process steps mentioned here can be carried out easily and inexpensively.
Die in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch bei einem entsprechenden mikromechanischen Bauteil gewährleistet.The in the upper paragraphs described advantages are also in a corresponding micromechanical Component guaranteed.
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 become apparent below explained with reference to the figures. Show it:
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 in the following paragraphs described embodiments of the micromechanical component can be, for example, in a head-up display use in the automotive sector. Likewise, the embodiments be used in mini projectors in the consumer sector. It is conceivable also a use of the embodiments of the micromechanical component as a switch in optical networks (optical-cross connect) or as a surface scanner.
Die
Spiegelplatte
Die
Elektrodeneinheiten
Die
gezeigten Stützelemente
Die
Sockelelemente
Um
die erste Elektrodeneinheit
Die
Schichten
Beispielsweise
werden die Schichten
Selbstverständlich ist
es auch möglich,
die Schichten
Aufgrund
der aufgebrachten Schichten
Der
minimale Abstand d1 zwischen der ersten Elektrodeneinheit
Es
wird hier ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass das Herausdrücken der ersten Elektrodeneinheit
In
einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform kann eine Aussparung
mit den Grenzlinien
In
der Ausgangsstellung verläuft
die erste Elektrodeneinheit
Aufgrund
der zwischen den Elektrodeneinheiten
Das
dargestellte Stützelement
des mikromechanischen Bauteils
Jede
der beiden mäanderförmigen Abschnitte
Aufgrund
der mäanderförmigen Abschnitte
Auf
der Oberfläche
des Grundsubstrats
Das
dargestellte mikromechanische Bauteil
Das
dargestellte mikromechanische Bauteil
Bei
dem dargestellten mikromechanischen Bauteil
Durch
die ausschließliche
Verwendung der Materialien der Schichten
In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird eine Elektroden-Material-Schicht, vorzugsweise Polysilizium 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 S1 of the method is an electrode material layer, preferably polysilicon or a crystalline silicon, on a base substrate, preferably with at least one insulating partial surface applied. As a base substrate, a silicon wafer can be used, the Surface, for example due to thermal oxidation, at least partially covered with an oxide. Under the application of an electrode material layer On the base substrate may also be provided an SOI wafer be understood.
In einem Schritt S2 wird zumindest eine erste Elektrodeneinheit und eine von der ersten Elektrodeneinheit 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 is at least a first electrode unit and a second one electrically insulated from the first electrode unit Electrode unit formed from the electrode material layer. In a step S3, at least one support element for supporting the first electrode unit made of the base substrate. Of the Step S3 may be before, after, or at least partially simultaneously executed with the step S2 become. The produced support element comprises at least one layer of a material with a tensile or compressive stress. For example, the at least one layer from the material with the tensile or compressive stress on one of the Applied electrode-material layer shaped support member. As well can the support element only from the at least one layer of the material with the tensile or compressive stress are produced.
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 Grundsubstrat auf, als die zweite Elektrodeneinheit.In a later one Step S4 becomes the support element without an external force only due to the train or Compression of the at least one layer bent. This causes, that the first electrode unit from the plane of the second electrode unit at least partially highlighted. The first electrode unit has a greater distance from the base substrate after step S4 on, as the second electrode unit.
In einem ersten Schritt S10 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 S11).In a first step S10 becomes a sacrificial layer, for example an oxide, on a surface of a basic substrate. The base substrate is preferable a silicon wafer. Then, the already described above becomes an electrode material layer applied to the sacrificial layer (step S11).
In einem weiteren Schritt S12 wird mindestens eine Schicht aus einem Material mit einer Zug- oder Druckspannung auf zumindest einer Teiloberfläche der Elektroden-Material-Schicht abgeschieden und strukturiert. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Schritt S12 die Teilschritte S12a und S12b. In Teilschritt S12a 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.In a further step S12 is at least one layer of a Material with a tensile or compressive stress on at least a partial surface of Electrode material layer deposited and patterned. In the illustrated embodiment Step S12 includes substeps S12a and S12b. In partial step S12a becomes a first layer of a material with a tensile stress formed on the electrode material layer. Preferably comprises the layer of material with the tensile stress of a nitride and / or a metal such as titanium, tungsten and / or tantalum. Preferably may be the first layer of the material with the tension over a CVD method (Chemical Vapor Deposition) on the electrode material layer be applied.
In dem Teilschritt S12b 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 mittels eines thermischen Oxidierungsschritts gebildet werden.In the sub-step S12b is a second layer of a material with a compressive stress, preferably silicon oxide, on the surface of the Electrode material layer formed. For an electrode material layer made of silicon, the layer of the material with the compressive stress by means of a thermal oxidation step are formed.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt S13 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 S13b).In a subsequent method step S13 is at least one etching step executed around the at least two electrically insulated electrode units and at least one of the first and second layers at least partially covered support element from the electrode material layer to build. In the illustrated embodiment, three etching steps S13a, S13b and S13c executed. The etching step S13a is a backside trench by means of, for example, a paint or an oxide previously prepared trench mask. As an etch stop for the Backside Trenchen serves the Sacrificial layer. The sacrificial layer also serves as an etch stop for a front trench with a trench mask, for example, a paint or an oxide (etching step S13b).
In dem abschließenden Ätzschritt S13c 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 Anbindungsbereiche der Elektroden und der Spiegelaufhängung nicht vollständig unterätzt, so dass sie am Grundsubstrat angebunden bleiben.In the final etching step S13c, the sacrificial layer is etched. This can be done, for example, by means of an HF gas phase etching, a RF Dampfätzens or an etching in an aqueous HF-containing solution respectively. In this way, the attachment areas of the electrodes and the mirror suspension not completely undercut, so that they stay connected to the basic substrate.
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 Siliziumgermanium 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.In a first step S20 of the manufacturing process is an insulating layer, For example, an oxide formed on a base substrate. The insulating layer will follow structured, wherein the attachment sites of the later produced electrode units be set on the base substrate. In this case, the insulating layer structured so that the electrode connections later compared to the Base substrate are electrically isolated. Subsequently, in one step S21 applied and patterned a sacrificial layer on the base substrate. The sacrificial layer may contain, for example, silicon germanium. Then, in a step S22, an electrode material layer formed on the base substrate with the at least partially insulating sub-surface. The electrode material layer For example, it may contain silicon or polysilicon.
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).On the electrode material layer becomes a layer of a material formed with a tensile or compressive stress (step S23). For example becomes, as already described above, a layer of a material applied with a tensile stress on the electrode material layer (Sub-step S23a). The layer of the material with the tensile stress may be a nitride and / or a metal, such as titanium, tungsten or tantalum. Also the step described above 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 Elektrodeneinheiten 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 werden 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 Anbindungsbereiche 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) is carried out first with a trench mask, for example made of lacquer or an oxide, 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 therefore directly on Base substrate tethered.
In
den in den oberen Absätzen
beschriebenen Ausführungsformen
wurden die Schichten
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US7005775B2 (en) * | 2001-05-09 | 2006-02-28 | Chang Feng Wan | Microfabricated torsional drive utilizing lateral electrostatic force |
CA2525881A1 (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-10 | See-Ho Tsang | Single action assembly for out-of-plane mems microstructures |
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Cited By (2)
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