DE102010029539A1

DE102010029539A1 - Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil

Info

Publication number: DE102010029539A1
Application number: DE102010029539A
Authority: DE
Inventors: Steffi Lindenkreuz; Gerhard Kiesewetter; Stefan Pinter; Joerg Muchow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: DE102010029539B4; JP2011251404A; US9052510B2; JP5818517B2; US20110292529A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil mit einer Halterung und einer in Bezug zu der Hne zweite Stellung verstellbaren Komponente welche über mindestens eine Feder (20) mit der Halterung verbunden ist, wobei das mikromechanische Bauteil mindestens einen an der mindestens einen Feder (20) angeordneten Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt (30, 32) umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil.
Stand der Technik
In der DE 197 28 598 A1 ist eine mikromechanische Spiegeleinrichtung beschrieben. Die mikromechanische Spiegeleinrichtung umfasst ein als Grundkörper dienendes Substrat und ein Spiegelelement, welches über mindestens ein längliches Federelement mit dem Substrat verbunden ist. Das Spiegelelement kann mittels eines Abtriebs, welcher mindestens eine an dem mindestens einen Federelement angeordnete Plattenelektrode umfasst, um mindestens eine Drehachse in Bezug zu dem Substrat gedreht werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet eine Verbesserung eines herkömmlichen mikromechanischen Bauteils mit einer verstellbaren Komponente, insbesondere einer verstellbaren Spiegelfläche. Durch die Ausbildung des mindestens einen an der mindestens einen Feder angeordneten Silizid-umfassenden Leitungsabschnitts ist gewährleistet, dass dieser, obwohl er häufig aufgrund seiner Anordnung einer mechanischen Belastung ausgesetzt ist, seine Funktion verlässlich erfüllt. Insbesondere ist das Silizid-umfassende Material des mindestens einen Leitungsabschnitts auch bei einem mechanischen Stress nicht duktil, so dass weder eine Materialzersetzung noch eine Hysterese an dem mindestens einen Leitungsabschnitt auftritt. Somit kann mindestens ein elektrisches Element, welches an der verstellbaren Komponente angeordnet ist, über den mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt elektrisch mit mindestens einem äußeren Kontakt verbunden werden.
Der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt weist in der Regel eine gute Leitfähigkeit (bzw. einen geringen Widerstand), eine vorteilhafte thermische Stabilität und/oder eine vorteilhafte chemische Stabilität auf. Dies reduziert den Stromverbrauch einer mittels des mindestens einen Leitungsabschnitts mit Strom versorgten elektrischen Komponente, verbessert die Messfeinheit eines über den mindestens einen Leitungsabschnitt weitergeleiteten Messsignals und/oder erhöht die Lebensdauer des mikromechanischen Bauteils mit dem mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das mikromechanische Bauteil mindestens eine an der verstellbaren Komponente angeordnete Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung auf. Die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung ermöglicht eine Spiegelfläche mit einer hohen optischen Reflektivität, welche in der Regel zusätzlich eine gute Temperaturbeständigkeit aufweist. Aufgrund der hohen Reflektivität von Siliziden kann die Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung mit einer vergleichsweise geringen Schichtdicke ausgebildet werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Gewichts der verstellbaren Komponente mit der reflektierenden Beschichtung, was größere Freiheiten bei der Ausbildung der mindestens einen Feder gewährleistet.
Des Weiteren kann der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt mindestens ein Silizid umfassen, welches in der mindestens einen Silizid-umfassenden reflektierenden Beschichtung enthalten ist. In diesem Fall können der mindestens eine Leitungsabschnitt und die mindestens eine reflektierende Beschichtung in einem gemeinsamen Abscheideverfahren gebildet werden. Dies reduziert den Herstellungsaufwand des mikromechanischen Bauteils und senkt dessen Kosten.
Das mikromechanische Bauteil kann mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske aufweisen. Aufgrund der vorteilhaften Materialeigenschaften einer derartigen Silizid-umfassenden Ätzmaske ist es nicht notwendig, diese nach dem Ätzschritt zu entfernen. Stattdessen kann die Silizid-umfassende Ätzmaske auch nach dem ausgeführten Ätzschritt auf dem mikromechanischen Bauteil belassen werden, um die darunter liegende Materialschicht zu schützen. Dies vereinfacht ein Herstellungsverfahren für ein derartiges mikromechanisches Bauteil und verbessert zusätzlich dessen Betriebsdauer.
Vorzugsweise kann der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt, die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske mindestens eines der folgenden Silizide umfasst: NiSi, Na₂Si, Mg₂Si, PtSi, WSi₂ und/oder TiSi₂. Die hier genannten Silizide weisen eine relativ hohe Leitfähigkeit, eine gute thermische und chemische Stabilität, eine hohe Reflektivität und/oder eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber einer mechanischen Dauerlast (niedrige Duktilität) auf. Somit stellen sie kostengünstige Ausführungsbeispiele zum Gewährleisten der oben genannten Vorteile dar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das mikromechanische Bauteil einen elektrostatischen Aktor mit mindestens einer an der Halterung angeordneten Stator-Elektrode und mindestens einer an der verstellbaren Komponente angeordneten Aktor-Elektrode umfassen, wobei die mindestens eine Aktor-Elektrode über den mindestens einen über die Feder von der Halterung zu der mindestens einen Aktor-Elektrode verlaufenden Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Somit kann ein Kontaktwiderstand von einer elektrischen Verbindung der mindestens einen Aktor-Elektrode mit der Spannungsquelle gesenkt werden. Insbesondere kann somit auch ein elektrostatischer Aktor gebildet werden, welcher mit einer relativ hohen Geschwindigkeit arbeitet, bzw. welcher schnelle Änderungen der angelegten Spannungen erlaubt.
Die in den oberen Absätzen genannten Vorteile sind auch bei einem entsprechenden Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil gewährleistet.
Bevorzugter Weise wird mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung an der verstellbaren Komponente angeordnet. Ein auf diese Weise hergestelltes mikromechanisches Bauteil ist gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen signifikant verbessert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Herstellungsverfahren die zusätzlichen Schritte: Bilden einer Silizid-umfassenden Ätzmaske, welche eine Oberfläche teilweise abdeckt, wobei mindestens eine von der Ätzmaske unbedeckte Teilfläche der Oberfläche ausgebildet wird, und Ausführen eines Ätzschrittes, wobei zumindest des Materials der von der Ätzmaske unbedeckten Teilfläche entfernt wird. Die Silizid-umfassende Ätzmaske ist leicht auf der Oberfläche bildbar, auf einfache Weise strukturierbar und weist eine vorteilhafte chemische Resistenz gegenüber geeigneten Ätzstoffen, wie beispielsweise CF₄ und/oder SF₆, auf. Zusätzlich entfällt bei einer derartigen Ätzmaske die Notwendigkeit, das Silizid-umfassende Material nach dem Ausführen des Ätzschrittes zu entfernen. Stattdessen kann das Silizid-umfassende Material aufgrund seiner vorteilhaften Materialeigenschaften zum Schutz der darunter liegenden Oberflächen darauf belassen werden.
Vorzugsweise kann die Silizid-umfassende Ätzmaske aus mindestens einem Silizid gebildet werden, aus welchem der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung gebildet wird. Somit ist es möglich, die Ätzmaske, den mindestens einen Leitungsabschnitt und/oder die reflektierende Beschichtung mittels eines gemeinsamen Abscheideschritts zu bilden, wobei das mindestens eine Silizid oder das mindestens eine zu silizierende Metall der Ätzmaske, des mindestens Leitungsabschnitts und/oder der mindestens einen reflektierenden Beschichtung gleichzeitig aufgebracht wird. Die zum Herstellen des mikromechanischen Bauteils auszuführenden Verfahrensschritte sind somit reduzierbar.
Die in den vorausgehenden Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch bei einem entsprechenden mikromechanischen Bauteil realisiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
1A bis 1C schematische Darstellungen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; und
2 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
1A bis 1C zeigen schematische Darstellungen einer Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
Das in 1A schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil hat eine Halterung 10, welche beispielsweise als Rahmen ausgeführt ist. Die Halterung 10 kann aus einem Halbleitersubstrat, insbesondere aus einem Siliziumsubstrat, herausstrukturiert sein. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil ist jedoch nicht auf ein bestimmtes Material und/oder auf eine bestimmte Form der Halterung 10 beschränkt.
Das mikromechanische Bauteil weist auch ein verstellbares Teil 12 auf, welches in Bezug zu der Halterung zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbar ist. Beispielsweise ist das verstellbare Teil 12 um mindestens eine Drehachse 14 und 16 in Bezug zu der Halterung 10 verstellbar. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das verstellbare Teil 12 um eine erste Drehachse 14 und eine dazu nicht parallel ausgerichtete zweite Drehachse 16 in Bezug zu der Halterung 10 drehbar. Bevorzugter Weise ist die zweite Drehachse 16 in einem rechten Winkel zu der ersten Drehachse 14 ausgerichtet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das mikromechanische Bauteil nicht auf die hier beschriebene Verstellbarkeit des verstellbaren Teils 12 um die zwei Drehachsen 14 und 16 beschränkt ist.
Das verstellbare Teil 12 ist über mindestens eine Feder 18 und 20 mit der Halterung 10 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform verbindet mindestens eine innere Feder 18, welche vorzugsweise entlang der ersten Drehachse 14 verläuft, das verstellbare Teil 12 mit einem Verbindungsteil 22. Beispielsweise können sich von zwei gegenüberliegenden Ankoppelpunkten des verstellbaren Teils 12 je eine innere Federn 18 entlang der ersten Drehachse 14 zu dem Verbindungsteil 22 erstrecken.
Des Weiteren kann das Verbindungsteil 22 über mindestens eine äußere Feder 20 mit der Halterung 10 verbunden sein. Bei einer möglichen Realisierung ist die Federankopplung des Zwischenteils 22 spiegelsymmetrisch zu der ersten Drehachse 14 ausgebildet. Ebenso kann die Federankopplung des Zwischenteils 22 spiegelsymmetrisch zu der zweiten Drehachse 16 ausgebildet sein. Eine derartige Federankopplung gewährleistet eine vorteilhafte Verstellbarkeit des verstellbaren Teils 12 um beide Drehachsen 14 und 16 unter Vermeidung von unerwünschten Querkräften. Die bevorzugte Federankopplung ist beispielsweise auf einfache Weise realisierbar, indem das Zwischenteil 22 über vier äußere Federn 20, welche jeweils spiegelsymmetrisch bezüglich der Drehachsen 14 und 16 angeordnet und ausgerichtet sind, mit der Halterung 10 verbunden ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das mikromechanische Bauteil einen Aktor auf, mittels welchem das verstellbare Teil 12 zumindest aus der ersten Stellung in die zweite Stellung in Bezug zu der Halterung 10 verstellbar ist. Beispielsweise kann das mikromechanische Bauteil einen elektrostatischen Aktor mit mindestens einer an der Halterung angeordneten (nicht skizzierten) Stator-Elektrode und mindestens einer an einer verstellbaren Komponente des mikromechanischen Bauteils und/oder an dem verstellbaren Teil 12 direkt angeordneten Aktor-Elektrode 24 und 26 umfassen. Mittels einer zwischen der mindestens einen Aktor-Elektrode 24 und 26 und der benachbarten/zugeordneten Stator-Elektrode angelegten Spannung ungleich Null kann ein Abstand zwischen der Aktor-Elektrode 24 oder 26 und der Stator-Elektrode verkleinert werden. Da das hier beschriebene mikromechanische Bauteil nicht auf eine bestimmte Ausbildung einer Spannungs-Steuervorrichtung zum Anlegen einer Spannung ungleich Null zwischen der mindestens einer Aktor-Elektrode 24 und 26 und der benachbarten/zugeordneten Stator-Elektrode beschränkt ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil ist ebenso nicht auf eine Ausstattung mit einem elektrostatischen Aktor beschränkt. Insbesondere kann das mikromechanische Bauteil auch mit einem magnetischen Aktor ausgestattet werden.
Eine Verstellbarkeit des verstellbaren Teils 12 um die beiden Drehachsen 14 und 16 ist beispielsweise gewährleistet, sofern das mikromechanische Bauteil mindestens eine erste Aktor-Elektrode 24 zum Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 und mindestens eine zweite Aktor-Elektrode 26 zum Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die zweite Drehachse 16 aufweist. Vorteilhafterweise weist das mikromechanische Bauteil mindestens zwei erste Aktor-Elektroden 24 zum Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 und/oder mindestens zwei zweite Aktor-Elektroden 26 zum Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die zweite Drehachse 16 auf, wobei jeder der Aktor-Elektroden 24 und 26 je eine Stator-Elektrode zugeordnet ist, und ein unterschiedlicher Spannungswert zwischen mindestens drei/vier Aktor-Elektroden 24 und 26 und den zugeordneten Stator-Elektroden anlegbar ist. Dies gewährleistet eine Verstellbarkeit des verstellbaren Teils 12 in zwei entgegen gerichtete Drehrichtungen um die erste Drehachse 14 und/oder um die zweite Drehachse 16.
Bevorzugter Weise sind die Aktor-Elektroden 24 und 26 spiegelsymmetrisch zu den beiden Drehachsen 14 und 16 angeordnet und ausgebildet. Ein derartiger elektrostatischer Antrieb erlaubt ein vorteilhaftes Verstellen des verstellbaren Teils 12.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Aktor-Elektroden 24 und 26 als Elektrodenkämme ausgebildet. Je eine erste Aktor-Elektrode 24 ist auf den beiden Seiten der ersten Drehachse 14 über zwei äußere Federn 20 mit der Halterung verbunden. Jede der beiden ersten Aktor-Elektroden 24 umfasst einen ersten Verbindungssteg 24a, welchen die äußeren Federn 20 kontaktieren, wobei jeweils eine der beiden kontaktierenden äußeren Federn 20 auf je einer Seite der zweiten Drehachse 16 angeordnet ist. An dem ersten Verbindungssteg 24a ist eine beliebige Anzahl von ersten Elektrodenfingern 24b angeordnet. Bevorzugter Weise sind die ersten Elektrodenfinger 24b senkrecht zu dem zugehörigen Verbindungssteg 24a ausgerichtet.
Von jedem der ersten Verbindungsstege 24a verläuft ein zweiter Verbindungssteg 26a, vorzugsweise entlang der zweiten Drehachse 16, zu dem Zwischenteil 22. An dem zweiten Verbindungssteg 26a kann eine beliebige Anzahl von zweiten Elektrodenfingern 26b angeordnet sein. Bevorzugter Weise erstrecken sich die zweiten Elektrodenfinger 26b auf beiden Seiten der zweiten Drehachse 16 von dem zweiten Verbindungssteg 26a weg. Vorzugsweise kann eine erste Spannung zwischen den auf einer ersten Seite der zweiten Drehachse 16 angeordneten zweiten Elektrodenfingern 26b und benachbarten Stator-Elektrodenfingern und eine zweite Spannung ungleich der ersten Spannung zwischen den auf einer zweiten Seite der zweiten Drehachse 16 angeordneten zweiten Elektrodenfingern 26b und benachbarten Stator-Elektrodenfingern angelegt werden. In diesem Fall bildet der zweite Verbindungssteg 26a zusammen mit den auf der ersten Seite der zweiten Drehachse 16 angeordneten zweiten Elektrodenfingern 26b eine zweite Aktor-Elektrode 26 für eine erste Drehrichtung um die zweite Drehachse 16 und zusammen mit den auf der zweiten Seite der zweiten Drehachse 16 angeordneten zweiten Elektrodenfingern 26b eine zweite Aktor-Elektrode 26 für eine zweite Drehrichtung um die zweite Drehachse 16.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das beschriebene mikromechanische Bauteil nicht auf eine bestimmte Anzahl und/oder Ausbildung der Aktor-Elektroden 24 und 26 und der zusammenwirkenden (nicht dargestellten) Stator-Elektroden beschränkt ist. Beispielsweise können mindestens eine der Aktor-Elektroden und die damit zusammenwirkende Stator-Elektrode als Plattenelektrode ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Spannungs-Steuervorrichtung zum Anlegen einer Spannung zwischen den Aktor-Elektroden 24 und 26 und den Stator-Elektroden dazu ausgelegt, die zwischen den ersten Aktor-Elektroden 24 angelegten ersten Spannungssignale mit einer ersten Frequenz zu variieren, welche deutlich größer als eine zweite Frequenz der zwischen den zweiten Aktor-Elektroden 26 angelegten zweiten Spannungssignale ist. Bevorzugter Weise entspricht die erste Frequenz einer Eigenfrequenz des verstellbaren Teils 12 bei einer Drehbewegung um die erste Drehachse 14 unter einem Biegen der mindestens einen inneren Feder 18. Man kann in diesem Fall von einem resonanten Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 und einem quasistatischen Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die zweite Drehachse 16 sprechen. Auf diese Weise sind große Auslenkungen insbesondere bei dem Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 erreichbar.
1B zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der 1A mit einer äußeren Feder 20.
Die in 1B schematisch wiedergegebene äußere Feder 20 ist an einem ersten Verankerungsbereich 20a mit der (nicht dargestellten) Halterung 10 und an einem zweiten Verankerungsbereich 20b mit einer (nicht skizzierten) ersten Aktor-Elektrode 24 verbunden. Zumindest bei einem Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 wird die äußere Feder 20 aus einer Ausgangsstellung in eine gebogene Stellung 20' überführt. Dabei gehen zumindest Teilbereiche der äußeren Feder 20 in eine geänderte Form, insbesondere unter einem Auftreten von mechanischen Spannungen, über.
Mindestens ein Silizid-umfassender Leitungsabschnitt 30 und 32 ist an der äußeren Feder 20 angeordnet. Unter einem Anordnen des mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitts 30 und 32 an der äußeren Feder 20 kann beispielsweise verstanden werden, dass der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 einen Federabschnitt der äußeren Feder 20 kontaktiert, welcher bei dem Verstellen des verstellbaren Teils um die erste Drehachse 14 eine Formänderung ausführt. Ebenso kann darunter verstanden werden, dass der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 zumindest einen Teilabschnitt der äußeren Feder 20, welcher zwischen den Verankerungsbereichen 20a und 20b angeordnet ist, d. h. über die Verankerungsbereiche 20a und 20b aufgehängt und/oder über diese mit der Halterung 10 und der ersten Aktor-Elektrode 24 verbunden ist, kontaktiert.
Der mindestens eine an der mindestens einen Feder (18 und) 20 angeordnete Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 kann insbesondere zur Kontaktierung von Antriebseinheiten, wie beispielsweise kapazitiven Elektrodenkämmen, einer Piezokeramik und/oder mindestens einer Spule zur Erzeugung eines magnetischen Felds, genutzt werden. Außerdem können Sensorelemente, wie beispielsweise ein kapazitiven Kamm und/oder ein Piezowiderstand, mittels eines über die mindestens eine Feder (18 und) 20 geführten Silizid-umfassenden Leitungsabschnitts 30 und 32 angesteuert und/oder ausgewertet werden.
Beispielsweise kann die äußere Feder 20 einen ersten Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt 30 aufweisen, welcher von der Halterung zu einem über die Verankerungsbereiche 20a und 20b aufgehängten Federbereich 34 führt. Der erste Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 kann zumindest eine an oder in der äußeren Feder 20 angeordnete erste elektrische Komponente mit einer fest zu der Halterung 10 angeordneten elektrischen Einrichtung, beispielsweise einer Stromquelle, einer Steuervorrichtung und/oder einer Auswerteeinrichtung, verbinden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste elektrische Komponente ein Sensor 36, welcher dazu ausgelegt ist, mechanische Spannungen, wie sie bei einem Übergang der äußeren Feder 20 aus der Ausgangsstellung in eine gebogene Stellung auftreten, zu ermitteln, und ein entsprechendes Sensorsignal über den ersten Leitungsabschnitt 30 bereitzustellen. In diesem Fall ist der Federbereich 34 bevorzugter Weise benachbart zu dem ersten Verankerungsbereich 20a oder zu dem zweiten Verankerungsbereich 20b angeordnet. Der Sensor 36 kann als Stresssensor mindestens ein Silizid als Piezoelement umfassen. Dies reduziert seine Ausführungskosten.
Als Ergänzung oder als Alternative zu dem ersten Leitungsabschnitt 30 kann ein zweiter Silizid-umfassender Leitungsabschnitt 32 über die äußere Feder 20 von der Halterung zumindest zu dem zweiten Verankerungsbereich 20b verlaufen. Über den zweiten Leitungsabschnitt 32 kann mindestens eine zweite elektrische Komponente, welche an oder in einer Federn 18, einer Aktor-Elektrode 24 und 26, dem Zwischenteil 22 und/oder dem verstellbaren Teil 12 angeordnet ist, mit einer in Bezug zu der Halterung 10 fest angeordneten elektrischen Einrichtung, wie beispielsweise einer Energiequelle, einer Steuereinrichtung und/oder einer Auswerteeinrichtung, verbunden sein. Beispielsweise kann eine leitende Oberfläche der mindestens einen Aktor-Elektrode 24 und 26 über den mindestens einen Silizid-umfassenden zweiten Leitungsabschnitt 32, welcher über die äußere Feder 20 von der Halterung zu der mindestens einen Aktor-Elektrode verläuft, mit einer Spannungsquelle verbunden sein.
Auf der mindestens einen äußeren Feder 20 können auch mehrere Leitungsabschnitte 30 und 32 vom Typ des ersten Leitungsabschnitts 30 und/oder vom Typ des zweiten Leistungsabschnitts 32 angeordnet sein. Ebenso können Silizid-umfassende Leitungsabschnitte 30 und 32 auf der mindestens einen inneren Feder 18 ausgebildet sein. Vorzugsweise sind diese Silizid-umfassende Leitungsabschnitte 30 und 32 aus niederohmigen Siliziden gebildet, was die Wahrscheinlichkeit einer Hysterese zusätzlich reduziert.
Bei dem hier schematisch dargestellten mikromechanischen Bauteil sind die Federn 18 und 20 häufig einer Dauerlast mit vielen Schwingzyklen ausgesetzt. Aufgrund des in dem mindestens einen Leitungsabschnitt 30 oder 32 enthaltenen Silizids weist der zumindest eine Leitungsabschnitt 30 oder 32 eine vorteilhafte Resistenz gegenüber dieser Belastung auf. Der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 ist aufgrund des enthaltenen Silizids auch bei einer mechanischen Dauerlast in dem vorliegenden Stressbereich nicht duktil. Somit tritt auch bei einem häufigen Übergang der mindestens einen Feder 18 und 20 aus ihrer Ausgangsstellung in eine gebogene Stellung weder eine Materialzerrüttung noch eine Hysterese an dem Leitungsabschnitt 30 oder 32 auf. Damit ist eine verlässliche Funktionsweise des über die jeweilige Feder 18 oder 20 geführten Leitungsabschnitts 30 oder 32 insbesondere unter einer Torsions- und/oder Biegelast einer Feder 18 oder 20 gewährleistet. Dies ist auch nach einer Schwingungsbelastung von über 10¹¹ Schwingungszyklen noch der Fall. Der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 erfüllt somit auch bei einem schnellen Verbiegen der mindestens einen Feder 18 und 20 gekoppelt an ein resonantes Verstellen des verstellbaren Teils 12 um die erste Drehachse 14 seine gewünschte Funktionsweise verlässlich.
Zusätzlich weist der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 oder 32 einen geringen spezifischen Widerstand auf. Damit treten an dem mindestens einen Leitungsabschnitt 30 und 32 nur geringe Leistungsverluste auf. Dies gewährleistet eine vorteilhafte Kontaktierbarkeit und/oder Energieversorgung einer an den Federn 18 und 20, den Aktor-Elektroden 24 und 26, dem Zwischenteil 22 und/oder dem verstellbaren Teil 12 angeordneten elektrischen Komponente, mittels des mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitts 30 und 32 und einer in Bezug zu der Halterung 10 fest angeordneten elektrischen Einrichtung, wie beispielsweise einer Stromquelle, eine Steuereinrichtung und/oder einer Auswerteeinrichtung.
1C zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der 1A mit dem verstellbaren Teil 12.
Als Ergänzung zu dem mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt 30 und 32 kann mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung 40 an dem verstellbaren Teil 12, der mindestens einen Feder 18, der mindestens einen Aktor-Elektrode 24 und 26 und/oder dem Zwischenteil 22 angeordnet sein. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil ist jedoch nicht auf eine derartige Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung 40 beschränkt. Mittels der Silizid-umfassenden reflektierenden Beschichtung 40 ist das verstellbare Teil 12 beispielsweise als verstellbare Spiegelplatte ausbildbar, welche zumindest aus einer Ausgangsstellung in eine dazu geneigte Stellung 12' verstellbar ist. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil ist jedoch nicht auf eine Ausbildung des verstellbaren Teils 12 als Spiegelplatte beschränkt.
Da Silizide eine hohe optische Reflektivität aufweisen, eignen sie sich insbesondere zur Ausbildung einer Spiegelmetallisierung mit einer vergleichsweise dünnen Schichtdicke. Auf diese Weise ist das mittels der mindestens einen Feder 18 und 20 aufgehängte Gesamtgewicht reduzierbar. Dies erlaubt größere Freiheiten beim Ausbilden der mindestens einen Feder 18 und 20.
Als Ergänzung zu dem mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt 30 und 32 und/oder der mindestens einen reflektierenden Beschichtung 40 kann das mikromechanische Bauteil zusätzlich mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske aufweisen, wie sie insbesondere bei der Strukturierung der Vorder- und/oder der Rückseite verwendet werden. Dies ist beispielsweise daran erkennbar, dass das mikromechanische Bauteil auf einer Vorder- und/oder Rückseite mindestens eine Silizid-bedeckte Oberfläche aufweist. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften des mindestens einen Silizids der Ätzmaske, wie z. B. der Hysteresefreiheit, ist es nicht notwendig, die Ätzmaske nach dem zugehörigen Ätzschritt zu entfernen. Stattdessen kann die Ätzmaske auf dem mikromechanischen Bauteil belassen werden, um auf diese Weise das darunter liegende Material zusätzlich zu schützen. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess und reduziert die Kosten des mikromechanischen Bauteils.
Insbesondere kann die mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske aus mindestens einem Silizid gebildet sein, aus welchem der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung 40 gebildet ist. Dies erlaubt ein gleichzeitiges Aufbringen des mindestens einen Silizids oder des mindestens einen Metalls zum Bilden des mindestens einen Silizids beim Bilden der Ätzmaske, des mindestens einen Leitungsabschnitts 30 und 32 und/oder der mindestens einen reflektierenden Beschichtung 40. Auf diese Weise können die Arbeitsschritte und die Herstellungskosten für das mikromechanische Bauteil reduziert werden.
Bevorzugter Weise umfasst der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32, die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung 40 und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske mindestens eines der folgenden Silizide: NiSi, Na₂Si, Mg₂Si, PtSi, WSi₂ und/oder TiSi₂. Insbesondere kann die reflektierende Beschichtung 40 vollständig aus mindestens einem dieser Silizide gebildet sein. Ebenso kann der mindestens eine Leitungsabschnitt 30 und 32, abgesehen von einer dem mindestens einen Leitungsabschnitt 30 und 32 zumindest teilweise umgebenden Isolierung, aus diesem mindestens einen Silizid gebildet sein. Die hier aufgezählten Silizide weisen gute mechanische Eigenschaften, eine gute Temperaturbeständigkeit, eine gute Leitfähigkeit, eine vorteilhafte chemische Resistenz und/oder eine hohe optische Reflektivität auf. Somit eignen sie sich vorteilhaft für eine Verwendung für den Leitungsabschnitt 30 und 32, für die reflektierende Beschichtung 40 und/oder die (nicht skizzierte) Ätzmaske.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils weist dieses sowohl den mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt 30 und 32 und die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung 40 auf. Somit ist eine vorteilhafte elektrische Anbindung mindestens einer an einer Feder 18 oder 20, einer Aktor-Elektrode 24 oder 26, dem Zwischenteil 22 und/oder dem verstellbaren Teil 12 angeordneten elektrischen Komponente an eine fest mit der Halterung 10 verbundene elektrische Einrichtung gleichzeitig mit einer vergleichsweise dünnen Schichtdicke der reflektierenden Beschichtung 40 realisierbar.
In diesem Fall kann der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt 30 und 32 mindestens ein Silizid, insbesondere mindestens eines der oben aufgezählten Silizide, umfassen, welches in der mindestens einen Silizid-umfassenden reflektierenden Beschichtung 40 enthalten ist. Das Aufbringen des mindestens einen Silizids oder des mindestens einen Metalls zum Bilden des mindestens einen Silizids für den mindestens einen Leitungsabschnitt 30 und 32 und die mindestens eine reflektierende Beschichtung 40 kann somit in einem Verfahrensschritt ausgeführt werden.
2 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
Mittels des im Weiteren beschriebenen Herstellungsverfahrens ist beispielsweise das oben beschriebene mikromechanische Bauteil realisierbar. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Anwendbarkeit des Herstellungsverfahrens nicht auf dieses mikromechanische Bauteil beschränkt ist.
In einem Verfahrensschritt S1 wird ein verstellbares Teil des mikromechanischen Bauteils mit einer Halterung des mikromechanischen Bauteils über mindestens eine Feder so verbunden, dass das verstellbare Teil bei einem Betrieb des mikromechanischen Bauteils in Bezug zu der Halterung zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellt wird. Ebenso kann ein Antrieb zum Verstellen des verstellbaren Teils in Bezug zu der Halterung zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung gebildet werden. Geeignete Aktoren, mit welchen das mikromechanische Bauteil beispielsweise in dem Verfahrensschritt S1 ausgestattet werden kann, sind oben bereits genannt.
Das Verbinden des verstellbaren Teils mit der Halterung über die mindestens eine Feder kann beispielsweise erfolgen, indem ein Schichtaufbau aus zumindest einem Substrat, einer eine Oberseite des Substrats zumindest teilweise abdeckenden Opferschicht und einer die Opferschicht zumindest teilweise abdeckenden Halbleiterschicht, beispielsweise aus Polysilizium, gebildet wird. Anschließend kann die Halterung aus dem Substrat herausstrukturiert werden. Ebenso können aus der Halbleiterschicht zumindest Unterbereiche der mindestens einen Feder und des verstellbaren Teils herausstrukturiert werden. Bezüglich einer geeigneten Ausbildung der mindestens einen Feder wird auf die oberen Beschreibungen verwiesen. Zusätzlich zu dem verstellbaren Teil und der mindestens einen Feder kann auch zumindest ein Teilbereich mindestens einer Antriebskomponente, wie beispielsweise einer Plattenelektrode und/oder einer Kammelektrode, aus der Halbleiterschicht herausstrukturiert werden.
Optional kann der Verfahrensschritt S1 auch die Verfahrensschritte S11 und S12 umfassen. In dem optionalen Verfahrensschritt S11 wird eine Silizid-umfassende Ätzmaske, welche eine Oberfläche teilweise abdeckt, gebildet. Dabei wird mindestens eine von der Ätzmaske unbedeckte Teilfläche zur Oberfläche ausgebildet. Beispielsweise wird auf einer Außenseite der Halbleiterschicht und/oder auf einer Unterseite des Substrats mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske aufgebracht.
Optional wird eine Isolierschicht auf der Oberfläche gebildet. Anschließend kann eine dünne Metallschicht aus einem Metall, wie beispielsweise Nickel, Natrium, Magnesium, Platin, Wolfram und/oder Titan, auf der Isolierschicht ausgebildet werden. Danach wird ein Maskenmaterial, vorzugsweise Siliziumdioxid, auf Bereichen der dünnen Metallschicht abgeschieden. Eine Polysiliziumschicht wird auf bestimmte Bereiche aufgebracht, deren Schichtdicke so vorgegeben wird, dass darunter liegende Bereiche der dünnen Materialschicht während eines nachfolgenden Temperaturschritts siliziert werden. Allerdings wird nur das Metall in den Bereichen, welche nicht mit dem Maskenmaterial bedeckt sind, siliziert. Das nicht in ein Silizid umgewandelte Polysilizium wird mittels eines nassen Polysilizium-Ätzens entfernt. Auch das Maskenmaterial wird in einem nassen Ätzschritt, welcher vorzugsweise für Siliziumdioxid selektiv ist, entfernt. Optional kann ein nasser Ätzschritt, welcher selektiv für Silizide über Siliziumdioxid ist, angewandt werden, um ein Unterätzen zu vermeiden. Die auf diese Weise gebildete Ätzmaske ist in einer halogenhaltigen Plasma-Ätzumgebung erosionsbeständig.
Sofern der Verfahrensschritt S11 ausgeführt wird, kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt S12 ein Ätzschritt ausgeführt werden, wobei zumindest das Material der von der Ätzmaske unbedeckten Teilfläche entfernt wird. Geeignete Ätzmaterialien sind beispielsweise Fluoride, insbesondere CF₄ und SF₆.
In einem Verfahrensschritt S2 wird mindestens ein Silizid-umfassender Leitungsabschnitt an der mindestens einen Feder angeordnet. Geeignete Ausführungsbeispiele für den mindestens einen Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt sind oben bereits ausgeführt.
Als Ergänzung zu dem Verfahrensschritt S2 kann das Herstellungsverfahren auch einen Verfahrensschritt S3 umfassen, in welchem mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung an dem verstellbaren Teil angeordnet wird. Das hier beschriebene Herstellungsverfahren ist jedoch nicht auf ein Ausführen des Verfahrensschritts S3 beschränkt.
Sofern die Verfahrensschritte S11 und S12 ausgeführt werden, kann die Silizid-umfassende Ätzmaske aus mindestens einem Silizid gebildet werden, aus welchem der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung gebildet wird. Somit kann beispielsweise das Abscheiden des mindestens einen Silizids oder des mindestens einen Metalls, welches in das mindestens eine Silizid umgewandelt wird, zum Bilden der Ätzmaske, des mindestens einen Leitungsabschnitts und/oder der mindestens einen reflektierenden Beschichtung in einem gemeinsamen Abscheideschritt erfolgen.
Bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren kann als Silizid beispielsweise NiSi, Na₂Si, Mg₂Si, PtSi, WSi₂ und/oder TiSi₂ verwendet werden. Diese Silizide weisen die oben schon genannten vorteilhaften Materialseigenschaften auf. Das Herstellungsverfahren ist jedoch nicht auf die Verwendung der hier aufgezählten Silizide beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19728598 A1 [0002]

Claims

Mikromechanisches Bauteil mit: einer Halterung (10); und einer in Bezug zu der Halterung (10) zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellbaren Komponente (12, 18, 22, 24, 26), welche über mindestens eine Feder (20) mit der Halterung (10) verbunden ist; gekennzeichnet durch mindestens einen an der mindestens einen Feder (20) angeordneten Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt (30, 32).
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 1, wobei das mikromechanische Bauteil mindestens eine an der verstellbaren Komponente (12, 18, 22, 24, 26) angeordnete Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung (40) aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt (30, 32) mindestens ein Silizid umfasst, welches in der mindestens einen Silizid-umfassenden reflektierenden Beschichtung (40) enthalten ist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauteil mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske aufweist.
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt (30, 32), die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung (40) und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende Ätzmaske mindestens eines der folgenden Silizide umfasst: NiSi, Na₂Si, Mg₂Si, PtSi, WSi₂ und/oder TiSi₂
Mikromechanisches Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mikromechanische Bauteil einen elektrostatischen Aktor mit mindestens einer an der Halterung angeordneten Stator-Elektrode und mindestens einer an der verstellbaren Komponente (12, 18, 22, 24, 26) angeordneten Aktor-Elektrode (24, 26) umfasst, und wobei die mindestens eine Aktor-Elektrode (24, 26) über den mindestens einen über die Feder (20) von der Halterung (10) zu der mindestens einen Aktor-Elektrode (24, 26) verlaufenden Silizid-umfassenden Leitungsabschnitt (32) mit einer Spannungsquelle verbunden ist.
Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit dem Schritt: Verbinden einer verstellbaren Komponente (12, 18, 22, 24, 26) des mikromechanischen Bauteils mit einer Halterung (10) des mikromechanischen Bauteils über mindestens eine Feder (20) so, dass die verstellbare Komponente (12, 18, 22, 24, 26) bei einem Betrieb des mikromechanischen Bauteils in Bezug zu der Halterung (10) zumindest aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verstellt wird (S1); gekennzeichnet durch den Schritt: Anordnen mindestens eines Silizid-umfassenden Leitungsabschnitts (30, 32) an der mindestens einen Feder (20) (S2).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung (40) an der verstellbaren Komponente (12, 18, 22, 24, 26) angeordnet wird (S3).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8 mit den zusätzlichen Schritten: Bilden einer Silizid-umfassenden Ätzmaske, welche eine Oberfläche teilweise abdeckt, wobei mindestens eine von der Ätzmaske umbedeckte Teilfläche der Oberfläche ausgebildet wird (S11); und Ausführen eines Ätzschrittes, wobei zumindest das Material der von der Ätzmaske unbedeckten Teilfläche entfernt wird (S12).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Silizid-umfassende Ätzmaske aus mindestens einem Silizid gebildet wird, aus welchem der mindestens eine Silizid-umfassende Leitungsabschnitt (30, 32) und/oder die mindestens eine Silizid-umfassende reflektierende Beschichtung (40) gebildet werden.