DE10357421B4

DE10357421B4 - Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements und damit hergestelltes Bauelement

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Publication number: DE10357421B4
Application number: DE10357421A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. Hillmer; Jürgen Dr. Daleiden; Cornelia Dr. Prott; Friedhard Römer; Sören Irmer; Amer Tarraf; Dietmar Gutermuth; Edwin Ataro
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Universitaet Kassel
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: DE10357421A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, das auf einem Substrat (6) wenigstens einen am Substrat (6) fixierten Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) und wenigstens eine freistehende, durch wenigstens eine flexible Brücke (7, 19, 26) mit dem Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) verbundene Membran (4a, 1la, 16, 24) enthält, wobei zunächst wenigstens eine Halbleiterschicht und eine Opferschicht auf das Substrat (6) aufgebracht werden, die Halbleiterschicht und die Opferschicht dann durch Maskieren und vertikales Ätzen strukturiert werden und danach die Membran (4a, 11a, 16, 24) und die Brücke (7, 14, 19, 26) durch laterales Ätzen der Opferschicht derart freigelegt werden, daß sie im Wesentlichen in einer vorgewählten Ebene liegen und senkrecht zu dieser Ebene bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verformungsfächer (32, 38) hergestellt wird, der einen mittleren Tragkörper (33, 41) und mehrere, radial von diesem abstehende, in unterschiedliche kristallografische Richtungen weisende Biegebalken (34, 39, 40) aufweist, die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein unter Anwendung dieses Verfahrens hergestelltes Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
In der Mikrosystemtechnik und hier insbesondere für die optische Datenkommunikation werden vielfach optoelektronische Bauelemente benötigt, die auf eine von mehreren benachbarten Wellenlängen abgestimmt werden können. Ein sogenanntes Wellenlängenmultiplex- bzw. WDM-System (WDM = Wavelength Division Multiplex) enthält z. B. eine auf Halbleiterlasern basierende Sendeeinheit, einen Multiplexer, eine aus Glasfasern bestehende Faserstrecke, einen Demultiplexer und eine mit optoelektronischen Detektoren versehene Empfangseinheit. Auf der Sendeseite eines solchen Systems werden mehrere Übertragungskanäle für dicht benachbarte Wellenlängen angeordnet, während auf der Empfängerseite zwischen dem Demultiplexer und der Empfangseinheit eine entsprechende Mehrzahl von hoch selektiven optischen Filtern vorgesehen wird, um die Kanäle wieder voneinander zu trennen. Dabei werden zur Grob- und Feinabstimmung sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfängerseite vorzugsweise Bauelemente eingesetzt, die auf die beteiligten Wellenlängen abgestimmt werden können.
Ein für diese Zwecke geeignetes Bauelement der eingangs bezeichneten Gattung (z. B. H. Hillmer, C. Prott, M. Strassner, N. Chitica und J. Daleiden in Workshop "Optik in der Rechentechnik", 27.–28.09.2000, Hagen, Tagungsband S. 75–85, ISSN 1437-8507) enthält zwei sogenannte DBR-Spiegel (DBR = Distributed Bragg Reflector) oder Bragg-Reflektoren und eine zwischen diesen angeordnete Kavität bzw. eine sogenannte Fabry-Perot-Kavität. Die hier zum Einsatz kommenden DBR-Spiegel dienen dem Zweck, die bei Anwendung üblicher Materialien nicht ausreichende Reflektivität der an die Kavität grenzenden Spiegelflächen dadurch zu vergrößern, daß sie aus Schichtenperioden aufgebaut werden, die abwechselnd aufeinander folgende Festkörper-, insbesondere Halbleiterschichten und dazwischen liegende Luftschichten aufweisen. Die Halbleiterschichten des einen DBR-Spiegels sind n-leitend und bilden jeweils dünne Membranen und von diesen ausgehende flexible Brücken bzw. Tragarme, die an ihren Enden mit Halteelementen versehen sind, zwischen denen Abstandhalter angeordnet werden. Die abwechselnd aufeinander folgenden Halteelemente und Abstandhalter bilden dabei jeweils Halteblöcke, die ihrerseits an einem Grundkörper (Substrat) fixiert sind, so daß die Membranen in Richtung einer senkrecht zu ihnen verlaufenden Achse (= Z-Achse) beweglich angeordnet sind. Die Halbleiterschichten des anderen DBR-Spiegels sind entsprechend ausgebildet und angeordnet, jedoch gleitend. Außerdem sind die beiden DBR-Spiegel vorzugsweise mit Elektroden versehen, an die eine elektrische Spannung bzw. ein positives oder negatives Potential angelegt werden kann, um sie nach Art von Kondensatorplatten elektrisch aufzuladen. Die dadurch bewirkten elektrischen Anziehungskräfte können eine geringfügige Verschiebung der verschiebbaren Membranen und damit eine Änderung der Länge der Kavität mit der Folge herbeiführen, daß vom Bauelement außer der im nicht aktuierten Zustand durchgehenden Wellenlänge auch benachbarte Wellenlängen durchgelassen werden. Durch Variation der angelegten Spannung kann das Bauelement daher auf eine von mehreren Wellenlängen λ₁, ... λ_n abgestimmt werden. An die Stelle einer derartigen, kapazitiven Aktuation des Bauelements kann auch irgendeine andere Aktuation, insbesondere eine mikrothermische Aktuation treten.
Die Herstellung derartiger Bauelemente erfolgt heute allgemein unter Anwendung der sogenannten Opferschichttechnologie (vgl. z. B. das Buch "Mikrosystemtechnik für Ingenieure" von W. Menz, J. Mohr, 2. Aufl., VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, S. 218–220 und 285–287. Für den speziellen Fall der Herstellung der die beschriebenen DBR Spiegel aufweisenden Bauelemente ist es außerdem bekannt, auf ein Substrat übereinander liegende, z. B. aus Indiumphosphid (InP) bestehende Halbleiterschichten und aus Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) bestehende Opferschichten aufzubringen, diese durch Anwendung üblicher Maskierungs- und vertikaler Ätztechniken zu strukturieren und anschließend durch laterales Ätzen Teile der Opferschicht überall dort zu entfernen, wo die frei stehenden, aus Halbleitermaterial bestehenden Membranen und Brücken entstehen sollen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die beiden Veröffentlichungen "Potential for micromachined actuation of ultra-wide continuously tunable optoelectronic devices" von H. Hillmer, J. Daleiden, C. Prott, F. Römer, S. Irmer, V. Rangelov, A. Tarraf, S. Schüler und M. Strassner in (invited) Applied Physics, B., Vol. 75, 3–13, 2002 und "Record tuning range of InP-based multiple air-gap MOEMS filter von J. Daleiden, V. Rangelov, S. Irmer, F. Römer, M. Strassner, C. Prott, A. Tarraf und H. Hillmer in Electronics Letters, Oct. 2002, Vol. 38, No. 21, S. 1270 verwiesen.
Im Vergleich zu ähnlichen bekannten Bauelementen, deren DBR-Spiegel ausschließlich aus Festkörperschichten aufgebaut sind, weisen aus Festkörper/Luft-Schichtenperioden hergestellte DBR-Spiegel der oben beschriebenen Art den besonderen Vorteil auf, daß wegen des großen Unterschiedes der Brechungsindices der beiden Schichten (z. B. InP mit n = 3,17 und Luft mit n = 1) nur sehr wenige, z. B. drei Schichtenperioden pro DBR-Spiegel benötigt werden, um die gewünschte hohe Reflektivität zu erreichen.
Diesem Vorteil steht allerdings der Nachteil gegenüber, daß der Durchstimmbereich der beschriebenen Bauelemente noch nicht groß genug ist und die spektralen Linienbreiten, Intensitäten, spektralen Linienformen, optischen Leistungen od. dgl., die nachfolgend kurz mit dem Sammelbegriff "optische Eigenschaften" bezeichnet werden, durch ungewollte Krümmungen und Verkippungen der Membranen meist nicht den theoretisch möglichen Werten entsprechen, sondern nur in der spektralen Nachbarschaft einer sogenannten Haupt-Wellenlänge akzeptabel sind, die sich aus den Dicken und/oder Brechungsindices der für die Schichtenperioden verwendeten Materialien ergibt. Außerdem führt die Herstellung der Bauelemente nicht zu ausreichend gut reproduzierbaren Ergebnissen, weshalb die verschiedenen Wellenlängen u. U. mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften erzeugt (Laser) oder durchgelassen (Filter) werden, was für die praktische Anwendung der Bauelemente z. B. in einem WDM-System unerwünscht ist.
Wie sich den zuletzt genannten Veröffentlichungen entnehmen läßt, werden die verbleibenden Nachteile der gattungsgemäßen Bauelemente auf mechanische Lateral- und Vertikalverspannungen im Kristallgefüge der Halbleitermaterialien zurückgeführt, die zu unerwünschten Verformungen nach dem Unterätzen mit der Folge führen, daß eine oder mehrere der Brücken und/oder Membranen im fertigen Bauelement bereits im nicht aktuierten Zustand in Richtung der Z-Achse verbogen oder vorgespannt sind und/oder die von ihnen getragenen Membranen unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen. Es ist daher bekannt, besondere Sorgfalt auf eine optimale mechanische Gitterverspannung zu legen. Außerdem sind verschiedene, insbesondere unterschiedlich lange Cantileverarme aufweisende Indikatorelemente bekannt, mittels derer die sich ergebenden Verformungen gemessen und analysiert werden können [vgl. z. B. HILLMER, H. ET AL: "Potential of micromachined photonics: miniaturization, scaling and applications in continuously tunable vertical air-cavity filters" PROCEEDINGS OF THE SPIE – THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING SPIE-INT. SOC. OPT. ENG, Bd. 4947, 29. Oktober 2002 (2002-10-29), Seiten 197–211, und DALEIDEN, J.; HILLMER, H.: "Multiple air-gap filters and constricted mesa lasers – material processing meets the front of optical device technoly" APPLIED PHYSICS B, Bd. 76, Nr. 8, 16. Juli 2003, (2003-07-16), Seilen 821–832]. Nicht bekannt ist bisher jedoch, welche praktische Maßnahmen ergriffen werden können, um derartige Spannungen und daraus resultierende Verformungen der Brücken oder Membranen zu vermeiden bzw. eine optimale Gitteranpassung sicherzustellen. Daraus folgt, daß bei den nach dem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung hergestellten, mikromechanischen Bauelementen insoweit bisher mehr oder weniger unkontrollierbare, sich zufällig ergebende Zustände vorliegen. Es werden zwar Brücken und Membranen erhalten, die in senkrecht zur Z-Achse liegenden Ebenen mit kristallografschen Richtungen angeordnet sind, die sich gegenüber anderen möglichen Richtungen durch kleinere Verformungen in Richtung der z-Achse auszeichnen, doch ist die Verformung oder Verkippung der Brücken und Membranen nicht genau definiert und vorwählbar.
Nachteilige Folgen aus unerwünschten Gitterverspannungen od. dgl. können sich auch bei anderen Bauelementen der eingangs bezeichneten Gattung ergeben, die aus anderen als den genannten Gründen wenigstens eine bewegbare Membran aufweisen, die mittels wenigstens einer biegbaren Brücke an einem Halteblock aufgehängt ist.
Das technische Problem der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung so zu gestalten, daß sich unerwünschte Gitterverspannungen nicht oder nur in geringem Maß in der beschriebenen Weise auswirken können, indem bei der Herstellung der Bauelemente etwa auftretende Kristallverspannungen und daraus resultierende Verformungen frühzeitig erkannt und bei der Herstellung der Bauelemente berücksichtigt werden. Dadurch soll es möglich sein, insbesondere die beschriebenen, mikromechanisch aktuierbaren, optoelektronischen Bauelemente der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß ihre optischen Eigenschaften verbessert und ihre Durchstimmbereiche vergrößert werden können und/oder die optischen Eigenschaften bei der spektralen Durchstimmung der Bauelemente geringeren Schwankungen als bisher unterliegen.
Zur Lösung dieses technischen Problems dienen das Verfahren und das Bauelement mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die zu Verformungen oder Verspannungen der Brücken führenden inneren Spannungen des Halbleitermaterials nicht in allen kristallografischen Richtungen gleich sind, sondern starke Unterschiede aufweisen können, und daß sich wesentliche Verbesserungen bereits dadurch erreichen lassen, daß die Brücken gezielt nur in solche kristallografischen Vorzugsrichtungen angeordnet werden, in denen ihre Verformungsneigung vergleichsweise gering und im Idealfall gleich Null ist. Ermöglicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die jeweils zu beachtende Verformungsneigung durch Anwendung eines speziellen, dem jeweiligen Bauelement im weitesten Sinne nachgebildeten Verformungsfächers auf einfache Weise optisch sichtbar gemacht wird, so daß eine Vermessung des Verformungsfächers unmittelbar zu weitgehend unschädlichen kristallografischen Vorzugsrichtungen für die Brücken führt. Unter der Bezeichnung "Verformungsneigung" wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Neigung einer Brücke im fertigen Bauelement verstanden, sich so zu verformen, wie es der Fall wäre, wenn sie wie ein zugeordneter Biegebalken im Verformungsfächer nur einseitig eingespannt wäre.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestätigen experimentell die oben angegebenen Vermutungen. Durch Anwendung der Erfindung wurden optoelektronische, zwei DBR-Spiegel aufweisende Filter hergestellt, die bei guten optischen Eigenschaften mit nur 3,2 Volt für einen Wellenlängenbereich von 143 nm durchgestimmt werden können, was bisher für nicht erreichbar galt.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch das Schnittbild eines bekannten, zwei DBR-Spiegel und eine dazwischen liegende Fabry-Perot-Kavität aufweisenden Bauelements etwa längs einer Linie A-A' in 2;
2 und 3 in verkleinerten Maßstäben schematische Aufsichten auf einzelne Festkörperschichten und dazwischen liegende Abstandhalter;
4 schematisch die Wirkungsweise/Aktuation des Bauelements nach 1;
5 eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Struktur mit fünf Verbindungsbrücken und vier Halteblöcken;
6 eine Aufsicht auf eine einzelne Struktur mit vier Brücken und zwei Halteblöcken;
7 eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Verformungsfächer mit einer Mehrzahl von radialen Biegebalken;
8 einen schematischen Schnitt durch den Verformungsfächer längs der Linie VIII-VIII der 7, woraus ersichtlich ist, daß die Biegebalken in mehreren, übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind; und
9 und 10 je einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verformungsfächer ohne bzw. mit Verbiegung von zwei Biegebalken, wobei die Biegebalken nur in jeweils einer Ebene angeordnet sind.
1 bis 4 zeigen ein mikromechanisch aktuierbares, optoelektronisches Bauelement mit einem ersten DBR-Spiegel 1, einem zweiten DBR-Spiegel 2 und einer zwischen den beiden DBR-Spiegeln 1 und 2 angeordneten Kavität 3 mit einer physikalischen Länge L. Der erste DBR-Spiegel 1 enthält für die hier betrachteten Wellenlägen möglichst transparente Schichtenperioden bzw. -paare I bis III, die hier jeweils durch eine Festkörperschicht 4 und eine Luftschicht 5 gebildet sind, wobei die Schichten 4 und 5 abwechselnd aufeinander folgen und, mit ihren Breitseiten aneinander grenzend, übereinander angeordnet sind. Die Festkörperschichten 4 bilden dünne Membranen 4a und sind im Ausführungsbeispiel aus einem p-dotierten Halbleitermaterial, z. B. Indiumphosphid (InP), hergestellt. Die Membranen 4a sind außerdem mittels je einer separaten, flexiblen Tragkonstruktion an einem ebenfalls transparenten Grundkörper bzw. Substrat 6 abgestützt. Hierzu besteht jede Tragkonstruktion z. B. aus einer Mehrzahl von dünnen und daher biegbaren, z. B. sternförmig angeordneten und mit den Membranen 4a verbundenen oder mit diesen aus einem Stück hergestellten Tragarmen bzw. biegbaren Brücken (Verbindungsbrücken) 7 od. dgl., wie insbesondere 2 zeigt. Die radial innen liegenden Enden der Tragarme oder Brücken 7 sind dabei mit den Membranen 4a verbunden, während die Brücken 7 an radial außen liegenden Enden mit am Grundkörper 6 befestigten Halteelementen 8 versehen und mit diesen vorzugsweise aus einem Stück hergestellt sind. Zwischen den einzelnen Halteelementen 8 sind, wie in 3 gezeigt ist, Abstandhalter 9 angeordnet, die die Schichten 4 auf Abstand halten und dadurch die aus zwischen den Membranen 4a frei bleibenden Luftschichten 5 ausbilden. Die Teile 4a, 7 und 8 bilden vorzugsweise jeweils eine zusammenhängende, aus demselben Material gefertigte Schicht 4, während die Abstandhalter 9 vorzugsweise aus einem anderen Material, insbesondere einem Opfermaterial wie z. B. Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) bestehen. Zwischen den beiden DBR-Spiegeln 1 und 2 sind weitere Abstandhalter 10 vorgesehen, die die Länge L der Kavität 3 im nicht aktuierten Zustand bestimmen.
Der zweite DBR-Spiegel 2 ist im Ausführungsbeispiel entsprechend ausgebildet, wobei die Schichtenperioden I bis IV Festkörperschichten 11 mit Membranen 11a und Luftschichten 12 aufweisen, die aus denselben Materialien wie die Schichten 4 und 5 hergestellt sind, wobei die Schichten 11 allerdings im Gegensatz zu den Schichten 4 eine n-Dotierung aufweisen. Die Membranen 4a sind jeweils elektrisch miteinander verbunden, und dasselbe gilt für die Membranen 1la. Wie die Membranen 4a des ersten DBR-Spiegels 1 sind auch die Membranen 1la des zweiten DBR-Spiegels 2 mittels Tragarmen bzw. Brücken 14 verschiebbar am Grundkörper 6 montiert.
Wie 1 bis 4 weiter erkennen lassen, sind die Halteelemente 8 und Abstandhalter 9 des DBR-Spiegels 1 und entsprechende Halteelemente und Abstandhalter des DBR-Spiegels 2 abwechselnd übereinander auf dem Substrat 6 angeordnet. Dadurch bilden die Halteelemente und Abstandhalter zusammen mit den Abstandhaltern 10 jeweils einen Halteblock, mittels dessen die Membranen 4a, 11a beweglich und mit Abstand am Substrat 6 gelagert sind. Je nach Bedarf sind pro Spiegel 1, 2 jeweils m Membranen 4a bzw. 11a, h Halteblöcke 8, 9 und n Brücken 7, 14 vorhanden. Dabei sind m, h und n ganze Zahlen größer Null. Im Ausführungsbeispiel ist m = 4, h = 4 und n = 4. Die Zahl der pro Membran 4a, 11a vorgesehenen Anzahl von Halteelementen 8 entspricht vorzugsweise der Zahl der vorhandenen Halteblöcke.
Im übrigen ist angenommen, wie 1 zeigt, daß das Licht in Richtung eines Pfeils v bzw. parallel zur z-Achse eines gedachten Koordinatensystems auf das Bauelement auftrifft, während die Schichten 4, 5 bzw. 11, 12 bzw. deren Mittelebenen und mit ihnen die Brücken 7, 14 bzw. deren Achsen in einem nicht aktuierten Zustand bzw. bei nicht ausgelenkten Membranen 4a, 11a im Wesentlichen in senkrecht zur z-Achse angeordneten, d. h. zur xy-Ebene des gedachten Koordinatensystems parallelen Ebenen liegen.
Die Wirkungsweise des Bauelements nach 1 bis 3 ergibt sich aus 4, in der ein Zustand gezeigt ist, in dem sich die DBR-Spiegel 1 und 2 in einem aktuierten Zustand befinden. Das Bauelement ist hierbei als sogenanntes Fabry-Perot-Filter ausgebildet. Es ist angenommen, daß an die beiden DBR-Spiegel 1 und 2 mittels einer Spannungsquelle 15 eine elektrische Spannung derart angelegt ist, daß nach Art eines Kondensators der DBR-Spiegel 1 negativ und der DBR-Spiegel 2 positiv geladen wird und sich die Membranen 4a, 11a beider DBR-Spiegel 1 und 2 daher elektrostatisch anziehen. Dadurch hat die Länge der Kavität 3 nur noch das Maß L–ΔL mit der Folge, daß jetzt für eine andere Wellenlänge die Transmissionsbedingung erfüllt ist. Durch Änderung der angelegten Spannung kann das Filter außerdem so durchgestimmt werden, daß es bei entsprechender Einstellung des Wertes ΔL für weitere Wellenlängen durchlässig wird. Durch Variation der mit der Spannungsquelle 15 angelegten Potentiale kann die Transmissionswellenlänge innerhalb des Durchstimmbereichs somit kontinuierlich eingestellt werden. In 4 ist exemplarisch der Fall gezeigt, in dem sich die Membranen 4a, 11a beider DBR-Spiegel 1 und 2 wegen der identischen Ausbildung beider DBR-Spiegel 1 und 2 in entsprechender Weise bewegen. Durch geeignete Modifikationen (z. B. in den Schichtdicken) sind auch unsymmetrische Aktuationen möglich. Außerdem wäre es möglich, jeweils nur die Membranen eines der DBR-Spiegel beweglich zu lagern.
Falls die Membranen 4a und 11a aus dielektrischen bzw. nicht-leitenden Materialien bestehen, sind beide DBR-Spiegel 1 und 2 mit an ihnen anhaftenden Elektroden versehen, damit sie mittels der steuerbaren Spannungsquelle 15 (4) in derselben Weise aufgeladen werden können, wie oben beschrieben wurde. Alternativ können die Membranen 4a, 11a aber auch auf andere Weise, z. B. thermisch aktiviert werden, indem auf den Brücken 7, 14 Dünnfilm-Heizelemente aufgebracht und mit diesen durch Temperaturänderungen Längenänderungen induziert werden.
Bauelemente der beschriebenen Art, ihre Wirkungsweise und ihre Herstellung sind dem Fachmann z. B. aus den oben genannten Dokumenten "Potential for micromachined actuation of ultra-wide continuously tunable optoelectronic devices", "Record tuning range of InP-based multiple air-gap MOEMS filter" und den darin genannten weiteren Druckschriften bekannt.
5 zeigt perspektivisch ein alternatives Ausführungsbeispiel für die Ausbildung von Festkörperschichten aus Membranen 16, Halteelementen 17 und 18 sowie beide verbindenden, flexiblen Brücken 19. Dabei weisen die Membranen 16 und die Halteelemente 17 kreisrunde Querschnitte auf, während das Halteelement 18 über einen Bogen von z. B. 45° bis 90° erstreckt ist. Außerdem sind insgesamt fünf Brücken 19 vorhanden, wobei drei Brücken 19 mit je einem der Halteelemente 17 verbunden sind, während die beiden restlichen Brücken 19 in dasselbe Halteelement 18 übergehen. Daraus ergibt sich, daß die Achsen der fünf Brücken 19 gleiche Winkelabstände aufweisen und daher Winkel von ca. je 72° zwischen sich einschließen. In Abhängigkeit vom verwendeten Material und anderen Parameter können die Brücken 19 aber auch ganz andere und insbesondere unterschiedliche Winkel zur x- bzw. y-Achse des gedachten Koordinatensystems einnehmen.
Unterhalb der Halteelemente 18 sind in 5 schematisch den Abstandhaltern 9 in 1 entsprechende Abstandhalter 20, 21 angeordnet, die zweckmäßig dieselben Umfangskonturen wie die Halteelemente 17, 18 aufweisen. Damit soll angedeutet werden, daß 5 auch ein Bauelement betreffen kann, das nicht nur die einzige dargestellte Struktur aufweist, sondern analog zu 1 mit einer Mehrzahl von derartigen, übereinander liegenden Strukturen versehen ist. Die Halteelemente 17, 18 und Abstandhalter 20, 21 bilden wiederum der Fixierung der Membran 16 an einem Substrat bestimmte Halteblöcke.
Dasselbe gilt für das schematisch in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Struktur aus Festkörperschichten mit Membranen 24, Halteelementen 25 und beide verbindenden Brücken bzw. Tragarmen 26. Im Gegensatz zu 2 sind die optisch und/oder elektronisch wirksamen Membranen 24 in der Draufsicht quadratisch statt kreisförmig ausgebildet. Die zwei statt vier vorhandenen Halteelemente 25 erstrecken sich jeweils über einen ca. 90° langen Bogen. Die Brücken 26 mit Achsen 27 bzw. 28 sind parallel zur x- bzw. y-Achse des gedachten Koordinatensystems angeordnet, wobei je zwei benachbarte Brücken 26 mit einem zugeordneten Halteelement 25 verbunden sind. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 sind dagegen Achsen 29, 30 der Brücken 7 parallel zu Linien angeordnet, die mit der x- und y-Achse jeweils Winkel von ca. 45° einschließen, und mit je einem von den vier Halteelementen 8 verbunden.
Im übrigen ist klar, daß die Achsen 27, 28 bzw. 29, 30 zweckmäßig eine Ebene aufspannen, in denen auch nicht gezeigte Mittelebenen der Membranen 24 bzw. 4 und Halteelemente 25 bzw. 8 liegen und die zumindest im nicht aktuierten bzw. nicht ausgelenkten Zustand der Membranen 24 bzw. 4 im Wesentlichen senkrecht zur z-Achse stehen. Die Brücken 7, 19 und 26 bestehen dabei meistens aus dünnen, stabförmigen und daher leicht biegbaren Elementen.
Die Herstellung der anhand der 1 bis 6 beschriebenen Bauelemente erfolgt vorzugsweise mit Hilfe der oben beschriebenen Opferschichttechnologie dadurch, daß auf dem Substrat 6 zunächst durch bekannte Abscheidungstechniken wie z. B. verschiedene Epitaxieverfahren (z. B. MOCVD = Metalorganic Chemical Vapor Deposition) od. dgl. zunächst abwechselnd Halbleiterschichten und Opferschichten aufgebracht werden. Anschließend wird der so erhaltene Baustein mit üblichen Maskierungs- und Ätztechniken vertikal, d. h. durch Ätzen in z-Richtung strukturiert, um die Grundform z. B. der Membranen 4a und 11a, Brücken 7 und 14, Halteelemente 8 und Abstandhalter 9 auszubilden, wobei die Abstandhalter noch analog zu 2 durch Opferschichtmaterial durchgehend miteinander verbunden sind. Im Anschluß daran werden z. B. die Membranen 4a, 11a und Brücken 7, 14 gemäß 2 lateral, d. h. senkrecht zur z-Achse mit einem geeigneten Ätzmittel wie z. B. Eisenchlorid (FeCl₃/H₂O) unterätzt, um dadurch die aus 1 ersichtlichen Luftschichten 5, 12 auszubilden bzw. die Membranen 4a, 11a und Brücken 7, 14 so freizulegen, daß sie die gewünschten Bewegungen in z-Richtung ausführen können. Dabei werden die Seitenkanten der zunächst noch vollständig vorhandenen Opferschichten zweckmäßig mit geeigneten Masken abgedeckt, damit dort die Abstandhalter 9 erhalten bleiben.
Erfindungsgemäß werden die Brücken 7, 14, 19 und 26 in den jeweils von ihnen gebildeten Ebenen mit kristallografischen Vorzugsrichtungen angeordnet, die sich bei dem derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel der Erfindung von allen anderen möglichen Richtungen dadurch unterscheiden, daß sie die kleinsten Verformungsneigungen der Brücken 7, 14, 19, 26 in Richtung der dazu senkrechten Achse, d. h. der z-Achse zur Folge haben. Dabei müssen aber nicht alle vier bzw. fünf in 2, 5 und 6 dargestellten Vorzugsrichtungen jeweils zur absolut kleinsten Verformungsneigung führen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bringt es vielmehr bereits Vorteile, wenn die gewählten Vorzugsrichtungen zu kleineren Verformungsneigungen führen, als dies für die meisten anderen Richtungen gilt. Außerdem sollten wenigstens jeweils einige der vorhandenen Brücken besonders kleine Verformungsneigungen aufweisen.
Um hierbei sicherzustellen, daß die Brücken 7 die gewünschten Orientierungen erhalten, wird erfindungsgemäß wie folgt vorgegangen.
Es wird zunächst ein Verformungsfächer 32 (7 und 8) hergestellt, der einen mittleren Tragkörper 33 aufweist, von dem eine Mehrzahl von radialen Biegebalken 34 wegragt, deren eine Enden mit dem Tragkörper 33 verbunden sind und deren entgegengesetzte Enden frei liegen. Im Ausführungsbeispiel der 7 und 8 ist angenommen, daß der Tragkörper 33 in vier übereinander angeordneten Ebenen mit derartigen Biegebalken 34 versehen ist, die analog zum DBR-Spiegel 1 nach 1 dreieinhalb in einer gedachten z-Richtung übereinander liegende Schichtenperioden bilden, die gemäß 7 in der Draufsicht sternförmige Strukturen haben. Der Verformungsfächer wird nach dem derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch hergestellt, daß auf einem Substrat 35 zunächst in z- Richtung eines gedachten Koordinatensystems abwechselnd Halbleiterschichten 36 und Opferschichten 37 aufgebracht werden. Im Anschluß daran erfolgt wie bei der Herstellung des Bauelements nach 1 und 4 und unter Anwendung derselben Techniken eine in z-Richtung fortschreitende Strukturierung, durch welche die zwischen den einzelnen Biegebalken 34 befindlichen Bereiche der Schichten 36, 37 entfernt und die äußeren Konturen der Biegebalken 34 sowie des Tragkörpers 33 festgelegt werden. Schließlich werden, ebenfalls analog zu 1 bis 4, die zwischen den Biegebalken 34 bzw. zwischen diesen und dem Substrat 35 befindlichen Bereiche der Opferschichten 37 durch laterales Ätzen entfernt, wobei durch die Dauer des (Unter-)Ätzschritts oder durch geeignete Masken sichergestellt wird, daß die Opferschichten 37 im Bereich des Tragkörpers 33 im Wesentlichen erhalten bleiben und zu den Abstandhaltern 9 (1) analoge Abstandhalter bilden.
Der Verformungsfächer 32 wird auf die beschriebene Weise nicht nur unter Anwendung derselben Techniken, sondern auch unter Anwendung derselben Materialien wie das Bauelement nach 1 bis 4 hergestellt, d. h. die Halbleiterschichten 36 bestehen z. B. aus InP und die Opferschichten 37 aus GaInAs. Daher kann davon ausgegangen werden, daß sich im fertig prozessierten Verformungsfächer 32 im Wesentlichen dieselben Spannungsverhältnisse wie im Bauelement nach 1 bis 4 ergeben, allerdings mit dem Unterschied, daß die radial außen liegenden Enden der Biegebalken 34 freiliegen. Die Biegebalken 34 werden sich daher in Abhängigkeit von der kristallografischen Orientierung, mit der sie in der xy-Ebene angeordnet sind, senkrecht dazu deformieren. Dabei werden sich in Abhängigkeit von den Spannungsverhältnissen im Kristall ganz unterschiedlich große Verformungen ergeben. Dies ist in 8 beispielhaft dadurch angedeutet, daß sich die äußeren Enden der in 7 in Richtung der negativen x-Achse (Pfeil xy1) erstreckten Biegebalken 34a um ein verhältnismäßig großes Maß h1 (8) verbiegen, wohingegen die äußeren Enden der gemäß 7 in Richtung eines Pfeils xy2 erstreckten, z. B. unter einem Winkel von ca. 30° zur positiven x-Achse angeordneten Biegebalken 34b um ein verhältnismäßig kleines Maß h2 (8) verformt sind. In den übrigen aus 7 ersichtlichen Richtungen werden sich ebenfalls charakteristische, mehr oder weniger große Ver formungen für die Biegebalken 34 ergeben.
Erfindungsgemäß werden die aus 8 ersichtlichen Verformungen als Maß für die Verformungsneigung z. B. der Brücken 7 in 2 angesehen, wenn diese in derselben Weise wie die Biegebalken 34 im Verformungsfächer 32 orientiert sind. Daher werden erfindungsgemäß nach der Fertigstellung des Verformungsfächers zunächst die Verformungen aller Biegebalken 34 mit einem Mikroskop, Interferometer od. dgl. gemessen und katalogisiert. Im Anschluß daran werden diejenigen Biegebalken 34 selektiert, die sich durch eine minimale Verbiegung auszeichnen, und die Richtungen dieser Biegebalken 34 (7) werden dann als die erfindungsgemäß zu verwendenden kristallografischen Vorzugsrichtungen definiert. Schließlich werden diese kristallografischen Vorzugsrichtungen bei der Herstellung des Bauelements nach 1 bis 4 in der Weise berücksichtigt, daß jede Brücke (z. B. 7 in 2) jeweils in einer dieser Vorzugsrichtungen orientiert wird. Mit anderen Worten wird für die Lage der Brücken 7 (bzw. deren Achsen 29, 30) in 2 eine Orientierung gewählt, in der sich beim Verformungsfächer 32 nach 7 und 8 eine möglichst kleine Verbiegung des zugehörigen Biegebalkens 34 ergibt.
Dies ist z. B. aus 2 und 7 wie folgt ersichtlich: Es sei angenommen, daß der Verformungsfächer 32 nach 7 zu vier Vorzugsrichtungen führt, die durch Biegebalken 34c bis 34f definiert sind. Übertragen auf 2 bedeutet das, daß eine Brücke 7a in derjenigen Richtung angeordnet wird, in welcher in 7 ein Biegebalken 34c zeigt. In gleicher Weise entspricht die Lage der Brücken 7b bis 7d in 2 den Ausrichtungen der Biegebalken 34d, 34e bzw. 34f in 7. Schließlich liegen die Halteelemente 8 bzw. die mit diesen und den Abstandhaltern gebildeten Halteblöcke im fertigen Bauelement (2) jeweils dort, wo in 7 die freien Enden der Biegebalken 34c bis 34f des Verformungsfächers 32 liegen. Das Design eines Bauelements mit einer mittleren Membran 4a (2) erfolgt daher anhand der mit dem Verformungsfächer 32 erhaltenen Vorzugsrichtungen in der Weise, daß die Biegebalken 34c bis 34f entsprechend 7 auf ein gemeinsames, an die Membran 4a grenzendes Zentrum gerichtet und an denjenigen Enden, an denen sich in 7 die freien Enden der Biegebalken 34c bis 34f befinden, zusätzlich mit den Halteelementen 8 versehen werden. Dadurch ergeben sich an den Orten der Membran 4a und der Haltelemente 8 bzw. Halteblöcke 8, 9 dieselben günstigen Verformungen wie für die Biegebalken am Ort des Tragkörpers 33 des zugehörigen Verformungsfächers 32.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es im Prinzip gleichgültig, ob alle anhand des Verformungsfächers 32 ermittelten Vorzugsrichtungen gleich gut sind oder Unterschiede im Hinblick auf die Verformungsneigungen der Brücken 7 aufzeigen. Wichtig ist, daß es die Erfindung erstmals ermöglicht, einen einfach meßbaren Zusammenhang zwischen der Verformungsneigung und der kristallografischen Orientierung der Brücken herzustellen und anhand dieses Zusammenhangs die im Einzelfall für zweckmäßig gehaltenen Orientierungen für die Brücken auszuwählen. Dabei versteht sich, daß einerseits die Zahl der Brücken möglichst klein gehalten werden sollte, um eine gute Beweglichkeit der Membranen 4 bei ihrer Aktuierung zu gewährleisten, andererseits z. B. vier Brücken sicherstellen, daß keine Twisteffekte eintreten, wie dies sowohl beim Vorhandensein von nur einer Brücke als auch beim Vorhandensein von zwei Brücken unvermeidbar ist. In dieser Hinsicht wird daher die Anwendung von vier Brücken bisher für am besten gehalten.
Im übrigen ist klar, daß es auch Fälle geben kann, in denen der Verformungsfächer 32 zu mehr Vorzugsrichtungen mit kleinen Verformungen führt, als Brücken im Bauelement erforderlich bzw. erwünscht sind. Das stellt jedoch kein ernsthaftes Problem dar, da nicht für alle als gut erwiesenen Vorzugsrichtungen auch eine Brücke 7 vorgesehen werden muß. Umgekehrt kann es aus konstruktiven oder funktionalen Gründen erwünscht oder erforderlich sein, eine Brücke nicht in einer optimalen Vorzugsrichtung anzuordnen. Auch das stellt in der Regel kein Problem dar, da zumindest die jeweils anderen Brücken ideal oder weitgehend ideal orientiert und dadurch die Eigenschaften des betreffenden Bauelements optimiert werden können.
Entsprechend kann bei der Gestaltung der Ausführungsbeispiele nach 5 und 6 vorgegangen werden. Daraus ist ersichtlich, daß auch Verformungsfächer 32 denkbar sind, deren Tragkörper 33 andere als kreisrunde Querschnitte aufweisen.
Während 7 und 8 ein Ausführungsbeispiel für einen Verformungsfächer zeigen, der in so vielen, parallel zur xy-Ebene angeordneten und in z-Richtung übereinander liegenden Ebenen Biegebalken 34 aufweist, wie ein entsprechendes Bauelement Ebenen mit Brücken und Membranen besitzt, zeigen 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel für einen Verformungsfächer 38, der nur in einer einzigen Ebene mit Biegebalken 39 bzw. 40 versehen ist. Dabei zeigt 9 einen Fall, bei dem zwei Biegebalken 39a, 39b vergleichsweise stark verformt sind, wohingegen 10 denselben, jedoch um die z-Achse verdrehten Verformungsfächer 38 mit zwei anderen Biegebalken 40a, 40b zeigt, die in idealen kristallografischen Vorzugsrichtungen angeordnet sind und keinerlei Verformung aufweisen. Die Biegebalken 39, 40 stehen analog zu 7 und 8 von einem Tragkörper 41 radial ab, der seinerseits auf einem Substrat 42 fixiert ist. Ein solcher Verformungsfächer eignet sich insbesondere für die Herstellung von Bauelementen, die nur eine Membran aufweisen, die etwa analog zu 5 und 6 von mehreren Brücken 19 bzw. 26 getragen wird. Je nach Fall kann es jedoch auch im Hinblick auf das Bauelement nach 1 bis 4 ausreichend sein, die Vorzugsrichtungen aller Brücken 7 mit dem Verformungsfächer 38 nach 9 und 10 zu bestimmen.
Zur Vergrößerung der Zahl der Biegebalken 34 pro Verformungsfächer und der Zahl der aus dem Verformungsfächer ableitbaren Informationen kann es zweckmäßig sein, die Biegebalken in zwei oder mehr Ebenen anzuordnen und die Biegebalken in jeder dieser Ebenen relativ zu denen in den anderen Ebenen um einen vorgewählten Winkel zu versetzen. Das kann insbesondere dann zweckmäßig sein, wenn verhältnismäßig breite Biegebalken erwünscht sind, deren Achsabstände in Umfangsrichtung des Tragkörpers 33 aber kleiner sein sollen, als ihrer Breite entspricht. Alternativ könnten in diesem Fall auch zwei oder mehr separate Verformungsfächer mit entsprechend versetzten Biegebalken und jeweils halber oder noch weiter reduzierter Teilung vorgesehen werden.
Die Zahl der pro Verformungsfächer vorhandenen Biegebalken ist im Prinzip nicht beschränkt. Sie sollte jedoch z. B. wenigstens etwa fünfzehn betragen, um ausreichend viele Informationen über günstige bzw. ungünstige Orientierungen zu erhalten. Dabei können die Biegebalken in Umfangsrichtung des Tragkörpers 33 mit gleichen oder unterschiedlichen Winkelabständen angeordnet sein. Außerdem wäre es möglich, Verformungsfächer für Biegebalken mit unterschiedlichen Dicken, Längen und/oder Breiten herzustellen, um daraus Informationen über bevorzugte Abmessungen der Brücken zu erhalten. Insbesondere bei komplexen Bauelementen wie z. B. denen nach 1 könnte es nämlich zweckmäßig sein, z. B. die beiden DBR-Spiegel 1 und 2 mit unterschiedlich beabstandeten und/oder gestalteten Brücken zu ersehen und/oder die Brücken des einen DBR-Spiegels anders als die Brücken des anderen DBR-Spiegels anzuordnen oder zu dimensionieren, wenn auch die Ausbildung identischer Brücken 7 bei beiden Spiegeln 1 und 2 meistens vorteilhaft ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Dies gilt insbesondere für die aus den Zeichnungen ersichtlichen Anordnungen und Ausgestaltungen der verschiedenen Membranen, Brücken, Halteblöcke und Verformungsfächer. Weiter ist die Erfindung nicht auf Bauelemente nach Art von Filtern (1 bis 4) beschränkt, sondern kann in entsprechender Weise auch bei Bauelementen für Laser, Detektoren, Sensoren od. dgl. angewendet werden. Dabei kann es Fälle geben, insbesondere bei sogenannten Cantilever-Anwendungen, in denen nur eine einzige Brücke vorhanden ist, die eine Membran in Form eines aktiven oder passiven Bauteils mit einem Halteblock verbindet. Weiter ist es möglich, zur Herstellung der Verformungsfächer Materialien zu verwenden, die mit den zur Herstellung der Bauelemente verwendeten Materialien nur ähnlich, aber nicht identisch sind. Mit besonderem Vorzug wird der Verformungsfächer jedoch aus einem Teil desselben Wafers hergestellt, aus dem auch die Bauelemente gefertigt werden, wodurch sich der zusätzliche Vorteil ergibt, daß bei der Herstellung des Verformungsfächers von einer Halbleiterscheibe ausgegangen wird, die dieselbe Orientierung (z. B. [010] oder [001]) wie im Bauelement hat. In jedem Fall bietet die Erfindung den Vorteil, daß für verschiedene Materialsysteme, unter schiedliche Substrat-Typen und unterschiedliche Bauelemente je ein Verformungsfächer hergestellt und anhand der erhaltenen Informationen sofort ein batch-prozeßfähiger Maskensatz entworfen werden kann. Weiter kann die Erfindung auch auf Bauelemente angewendet werden, bei denen die Luftschichten 5 nach 1 durch Schichten aus einem beliebigen anderen Fluid ersetzt sind, wobei das Fluid insbesondere ein Gas, aber auch eine Flüssigkeit oder ein flüssigkristallines Material sein kann. Je nach Fall kann ein solches Bauelement mit einem gas- oder flüssigkeitsdichten Gehäuse umgeben werden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements, das auf einem Substrat (6) wenigstens einen am Substrat (6) fixierten Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) und wenigstens eine freistehende, durch wenigstens eine flexible Brücke (7, 19, 26) mit dem Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) verbundene Membran (4a, 1la, 16, 24) enthält, wobei zunächst wenigstens eine Halbleiterschicht und eine Opferschicht auf das Substrat (6) aufgebracht werden, die Halbleiterschicht und die Opferschicht dann durch Maskieren und vertikales Ätzen strukturiert werden und danach die Membran (4a, 11a, 16, 24) und die Brücke (7, 14, 19, 26) durch laterales Ätzen der Opferschicht derart freigelegt werden, daß sie im Wesentlichen in einer vorgewählten Ebene liegen und senkrecht zu dieser Ebene bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verformungsfächer (32, 38) hergestellt wird, der einen mittleren Tragkörper (33, 41) und mehrere, radial von diesem abstehende, in unterschiedliche kristallografische Richtungen weisende Biegebalken (34, 39, 40) aufweist, die im Wesentlichen in einer Ebene liegen, die der vorgewählten Ebene im Bauelement entspricht oder zu dieser parallel angeordnet ist, in dem unter Anwendung desselben Halbleitermaterials wie im Bauelement wenigstens je eine Halbleiterschicht und eine Opferschicht auf ein Substrat (35, 42) aufgebracht, die Halbleiterschicht und die Opferschicht dann durch Maskieren und vertikales Ätzen strukturiert werden und danach die Biegebalken (34, 39, 40) durch laterales Ätzen der Opferschicht derart freigelegt werden, daß sie senkrecht zu der Ebene frei bewegbar sind, daß die sich dabei ergebenden Verformungen der Biegebalken (34, 39, 40) ermittelt werden und daß die Brücke (7, 14, 19, 26) im Bauelement mit einer kristallografischen Orientierung zur Membran (4a, 11a, 16, 24) angeordnet wird, der im Verformungsfächer (32, 38) ein Biegebalken (34, 39, 40) mit einer im Vergleich zu anderen Biegebalken (34, 39, 40) kleineren Verformung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4a, 11a, 16, 24) mit wenigstens zwei Brücken (7, 14, 19, 26) mit wenigstens einem Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) verbunden wird und alle Brücken (7, 14, 19, 26) mit kristallografischen Vorzugsrichtungen zur Membran (4a, 11a, 16, 24) angeordnet werden, denen im Verformungsfächer (32, 38) Biegebalken (34, 39, 40) mit im Vergleich zu anderen Biegebalken (34, 39, 40) kleineren Verformungen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7, 14, 19, 26) im Bauelement mit kristallografischen Orientierungen angeordnet werden, denen im Verformungsfächer (32, 38) Biegebalken (34, 39, 40) mit den kleinsten Verformungen entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in mehreren, parallel zueinander angeordneten Ebenen des Tragkörpers (33, 42) angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in so vielen Ebenen angeordnet werden, wie übereinander angeordnete Membranen (4a, 11a, 16, 24) im Bauelement vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in den Ebenen um vorgewählte Winkel relativ zueinander versetzt angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsfächer (32, 38) mit einer wesentlich größeren Anzahl von radialen Biegebalken (34, 39, 40) versehen wird, als der üblicherweise pro Membran (4a, 11a, 16, 24) vorgesehenen Anzahl von Brücken (7, 14, 19, 26) im Bauelement entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in jeder Ebene des Verformungsfächers (32, 38) mit gleichen Winkelabständen angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bauelement wenigstens zwei Verformungsfächer (32, 38) hergestellt werden, deren Biegebalken (34, 39, 40) in Umfangsrichtung der Tragkörper (33, 42) relativ zueinander versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in unterschiedlichen Ebenen desselben Verformungsfächers (32, 38) und/oder an unterschiedlichen Verformungfächer (32, 38) vorgesehenen Biegebalken (34, 39, 40) mit unterschiedlichen Dicken, Längen und/oder Breiten hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen der Biegebalken (34, 39, 40) mit einem Mikroskop oder Interferometer ermittelt werden.
Mikromechanisches Bauelement mit einem Substrat (6), einer Achse (z) und wenigstens einer mit Hilfe der Opferschichttechnologie hergestellten Membranstruktur, die wenigstens einen am Substrat (6) fixierten Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21), wenigstens eine in Richtung der Achse (z) bewegliche Membran (4a, 11a, 16, 24) und wenigstens zwei die Membran (4a, 11a, 16, 24) mit dem Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) verbindende, flexible Brücken (7, 14, 19, 26) aufweist, wobei die Membran (4a, 11a, 16, 24) und die Brücke (7, 14, 19, 26) in einem nicht ausgelenkten Zustand im Wesentlichen in einer vorgewählten, senkrecht zur Achse (z) liegenden Ebene angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Brücken (7, 14, 19, 26) in dieser Ebene mit vorgewählten, kristallografischen Vorzugsrichtungen angeordnet sind, die sich gegenüber anderen möglichen Richtungen in der vorgewählten Ebene durch Verformungsneigungen, die mittels des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 ermittelt wurden, in Richtung der Achse (z) auszeichnen.
Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7, 14, 19, 26) in kristallografischen Vorzugsrichtungen orientiert sind, die sich gegenüber allen in der vorgewählten Ebene möglichen Richtungen durch die kleinsten Verformungsneigungen auszeichnen.
Bauelement nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß es als mikromechanisch aktuierbares, optoelektronisches Bauelement ausgebildet ist.
Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es einen ersten DBR-Spiegel (1), einen zweiten DBR-Spiegel (2) und eine zwischen den beiden DBR-Spiegeln (1, 2) angeordnete Kavität (3) aufweist, die eine durch Aktuation veränderliche Länge (L) besitzt, wobei zumindest der erste DBR-Spiegel (1) wenigstens eine, aus im Wesentlichen senkrecht zur Achse (z) angeordneten Festkörper- und Fluidschichten (4, 5) gebildete Schichtenperiode (I bis III) aufweist und wobei die Festkörperschicht (4) als Teil einer Membranstruktur nach Anspruch 12 oder 13 ausgebildet ist.
Bauelement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß es als optischer Filter, VCSEL oder Detektor ausgebildet ist.