WO2005054117A1 - Mikromechanisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Mikromechanisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2005054117A1
WO2005054117A1 PCT/DE2004/002640 DE2004002640W WO2005054117A1 WO 2005054117 A1 WO2005054117 A1 WO 2005054117A1 DE 2004002640 W DE2004002640 W DE 2004002640W WO 2005054117 A1 WO2005054117 A1 WO 2005054117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bridges
component
bending beams
deformation
membrane
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/002640
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Hillmer
Jürgen Daleiden
Cornelia Prott
Friedhard Römer
Sören Irmer
Amer Tarraf
Dietmar Gutermuth
Edwin Ataro
Original Assignee
Univerität Kassel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10357421A external-priority patent/DE10357421B4/de
Application filed by Univerität Kassel filed Critical Univerität Kassel
Publication of WO2005054117A1 publication Critical patent/WO2005054117A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/047—Optical MEMS not provided for in B81B2201/042 - B81B2201/045

Definitions

  • the invention relates to a micromechanical component and a method for its production according to the preambles of claims 1 and 11.
  • WDM Wavelength Division Multiplex
  • B a transmission unit based on semiconductor lasers, a multiplexer, a fiber section consisting of glass fibers, a demultiplexer and a reception unit provided with optoelectronic detectors.
  • a plurality of transmission channels for closely adjacent wavelengths are arranged on the transmission side of such a system, while a corresponding plurality of highly selective optical filters are provided on the receiver side between the demultiplexer and the reception unit in order to separate the channels again.
  • components are preferably used which can be tuned to the wavelengths involved.
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • the DBR mirrors used here serve the purpose of increasing the reflectivity of the mirror surfaces adjacent to the cavity, which is not sufficient when using conventional materials, by building up from layer periods, the alternating successive solid layers, in particular semiconductor layers, and air layers in between exhibit.
  • the semiconductor layers of the one DBR mirror are n-conducting and each form thin membranes and flexible bridges or support arms extending from them, which are provided at their ends with holding elements, between which spacers are arranged.
  • the alternating successive holding elements and spacers each form holding blocks, which in turn are fixed to a base body (substrate), so that the membranes are movably arranged in the direction of an axis running perpendicular to them.
  • the semiconductor layers of the other DBR mirror are designed and arranged accordingly, but p-type.
  • the two DBR mirrors are preferably provided with electrodes to which an electrical voltage or a positive or negative potential can be applied in order to charge them electrically in the manner of capacitor plates.
  • the electrical attraction forces caused by this can cause a slight displacement of the displaceable membranes and thus a change in the length of the cavity, with the result that adjacent wavelengths are also transmitted by the component in addition to the wavelength that is not in the actuated state.
  • the component can therefore be tuned to one of several wavelengths ⁇ ... ⁇ n .
  • Such a capacitive actuation of the component can also take the place of any other actuation, in particular a micro-thermal actuation.
  • Such components are generally manufactured today using so-called sacrificial layer technology (cf., for example, the book “Microsystem Technology for Engineers” by W. Menz, J. Mohr, 2nd edition, VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, pp.
  • Adverse consequences of undesirable grid tension or the like can also result in other components of the type mentioned at the outset which, for reasons other than those mentioned, have at least one movable membrane which is suspended from a holding block by means of at least one bendable bridge.
  • the technical problem of the present invention therefore consists in designing the component of the type described at the outset in such a way that undesired lattice stresses do not or only have a minor effect in the manner described.
  • the usual method for the production of such components should be improved in such a way that any crystal stresses and the resulting deformations which occur during the production of the components can be recognized at an early stage and taken into account in the production of the components, ie a type of process and quality control can be carried out.
  • the invention is based on the knowledge that the internal stresses of the semiconductor material which lead to deformations or strains of the bridges are not the same in all crystallographic directions, but can have strong differences, so that significant improvements can already be achieved by specifically targeting the bridges in such crystallographic preferred directions are arranged in which their tendency to deform is comparatively low and ideally zero.
  • the invention is based on the idea that the tendency to deformation to be observed in each case can be made optically visible in a simple manner by using a special deformation fan simulated in the broadest sense of the component, so that a measurement of the deformation fan immediately leads to largely harmless crystallographic preferred directions for the Bridges leads.
  • the term “tendency to deform” is understood to mean the tendency of a bridge in the finished component to deform as it would if it were like one assigned bending beam would only be clamped on one side in the deformation fan.
  • FIG. 1 schematically shows the sectional view of a known component having two DBR mirrors and an intermediate Fabry-Perot cavity, approximately along a line A - A 'in FIG. 2;
  • FIGS. 2 and 3 on a reduced scale, schematic top views of individual solid layers and spacers in between;
  • Fig. 4 shows schematically the mode of operation / actuation of the component according to Fig. 1;
  • FIG. 5 is a perspective view of a single structure with five connecting bridges and four holding blocks;
  • FIG. 6 is a top view of a single structure with four bridges and two holding blocks
  • FIG. 7 shows a plan view of a deformation fan according to the invention with a plurality of radial bending beams; 8 shows a schematic section through the deformation specialist along the line VIII-VIII of FIG. 7, from which it can be seen that the bending beams are arranged in a plurality of planes lying one above the other; and
  • the first DBR Mirror 1 contains layer periods or pairs I to III which are as transparent as possible for the wavelengths considered here, which are each formed here by a solid layer 4 and an air layer 5, layers 4 and 5 alternatingly following one another and, with their broad sides adjoining one another, are arranged one above the other.
  • the solid layers 4 form thin membranes 4a and in the exemplary embodiment are made of a p-doped semiconductor material, e.g. B. indium phosphide (InP).
  • the membranes 4a are also supported by means of a separate, flexible supporting structure on a likewise transparent base body or substrate 6.
  • each support structure e.g. B. from a plurality of thin and therefore bendable, for. B. arranged in a star shape and connected to the membranes 4a or with these made from one piece support arms or bendable bridges (connecting bridges) 7 or the like, as shown in particular in FIG. 2.
  • the radially inner ends of the support arms or bridges 7 are connected to the membranes 4a, while the bridges 7 are provided at the radially outer ends with holding elements 8 fastened to the base body 6 and are preferably made from one piece with them.
  • FIG. B. from a plurality of thin and therefore bendable, for. B. arranged in a star shape and connected to the membranes 4a or with these made from one piece support arms or bendable bridges (connecting bridges) 7 or the like, as shown in particular in FIG. 2.
  • the radially inner ends of the support arms or bridges 7 are connected
  • spacers 9 are arranged between the individual holding elements 8, which keep the layers 4 at a distance and thereby form the air layers 5 remaining free between the membranes 4a.
  • the parts 4a, 7 and 8 preferably each form a coherent layer 4 made of the same material, while the spacers 9 preferably made of another material, in particular a sacrificial material such as.
  • GaNAs Gallium indium arsenide
  • Additional spacers 10 are provided between the two DBR mirrors 1 and 2, which determine the length L of the cavity 3 in the non-actuated state.
  • the second DBR mirror 2 is designed accordingly in the exemplary embodiment, the layer periods I to IV having solid-state layers 11 with membranes 11a and air layers 12, which are made of the same materials as layers 4 and 5, but layers 11, in contrast to those Layers 4 have an n-doping.
  • the membranes 4a are each electrically connected to one another, and the same applies to the membranes 11a.
  • the membranes 11a of the second DBR mirror 2 are also slidably mounted on the base body 6 by means of support arms or bridges 14.
  • the holding elements 8 and spacers 9 of the DBR mirror 1 and corresponding holding elements and spacers of the DBR mirror 2 are arranged alternately one above the other on the substrate 6.
  • the holding elements and spacers together with the spacers 10 each form a holding block, by means of which the membranes 4a, 11a are movable and are spaced on the substrate 6.
  • m, h and n are integers greater than zero.
  • the number of holding elements 8 provided per membrane 4a, 11a preferably corresponds to the number of holding blocks available.
  • the light strikes the component in the direction of an arrow v or parallel to the z axis of an imaginary coordinate system, while the layers 4, 5 or 11, 12 or their central planes and with them the bridges 7, 14 or their axes in an unactuated state or, in the case of non-deflected membranes 4a, 11a, arranged essentially perpendicular to the z-axis, ie parallel to the xy-plane of the imaginary coordinate system Levels.
  • FIG. 4 The mode of operation of the component according to FIGS. 1 to 3 results from FIG. 4, in which a state is shown in which the DBR mirrors 1 and 2 are in an actuated state.
  • the component is designed as a so-called Fabry-Perot filter. It is assumed that an electrical voltage is applied to the two DBR mirrors 1 and 2 by means of a voltage source 15 such that, in the manner of a capacitor, the DBR mirror 1 is negatively charged and the DBR mirror 2 is positively charged and the membranes 4a , 11a therefore electrostatically attract both DBR mirrors 1 and 2.
  • the length of the cavity 3 has only the dimension L- ⁇ L, with the result that the transmission condition is now fulfilled for a different wavelength.
  • the filter By changing the applied voltage, the filter can also be tuned so that it becomes transparent for other wavelengths if the value ⁇ L is set accordingly.
  • the transmission wavelength By varying the potentials applied with the voltage source 15, the transmission wavelength can thus be set continuously within the tuning range.
  • 4 shows an example of the case in which. the membranes 4a, 11a of both DBR levels 1 and 2 move in a corresponding manner because of the identical design of both DBR levels 1 and 2. Suitable modifications (e.g. in the layer thicknesses) also make asymmetrical actuations possible.
  • both DBR mirrors 1 and 2 are provided with electrodes adhering to them so that they can be charged in the same way by means of the controllable voltage source 15 (FIG. 4), as described above.
  • the membranes 4a, 11a can also in other ways, for. B. be activated thermally by applying thin-film heating elements to the bridges 7, 14 and with them length changes are induced by temperature changes.
  • FIG. 5 shows in perspective an alternative exemplary embodiment for the formation of solid layers from membranes 16, holding elements 17 and 18 and both connecting, flexible bridges 19.
  • the membranes 16 and the holding elements 17 have circular cross sections, while the holding element 18 has one Arch of z. B. extends 45 ° to 90 °.
  • the bridges 19 can also take completely different and in particular different angles to the x and y axes of the imaginary coordinate system.
  • FIG. 5 schematically corresponds to the spacers 9 in FIG. 1, corresponding spacers 20, 21 which expediently have the same peripheral contours as the holding elements 17, 18. This is intended to indicate that FIG. 5 can also relate to a component which not only has the only structure shown, but is, analogously to FIG. 1, provided with a plurality of such superimposed structures.
  • the holding elements 17, 18 and spacers 20, 21 in turn form certain holding blocks for fixing the membrane 16 to a substrate.
  • FIG. 6 the same applies to the exemplary embodiment schematically shown in FIG. 6 of a structure made of solid layers with membranes 24, holding elements 25 and both connecting bridges or support arms 26.
  • these are optical and / or electronically active membranes 24 are square instead of circular in plan view.
  • the two instead of four existing holding elements 25 each extend over an approximately 90 ° long arc.
  • the bridges 26 with axes 27 and 28 are arranged parallel to the x and y axes of the imaginary coordinate system, two adjacent bridges 26 each being connected to an associated holding element 25.
  • axes 29, 30 of the bridges 7 are arranged parallel to lines which each enclose angles of approximately 45 ° with the x and y axes and are each connected to one of the four holding elements 8.
  • the axes 27, 28 and 29, 30 expediently span a plane in which the central planes of the membranes 24 and 4 and holding elements 25 and 8, which are also not shown, are located and which are at least in the non-actuated or non-deflected State of the membranes 24 and 4 are substantially perpendicular to the z-axis.
  • the bridges 7, 19 and 26 mostly consist of thin, rod-shaped and therefore easily bendable elements.
  • the bridges 7, 14, 19 and 26 are arranged in the planes they each form with crystallographic preferred directions, which differ from all other possible directions in the embodiment of the invention currently considered best in that they have the smallest tendencies to deform the bridges 7, 14, 19, 26 in the direction of the axis perpendicular thereto, d. H. the z-axis.
  • a deformation fan 32 (FIGS. 7 and 8) is first produced, which has a central support body 33, from which a plurality of radial bending beams 34 protrude, one end of which is connected to the support body 33 and the opposite ends of which are exposed.
  • the support body 33 is provided in four superimposed planes with such bending beams 34 which, like the DBR mirror 1 according to FIG. 1, form three and a half layer periods lying in an imaginary z direction, 7 have star-shaped structures in plan view.
  • the deformation fan is produced according to the currently best-considered embodiment of the invention in that on a substrate 35 initially in z Semiconductor layers 36 and sacrificial layers 37 are applied alternately in the direction of an imaginary coordinate system. Following this, as in the manufacture of the component according to FIGS. 1 and 4 and using the same techniques, a struc turing proceeding in the z direction, through which the regions of the layers 36, 37 located between the individual bending beams 34 are removed and the outer contours the bending beam 34 and the support body 33 are fixed. Finally, likewise in analogy to FIGS.
  • the regions of the sacrificial layers 37 located between the bending beams 34 or between them and the substrate 35 are removed by lateral etching, the duration being ensured by the (under) etching step or by suitable masks is that the sacrificial layers 37 in the region of the support body 33 are essentially preserved and form spacers analogous to the spacers 9 (FIG. 1).
  • the deformation specialist 32 is produced in the manner described not only using the same techniques, but also using the same materials as the component according to FIGS. 1 to 4. B. from InP and the sacrificial layers 37 from GalnAs. It can therefore be assumed that in the fully processed deformation fan 32 there are essentially the same stress ratios as in the component according to FIGS. 1 to 4, but with the difference that the radially outer ends of the bending beams 34 are exposed. The bending beams 34 will therefore deform perpendicularly depending on the crystallographic orientation with which they are arranged in the xy plane. Depending on the stress conditions in the crystal, deformations of very different sizes will result. This is indicated in FIG.
  • the deformation shown in FIG. 8 are used as a measure of the tendency to deform z. B. the bridges 7 in FIG. 2, if they are oriented in the same way as the bending beams 34 in the deformation fan 32. Therefore, according to the invention, after the completion of the deformation fan, the deformations of all bending beams 34 are first measured and cataloged using a microscope, interferometer or the like. Subsequently, those bending beams 34 which are characterized by minimal bending are selected, and the directions of these bending beams 34 (FIG. 7) are then defined as the preferred crystallographic directions to be used according to the invention. Finally, these crystallographic preferred directions are taken into account in the manufacture of the component according to FIGS.
  • each bridge for example 7 in FIG. 2 is oriented in one of these preferred directions.
  • an orientation is chosen for the position of the bridges 7 (or their axes 29, 30) in FIG. 2, in which the deflection of the associated bending beam 34 is as small as possible in the deformation fan 32 according to FIGS. 7 and 8.
  • Bending beams 34c to 34f are defined. 2, this means that a bridge 7a is arranged in the direction in which a bending beam 34c points in FIG. The position of the bridges 7b to 7d in FIG. 2 corresponds in the same way to the orientations of the bending beams 34d, 34e and 34f in FIG. 7. Finally, the holding elements 8 or the holding blocks formed with these and the spacers lie in the finished component (FIG 2) in each case where in FIG. 7 the free ends of the bending beams 34c to 34f of the deformation fan 32 are located.
  • the design of a component with a central membrane 4a FIG.
  • FIGS. 7 and 8 show an exemplary embodiment of a deformation specialist which has bending beams 34 in as many planes arranged parallel to the xy plane and one above the other in the z direction as a corresponding component has planes with bridges and membranes
  • 9 and 10 show an exemplary embodiment of a deformation fan 38 which is provided with bending beams 39 and 40 only in one plane.
  • 9 shows a case in which two bending beams 39a, 39b are comparatively strongly deformed
  • FIG. 10 shows the same deformation fan 38, which is rotated about the z-axis, with two other bending beams 40a, 40b, which are arranged in ideal crystallographic preferred directions are and have no deformation.
  • the bending beams 39, 40 protrude radially analogously to FIGS.
  • Such a deformation fan is particularly suitable for the production of components which have only one membrane, which is carried approximately analogously to FIGS. 5 and 6 by a plurality of bridges 19 and 26, respectively. Depending on the case, it may also be sufficient with regard to the component according to FIGS. 1 to 4 to determine the preferred directions of all bridges 7 with the deformation fan 38 according to FIGS. 9 and 10.
  • the bending beams 34 In order to increase the number of bending beams 34 per deformation fan and the number of information that can be derived from the deformation fan, it may be expedient to arrange the bending beams in two or more levels and to bend the bending beams in each of these levels relative to those in the other levels by a preselected angle offset.
  • This can be expedient in particular if relatively wide bending beams are desired, the center distances of which in the circumferential direction of the supporting body 33 should, however, be smaller than their width.
  • two or more separate deformation compartments with correspondingly offset bending beams and each with half or even further reduced division could also be provided in this case.
  • the bending beams can be arranged in the circumferential direction of the support body 33 with the same or different angular distances. It would also be possible to produce deformation compartments for bending beams with different thicknesses, lengths and / or widths in order to obtain information about preferred dimensions of the bridges. Especially with complex components such as. B. that of FIG. 1 it could be useful, for. B. to see the two DBR mirrors 1 and 2 with differently spaced and / or designed bridges and / or to arrange or dimension the bridges of one DBR mirror differently than the bridges of the other DBR mirror, even if the formation of identical bridges 7 is usually advantageous for both mirrors 1 and 2.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments described, which can be modified in many ways. This applies in particular to the arrangements and configurations of the various membranes, bridges, holding blocks and deformation compartments shown in the drawings. Furthermore, the invention is not limited to components in the manner of filters (FIGS. 1 to 4), but can also be used in a corresponding manner for components for lasers, detectors, sensors or the like. There may be cases, particularly in so-called cantilever applications, in which there is only a single bridge that connects a membrane in the form of an active or passive component to a holding block. It is also possible to use materials for the production of the deformation compartments which are only similar but not identical to the materials used for the production of the components.
  • the deformation specialist is particularly preferably produced from a part of the same wafer from which the components are also manufactured, which has the additional advantage that a semiconductor wafer is used in the production of the deformation fan, which has the same orientation (e.g. [ 010] or [001]) as in the component.
  • the invention offers the advantage that, for different material systems, different types of substrates and different components, one deformation specialist each, and a batch-processable mask set can be designed based on the information received.
  • the invention can also be applied to components in which the air layers 5 according to FIG. 1 are replaced by layers of any other fluid, the fluid being in particular a gas, but also a liquid or a liquid-crystalline material. Depending on the case, such a component can be surrounded with a gas- or liquid-tight housing.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

Es wird ein mikromechanisches Bauelement, insbesondere ein mikromechanisch aktuierbares, optoelektronisches Bauelement in Form eines optischen Filters, Lasers (VCSEL) od. dgl. beschrieben, das wenigstens eine Membran (4a, 11a) aufweist, die mittels wenigstens einer Brücke (7, 14) an einem Halteblock (8, 9) beweglich an einem Substrat (6) befestigt ist. Erfindungsgemäss ist die Brücke (7, 14) in einer kristallografischen Vorzugsrichtung angeordnet, die sich gegenüber anderen möglichen Richtungen durch eine kleinere Verformungsneigung auszeichnet. Zur Ermittlung der kristalllografischen Vorzugsrichtung wird ein Verformungsfächer mit einer Vielzahl von radial abstehenden Armen hergestellt, deren Verformungen als ein Mass für die Verformungsneigung der Brücke (7, 14) interpretiert werden. Die Brücke (7, 14) wird infolgedessen in einer Richtung angeordnet, die im Verformungsfächer zu einer relativ kleinen Verformung führt (Fig. 4).

Description

Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
In der Mikrosystemtechnik und hier insbesondere für die optische Datenkommunika- tion werden vielfach optoelektronische Bauelemente benötigt, die auf eine von mehreren benachbarten Wellenlängen abgestimmt werden können. Ein sogenanntes Wellenlängenmultiplex- bzwi WDM-System (WDM = Wavelength Division Multi- plex) enthält z. B. eine auf Halbleiterlasern basierende Sendeeinheit, einen Multi- plexer, eine aus Glasfasern bestehende Faserstrecke, einen Demultiplexer und eine mit optoelektronischer 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. Hühner, 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 Grundkör- per (Substrat) fixiert sind, so daß die Membranen in Richtung einer senkrecht zu ihnen verlaufenden Achse beweglich angeordnet sind. Die Halbleiterschichten des anderen DBR-Spiegels sind entsprechend ausgebildet und angeordnet, jedoch p-leitend. 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 \ ... λn 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 "Mikrosystemtechπik für Ingenieure" von W. Menz, J. Mohr, 2. Aufl., VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, S. 218 - 220 und 285 - 287, das hiermit zur Vermeidung von Wiederholungen durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird). 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 (GalnAs) bestehende Opferschichten aufzubringen, diese durch Anwendung üblicher Maskierungs- und vertikaler Ätztechniken zu strukturieren und anschließend durch laterales Ätzen Teile der Opferschicht überall dort zu entfer- nen, 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 microma- chined 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 ränge 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. Beide Veröffentlichungen werden hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht.
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 fuhrt 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, wird vermutet, daß die verbleibenden Nachteile der gattungsgemäßen Bauelemente auf mechanische Lateral- und Vertikalverspannungen im Kristallgefuge der Halbleitermaterialien zurückgeführt werden müssen, 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 verbogen oder vorgespannt sind und/oder die von ihnen getragenen Membranen unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen. Es wird daher vorgeschlagen, besondere Sorgfalt auf eine optimale mechanische Gitterverspannung zu legen. Nicht erwähnt wird 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, so daß insoweit bisher mehr oder weniger unkontrollierbare Zustände vorliegen, d. h. die Verformung oder Verkippung der Brücken und Membranen nicht genau definiert ist.
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 Bauelement der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß sich unerwünschte Gitterverspannungen nicht oder nur in geringem Maß in der beschriebenen Weise auswirken. Außerdem soll das übliche Verfahren zur Herstellung derartiger Bauelemente dahingehend verbessert werden, daß bei der Herstellung der Bauelemente etwa auftretende Kristallverspannungen und daraus resultierende Verformungen frühzeitig erkannt und bei der Herstellung der Bauelemente berücksichtigt werden können, d. h. eine Art Prozeß- und Qualitätskontrolle durchführbar ist. Dadurch soll es schließlich möglich sein, insbesondere die beschriebenen, mikromechanisch aktuierbaren, optoelektronischen Bauelemente 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 die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 11.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die zu Verformungen oder Verspannungen der Brücken führenden inneren Spannungen der Halbleitermaterials nicht in allen kristallografischen Richtungen gleich sind, sondern starke Unterschiede aufweisen können, so 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. Außerdem beruht die Erfindung auf dem Gedanken, daß die jeweils zu beachtende Verformungsneigung durch Anwendung eines speziellen, dem jeweiligen Bauelement im weitesten Sinne nachgebildeten Verformungsfächers auf einfache Weise optisch sichtbar gemacht werden kann, so daß eine Vermessung des Verformungsfächers unmittelbar zu weitgehend unschädlichen kristallografischen Vorzugsrichtungen für die Brücken fuhrt. 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 Wellenlängeribereich 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 Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 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 Fig. 2;
Fig. 2 und 3 in verkleinerten Maßstäben schematische Aufsichten auf einzelne Festkörperschichten und dazwischen liegende Abstandhalter;
Fig. 4 schematisch die Wirkungsweise/ Aktuation des Bauelements nach Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Struktur mit fünf Verbindungsbrücken und vier Halteblöcken;
Fig. 6 eine Aufsicht auf eine einzelne Struktur mit vier Brücken und zwei Halteblöcken;
Fig. 7 eine Aufsicht auf einen eriϊndungsgemäßen Verformungsfächer mit einer Mehrzahl von radialen Biegebalken; Fig. 8 einen schematischen Schnitt durch den Verformungsfacher längs der Linie VIII - VIII der Fig. 7, woraus ersichtlich ist, daß die Biegebalken in mehreren, übereinander liegenden Ebenen angeordnet sind; und
Fig. 9 und 10 je einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verformungsfacher ohne bzw. mit Verbiegung von zwei Biegebalken, wobei die Biegebalken nur in jeweils einer Ebene angeordnet sind.
Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 (GalnAs) 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 Ausfuhrungsbeispiel 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 11a. Wie die Membranen 4a des ersten DBR-Spiegels 1 sind auch die Membranen 11a des zweiten DBR-Spiegels 2 mittels Tragarmen bzw. Brücken 14 verschiebbar am Grundkörper 6 montiert.
Wie Fig. 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 Fig. 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 Fig. 1 bis 3 ergibt sich aus Fig. 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 Fig. 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 (Fig. 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 micromachi- ned actuation of ultra-wide continuσusly tunäble optoelectronic devices", "Record tuning ränge of InP-based multiple air-gap MOEMS filter" und den darin genannten weiteren Druckschriften bekannt, die deshalb bereits oben durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wurden.
Fig. 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 Halte- elemente 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 Parametern 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 Fig. 5 schematisch den Abstandhaltern 9 in Fig. 1 entsprechende Abstandhalter 20, 21 angeordnet, die zweckmäßig dieselben Umfangskonturen wie die Halteelemente 17, 18 aufweisen. Damit soll angedeutet werden, daß Fig. 5 auch ein Bauelement betreffen kann, das nicht nur die einzige dargestellte Struktur aufweist, sondern analog zu Fig. 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 Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Struktur aus Festkörperschichten mit Membranen 24, Halteelementen 25 und beide verbindenden Brücken bzw. Tragarmen 26. Im Gegensatz zu Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 durch Opfer Schichtmaterial durchgehend miteinander verbunden sind. Im Anschluß daran werden z. B. die Membranen 4a, 11a und Brücken 7, 14 gemäß Fig. 2 lateral, d. h. senkrecht zur z-Ächse mit einem geeigneten Ätzmittel wie z. B. Eisenchlorid (FeCl3/H2O) unterätzt, um dadurch die aus Fig. 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 Ver- formungsneigungen 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 Fig. 2, 5 und 6 dargestellten Vorzugsrichtungen jeweils zur absolut kleinsten Verformungsneigung fuhren. 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 (Fig. 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 Fig. 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 Fig. 1 dreieinhalb in einer gedachten z-Richtung übereinander liegende Schichtenperioden bilden, die gemäß Fig. 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 Fig. 1 und 4 und unter Anwendung derselben Techniken eine in z-Richtung fortschreitende Struk urierung, 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 Fig. 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 (Fig. 1) analoge Abstandhalter bilden.
Der Verformungsfacher 32 wird auf die beschriebene Weise nicht nur unter Anwen- düng derselben Techniken, sondern auch unter Anwendung derselben Materialien wie das Bau- element nach Fig. 1 bis 4 hergestellt, d. h. die Halbleiterschichten 36 bestehen z. B. aus InP und die Opferschichten 37 aus GalnAs. Daher kann davon ausgegangen werden, daß sich im fertig prozessierten Verformungsfächer 32 im wesentlichen dieselben Spannungsverhältnisse wie im Bauelement nach Fig. 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 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 Fig. 8 beispielhaft dadurch angedeutet, daß sich die äußeren Enden der in Fig. 7 in Richtung der negativen x- Achse (Pfeil xyl) erstreckten Biegebalken 34a um ein verhältnismäßig großes Maß hl (Fig. 8) verbiegen, wohingegen die äußeren Enden der gemäß Fig. 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 (Fig. 8) verformt sind. In den übrigen aus Fig. 7 ersichtlichen Richtungen werden sich ebenfalls charakteristische, mehr oder weniger große Ver- formungen für die Biegebalken 34 ergeben.
Erfindungsgemäß werden die aus Fig. 8 ersichtlichen Verformungen als Maß für die Verformungsneigung z. B. der Brücken 7 in Fig. 2 angesehen, wenn diese in dersel- ben Weise wie die Biegebalken 34 im Verformungsfächer 32 orientiert sind. Daher werden erfindungsgemäß nach der Fertigstellung des Verformungsfächer 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 (Fig. 7) werden dann als die erfmdungsgemäß zu verwendenden kristallografischen Vorzugsrichtungen definiert. Schließlich werden diese kristallografischen Vorzugsrichtungen bei der Herstellung des Bauelements nach Fig. 1 bis 4 in der Weise berücksichtigt, daß jede Brücke (z. B. 7 in Fig. 2) jeweils in einer dieser Vorzugsrichtungen orientiert wird. Mit anderen Worten wird für die Lage der Brücken 7 (bzw. deren Achsen 29, 30) in Fig. 2 eine Orientierung gewählt, in der sich beim Verformungsfächer 32 nach Fig. 7 und 8 eine möglichst kleine Verbiegung des zugehörigen Biegebalkens 34 ergibt.
Dies ist z. B. aus Fig. 2 und 7 wie folgt ersichtlich: Es sei angenommen, daß der Verformungsfächer 32 nach Fig. 7 zu vier Vorzugsrichtungen führt, die durch
Biegebalken 34c bis 34f definiert sind. Übertragen auf Fig. 2 bedeutet das, daß eine Brücke 7a in derjenigen Richtung angeordnet wird, in welcher in Fig. 7 ein Biegebalken 34c zeigt. In gleicher Weise entspricht die Lage der Brücken 7b bis 7d in Fig. 2 den Ausrichtungen der Biegebalken 34d, 34e bzw. 34f in Fig. 7. Schließlich liegen die Halteelemente 8 bzw. die mit diesen und den Abstandhaltern gebildeten Halteblöcke im fertigen Bauelement (Fig. 2) jeweils dort, wo in Fig. 7 die freien Enden der Biegebalken 34c bis 34f des Verformungsfächers 32 liegen. Das Design eines Bauelements mit einer mittleren Membran 4a (Fig. 2) erfolgt daher anhand der mit dem Verformungsfacher 32 erhaltenen Vorzugsrichtungen in der Weise, daß die Biege- balken 34c bis 34f entsprechend Fig. 7 auf ein gemeinsames, an die Membran 4a grenzendes Zentrum gerichtet und an denjenigen Enden, an denen sich in Fig. 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 Verformungsfacher 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 Verformungsfacher 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 Fig. 5 und 6 vorgegangen werden. Daraus ist ersichtlich, daß auch Verformungsfacher 32 denkbar sind, deren Tragkörper 33 andere als kreisrunde Querschnitte aufweisen.
Während Fig. 7 und 8 ein Ausführungsbeispiel für einen Verformungsfacher 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 Fig. 9 und 10 ein Ausführungsbeispiel für einen Verformungsfächer 38, der nur in einer einzigen Ebene mit Biegebalken 39 bzw. 40 versehen ist. Dabei zeigt Fig. 9 einen Fall, bei dem zwei Biegebalken 39a, 39b vergleichsweise stark verformt sind, wohingegen Fig. 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 Fig. 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 Fig. 5 und 6 von mehreren Brücken 19 bzw. 26 getragen wird. Je nach Fall kann es jedoch auch im Hinblick auf das Bauelement nach Fig. 1 bis 4 ausreichend sein, die Vorzugsrichtungen aller Brücken 7 mit dem Verformungsfächer 38 nach Fig. 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 Fig. 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 (Fig. 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 Verformungsfacher Materialien zu verwenden, die mit den zur Herstellung der Bauelemente verwendeten Materialien nur ähnlich, aber nicht identisch sind. Mit besonderem Vorzug wird der Verformungsfacher 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 Verformungsfacher hergestellt und anhand der erhaltenen Informationen sofort ein batch-prozeß- fahiger Maskensatz entworfen werden kann. Weiter kann die Erfindung auch auf Bauelemente angewendet werden, bei denen die Luftschichten 5 nach Fig. 1 durch Schichten aus einem beliebigen anderen Fluid ersetzt sind, wobei das Fluid insbesondere ein Gas, aber auch eine Flüssigkeit oder eine flüssigkristallines Material sein kann. Je nach Fall kann ein solches Bauelement mit einem gas- oder flüssigkeitsdichtem Gehäuse umgeben werden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.

Claims

Ansprüche
1. 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), wemgstens eine in Richtung der Achse (z) bewegliche Membran (4a, 11a, 16, 24) und wenigstens eine die Membran (4a, 11a, 16, 24) mit dem Halteblock (8, 9; 17, 18, 20, 21) verbindende, flexible Brücke (7, 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 die Brücke (7, 14, 19, 26) in dieser Ebene mit einer kristallografischen Vorzugsrichtung angeordnet ist, die sich gegenüber anderen möglichen Richtungen in der vorgewählten Ebene durch eine kleinere Verformungsneigung in Richtung der Achse (z) auszeichnet.
2. Bauelement 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 ist und alle Brücken (7, 14, 19, 26) mit kristallografischen Vorzugsrichtungen angeordnet sind, die sich gegenüber anderen möglichen Richtungen in der vorgewählten Ebene durch kleinere Verformungsneigungen auszeichnen.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7, 14, 19, 26) Halteelemente (8, 17, 18) aufweisen und die Halteblöcke aus den Halteelementen (8, 17, 18) und zwischen diesen angeordneten Abstandhaltern (9, 20, 21) gebildet sind.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7, 19, 26) in kristallografischen Vorzugsrichtungen orientiert sind, die sich gegenüber allen in der vorgewählten Ebene möglichen Richtungen durch die kleinsten Verformungsneigungen auszeichnen.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als mikromechanisch aktuierbares, optoelektronisches Bauelement ausgebildet ist.
6. Bauelement nach Anspruch 5, 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) wemgstens eine, aus im wesentlichen senkrecht zur Achse (z) angeordneten Festkörper- und Fluid- schichten (4, 5) gebildete Schichtenperiode (I bis III) aufweist und wobei die Festkör- perschicht (4) als Teil einer Membranstruktur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.
7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7) des ersten DBR-Spiegels (1) im wesentlichen gleiche Winkel zwischen sich einschließen.
8. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Brücken (7) des ersten DBR-Spiegels (1) einen anderen Winkel als die anderen Brücken (7) des ersten DBR-Spiegels (1) einschließen.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schichtenperioden (I - III) des ersten DBR-Spiegels (1) in gleicher Weise ausgebildet sind.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es als optischer Filter, VCSEL oder Detektor ausgebildet ist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden DBR-Spiegel (1, 2) identisch ausgebildet sind.
12. 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, Ha, 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, Ha, 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, Ha, 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.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4a, Ha, 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, Ha, 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.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücken (7, 14, 19, 26) im Bauelement mit kristallografischen Orientierungen angeordnet werden, denen im Verformungsf cher (32, 38) Biegebalken (34, 39, 40) mit den kleinsten Verformungen entsprechen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in mehreren, parallel zueinander angeordneten Ebenen des Tragkörpers (33, 42) angeordnet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in so vielen Ebenen angeordnet werden, wie übereinander angeordnete Membranen (4a, Ha, 16, 24) im Bauelement vorgesehen sind.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in den Ebenen um vorgewählte Winkel relativ zueinander versetzt angeordnet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsfacher (32, 38) mit einer wesentlich größeren Anzahl von radialen Biegebalken (34, 39, 40) versehen wird, als der üblicherweise pro Membran (4a, Ha, 16. 24) vorgesehenen Anzahl von Brücken (7, 14, 19, 26) im Bauelement entspricht.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (34, 39, 40) in jeder Ebene des Verformungsfächers (32, 38) mit gleichen Winkelabständen angeordnet sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, 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.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die in unterschiedlichen Ebenen desselben Verformungsfächers (32, 38) und/oder an unterschiedlichen Verformungfacher (32, 38) vorgesehenen Biegebalken (34, 39, 40) mit unterschiedlichen Dicken, Längen und/oder Breiten hergestellt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen der Biegebalken (34, 39, 40) mit einem Mikroskop oder Interferometer ermittelt werden.
PCT/DE2004/002640 2003-12-01 2004-11-26 Mikromechanisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung WO2005054117A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10356707.0 2003-12-01
DE10356707 2003-12-01
DE10357421A DE10357421B4 (de) 2003-12-01 2003-12-03 Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements und damit hergestelltes Bauelement
DE10357421.2 2003-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005054117A1 true WO2005054117A1 (de) 2005-06-16

Family

ID=34654847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2004/002640 WO2005054117A1 (de) 2003-12-01 2004-11-26 Mikromechanisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2005054117A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI649588B (zh) * 2014-05-07 2019-02-01 德商羅伯特博斯奇股份有限公司 用於微鏡晶片的安裝體，反射鏡裝置及製造反射鏡裝置的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162576A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 光学ｍｅｍｓコンポーネントの製造方法及び光学ｍｅｍｓ構造

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002162576A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 光学ｍｅｍｓコンポーネントの製造方法及び光学ｍｅｍｓ構造

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DALEIDEN J, HILLMER H: "Multiple air-gap filters and constricted mesa lasers - material processing meets the front of optical device technology", APPLIED PHYSICS B, vol. 76, no. 8, 16 July 2003 (2003-07-16), HEIDELBERG, GERMANY, pages 821 - 832, XP002321396 *
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, vol. 4947, 29 October 2002 (2002-10-29), BELLINGHAM WA, USA, pages 197 - 211, XP002321395, ISSN: 0277-786X *
HILLMER H ET AL: "Ultrawide continuously tunable 1.55- mu m vertical-air-cavity filters and VCSELs based on micromachined electrostatic actuation", PROCEEDINGS OF THE SPIE, SPIE, BELLINGHAM, VA, US, vol. 4646, 19 January 2002 (2002-01-19), pages 145 - 156, XP001173136, ISSN: 0277-786X *
KRAMER T ET AL: "Surface micromachined ring test structures to determine mechanical properties of compressive thin films", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 92, no. 1-3, 1 August 2001 (2001-08-01), pages 292 - 298, XP004274060, ISSN: 0924-4247 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 10 10 October 2002 (2002-10-10) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI649588B (zh) * 2014-05-07 2019-02-01 德商羅伯特博斯奇股份有限公司 用於微鏡晶片的安裝體，反射鏡裝置及製造反射鏡裝置的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0927376B1 (de) Verfahren zur herstellung eines lichtleiterschalters und lichtleiterschalter
DE102008017967B4 (de) Resonanzfilter mit geringem Verlust
DE60304931T2 (de) Monolithische Mehrwellenlängen Anordnung von Oberflächenemittierenden Lasern mit vertikalem Resonator und Herstellungsverfahren derselben
EP3494432A1 (de) Interferometer und verfahren zum betreiben desselben
DE102007021920A1 (de) Mikromechanisches Bauelement, mikromechanisches System, Vorrichtung zum Einstellen einer Empfindlichkeit eines mikromechanischen Bauelements, Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements
EP3781916B1 (de) Interferometer und verfahren zum herstellen eines interferometers
DE60110455T2 (de) Optische filter
EP2026116A1 (de) Mikrospiegelvorrichtung
DE102018201965A1 (de) Mikromechanische Spiegelvorrichtung, Spiegelsystem und Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Spiegelvorrichtung
DE112008003994T5 (de) Abstimmbarer Nanodraht-Hohlraumresonator zur optischen Modulation
EP3746833B1 (de) Mikromechanische spiegelvorrichtung, spiegelsystem und verfahren zum herstellen einer mikromechanischen spiegelvorrichtung
EP3312136B1 (de) Vorrichtung mit einer feder und einem daran aufgehängten element und verfahren zum herstellen desselben
DE102018220463A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements für eine Interferometereinrichtung, mikromechanisches Bauelement für eine Interferometereinrichtung und Interferometereinrichtung
WO2005054117A1 (de) Mikromechanisches bauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE10357421B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements und damit hergestelltes Bauelement
DE102018207783A1 (de) MEMS mit einem beweglichen Strukturelement und MEMS-Array
DE102012222898A1 (de) Wellenleiteranordnung
WO2021089232A1 (de) Verfahren zum herstellen einer zwischenkomponente in einer mikromechanischen fabry-perot-interferometervorrichtung, verfahren zum herstellen einer mikromechanischen fabry-perot-interferometervorrichtung und mikromechanische fabry-perot-interferometervorrichtung
DE102019215209A1 (de) Fabry-Pérot-Interferometer
EP1395859A2 (de) Justierverfahren, insbesondere laser-justierverfahren, und hierfür geeigneter aktor
DE10318767A1 (de) Mikromechanisch aktuierbares, optoelektronisches Bauelement
DE69628669T2 (de) Abstimmbares fabry-perot -filter zur messung der gaskonzentration
DE102018133062A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines linear variablen optischen Filters
EP3887783B1 (de) Interferometereinrichtung und verfahren zur herstellung einer interferometereinrichtung
DE102022130976B3 (de) Monolithische Membran aus Glas, Doppel-Vertikalmembran-Anordnung, mikromechanische Federstruktur und zugehöriges Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase