WO2020229180A1 - Spiegeleinrichtung für eine interferometereinrichtung, interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer spiegeleinrichtung - Google Patents

Spiegeleinrichtung für eine interferometereinrichtung, interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer spiegeleinrichtung Download PDF

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layer
recess
mirror device
mirror layer
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Christoph Schelling
Christoph Daniel Kraemmer
Reinhold Roedel
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1226—Interference filters
    • G01J2003/1247—Tuning

Definitions

  • Mirror device for an interferometer device, interferometer device and method for producing a mirror device
  • the present invention relates to a mirror device for a
  • Interferometer device an interferometer device and a method for producing a mirror device.
  • spectral filters which are variable (tunable) over several wavelengths and are only permeable for certain wavelengths, for example by means of microelectromechanical construction (MEMS technology), a MEMS technology
  • Miniaturization for example with Fabry-Perot interferometers (FPI), can be realized.
  • a cavity with two essentially plane-parallel, highly reflective mirrors with a spacing (cavity length) of the order of magnitude of optical wavelengths can have a strong transmission only for those wavelengths which, with the cavity length, correspond to an integral multiple of half the wavelength.
  • electrostatic or piezoelectric actuation can change the distance between the mirrors of the interferometer, which can result in a spectrally tunable filter element.
  • Refractive index of the low refractive index material should be as close as possible to 1, for example in the case of gases or vacuum. Since plane parallelism is also important for such mirrors (layers), support structures between the mirror layers prove to be advantageous in order to keep the distance between the individual layers within a mirror of the FPI constant (distance between the high-index layers). Usually, parts of the upper high-index layer can be formed as support structures. These can extend from the upper high-index layer to the lower.
  • US Pat. No. 7,733,495 B2 describes a multilayer mirror and a Fabry-Perot interferometer. A sidewall can extend between the high index layers.
  • the present invention provides a mirror device for a
  • Interferometer device according to claim 1
  • an interferometer device according to claim 9 and a method for producing a mirror device according to claim 10.
  • the idea on which the present invention is based consists in specifying a mirror device for an interferometer device which has improved spacing structures between mirror layers in a
  • the spacer structures can be used to maintain a constant distance between the mirror layers of a mirror device and at the same time as a spacer for the mirror device from another element, for example an electrode, a substrate or another
  • Interferometer means a first mirror layer and a second
  • Mirror layer spacing forms a gap between the first and second mirror layers, and wherein the gap comprises a gas or vacuum; at least one spacer structure which extends at least partially between the first and the second mirror layer, and wherein the spacer structure comprises a material that is the same or different from the first and / or second mirror layer.
  • the vertical extension can be perpendicular to the planar extension plane or also inclined, for example by an angle of 70 ° or 80 °, relative to the planar extension plane, that is to say deviating from a vertical direction.
  • the spacer structure can comprise a material that is the same or different from the first and / or second mirror layer.
  • the spacing structure comprises the same material as one or both mirror layers, this can still be detectable in the finished component (mirror device), since the spacing structure and the mirror layers can be produced separately from one another, i.e. they do not act as an overall component and can also differ from such a component.
  • the spacer structure and the mirror layers can comprise silicon (poly-Si), for example, and for each mirror layer and also for the spacer structure, can
  • Material structure for example crystallinity, in the case of separately produced structures, can demonstrably differ from a continuous structure made of the same material. Therefore, mirror layers and a spacer structure made of the same crystalline material, which have been produced separately, can demonstrably differ in their material structure from a structure produced (grown) throughout in one step.
  • the spacing structure comprises side walls which differ from a planar
  • Extending direction of the first and second mirror layers vertically or extending by a certain angle deviating from a vertical direction.
  • the spacer structure protrudes into at least one of the two mirror layers.
  • the spacing structure comprises a core between the side walls and a base, wherein the side walls and the bottom comprise a different material than the core.
  • the side walls and the base comprise an electrically insulating material.
  • the spacer structure protrudes through at least one of the two mirror layers and projects beyond an outer side of the first and / or second mirror layer by at least a thickness of one of the mirror layers.
  • the mirror device comprises a plurality of spacing structures which form a hexagonal lattice when viewed from above on a planar top side of the second mirror layer.
  • the first and / or second mirror layer protrudes perpendicularly from the planar extension direction of the first mirror layer in a direction away from the recess.
  • the interferometer device comprises a substrate; a first mirror device and a second mirror device, at least one of which comprises a mirror device according to the invention, which are arranged above the substrate and one above the other by a first distance from one another, at least the first mirror device being arranged to be movable relative to the second mirror device; and an actuation device by means of which at least the first and / or the second mirror device can be moved.
  • Mirror device providing a first sacrificial layer and / or a substrate; applying a first mirror layer to the first sacrificial layer and / or to the substrate; applying a second sacrificial layer on the first mirror layer; forming a recess at least in the second sacrificial layer which extends at least up to the first mirror layer; introducing a material for a spacer structure into the recess,; applying a second mirror layer on the second sacrificial layer and over the recess; and at least a partial removal of the first and / or the second sacrificial layer.
  • the method can advantageously also be distinguished by the features mentioned in connection with the mirror device and their advantages, and vice versa.
  • an electrical insulator layer is arranged in the recess and on top of the second sacrificial layer and then the material for a core of the
  • Spacer structure introduced into the recess so that the recess is filled.
  • the material of the recess or at least the material for the core is thinned back in order to produce a flat connection with regions laterally adjoining the recess.
  • 3a-d show a schematic side view of the mirror device during partial steps of a method for producing the same according to a further exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic side view of the interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 5 shows a schematic block diagram of method steps of a
  • FIG. 1a-f show schematic side views of mirror devices according to several exemplary embodiments of the present invention.
  • a mirror device 1 is in each case for one
  • Interferometer device 10 which comprises a first mirror layer 2 and a second mirror layer 3, which are arranged parallel on top of one another and spaced apart from one another by a mirror layer distance d23, the mirror layer distance d23 forming a gap 5 between the first and second mirror layers (2, 3), and wherein the space 5 comprises a gas or a vacuum.
  • the mirror device 1 comprises at least one
  • Spacer structure 4 between the first and the second mirror layer (2, 3), which extends from a planar extension direction of the first and second mirror layer (2, 3) vertically or by a certain angle of comprises side walls 4a extending differently in a vertical direction, and wherein the spacer structure 4 is one of the first and / or second
  • Mirror layer (2, 3) comprises the same or different material.
  • the spacing structures 4 shown can be subject to lateral deformations, for example as a result of the internal tensile stress (mechanical) in the mirror layers. Since the spacer structures advantageously comprise a different material than the mirror layers, they can be mechanically and advantageously also electrically adapted to the requirements of the spacer structure, for example in order to be able to better maintain a tensile stress advantageously set in the layers (due to the reduced relaxation of the
  • Spacing structures whereby the optically usable surface (planarity of the mirror at a defined distance) can be increased. Furthermore, the spacing structures can terminate essentially evenly with an upper side of the mirror layer, which cannot produce an elevation beyond the mirror layer (hardly or no topography is produced), which is advantageous for both
  • Process management as well as for the optical and mechanical properties can possibly be subsequent further (mirror) layers (consequently little or no bending of the subsequent layers of a further mirror can occur).
  • the material for the spacing structure can form a flat surface with a tolerance with an upper side of the mirror layer which faces away from the first mirror layer.
  • the tolerance for the flat end can be a deviation of at most the thickness of the mirror layer.
  • the spacer structure 4 advantageously extends only between the two mirror layers 2 and 3 (can touch them) without extending into (the plane of extent) of these mirror layers 2 and 3 and can be both in the side wall 4a and in the Inner area (core) comprise the same material, advantageously also only one material.
  • the spacing structure 4 can be shaped similarly to that in FIG. 1 a with the difference that the spacing structure 4 is additionally at least partially (FIG. 1e) or completely (FIG. 1c) in or through the
  • first mirror layer 2 can extend.
  • the spacer structure 4 can be located below the first mirror layer 2, where the spacer structure 4 can protrude beyond the first mirror layer 2 downwards perpendicularly to the planar extension direction, forming a spacer AH.
  • a plurality of spacer structures 4 can also be present, which can form a hexagonal grid or other geometric shapes (not shown) in a plan view of a planar upper side 3b of the second mirror layer 3.
  • the spacer structure 4 can partially be in the
  • Extension plane extend into the first mirror layer 2, for example with an anchor area, which can have a laterally smaller extension than the spacing structure 4 between the mirror layers 2 and 3.
  • This shape can be provided according to the sequence of method steps from FIG. 3 (the more precise Reference follows in Fig. 3).
  • the spacer below the first mirror layer 2 can accordingly comprise the material of the first mirror layer 2 with a recess in the direction of the second mirror layer 3, in which the spacer structure 4 can be enclosed and mechanically stabilized against lateral tensile forces.
  • the spacer structure 4 can comprise a core 4d within the side wall 4a and a base 4c, wherein the base 4c and the side walls 4a can be made of the same material and the core 4d can comprise a different material.
  • the outer dimensions of the spacer structures 4 in FIG. 1b advantageously correspond to FIG. in FIG. 1d that of FIG. 1c; and in Fig. lf that of Fig. le.
  • the spacer structure can consequently be deposited separately from the mirror layers and a base for depositing the second
  • Form mirror layer The embodiment can also apply to other
  • Mirror layers are expanded, advantageously using further mirror layers and sacrificial layers.
  • the gas (mixture) in the space 5, for example air, or a vacuum can represent (replace) a low refractive index layer and a
  • the mirror layers 2 and 3 can, for example, silicon as a high-index material with a refractive index of, for example, 3.5.
  • silicon germanium or silicon carbide can also be used, or other materials that contain
  • Sacrificial layer etching processes can be compatible (resistant). If air is used as the low refractive index material, a large
  • Refractive index difference to the high refractive index material can be achieved and a spectrally broadband, highly reflective mirror device can be generated.
  • Mirror device a distance of the mirror (devices) from one
  • the spacer structures 4 can stabilize the mirror layers against one another.
  • the material of the spacer structure 4 can be, for example, a semiconductor material and / or the same material as at least one of the mirror layers.
  • the process of depositing the material of the spacer structure can be adapted to the mechanical and electrical properties (electrical conductivity, thermal, vertical electrical insulation of the mirror layers) of the mirror layers and the manufacturing process.
  • properties can also be set independently of the requirements placed on the mirror layers. For example, doping and / or crystallinity can be variable.
  • Mirror layers can differ in their material by doping or crystallinity, but can also comprise a different semiconductor material.
  • the spacer structure can be electrically insulating, such as the material of the core. From a mechanical point of view, this spacing structure can be very stable and break-proof and hardly allow any deformation of the mirrors (membranes / layers), in particular their spacing, for example little or no notch effect
  • the spacer structures can be designed as at least partially laterally continuous wall structures and / or as column structures, for example as
  • Honeycomb structures By reducing or not giving in, a predetermined
  • the spacing of the mirror layers is retained.
  • the spacing structures can be formed almost point-like in plan view, which can lead to a minimization of optical losses.
  • the material in the core 4d can comprise a highly refractive material (compared to the intermediate region with gas, gas mixture or vacuum), similar to one of the mirror layers.
  • the spacers AH anti-stiction bumps
  • the spacers AH can reduce the contact area in the event of the mirror layer 2 coming into contact with an underlying structure and thus reduce the adhesion, which can prevent irreversible adhesion of the mirror layer to an underlying structure.
  • Mirror layer must be greater than a thickness of the mirror layer (first) itself.
  • the protrusion is particularly preferably greater than a thickness of the second sacrificial layer.
  • the spacers AH can thus be made from one electric
  • 2a-f show a schematic side view of the mirror device during a method for producing this according to a
  • a first sacrificial layer O1 or a substrate (not shown) and possibly an intermediate layer between substrate and first mirror layer is provided (S1); application (S2) of a first mirror layer 2, advantageously flat, to the first sacrificial layer O1; applying (S3) a second sacrificial layer 02 on the first mirror layer 2; and a Forming (S4) a recess A at least in the second sacrificial layer 02, which extends at least as far as the first mirror layer 2, advantageously touching it.
  • the cover layer eL can comprise an electrically insulating material.
  • a material 4d for a spacer structure can be introduced (S5) into the recess A.
  • the material 4d can be introduced into the recess A conforming to the surface area and, within the region of the recess A, comprise a step as an inner recess A1 in the material 4d.
  • back thinning can be carried out according to FIG. 2c
  • the cover layer eL can serve as a stop layer or there can be further layers which can serve as a stop layer.
  • the cover layer eL and if necessary further layers, can be removed outside the recess A and the second sacrificial layer 02 can advantageously be exposed at the top.
  • the material 4d and the cover layer eL can extend vertically beyond the second sacrificial layer 02 or can be planarized with the second sacrificial layer 02 (polishing, etching).
  • a second mirror layer 3 can be applied (S6) to the second sacrificial layer 02 and over the recess A.
  • the first and second sacrificial layers 01 and 02 can be at least partially removed (S7) and one Mirror device 1 with a space 5 between the two
  • Embodiment of FIG. 1 can be produced in a similar manner.
  • the recess A or further (smaller) recesses can be circular, elliptical or some other shape, for example elongated, in a plan view of a planar extension direction.
  • the elliptical shape can be distinguished by better optical properties, in particular by a reduction in optical losses.
  • the process sequences shown can be modified and multi-layer mirror devices with several low-refractive layers and high-refractive layers (mirror layers) can be formed.
  • the spacing structures can then be continuous between the several
  • first and the second sacrificial layer and such can be removed, for example by means of an etching hole
  • the etch holes can be distributed in the first and / or second mirror layer (not shown) (selective etching).
  • 3a-d show a schematic side view of the mirror device during partial steps of a method for producing the same according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the sub-steps can relate to a production of a mirror device as shown in FIG.
  • a first sacrificial layer O1 which can be deposited on a carrier or substrate (not shown), for example, a
  • Recess A2 are introduced.
  • the material can then of the first mirror layer 2 are applied to the first sacrificial layer 01 and advantageously also (conformally) in the recess A2.
  • a laterally smaller recess A1 can then be formed in the material of the first mirror layer within the recess A2 by conformal deposition, although this, depending on the layer thickness of the first mirror layer 2, can reach under the top of the first sacrificial layer O1 or above the height of a End the top of the first sacrificial layer (from the top).
  • a second sacrificial layer 02 can be applied to the first mirror layer 2, which fill the smaller recess A1 in the first mirror layer 2.
  • a recess can be formed in the second sacrificial layer 02 which extends over the
  • Recess A2 from FIG. 3a can extend and can have an identical, smaller or greater lateral extent than recess A2.
  • the recess A can also be completely shifted laterally from the recess A2.
  • FIG 4 shows a schematic side view of the interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the interferometer device 10 can be a substrate S; a first
  • the mirror devices SP1 and SP2 are arranged above the substrate S and one above the other by a first distance d12 away from one another, at least the first mirror device SP1 being arranged to be movable relative to the second mirror device SP2; and an actuation device by means of which at least the first and / or the second mirror device can be moved.
  • the mirror devices SP1 and / or SP2 can according to the invention
  • Spacer structures 4 with or without a protruding portion, i.e. the spacers AH, upwards or downwards (relative to the substrate) include.
  • the spacers AH can be placed on the substrate or on other elements.
  • the interferometer device can comprise an edge structure RS outside an optical region, wherein the mirror devices SP1 and SP2 can be clamped in the edge structure RS and can be contacted with a contact K through the latter. In the optical area, the mirror devices can be exposed and the light path can be influenced by diaphragms BL and anti-reflection layers AR on the substrate S.
  • Interferometer device can be designed as a Fabry-Perot interferometer (FPI).
  • the FPI can be produced by depositing several sacrificial layers, whereby a sacrificial layer can be deposited on the substrate S, then the first mirror device can be formed thereon, then a further sacrificial layer can be deposited on the first mirror device, and on this in turn a second
  • the thickness of the further sacrificial layer can be used to set the first distance dl2 and can be set independently of the actuation gap, the actuation electrodes between substrate S and first mirror device SP1 forming the actuation gap.
  • Such an FPI advantageously does not have to be on a travel path
  • the interferometer device can be designed as a microelectromechanical component (MEMS), for example as a microspectrometer.
  • MEMS microelectromechanical component
  • FIG. 5 shows a schematic block diagram of method steps of a method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Embodiment has been fully described above, it is not limited to it, but can be modified in many ways.

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Spiegeleinrichtung (1) für eine Interferometereinrichtung (10) umfassend eine erste Spiegelschicht (2) und eine zweite Spiegelschicht (3), welche parallel übereinander und um einen Spiegelschichtabstand (d23) voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Spiegelschichtabstand (d23) einen Zwischenraum (5) zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3) bildet, und wobei der Zwischenraum (5) ein Gas oder Vakuum umfasst; zumindest eine Abstandsstruktur (4), welche sich zumindest teilweise zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3) erstreckt, und wobei die Abstandsstruktur (4) ein von der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht (2, 3) gleiches oder verschiedenes Material umfasst.

Description

Beschreibung
Titel
Spiegeleinrichtung für eine Interferometereinrichtung, Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spiegeleinrichtung für eine
Interferometereinrichtung, eine Interferometereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung.
Stand der Technik
Für spektrale Filter, welche über mehrere Wellenlängen variabel (durchstimmbar) sind und nur für bestimmte Wellenlängen durchlässig sind kann beispielsweise mittels mikroelektromechanischer Bauweise (MEMS-Technologie) eine
Miniaturisierung, etwa mit Fabry-Perot Interferometern (FPI), realisiert werden. Eine Kavität mit zwei im Wesentlichen planparallelen, hochreflektierenden Spiegeln mit einem Abstand (Kavitätslänge) der Größenordnung von optischen Wellenlängen kann eine starke Transmission lediglich für solche Wellenlängen aufweisen, welche mit der Kavitätslänge einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entsprechen. Durch beispielsweise eine elektrostatische oder piezoelektrische Aktuierung kann der Abstand zwischen den Spiegeln des Interferometers verändert werden, wodurch ein spektral durchstimmbares Filterelement entstehen kann.
Fabry-Perot Interferometer, welche vorteilhaft einen möglichst großen
Wellenlängenbereich abdecken können, sollten unter anderem über den gesamten zu messenden Wellenlängenbereich hochreflektiv sein. Üblicherweise können die Spiegel dielektrische Schichtsysteme umfassen, beispielsweise Bragg Reflektoren (engl, distributed Bragg reflectors, DBR), welche alternierend Schichten von hoch- und niedrigbrechenden Materialien umfassen können, wobei die optische Dicke dieser Schichten idealerweise ein Viertel der
Zentralwellenlänge des zu betrachtenden Wellenlängenbereichs umfasst.
Die folgende Relation ergibt den Wellenlängenbereich Dl, in dem solche Spiegel eine hohe Reflektivität umfassen können. Der Kontrast des Brechungsindizes der hoch- und niedrigbrechenden Materialien folglich gegeben durch
Figure imgf000003_0001
— arcsin
ir
Dl = V
l - g arcsi
Figure imgf000003_0002
wobei lq die Zentralwellenlänge darstellt, ni_ den Brechungsindex des
niedrigbrechenden Materials und nin den Brechungsindex des hochbrechenden Materials.
Hierbei kann eine erreichbare maximale Reflexion, wie folgt, für den genannten Wellenlängenbereich bei gegebener Anzahl von Schichtpaaren mit höherem Brechungsindexkontrast ebenso höher sein:
Figure imgf000003_0003
Hierbei ist nSUB gleich dem Brechungsindex des Substrates, falls der DBR- Spiegel nicht freigestellt ist. Ist der DBR-Spiegel freigestellt, wird nSUB =1. Zum Abdecken eines möglichst großen Wellenlängenbereichs kann der
Brechungsindex des niedrigbrechenden Materials möglichst nahe bei 1 liegen, etwa im Falle von Gasen oder Vakuum. Da eine Planparallelität auch für solche Spiegel (Schichten) wichtig ist, erweisen sich Stützstrukturen zwischen den Spiegelschichten als vorteilhaft, um den Abstand der Einzelschichten innerhalb eines Spiegels des FPI konstant zu halten (Abstand der hochbrechenden Schichten zueinander). Üblicherweise können Teile der oberen hochbrechenden Schicht als Stützstrukturen gebildet sein. Diese können sich von der oberen hochbrechenden Schicht bis zur unteren erstrecken. In der US 7,733,495 B2 wird ein mehrschichtiger Spiegel sowie ein Fabry-Perot Interferometer beschrieben. Eine Seitenwand kann sich zwischen den hochbrechenden Schichten erstrecken.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Spiegeleinrichtung für eine
Interferometereinrichtung nach Anspruch 1, eine Interferometereinrichtung nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung nach Anspruch 10.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine Spiegeleinrichtung für eine Interferometereinrichtung anzugeben, welche verbesserte Abstandsstrukturen zwischen Spiegelschichten in einer
Spiegeleinrichtung umfasst. Die Abstandsstrukturen können zum Einhalten eines konstanten Abstands zwischen den Spiegelschichten einer Spiegeleinrichtung und gleichzeitig als Distanzhalter für die Spiegeleinrichtung von einem anderen Element, etwa einer Elektrode, einem Substrat oder einer anderen
Spiegeleinrichtung dienen.
Erfindungsgemäß umfasst die Spiegeleinrichtung für eine
Interferometereinrichtung eine erste Spiegelschicht und eine zweite
Spiegelschicht, welche parallel übereinander und um einen
Spiegelschichtabstand voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der
Spiegelschichtabstand einen Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht bildet, und wobei der Zwischenraum ein Gas oder Vakuum umfasst; zumindest eine Abstandsstruktur, welche sich zumindest teilweise zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht erstreckt, und wobei die Abstandsstruktur ein von der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht gleiches oder verschiedenes Material umfasst. Die vertikale Erstreckung kann senkrecht zur planaren Erstreckungsebene oder auch schräg, beispielsweise um einen Winkel von 70° oder 80° gegen die planare Erstreckungsebene geneigt sein, also von einer vertikalen Richtung abweichend.
Die Abstandsstruktur kann ein von der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht gleiches oder verschiedenes Material umfassen. Im Falle, dass die
Abstandsstruktur ein gleiches Material wie eine oder beide Spiegelschichten umfasst, kann dies im fertiggestellten Bauteil (Spiegeleinrichtung) dennoch nachweisbar sein, da die Abstandsstruktur und die Spiegelschichten separat voneinander herstellbar sein können, also nicht als ein Gesamtbauteil wirken und sich auch von einem solchen unterscheiden können. Die Abstandsstruktur und die Spiegelschichten können beispielsweise Silizium (Poly-Si) umfassen und bei jeder Spiegelschicht und auch bei der Abstandsstruktur kann bei deren
Herstellung somit ein neues Wachstum des Poly-Si erfolgen. Die
Materialstruktur, beispielsweise Kristallinität, kann sich bei separat hergestellten Strukturen von einer durchgehenden Struktur aus dem gleichen Material nachweislich unterscheiden. Daher können sich Spiegelschichten und eine Abstandsstruktur aus dem gleichen kristallinen Material, welche separat hergestellt wurden, von einer durchgehend in einem Schritt hergestellten (gewachsenen) Struktur nachweislich in deren Materialstruktur unterscheiden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung umfasst die Abstandsstruktur Seitenwände, welche sich von einer planaren
Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Spiegelschicht vertikal erstrecken oder um einen bestimmten Winkel von einer vertikalen Richtung abweichend erstrecken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung ragt die Abstandsstruktur zumindest in eine der beiden Spiegelschichten hinein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung umfasst die Abstandsstruktur einen Kern zwischen den Seitenwänden und einen Boden, wobei die Seitenwände und der Boden ein anderes Material umfassen als der Kern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung umfassen die Seitenwände und der Boden ein elektrisch isolierendes Material.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung ragt die Abstandsstruktur zumindest durch eine der beiden Spiegelschichten hindurch und überragt eine Außenseite der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht um mindestens eine Dicke einer der Spiegelschichten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung umfasst diese eine Mehrzahl von Abstandsstrukturen, welche in Draufsicht auf eine planare Oberseite der zweiten Spiegelschicht ein hexagonales Gitter formen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Spiegeleinrichtung ragt in einem Bereich unterhalb und/oder oberhalb der Ausnehmung die erste und/oder zweite Spiegelschicht senkrecht von der planaren Erstreckungsrichtung der ersten Spiegelschicht in eine Richtung weg von der Ausnehmung hinaus.
Erfindungsgemäß umfasst die Interferometereinrichtung ein Substrat; eine erste Spiegeleinrichtung und eine zweite Spiegeleinrichtung, wobei zumindest eine davon eine erfindungsgemäße Spiegeleinrichtung umfasst, welche über dem Substrat und übereinander um einen ersten Abstand entfernt voneinander angeordnet sind, wobei zumindest die erste Spiegeleinrichtung zur zweiten Spiegeleinrichtung bewegbar angeordnet ist; und eine Aktuationseinrichtung, mittels welcher zumindest die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung bewegbar ist.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer
Spiegeleinrichtung ein Bereitstellen einer ersten Opferschicht und/oder eines Substrats; ein Aufbringen einer ersten Spiegelschicht auf die erste Opferschicht und/oder auf das Substrat; ein Aufbringen einer zweiten Opferschicht auf der ersten Spiegelschicht; ein Ausformen einer Ausnehmung zumindest in der zweiten Opferschicht, welche sich zumindest bis zur ersten Spiegelschicht erstreckt; ein Einbringen eines Materials für eine Abstandsstruktur in die Ausnehmung, ; ein Aufbringen einer zweiten Spiegelschicht auf die zweite Opferschicht und über die Ausnehmung; und zumindest ein teilweises Entfernen der ersten und/oder der zweiten Opferschicht.
Das Verfahren kann sich vorteilhaft auch durch die in Verbindung mit der Spiegeleinrichtung genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird beim
Einbringen des Materials für eine Abstandsstruktur in die Ausnehmung eine elektrische Isolatorschicht in der Ausnehmung und auf der Oberseite der zweiten Opferschicht angeordnet und danach das Material für einen Kern der
Abstandsstruktur in die Ausnehmung eingebracht, so dass die Ausnehmung aufgefüllt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der zweiten Spiegelschicht das Material der Ausnehmung oder zumindest das Material für den Kern rückgedünnt um einen ebenen Anschluss mit lateral an die Ausnehmung angrenzenden Bereichen zu erzeugen.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. la - f eine schematische Seitenansicht der Spiegeleinrichtung gemäß mehreren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2a - f eine schematische Seitenansicht der Spiegeleinrichtung während
eines Verfahrens zur Herstellung dieser gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3a - d eine schematische Seitenansicht der Spiegeleinrichtung während Teilschritten eines Verfahrens zur Herstellung dieser gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild von Verfahrensschritten eines
Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. la - f zeigen schematische Seitenansichten von Spiegeleinrichtungen gemäß mehreren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren la - f wird jeweils eine Spiegeleinrichtung 1 für eine
Interferometereinrichtung 10 gezeigt, welche eine erste Spiegelschicht 2 und eine zweite Spiegelschicht 3 umfasst, welche parallel übereinander und um einen Spiegelschichtabstand d23 voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Spiegelschichtabstand d23 einen Zwischenraum 5 zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3) bildet, und wobei der Zwischenraum 5 ein Gas oder Vakuum umfasst. Die Spiegeleinrichtung 1 umfasst zumindest eine
Abstandsstruktur 4 zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3), welche sich von einer planaren Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Spiegelschicht (2, 3) vertikal erstreckt oder um einen bestimmten Winkel von einer vertikalen Richtung abweichend erstreckende Seitenwände 4a umfasst, und wobei die Abstandsstruktur 4 ein von der ersten und/oder zweiten
Spiegelschicht (2, 3) gleiches oder verschiedenes Material umfasst.
Die gezeigten Abstandsstrukturen 4 können lateralen Deformationen unterworfen sein, etwa resultierend aus der internen Zugspannung (mechanisch) in den Spiegelschichten. Da die Abstandsstrukturen vorteilhaft ein anderes Material umfassen als die Spiegelschichten, können diese mechanisch und vorteilhaft auch elektrisch an die Anforderungen der Abstandsstruktur angepasst werden, beispielsweise um einen in den Schichten vorteilhaft eingestellten Zugstress besser beibehalten zu können (aufgrund der verringerten Relaxation der
Abstandsstrukturen), wodurch auch die optisch nutzbare Fläche (Planarität der Spiegel bei definiertem Abstand) erhöht werden kann. Des Weiteren können die Abstandsstrukturen im Wesentlichen eben mit einer Oberseite der Spiegelschicht abschließen, was keine Erhebung über die Spiegelschicht hinaus erzeugen kann (kaum oder keine Topographie erzeugt), was vorteilhaft sowohl für die
Prozessführung als auch für die optischen und mechanischen Eigenschaften möglicherweise nachfolgenden weiteren (Spiegel)Schichten sein kann (folglich kann wenig oder keine Verbiegung der nachfolgenden Schichten eines weiteren Spiegels auftreten). Das Material für die Abstandsstruktur kann beim Auffüllen der Ausnehmung eine ebene Oberfläche mit einer Toleranz mit einer Oberseite der Spiegelschicht bilden, welche der ersten Spiegelschicht abgewandt ist. Die Toleranz zum ebenen Abschluss kann eine Abweichung um höchstens die Dicke der Spiegelschicht betragen.
In der Fig. la erstreckt sich die Abstandsstruktur 4 vorteilhaft nur zwischen den beiden Spiegelschichten 2 und 3 (kann diese berühren) ohne sich dabei in (die Erstreckungsebene) dieser Spiegelschichten 2 und 3 hinein zu erstrecken und kann sowohl in der Seitenwand 4a als auch im Innenbereich (Kern) das gleiche Material umfassen, vorteilhaft auch nur ein Material. In der Fig. lc und le kann die Abstandsstruktur 4 ähnlich ausgeformt sein wie in der Fig. la mit dem Unterschied, dass sich die Abstandsstruktur 4 noch zusätzlich zumindest teilweise (Fig. le) oder vollständig (Fig. lc) in oder durch die
(Erstreckungsebene) ersten Spiegelschicht 2 erstrecken kann. In der Ausführung der Fig. lc kann die Abstandsstruktur 4 unterhalb der ersten Spiegelschicht 2, wo die Abstandsstruktur 4 die erste Spiegelschicht 2 nach unten hin senkrecht auf die planare Erstreckungsrichtung überragen kann, einen Abstandshalter AH bilden. Weiterhin können auch mehrere Abstandsstrukturen 4 vorhanden sein, welche in Draufsicht auf eine planare Oberseite 3b der zweiten Spiegelschicht 3 ein hexagonales Gitter oder andere geometrische Formen bilden können (nicht gezeigt).
Nach der Fig. lf kann sich die Abstandsstruktur 4 teilweise in die
(Erstreckungsebene) erste Spiegelschicht 2 hinein erstrecken, etwa mit einem Ankerbereich, welcher eine lateral geringere Ausdehnung umfassen kann als die Abstandsstruktur 4 zwischen den Spiegelschichten 2 und 3. Diese Form kann gemäß der Abfolge von Verfahrensschritten aus der Fig. 3 bereitgestellt werden (der genauere Bezug folgt bei der Fig. 3). Der Abstandshalter unterhalb der ersten Spiegelschicht 2 kann demgemäß das Material der ersten Spiegelschicht 2 umfassen mit einer Ausnehmung in Richtung der zweiten Spiegelschicht 3, in welcher die Abstandsstruktur 4 eingefasst und mechanisch auf laterale Zugkräfte stabilisiert sein kann.
Gemäß der Figuren lb, ld und lf kann die Abstandsstruktur 4 einen Kern 4d innerhalb der Seitenwand 4a und einen Boden 4c umfassen, wobei der Boden 4c und die Seitenwände 4a aus dem gleichen Material hergestellt sein können und der Kern 4d ein anderes Material umfassen kann. Die äußeren Ausdehnungen der Abstandsstrukturen 4 in den Fig. lb entspricht vorteilhaft der Fig. la; in der Fig. ld jener der Fig. lc; und in der Fig. lf jener der Fig. le.
Die Abstandsstruktur kann also folglich separat zu den Spiegelschichten abgeschieden werden und eine Unterlage zum Abscheiden der zweiten
Spiegelschicht bilden. Die Ausführungsform kann auch auf weitere
Spiegelschichten erweitert werden, vorteilhaft unter Anwendung weiterer Spiegelschichten und Opferschichten.
Das Gas(gemisch) im Zwischenraum 5, beispielsweise Luft, oder ein Vakuum können eine niedrigbrechende Schicht darstellen (ersetzen) und einen
Brechungsindex von etwa eins aufweisen. Die Spiegelschichten 2 und 3 können beispielsweise Silizium als hochbrechendes Material mit einem Brechungsindex von beispielsweise 3,5 aufweisen. Anstatt Silizium kann auch Germanium oder Siliziumkarbid verwendet werden, oder andere Materialien, welche mit
Opferschichtätzprozessen kompatibel (resistent) sein können. Wird Luft als niedrigbrechendes Material genutzt, kann ein großer
Brechungsindexunterschied zum hochbrechenden Material erreicht werden und eine spektral breitbandige, hochreflektive Spiegeleinrichtung erzeugt werden.
Um über einen möglichst großen optischen Bereich (Aperturfläche) der
Spiegeleinrichtung einen Abstand der Spiegel(einrichtungen) von einer
Viertelwellenlänge der (zu transmittierenden oder zu filternden)
Zentralwellenlänge zu gewährleisten, also, dass die niedrigbrechende Schicht (Luft) eine Viertelwellenlängendicke aufweist, können die Abstandsstrukturen 4 die Spiegelschichten gegeneinander stabilisieren.
Bei dem Material der Abstandsstruktur 4 kann es sich beispielsweise um ein Halbleitermaterial handeln, und/oder um ein gleiches Material wie zumindest eine der Spiegelschichten. Der Abscheideprozess des Materials der Abstandsstruktur kann an die mechanischen und elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit elektrisch, thermisch, vertikale elektrische Isolation der Spiegelschichten) der Spiegelschichten und den Herstellungsprozess angepasst sein. Diese
Eigenschaften können aber auch unabhängig von den Anforderungen an die Spiegelschichten eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Dotierung und/oder Kristallinität variabel sein. Die Abstandsstruktur und die
Spiegelschichten können sich in deren Material durch Dotierung oder Kristallinität unterscheiden, können aber auch ein anderes Halbleitermaterial umfassen. Die Abstandsstruktur kann elektrisch isolierend sein, etwa das Material des Kerns. Mechanisch gesehen kann diese Abstandsstruktur sehr stabil und bruchfest sein und kaum Verformungen der Spiegel(Membranen/Schichten), insbesondere ihrer Beabstandung zulassen, etwa auch keine oder wenig Kerbwirkung
unter Belastung.
Die Abstandsstrukturen können als zumindest teilweise lateral kontinuierliche Wandstrukturen und/oder als Säulenstrukturen ausgeführt sein, etwa als
Wabenstrukturen. Durch ein verringertes oder kein Nachgeben kann eine vorbestimmte
Beabstandung der Spiegelschichten beibehalten werden. Die Abstandsstrukturen können in Draufsicht nahezu punktförmig ausgebildet sein, was zu einer Minimierung optischer Verluste führen kann.
Das Material im Kern 4d kann ein hochbrechendes Material (Im Vergleich zum Zwischenbereich mit Gas, Gasgemisch oder Vakuum) umfassen, ähnlich wie eine der Spiegelschichten.
Die Abstandshalter AH (Anti-Stiction Bumps) können im Falle eines Kontakts der Spiegelschicht 2 mit einer darunterliegenden Struktur die Kontaktfläche vermindern und so die Haftung verringern, was ein irreversibles Anhaften der Spiegelschicht an einer darunterliegenden Struktur verhindern kann. Bevorzugt kann dabei ein Überstand/Hinausragen der Abstandshalter über die
Spiegelschicht größer sein als eine Dicke der Spiegelschicht (erste) selbst.
Besonders bevorzugt ist der Überstand größer als eine Dicke der zweiten Opferschicht. Die Abstandshalter AH können so aus einem elektrisch
isolierenden Material sein oder mit einer elektrisch isolierenden Schicht umgeben, um im Falle eines Kontaktes mit einer darunterliegenden Struktur, die auf einem anderen elektrischen Potential liegt, ein Verschweißen verhindern.
Bei einer derartigen Spiegeleinrichtung kann eine verringerte Deformation der Abstandsstrukturen (lateral) sowie eines Spiegelbereichs aufgrund
durchgängiger, im Wesentlichen planar bleibender Spiegelschichten erzielt werden.
Fig. 2a - f zeigen eine schematische Seitenansicht der Spiegeleinrichtung während eines Verfahrens zur Herstellung dieser gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Schritt der Fig. 2a erfolgt ein Bereitstellen (Sl) einer ersten Opferschicht Ol oder eines Substrats (nicht gezeigt) und möglicherweise einer Zwischenschicht zwischen Substrat und erster Spiegelschicht; ein Aufbringen (S2) einer ersten Spiegelschicht 2, vorteilhaft flächig, auf die erste Opferschicht Ol; ein Aufbringen (S3) einer zweiten Opferschicht 02 auf der ersten Spiegelschicht 2; und ein Ausformen (S4) einer Ausnehmung A zumindest in der zweiten Opferschicht 02, welche sich zumindest bis zur ersten Spiegelschicht 2, vorteilhaft diese berührend, erstreckt. Des Weiteren kann eine Deckschicht eL für eine
Seitenwand der Abstandsstruktur auf eine Oberseite 02b der zweiten
Opferschicht 02 und in die Ausnehmung (auf den Boden und vorteilhaft auf die zweite Spiegelschicht und auf die Seitenwände) eingebracht werden. Die Deckschicht eL kann ein elektrisch isolierendes Material umfassen.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann nach der Fig. 2b ein Einbringen (S5) eines Materials 4d für eine Abstandsstruktur in die Ausnehmung A erfolgen. Das Material 4d kann flächenkonform in die Ausnehmung A eingebracht werden und innerhalb des Bereichs der Ausnehmung A eine Stufe als innere Ausnehmung Al in dem Material 4d umfassen.
Gemäß dem weiteren Verfahren kann nach der Fig. 2c ein Rückdünnen
(Polieren, Ätzen) des Materials 4d von der Deckschicht eL erfolgen, so dass eine planare Oberseite erzeugt werden kann. Hierbei wird das Material 4d außerhalb der Ausnehmung a vorteilhaft vollständig entfernt, die innere Ausnehmung kann dadurch verschwinden. Für das Entfernen des Materials 4d des Kerns kann die Deckschicht eL als Stoppschicht dienen oder es können weitere Schichten vorhanden sein, welche als Stoppschicht dienen können.
In einem weiteren Schritt kann gemäß der Fig. 2d die Deckschicht eL, und falls nötig weitere Schichten, außerhalb der Ausnehmung A entfernt werden und vorteilhaft nach oben hin die zweite Opferschicht 02 freiliegen. Innerhalb des Bereichs der Ausnehmung A kann das Material 4d und die Deckschicht eL sich vertikal über die zweite Opferschicht 02 hinaus erstrecken oder mit der zweiten Opferschicht 02 planarisiert werden (Polieren, Ätzen).
Nach dem Verfahrensschritt der Fig. 2e kann ein Aufbringen (S6) einer zweiten Spiegelschicht 3 auf die zweite Opferschicht 02 und über die Ausnehmung A erfolgen.
In weiterem Verfahren kann nach der Fig. 2f ein zumindest teilweises Entfernen (S7) der ersten und der zweiten Opferschicht 01 und 02 erfolgen und eine Spiegeleinrichtung 1 mit einem Zwischenraum 5 zwischen den beiden
Spiegelschichten 2 und 3 resultieren. Diese Ausführungsform entspricht vorteilhaft jener der Fig.lb, es kann mit unterschiedlichen Tiefen der
Ausnehmung oder dem Verzicht der Deckschicht auch ein anderes
Ausführungsbeispiel aus der Fig. 1 auf ähnliche Weise hergestellt werden.
Die Ausnehmung A oder weitere Ausnehmungen (kleinere) können in einer Draufsicht auf eine planare Erstreckungsrichtung kreisrund, elliptisch oder einer anderen Form, etwa langgezogen, sein. Die elliptische Form kann sich durch bessere optische Eigenschaften, insbesondere durch eine Verringerung optischer Verluste, auszeichnen.
Mit einer dritten Spiegelschicht und weiteren Opferschichten und entsprechenden Ausnehmungen können die gezeigten Prozessabläufe modifiziert werden und mehrschichtige Spiegeleinrichtungen mit mehreren niedrigbrechenden Schichten und hochbrechenden Schichte (Spiegelschichten) ausgeformt werden. Die Abstandsstrukturen können dann durchgängig zwischen den mehreren
Spiegelschichten ausgeformt sein.
Weiterhin können die erste und die zweite Opferschicht und derart entfernt werden, beispielsweise durch einen durch Ätzlöcher vermittelten
Opferschichtätzprozess. Die Ätzlöcher können in der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht (nicht gezeigt) verteilt sein (selektives Ätzen).
Fig. 3a - d zeigen eine schematische Seitenansicht der Spiegeleinrichtung während Teilschritten eines Verfahrens zur Herstellung dieser gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Teilschritte können sich auf ein Herstellen einer Spiegeleinrichtung wie in der Fig. le gezeigt beziehen.
Nach der Fig. 3a kann in einer ersten Opferschicht Ol, welche beispielsweise auf einem Träger oder Substrat abgeschieden sein kann (nicht gezeigt), eine
Ausnehmung A2 eingebracht werden. Nach der Fig. 3b kann dann das Material der ersten Spiegelschicht 2 auf der ersten Opferschicht 01 aufgebracht werden und vorteilhaft ebenso (konform) in der Ausnehmung A2. Durch ein konformes Abscheiden kann sich dann eine lateral kleinere Ausnehmung Al im Material der ersten Spiegelschicht innerhalb der Ausnehmung A2 ausformen, wobei diese jedoch, je nach Schichtdicke der ersten Spiegelschicht 2, bis unter die Oberseite der ersten Opferschicht Ol hineinreichen kann oder oberhalb der Höhe eine Oberseite der ersten Opferschicht enden (von oben).
Nach der Fig. 3c kann eine zweite Opferschicht 02 auf die erste Spiegelschicht 2 aufgebracht werden, die kleinere Ausnehmung Al in der ersten Spiegelschicht 2 auffüllen.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann nach der Fig. 3d eine Ausnehmung in der zweiten Opferschicht 02 ausgeformt werden, welche sich über der
Ausnehmung A2 aus der Fig. 3a erstrecken kann und eine gleiche, kleinere oder größere laterale Ausdehnung umfassen kann als die Ausnehmung A2. Die Ausnehmung A kann auch lateral gänzlich von der Ausnehmung A2 verschoben sein.
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Interferometereinrichtung 10 kann ein Substrat S; eine erste
Spiegeleinrichtung SP1 und eine zweite Spiegeleinrichtung SP2 umfassen, wobei zumindest eine dieser Spiegeleinrichtungen eine erfindungsgemäße Spiegeleinrichtung umfassen kann, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt. Die Spiegeleinrichtungen SP1 und SP2 sind über dem Substrat S und übereinander um einen ersten Abstand dl2 entfernt voneinander angeordnet, wobei zumindest die erste Spiegeleinrichtung SP1 zur zweiten Spiegeleinrichtung SP2 bewegbar angeordnet ist; und eine Aktuationseinrichtung, mittels welcher zumindest die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung bewegbar ist.
Die Spiegeleinrichtungen SP1 und/oder SP2 können erfindungsgemäße
Abstandsstrukturen 4 mit oder ohne einen überstehenden Anteil, also den Abstandshaltern AH, nach oben oder nach unten (relativ zum Substrat) umfassen. Die Abstandshalter AH können auf dem Substrat oder auf anderen Elementen aufsetzen. Die Interferometereinrichtung kann eine Randstruktur RS außerhalb eines optischen Bereichs umfassen, wobei die Spiegeleinrichtungen SP1 und SP2 in der Randstruktur RS eingespannt sein können und mit einem Kontakt K durch diese kontaktiert sein können. Im optischen Bereich können die Spiegeleinrichtungen freigestellt sein und der Lichtpfad kann durch Blenden BL und Antireflexionsschichten AR auf dem Substrat S beeinflusst sein. Die
Interferometereinrichtung kann als ein Fabry-Perot-Interferometer (FPI) ausgeführt sein. Das FPI kann durch ein Abscheiden mehrerer Opferschichten hergestellt werden, wobei eine Opferschicht auf dem Substrat S abgeschieden werden kann, danach auf dieser die erste Spiegeleinrichtung ausgeformt werden kann, danach eine weitere Opferschicht auf der ersten Spiegeleinrichtung abgeschieden werden kann, und auf dieser wiederum eine zweite
Spiegeleinrichtung hergestellt werden kann. Die Dicke der weiteren Opferschicht kann zum Einstellen des ersten Abstands dl2 genutzt werden und unabhängig vom Aktuationsspalt eingestellt werden, wobei die Aktuationselektroden zwischen Substrat S und erster Spiegeleinrichtung SP1 den Aktuationsspalt bilden. Ein derartiges FPI muss vorteilhaft nicht auf einen Verfahrweg
(Aktuationsabstand oder erster Abstand) von einem Drittel des ursprünglichen optischen Spalts (erster Abstand in unausgelenkter Lage) begrenzt sein.
Die Interferometereinrichtung kann als mikroelektromechanisches Bauteil (MEMS), etwa als Mikrospektrometer ausgeformt sein.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild von Verfahrensschritten eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung erfolgt ein
Bereitstellen S1 einer ersten Opferschicht und/oder eines Substrats; ein
Aufbringen S2 einer ersten Spiegelschicht auf die erste Opferschicht und/oder auf das Substrat; ein Aufbringen S3 einer zweiten Opferschicht auf der ersten Spiegelschicht; ein Ausformen S4 einer Ausnehmung zumindest in der zweiten Opferschicht, welche sich zumindest bis zur ersten Spiegelschicht erstreckt; ein Einbringen S5 eines Materials für eine Abstandsstruktur in die Ausnehmung,; ein Aufbringen S6 einer zweiten Spiegelschicht auf die zweite Opferschicht und über die Ausnehmung; und ein zumindest teilweises Entfernen S7 der ersten und der zweiten Opferschicht.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten
Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.

Claims

Ansprüche
1. Spiegeleinrichtung (1) für eine Interferometereinrichtung (10) umfassend;
- eine erste Spiegelschicht (2) und eine zweite Spiegelschicht (3), welche parallel übereinander und um einen Spiegelschichtabstand (d23) voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Spiegelschichtabstand (d23) einen Zwischenraum (5) zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3) bildet, und wobei der Zwischenraum (5) ein Gas oder Vakuum umfasst;
- zumindest eine Abstandsstruktur (4), welche sich zumindest teilweise zwischen der ersten und der zweiten Spiegelschicht (2, 3) erstreckt, , und wobei die Abstandsstruktur (4) ein von der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht (2, 3) gleiches oder
verschiedenes Material umfasst.
2. Spiegeleinrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Abstandsstruktur (4)
Seitenwände (4a) umfasst, welche sich von einer planaren Erstreckungsrichtung der ersten und zweiten Spiegelschicht (2, 3) vertikal erstrecken oder um einen bestimmten Winkel von einer vertikalen Richtung abweichend erstrecken.
3. Spiegeleinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Abstandsstruktur (4) zumindest in eine der beiden Spiegelschichten (2, 3) hineinragt.
4. Spiegeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die
Abstandsstruktur (4) einen Kern (4b) zwischen den Seitenwänden (4a) und einen Boden (4c) umfasst, wobei die Seitenwände (4a) und der Boden (4c) ein anderes Material umfassen als der Kern (4b).
5. Spiegeleinrichtung (1) nach Anspruch 4, bei welcher die Seitenwände (4a) und der Boden (4c) ein elektrisch isolierendes Material umfassen.
6. Spiegeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die
Abstandsstruktur (4) zumindest durch eine der beiden Spiegelschichten (2, 3) hindurch ragt und eine Außenseite der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht (2, 3) um mindestens eine Dicke einer der Spiegelschichten überragt.
7. Spiegeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche eine Mehrzahl von Abstandsstrukturen (4) umfasst, welche in Draufsicht auf eine planare Oberseite (3b) der zweiten Spiegelschicht (3) ein hexagonales Gitter formen.
8. Spiegeleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher in einem Bereich unterhalb und/oder oberhalb der Ausnehmung (A) die erste und/oder zweite
Spiegelschicht (2; 3) senkrecht von der planaren Erstreckungsrichtung der ersten und/oder zweiten Spiegelschicht (2) in eine Richtung weg von der Ausnehmung (A) hinausragt.
9. Interferometereinrichtung (10) umfassend
- ein Substrat (S);
- eine erste Spiegeleinrichtung (SP1) und eine zweite Spiegeleinrichtung (SP2), wobei zumindest eine dieser Spiegeleinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgeformt ist, welche über dem Substrat (S) und übereinander um einen ersten Abstand (dl2) entfernt voneinander angeordnet sind, wobei zumindest die erste
Spiegeleinrichtung (SP1) zur zweiten Spiegeleinrichtung (SP2) bewegbar angeordnet ist; und
- eine Aktuationseinrichtung, mittels welcher mindestens die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung bewegbar ist.
10. Verfahren zum Herstellen einer Spiegeleinrichtung (1) umfassend die Schritte
- Bereitstellen (Sl) einer ersten Opferschicht (Ol) und/oder eines Substrats;
- Aufbringen (S2) einer ersten Spiegelschicht (2) auf die erste Opferschicht (Ol) und/oder auf das Substrat;
- Aufbringen (S3) einer zweiten Opferschicht (02) auf der ersten Spiegelschicht (2);
- Ausformen (S4) einer Ausnehmung (A) zumindest in der zweiten Opferschicht (02), welche sich zumindest bis zur ersten Spiegelschicht (2) erstreckt;
- Einbringen (S5) eines Materials (4d) für eine Abstandsstruktur (4) in die Ausnehmung (A),;
- Aufbringen (S6) einer zweiten Spiegelschicht (3) auf die zweite Opferschicht (02) und über die Ausnehmung (A); und
- zumindest teilweises Entfernen (S7) der ersten und/oder der zweiten Opferschicht
(Ol; 02).
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei beim Einbringen (S5) des Materials (4d) für eine Abstandsstruktur (4) in die Ausnehmung (A) eine elektrische Isolatorschicht (5) in der Ausnehmung (A) und auf der Oberseite (02b) der zweiten Opferschicht (02) angeordnet wird und danach das Material (4d) für einen Kern (4b) der Abstandsstruktur (4) in die Ausnehmung (A) eingebracht wird, so dass die Ausnehmung (A) aufgefüllt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei vor den Aufbringen (S6) der zweiten
Spiegelschicht (3) das Material der Ausnehmung (A) oder zumindest das Material (4d) für den Kern (4b) rückgedünnt wird, um einen ebenen Anschluss mit lateral an die Ausnehmung angrenzenden Bereichen zu erzeugen.
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