WO2021032581A1 - Mikromechanische interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer mikromechanischen interferometereinrichtung - Google Patents

Mikromechanische interferometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer mikromechanischen interferometereinrichtung Download PDF

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WO2021032581A1
WO2021032581A1 PCT/EP2020/072711 EP2020072711W WO2021032581A1 WO 2021032581 A1 WO2021032581 A1 WO 2021032581A1 EP 2020072711 W EP2020072711 W EP 2020072711W WO 2021032581 A1 WO2021032581 A1 WO 2021032581A1
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mirror
recess
stop element
mirror device
holder
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PCT/EP2020/072711
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Reinhold Roedel
Christoph Schelling
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • B81B3/0035—Constitution or structural means for controlling the movement of the flexible or deformable elements
    • B81B3/0051—For defining the movement, i.e. structures that guide or limit the movement of an element
    • 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
    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
    • 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
    • B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches

Definitions

  • the present invention relates to a micromechanical interferometer device and a method for producing a micromechanical interferometer device.
  • Spectral filters can be miniaturized by MEMS technology and implemented, for example, as Fabry-Perot interferometers (FPI) and advantageously be spectrally variable (tunable) according to wavelengths.
  • the tunability can be achieved in that a cavity consisting of two plane-parallel, highly reflective mirrors with a distance (cavity length) in the range of optical wavelengths shows a strong transmission only for those wavelengths at which the cavity length corresponds to an integral multiple of half the wavelength, whereby the cavity length can be changed by means of electrostatic or piezoelectric actuation of the mirror position.
  • a spectrally tunable filter element can be provided.
  • DBR mirrors Bragg mirrors
  • mirror membrane thicknesses well below 100 nm result, depending on the target wavelength range.
  • DE 10 2010 031 581 A1 describes a Fabry-Perot interferometer with two mirrors and electrodes for actuating the mirrors.
  • the present invention provides a micromechanical interferometer device according to claim 1 and a method for adjusting a micromechanical interferometer device according to claim 11.
  • the idea on which the present invention is based is to specify a micromechanical interferometer device and a method for lowering a micromechanical interferometer device, by means of which a restriction in the deflection of mirrors can be achieved, whereby an improved robustness of the mirror and the interferometer device against mechanical shock loads can be achieved.
  • the micromechanical interferometer device comprises a first mirror device and a second mirror device, which extend essentially parallel to one another and at least one of which is movably arranged, and where the first and / or the second mirror device has one or more recess (s) passing through the corresponding mirror device ) includes; at least one holder, which is fastened with a first end on the first mirror device or on the second mirror device or on a separate holder and extends through the recess in the respective other mirror device extends therethrough, so that a second end of the holder is arranged on a side of that mirror device with the recess which faces away from the first end; a stop element which is arranged at the second end and comprises a lateral extension which is greater than a lateral extension of the recess.
  • a deflection of the mirror device with the recess can be limited by the stop elements, for example in the event of an external mechanical shock, for example from a pressure wave.
  • an external mechanical shock for example from a pressure wave.
  • tearing or sticking of the mirror device can be reduced or avoided and the robustness of the interferometer device can be significantly increased.
  • a contact and subsequent welding together of the actuation electrode on a mirror device with its counter electrode for example by means of a so-called pull-in, can be avoided or the probability of this being reduced.
  • At least one of the mirror devices can be actuated electrostatically, for example comprise an actuation electrode and moved towards a counter electrode, in particular in an optical area in which the actuated mirror device can advantageously be deflected parallel to the other mirror device.
  • the two mirror devices In a non-deflected state, the two mirror devices can be arranged at a predetermined first distance from one another.
  • a separate holder can comprise a connecting web to a housing part and be formed laterally offset from the mirror device and from the holder.
  • the holder can comprise a first and a second end, which can be located on two opposite sides of one of the mirror devices when the holder extends through a recess of this mirror device.
  • the interferometer device can be designed as a Fabry-Perot interferometer.
  • the interferometer device can advantageously be used in a microspectrometer.
  • the first mirror device and / or the second mirror device comprise a plurality of individual layers.
  • the mirror devices can each comprise one or more layers, for example be shaped as a dielectric Bragg mirror. As a result, a transmission and / or reflection behavior of the mirror devices can be adapted to desired specifications.
  • the stop element comprises an extension parallel to the mirror device with the recess.
  • the stop element can advantageously limit the mirror device through which the holder extends, with respect to an elongated direction of extent of the holder, in the deflection of the mirror device to the position of the stop element.
  • the stop element can achieve this in that it can extend parallel to the essential direction of extent of the mirror device.
  • the mirror device can advantageously also be shaped as a membrane.
  • the first mirror device comprises a plurality of holders and the second mirror device comprises a plurality of recesses for the holders of the first mirror device, the holders being able to be arranged at the same distance from one another.
  • a certain extended area of the mirror device can advantageously be limited in its maximum deflection by means of a plurality of holders, for example in relation to a counter electrode or to an outside of the interferometer device.
  • the stop element and the recess have a circular outline.
  • a circular outline can advantageously hold the surrounding areas of the mirror device in place symmetrically (symmetrical distribution of forces). Furthermore, a circular stop element can advantageously be produced in a simple manner.
  • the first mirror device is movable and comprises an actuation electrode on the side of the second end, and the interferometer device comprises a counter-electrode which is arranged opposite the actuation electrode.
  • the counter electrode can be attached to a substrate of the interferometer device and can advantageously be used simply to actuate the opposite mirror device.
  • the counter electrode and / or the actuation electrode can be a ring electrode, for example.
  • the stop element and the counter electrode lie in the same plane in the case of an undeflected first mirror device and the stop element and the counter electrode comprise the same material.
  • the stop element and the counter electrode can consist of the same material and can be produced in the same production step.
  • the at least one holder is attached to one of the mirror devices or to a separate holder and the holder extends through recesses in the other or in both Mirror devices through and each has a stop element on each side of the respective mirror device.
  • the holder can extend through at least two mirror devices and, with stop elements on the outer sides of both mirror devices, restrict the deflection of the latter relative to the respective other mirror device or relative to a separate holder.
  • the separate holder comprises a cap over one of the mirror devices.
  • the brackets can be attached to this cap, the bracket then only having a stop element on those sides of the mirror devices which face away from the cap, or also on a side facing the cap, in which case the separate bracket is connected to that stop element which is facing the cap.
  • the separate holder is arranged laterally offset to the recess.
  • a lateral offset next to the mirror device allows the holder of the stop elements above and below the recess to come into better contact with the mirror devices in order to hold them in place when they are deflected, whereby any contact surface of the mirror device with the separate holder can be minimized.
  • a first sacrificial layer is provided; applying at least one first layer for a stop element to the first sacrificial layer and structuring the first layer and thereby forming at least one stop element; applying a second sacrificial layer to the stop element and to the first sacrificial layer; applying at least one first mirror layer for a first or second mirror device to the second sacrificial layer; forming at least one continuous recess in the first mirror layer above the at least one stop element in such a way that a lateral extension of the recess is less than a lateral extension of the stop element; applying a third sacrificial layer to the first mirror layer and forming a further recess in the second and third sacrificial layer over the stop element and laterally within the recess in the first mirror layer such that the further recess extends up to the stop element; applying at least one second mirror layer to the third sacrificial layer and forming
  • the first mirror layer can also comprise several mirror sublayers and form the first or second mirror device.
  • the second mirror layer can also comprise a plurality of partial mirror layers and each form the other first or second mirror device.
  • the holder is formed from the at least one second mirror layer and connected to it.
  • the method can advantageously also be distinguished by the features already mentioned in connection with the micromechanical interferometer device and their advantages, and vice versa.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a micromechanical
  • FIG. 2 shows a plan view of a stop element and a mirror device on a planar extension of the mirror device in a micromechanical interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a micromechanical
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a micromechanical
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a micromechanical interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the micromechanical interferometer device 1 comprises a first mirror device SP1 and a second mirror device SP2, which extend essentially parallel to one another and wherein the second mirror device SP2 is movably arranged, and wherein the second mirror device SP2 comprises a first and a second continuous recess A1 and A2.
  • the interferometer device 1 comprises a first bracket Hl, which is fastened with a first end El to the first mirror device SP1 and extends through the first recess A1 so that a second end E2 of the first holder Hl on one of the second mirror device SP2 faces Side is located. Furthermore, the interferometer device 1 comprises a first stop element AE1, which is arranged at the second end E2 of the first holder Hl and comprises a lateral extent D which is greater than a lateral extent of the first recess A1.
  • the interferometer device 1 comprises a second holder H2, which is fastened with a first end El to the first mirror device SP1 and extends through the second recess A2 so that a second end E2 of the second holder H2 on one of the second mirror device SP2 faces Side is located. Furthermore, the interferometer device 1 comprises a second stop element AE2, which is arranged at the second end E2 of the second holder H2 and comprises a lateral extent D which is greater than a lateral extent of the second recess A2.
  • the first mirror device SP1 can be firmly connected to a substrate Sub and the second mirror device SP2 can be exposed in a lateral inner region IB and have the first and second recesses A1 and A2, or also further recesses.
  • the first end El can be mechanically firmly connected to the first mirror device SP1, for example deposited thereon. If the second mirror device SP2 is deflected upwards in FIG. 1, that is away from the first mirror device SP1, this deflection can advantageously be limited by the stop elements AE1, AE2 and a larger critical deflection can be avoided.
  • the stop elements AE1 and AE2 can extend parallel to the second mirror device SP2.
  • FIG. 2 shows a plan view of a stop element and a mirror device on a planar extension of the mirror device in a micromechanical interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the stop elements (AE1 and AE2 or others) and the first recess A1 and the second recess (A2) from FIG. 1 can have a circular outline, with the stop element each extending beyond the lateral extent of the respective recess.
  • the stop element AE1 can have a lateral extent D which is greater than a lateral extent of the recess A1.
  • the stop element AE1 can extend in a circular manner in all directions from the Plalterung H1, advantageously with the edge regions beyond the recess A1 and advantageously in regions over the first or second mirror device SP2.
  • 3 shows a schematic side view of a micromechanical interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 shows an interferometer device 1 with a first and a second mirror device SP1 and SP2, both mirror devices being able to be exposed in an inner region IB.
  • the first and second mounts Hl and H2 can be attached to the second mirror device SP2, for example with a respective first end El, through which the respective first and second recesses A1 and A2 run in the first mirror device SP1 and on the one facing away from the second mirror device SP2
  • Side of the first mirror device SP1 each include a second end E2 with a stop element AE1 or AE2 arranged thereon.
  • a counter electrode GE can be arranged on a substrate Sub and opposite an actuation electrode AEL, which can be arranged on the first mirror device SP1, advantageously also within the inner area IB. Outside the inner area IB, an edge area RB can clamp the two mirror devices SP1 and SP2, for example, comprise remnants of sacrificial layers from a manufacture of the interferometer device 1.
  • the two or further brackets Hl and H2 can extend through the first and second recesses A1 and A2 in the first mirror device SP1, and include stop elements AE1 and AE2, which can face the substrate Sub and can face away from the second mirror device SP2.
  • a pull-in effect can be achieved through electrostatic instability, from which point the mirror device and a counter electrode (not shown) can be moved towards one another in an uncontrolled manner .
  • the deflection of the first mirror device SP1 beyond a predetermined range can be prevented by the stop elements.
  • the snap-in point can be reached, for example, from a travel path of the first mirror device SP1 of one third of the distance between the mirror device or the actuation electrode located on it and a counter electrode (electrostatic gap).
  • the mirror devices can, for example, be at the same electrical potential.
  • 4 shows a schematic side view of a micromechanical interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the interferometer device from FIG. 4 differs from that of FIG. 3 in that the stop elements AE1 and AE2 can be arranged in the same plane of the counter electrode GE when the first and second mirror devices SP1 and SP2 are in an undeflected manner to one another Condition.
  • a partial region of the inner region IB can include a recess OB in the substrate Sub, which can represent an optical region OB in which light transmitted by the mirror devices passes through the substrate Sub without Influence can be radiated through the substrate Sub.
  • the stop elements (AE1; ...; AEn) and the counter electrode GE can comprise the same material.
  • An embodiment with the same material can simplify the positioning of the interferometer device, for example the counter electrode GE and the stop elements AE1 and AE2 are provided (deposited) and structured as the same layer or layer sequence in the same step.
  • the counter electrode GE and the stop elements AE1 and AE2 can be contacted differently.
  • FIG. 5 shows a schematic side view of a micromechanical interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 advantageously differs from that of FIG. 4 in that the upper, second mirror device SP2 can also include respective recesses at the positions of the first and second planes Hl and H2, through which the planes through the second mirror device SP2 can extend therethrough and can each comprise further stop elements on the side of the second mirror device SP2 facing away from the first mirror device SP1.
  • a first circuit H1 on a side of the second mirror device SP2 facing away from the first mirror device SP1 can have a first end at a first end Have stop element AE1.
  • the first holder Hl can have a third stop element AE3 between the first and second mirror devices SP1 and SP2 and can have a second stop element AE2 at a second end on a side of the first mirror device SP1 facing the second mirror device SP2.
  • the first holder H1 can thus extend through a first recess A1 in the first mirror device SP1 and through a second recess A2 in the second mirror device SP2.
  • the second holder H2 can have a fourth stop element AE4 at a first end on a side of the second mirror device SP2 facing away from the first mirror device SP1.
  • the second holder H2 can have a sixth stop element AE6 between the first and second mirror devices SP1 and SP2 and have a fifth stop element AE5 at a second end on a side of the first mirror device SP1 facing the second mirror device SP2.
  • the second holder H2 can thus extend through a third recess A3 in the first mirror device SP1 and through a fourth recess A4 in the second mirror device SP2.
  • the mounts can be attached to a separate mount (not shown) and be free of a connection to any of the mirror devices.
  • the separate holder can be connected laterally behind the mirror devices to an outer area of the interferometer device, for example with a housing, for example connected and stabilized by connecting webs. In this way, a deflection in both vertical directions can be limited, and deflection protection against critical and excessive deflections of the mirror devices can be achieved.
  • the second and the fifth stop elements AE2 and AE5 can advantageously be arranged in the same plane as the counter electrode GE in an undeflected state of the two mirror devices.
  • the connection with the separate holder can also take place in another plane, provided that this has sufficient mechanical stability.
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a micromechanical interferometer device according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the exemplary embodiment in FIG. 6 differs from the exemplary embodiment from FIG. 5 in that the first and second foldings Hl and H2 can extend beyond the position of the first and fourth stop elements AE1 and AE4 and are each connected to a cap K. can, wherein the cap K can span the inner area IB and can be firmly connected to the edge area RB.
  • the second mirror device SP2 can be exposed laterally with respect to the cap K than towards the first mirror device SP1.
  • the connection of the folds Hl and H2 with the cap K can each represent the separate folds SEPI.
  • FIG. 7a-f show method steps of a method for adjusting a micromechanical interferometer device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a first sacrificial layer 01 is provided in a first method step S1.
  • a first layer SAE for a stop element (AE1; ...; AEn) is arranged, for example, applied and structured on this first sacrificial layer 01, and at least one stop element (AE1; ...; AEn) is formed as a result ).
  • lateral connecting webs (not shown) for a connection with a separate folding can also be produced at the same time.
  • a second sacrificial layer 02 is applied to the stop element (AE1; ...; AEn) and to the first sacrificial layer 01.
  • a fourth method step S4 at least one first mirror layer (SP1; SP2) for a first or second mirror device (SP1; SP2) is applied to the second sacrificial layer 02.
  • a fifth method step S5 at least one continuous recess (A1; ...;
  • a third sacrificial layer 03 is applied to the first mirror layer (SP1; SP2) and a further recess Aw in the second and third sacrificial layer above the stop element (AE1; AEn) and laterally within the recess ( Al;
  • a seventh method step S7 at least one second mirror layer (SP2, SP1) is applied to the third sacrificial layer and a layer (Hl; ...; Hn) in the recess (Al; ...; An) in this way shaped that a first end El of the holder is attached to the second mirror layer SP2 or to a separate holder and the holder extends through the recess (Al; ...; An) in the first mirror layer (SP1) and with the stop element (AE1; ...; AEn) is connected.
  • the holder can include the material of the second mirror layer and cover the side walls of the sacrificial layers in the further recess Aw by conformal deposition.
  • the reference symbol SP1 or SP2 is shown in each case for the first and second mirror layers.
  • the first mirror layer SP1 which can later represent the first mirror device, can be applied to the second sacrificial layer.
  • the second mirror device can also be arranged at the bottom, it is accordingly also possible to form the second mirror layer SP2 required for this on the second sacrificial layer.
  • the upper mirror layer can accordingly correspond to the second mirror layer SP2 and then in the finished component to the second mirror device SP 2 (hence the same reference symbols).
  • the reference number for the first mirror layer and device SP1 is mentioned for the case of an alternative with the upper mirror device as the first mirror device SP1.
  • an eighth method step S8 the first, second and third sacrificial layers (01; 02; 03) are at least partially removed and the mirror and the holder exposed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Interferometereinrichtung (1) umfassend eine erste Spiegeleinrichtung (SP1) und eine zweite Spiegeleinrichtung (SP2), wobei die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) eine oder mehrere durch die entsprechende Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) durchgehende Ausnehmung (A1;...; An) umfasst; zumindest eine Halterung (H1;...; Hn), welche mit einem ersten Ende (E1) an der ersten Spiegeleinrichtung (SP1) oder an der zweiten Spiegeleinrichtung (SP2) oder an einer separaten Halterung (SEH) befestigt ist und sich durch die Ausnehmung (A1;...; An) in der jeweils anderen Spiegeleinrichtung (SP2; SP1) hindurch erstreckt, ein Anschlagselement (AE1;...; AEn), welches an der Halterung angeordnet ist und eine laterale Ausdehnung (D) umfasst, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung (A1;...; An).

Description

Beschreibung
Titel
Mikromechanische Interferometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikromechanische Interferometereinrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung.
Stand der Technik
Spektrale Filter können durch MEMS-Technologie miniaturisiert werden und beispielsweise als Fabry-Perot Interferometer (FPI) realisiert werden und vorteilhaft nach Wellenlängen spektral variabel (durchstimmbar) sein. Die Durchstimmbarkeit kann dadurch erzielt werden, dass eine Kavität bestehend aus zwei planparallelen, hochreflektierenden Spiegeln mit einem Abstand (Kavitätslänge) im Bereich optischer Wellenlängen eine starke Transmission nur für diejenigen Wellenlängen zeigt, bei denen die Kavitätslänge einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entspricht, wobei sich die Kavitätslänge etwa mittels elektrostatischer oder piezoelektrischer Aktuierung der Spiegelposition verändern lässt. Auf diese Weise kann ein spektral durchstimmbares Filterelement bereitgestellt werden. Bei FPIs mit Braggspiegeln (DBR-Spiegeln) ergeben sich je nach Zielwellenlängenbereich Spiegelmembrandicken deutlich unterhalb von lOOOnm.
Für spektrometrische Anwendungen sind jedoch meist große Aperturen wünschenswert, sodass sich hohe Signal-zu-Rausch-Verhältnisse erzielen lassen. Da allgemein kleinere Spiegelmembranen eine bessere mechanische Robustheit aufweisen ist es notwendig, einen Kompromiss zwischen mechanischer Robustheit (Aperturdurchmesser) und optischer Funktionalität (Schichtdicke) sowie der Herstellbarkeit (Anzahl der Schichtpaare der Spiegel) zu finden. Um die Robustheit der Spiegelmembranen zu erhöhen, ist es möglich, Anschlagsstrukturen einzusetzen, wie etwa aus der DE 10 2012 200 957 Al für Mikrofonmembranen bekannt.
In der DE 10 2010 031 581 Al wird ein Fabry-Perot Interferometer mit zwei Spiegeln und Elektroden zum Aktuieren der Spiegel beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine mikromechanische Interferometereinrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Fierstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung nach Anspruch 11.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, eine mikromechanische Interferometereinrichtung und ein Verfahren zum Fierstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung anzugeben, durch welche eine Einschränkung bei der Auslenkung von Spiegeln erzielbar ist, wodurch eine verbesserte Robustheit der Spiegel und der Interferometereinrichtung gegenüber mechanischen Schockbelastungen erzielbar ist.
Erfindungsgemäß umfasst die mikromechanische Interferometereinrichtung eine erste Spiegeleinrichtung und eine zweite Spiegeleinrichtung, welche sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken und wobei zumindest eine davon beweglich angeordnet ist, und wobei die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung eine oder mehrere durch die entsprechende Spiegeleinrichtung durchgehende Ausnehmung(en) umfasst; zumindest eine Halterung, welche mit einem ersten Ende an der ersten Spiegeleinrichtung oder an der zweiten Spiegeleinrichtung oder an einer separaten Halterung befestigt ist und sich durch die Ausnehmung in der jeweils anderen Spiegeleinrichtung hindurch erstreckt, so dass ein zweites Ende der Halterung an einer relativ zum ersten Ende abgewandten Seite jener Spiegeleinrichtung mit der Ausnehmung angeordnet ist; ein Anschlagselement, welches an dem zweiten Ende angeordnet ist und eine laterale Ausdehnung umfasst, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung.
Durch die Anschlagselemente kann eine Auslenkung der Spiegeleinrichtung mit der Ausnehmung begrenzt werden, etwa im Falle eines externen mechanischen Schocks, beispielsweise aus einer Druckwelle. Auf diese Weise können ein Reißen oder ein Verkleben der Spiegeleinrichtung verringert oder vermieden werden und die Robustheit der Interferometereinrichtung kann deutlich erhöht werden. Bei elektrostatisch aktuierbaren Spiegeleinrichtungen kann eine Berührung und ein nachfolgendes Zusammenschweißen der Aktuierungselektrode auf einer Spiegeleinrichtung mit ihrer Gegenelektrode, etwa durch einen sogenannten Pull-in, vermieden oder die Wahrscheinlichkeit dazu verringert werden.
Zumindest eine der Spiegeleinrichtungen kann elektrostatisch aktuiert werden, beispielsweise eine Aktuierungselektrode umfassen und auf eine Gegenelektrode zubewegt werden, insbesondere in einem optischen Bereich, in welchem die aktuierte Spiegeleinrichtung vorteilhaft parallel zur anderen Spiegeleinrichtung ausgelenkt werden kann. In einem nichtausgelenkten Zustand können die beiden Spiegeleinrichtungen in einem vorbestimmten ersten Abstand voneinander angeordnet sein.
Eine separate Halterung kann einen Verbindungssteg zu einem Gehäuseteil umfassen und lateral versetzt von der Spiegeleinrichtung und von der Halterung ausgeformt sein. Die Halterung kann ein erstes und ein zweites Ende umfassen, welche sich an zwei gegenüberliegenden Seiten einer der Spiegeleinrichtungen befinden können, wenn die Halterung sich durch eine Ausnehmung dieser Spiegeleinrichtung erstreckt.
Die Interferometereinrichtung kann als ein Fabry-Perot-Interferometer ausgeformt sein. Die Interferometereinrichtung kann vorteilhaft in einem Mikrospektrometer eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung umfassen die erste Spiegeleinrichtung und/oder die zweite Spiegeleinrichtung mehrere Einzelschichten.
Die Spiegeleinrichtungen können jeweils eine oder mehrere Schichten umfassen, beispielsweise als ein dielektrischer Bragg-Spiegel ausgeformt sein. Dadurch kann ein Transmissions- und/oder Reflexionsverhalten der Spiegeleinrichtungen an gewünschte Vorgaben angepasst sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung umfasst das Anschlagselement eine Ausdehnung parallel zur Spiegeleinrichtung mit der Ausnehmung.
Das Anschlagselement kann vorteilhaft die Spiegeleinrichtung, durch welche sich die Halterung erstreckt, bezüglich einer länglichen Erstreckungsrichtung der Halterung, in der Auslenkung der Spiegeleinrichtung auf die Position des Anschlagselements beschränken. Dies kann das Anschlagselement dadurch erzielen, dass dieses sich parallel zur wesentlichen Ausdehnungsrichtung der Spiegeleinrichtung erstrecken kann. Die Spiegeleinrichtung kann vorteilhaft auch als eine Membran ausgeformt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung umfasst die erste Spiegeleinrichtung mehrere Halterungen und die zweite Spiegeleinrichtung mehrere Ausnehmungen für die Halterungen der ersten Spiegeleinrichtung, wobei die Halterungen in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sein können.
Durch mehrere Halterungen kann vorteilhaft ein bestimmter ausgedehnter Bereich der Spiegeleinrichtung in dessen maximaler Auslenkung beschränkt werden, etwa gegenüber einer Gegenelektrode oder zu einer Außenseite der Interferometereinrichtung hin. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung weisen das Anschlagselement und die Ausnehmung einen kreisförmigen Grundriss auf.
Ein kreisförmiger Grundriss kann ausgehend von der Ausnehmung in planarer Erstreckungsrichtung des Anschlagselements vorteilhaft symmetrisch die umliegenden Bereiche der Spiegeleinrichtung festhalten (symmetrische Kräfteverteilung). Des Weiteren kann ein kreisförmiges Anschlagselement vorteilhaft einfach hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung ist die erste Spiegeleinrichtung beweglich und umfasst eine Aktuierungselektrode an der Seite des zweiten Endes und die Interferometereinrichtung umfasst eine Gegenelektrode, welche der Aktuierungselektrode gegenüberliegend angeordnet ist.
Die Gegenelektrode kann an einem Substrat der Interferometereinrichtung angebracht sein und vorteilhaft einfach zur Aktuierung der gegenüberliegenden Spiegeleinrichtung genutzt werden. Bei der Gegenelektrode und/oder der Aktuierungselektrode kann es sich beispielsweise um eine Ringelektrode handeln.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung liegen das Anschlagselement und die Gegenelektrode bei einer unausgelenkten ersten Spiegeleinrichtung in einer gleichen Ebene und das Anschlagselement und die Gegenelektrode umfassen ein gleiches Material.
Das Anschlagselement und die Gegenelektrode können aus einem gleichen Material bestehen und in einem gleichen Herstellungsschritt hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung ist die zumindest eine Halterung an einer der Spiegeleinrichtungen oder einer separaten Halterung befestigt und die Halterung erstreckt sich durch Ausnehmungen in der jeweils anderen oder in beiden Spiegeleinrichtungen hindurch und weist jeweils ein Anschlagselement auf jeder Seite der jeweiligen Spiegeleinrichtung auf.
Die Halterung kann sich durch zumindest zwei Spiegeleinrichtungen erstrecken und mit Anschlagselementen an Außenseiten beider Spiegeleinrichtungen die Auslenkung dieser gegenüber der jeweils anderen Spiegeleinrichtung bzw. gegenüber einer separaten Halterung einschränken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung umfasst die separate Halterung eine Kappe über einer der Spiegeleinrichtungen.
Die Halterungen können an dieser Kappe befestigt sein, wobei die Halterung dann nur an jenen Seiten der Spiegeleinrichtungen ein Anschlagselement aufweisen können, welche der Kappe abgewandt sind, oder auch an einer zur Kappe zugewandten Seite, wobei in diesem Fall die separate Halterung mit jenem Anschlagselement verbunden sein kann, welches der Kappe zugewandt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der mikromechanischen Interferometereinrichtung ist die separate Halterung lateral versetzt zur Ausnehmung angeordnet.
Durch eine laterale Versetzung neben die Spiegeleinrichtung kann die Halterung der Anschlagselemente über und unter der Ausnehmung besser mit den Spiegeleinrichtungen in Kontakt kommen, um diese bei einer Auslenkung festzuhalten, wobei eine etwaige Berührungsfläche der Spiegeleinrichtung mit der separaten Halterung minimiert werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung ein Bereitstellen einer ersten Opferschicht; ein Aufbringen zumindest einer ersten Schicht für ein Anschlagselement auf die erste Opferschicht und Strukturieren der ersten Schicht und dadurch Ausformen zumindest eines Anschlagselements; ein Aufbringen einer zweiten Opferschicht auf das Anschlagselements und auf die erste Opferschicht; ein Aufbringen zumindest einer ersten Spiegelschicht für eine erste oder zweite Spiegeleinrichtung auf die zweite Opferschicht; ein Ausformen zumindest einer durchgehenden Ausnehmung in der ersten Spiegelschicht über dem zumindest einen Anschlagselement derart, dass eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung geringer ist als eine laterale Ausdehnung des Anschlagselements; ein Aufbringen einer dritten Opferschicht auf die erste Spiegelschicht und Ausformen einer weiteren Ausnehmung in der zweiten und dritten Opferschicht über dem Anschlagselement und lateral innerhalb der Ausnehmung in der ersten Spiegelschicht derart, dass sich die weitere Ausnehmung bis zum Anschlagselement erstreckt; ein Aufbringen zumindest einer zweiten Spiegelschicht auf die dritte Opferschicht und Ausformen einer Halterung in der Ausnehmung derart, dass ein erstes Ende der Halterung an der zweiten Spiegelschicht oder an einer separaten Halterung befestigt wird und sich die Halterung durch die Ausnehmung in der ersten Spiegelschicht hindurch erstreckt, so dass ein zweites Ende der Halterung an einer relativ zum ersten Ende abgewandten Seite der ersten Spiegelschicht angeordnet wird, und mit dem Anschlagselement verbunden wird; und zumindest ein bereichsweises Entfernen der ersten, zweiten und dritten Opferschicht.
Die erste Spiegelschicht kann auch mehrere Spiegelteilschichten umfassen und die erste oder zweite Spiegeleinrichtung bilden. Die zweite Spiegelschicht kann auch mehrere Spiegelteilschichten umfassen und jeweils die andere erste oder zweite Spiegeleinrichtung bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Halterung aus der zumindest einen zweiten Spiegelschicht ausgeformt und mit dieser verbunden.
Das Verfahren kann sich vorteilhaft auch durch die bereits in Verbindung mit der mikromechanischen Interferometereinrichtung genannten Merkmale und deren Vorteile auszeichnen und umgekehrt.
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. 1 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen
Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Anschlagselement und eine Spiegeleinrichtung auf eine planare Ausdehnung der Spiegeleinrichtung in einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen
Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen
Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen
Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen
Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 7a - f
Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Fierstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die mikromechanische Interferometereinrichtung 1 umfasst eine erste Spiegeleinrichtung SP1 und eine zweite Spiegeleinrichtung SP2, welche sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken und wobei die zweite Spiegeleinrichtung SP2 beweglich angeordnet ist, und wobei die zweite Spiegeleinrichtung SP2 eine erste und eine zweite durchgehende Ausnehmung Al und A2 umfasst.
Die Interferometereinrichtung 1 umfasst eine erste Plalterung Hl, welche mit einem ersten Ende El an der ersten Spiegeleinrichtung SP1 befestigt ist und sich durch die erste Ausnehmung Al hindurch erstreckt, so dass sich ein zweites Ende E2 der ersten Halterung Hl an einer der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 zugewandten Seite befindet. Des Weiteren umfasst die Interferometereinrichtung 1 ein erstes Anschlagselement AE1, welches an dem zweiten Ende E2 der ersten Halterung Hl angeordnet ist und eine laterale Ausdehnung D umfasst, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der ersten Ausnehmung Al.
Die Interferometereinrichtung 1 umfasst eine zweite Halterung H2, welche mit einem ersten Ende El an der ersten Spiegeleinrichtung SP1 befestigt ist und sich durch die zweite Ausnehmung A2 hindurch erstreckt, so dass sich ein zweites Ende E2 der zweiten Halterung H2 an einer der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 zugewandten Seite befindet. Des Weiteren umfasst die Interferometereinrichtung 1 ein zweites Anschlagselement AE2, welches an dem zweiten Ende E2 der zweiten Halterung H2 angeordnet ist und eine laterale Ausdehnung D umfasst, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der zweiten Ausnehmung A2. In der Fig. 1 kann die erste Spiegeleinrichtung SP1 fest mit einem Substrat Sub verbunden sein und die zweite Spiegeleinrichtung SP2 kann in einem lateralen Innenbereich IB freigestellt sein und die erste und zweite Ausnehmung Al und A2, oder auch weitere Ausnehmungen, aufweisen. Das erste Ende El kann mit der ersten Spiegeleinrichtung SP1 mechanisch fest verbunden sein, etwa darauf abgeschieden sein. Bei einer Auslenkung der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 nach oben in der Fig. 1, also von der ersten Spiegeleinrichtung SP1 weg, kann diese Auslenkung vorteilhaft durch die Anschlagselemente AE1, AE2 begrenzt werden und eine größere kritische Auslenkung vermieden werden.
Die Anschlagselemente AE1 und AE2 können eine Ausdehnung parallel zur zweiten Spiegeleinrichtung SP2 umfassen.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Anschlagselement und eine Spiegeleinrichtung auf eine planare Ausdehnung der Spiegeleinrichtung in einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Anschlagselemente (AE1 und AE2 oder auch weitere), und die erste Ausnehmung Al und die zweite Ausnehmung (A2) aus der Fig. 1 können einen kreisförmigen Grundriss aufweisen, wobei sich das Anschlagselement jeweils über die laterale Ausdehnung der jeweiligen Ausnehmung hinaus erstrecken kann. Das Anschlagselement AE1 kann eine laterale Ausdehnung D umfassen, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung Al. Das Anschlagselement AE1 kann sich kreisförmig in alle Richtungen von der Plalterung Hl wegerstrecken, vorteilhaft mit den Randbereichen über die Ausnehmung Al hinaus und vorteilhaft bereichsweise über der ersten oder zweiten Spiegeleinrichtung SP2.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der Fig. 3 wird eine Interferometereinrichtung 1 mit einer ersten und einer zweiten Spiegeleinrichtung SP1 und SP2 gezeigt, wobei in einem Innenbereich IB beide Spiegeleinrichtungen freigestellt sein können. Die erste und zweite Halterung Hl und H2 können an der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 befestigt sein, etwa mit einem jeweiligen ersten Ende El, durch die jeweilige erste und zweite Ausnehmungen Al und A2 in der ersten Spiegeleinrichtung SP1 verlaufen und an der von der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 abgewandten Seite der ersten Spiegeleinrichtung SP1 jeweils ein zweites Ende E2 mit einem daran angeordneten Anschlagselement AE1 bzw. AE2 umfassen. Auf einem Substrat Sub kann eine Gegenelektrode GE angeordnet sein und einer Aktuierungselektrode AEL gegenüberliegen, welche an der ersten Spiegeleinrichtung SP1 angeordnet sein kann, vorteilhaft auch innerhalb des Innenbereichs IB. Außerhalb des Innenbereichs IB kann ein Randbereich RB die beiden Spiegeleinrichtungen SP1 und SP2 einspannen, etwa Reste von Opferschichten aus einer Herstellung der Interferometereinrichtung 1 umfassen. Die beiden oder weitere Halterungen Hl und H2 können sich durch die erste und zweite Ausnehmung Al und A2 in der ersten Spiegeleinrichtung SP1 hindurch erstrecken, und Anschlagselemente AE1 und AE2 umfassen, welche dem Substrat Sub zugewandt sein können und der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 abgewandt sein können.
Durch eine Auslenkung der ersten Spiegeleinrichtung SP1 über einen kritischen Punkt hinaus, etwa einem sogenannten Snap-in-Punkt, kann ein pull-in Effekt durch elektrostatische Instabilität erreicht werden, ab welchem die Spiegeleinrichtung und eine Gegenelektrode (nicht gezeigt) unkontrolliert aufeinander zubewegt werden können. Durch die Anschlagselemente kann die Auslenkung der ersten Spiegeleinrichtung SP1 über einen vorbestimmten Bereich hinaus verhindert werden. Der Snap-in-Punkt kann beispielsweise ab einem Verfahrweg der ersten Spiegeleinrichtung SP1 von einem Drittel des Abstands zwischen der Spiegeleinrichtung oder der darauf befindlichen Aktuierungselektrode und einer Gegenelektrode (elektrostatischer Spalt) erreicht sein. Die Spiegeleinrichtungen können sich beispielsweise auf einem gleichen elektrischen Potential befinden. Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsform der Interferometereinrichtung aus der Fig. 4 unterscheidet sich darin von jener der Fig. 3, dass die Anschlagselemente AE1 und AE2 in einer gleichen Ebene der Gegenelektrode GE angeordnet sein können, wenn sich die erste und zweite Spiegeleinrichtung SP1 und SP2 zueinander in einem unausgelenkten Zustand befinden. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 - 6 kann ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ein Teilbereich des Innenbereichs IB eine Ausnehmung OB im Substrat Sub umfassen, welche einen optischen Bereich OB darstellen kann, in welchem durch die Spiegeleinrichtungen transmittiertes Licht durch das Substrat Sub ohne Beeinflussung durch das Substrat Sub hindurch gestrahlt werden kann. Die Anschlagselemente (AE1; ...; AEn) und die Gegenelektrode GE können ein gleiches Material umfassen. Durch eine Ausführung mit einem gleichen Material kann eine Fierstellung der Interferometereinrichtung vereinfacht werden, beispielsweise die Gegenelektrode GE und die Anschlagselemente AE1 und AE2 als gleiche Schicht oder Schichtenfolge in einem gleichen Schritt bereitgestellt (abgeschieden) und strukturiert werden. Die Gegenelektrode GE und die Anschlagselemente AE1 und AE2 können unterschiedlich kontaktiert sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsform der Fig. 5 unterscheidet sich vorteilhaft darin von jener der Fig. 4, dass auch die obere zweite Spiegeleinrichtung SP2 an den Positionen der ersten und zweiten Plalterung Hl und H2 jeweilige Ausnehmungen umfassen kann, durch welche sich die Plalterungen durch die zweite Spiegeleinrichtung SP2 hindurch erstrecken können und an der zur ersten Spiegeleinrichtung SP1 abgewandten Seite der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 jeweils weitere Anschlagselement umfassen können. Mit anderen Worten kann eine erste Plalterung Hl an einer der ersten Spiegeleinrichtung SP1 abgewandten Seite der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 an einem ersten Ende ein erstes Anschlagselement AE1 aufweisen. Die erste Halterung Hl kann zwischen der ersten und zweiten Spiegeleinrichtung SP1 und SP2 ein drittes Anschlagselement AE3 aufweisen und an einer der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 angewandten Seite der ersten Spiegeleinrichtung SP1 an einem zweiten Ende ein zweites Anschlagselement AE2 aufweisen. Die erste Halterung Hl kann sich so durch eine erste Ausnehmung Al in der ersten Spiegeleinrichtung SP1 und durch eine zweite Ausnehmung A2 in der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 erstrecken.
Die zweite Halterung H2 kann an einer der ersten Spiegeleinrichtung SP1 abgewandten Seite der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 an einem ersten Ende ein viertes Anschlagselement AE4 aufweisen. Die zweite Halterung H2 kann zwischen der ersten und zweiten Spiegeleinrichtung SP1 und SP2 ein sechstes Anschlagselement AE6 aufweisen und an einer der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 angewandten Seite der ersten Spiegeleinrichtung SP1 an einem zweiten Ende ein fünftes Anschlagselement AE5 aufweisen. Die zweite Halterung H2 kann sich so durch eine dritte Ausnehmung A3 in der ersten Spiegeleinrichtung SP1 und durch eine vierte Ausnehmung A4 in der zweiten Spiegeleinrichtung SP2 erstrecken. Die Halterungen können an einer separaten Halterung (nicht gezeigt) befestigt sein, und frei von einer Verbindung zu einer der Spiegeleinrichtungen sein. Die separate Halterung kann lateral hinter den Spiegeleinrichtungen mit einem Außenbereich der Interferometereinrichtung, etwa mit einem Gehäuse, verbunden sein, etwa durch Verbindungsstege angebunden und stabilisiert sein. Auf diese Weise kann eine Auslenkung in beide vertikale Richtungen begrenzt sein, und ein Auslenkungsschutz gegen kritische und zu große Auslenkungen der Spiegeleinrichtungen erreicht werden. Das zweite und das fünfte Anschlagselement AE2 und AE5 können in einem unausgelenkten Zustand der beiden Spiegeleinrichtungen vorteilhaft in einer gleichen Ebene angeordnet sein wie die Gegenelektrode GE. Die Verbindung mit der separaten Halterung kann auch in einer anderen Ebene erfolgen, soweit diese eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist.
Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 unterscheidet sich darin von dem Ausführungsbeispiel aus der Fig. 5, dass die erste und zweite Flalterung Hl und H2 sich über die Position des ersten und vierten Anschlagselements AE1 und AE4 hinaus erstrecken können und jeweils mit einer Kappe K verbunden sein können, wobei die Kappe K den Innenbereich IB überspannen kann und an dem Randbereich RB fest verbunden sein kann. Die zweite Spiegeleinrichtung SP2 kann der Kappe K gegenüber lateral weiter freigestellt sein als zur ersten Spiegeleinrichtung SP1 hin. Die Verbindung der Plalterungen Hl und H2 mit der Kappe K können jeweils die separate Flalterung SEPI darstellen.
Fig. 7a - f zeigen Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Fierstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der Fig. 7a wird eine erste Opferschicht 01 in einem ersten Verfahrensschritt S1 bereitgestellt. Auf dieser ersten Opferschicht 01 wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2 eine erste Schicht SAE für ein Anschlagselement (AE1; ...; AEn) angeordnet, etwa aufgebracht, und strukturiert und dadurch erfolgt ein Ausformen zumindest eines Anschlagselements (AE1; ...; AEn). Hierbei können gleichzeitig auch seitliche Verbindungsstege (nicht gezeigt) für eine Verbindung mit einer separaten Flalterung erzeugt werden.
In der Fig. 7b wird in einem dritten Verfahrensschritt S3 eine zweite Opferschicht 02 auf das Anschlagselement (AE1; ...; AEn) und auf die erste Opferschicht 01 aufgebracht.
In der Fig. 7c wird in einem vierten Verfahrensschritt S4 zumindest eine erste Spiegelschicht (SP1; SP2) für eine erste oder zweite Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) auf die zweite Opferschicht 02 aufgebracht. In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird zumindest eine durchgehende Ausnehmung (Al; ...;
An) in der ersten Spiegelschicht (SP1; SP2) über dem zumindest einen Anschlagselement (AE1; ...; AEn) derart ausgeformt, dass eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung (Al; ...; An) geringer ist als eine laterale Ausdehnung des Anschlagselements (AE1; ...; AEn). In der Fig. 7d wird in einem sechsten Verfahrensschritt S6 eine dritte Opferschicht 03 auf die erste Spiegelschicht (SP1; SP2) aufgebracht und eine weitere Ausnehmung Aw in die zweite und dritte Opferschicht über dem Anschlagselement (AE1; AEn) und lateral innerhalb der Ausnehmung (Al;
An) in der ersten Spiegelschicht (SP1;SP2) derart ausgeformt, dass sich die weitere Ausnehmung Aw bis zum Anschlagselement (AE1; AEn) erstreckt.
In der Fig. 7e wird in einem siebten Verfahrensschritt S7 zumindest eine zweite Spiegelschicht (SP2, SP1) auf die dritte Opferschicht aufgebracht und eine Plalterung (Hl; ...; Hn) in der Ausnehmung (Al; ...; An) derart ausgeformt, dass ein erstes Ende El der Halterung an der zweiten Spiegelschicht SP2 oder an einer separaten Halterung befestigt wird und sich die Halterung durch die Ausnehmung (Al; ...; An) in der ersten Spiegelschicht (SP1) hindurch erstreckt und mit dem Anschlagselement (AE1; ...; AEn) verbunden wird. Die Halterung kann dabei das Material der zweiten Spiegelschicht umfassen und durch eine konforme Abscheidung die Seitenwände der Opferschichten in der weiteren Ausnehmung Aw bedecken.
In den Fig. 7d und 7e wird hierbei bei der ersten und zweiten Spiegelschicht jeweils das Bezugszeichen SP1 oder SP2 gezeigt. Dadurch wird ausgedrückt, dass in der Fig. 7d die erste Spiegelschicht SP1, welche später die erste Spiegeleinrichtung darstellen kann, auf die zweite Opferschicht aufgebracht werden kann. Da aber auch die zweite Spiegeleinrichtung unten angeordnet sein kann, ist es demnach auch möglich die dafür nötige zweite Spiegelschicht SP2 auf der zweiten Opferschicht auszuformen. Im Falle der Fig. 7e kann demnach die obere Spiegelschicht der zweiten Spiegelschicht SP2 und dann im fertigen Bauelement der zweiten Spiegeleinrichtung SP 2 entsprechen (daher die gleichen Bezugszeichen). Das Bezugszeichen für die erste Spiegelschicht und - einrichtung SP1 ist für den Fall einer Alternative mit der oberen Spiegeleinrichtung als erste Spiegeleinrichtung SP1 genannt.
In der Fig. 7f wird in einem achten Verfahrensschritt S8 die erste, zweite und dritte Opferschicht (01; 02; 03) zumindest teilweise entfernt und die Spiegel und die Halterung freigestellt. 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. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) umfassend
- eine erste Spiegeleinrichtung (SP1) und eine zweite Spiegeleinrichtung (SP2), welche sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken und wobei zumindest eine davon beweglich angeordnet ist, und wobei die erste und/oder die zweite Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) eine oder mehrere durch die entsprechende Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) durchgehende Ausnehmung (Al; An) umfasst;
- zumindest eine Halterung (Hl; Hn), welche mit einem ersten Ende (El) an der ersten Spiegeleinrichtung (SP1) oder an der zweiten Spiegeleinrichtung (SP2) oder an einer separaten Halterung (SEH) befestigt ist und sich durch die Ausnehmung (Al;
An) in der jeweils anderen Spiegeleinrichtung (SP2; SP1) hindurch erstreckt, so dass ein zweites Ende (E2) der Halterung (Hl; Hn) an einer relativ zum ersten Ende (El) abgewandten Seite jener Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) mit der Ausnehmung (Al;
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An) angeordnet ist;
- ein Anschlagselement (AE1; AEn), welches an dem zweiten Ende (E2) angeordnet ist und eine laterale Ausdehnung (D) umfasst, welche größer ist als eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung (Al . An).
2. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die erste Spiegeleinrichtung (SP1) und/oder die zweite Spiegeleinrichtung (SP2) mehrere Einzelschichten umfassen.
3. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Anschlagselement (AE1; ...; AEn) eine Ausdehnung parallel zur Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) mit der Ausnehmung (Al; ...; An) umfasst.
4. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die erste Spiegeleinrichtung (SP1) mehrere Halterungen (Hl; ...; Hn) und die zweite Spiegeleinrichtung (SP2) mehrere Ausnehmungen (Al; ...; An) für die Halterungen (Hl; ...; Hn) der ersten Spiegeleinrichtung (SP1) umfasst.
5. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Anschlagselement (AE1; AEn) und die Ausnehmung (Al; An) einen kreisförmigen Grundriss aufweisen.
6. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach Anspruch 4, bei welcher die erste Spiegeleinrichtung (SP1) beweglich ist und eine Aktuierungselektrode (AEL) an der Seite des zweiten Endes (E2) umfasst und die Interferometereinrichtung (1) eine Gegenelektrode (GE) umfasst, welche der Aktuierungselektrode (AEL) gegenüberliegend angeordnet ist.
7. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach Anspruch 6, bei welcher das Anschlagselement (AE1; ...; AEn) und die Gegenelektrode (GE) bei einer unausgelenkten ersten Spiegeleinrichtung (SP1) in einer gleichen Ebene (EB) liegen und das Anschlagselement (AE1; ...; AEn) und die Gegenelektrode (GE) ein gleiches Material umfassen.
8. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die zumindest eine Halterung (Hl; ...; Hn) an einer der Spiegeleinrichtungen (SP1, SP2) oder einer separaten Halterung (SEH) befestigt ist und sich die Halterung (Hl; ...; Hn) durch Ausnehmungen (Al; ...; An) in der jeweils anderen oder beiden Spiegeleinrichtungen (SP2; SP1) hindurch erstreckt und jeweils ein Anschlagselement (AE1; ...; AEn) auf jeder Seite der jeweiligen Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) aufweist.
9. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die separate Halterung (SEH) eine Kappe (K) über einer der Spiegeleinrichtungen (SP1; SP2) umfasst.
10. Mikromechanische Interferometereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die separate Halterung (SEH) lateral versetzt zur Ausnehmung (Al; ...; An) angeordnet ist.
11. Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Interferometereinrichtung (1) umfassend die Schritte:
- Bereitstellen (Sl) einer ersten Opferschicht (Ol);
- Aufbringen (S2) einer ersten Schicht (SAE) für ein Anschlagselement (AE1; ...; AEn) auf die erste Opferschicht (Ol) und Strukturieren der ersten Schicht (SAE) und dadurch Ausformen zumindest eines Anschlagselements (AE1; ...; AEn);
- Aufbringen (S3) einer zweiten Opferschicht (02) auf das Anschlagselements (AE1;
...; AEn) und auf die erste Opferschicht (Ol);
- Aufbringen (S4) zumindest einer ersten Spiegelschicht (SP1;SP2) für eine erste oder zweite Spiegeleinrichtung (SP1; SP2) auf die zweite Opferschicht (02);
- Ausformen (S5) zumindest einer durchgehenden Ausnehmung (Al; ...; An) in der ersten Spiegelschicht (SP1;SP2) über dem zumindest einen Anschlagselement (AE1; ...; AEn) derart, dass eine laterale Ausdehnung der Ausnehmung (Al; ...; An) geringer ist als eine laterale Ausdehnung des Anschlagselements (AE1; ...; AEn);
- Aufbringen (S6) einer dritten Opferschicht (03) auf die erste Spiegelschicht (SP1;SP2) und Ausformen einer weiteren Ausnehmung (Aw) in der zweiten und dritten Opferschicht (02, 03) über dem Anschlagselement (AE1; ...; AEn) und lateral innerhalb der Ausnehmung (Al; ...; An) in der ersten Spiegelschicht (SP1;SP2) derart, dass sich die weitere Ausnehmung (Aw) bis zum Anschlagselement (AE1; ...; AEn) erstreckt;
- Aufbringen (S7) zumindest einer zweiten Spiegelschicht (SP2, SP1) auf die dritte Opferschicht (03) und Ausformen einer Halterung (Hl; ...; Hn) in der Ausnehmung (Al; ...; An) derart, dass ein erstes Ende (El) der Halterung an der zweiten Spiegelschicht (SP2) oder an einer separaten Halterung (SEH) befestigt wird und sich die Halterung durch die Ausnehmung (Al; ...; An) in der ersten Spiegelschicht (SP1) hindurch erstreckt, so dass ein zweites Ende (E2) der Halterung (Hl; ...; Hn) an einer relativ zum ersten Ende (El) abgewandten Seite der ersten Spiegelschicht (SP1) angeordnet wird, und mit dem Anschlagselement (AE1; ...; AEn) verbunden wird; und
- zumindest bereichsweise Entfernen (S8) der ersten, zweiten und dritten Opferschicht (01; 02; 03).
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Halterung (Hl; Hn) aus der zumindest einen zweiten Spiegelschicht (SP2) ausgeformt wird und mit dieser verbunden wird.
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