WO2009089946A2 - Micromechanical component and method for producing a micromechanical component - Google Patents

Micromechanical component and method for producing a micromechanical component Download PDF

Info

Publication number
WO2009089946A2
WO2009089946A2 PCT/EP2008/065572 EP2008065572W WO2009089946A2 WO 2009089946 A2 WO2009089946 A2 WO 2009089946A2 EP 2008065572 W EP2008065572 W EP 2008065572W WO 2009089946 A2 WO2009089946 A2 WO 2009089946A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
membrane
micromechanical component
active element
voltage
recess
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/065572
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2009089946A3 (en
Inventor
Hubert Benzel
Christoph Schelling
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2009089946A2 publication Critical patent/WO2009089946A2/en
Publication of WO2009089946A3 publication Critical patent/WO2009089946A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0858Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03Microengines and actuators
    • B81B2201/032Bimorph and unimorph actuators, e.g. piezo and thermo
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/03Microengines and actuators
    • B81B2201/038Microengines and actuators not provided for in B81B2201/031 - B81B2201/037
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04Optical MEMS
    • B81B2201/042Micromirrors, not used as optical switches

Definitions

  • the invention relates to a micromechanical component and to a production method for a micromechanical component. Furthermore, the invention relates to a method for operating a corresponding micromechanical component.
  • Micromechanical components such as Micromirrors are commonly used nowadays.
  • micromirrors are used in light projectors or in optical communication technology.
  • a corresponding micromirror may be a Digital Mirror Device (DMD) as described in US 5,272,262, US 5,600,383 and US 6,819,470.
  • DMD Digital Mirror Device
  • electrostatic drive mechanisms can be used, as described in US 6,914,710 and US 2005/0013533.
  • An electromagnetic drive mechanism for a micromechanical component is also known from WO 03098918.
  • micromechanical components Due to the frequent use of micromechanical components, in particular in relatively small devices, it is desirable to have a possibility to reduce the size of a micromechanical component and / or the manufacturing costs for a micromechanical component.
  • the invention provides a micromechanical component having the features of claim 1, a manufacturing method for a micromechanical component having the features of claim 9 and a method for operating a micromechanical component having the features of the claim
  • a micromechanical component according to the invention has a membrane with at least one active element which serves as a fastening element for the microelement and as an adjusting element for adjusting the microelement. Since the membrane with the at least one active element can be produced relatively inexpensively and has a comparatively small size, the micromechanical component according to the invention is suitable for many devices. especially the
  • Multifunctionality of the membrane with the at least one active element is a great advantage.
  • an anchor point at which the microelement contacts the membrane is definable, which is arranged on a natural deformation node line of the membrane.
  • the microelement is rotatable about a certain angular range about an axis of rotation passing through the anchor point, without the microelement being simultaneously lifted.
  • the microelement is a micromirror, a micropincette and / or a micromechanical clamping element.
  • the micromirror, the micro tweezers or the micromechanical clamping element can easily be adjusted over a relatively large angular range and / or over a comparatively large adjustment difference, whereby a small grid size is ensured due to the high sensitivity of the active elements.
  • the at least one active element comprises at least two electrodes, which are each fixedly arranged on the membrane with one end, and whose voltage terminals are designed to apply the voltage between the at least two electrodes, so that the ends facing away from the membrane are at least two electrodes experience attraction or repulsion upon application of the voltage. Due to the fixed arrangement of the at least two electrodes on the membrane, this causes an indentation or bulge of the membrane. In this way, the microelement can easily be adjusted by deforming the membrane.
  • the at least one active element may comprise a piezoelectric actuator.
  • a piezoelectric actuator When a voltage is applied to the piezoelectric actuator, it is deformed. The deformation of the piezoelectric actuator also affects the membrane, which is in this way on or bulged.
  • Piezoelectric actuators can be formed in a cost effective manner on a membrane by known methods.
  • a piezoelectric actuator is a cost effective way to realize an active element for the micromechanical component.
  • the active elements may also comprise electromagnetic or thermal transducers. In this case, an active element has the property that, when a voltage is applied, it performs a mechanical work in the form of a volume change and / or a change in position of individual components of the active element.
  • an air opening for pressure equalization in the interior of the recess is formed on the recess.
  • the membrane covers the recess only partially. This prevents a negative or positive pressure in the interior of the recess in a deformation of the membrane and ensures a high flexibility of the membrane.
  • the holder comprises a semiconductor substrate with a cavity.
  • An SOI substrate is not necessary. It is advantageous if a puncture channel is formed in the semiconductor substrate, which runs as an air opening for the pressure equalization between the cavern and a surface of the semiconductor substrate. Such a branch channel can be formed in a simple manner in the semiconductor substrate.
  • At least one sensor element is arranged on the membrane, which is deformed by the deformation of the membrane and which is designed so that upon deformation of the sensor element, a voltage or a change in resistance is induced. On the basis of the induced voltage or the change in resistance, a deformation of the membrane can be detected.
  • a sensor element may for example be a piezoelectric element. The data on the behavior of the membrane obtained in this way can be used for a more advantageous activation of the at least one active element.
  • the advantages described in the upper paragraphs are also ensured by a corresponding method for operating a micromechanical component.
  • the first deformation fundamental mode or the first deformation upper mode of the membrane is used.
  • Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of the micromechanical
  • Fig. 2 shows a cross section through a second embodiment of the micromechanical
  • FIG. 3 shows a plan view of a membrane of a third embodiment of the micromechanical component
  • Fig. 4 shows an enlarged partial section of Fig. 3
  • FIG. 5 shows a plan view of a membrane of a fourth embodiment of the micromechanical component.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of the micromechanical component.
  • the illustrated micromechanical component 10 comprises a semiconductor substrate 12, preferably a silicon substrate.
  • a cavity 14 is etched.
  • the cavern 14 is completely covered by a membrane 16.
  • the membrane 16 may be made by conventional methods
  • the membrane 16 is monocrystalline and wavy.
  • a monocrystalline membrane has a higher reliability than a polycrystalline membrane, since the latter breaks faster in a multiple deformation.
  • an insulating layer 18 is formed on the membrane 16.
  • the insulating layer 18 is made of silicon oxide. If the membrane 16 is made of silicon, the insulating layer 18 can be formed by thermal oxidation.
  • a base 20 is disposed on the insulating layer 18.
  • the base 20 carries a microelement, for example a micromirror 22.
  • the base 20 and the micromirror 22 may be made in one piece from polysilicon.
  • a (not shown) reflective layer is applied to the micromirror 22.
  • a micropincet or a micromechanical clamping element can also be arranged on the base 20.
  • active elements 24 are arranged on the insulating layer 18.
  • the active elements 24 are electrically insulated from the membrane 16 by means of the insulating layer 18.
  • the active elements 24 may, as shown in Fig. 1, be piezoelectric actuators.
  • Piezoelectric actuators may be mounted on the insulating layer 18 and electrostatic, thermal and / or electromagnetic actuators as active elements 24.
  • a variety of transducers that perform mechanical work to vary their spatial extent upon application of a voltage are suitable for use as an active element 24.
  • Each of the active elements 24 has its own voltage connections, so that a voltage can be selectively applied to each of the active elements 24.
  • the voltage applied to the voltage terminals causes a deformation of the associated active element 24.
  • deformation of an active element 24 may also cause deformation of the membrane 16. Since the voltage terminals of the active elements 24 are formed so that each of the active elements 24 can be controlled individually, the active elements 24 can be deformed so that the membrane 16 is deformed into a desired corrugated final shape.
  • the pedestal 20 is parallel to a vertical axis 26 which intersects the surface of the semiconductor substrate 12 at a right angle.
  • the base 20 and the micromirror 22 are moved from their (not shown) starting position by an angle ⁇ in a desired end position.
  • the cavern 14 is completely covered by the membrane 16.
  • the membrane 16 may only partially cover the cavity 14. The incomplete coverage of the cavern 14 prevents in this case that a deformation of the membrane 16, a negative or positive pressure in the cavern 14 occurs.
  • the cavern 14 may be formed open to one side.
  • a branch channel 28 is etched into the semiconductor substrate 12, which connects the interior of the cavity 14 with the surface of the insulating layer 18. Through the branch channel 28, air can be sucked into the cavern 14 or flow out of the cavern 14.
  • the puncture channel 28 prevents the occurrence of an underpressure or overpressure in the cavern 14 in the event of a deformation of the membrane 16.
  • the pressure compensation made possible by means of the puncture channel 28 increases the flexibility of the membrane 16.
  • FIG. 2 shows a cross section through a second embodiment of the micromechanical component.
  • the illustrated micromechanical component 50 comprises a semiconductor substrate 52, preferably made of
  • the cavity 54 may for example have a height of about 1 to 10 microns.
  • the semiconductor substrate 52 may also have an open cavity, the possible edges of which are represented by the dashed lines 56.
  • Cavern 54 is completely covered by a membrane 58.
  • the membrane 58 may extend over the entire surface of the semiconductor substrate 52. Alternatively, the membrane 58 may be limited to portions of the surface and edges of the cavity 54.
  • the membrane 58 is made of monocrystalline silicon and is corrugated.
  • the insulating layer 60 may include, for example, silicon oxide. If the membrane 58 is made of silicon, the insulating layer 60 can be formed by thermal oxidation of the membrane 58.
  • the micromechanical component 50 has, as a microelement, a micromirror 62, which is arranged above the insulating layer 60 by means of a base 64.
  • the base 64 is preferably attached to the insulating layer 60 in such a way that a center axis of the cavity 54 running vertically to the semiconductor substrate 52 extends through the base 64.
  • the base 64 may also carry a micropincet or a micromechanical clamping element.
  • a plurality of pedestals 64 may be fixed with the same or different microelements.
  • the micromirror 62 can be tilted with the base 64 from its starting position shown in Fig. 2 by a certain angular range.
  • active elements 66 are formed on the insulating layer. The two active elements 66 are arranged on different sides of the base 64.
  • Each of the two active elements 66 comprises a plurality of electrodes 68.
  • the electrodes 68 are preferably designed as interdigital electrodes.
  • Each of the electrodes 68 of an active element 66 is fixedly connected to the micromechanical component 50 by one end 70.
  • the electrodes 68 are electrically connected at their ends 70 to leads 72.
  • only one supply line 72 is shown by way of example in FIG.
  • the electrical contacting of the electrodes 68 via the leads 72 is formed so that each of the electrodes 68, which is arranged between two adjacent electrodes 68, is electrically connected to a different feed line 72, as the adjacent electrodes 68 to her.
  • the passivation layer 74 may be made of silicon nitride (SiN), for example.
  • the electrodes 68 are on a surface of the
  • Passivation layer 74 arranged. In order to allow an electrical contact between a feed line 72 and its associated electrodes 68 are within the passivation layer 74th Line contacts 76 are formed, which each electrically connect a supply line 72 with one of the supply line 72 associated electrodes 68.
  • the active elements 66 described in the above paragraph can be made by applying polysilicon on the insulating layer 60 to form the leads 72. Subsequently, the leads 72 are covered with the passivation layer 74. Recesses can now be etched into the passivation layer 74, by means of which the positions of the later formed line contacts 76 are determined. Subsequently, the material for the electrodes 68 and the line contacts 76 is applied to the passivation layer 74. For example, a polysilicon layer may be formed on the passivation layer 74 for this purpose. This also fill the recesses in the
  • Passivation layer 74 with polysilicon for forming the line contacts 76. Subsequently, in an etching step, the electrodes 68 are etched from the layer applied to the passivation layer 74.
  • the electrodes 68 are formed as thin plates, which are arranged perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 52. Via the leads 72, a voltage between adjacent electrodes 68 can be applied. In this case, the ends 78 of the electrodes 68 which project from the micromechanical component 50 are attracted or repelled, depending on the voltage applied between the electrodes 68. In this case, the electrodes 68 pass from their initial position shown in FIG. 2 into an end position in which the ends 78 are either approached to one another or are spread apart from one another. The distance between two adjacent ends 78 is thus dependent on the voltage applied between the electrodes 68.
  • the electrodes 68 are connected at their ends 70 fixed to the micromechanical device 50, causes a change in the distance between two adjacent ends 78 a on or
  • the micromirror 62 and the base 64 can be adjusted from its initial position to a desired end position.
  • the micromechanical component 50 has circuit devices 80.
  • Such circuit devices 80 can be manufactured by known manufacturing methods. The production of the circuit device 80 will therefore not be discussed in more detail here.
  • At least one diffusion 82 is formed between the circuit device 80 and the cavity 54 within the membrane 58 formed as an epitaxial layer.
  • the circuit device 80 may be covered by a dielectric layer 84.
  • the cavern 54 may have an outwardly communicating connection.
  • Piezo resistors 86 are in the membrane 58.
  • Each of the piezoresistors 86 includes a highly doped diffusion and a piezoelectric layer 90 as a contact region 88.
  • a change in resistance is induced in the piezoresistors 86, based on which the deformation of the membrane 58 for a (not shown) evaluation is detected.
  • the activation of the active elements 66 can take place in this case taking into account the deformation of the membrane 58 detected by the evaluation device.
  • the insulating layer 60 extends over the entire extent of the membrane 58.
  • the insulating layer 60 may be formed only between the membrane 58 and the leads 72.
  • the micromechanical component 50 has a good integration of micromechanics and microelectronics on a semiconductor substrate 52 (chip).
  • the semiconductor substrate 52 may be a simple substrate. An SOI substrate is not necessary. This reduces the manufacturing costs for the micromechanical component 50.
  • a desired spring constant can be easily adjusted by the mechanical layer stress. This guarantees a defined behavior of the diaphragm 58, if necessary with high flexibility.
  • FIG. 3 shows a plan view of a membrane of a third embodiment of the micromechanical component. 4 shows an enlarged partial section of FIG. 3.
  • the micromechanical component shown is particularly well suited for a linear scanning mirror.
  • the membrane 100 shown in FIG. 3 is made of monocrystalline silicon. Instead of the shown square shape, the membrane 100 may also be circular or oval in shape. Accordingly, the shape of the (not outlined) cavern can adapt to the shape of the membrane 100. In the example shown in Fig. 3, the cavern has a nearly square base, which is represented by the line 102. The dashed line AA 'marks the cross section of FIGS. 1 and 2.
  • Microelement such as a micromirror
  • the microelement may be adjusted by deforming the membrane 100 for a particular angular range about the nodal line 104.
  • For deforming the membrane 100 are within the areas 108 and 110 of the membrane 100 active elements, which are not shown in Fig. 3, however.
  • the regions 108 and 110 have the largest membrane curvature when the membrane 100 is deformed.
  • they include the regions 108 of the deformation bellies and the regions 110 at the edges of the membrane 100.
  • the regions 110 at the edges of the membrane 100, especially at the edges parallel to the nodal line 104, are also particularly well suited for mounting sensor elements for detection a current deformation of the membrane 100, such as piezoresistors.
  • Fig. 4 shows two groups of electrodes 112 and 114 which are mounted parallel to each other within the region 108 of a deformation belly on the membrane (not shown).
  • the first group of electrodes 112 and the second group of electrodes 114 are arranged relative to one another such that exactly one electrode 114 of the second group is arranged between two electrodes 112 of the first group.
  • a voltage can be applied, through which the projecting from the membrane ends of the electrodes 112 and 114 attract or repel. This causes a bulge or bulge of the membrane 100.
  • the membrane 100 can be set in vibration by the active elements, so that sets a certain deflection mode.
  • the deflections are preferably parallel to the edges of the membrane 100.
  • the membrane 100 on a first side 116 of the node line 104 has a (light marked) bulge.
  • On the opposite second side 118 of the node line 104 is a
  • FIG. 5 shows a plan view of a membrane of a fourth embodiment of the micromechanical component.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of FIG. 5.
  • the micromechanical component shown is well suited for a surface grid scanner.
  • the illustrated membrane 150 is formed above a cavern (not shown) having a circular bottom surface 152. Above a center of the bottom surface 152, the diaphragm 150 has an anchor point 154 for securing a pedestal and a microelement.
  • the membrane 150 lying around the anchor point 154 is subdivided into sectors 156.
  • FIG. 6 shows a sector 156 having first and second sets of electrodes 158 and 160 disposed thereon. Electrodes 158 and 160 have an arcuate shape that conforms to the boundaries of sector 156. Each electrode 160 of the second group is disposed between two electrodes 158 of the first group. Between each of the first group electrode 158 and an adjacent second group electrode 160, a voltage may be applied through which the ends of the electrodes 158 and 160 protruding from the membrane (not shown) attract or repel. This causes convexities or bulges on the membrane 150.
  • FIG. 5 shows membrane height lines 162 of an exemplary deformation of the membrane 150.
  • other active elements can also be arranged in each of the sectors 156.
  • piezoelectric, thermal and / or electromagnetic transducers may be used to deform the diaphragm 150.
  • the micromechanical component explained with reference to FIGS. 5 and 6 therefore has a high number of degrees of freedom for adjusting the microelement.
  • the first excited oscillation or deformation modes and less the fundamental mode of the membrane 150 are primarily interesting.
  • Elements is preferably located on a natural deformation node line of the membrane, i. one of those lines that undergoes no amplitude deflection at a vibration. In this way, it is easy to achieve a tilting of the membrane center point, or of the anchor point 154, and of the microelement anchored thereon, without an elevation of the entire microelement being connected to it. It is both a static and a dynamic operation for adjusting the microelement conceivable.
  • micromechanical component described with reference to the above paragraphs can be used both for image projectors, for example head-up displays or video projectors, and for laser printers.

Abstract

The invention relates to a micromechanical component (10) comprising a support (12) having a recess (14) on a surface of the support (12); a membrane (16) which covers the recess (14) to at least some degree; at least one active element (24) with voltage connections arranged on the membrane (16); the active element (24) being designed to vary its spatial extension when a voltage is applied to the active element (24) and to deform the membrane (16); and a microelement (22), arranged on the membrane (16), which can be adjusted by way of a deformation of the membrane (16) due to the application of voltage to the active element (24). The invention further relates to a method for producing a micromechanical component (10) and to a method for operating a micromechanical component (10).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Mikromechanisches Bauteil und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches BauteilMicromechanical component and production method for a micromechanical component
Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden mikromechanischen Bauteils.The invention relates to a micromechanical component and to a production method for a micromechanical component. Furthermore, the invention relates to a method for operating a corresponding micromechanical component.
Stand der TechnikState of the art
Mikromechanische Bauteile, wie z.B. Mikrospiegel, werden heutzutage häufig verwendet. Beispielsweise werden Mikrospiegel in Lichtprojektionsapparaten oder in der optischen Kommunikationstechnik eingesetzt. Ein entsprechender Mikrospiegel kann ein Digital Mirror Device (DMD), wie in der US 5,272,262, US 5,600,383 und US 6,819,470 beschrieben, sein. Zum Verstellen eines Mikrospiegels können elektrostatische Antriebsmechanismen verwendet werden, wie sie in der US 6,914,710 und der US 2005/0013533 beschrieben sind. Auch ein elektromagnetischer Antriebsmechanismus für ein mikromechanisches Bauteil ist aus der WO 03098918 bekannt.Micromechanical components, such as Micromirrors are commonly used nowadays. For example, micromirrors are used in light projectors or in optical communication technology. A corresponding micromirror may be a Digital Mirror Device (DMD) as described in US 5,272,262, US 5,600,383 and US 6,819,470. For adjusting a micromirror electrostatic drive mechanisms can be used, as described in US 6,914,710 and US 2005/0013533. An electromagnetic drive mechanism for a micromechanical component is also known from WO 03098918.
Aufgrund der häufigen Verwendung von mikromechanischen Bauteilen, insbesondere in relativ kleinen Vorrichtungen, ist es wünschenswert, über eine Möglichkeit zu verfügen, um die Größe eines mikromechanischen Bauteils und/oder die Herstellungskosten für ein mikromechanisches Bauteil zu reduzieren.Due to the frequent use of micromechanical components, in particular in relatively small devices, it is desirable to have a possibility to reduce the size of a micromechanical component and / or the manufacturing costs for a micromechanical component.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs Ein erfindungsgemäßes mikromechanisches Bauteil weist eine Membran mit mindestens einem Aktivelement auf, welche als Befestigungselement für das Mikroelement und als Verstellelement zum Verstellen des Mikroelements dient. Da sich die Membran mit dem mindestens einen Aktivelement relativ kostengünstig herstellen lässt und eine vergleichsweise geringe Größe aufweist, eignet sich das erfindungsgemäße mikromechanische Bauteil für viele Einrichtungen. Insbesondere dieThe invention provides a micromechanical component having the features of claim 1, a manufacturing method for a micromechanical component having the features of claim 9 and a method for operating a micromechanical component having the features of the claim A micromechanical component according to the invention has a membrane with at least one active element which serves as a fastening element for the microelement and as an adjusting element for adjusting the microelement. Since the membrane with the at least one active element can be produced relatively inexpensively and has a comparatively small size, the micromechanical component according to the invention is suitable for many devices. especially the
Multifunktionalität der Membran mit dem mindestens einen Aktivelement stellt dabei einen großen Vorteil dar.Multifunctionality of the membrane with the at least one active element is a great advantage.
Vorzugsweise ist ein Ankerpunkt, an welchen das Mikroelement die Membran kontaktiert, definierbar, welcher auf einer natürlichen Deformationsknotenlinie der Membran angeordnet ist. DasPreferably, an anchor point at which the microelement contacts the membrane is definable, which is arranged on a natural deformation node line of the membrane. The
Mikroelement ist in diesem Fall um einen bestimmten Winkelbereich um eine durch den Ankerpunkt verlaufende Drehachse drehbar, ohne dass das Mikroelement gleichzeitig gehoben wird.In this case, the microelement is rotatable about a certain angular range about an axis of rotation passing through the anchor point, without the microelement being simultaneously lifted.
Beispielsweise ist das Mikroelement ein Mikrospiegel, eine Mikropinzette und/oder ein mikromechanisches Klemmelement. Der Mikrospiegel, die Mikropinzette oder das mikromechanische Klemmelement lassen sich in diesem Fall leicht über einen relativ großen Winkelbereich und/oder über eine vergleichsweise große Verstelldifferenz verstellen, wobei aufgrund der hohen Sensitivität der Aktivelemente eine geringe Rastergröße gewährleistet ist.By way of example, the microelement is a micromirror, a micropincette and / or a micromechanical clamping element. In this case, the micromirror, the micro tweezers or the micromechanical clamping element can easily be adjusted over a relatively large angular range and / or over a comparatively large adjustment difference, whereby a small grid size is ensured due to the high sensitivity of the active elements.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine Aktivelement mindestens zwei Elektroden, welche mit jeweils einem Ende fest an der Membran angeordnet sind, und deren Spannungsanschlüsse zum Anlegen der Spannung zwischen den mindestens zwei Elektroden ausgebildet sind, so dass die von der Membran abgewandten Enden der mindestens zwei Elektroden bei Anlegen der Spannung eine Anziehung oder eine Abstoßung erfahren. Aufgrund der festen Anordnung der mindestens zwei Elektroden an der Membran bewirkt dies eine Ein- oder Auswölbung der Membran. Auf diese Weise lässt sich das Mikroelement über eine Deformierung der Membran leicht verstellen.In a preferred embodiment, the at least one active element comprises at least two electrodes, which are each fixedly arranged on the membrane with one end, and whose voltage terminals are designed to apply the voltage between the at least two electrodes, so that the ends facing away from the membrane are at least two electrodes experience attraction or repulsion upon application of the voltage. Due to the fixed arrangement of the at least two electrodes on the membrane, this causes an indentation or bulge of the membrane. In this way, the microelement can easily be adjusted by deforming the membrane.
Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann das mindestens eine Aktivelement einen piezoelektrischen Aktor umfassen. Bei Anlegen einer Spannung an den piezoelektrischen Aktor wird dieser verformt. Die Verformung des piezoelektrischen Aktors wirkt sich auch auf die Membran aus, welche auf diese Weise ein- oder ausgewölbt wird. Piezoelektrische Aktoren lassen sich mittels bekannter Verfahren auf kostengünstige Weise auf einer Membran bilden. Damit stellt ein piezoelektrischer Aktor eine kostengünstige Möglichkeit zur Realisierung eines Aktivelements für das mikromechanische Bauteil dar. Des Weiteren können die Aktivelemente auch elektromagnetische oder thermische Wandler umfassen. Dabei weist ein Aktivelement die Eigenschaft auf, dass es bei Anlegen einer Spannung eine mechanische Arbeit in Form einer Volumenänderung und/oder einer Stellungsänderung einzelner Komponenten des Aktivelements leistet.As an alternative or in addition thereto, the at least one active element may comprise a piezoelectric actuator. When a voltage is applied to the piezoelectric actuator, it is deformed. The deformation of the piezoelectric actuator also affects the membrane, which is in this way on or bulged. Piezoelectric actuators can be formed in a cost effective manner on a membrane by known methods. Thus, a piezoelectric actuator is a cost effective way to realize an active element for the micromechanical component. Furthermore, the active elements may also comprise electromagnetic or thermal transducers. In this case, an active element has the property that, when a voltage is applied, it performs a mechanical work in the form of a volume change and / or a change in position of individual components of the active element.
In einer bevorzugten Weiterbildung des mikromechanischen Bauteils ist an der Aussparung eine Luftöffnung für einen Druckausgleich in dem Inneren der Aussparung ausgebildet. Beispielsweise deckt die Membran die Aussparung nur teilweise ab. Dies verhindert einen Unter- oder Überdruck im Inneren der Aussparung bei einer Verformung der Membran und gewährleistet eine hohe Flexibilität der Membran.In a preferred refinement of the micromechanical component, an air opening for pressure equalization in the interior of the recess is formed on the recess. For example, the membrane covers the recess only partially. This prevents a negative or positive pressure in the interior of the recess in a deformation of the membrane and ensures a high flexibility of the membrane.
Beispielsweise umfasst die Halterung ein Halbleitersubstrat mit einer Kaverne. Ein SOI-Substrat ist dabei nicht notwendig. Es ist vorteilhaft, wenn in dem Halbleitersubstrat ein Stichkanal ausgebildet ist, welcher als Luftöffnung für den Druckausgleich zwischen der Kaverne und einer Oberfläche des Halbleitersubstrats verläuft. Ein derartiger Stichkanal lässt sich auf einfache Weise in dem Halbleitersubstrat ausbilden.By way of example, the holder comprises a semiconductor substrate with a cavity. An SOI substrate is not necessary. It is advantageous if a puncture channel is formed in the semiconductor substrate, which runs as an air opening for the pressure equalization between the cavern and a surface of the semiconductor substrate. Such a branch channel can be formed in a simple manner in the semiconductor substrate.
Vorzugsweise ist an der Membran mindestens ein Sensorelement angeordnet, welches durch das Verformen der Membran verformt wird und welches so ausgelegt ist, dass bei einem Verformen des Sensorelements eine Spannung oder eine Widerstandsänderung induziert wird. Anhand der induzierten Spannung oder der Widerstandsänderung lässt sich eine stattgefundene Verformung der Membran feststellen. Ein derartiges Sensorelement kann beispielsweise ein Piezoelement sein. Die auf diese Weise gewonnenen Daten über das Verhalten der Membran lassen sich für ein vorteilhafteres Ansteuern des mindestens einen Aktivelements verwenden.Preferably, at least one sensor element is arranged on the membrane, which is deformed by the deformation of the membrane and which is designed so that upon deformation of the sensor element, a voltage or a change in resistance is induced. On the basis of the induced voltage or the change in resistance, a deformation of the membrane can be detected. Such a sensor element may for example be a piezoelectric element. The data on the behavior of the membrane obtained in this way can be used for a more advantageous activation of the at least one active element.
Die in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sich auch durch ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils gewährleistet. Vorzugsweise wird bei der Verformung der Membran die erste Deformationsgrundmode oder die erste Deformationsobermode der Membran genutzt.The advantages described in the upper paragraphs are also ensured by a corresponding method for operating a micromechanical component. Preferably, during the deformation of the membrane, the first deformation fundamental mode or the first deformation upper mode of the membrane is used.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des mikromechanischenFig. 1 shows a cross section through a first embodiment of the micromechanical
Bauteils; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des mikromechanischencomponent; Fig. 2 shows a cross section through a second embodiment of the micromechanical
Bauteils;component;
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;3 shows a plan view of a membrane of a third embodiment of the micromechanical component;
Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der Fig. 3;Fig. 4 shows an enlarged partial section of Fig. 3;
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils; und5 shows a plan view of a membrane of a fourth embodiment of the micromechanical component; and
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 5.6 shows an enlarged detail of FIG. 5.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.1 shows a cross section through a first embodiment of the micromechanical component.
Das dargestellte mikromechanische Bauteil 10 umfasst ein Halbleitersubstrat 12, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat. In das Halbleitersubstrat 12 ist eine Kaverne 14 geätzt. Die Kaverne 14 wird von einer Membran 16 vollständig abgedeckt. Die Membran 16 kann mittels herkömmlicher Verfahren ausThe illustrated micromechanical component 10 comprises a semiconductor substrate 12, preferably a silicon substrate. In the semiconductor substrate 12, a cavity 14 is etched. The cavern 14 is completely covered by a membrane 16. The membrane 16 may be made by conventional methods
Silizium gebildet werden. Vorzugsweise ist die Membran 16 monokristallin und gewellt ausgebildet.Silicon are formed. Preferably, the membrane 16 is monocrystalline and wavy.
Eine monokristalline Membran weist eine höhere Zuverlässigkeit als eine polykristalline Membran auf, da letztere bei einer mehrmaligen Verformung schneller bricht. Auf der Membran 16 ist eine Isolierschicht 18 ausgebildet. Beispielsweise besteht die Isolierschicht 18 aus Siliziumoxid. Besteht die Membran 16 aus Silizium, so kann die Isolierschicht 18 durch eine thermische Oxidierung gebildet werden.A monocrystalline membrane has a higher reliability than a polycrystalline membrane, since the latter breaks faster in a multiple deformation. On the membrane 16, an insulating layer 18 is formed. For example, the insulating layer 18 is made of silicon oxide. If the membrane 16 is made of silicon, the insulating layer 18 can be formed by thermal oxidation.
In der Mitte der Membran 16 ist auf der Isolierschicht 18 ein Sockel 20 angeordnet. Der Sockel 20 trägt ein Mikroelement, beispielsweise einen Mikrospiegel 22. Der Sockel 20 und der Mikrospiegel 22 können einstückig aus Polysilizium hergestellt sein. Eventuell ist auf dem Mikrospiegel 22 eine (nicht skizzierte) reflektierende Schicht aufgebracht. Anstelle des Mikrospiegels 22 kann auch eine Mikropinzette oder ein mikromechanisches Klemmelement auf dem Sockel 20 angeordnet sein.In the middle of the membrane 16, a base 20 is disposed on the insulating layer 18. The base 20 carries a microelement, for example a micromirror 22. The base 20 and the micromirror 22 may be made in one piece from polysilicon. Optionally, a (not shown) reflective layer is applied to the micromirror 22. Instead of the micromirror 22, a micropincet or a micromechanical clamping element can also be arranged on the base 20.
Auf der Isolierschicht 18 sind Aktivelemente 24 angeordnet. Die Aktivelemente 24 sind mittels der Isolierschicht 18 von der Membran 16 elektrisch isoliert. Die Aktivelemente 24 können, wie in Fig. 1 dargestellt, piezoelektrische Aktoren sein. Als Alternative oder als Ergänzung zu den piezoelektrischen Aktoren können auf der Isolierschicht 18 auch elektrostatische, thermische und oder elektromagnetische Aktoren als Aktivelemente 24 angebracht sein. Eine Vielzahl von Wandlern, welche bei Anlegen einer Spannung mechanische Arbeit zum Variieren ihrer räumlichen Ausdehnung leisten, eignen sich zur Verwendung als Aktivelement 24.On the insulating layer 18 active elements 24 are arranged. The active elements 24 are electrically insulated from the membrane 16 by means of the insulating layer 18. The active elements 24 may, as shown in Fig. 1, be piezoelectric actuators. As an alternative or as a supplement to the Piezoelectric actuators may be mounted on the insulating layer 18 and electrostatic, thermal and / or electromagnetic actuators as active elements 24. A variety of transducers that perform mechanical work to vary their spatial extent upon application of a voltage are suitable for use as an active element 24.
Jedes der Aktivelemente 24 weist eigene Spannungsanschlüsse auf, so dass eine Spannung gezielt an jedes der Aktivelemente 24 anlegbar ist. Die an den Spannungsanschlüssen angelegte Spannung bewirkt eine Verformung des zugehörigen Aktivelements 24. Durch die feste Verbindung der als piezoelektrische Aktoren ausgebildeten Aktivelemente 24 mit der Isolierschicht 18 wird eine Verformung eines Aktivelements 24 auf die Isolierschicht 18 und die Membran 16 übertragen. Somit kann eine Verformung eines Aktivelements 24 auch eine Deformation der Membran 16 bewirken. Da die Spannungsanschlüsse der Aktivelemente 24 so ausgebildet sind, dass jedes der Aktivelemente 24 einzeln ansteuerbar ist, können die Aktivelemente 24 so verformt werden, dass die Membran 16 in eine gewünschte gewellte Endform deformiert wird.Each of the active elements 24 has its own voltage connections, so that a voltage can be selectively applied to each of the active elements 24. The voltage applied to the voltage terminals causes a deformation of the associated active element 24. Due to the fixed connection of the active elements 24 formed as piezoelectric actuators with the insulating layer 18, a deformation of an active element 24 is transferred to the insulating layer 18 and the membrane 16. Thus, deformation of an active element 24 may also cause deformation of the membrane 16. Since the voltage terminals of the active elements 24 are formed so that each of the active elements 24 can be controlled individually, the active elements 24 can be deformed so that the membrane 16 is deformed into a desired corrugated final shape.
Ist die Membran 16 nicht deformiert, so verläuft der Sockel 20 parallel zu einer vertikalen Achse 26, welche die Oberfläche des Halbleitersubstrats 12 in einen rechten Winkel schneidet. Bei einer Deformation der Membran 16 werden der Sockel 20 und der Mikrospiegel 22 aus ihrer (nicht dargestellten) Ausgangsstellung um einen Winkel α in eine gewünschte Endstellung verstellt.If the membrane 16 is not deformed, the pedestal 20 is parallel to a vertical axis 26 which intersects the surface of the semiconductor substrate 12 at a right angle. In a deformation of the membrane 16, the base 20 and the micromirror 22 are moved from their (not shown) starting position by an angle α in a desired end position.
In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird die Kaverne 14 vollständig von der Membran 16 abgedeckt. Als Alternative dazu kann die Membran 16 die Kaverne 14 nur teilweise abdecken. Die unvollständige Abdeckung der Kaverne 14 verhindert in diesem Fall, dass bei einer Deformation der Membran 16 ein Unter- oder Überdruck in der Kaverne 14 auftritt.In the example shown in FIG. 1, the cavern 14 is completely covered by the membrane 16. Alternatively, the membrane 16 may only partially cover the cavity 14. The incomplete coverage of the cavern 14 prevents in this case that a deformation of the membrane 16, a negative or positive pressure in the cavern 14 occurs.
Ebenso kann die Kaverne 14 nach einer Seite offen ausgebildet sein. In dem Beispiel der Fig. 1 ist ein Stichkanal 28 in das Halbleitersubstrat 12 geätzt, welcher das Innere der Kaverne 14 mit der Oberfläche der Isolierschicht 18 verbindet. Durch den Stichkanal 28 kann Luft in die Kaverne 14 eingesaugt werden oder aus der Kaverne 14 ausströmen. Somit verhindert der Stichkanal 28 das Auftreten eines Unter- oder Überdrucks in der Kaverne 14 bei einer Deformation der Membran 16. Der mittels des Stichkanals 28 ermöglichte Druckausgleich erhöht die Flexibilität der Membran 16.Likewise, the cavern 14 may be formed open to one side. In the example of FIG. 1, a branch channel 28 is etched into the semiconductor substrate 12, which connects the interior of the cavity 14 with the surface of the insulating layer 18. Through the branch channel 28, air can be sucked into the cavern 14 or flow out of the cavern 14. Thus, the puncture channel 28 prevents the occurrence of an underpressure or overpressure in the cavern 14 in the event of a deformation of the membrane 16. The pressure compensation made possible by means of the puncture channel 28 increases the flexibility of the membrane 16.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.2 shows a cross section through a second embodiment of the micromechanical component.
Das dargestellte mikromechanische Bauteil 50 umfasst ein Halbleitersubstrat 52, vorzugsweise ausThe illustrated micromechanical component 50 comprises a semiconductor substrate 52, preferably made of
Silizium und p-dotiert, mit einer Kaverne 54. Die Kaverne 54 kann beispielsweise eine Höhe von etwa 1 bis 10 μm aufweisen. Als Alternative zu der gezeigten geschlossenen Ausbildung der Kaverne 54 kann das Halbleitersubstrat 52 auch eine offene Kaverne aufweisen, deren mögliche Ränder durch die gestrichelten Linien 56 wiedergegeben werden.Silicon and p-doped, with a cavern 54. The cavity 54 may for example have a height of about 1 to 10 microns. As an alternative to the shown closed formation of the cavern 54 For example, the semiconductor substrate 52 may also have an open cavity, the possible edges of which are represented by the dashed lines 56.
Die Kaverne 54 wird von einer Membran 58 vollständig abgedeckt. Die Membran 58 kann sich über die gesamte Oberfläche des Halbleitersubstrats 52 erstrecken. Als Alternative dazu kann die Membran 58 auf Teilbereiche der Oberfläche und Ränder der Kaverne 54 beschränkt sein. Vorzugsweise besteht die Membran 58 aus monokristallinem Silizium und ist gewellt ausgebildet.Cavern 54 is completely covered by a membrane 58. The membrane 58 may extend over the entire surface of the semiconductor substrate 52. Alternatively, the membrane 58 may be limited to portions of the surface and edges of the cavity 54. Preferably, the membrane 58 is made of monocrystalline silicon and is corrugated.
Auf der Oberfläche der Membran 58 ist eine Isolierschicht 60 gebildet. Die Isolierschicht 60 kann beispielsweise Siliziumoxid umfassen. Besteht die Membran 58 aus Silizium, so kann die Isolierschicht 60 durch eine thermische Oxidierung der Membran 58 gebildet werden.On the surface of the membrane 58, an insulating layer 60 is formed. The insulating layer 60 may include, for example, silicon oxide. If the membrane 58 is made of silicon, the insulating layer 60 can be formed by thermal oxidation of the membrane 58.
Das mikromechanische Bauteil 50 weist als Mikroelement einen Mikrospiegel 62 auf, welcher mittels eines Sockels 64 oberhalb der Isolierschicht 60 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Sockel 64 dabei so an der Isolierschicht 60 angebracht, dass eine zum Halbleitersubstrat 52 vertikal verlaufende Mittelachse der Kaverne 54 durch den Sockel 64 verläuft. Anstelle des Mikrospiegels 62 kann der Sockel 64 auch eine Mikropinzette oder ein mikromechanisches Klemmelement tragen. Oberhalb der Isolierschicht 60 können auch mehrere Sockel 64 mit gleichen oder verschiedenen Mikroelementen befestigt sein.The micromechanical component 50 has, as a microelement, a micromirror 62, which is arranged above the insulating layer 60 by means of a base 64. In this case, the base 64 is preferably attached to the insulating layer 60 in such a way that a center axis of the cavity 54 running vertically to the semiconductor substrate 52 extends through the base 64. Instead of the micromirror 62, the base 64 may also carry a micropincet or a micromechanical clamping element. Above the insulating layer 60, a plurality of pedestals 64 may be fixed with the same or different microelements.
Bei einer Deformation der Membran 58 kann der Mikrospiegel 62 mit dem Sockel 64 aus seiner in Fig. 2 gezeigten Ausgangslage um einen bestimmten Winkelbereich gekippt werden. Zum Deformieren der Membran 58 sind auf der Isolierschicht 60 Aktivelemente 66 gebildet. Die beiden Aktivelemente 66 sind auf verschiedenen Seiten des Sockels 64 angeordnet.In a deformation of the diaphragm 58, the micromirror 62 can be tilted with the base 64 from its starting position shown in Fig. 2 by a certain angular range. For deforming the membrane 58 60 active elements 66 are formed on the insulating layer. The two active elements 66 are arranged on different sides of the base 64.
Jedes der beiden Aktivelemente 66 umfasst mehrere Elektroden 68. Vorzugsweise sind die Elektroden 68 als Interdigitalelektroden ausgebildet. Jede der Elektroden 68 eines Aktivelements 66 ist mit einem Ende 70 fest mit dem mikromechanischen Bauteil 50 verbunden sind. Zusätzlich sind die Elektroden 68 an ihren Enden 70 elektrisch mit Zuleitungen 72 verbunden. Allerdings ist in Fig. 2 nur eine Zuleitung 72 beispielhaft dargestellt. Dabei ist die elektrische Kontaktierung der Elektroden 68 über die Zuleitungen 72 so ausgebildet, dass jede der Elektroden 68, welche zwischen zwei benachbarten Elektroden 68 angeordnet ist, mit einer anderen Zuleitung 72 elektrisch verbunden ist, als die zu ihr benachbarten Elektroden 68. Dies ist realisierbar, indem die auf der Isolierschicht 60 gebildeten Zuleitungen 72 mit einer Passivierungsschicht 74 abgedeckt werden. Die Passivierungsschicht 74 kann beispielsweise aus Siliziumnitrid (SiN) bestehen. Die Elektroden 68 sind auf einer Oberfläche derEach of the two active elements 66 comprises a plurality of electrodes 68. The electrodes 68 are preferably designed as interdigital electrodes. Each of the electrodes 68 of an active element 66 is fixedly connected to the micromechanical component 50 by one end 70. In addition, the electrodes 68 are electrically connected at their ends 70 to leads 72. However, only one supply line 72 is shown by way of example in FIG. In this case, the electrical contacting of the electrodes 68 via the leads 72 is formed so that each of the electrodes 68, which is arranged between two adjacent electrodes 68, is electrically connected to a different feed line 72, as the adjacent electrodes 68 to her. This is feasible in that the leads 72 formed on the insulating layer 60 are covered with a passivation layer 74. The passivation layer 74 may be made of silicon nitride (SiN), for example. The electrodes 68 are on a surface of the
Passivierungsschicht 74 angeordnet. Um einen elektrischen Kontakt zwischen einer Zuleitung 72 und den ihr zugeordneten Elektroden 68 zu ermöglichen, sind innerhalb der Passivierungsschicht 74 Leitungskontakte 76 ausgebildet, welche jeweils eine Zuleitung 72 mit einer der Zuleitung 72 zugeordneten Elektroden 68 elektrisch verbinden.Passivation layer 74 arranged. In order to allow an electrical contact between a feed line 72 and its associated electrodes 68 are within the passivation layer 74th Line contacts 76 are formed, which each electrically connect a supply line 72 with one of the supply line 72 associated electrodes 68.
Die in dem oberen Absatz beschriebenen Aktivelemente 66 können hergestellt werden, indem auf der Isolierschicht 60 Polysilizium zur Bildung der Zuleitungen 72 aufgetragen wird. Anschließend werden die Zuleitungen 72 mit der Passivierungsschicht 74 abgedeckt. In die Passivierungsschicht 74 können nun Aussparungen geätzt werden, durch welche die Positionen der später gebildeten Leitungskontakte 76 festgelegt werden. Anschließend wird das Material für die Elektroden 68 und die Leitungskontakte 76 auf die Passivierungsschicht 74 aufgebracht. Beispielsweise kann dazu eine Polysiliziumschicht auf der Passivierungsschicht 74 gebildet werden. Dabei füllen sich auch die Aussparungen in derThe active elements 66 described in the above paragraph can be made by applying polysilicon on the insulating layer 60 to form the leads 72. Subsequently, the leads 72 are covered with the passivation layer 74. Recesses can now be etched into the passivation layer 74, by means of which the positions of the later formed line contacts 76 are determined. Subsequently, the material for the electrodes 68 and the line contacts 76 is applied to the passivation layer 74. For example, a polysilicon layer may be formed on the passivation layer 74 for this purpose. This also fill the recesses in the
Passivierungsschicht 74 mit Polysilizium zum Bilden der Leitungskontakte 76. Anschließend können in einem Ätzschritt die Elektroden 68 aus der auf die Passivierungsschicht 74 aufgebrachten Schicht geätzt werden.Passivation layer 74 with polysilicon for forming the line contacts 76. Subsequently, in an etching step, the electrodes 68 are etched from the layer applied to the passivation layer 74.
Vorzugsweise sind die Elektroden 68 als dünne Platten ausgebildet, die senkrecht zur Oberfläche des Halbleitersubstrats 52 angeordnet sind. Über die Zuleitungen 72 kann eine Spannung zwischen benachbarten Elektroden 68 angelegt werden. Die von dem mikromechanischen Bauteil 50 abstehenden Enden 78 der Elektroden 68 werden in diesem Fall, abhängig von der zwischen den Elektroden 68 angelegten Spannung, angezogen oder abgestoßen. Die Elektroden 68 gehen dabei aus ihrer in Fig. 2 gezeigten Ausgangsstellung in eine Endstellung über, in welcher die Enden 78 entweder aneinander angenähert sind oder voneinander abgespreizt sind. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Enden 78 ist somit abhängig von der zwischen den Elektroden 68 angelegten Spannung.Preferably, the electrodes 68 are formed as thin plates, which are arranged perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 52. Via the leads 72, a voltage between adjacent electrodes 68 can be applied. In this case, the ends 78 of the electrodes 68 which project from the micromechanical component 50 are attracted or repelled, depending on the voltage applied between the electrodes 68. In this case, the electrodes 68 pass from their initial position shown in FIG. 2 into an end position in which the ends 78 are either approached to one another or are spread apart from one another. The distance between two adjacent ends 78 is thus dependent on the voltage applied between the electrodes 68.
Da die Elektroden 68 mit ihren Enden 70 fest mit dem mikromechanischen Bauteil 50 verbunden sind, bewirkt eine Änderung des Abstands zwischen zwei benachbarten Enden 78 eine Ein- oderSince the electrodes 68 are connected at their ends 70 fixed to the micromechanical device 50, causes a change in the distance between two adjacent ends 78 a on or
Auswölbung der Membran 58. Auf diese Weise können der Mikrospiegel 62 und der Sockel 64 aus ihrer Ausgangsstellung in eine gewünschte Endstellung verstellt werden.Bumping of the membrane 58. In this way, the micromirror 62 and the base 64 can be adjusted from its initial position to a desired end position.
Zum Anlegen einer Spannung zwischen zwei benachbarten Elektroden 68 weist das mikromechanische Bauteil 50 Schaltungseinrichtungen 80 auf. Derartige Schaltungseinrichtungen 80 können mittels bekannter Herstellungsverfahren hergestellt werden. Auf die Herstellung der Schaltungseinrichtung 80 wird deshalb hier nicht genauer eingegangen.In order to apply a voltage between two adjacent electrodes 68, the micromechanical component 50 has circuit devices 80. Such circuit devices 80 can be manufactured by known manufacturing methods. The production of the circuit device 80 will therefore not be discussed in more detail here.
Vorzugsweise ist innerhalb der als Epitaxieschicht ausgebildeten Membran 58 mindestens eine Diffusion 82, beispielsweise vom p-Typ, zwischen der Schaltungseinrichtung 80 und der Kaverne 54 ausgebildet. Ebenso kann die Schaltungseinrichtung 80 von einer dielektrischen Schicht 84 abgedeckt sein. Des Weiteren kann die Kaverne 54 über eine nach außen kommunizierende Verbindung verfügen. Dazu sind Piezowiderstände 86 in die Membran 58. Jeder der Piezowiderstände 86 umfasst als Kontaktbereich 88 eine hochdotierte Diffusion und eine Piezoschicht 90. Bei einer Deformation der Membran 58 wird in den Piezowiderständen 86 eine Widerstandsänderung induziert, anhand der die Deformation der Membran 58 für eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung feststellbar ist. Das Ansteuern der Aktivelemente 66 kann in diesem Fall unter Berücksichtigung der von der Auswerteeinrichtung festgestellten Deformation der Membran 58 erfolgen.Preferably, at least one diffusion 82, for example of the p-type, is formed between the circuit device 80 and the cavity 54 within the membrane 58 formed as an epitaxial layer. Likewise, the circuit device 80 may be covered by a dielectric layer 84. Furthermore, the cavern 54 may have an outwardly communicating connection. Piezo resistors 86 are in the membrane 58. Each of the piezoresistors 86 includes a highly doped diffusion and a piezoelectric layer 90 as a contact region 88. Upon deformation of the membrane 58, a change in resistance is induced in the piezoresistors 86, based on which the deformation of the membrane 58 for a ( not shown) evaluation is detected. The activation of the active elements 66 can take place in this case taking into account the deformation of the membrane 58 detected by the evaluation device.
In dem Beispiel der Fig. 2 erstreckt sich die Isolierschicht 60 über die gesamte Ausdehnung der Membran 58. Als Alternative dazu kann die Isolierschicht 60 nur zwischen der Membran 58 und den Zuleitungen 72 ausgebildet sein.In the example of FIG. 2, the insulating layer 60 extends over the entire extent of the membrane 58. Alternatively, the insulating layer 60 may be formed only between the membrane 58 and the leads 72.
Das mikromechanische Bauteil 50 weist eine gute Integrierung der Mikromechanik und der Mikroelektronik auf einem Halbleitersubstrat 52 (Chip) auf. Das Halbleitersubstrat 52 kann ein einfaches Substrat sein. Ein SOI-Substrat ist nicht notwendig. Dies reduziert die Herstellungskosten für das mikromechanische Bauteil 50.The micromechanical component 50 has a good integration of micromechanics and microelectronics on a semiconductor substrate 52 (chip). The semiconductor substrate 52 may be a simple substrate. An SOI substrate is not necessary. This reduces the manufacturing costs for the micromechanical component 50.
Weitere Kostenvorteile liegen in der kleinen und dünnen Abmessung der Membran 58. Dabei ist eine Auswerteschaltung leicht in das mikromechanische Bauteil 50, insbesondere in die Membran 58, integrierbar. Die Multifunktion der Membran 58 als Befestigungselement für das Mikroelement, als Verstellelement und als Sensorkomponente trägt zur Reduzierung der Größe des mikromechanischen Bauteils 50 bei. Zusätzlich wird auf diese Weise der Aufbau und die Verbindungstechnik des mikromechanischen Bauteils 50 vereinfacht.Further cost advantages lie in the small and thin dimensions of the membrane 58. An evaluation circuit can easily be integrated into the micromechanical component 50, in particular into the membrane 58. The multifunction of the membrane 58 as a fastening element for the microelement, as an adjusting element and as a sensor component contributes to the reduction of the size of the micromechanical component 50. In addition, the structure and the connection technique of the micromechanical component 50 are simplified in this way.
Insbesondere bei einer monokristallinen Membran 58 aus Silizium ist eine gewünschte Federkonstante durch die mechanische Schichtspannung leicht einstellbar. Dies garantiert ein definiertes Verhalten der Membran 58, bei Bedarf mit hoher Flexibilität.In particular, in the case of a monocrystalline membrane 58 made of silicon, a desired spring constant can be easily adjusted by the mechanical layer stress. This guarantees a defined behavior of the diaphragm 58, if necessary with high flexibility.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der Fig. 3. Das dargestellte mikromechanische Bauteil eignet sich besonders gut für einen Linearscanspiegel.3 shows a plan view of a membrane of a third embodiment of the micromechanical component. 4 shows an enlarged partial section of FIG. 3. The micromechanical component shown is particularly well suited for a linear scanning mirror.
Die in Fig. 3 gezeigte Membran 100 besteht aus monokristallinem Silizium. Anstelle der gezeigten quadratischen Form kann die Membran 100 auch kreisförmig oder oval geformt sein. Entsprechend kann sich auch die Form der (nicht skizzierten) Kaverne an die Form der Membran 100 anpassen. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel weist die Kaverne eine nahezu viereckige Grundfläche auf, welche durch die Linie 102 wiedergegeben ist. Die gestrichelte Linie A-A' markiert den Querschnitt der Fig. 1 und 2.The membrane 100 shown in FIG. 3 is made of monocrystalline silicon. Instead of the shown square shape, the membrane 100 may also be circular or oval in shape. Accordingly, the shape of the (not outlined) cavern can adapt to the shape of the membrane 100. In the example shown in Fig. 3, the cavern has a nearly square base, which is represented by the line 102. The dashed line AA 'marks the cross section of FIGS. 1 and 2.
In der Mitte der Membran 100, bzw. auf einer Knotenlinie 104 einer Deformationsmode der Membran 100, befindet sich ein Ankerpunkt 106 eines (nicht dargestellten) Sockels, auf welchem einIn the middle of the membrane 100, or on a nodal line 104 of a deformation mode of the membrane 100, there is an anchor point 106 of a (not shown) base, on which a
Mikroelement, beispielsweise ein Mikrospiegel, angeordnet ist. Das Mikroelement kann durch ein Deformieren der Membran 100 für einen bestimmten Winkelbereich um die Knotenlinie 104 verstellt werden. Zum Deformieren der Membran 100 befinden sich innerhalb der Bereiche 108 und 110 der Membran 100 Aktivelemente, welche in Fig. 3 jedoch nicht dargestellt sind. Die Bereiche 108 und 110 weisen bei einer Deformation der Membran 100 die größte Membrankrümmung auf. Sie umfassen die Bereiche 108 der Deformationsbäuche und die Bereiche 110 an den Rändern der Membran 100. Die Bereiche 110 an den Rändern der Membran 100, speziell an den zu der Knotenlinie 104 parallelen Rändern, eignen sich zusätzlich besonders gut für das Anbringen von Sensorelementen zum Ermitteln einer aktuellen Deformation der Membran 100, wie beispielsweise Piezowiderständen.Microelement, such as a micromirror, is arranged. The microelement may be adjusted by deforming the membrane 100 for a particular angular range about the nodal line 104. For deforming the membrane 100 are within the areas 108 and 110 of the membrane 100 active elements, which are not shown in Fig. 3, however. The regions 108 and 110 have the largest membrane curvature when the membrane 100 is deformed. In addition, they include the regions 108 of the deformation bellies and the regions 110 at the edges of the membrane 100. The regions 110 at the edges of the membrane 100, especially at the edges parallel to the nodal line 104, are also particularly well suited for mounting sensor elements for detection a current deformation of the membrane 100, such as piezoresistors.
Fig. 4 zeigt zwei Gruppen von Elektroden 112 und 114, welche parallel zueinander innerhalb des Bereichs 108 eines Deformationsbauchs auf der (nicht gezeigten) Membran befestigt sind. Dabei sind die erste Gruppe der Elektroden 112 und die zweite Gruppe der Elektroden 114 so zueinander angeordnet, dass genau eine Elektrode 114 der zweiten Gruppe zwischen zwei Elektroden 112 der ersten Gruppe angeordnet ist. Zwischen jeder Elektrode 112 der ersten Gruppe und einer zu ihr benachbarten Elektrode 114 der zweiten Gruppe 114 kann eine Spannung angelegt werden, durch welche sich die von der Membran abstehenden Enden der Elektroden 112 und 114 anziehen oder abstoßen. Dies bewirkt eine Ein- oder Auswölbung der Membran 100.Fig. 4 shows two groups of electrodes 112 and 114 which are mounted parallel to each other within the region 108 of a deformation belly on the membrane (not shown). In this case, the first group of electrodes 112 and the second group of electrodes 114 are arranged relative to one another such that exactly one electrode 114 of the second group is arranged between two electrodes 112 of the first group. Between each electrode 112 of the first group and an adjacent electrode 114 of the second group 114, a voltage can be applied, through which the projecting from the membrane ends of the electrodes 112 and 114 attract or repel. This causes a bulge or bulge of the membrane 100.
Die Membran 100 kann durch die Aktivelemente in Schwingungen versetzt werden, so dass sich eine bestimmte Auslenkungsmode einstellt. Bevorzugt liegen die Auslenkungen parallel zu den Kanten der Membran 100.The membrane 100 can be set in vibration by the active elements, so that sets a certain deflection mode. The deflections are preferably parallel to the edges of the membrane 100.
In Fig. 3 weist die Membran 100 auf einer ersten Seite 116 der Knotenlinie 104 eine (heller markierte) Auswölbung auf. Auf der gegenüber liegenden zweiten Seite 118 der Knotenlinie 104 liegt eineIn Fig. 3, the membrane 100 on a first side 116 of the node line 104 has a (light marked) bulge. On the opposite second side 118 of the node line 104 is a
(dunkler markierte) Einwölbung. Die Einwölbung und die Auswölbung bewirken eine Neigung des an dem Ankerpunkt 106 befestigten Mikroelements zur zweiten Seite 118.(darker marked) vaulting. The concavity and the bulge cause a tilt of the attached to the anchor point 106 microelement to the second side 118th
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran einer vierten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils. Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 5. Das dargestellte mikromechanische Bauteil ist gut für einen Flächenrasterscanner geeignet. Die dargestellte Membran 150 ist über einer (nicht dargestellten) Kaverne mit einer kreisförmigen Bodenfläche 152 ausgebildet. Oberhalb eines Mittelpunkts der Bodenfläche 152 weist die Membran 150 einen Ankerpunkt 154 zum Befestigen eines Sockels und eines Mikroelements auf. Die um den Ankerpunkt 154 liegende Membran 150 ist in Sektoren 156 unterteilt.5 shows a plan view of a membrane of a fourth embodiment of the micromechanical component. FIG. 6 shows an enlarged detail of FIG. 5. The micromechanical component shown is well suited for a surface grid scanner. The illustrated membrane 150 is formed above a cavern (not shown) having a circular bottom surface 152. Above a center of the bottom surface 152, the diaphragm 150 has an anchor point 154 for securing a pedestal and a microelement. The membrane 150 lying around the anchor point 154 is subdivided into sectors 156.
Fig. 6 zeigt einen Sektor 156 mit einer darauf angeordneten ersten und zweiten Gruppe von Elektroden 158 und 160. Die Elektroden 158 und 160 weisen eine Bogenform auf, welche sich an die Begrenzungen des Sektors 156 anpasst. Jede Elektrode 160 der zweiten Gruppe ist zwischen zwei Elektroden 158 der ersten Gruppe angeordnet. Zwischen jeder der Elektrode 158 der ersten Gruppe und einer benachbarten Elektrode 160 der zweiten Gruppe kann eine Spannung angelegt werden, durch welche sich die von der (nicht skizzierten) Membran abstehenden Enden der Elektroden 158 und 160 anziehen oder abstoßen. Dies bewirkt Ein- oder Auswölbungen an der Membran 150. Fig. 5 zeigt Membranhöhenlinien 162 einer beispielhaften Deformation der Membran 150.FIG. 6 shows a sector 156 having first and second sets of electrodes 158 and 160 disposed thereon. Electrodes 158 and 160 have an arcuate shape that conforms to the boundaries of sector 156. Each electrode 160 of the second group is disposed between two electrodes 158 of the first group. Between each of the first group electrode 158 and an adjacent second group electrode 160, a voltage may be applied through which the ends of the electrodes 158 and 160 protruding from the membrane (not shown) attract or repel. This causes convexities or bulges on the membrane 150. FIG. 5 shows membrane height lines 162 of an exemplary deformation of the membrane 150.
Zur Deformierung der Membran 150 können in jedem der Sektoren 156 auch andere Aktivelemente angeordnet sein. Beispielsweise können piezoelektrische, thermische und/oder elektromagnetische Wandler verwendet werden, um die Membran 150 zu deformieren.For deforming the membrane 150, other active elements can also be arranged in each of the sectors 156. For example, piezoelectric, thermal and / or electromagnetic transducers may be used to deform the diaphragm 150.
Durch die Unterteilung der Membran 150 in mindestens drei Sektoren 156, welche den Ankerpunkt 154 umgeben, ist eine Auslenkung des an den Ankerpunkt 154 befestigten Mikroelements in alleBy dividing the membrane 150 into at least three sectors 156 surrounding the anchor point 154, a deflection of the microelement attached to the anchor point 154 is in all
Raumrichtungen möglich. Das anhand der Figuren 5 und 6 erläuterte mikromechanische Bauteil weist deshalb eine hohe Anzahl von Freiheitsgraden zum Verstellen des Mikroelements auf.Spatial directions possible. The micromechanical component explained with reference to FIGS. 5 and 6 therefore has a high number of degrees of freedom for adjusting the microelement.
Für die Applikation sind in erste Linie die ersten angeregten Schwingungs- bzw. Deformationsmoden und weniger die Grundmode der Membran 150 interessant. Der Ankerpunkt des zu aktuierendenFor the application, the first excited oscillation or deformation modes and less the fundamental mode of the membrane 150 are primarily interesting. The anchor point of the to be actuated
Elements liegt dabei bevorzugt auf einer natürlichen Deformationsknotenlinie der Membran, d.h. einer derjenigen Linien, die bei einer Schwingung keine Amplitudenauslenkung erfährt. Auf diese Weise lässt sich einfach eine Verkippung des Membranmittelpunkts, bzw. des Ankerpunkts 154 und des darauf verankerten Mikroelements erreichen, ohne dass eine Hebung des gesamten Mikroelements damit verbunden ist. Es ist sowohl ein statischer als auch ein dynamischer Betrieb zum Verstellen des Mikroelements denkbar.Elements is preferably located on a natural deformation node line of the membrane, i. one of those lines that undergoes no amplitude deflection at a vibration. In this way, it is easy to achieve a tilting of the membrane center point, or of the anchor point 154, and of the microelement anchored thereon, without an elevation of the entire microelement being connected to it. It is both a static and a dynamic operation for adjusting the microelement conceivable.
Das anhand der oberen Absätze beschriebene mikromechanische Bauteil lässt sich sowohl für Bildprojektoren, beispielsweise Headup-Displays oder Beamer, als auch für Laserdrucker verwenden. The micromechanical component described with reference to the above paragraphs can be used both for image projectors, for example head-up displays or video projectors, and for laser printers.

Claims

Ansprüche: Claims:
1. Mikromechanisches Bauteil (10,50) mit1. micromechanical component (10.50) with
einer Halterung (12,52) mit einer an einer Oberfläche der Halterung (12,52) ausgebildeten Aussparung (14,54);a holder (12, 52) having a recess (14, 54) formed on a surface of the holder (12, 52);
einer Membran (16,58,100,150), welche die Aussparung (14,54) zumindest teilweise abdeckt;a membrane (16, 58, 100, 150) which at least partially covers the recess (14, 54);
mindestens einem auf der Membran (16,58,100,150) angeordneten Aktivelement (24,66) mitat least one on the membrane (16,58,100,150) arranged active element (24,66) with
Spannungsanschlüssen (72); wobei das Aktivelement (24,66) dazu ausgebildet ist, bei Anlegen einer Spannung an das Aktivelement (24,66) seine räumliche Ausdehnung zu variieren und die Membran (16,58,100,150) zu verformen; undVoltage terminals (72); wherein the active element (24,66) is adapted to vary its spatial extent upon application of a voltage to the active element (24,66) and to deform the membrane (16,58,100,150); and
einem auf der Membran (16,58,100,150) angeordneten Mikroelement (22,62), welches über eina on the membrane (16,58,100,150) arranged microelement (22,62), which via a
Verformen der Membran (16,58,100,150) durch Anlegen der Spannung an das Aktivelement (24,66) verstellbar ist.Deformation of the membrane (16,58,100,150) by applying the voltage to the active element (24,66) is adjustable.
2. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach Anspruch 1, wobei ein Ankerpunkt (106,154), an welchem das Mikroelement (22,62) die Membran (16,58,100,150) kontaktiert, definierbar ist, welcher auf einer natürlichen Deformationsknotenlinie (104) der Membran (16,58,100,150) angeordnet ist.2. The micromechanical component (10, 50) according to claim 1, wherein an anchor point (106, 154) on which the microelement (22, 62) contacts the membrane (16, 58, 100, 150) is definable, which is located on a natural deformation node line (104) Membrane (16,58,100,150) is arranged.
3. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mikroelement (22,62) ein Mikrospiegel (22,62), eine Mikropinzette und/oder ein mikromechanisches Klemmelement ist.3. The micromechanical component (10, 50) according to claim 1, wherein the microelement (22, 62) is a micromirror (22, 62), a micropincette and / or a micromechanical clamping element.
4. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Aktivelement (24,66) mindestens zwei Elektroden (68,112,114,158,160) umfasst, welche mit jeweils einem Ende (70) fest an der Membran (16,58,100,150) angeordnet sind, und deren Spannungsanschlüsse (72) zum Anlegen der Spannung zwischen den mindestens zwei Elektroden (68,112,114,158,160) ausgebildet sind, so dass die von der Membran (16,58,100,150) abgewandten Enden (78) der mindestens zwei Elektroden (68,112,114,158,160) bei Anlegen der Spannung eine Anziehung oder eine Abstoßung erfahren. 4. micromechanical component (10,50) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one active element (24,66) comprises at least two electrodes (68,112,114,158,160), which with one end (70) fixed to the membrane (16,58,100,150) are arranged, and whose voltage terminals (72) for applying the voltage between the at least two electrodes (68,112,114,158,160) are formed, so that the of the membrane (16,58,100,150) facing away from the ends (78) of the at least two electrodes (68,112,114,158,160) upon application of Stress experience an attraction or a repulsion.
5. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Aktivelement (24,66) einen piezoelektrischen Aktor (24) umfasst.5. micromechanical component (10,50) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one active element (24,66) comprises a piezoelectric actuator (24).
6. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Aussparung (14,54) eine Luftöffnung (28) für einen Druckausgleich im Inneren der Aussparung6. micromechanical component (10,50) according to any one of the preceding claims, wherein at the recess (14,54) an air opening (28) for a pressure equalization in the interior of the recess
(14,54) ausgebildet ist.(14,54) is formed.
7. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halterung (12,52) ein Halbleitersubstrat (12,52) mit einer Kaverne (14,54) umfasst, und wobei in dem Halbleitersubstrat (12,52) ein Stichkanal (28) ausgebildet ist, welcher als Luftöffnung (28) für den Druckausgleich zwischen der Kaverne (14,54) und einer Oberfläche des Halbleitersubstrats (12,52) verläuft.7. Micromechanical component (10, 50) according to one of the preceding claims, wherein the holder (12, 52) comprises a semiconductor substrate (12, 52) with a cavity (14, 54), and wherein in the semiconductor substrate (12, 52) a puncture channel (28) is formed, which as an air opening (28) for the pressure equalization between the cavern (14,54) and a surface of the semiconductor substrate (12,52) extends.
8. Mikromechanisches Bauteil (10,50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Membran (16,58,100,150) mindestens ein Sensorelement (86) angeordnet ist, welches durch das8. micromechanical component (10.50) according to any one of the preceding claims, wherein on the membrane (16,58,100,150) at least one sensor element (86) is arranged, which by the
Verformen der Membran (16,58,100,150) verformt wird und welches so ausgelegt ist, dass bei einem Verformen des Sensorelements (86) eine Spannung oder eine Widerstandsänderung induziert wird.Deformation of the membrane (16,58,100,150) is deformed and which is designed so that upon deformation of the sensor element (86), a voltage or a change in resistance is induced.
9. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil (10,50) mit den Schritten:9. Manufacturing Method for a Micromechanical Component (10,50) with the Steps:
Bilden einer Halterung (12,52) mit einer an einer Oberfläche der Halterung (12,52) ausgebildeten Aussparung (14,54);Forming a support (12, 52) with a recess (14, 54) formed on a surface of the support (12, 52);
Anbringen einer Membran (16,58,100,150) an der Halterung (12,52) und zumindest teilweise Abdecken der Aussparung (14,54) mit der Membran (16,58,100,150);Attaching a membrane (16, 58, 100, 150) to the support (12, 52) and at least partially covering the recess (14, 54) with the membrane (16, 58, 100, 150);
Anordnen mindestens eines Aktivelements (24,66) mit Spannungsanschlüssen (72) auf der Membran (16,58,100,150), wobei das Aktivelement (24,66) dazu ausgebildet ist, bei Anlegen einer Spannung an das Aktivelement (24,66) seine räumliche Ausdehnung zu variieren und die Membran (16,58,100,150) zu verformen; undArranging at least one active element (24, 66) with voltage terminals (72) on the membrane (16, 58, 100, 150), the active element (24, 66) being designed to expand its spatial extent when a voltage is applied to the active element (24, 66) to vary and deform the membrane (16,58,100,150); and
Anordnen eines Mikroelements (22,62) auf der Membran (16,58,100,150) so, dass das Mikroelement (22,62) über ein Verformen der Membran (16,58,100,150) durch Anlegen der Spannung an das Aktivelement (24,66) verstellbar ist.Arranging a microelement (22, 62) on the membrane (16, 58, 100, 150) such that the microelement (22, 62) is adjustable by deforming the membrane (16, 58, 100, 150) by applying the voltage to the active element (24, 66) ,
10. Verfahren zum Betreiben eines mikromechanisches Bauteils (10,50), mit einer Halterung (12,52) mit einer an einer Oberfläche der Halterung (12,52) ausgebildeten Aussparung (14,54), einer Membran (16,58,100,150), welche die Aussparung (14,54) zumindest teilweise abdeckt, mindestens einem auf der Membran (16,58,100,150) angeordneten Aktivelement (24,66) mit Spannungsanschlüssen (72), wobei das Aktivelement (24,66) dazu ausgebildet ist, bei Anlegen einer Spannung an das Aktivelement (24,66) seine räumliche Ausdehnung zu variieren und einem auf der Membran ( 16,58, 100, 150) angeordneten Mikroelement (22,62), mit den Schritten:10. A method for operating a micromechanical component (10,50), comprising a holder (12,52) with a on a surface of the holder (12,52) formed recess (14,54), a Membrane (16, 58, 100, 150) which at least partially covers the recess (14, 54), at least one active element (24, 66) with voltage connections (72) arranged on the membrane (16, 58, 100, 150), the active element (24, 66) being is designed to vary its spatial extent upon application of a voltage to the active element (24, 66) and to a microelement (22, 62) arranged on the membrane (16, 58, 100, 150), comprising the steps:
Verformen der Membran (16,58,100,150) durch Anlegen der Spannung an das Aktivelement (24,66) zum Verstellen des Mikroelements (22,62). Deforming the membrane (16,58,100,150) by applying the voltage to the active element (24,66) for adjusting the micro-element (22,62).
PCT/EP2008/065572 2008-01-16 2008-11-14 Micromechanical component and method for producing a micromechanical component WO2009089946A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810004639 DE102008004639A1 (en) 2008-01-16 2008-01-16 Micromechanical component and production method for a micromechanical component
DE102008004639.6 2008-01-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009089946A2 true WO2009089946A2 (en) 2009-07-23
WO2009089946A3 WO2009089946A3 (en) 2010-01-21

Family

ID=40785784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/065572 WO2009089946A2 (en) 2008-01-16 2008-11-14 Micromechanical component and method for producing a micromechanical component

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008004639A1 (en)
WO (1) WO2009089946A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104418290A (en) * 2013-08-28 2015-03-18 罗伯特·博世有限公司 Micromechanical component and method for producing a micromechanical component
DE102020208290A1 (en) 2020-07-02 2022-01-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Micromechanical device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016014001B4 (en) * 2016-11-23 2020-11-12 Blickfeld GmbH MEMS scan module for a light scanner with at least two support elements
FR3123341A1 (en) * 2021-05-31 2022-12-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Micro electromechanical system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170283A (en) * 1991-07-24 1992-12-08 Northrop Corporation Silicon spatial light modulator
US5867302A (en) * 1997-08-07 1999-02-02 Sandia Corporation Bistable microelectromechanical actuator
US6178033B1 (en) * 1999-03-28 2001-01-23 Lucent Technologies Micromechanical membrane tilt-mirror switch
US6384952B1 (en) * 1997-03-27 2002-05-07 Mems Optical Inc. Vertical comb drive actuated deformable mirror device and method
WO2006086029A2 (en) * 2004-11-19 2006-08-17 Trustees Of Boston University Mems based retroreflector
US20070002009A1 (en) * 2003-10-07 2007-01-04 Pasch Nicholas F Micro-electromechanical display backplane and improvements thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272262A (en) 1989-06-21 1993-12-21 City Of Hope Method for the production of catalytic RNA in bacteria
US5083857A (en) 1990-06-29 1992-01-28 Texas Instruments Incorporated Multi-level deformable mirror device
US6483962B1 (en) 2000-05-24 2002-11-19 Vlad J. Novotny Optical cross connect switching array system with optical feedback
US6522454B2 (en) 2000-09-29 2003-02-18 Texas Instruments Incorporated Hidden hinge digital micromirror device with improved manufacturing yield and improved contrast ratio
WO2003098918A1 (en) 2002-05-17 2003-11-27 Microvision, Inc. Apparatus and method for sweeping an image beam in one dimension and bidirectionally sweeping an image beam in a second dimension
US7203394B2 (en) 2003-07-15 2007-04-10 Rosemount Aerospace Inc. Micro mirror arrays and microstructures with solderable connection sites

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170283A (en) * 1991-07-24 1992-12-08 Northrop Corporation Silicon spatial light modulator
US6384952B1 (en) * 1997-03-27 2002-05-07 Mems Optical Inc. Vertical comb drive actuated deformable mirror device and method
US5867302A (en) * 1997-08-07 1999-02-02 Sandia Corporation Bistable microelectromechanical actuator
US6178033B1 (en) * 1999-03-28 2001-01-23 Lucent Technologies Micromechanical membrane tilt-mirror switch
US20070002009A1 (en) * 2003-10-07 2007-01-04 Pasch Nicholas F Micro-electromechanical display backplane and improvements thereof
WO2006086029A2 (en) * 2004-11-19 2006-08-17 Trustees Of Boston University Mems based retroreflector

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104418290A (en) * 2013-08-28 2015-03-18 罗伯特·博世有限公司 Micromechanical component and method for producing a micromechanical component
CN104418290B (en) * 2013-08-28 2018-06-05 罗伯特·博世有限公司 Micro-mechanical component and the method for manufacturing micro-mechanical component
DE102020208290A1 (en) 2020-07-02 2022-01-05 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Micromechanical device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009089946A3 (en) 2010-01-21
DE102008004639A1 (en) 2009-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2100179B1 (en) Micromirror actuator with encapsulation possibility and method for production thereof
DE102006055147B4 (en) Sound transducer structure and method for producing a sound transducer structure
DE102008012825B4 (en) Micromechanical device with tilted electrodes
DE102008012826B4 (en) Method for producing a three-dimensional micromechanical structure from two-dimensional elements and micromechanical component
DE102014214154A1 (en) A MEMS device
DE60117216T2 (en) Integrated micro-opto-electromechanical laser scanner
DE4224349A1 (en) ROOM LIGHT MODULATOR MADE OF SILICON
DE102015213757B4 (en) Micromechanical structure and method of making the same
DE102017204006B3 (en) MEMS transducer, MEMS microphone and method of providing a MEMS transducer
WO2009010309A1 (en) Microsystem and method for the production of a microsystem
WO2009089946A2 (en) Micromechanical component and method for producing a micromechanical component
DE102015213756A1 (en) Micromechanical structure and method of making the same
DE102013211872B4 (en) Micro-electromechanical reflector and method of making a micro-electromechanical reflector
EP4255844A1 (en) Mems having lid drive and method for operation thereof
DE60223785T2 (en) Structure with thermal actuator with a beam bending out of the surface
DE102019220126B4 (en) Movable piezo element and method of manufacturing a movable piezo element
DE102013222836B4 (en) 1Microelectromechanical component and corresponding manufacturing process
DE102007058239B4 (en) Micromirror device
DE112016006445B4 (en) Mirror drive device and method for controlling and manufacturing a mirror drive device
DE102008001663B4 (en) Micromechanical component and production method for a micromechanical component
DE102008007345B4 (en) Micromechanical component and method for producing the same
DE102008005521B4 (en) Capacitive transducer and method of making the same
DE202005020998U1 (en) Focusing device e.g. for multiple mirror telescope, has reflector electrode electrically insulated from reflector element
DE112005000389T5 (en) Piezoelectric bending devices for a light modulator
DE102013212095A1 (en) Microelectromechanical reflector and method of manufacturing a microelectromechanical reflector

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08871124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08871124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2