WO2009086976A2 - Micromechanical component and production method for a micromechanical component - Google Patents

Micromechanical component and production method for a micromechanical component Download PDF

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WO2009086976A2
WO2009086976A2 PCT/EP2008/065524 EP2008065524W WO2009086976A2 WO 2009086976 A2 WO2009086976 A2 WO 2009086976A2 EP 2008065524 W EP2008065524 W EP 2008065524W WO 2009086976 A2 WO2009086976 A2 WO 2009086976A2
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trench structure
electrode
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Tjalf Pirk
Stefan Pinter
Joachim Fritz
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Robert Bosch Gmbh
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    • B81C2201/0132Dry etching, i.e. plasma etching, barrel etching, reactive ion etching [RIE], sputter etching or ion milling

Definitions

  • An adjustable mirror 2 is shown by way of example as an application for a micromechanical component 1 in a plan view in FIG.
  • the micromechanical component 1 is produced from a monolithic substrate 3 by patterning methods which include lithographic mask techniques, etching methods and deposition methods, in particular of metallic surfaces.
  • patterning methods which include lithographic mask techniques, etching methods and deposition methods, in particular of metallic surfaces.
  • An exemplary manufacturing method will be explained in detail after the structural description of embodiments of the micromechanical components and their operating principles.
  • the rotor can, for example, together with the mirror 2 or the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, be actively moved by electrostatic forces back to its rest position.
  • To the sections 26, 27, 28, 29 of the stator electrode 21 to other potentials are applied, as indicated in Figure 3.
  • the two upper sections 26, 29 of the stator 22 have a different potential to the upper section 32 of the rotor electrode 22.
  • the two lower sections 27, 28 of the stator electrode 22 have a different potential to the lower section 34 of the rotor electrode 22.
  • the relative location and spacing of the electrodes 63, 64 of the stator and the rotor are defined by the trenches 62.
  • the reproducibility of an actuator is thus essentially limited only by the etching methods and lithographic imaging methods used.
  • the stator electrodes 71a, 71b and the actuator electrode 72 are in mutually insulated portions 72a, 73a as in the previously described embodiments; 72b, 73b and 80, 81, respectively, through insulating layers 76a, 76b; 81 isolated.
  • the opposite side surfaces of the electrodes are thus in the separate sections 72a, 73a; 72b, 73b; 80, 81 divided.
  • the sections extend over the entire longitudinal extent of the electrodes.
  • the sections are arranged successively in the transverse direction of the side surface.

Abstract

The invention relates to a micromechanical component, comprising at least one stator electrode (21) with at least one lateral surface, divided into at least two electrically conducting sections (26, 27, 29, 30) which are electrically insulated from each other and which are subjected to differing voltages. The micromechanical component further comprises at least one moving actuator electrode (22), which has a lateral surface divided into at least two electrically conducting sections (32, 34; 80, 82) which are electrically insulated from each other and which are subjected to differing voltages. The lateral surface of the actuator electrode (22) is arranged to face the lateral surface of the stator electrode (21; 71a, 71b; 103, 104).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Mikromechanisches Bauelement und Herstellungsverfahren für einen mikromechanisches BauelementMicromechanical component and production method for a micromechanical component
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement.The present invention relates to a micromechanical component and to a production method for a micromechanical component.
Techniken, die für eine fortschreitende Miniaturisierung elektrischer Systeme entwickelt wurden, insbesondere auf der Basis von Halbleitermaterialien, werden mittlerweile auch auf elektro-mechanische Bauelemente angewandt. Unter Anderem werden miniaturisierte elektro-mechanische Systeme, sogenannte MEMS (micro electro mechanical Systems), welche beispielsweise Stellelemente für miniaturisierte Spiegel aus Halbleitermaterialien darstellen können, hergestellt.Techniques that have been developed for the progressive miniaturization of electrical systems, in particular on the basis of semiconductor materials, are now also applied to electro-mechanical components. Among other things, miniaturized electro-mechanical systems, so-called MEMS (micro electro-mechanical systems), which can represent, for example, control elements for miniaturized mirrors made of semiconductor materials, are produced.
Ein Stellelement oder ein Aktuator ist aus der US 2007/0215961 Al bekannt. Zwei kammartig gebildete Elektroden greifen ineinander ein. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung über die beiden Elektroden, werden die beiden Elektroden durch elektrostatische Kräfte angezogen. Eine Rückstellkraft ergibt sich durch verbiegende oder verdrehende Festkörpergelenke, über die eine der Elektroden aufgehängt ist.An actuator or an actuator is known from US 2007/0215961 A1. Two comb-shaped electrodes interlock. When applying an electrical voltage across the two electrodes, the two electrodes are attracted by electrostatic forces. A restoring force results from bending or twisting solid-state joints, over which one of the electrodes is suspended.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement beinhaltet wenigstens eine Stator-Elektrode, die eine Seitenfläche aufweist, die in wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitfähige Abschnitte unterteilt ist, die mit unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar sind; und wenigstens eine bewegliche Aktor-Elektrode, die eine Seitenfläche aufweist, die in wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitfähige Abschnitte unterteilt ist, welche mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagbar sind. Die Seitenfläche der Aktor-Elektrode ist auf die Seiten- fläche der Stator-Elektrode, zuweisend angeordnet. Elektrostatische Kräfte wirken nur zwischen den Elektroden des Aktors und einem Abschnitt einer Elektrode des Stators, wenn diese auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential liegen. Die jeweilige Unterteilung des Aktors und des Stators bzw. deren Elektroden in wenigstens zwei Abschnitte ermöglicht durch entsprechendes Anlegen von elektrischen Potentialen, dass der Aktor nur von ein- zelnen der Abschnitte angezogen wird. Die Aktor-Elektrode wird sich in die Richtung drehen, die einen möglichst großen Überlapp mit dem oder den Abschnitten der Stator-Elektrode ermöglicht, die auf einem anderem elektrischen Potential liegen. Der Aktor kann folglich in beide Richtungen aktiv gedreht werden.The micromechanical component according to the invention comprises at least one stator electrode which has a side surface which is subdivided into at least two electrically insulated sections which are insulated from one another and which can be acted on with different potentials; and at least one movable actuator electrode having a side surface which is subdivided into at least two electrically insulated sections which are electrically insulated from one another and which can be subjected to different electrical potentials. The side surface of the actuator electrode is arranged facing the side surface of the stator electrode. Electrostatic forces act only between the electrodes of the actuator and a portion of an electrode of the stator when they are at a different electrical potential. The respective subdivision of the actuator and the stator or their electrodes into at least two sections makes it possible by appropriate application of electrical potentials that the actuator is attracted only by individual ones of the sections. The actuator electrode will rotate in the direction that allows the greatest possible overlap with the portion or portions of the stator electrode that are at a different electrical potential. The actuator can thus be actively rotated in both directions.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement mit folgenden Verfahrensschritten. Ein Substrat aus einem ersten Halbleitersubstrat, einem zweiten Halbleitersubstrat und einer zwischenliegenden Isolationsschicht wird bereitgestellt. Von einer Seite des Substrats aus wird eine Grabenstruktur in das erste Halbleitersubstrat, die Isolationsschicht und das zweite Halbleitersubstrat zum Strukturieren von flächigen Elektroden aus dem ersten und zweiten Halbleitersubstrat für einen Stator und einen Aktor des Aktuators geätzt.A further aspect of the present invention relates to a production method for a micromechanical component with the following method steps. A substrate of a first semiconductor substrate, a second semiconductor substrate and an intermediate insulating layer is provided. From one side of the substrate, a trench structure is etched into the first semiconductor substrate, the insulating layer, and the second semiconductor substrate for patterning area electrodes of the first and second semiconductor substrates for a stator and an actuator of the actuator.
Die geometrische Anordnung des Stators zu dem Aktor wird durch ein Ätzverfahren festgelegt. Eine Abweichung der relativen Positionierung kann im Wesentlichen auf die Fertigungstoleranzen lithographischer Strukturierungsverfahren beschränkt werden. Ein aufwändiges Zusammensetzen des Aktua- tors aus einem getrennt hergestellten Aktor und einem Stator kann vermieden werden.The geometrical arrangement of the stator to the actuator is determined by an etching process. A deviation of the relative positioning can be essentially limited to the manufacturing tolerances of lithographic patterning methods. Complex assembly of the actuator from a separately produced actuator and a stator can be avoided.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and attached figures. In the figures show:
Fig. 1 einen kardanisch aufgehängten Spiegel mit mikromechanischen Bauelement,1 shows a gimbal-mounted mirror with micromechanical device,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements,2 shows a first embodiment of a micromechanical component,
Fig. 3 Illustration zur Betätigung des mikromechanischen Bauelements,3 shows an illustration of the actuation of the micromechanical component,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements,4 shows a second embodiment of a micromechanical component,
Fig. 5 bis 9 Querschnitte zur Illustration von Verfahrensschritten zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements Fig. 10 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements,Fig. 5 to 9 cross-sections for illustrating process steps for the production of a micromechanical device 10 is a plan view of a third embodiment of a micromechanical device,
Fig. 11 eine Seitenansicht auf die dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements,11 is a side view of the third embodiment of a micromechanical device,
Fig. 12 eine Seitenansicht auf die vierte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements und12 is a side view of the fourth embodiment of a micromechanical device and
Fig. 13 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements.13 is a plan view of a fourth embodiment of a micromechanical device.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGEMBODIMENTS OF THE INVENTION
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente. Die einzelnen Elemente sind in ihrer wesentlichen räumlichen Anordnung zueinander entsprechend von Ausgestaltungen in den Figuren wiedergegeben, jedoch nicht maßstabsgetreu.In the following figures, like reference characters designate the same or functionally identical elements. The individual elements are reproduced in their essential spatial arrangement corresponding to each other by embodiments in the figures, but not to scale.
Ein stellbarer Spiegel 2 ist beispielhaft als Anwendung für ein mikromechanisches Bauelement 1 in einer Draufsicht in Figur 1 dargestellt. Das mikromechanische Bauelement 1 ist aus einem monolithischen Substrat 3 durch Strukturierungsverfahren, die lithographische Maskentechniken, Ätzverfahren und Abscheideverfahren, insbesondere von metallischen Flächen, umfassen hergestellt. Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren wird im Detail nach der strukturellen Beschreibung von Ausführungs- formen der mikromechanischen Bauelemente und deren Funktionsprinzipien erläutert.An adjustable mirror 2 is shown by way of example as an application for a micromechanical component 1 in a plan view in FIG. The micromechanical component 1 is produced from a monolithic substrate 3 by patterning methods which include lithographic mask techniques, etching methods and deposition methods, in particular of metallic surfaces. An exemplary manufacturing method will be explained in detail after the structural description of embodiments of the micromechanical components and their operating principles.
Der stellbare Spiegel 2 kann eine metallisierte Oberfläche aufweisen. Die metallische Schicht kann beispielsweise aus Aluminium oder Silber mit einer Dicke im Bereich von 50 nm bis 500 nm bestehen. Der tragende Körper des Spiegels 2 besteht aus dem Substrat 3.The adjustable mirror 2 may have a metallized surface. The metallic layer may be made, for example, of aluminum or silver having a thickness in the range of 50 nm to 500 nm. The supporting body of the mirror 2 consists of the substrate 3.
Der Spiegel 2 ist über zwei tordierbaren innere Festkörpergelenke 4 an einem inneren Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f befestigt. Die inneren Festkörpergelenke 4 und der innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d bestehen aus dem Substrat 3. Der innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ist ein mechanisch zusammenhängendes Gebilde, das vorzugsweise eine biegesteife und verwindungssteife Gestalt aufweist.The mirror 2 is attached via two twistable inner solid joints 4 to an inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f. The inner solid joints 4 and the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d consist of the substrate 3. The inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f is a mechanically coherent structure, which preferably has a rigid and torsionally rigid shape.
Der Spiegel 2 ist durch zwei Gräben 6 oder Hohlräume von dem inneren Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f getrennt. Die Gräben 6 umspannen den gesamten Spiegel 2 und sind nur durch die beiden inneren Festkörpergelenke 4 unterbrochen. Die Tiefe der Gräben 6 entspricht zumindest der Dicke des Spiegels 2, so dass dieser nur an den beiden inneren Festkörpergelenken 4 aufgehängt ist. Der Spiegel 2 kann somit gegenüber dem inneren Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f gedreht oder gekippt werden. Die Gräben 6 sind durch Entfernen des Substrats 3 hergestellt. Der innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ist ebenfalls von dem Substrat 3 durch zwei Gräben 7 getrennt. Die einzige mechanische Aufhängung des inneren Rahmens 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f an dem Substrat 3 erfolgt über äußere Festkörpergelenke 8. Die äußeren Festkörpergelenke 8 sind gleich den inneren Festkörpergelenken tordierbar, so dass der innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f gegenüber dem Substrat 3 gekippt oder gedreht werden kann. Die Torsionsachsen der inneren und äußeren Festkörpergelenke 4, 8 stehen vorzugsweise senkrecht zueinander oder sind zumindest nicht parallel zueinander, um eine Neigung des Spiegels in jede beliebige Richtung zu ermöglichen.The mirror 2 is separated from the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f by two trenches 6 or cavities. The trenches 6 span the entire mirror 2 and are interrupted only by the two inner solid-state joints 4. The depth of the trenches 6 corresponds at least to the thickness of the mirror 2, so that it is suspended only at the two inner solid-body joints 4. The mirror 2 can thus be turned or tilted relative to the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f. The trenches 6 are made by removing the substrate 3. The inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f is also separated from the substrate 3 by two trenches 7. The only mechanical suspension of the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f on the substrate 3 via outer solid joints 8. The outer solid joints 8 are equal to the inner solid joints torsionally, so that the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f can be tilted or rotated relative to the substrate 3. The torsion axes of the inner and outer solid joints 4, 8 are preferably perpendicular to each other or at least not parallel to each other, to allow a tilt of the mirror in any direction.
Ein Verkippen des Spiegels 2 wird durch mikromechanischen Bauelemente oder elektrostatische Ak- tuatoren 10, 12 bewirkt. Der Aufbau der Aktuatoren 12 zum Verkippen des inneren Rahmens 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f und der Aktuatoren 10 für den Spiegel 2 kann nach dem gleichen schematischen Aufbau erfolgen. Wegen der unterschiedlich bereitzustellenden Drehmomente können die Aktuatoren 10, 12 verschieden dimensioniert sein.Tilting of the mirror 2 is effected by micromechanical components or electrostatic actuators 10, 12. The structure of the actuators 12 for tilting the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f and the actuators 10 for the mirror 2 can be made according to the same schematic structure. Because of the different torques to be provided, the actuators 10, 12 can be dimensioned differently.
Der Aktuator 10 weist einen Stator 14 und einen Rotor 15 auf. Der Stator 14 ist an dem inneren Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f mechanisch befestigt. Der Rotor 15 ist an dem Spiegel 2 mechanisch befestigt. Die Welle des Rotors 15 wird durch den Spiegel 2 und die Festkörpergelenke 4 gebildet. Sowohl der Stator 14 als auch der Rotor 15 weisen mehrere parallel angeordnete flächige oder lamellenartige Elektroden auf. Hierdurch ergibt sich ein Kamm-artiger Aufbau. Die Elektroden des Stators 14 (Sta- tor-Elektroden) und die Elektroden des Rotors 15 (Rotor-Elektroden) greifen ineinander, so dass die Elektroden in einer seitlichen Projektion überlappen (vgl. Fig. 2).The actuator 10 has a stator 14 and a rotor 15. The stator 14 is mechanically fixed to the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f. The rotor 15 is mechanically fastened to the mirror 2. The shaft of the rotor 15 is formed by the mirror 2 and the solid-state joints 4. Both the stator 14 and the rotor 15 have a plurality of flat or lamellar electrodes arranged in parallel. This results in a comb-like structure. The electrodes of the stator 14 (stator electrodes) and the electrodes of the rotor 15 (rotor electrodes) interlock, so that the electrodes overlap in a lateral projection (see FIG. 2).
Eine elektrische Zuleitung an den Stator 14 erfolgt über einen Teil 5b des inneren Rahmens. Der Rotor 15 ist über den Spiegel 2, eines der Festkörpergelenke 4 und einen anderen Teil 5a des inneren Rah- mens ankontaktiert. Die elektrischen Leitungen können durch Isolationsgräben 16, welche mit einem Dielektrikum gefüllt sein können, voneinander elektrisch isoliert sein. Die Leitungen werden bevorzugt durch das Substrat 3 gebildet. Für eine verbesserte Leitfähigkeit können metallische Leiterbahnen auf dem inneren Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f angeordnet sein oder das Substrat 3 stark dotiert sein.An electrical supply to the stator 14 via a part 5b of the inner frame. The rotor 15 is contacted via the mirror 2, one of the solid-state joints 4 and another part 5a of the inner frame. The electrical lines can be electrically insulated from one another by isolation trenches 16, which can be filled with a dielectric. The lines are preferably formed by the substrate 3. For improved conductivity, metallic interconnects may be disposed on the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, or the substrate 3 may be heavily doped.
Beim Anlegen unterschiedlicher elektrischer Potentiale an den Stator 14 und an den Rotor 15 wirkt eine elektrostatische Kraft, die die Rotor-Elektroden zwischen die Stator-Elektroden zieht. Da eine laterale Bewegung des Spiegels 2 in Richtung zu dem Stator 14 durch die Festkörpergelenke 4 unterbunden wird, verdreht sich der Spiegel 2, bis sich ein größtmöglicher Überlapp zwischen den Rotor- Elektroden und den Stator-Elektroden einstellt. Es besteht keine Möglichkeit repulsive Kräfte durch elektrostatische Aktuatoren zu erzeugen. Die Stator-Elektroden 14 können die Rotor-Elektroden 15 nicht herausdrücken, um ihre spiegelbildlich zur Welle angeordneten Elektroden zu unterstützen.When applying different electrical potentials to the stator 14 and to the rotor 15, an electrostatic force acts, pulling the rotor electrodes between the stator electrodes. Since a lateral movement of the mirror 2 in the direction of the stator 14 is prevented by the solid-state joints 4, the mirror 2 twists until the greatest possible overlap between the rotor electrodes and the stator electrodes is established. There is no possibility to generate repulsive forces by electrostatic actuators. The stator electrodes 14 can not push out the rotor electrodes 15 to support their electrodes mirrored to the shaft.
Ein schematischer Querschnitt durch eine Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements oder Aktuators 20 ist in Figur 2 dargestellt. Der Aktuator 20 weist einen Stator 21 und einen Rotor 22 auf, von denen jeweils eine flächige Elektrode dargestellt ist.A schematic cross section through an embodiment of a micromechanical component or actuator 20 is shown in FIG. The actuator 20 has a stator 21 and a rotor 22, of which in each case a planar electrode is shown.
Der Rotor 22 beinhaltet eine Welle 23, die drehbar aufgehängt ist. Die Welle 23 kann dazu mittels eines tordierbaren Festkörpergelenks 4 an einem Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f oder einem Substrat 3 befestigt sein. Die flächige Rotor-Elektrode kann mittels einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht 33 in zwei leitfähige Abschnitte 32, 34 unterteilt sein. In dieser Ausgestaltung können unterschiedliche Potentiale an die beiden Abschnitte 32, 34 angelegt werden.The rotor 22 includes a shaft 23 which is rotatably suspended. For this purpose, the shaft 23 can be fastened to a frame 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, 5 e, 5 f or a substrate 3 by means of a twistable solid-body joint 4. The planar rotor electrode can be subdivided into two conductive sections 32, 34 by means of an electrically insulating insulation layer 33. In this embodiment, different potentials can be applied to the two sections 32, 34.
Die flächige Elektrode des Stators 21 ist in mindestens zwei getrennte gegenüberliegende Bereiche 24, 25 getrennt. Die beiden Bereiche 24, 25 sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu der Welle 23 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform weist jeder der Bereiche 24, 25 zwei leitfähige Abschnitte 26, 27 bzw. 29, 30 auf. Die leitfähigen Abschnitte 26, 27 bzw. 29, 30 sind durch eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 28 bzw. 31 getrennt. Über elektrische Leitungen des mikromechanischen Bauelements können somit an die vier voneinander elektrisch isolierten Bereiche 26, 27, 28, 29 der flächigen Stator-Elektrode 21 unterschiedliche Potentiale angelegt werden.The planar electrode of the stator 21 is separated into at least two separate opposite regions 24, 25. The two regions 24, 25 are preferably arranged mirror-symmetrically to the shaft 23. In the illustrated embodiment, each of the regions 24, 25 has two conductive portions 26, 27 and 29, 30, respectively. The conductive portions 26, 27 and 29, 30 are separated by an electrically insulating insulating layer 28 and 31, respectively. Via electrical lines of the micromechanical component can thus be applied to the four mutually electrically insulated regions 26, 27, 28, 29 of the planar stator electrode 21 different potentials.
Ein beispielhaftes Steuerungsschema für den Aktuator 20 dient zur Erläuterung seines Funktionsprinzips. In Figur 2 ist eine Drehung des Rotors bzw. Rotor-Elektrode 22 im Gegen-Uhrzeigersinn 35 dargestellt. Ein erstes Drehmoment wird durch Anlegen unterschiedlicher elektrischer Potentiale an den rechten oberen Abschnitt 26 der Stator-Elektrode 21 und den unteren Abschnitt 34 der Rotor- Elektrode 32 erzeugt. Ein zweites Drehmoment wird durch Anlegen unterschiedliche Potentiale an den linken unteren Abschnitt 30 der Stator-Elektrode 21 und den oberen Abschnitt 32 der Rotor-Elektrode 22 erzeugt.An exemplary control scheme for the actuator 20 serves to explain its operating principle. FIG. 2 shows a rotation of the rotor or rotor electrode 22 in the counterclockwise direction 35. A first torque is generated by applying different electrical potentials to the upper right portion 26 of the stator electrode 21 and the lower portion 34 of the rotor electrode 32. A second torque is generated by applying different potentials to the left lower portion 30 of the stator electrode 21 and the upper portion 32 of the rotor electrode 22.
An den linken oberen Abschnitt 29 der Stator-Elektrode 21 und an den rechten unteren Abschnitt 27 der Stator-Elektrode 21 wird vorzugsweise ein Potential angelegt, das nur eine geringe Kraft auf die Rotor-Elektrode 22 ausübt. Als vorteilhaft kann sich hierbei ein gemitteltes Potential aus den beiden Potentialen an dem oberen und unteren Abschnitt 32, 34 der Rotor-Elektroden 22 erweisen.To the left upper portion 29 of the stator electrode 21 and the right lower portion 27 of the stator electrode 21 is preferably applied a potential which exerts only a small force on the rotor electrode 22. In this case, an averaged potential from the two potentials on the upper and lower sections 32, 34 of the rotor electrodes 22 can prove to be advantageous.
Als ein Beispiel sind symbolisch in Figur 2 zwei unterschiedliche Potentiale als "+" oder "-" und deren Mittelwert als "0" angedeutet. Das Gesamtdrehmoment setzt sich näherungsweise aus dem ersten und zweiten Drehmoment zusammen und wirkt an der Welle 23. Der Drehsinn 35 ist im Gegenuhrzeigersinn. Der Spiegel 2 oder der innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, welcher mit der Welle 23 verbunden ist, wird entsprechend aus seiner Ruhelage verkippt.As an example, two different potentials are indicated symbolically in FIG. 2 as "+" or "-" and their mean value as "0". The total torque is approximately composed of the first and second torque and acts on the shaft 23. The rotation 35 is in the counterclockwise direction. The mirror 2 or the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, which is connected to the shaft 23, is accordingly tilted from its rest position.
Der Rotor kann, beispielsweise zusammen mit dem Spiegel 2 oder dem innere Rahmen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, aktiv durch elektrostatische Kräfte wieder in seine Ruhelage bewegt werden. An die Abschnitte 26, 27, 28, 29 der Stator-Elektrode 21 werden dazu andere Potentiale angelegt, wie Figur 3 angedeutet. Die beiden oberen Abschnitte 26, 29 des Stators 22 weisen ein zu dem oberen Abschnitt 32 der Rotor- Elektrode 22 unterschiedliches Potential auf. Die beiden unteren Abschnitte 27, 28 der Stator- Elektrode 22 weisen ein zu dem unteren Abschnitt 34 der Rotor-Elektrode 22 unterschiedliches Potential auf.The rotor can, for example, together with the mirror 2 or the inner frame 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, be actively moved by electrostatic forces back to its rest position. To the sections 26, 27, 28, 29 of the stator electrode 21 to other potentials are applied, as indicated in Figure 3. The two upper sections 26, 29 of the stator 22 have a different potential to the upper section 32 of the rotor electrode 22. The two lower sections 27, 28 of the stator electrode 22 have a different potential to the lower section 34 of the rotor electrode 22.
Ein Kippen der Rotor-Elektrode 22 aus seiner Ruhelage im Uhrzeigersinn (nicht dargestellt) ist durch eine weitere Änderung der Potentiale, beispielsweise mit einer Vertauschung der Stator-Potentiale aus Fig. 2, möglich.A tilting of the rotor electrode 22 from its rest position in a clockwise direction (not shown) is possible by a further change in the potentials, for example, with a permutation of the stator potentials of Fig. 2.
Die elektrostatischen Kräfte bewirken auch Querkräfte auf die Welle 23. Die Stator-Elektrode 21 und die Rotor-Elektrode 22 können symmetrisch, z.B. spiegelsymmetrisch zur Welle 23 wie in Figur 2 angedeutet, aufgebaut sein. Die Querkräfte wirken dann symmetrisch und kompensieren sich.The electrostatic forces also cause lateral forces on the shaft 23. The stator electrode 21 and the rotor electrode 22 may be symmetrical, e.g. mirror-symmetrical to the shaft 23 as indicated in Figure 2, be constructed. The lateral forces then act symmetrically and compensate each other.
Der Aufbau des Stators 21 und des Rotors 22 ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.The structure of the stator 21 and the rotor 22 is not limited to the illustrated embodiments.
Die flächigen Elektroden des Stators 40 und Rotors 41 können in eine größere Anzahl von voneinander elektrisch isolierten Abschnitten unterteilt sein. In Figur 4 ist ein Aufbau eines Stators 40 mit sechs Abschnitten 41, 43, 45 angedeutet. Durch zu einer ersten Isolationsschicht 42 parallel angeordnete weitere Isolationsschichten 44 kann die flächige Elektrode des Stators 40 in eine beliebige Anzahl von Abschnitten 41, 43, 45 unterteilt sein.The planar electrodes of the stator 40 and rotor 41 may be divided into a larger number of mutually electrically isolated sections. FIG. 4 shows a structure of a stator 40 with six sections 41, 43, 45. By further insulation layers 44 arranged in parallel to a first insulation layer 42, the planar electrode of the stator 40 can be subdivided into any number of sections 41, 43, 45.
Analog kann der Rotor zusätzlich oder alternativ mehr als zwei Abschnitte aufweisen.Similarly, the rotor may additionally or alternatively have more than two sections.
Eine Ausführungsform eines Aktuators 10, 12, 20 weist einen Rotor und einen Stator mit jeweils mehr als einer flächigen Elektrode auf (vgl. Fig. 1). Die flächigen Elektroden des Stators bzw. Rotors sind parallel zueinander angeordnet und untereinander elektrisch und mechanisch verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt im Wesentlichen durch das Substrat 3, aus dem sie als ein zusammenhängendes Stück geformt sind. Die elektrische Isolation der einzelnen Abschnitte der Elektroden wird durch die parallel zur Oberfläche des Substrats 3 verlaufende Isolationsschicht 33 oder isolierende Gräben 6, 62 erreicht. Die Abschnitte der Elektroden mit gleicher räumlicher Orientierung bezüg- lieh der Welle des Rotors bleiben durch das Substrat 3 elektrisch verbunden.An embodiment of an actuator 10, 12, 20 has a rotor and a stator, each having more than one planar electrode (see Fig. 1). The planar electrodes of the stator or rotor are arranged parallel to one another and connected to one another electrically and mechanically. The electrical connection essentially takes place through the substrate 3, from which they are formed as a coherent piece. The electrical insulation of the individual sections of the electrodes is achieved by the insulation layer 33 or insulating trenches 6, 62 running parallel to the surface of the substrate 3. The sections of the electrodes with the same spatial orientation with respect to the shaft of the rotor remain electrically connected by the substrate 3.
Eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens für Aktuatoren wird in Zusammenschau mit den Figuren 5 bis 9 erläutert.An embodiment of a manufacturing method for actuators will be explained in conjunction with FIGS. 5 to 9.
Ausgangspunkt ist ein Substrat 50, vorzugsweise ein Halbleitersubstrat, z.B. Silizium (vgl. Fig. 5). In dem Substrat 50 ist eine Isolationsschicht 52 vergraben, die das Substrat 50 in einen oberen und einen unteren voneinander elektrisch isolierte Abschnitt 51, 53 unterteilt. Das Substrat 50 kann beispielsweise ein SOI-Substrat (Silicon on Insulator) sein, bei dem die Isolationschicht 52 durch Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gebildet ist. Alternativ kann die Isolationsschicht 52 durch eine Sperrdotierung erzeugt werden.The starting point is a substrate 50, preferably a semiconductor substrate, e.g. Silicon (see Fig. 5). In the substrate 50, an insulating layer 52 is buried, which divides the substrate 50 into an upper and a lower electrically insulated section 51, 53. The substrate 50 may be, for example, a silicon on insulator (SOI) substrate in which the insulating layer 52 is formed by silicon oxide or silicon nitride. Alternatively, the insulating layer 52 may be formed by a barrier doping.
Der obere Substratabschnitt 51 muss eine ausreichende Dicke für die nachfolgend zu strukturierenden Elemente aufweisen. Typischerweise ist eine Dicke von 40 bis 100 Mikrometer ausreichend. Der obere und der untere Substratabschnitt 51, 53 können dotiert werden, um deren elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen.The upper substrate portion 51 must have a sufficient thickness for the elements to be subsequently structured. Typically, a thickness of 40 to 100 microns is sufficient. The upper and lower substrate portions 51, 53 may be doped to increase their electrical conductivity.
In den oberen Substratabschnitt 51 wird eine Öffnung 54 für eine Durchkontaktierung bis zu der Isolationsschicht 52 geätzt (Fig. 6). Eine Kaverne 55 oder eine breite Vertiefung wird in den unteren Substratabschnitt 53 geätzt. Die Kaverne 55 liegt unterhalb der Bereiche, in denen sich nachfolgend be- wegliche Elemente des Aktuators oder des mikromechanischen Bauelements befinden. Die Kaverne 55 und die Öffnung 54 können gemeinsam nasschemisch geätzt werden, beispielsweise mit einer Kaliumhydroxyd-Lösung.In the upper substrate portion 51, an opening 54 for via is etched up to the insulating layer 52 (FIG. 6). A cavity 55 or a wide depression is etched into the lower substrate portion 53. Cavern 55 lies below the areas in which subsequently movable elements of the actuator or of the micromechanical component are located. The cavern 55 and the opening 54 can be etched together wet-chemically, for example with a potassium hydroxide solution.
Der untere Substratabschnitt 53 wird bevorzugt mit einem anisotropen Ätzverfahren, beispielsweise einem Plasma-unterstützten Ätzverfahren, reaktivem Ionenätzen, weiter strukturiert. Unterhalb der Bereiche für Festkörpergelenke 56, einem Spiegel 57 oder anderen beweglichen Elementen wird der untere Substratabschnitt 53 bis zu der Isolationsschicht 52 hin entfernt. Ausgenommen bleiben die Bereiche 58, in denen nachfolgend die Aktuatoren ausgebildet werden.The lower substrate portion 53 is preferably further patterned by an anisotropic etching process, for example, a plasma assisted etching process, reactive ion etching. Below the areas for solid joints 56, a mirror 57 or other movable elements, the lower substrate portion 53 is removed up to the insulating layer 52. Excluded are the areas 58, in which subsequently the actuators are formed.
Als Prozessierungshilfe können im Randbereich außerhalb der Kaverne 55, in dem unteren Substratabschnitt 53 umlaufende Gräben 59 strukturiert werden. Eine Metallisierung kann im Bereich 57, der später die Rückseite eines Spiegels 2 bildet, auf die Isolationsschicht 52 aufgebracht werden.As processing aid, trenches 59 circulating in the lower substrate section 53 can be structured in the edge region outside the cavern 55. A metallization can be applied to the insulating layer 52 in the area 57, which later forms the back of a mirror 2.
Die Kaverne 55 wird mit einem Lack 58 oder sonstig leicht entfernbarem Opfermaterial gefüllt (Fig. 8). Dieses erhöht einerseits die mechanische Stabilität für den nachfolgenden Strukturierungsschritt und verhindert andererseits, dass die nachfolgenden hergestellten Gräben durchgehende durchströmbare Kanäle zwischen einer Vorder- und der Rückseite der hergestellten Struktur während des Herstellungsverfahrens bilden.Cavern 55 is filled with a varnish 58 or other easily removable sacrificial material (FIG. 8). On the one hand, this increases the mechanical stability for the subsequent structuring step and, on the other hand, prevents the subsequent trenches produced from forming through-flow channels between a front and the back of the fabricated structure during the manufacturing process.
Eine Metallisierung kann auf der Vorderseite aufgebracht werden, um einerseits Leiterbahnen, Durch- kontaktierungen 69 und andererseits eine spiegelnde Fläche 60 zu erzeugen. Die Durchkontaktierun- gen 69 können Hohlleiter aufweisen, die gegenüber dem oberen Substratabschnitt 51 isoliert sind, um individuell den unteren Substratabschnitt 53 zu kontaktieren. Entsprechend können zusätzliche Isolationsschichten abgeschieden werden (nicht dargestellt).A metallization can be applied on the front side in order, on the one hand, to generate printed conductors, through-contacts 69 and, on the other hand, a reflective surface 60. The via holes 69 may have waveguides insulated from the upper substrate portion 51 to individually contact the lower substrate portion 53. Accordingly, additional insulation layers can be deposited (not shown).
Die spiegelnde Fläche 60 kann zusammen oder getrennt mit den Leiterbahnen 69 hergestellt werden, je nach, ob eine unterschiedliche Stärke der Metallschicht erforderlich ist.The reflective surface 60 may be fabricated together or separately with the conductive traces 69 depending on whether a different thickness of metal layer is required.
Die Aktuatoren 61 werden durch ein Ätzverfahren hergestellt. In den oberen Substratabschnitt 51 wer- den Gräben 62 geätzt, die die Elektroden 63, 64 des Stators und des Rotors seitlich begrenzen und voneinander isolieren. Danach wird durch einen zweiten Ätzschritt die Struktur der Gräben 62 in die Isolationsschicht 52 übertragen und mittels eines dritten Ätzschritts die Gräben 62 in den unteren Substratabschnitt 53 verlängert. Die Gräben 62 erstrecken sich bis zu der in die Kaverne 55 eingefüllten Opferschicht 58.The actuators 61 are manufactured by an etching process. Trenches 62 are etched in the upper substrate section 51, laterally delimiting and insulating the electrodes 63, 64 of the stator and the rotor. Thereafter, the structure of the trenches 62 is transferred into the insulating layer 52 by a second etching step, and the trenches 62 are extended into the lower substrate section 53 by means of a third etching step. The trenches 62 extend as far as the sacrificial layer 58 filled into the cavern 55.
Die relative Anordnung und Abstände der Elektroden 63, 64 des Stators und des Rotors sind durch die Gräben 62 definiert. Die Reproduzierbarkeit eines Aktuators ist somit im Wesentlichen nur durch die verwendeten Ätzverfahren und lithographischen Abbildungsverfahren limitiert.The relative location and spacing of the electrodes 63, 64 of the stator and the rotor are defined by the trenches 62. The reproducibility of an actuator is thus essentially limited only by the etching methods and lithographic imaging methods used.
Die Reproduzierbarkeit kann durch die Verwendung einer einzigen Maske erhöht werden. Dazu wird vor dem Ätzen der Gräben 62 in den oberen Substratabschnitt 51 eine Hartmaske auf die Oberfläche aufgebracht. Die Hartmaske ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die vergrabene Isolationsschicht 52. Die Hartmaske wird durch eine Lackmaske lithographisch strukturiert. Die Lackmaske verbleibt beim Ätzen der Gräben 62 in den oberen Substratabschnitt 51 und in die Isolationsschicht 52 auf der Hartmaske. Danach wird sie vorzugsweise entfernt. Die Gräben 62 werden unter Verwendung der Hartmaske in den unteren Substratabschnitt 53 verlängert. Alternativ kann auch eine Maske aus anderem Material verwendet werden, welche durch Ätzverfahren, die die vergrabene Isolationsschicht angreifen, nicht geätzt wird.The reproducibility can be increased by using a single mask. For this purpose, a hard mask is applied to the surface before the trenches 62 are etched into the upper substrate section 51. The hard mask is preferably made of the same material as the buried insulating layer 52. The hard mask is structured lithographically by a resist mask. The resist mask remains in the etching of the trenches 62 in the upper substrate portion 51 and in the insulating layer 52 on the hard mask. Thereafter, it is preferably removed. The trenches 62 are extended into the lower substrate portion 53 using the hard mask. Alternatively, a mask can be made other material which is not etched by etching processes that attack the buried insulating layer.
Abschließend wird die Opferschicht 58 entfernt. Die hergestellte Struktur kann noch geeignet gekap- seit werden, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen.Finally, the sacrificial layer 58 is removed. The structure produced can still be suitably capped to protect it from environmental influences.
Eine dritte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements 70 ist in Draufsicht und Seitenansicht in den Figuren 10 und 11 gezeigt. Das mikromechanische Bauelement 70 weist zwei von einander elektrisch isolierte Statoren mit jeweils wenigstens einer Elektrode 71a, 71b auf. Zwischen den Statoren sind Elektroden 72 eines Aktors angeordnet. Der Aktor ist mit einem Festkörpergelenk 74 an einem Substrat 73 aufgehängt. Das Festkörpergelenk 74 kann tordierbar und/oder biegbar sein. Dies kann sowohl eine Translationsbewegung zwischen den beiden Stator-Elektroden 71a, 71b oder senkrecht zu den Stator-Elektroden 71a, 71b ermöglichen. Ferner kann eine Rotationsbewegung um das Festkörpergelenk 74 ermöglicht werden, wie in den vorherig beschriebenen Ausführungsformen.A third embodiment of a micromechanical device 70 is shown in plan view and side view in Figures 10 and 11. The micromechanical component 70 has two stators which are electrically insulated from one another and each having at least one electrode 71a, 71b. Between the stators electrodes 72 of an actuator are arranged. The actuator is suspended by a solid-body joint 74 on a substrate 73. The solid-state joint 74 may be twistable and / or bendable. This can allow both a translational movement between the two stator electrodes 71a, 71b or perpendicular to the stator electrodes 71a, 71b. Further, rotational movement about the solid-state hinge 74 may be enabled, as in the previously described embodiments.
Die Stator-Elektroden 71a, 71b und die Aktor-Elektrode 72 sind wie in den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen in von einander isolierte Abschnitte 72a, 73a; 72b, 73b bzw. 80, 81 durch Isolationsschichten 76a, 76b; 81 isoliert. Die einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Elektroden sind somit in die getrennten Abschnitte 72a, 73a; 72b, 73b; 80, 81 unterteilt. Vorzugsweise erstre- cken sich die Abschnitte über die gesamte Längsausdehnung der Elektroden. Die Abschnitte sind dabei in Querrichtung der Seitenfläche aufeinanderfolgend angeordnet.The stator electrodes 71a, 71b and the actuator electrode 72 are in mutually insulated portions 72a, 73a as in the previously described embodiments; 72b, 73b and 80, 81, respectively, through insulating layers 76a, 76b; 81 isolated. The opposite side surfaces of the electrodes are thus in the separate sections 72a, 73a; 72b, 73b; 80, 81 divided. Preferably, the sections extend over the entire longitudinal extent of the electrodes. The sections are arranged successively in the transverse direction of the side surface.
Ein Verfahren zum Verschieben des Aktors 72 zwischen den Statoren 71a, 71b in Richtung 75 legt an die einander gegenüberliegenden Abschnitte des einen der Statoren 71a und des Aktors 72 entgegen- gesetzte Potentiale und an die Abschnitte des anderen der Statoren 71a die gleichen Potentiale wie bei den Abschnitten des Aktors 72 an.A method for displacing the actuator 72 between the stators 71a, 71b in the direction 75 applies the opposite potentials to the opposite portions of the one of the stators 71a and the actuator 72 and the same potentials to the portions of the other of the stators 71a Sections of the actuator 72 at.
Ein Verfahren zum Verschieben des Aktors 72 in Richtung 76, senkrecht zu den Statoren 71a, 71b legt an die oberen Abschnitte 72a, 72b der Statoren 71a, 71b ein erstes Potential (+) an, an die unteren Abschnitte 73 a, 73b ein mittleres Potential 0, an den unteren Abschnitt 82 des Aktors 72 ein zweites Potential (-) und an den oberen Abschnitt 80 des Aktors 72 ein mittleres 0 oder erstes Potential (+). Das erste Potential (+) und das zweite Potential (-) sind verschieden. Das mittlere Potential 0 liegt zwischen dem ersten (+) und zweiten Potential (-). Für ein Verschieben entgegengesetzt zur Richtung 76 sind die Potentiale symmetrisch zur dargestellten horizontalen Ebene zu vertauschen.A method of shifting the actuator 72 in the direction 76 perpendicular to the stators 71a, 71b applies a first potential (+) to the upper portions 72a, 72b of the stators 71a, 71b, and a middle potential to the lower portions 73a, 73b 0, to the lower portion 82 of the actuator 72, a second potential (-) and to the upper portion 80 of the actuator 72, a middle 0 or first potential (+). The first potential (+) and the second potential (-) are different. The mean potential 0 is between the first (+) and second potential (-). For displacement opposite to direction 76, the potentials are to be reversed symmetrically to the illustrated horizontal plane.
Ein Verfahren zum Verdrehen des Aktors 72 relativ zu den Statoren 71a, 71b legt Potentiale analog zur Ausführungsform beschrieben im Zusammenhang mit Figur 2 an. Eine vierte Ausführungsform 90 weist nur einen Stator 91 auf. Die Stator 91 ist in wenigstens zwei voneinander isolierte Abschnitte 93, 94 durch eine Isolationsschicht 94 isoliert. Ein Aktor 92 der vierten Ausführungsform 90 ist ebenfalls in wenigstens zwei voneinander isolierte Abschnitte 96, 97 durch eine Isolationsschicht 97 unterteilt. Der Aktor 92 kann durch Anlegen entsprechender Potentiale, wie in Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben, verschoben und gedreht werden.A method for rotating the actuator 72 relative to the stators 71a, 71b specifies potentials analogous to the embodiment described in connection with FIG. A fourth embodiment 90 has only one stator 91. The stator 91 is insulated in at least two mutually insulated portions 93, 94 by an insulating layer 94. An actuator 92 of the fourth embodiment 90 is also divided into at least two mutually insulated portions 96, 97 by an insulating layer 97. The actuator 92 can be shifted and rotated by applying corresponding potentials, as described in connection with the third embodiment.
Eine fünfte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements verwendet drei Aktuatoren 102, die im Dreieck oder entlang eines Kreises 106 angeordnet sind. Jeder der Aktuatoren 102 weist Statoren 103, 104 und einen Aktor 105 auf. Der Aufbau der Aktuatoren 102 kann einer der vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen. Die Anordnung der Aktuatoren 102 ermöglicht eine Grundplatte 101 in jede Richtung zu drehen, zu verschieben und zu schwenken. A fifth embodiment of a micromechanical device uses three actuators 102 arranged in a triangle or along a circle 106. Each of the actuators 102 has stators 103, 104 and an actuator 105. The structure of the actuators 102 may correspond to one of the preceding embodiments. The arrangement of the actuators 102 allows a base plate 101 to rotate, translate and pivot in any direction.

Claims

Ansprüche claims
1. Mikromechanisches Bauelement (10, 12, 20) mit wenigstens einer Stator-Elektrode (21; 71a, 71b; 103, 104), die eine Seitenfläche aufweist, die in wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitfähige Abschnitte (26, 27, 29, 30; 41, 43, 45; 72a, 72b, 73 a, 73b) unterteilt ist, die mit unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar sind; und wenigstens einer beweglichen Aktor-Elektrode (22; 72; 105), die eine Seitenfläche aufweist, die in wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitfähige Abschnitte (32, 34; 80, 82) unterteilt ist, welche mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen beaufschlagbar sind, und die Seitenfläche der Aktor-Elektrode (22; 72; 105) auf die Seitenfläche der Stator-Elektrode (21; 71a, 71b; 103, 104), zuweisend angeordnet ist.A micromechanical component (10, 12, 20) having at least one stator electrode (21; 71a, 71b; 103, 104) which has a side surface which is divided into at least two electrically conductive sections (26, 27, 29 , 30, 41, 43, 45, 72a, 72b, 73a, 73b), which can be subjected to different potentials; and at least one movable actuator electrode (22; 72; 105) which has a side surface which is subdivided into at least two electrically-insulated sections (32, 34; 80, 82) which are electrically insulated from one another and which can be subjected to different electrical potentials. and the side surface of the actuator electrode (22; 72; 105) is disposed facing the side surface of the stator electrode (21; 71a, 71b; 103,104).
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Seitenfläche der Aktor-Elektrode mit wenigstens einem der elektrisch isolierten Abschnitte (26, 27, 29, 30; 41, 43, 45; 72a, 72b, 73a, 73b) der Stator-Elektrode überlappend angeordnet ist.2. The micromechanical device according to claim 1, wherein the side surface of the actuator electrode overlaps with at least one of the electrically insulated portions (26, 27, 29, 30, 41, 43, 45, 72a, 72b, 73a, 73b) of the stator electrode is arranged.
3. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens zwei voneinander elektrisch isolierten, elektrisch leitfähigen Abschnitte (32, 34; 80, 82) in Querrichtung der Seitenfläche aufeinanderfolgend angeordnet sind.3. A micromechanical device according to claim 1 or 2, wherein the at least two mutually electrically insulated, electrically conductive portions (32, 34, 80, 82) are arranged in succession in the transverse direction of the side surface.
4. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das jeweils eine der Stator-Elektroden (21; 71a, 71b; 103, 104) an einander gegenüberliegenden Endbereichen wenigstens einer der beweglichen Aktor-Elektroden (22; 72; 105) angeordnet aufweist.4. A micromechanical device according to one of the preceding claims, which has in each case one of the stator electrodes (21; 71a, 71b; 103, 104) arranged on mutually opposite end regions of at least one of the movable actuator electrodes (22; 72; 105).
5. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen ersten Kamm gebildet aus einer Mehrzahl der Stator-Elektroden (13, 14, 41; 103, 104), die mit ihren Seitenflächen zueinander parallel angeordnet sind, und einen zweiten Kamm gebildet aus einer Mehrzahl der Aktor-Elektroden (22; 72; 105), die mit ihren Seitenflächen zueinander parallel angeordnet sind, aufweist, und wobei der erste Kamm in den zweiten Kamm eingreifend angeordnet ist.5. A micromechanical device according to one of the preceding claims, comprising a first comb formed from a plurality of the stator electrodes (13, 14, 41, 103, 104), which are arranged with their side surfaces parallel to each other, and a second comb formed from a A plurality of the actuator electrodes (22; 72; 105) arranged with their side surfaces parallel to each other, and wherein the first comb is arranged engaging in the second comb.
6. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens drei der Aktor-Elektroden entlang einem Kreis angeordnet sind und ein beweglicher Träger mit den drei Aktor-Elektroden zum Verkippen um jede Raumrichtung verbunden ist. 6. A micromechanical device according to one of the preceding claims, wherein at least three of the actuator electrodes are arranged along a circle and a movable support is connected to the three actuator electrodes for tilting about each spatial direction.
7. Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauelement mit folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Substrats (50) aus einem ersten Halbleitersubstrat (51), einem zweiten Halbleitersubstrat (53) und einer zwischenliegenden Isolationsschicht (52); Ätzen einer Grabenstruktur (62) von einer Seite des Substrats (50) aus in das erste Halbleitersubstrat (51), die Isolationsschicht (52) und das zweite Halbleitersubstrat (53) zum Strukturieren von flächigen Elektroden aus dem ersten und zweiten Halbleitersubstrat (51, 53) für einen Stator (13, 14, 21) und einen Rotor (11, 15, 22) des mikromechanischen Bauelements (10, 12, 20).7. A manufacturing method for a micromechanical device comprising the following method steps: providing a substrate (50) comprising a first semiconductor substrate (51), a second semiconductor substrate (53) and an intermediate insulating layer (52); Etching a trench structure (62) from a side of the substrate (50) into the first semiconductor substrate (51), the insulating layer (52) and the second semiconductor substrate (53) for patterning planar electrodes from the first and second semiconductor substrates (51, 53 ) for a stator (13, 14, 21) and a rotor (11, 15, 22) of the micromechanical device (10, 12, 20).
8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei bevor die Grabenstruktur (62) geätzt wird, eine weitere Grabenstruktur (55) in die der Grabenstruktur (62) gegenüberliegende Seite des Substrats (53) geätzt wird und ein Opfermaterial (58) in der Grabenstruktur (62) eingebracht wird, und nachdem die weitere Grabenstruktur (62) geätzt ist, das Opfermaterial (58) entfernt wird.The fabrication method of claim 7, wherein before the trench structure (62) is etched, another trench structure (55) is etched into the side of the substrate (53) opposite the trench structure (62) and a sacrificial material (58) in the trench structure (62 ), and after the further trench structure (62) is etched, the sacrificial material (58) is removed.
9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei bevor die Grabenstruktur (62) geätzt und das Opfermaterial aufgebracht wird, in die Grabenstruktur (55) zusätzliche Bereiche (56, 57) aus dem zweiten Halbleitersubstrats (53) entfernt werden.The manufacturing method according to claim 8, wherein before the trench structure (62) is etched and the sacrificial material is deposited, additional regions (56, 57) are removed from the second semiconductor substrate (53) into the trench structure (55).
10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, wobei bevor das Opfermaterial (58) aufgebracht wird, in einen weiteren Bereich des zweiten Halbleitersubstrats (53) ein um die Grabenstruktur (55) umlaufender Graben (69) geätzt wird, der sämtliche bewegliche Teile des mikromechanischen Bauelements umschließt.10. The manufacturing method according to claim 8, wherein, before the sacrificial material (58) is applied, a further region of the second semiconductor substrate (53) is etched around a trench structure (55), which trench encloses all movable parts of the micromechanical device ,
11. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei Leiterbahnen (69) auf dem ers- ten Halbleitersubstrat (51) zum Kontaktieren der flächigen Elektroden strukturiert werden bevor die11. Manufacturing method according to one of claims 7 to 10, wherein conductor tracks (69) on the first semiconductor substrate (51) for contacting the flat electrodes are patterned before the
Grabenstruktur (62) geätzt wird. Trench structure (62) is etched.
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