Titel

Mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen mikromechanischen Bauteils für eine optische Vorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung.

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der US 5,561,523 A, sind Bauteile zur Verwendung für optische Vorrichtungen bekannt, welche jeweils eine Aktuationselektrode und eine Membran mit einer zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite aufweisen, wobei ein Abstand zwischen der jeweiligen Aktuationselektrode und der Membranseite der zugeordneten Membran durch Anlegen einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode und der Membran verringerbar sein soll.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft eine mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine optische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Verfahren zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils für eine optische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.

Vorteile der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft mikromechanische Bauteile mit jeweils einer Aktuationselektrode und einer zugeordneten Membran, deren Abstand zu der zusammenwirkenden Aktuationselektrode mittels einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode und der Membran verringerbar ist, wobei ein Auftreten eines direkten leitfähigen Kontakts zwischen der Membran und der Aktuationselektrode verlässlich verhindert ist. Damit kann auch kein Kurzschluss zwischen der Aktuationselektrode und der zugeordneten Membran eines erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteils auftreten. Das herkömmliche Risiko eines Verschweißens der Membran mit der Aktuationselektrode ist deshalb gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert. Die vorliegende Erfindung schafft somit mikromechanische Bauteile, welche während einer vergleichsweise langen Lebensdauer ihre Funktion verlässlich erfüllen können.

Wie nachfolgend genauer erläutert wird, können die erfindungsgemäßen mikromechanischen Bauteile auf einfache Weise und unter Verwendung von relativ wenigen unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Außerdem erleichtert die vorliegende Erfindung eine Miniaturisierung der mikromechanischen Bauteile. Die vorliegende Erfindung ist somit kostengünstig realisierbar und aufgrund der erfolgreichen Miniaturisierung ihrer mikromechanischen Bauteile vielseitig einsetzbar.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist die Aktuationselektrode aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, wobei die mindestens eine Aufsetzstruktur aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material der Aktuationselektrode gebildet ist und mittels mindestens eines strukturierten Trenngrabens von der Aktuationselektrode elektrisch isoliert ist. Bei dieser Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils sind die Aktuationselektrode und die mindestens eine Aufsetzstruktur mittels des mindestens einen Trenngrabens aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material herausstrukturiert. Die hier beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist somit auf relativ einfache Weise und vergleichsweise kostengünstig herstellbar. In einer alternativen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils sind die Aktuationselektrode und die mindestens eine Aufsetzstruktur mittels einer lokalen Variation einer Dotierung einer Materialschicht oder eines Materialschichtstapels innerhalb der Materialschicht oder des Materialschichtstapels ausgebildet. Auch in diesem Fall sind die Aktuationselektrode und die mindestens eine Aufsetzstruktur auf vergleichsweise einfache Weise herstellbar. Deshalb ist auch die in diesem Absatz beschriebene Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils relativ kostengünstig herstellbar.

Als vorteilhafte Weiterbildung kann an die mindestens eine Aufsetzstruktur ein drittes Potential ungleich dem ersten Potential der Aktuationselektrode und ungleich dem zweiten Potential der Membran anlegbar sein. Mittels des Anlegens eines geeigneten dritten Potentials an die mindestens eine Aufsetzstruktur kann ein „Stitching“ der mindestens einen Anschlagstruktur an ihrer jeweiligen Aufsetzstruktur selbst bei einem direkten Kontakt der jeweiligen Anschlagstruktur mit der Aufsetzstruktur verlässlich verhindert werden.

In einer weiteren kostengünstigen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils ist die Membran zumindest teilweise aus mindestens einem Halbleitermaterial geformt, wobei die mindestens eine Anschlagstruktur vollständig aus dem einzigen Halbleitermaterial oder mindestens einem der Halbleitermaterialien der Membran geformt ist. Da ein Anschlägen der mindestens einen Anschlagstruktur direkt an der Aktuationselektrode verlässlich verhindert ist, ist es nicht notwendig, ein elektrisch isolierendes Material zum Ausbilden der mindestens einen Anschlagstruktur zu verwenden. Durch die Mitnutzung des einzigen Halbleitermaterials oder mindestens eines der Halbleitermaterialien der Membran zum Ausbilden der mindestens einen Anschlagstruktur können Verfahrensschritte und Herstellungskosten bei der Herstellung der hier beschriebenen Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils eingespart werden.

Beispielsweise kann die Membran ein Bragg- Reflektor sein. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, ist ein mit einem Bragg- Reflektor als der Membran ausgebildetes mikromechanisches Bauteil vielseitig einsetzbar. Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer optischen Vorrichtung mit einem derartigen mikromechanischen Bauteil gewährleistet. Die optische Vorrichtung kann beispielsweise ein durchstimmbarer spektraler Filter oder ein Fabry-Perot-Interferometer sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier aufgezählten Beispiele für die optische Vorrichtung nicht einschränkend zu interpretieren sind.

Vorteile bewirkt auch ein Ausführen eines Verfahrens zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils für eine optische Vorrichtung mit den Schritten: Anlegen einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen einem ersten Potential einer Aktuationselektrode des mikromechanischen Bauteils und einem zweiten Potential einer Membran des mikromechanischen Bauteils mit einer zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite, wodurch ein Abstand zwischen der Aktuationselektrode und der zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite der Membran verringert wird, und jeweils ein Zwischenabstand zwischen mindestens einer an der Membranseite der Membran hervorstehenden Anschlagstruktur und jeweils einer für die jeweilige Anschlagstruktur benachbart zu der Aktuationselektrode oder von der Aktuationselektrode umrahmt angeordneten und von der Aktuationselektrode elektrisch isolierten Aufsetzstruktur reduziert wird, wobei, sofern festgestellt wird, dass der mindestens eine Zwischenabstand gleich Null wird oder unter einem vorgegebenen Schwellwert fällt, die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potential der Aktuationselektrode und dem zweiten Potential der Membran reduziert oder gleich Null gesetzt wird.

Des Weiteren schafft auch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil die oben erläuterten Vorteile der beschriebenen Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß allen oben erläuterten Ausführungsformen des mikromechanischen Bauteils weitergebildet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. la bis lc schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;

Fig. 2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten

Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;

Fig. 3 eine schematische Gesamtdarstellung einer dritten

Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils;

Fig. 4 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des

Verfahrens zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils für eine optische Vorrichtung; und

Fig. 5 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des

Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung

Fig. la bis lc zeigen schematische Gesamt- und Teildarstellungen einer ersten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.

Das in Fig. la schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil umfasst eine Aktuationselektrode 10 und eine Membran 12 mit einer zu der Aktuationselektrode 10 ausgerichteten Membranseite 12a. Lediglich beispielhaft ist in der Ausführungsform der Fig. la bis lc die Aktuationselektrode 10 direkt auf einer Substratoberfläche 14a eines Substrats 14 befestigt. Alternativ kann die Aktuationselektrode 10 auch mittels mindestens einer Zwischenschicht, wie beispielsweise mittels mindestens einer Isolierschicht, von dem Substrat 14 beabstandet/elektrisch isoliert sein. Auch die in Fig. la schematisch dargestellte Aufspannung der Membran 12 mittels einer Rahmenstruktur 16, welche aus von der Aktuationselektrode 10 elektrisch isolierten Restbereichen 18 einer Elektrodenmaterialabscheidung 20 und einer zwischen den Restbereichen 18 und der Membran 12 liegenden Stützstruktur 22 gebildet ist, ist nur beispielhaft zu interpretieren. Die Stützstruktur 22 kann aus Restbereichen mindestens einer auf die Elektrodenmaterialabscheidung 20 abgeschiedenen Isolierschicht, wobei zwischen der Membran 12 und dem Substrat 14 liegende Bereiche der mindestens einen Isolierschicht geätzl/entfernt sind, gebildet sein.

Die Aktuationselektrode 10 und die Membran 12 sind derart elektrisch kontaktierbar ausgebildet, dass eine Potentialdifferenz ungleich Null zwischen einem ersten Potential der Aktuationselektrode 10 und einem zweiten Potential der Membran 12 so anlegbar ist, dass ein Abstand d zwischen der Aktuationselektrode 10 und der zu der Aktuationselektrode 10 ausgerichteten Membranseite 12a der Membran 12 verringerbar/verringert ist. Mittels des Anliegens einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 kann somit der Abstand d zwischen der Aktuationselektrode und der Membranseite 12a reduziert werden. Wie unten noch genauer erläutert ist, kann dies für eine Vielzahl von Verwendungszwecken verwendet werden. Das hier beschriebene mikromechanische Bauteil kann deshalb für eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden.

Bevorzugter Weise ist die Aktuationselektrode 10 als Ringelektrode ausgebildet. Unter einer Ringelektrode kann eine Elektrode mit einem Innenrand 10a und einem Außenrand 10b verstanden werden (siehe Fig. lc). Die als Ringelektrode ausgebildete Aktuationselektrode 10 kann eine Kreisringstruktur oder eine Vieleckringstruktur haben. Der Innenrand 10a der Aktuationselektrode 10 kann eine kreisringförmige oder vieleckige Teilfläche 14b der Substratoberfläche 14a des Substrats 14 oder der mindestens einen die Substratoberfläche 14a zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht umrahmen.

Bei einer Ausbildung der Aktuationselektrode 10 als Ringelektrode bewirkt das Anlegen einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 eine Verwölbung/ein „Abknicken“ eines die Aktuationselektrode 10 überspannenden Randbereichs 12b der Membran 12 derart, dass ein von dem Randbereich 12b umrahmter und die kreisringförmige oder vieleckige Teilfläche 14c überspannender Mittelbereich 12c der Membran 12 (nahezu) parallel zu der Substratoberfläche 14a bleibt, jedoch in Bezug zu der Substratoberfläche 14a verschoben ist. Der Mittelbereich 12c der Membran 12 eignet sich deshalb vorteilhaft als optische Komponente, welche mittels eines Anlegens einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 unter Einhaltung ihrer Ausrichtung (im Wesentlichen) parallel zu der Substratoberfläche 14a in Bezug zu der Substratoberfläche 14a verschiebbar ist.

Bei einem Steigern der zwischen der als Ringelektrode ausgebildeten Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 anliegenden Potentialdifferenz nimmt der Abstand d ab, so dass eine elektrostatische Anziehungskraft der Membran 12 an die Aktuationselektrode 10 stärker zunimmt als eine Rückstellkraft der Membran 12. Herkömmlicherweise besteht deshalb bei einer Verwölbung einer Membranstruktur mittels einer ringstrukturförmigen Elektrode das Risiko eines Auftretens eines sogenannten Pull-In- Effekts, welcher beim Stand der Technik häufig einen direkten leitfähigen Kontakt zwischen der Membranstruktur und der ringstrukturförmigen Elektrode bewirkt. Auch äußere Störeinflüsse, wie zum Beispiel ein Anschlägen oder Vibrationen, tragen beim Stand der Technik zur Steigerung des Risikos eines Auftretens eines direkter leitfähiger Kontakts zwischen der Membranstruktur und der ringstrukturförmigen Elektrode bei. Ein direkter leitfähiger Kontakt zwischen der Membranstruktur und der ringstrukturförmigen Elektrode führt beim Stand der Technik häufig zu einem Kurzschluss, welcher zum Verschweißen der Membranstruktur an der ringstrukturförmigen Elektrode führt.

Vorteilhafterweise weist das hier beschriebene mikromechanische Bauteil jedoch mindestens eine an der zu der Aktuationselektrode 10 ausgerichteten Membranseite 12a der Membran 12 hervorstehende Anschlagstruktur 24 auf.

Wie in der vergrößerten Teildarstellung der Fig. lb auch zu erkennen ist, umfasst das mikromechanische Bauteil außerdem mindestens eine von der Aktuationselektrode 10 elektrisch isolierte Aufsetzstruktur 26 für die mindestens eine Anschlagstruktur 24. (Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nur jeweils eine Anschlagstruktur 24 und die zugeordnete Aufsetzstruktur 26 in den Fig. la und lb dargestellt.) Die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 ist benachbart zu der Aktuationselektrode 10 angeordnet oder von der Aktuationselektrode 10 umrahmt. Vorzugsweise ist die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 ebenfalls auf der Substratoberfläche 14a des Substrats 14 oder der mindestens einen die Substratoberfläche 14a zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht angeordnet. Bei einer starken Anziehung der Membran 12 an die Aktuationselektrode 10 stößt die mindestens eine Anschlagstruktur 24 deshalb an die mindestens eine zugeordnete Aufsetzstruktur 26, und verhindert auf diese Weise einen direkten leitfähigen Kontakt zwischen der Membran 12 und der Aktuationselektrode 10. Das Risiko einer Zerstörung des mikromechanischen Bauteils aufgrund eines Kurzschlusses zwischen der Membran 12 und der Aktuationselektrode 10 ist deshalb vernachlässigbar. Darum weist das hier beschriebene mikromechanische Bauteil eine gegenüber dem Stand der Technik verlängerte Lebensdauer auf.

Die mindestens eine Anschlagstruktur 24 kann auch als ein Anti-Stiction-Bump bezeichnet werden. Die mindestens eine Anschlagstruktur 24 kann beispielsweise als zylinderförmige Struktur an der zu der Aktuationselektrode 10 ausgerichteten Membranstruktur 12a der Membran 12 hervorstehen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des mikromechanischen Bauteils nicht auf eine bestimmte Form seiner mindestens einen Anschlagstruktur 24 beschränkt ist. Die mindestens eine Anschlagstruktur 24 kann beispielsweise aus mindestens einem elektrisch isolierenden Material geformt sein. Sofern die Membran 12 jedoch zumindest teilweise aus mindestens einem Halbleitermaterial geformt ist, ist die mindestens eine Anschlagstruktur 24 bevorzugter Weise vollständig aus dem einzigen Halbleitermaterial oder mindestens einem der Halbleitermaterialien der Membran 12 geformt. Da die mindestens eine Anschlagstruktur 24 bei einer starken Anziehung der Membran 12 an die Aktuationselektrode 10 gegen die mindestens eine zugeordnete Aufsetzstruktur 26 stößt und die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 von der Aktuationselektrode 10 elektrisch isoliert ist, muss kein Stromfluss zwischen der Membran 12 und der Aktuationselektrode 10 über die mindestens eine an die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 anstoßende Anschlagstruktur 24 befürchtet werden. Somit kann die mindestens eine Anschlagstruktur 24 problemlos vollständig aus dem einzigen Halbleitermaterial oder mindestens einem der Halbleitermaterialien der Membran 12 geformt sein. Durch eine derartige Ausbildung der mindestens einen Anschlagstruktur 24 ist deren Herstellung erleichtert.

Bei dem mikromechanischen Bauteil der Fig. la bis lc ist die Aktuationselektrode 12 aus mindestens einem elektrisch leitfähigen Material der Elektrodenmaterialabscheidung 20 gebildet. Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 ebenfalls aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material der Elektrodenmaterialabscheidung 20/der Aktuationselektrode 10 gebildet und mittels mindestens eines strukturierten Trenngrabens 28 von der Aktuationselektrode 12 elektrisch isoliert. Es ist somit nicht notwendig, zum Bilden der mindestens einen Aufsetzstruktur 24 ein „eigenes“ Aufsetzstrukturmaterial abzuscheiden. Stattdessen kann das zum Bilden zumindest der Aktuationselektrode 10 eingesetzte mindestens eine elektrisch leitfähige Material auch zum Bilden der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 mitgenutzt werden. Außerdem erleichtert ein elektrisches Isolieren der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 von der Aktuationselektrode 10 mittels eines Ausbildens des mindestens einen Trenngrabens 28 eine Anordnung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 nahe an der Aktuationselektrode 10 und/oder umrahmt von der Aktuationselektrode 10. Damit kann die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 gezielt an die mindestens eine Position gesetzt werden, an welchen herkömmlicherweise ein hohes Risiko für einen direkten leitfähigen Kontakt zwischen der Membran 12 und der Aktuationselektrode 10 vorliegt.

In einer alternativen Ausführungsform können die Aktuationselektrode 10 und die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 auch gemeinsam innerhalb einer Materialschicht oder eines Materialschichtstapels ausgebildet sein, wobei die Aktuationselektrode 10 und die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 mittels einer lokalen Variation einer Dotierung der Materialschicht oder des Materialschichtstapels voneinander elektrisch isoliert sind. Sofern die Materialschicht oder der Materialschichtstapel nur in Bereichen mit zumindest einer Mindestdotierung leitfähig sind, kann mindestens ein (nahezu) undotierter Bereich als die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 genutzt werden. Ebenso können, sofern die Materialschicht oder der Materialschichtstapel nur in Bereichen mit zumindest einer Mindestdotierung leitfähig sind, (im Wesentlichen) undotierte Bereiche zwischen der Aktuationselektrode 10 und der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 zur elektrischen Isolierung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 von der Aktuationselektrode 10 genutzt werden. In beiden Fällen ist eine elektrische Trennung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 von der Aktuationselektrode 10 durch lokale Implantation und Wahl von nicht dotierten Bereichen der Materialschicht oder des Materialschichtstapels möglich. Auch die hier beschriebenen Möglichkeiten zur Ausbildung der Aktuationselektrode 10 und der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 erleichtern eine Anordnung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 nahe an der Aktuationselektrode 10 und/oder umrahmt von der Aktuationselektrode 10.

Fig. lc zeigt eine Draufsicht auf die Substratoberfläche 14a des Substrats 14 mit der daran befestigten Aktuationselektrode 10. Wie in Fig. lc erkennbar ist, sind die Aufsetzstrukturen 26 derart umrahmt von der als Ringelektrode ausgebildeten Aktuationselektrode 10 angeordnet, dass die Aufsetzstrukturen 26 näher an dem Innenrand 10a der Aktuationselektrode 10 als an dem Außenrand 10b der Aktuationselektrode 10 liegen. Dies ist besonders vorteilhaft, da insbesondere nahe an dem Innenrand 10a der als Ringelektrode ausgebildeten Aktuationselektrode 10 hohe Anziehungskräfte auf die Membran 10 wirken. Eine Anordnung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 auf der von der Aktuationselektrode 10 umrahmten kreisringförmige oder vieleckige Teilfläche 14b der Substratoberfläche 14a des Substrats 14 oder der mindestens einen die Substratoberfläche 14a zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht ist ebenso möglich.

Fig. 2 zeigt eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.

Auch das in Fig. 2 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist aufgrund seiner Ausstattung mit der mindestens einen (nicht dargestellten) Anschlagstruktur 24 und der mindestens einen zugeordneten Aufsetzstruktur 26 derart ausgebildet, dass ein Verschweißen der Membran 12 mit der Aktuationselektrode 10, welches herkömmlicherweise häufig zur Zerstörung eines Bauteils nach dem Stand der Technik führt, verlässlich verhindert ist. Als vorteilhafte Weiterbildung ist die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 außerdem derart ausgebildet, dass an die mindestens eine Aufsetzstruktur 26 ein drittes Potential ungleich dem ersten Potential der Aktuationselektrode 10 und ungleich dem zweiten Potential der Membran 12 anlegbar ist. Beispielhaft ist dazu an jeder Aufsetzstruktur 26 eine Zuleitung 30 ausgebildet, wobei zumindest ein an der jeweiligen Aufsetzstruktur 26 angebundenes Ende der jeweiligen Zuleitung 30 von der Aktuationselektrode 10 umrahmt ist. Die mindestens eine Zuleitung 30 ragt radial aus dem Außenrand 10b der als Ringelektrode ausgebildeten Aktuationselektrode 10 heraus, so dass eine einfache elektrische Kontaktierung der mindestens einen Zuleitung 30 von einer äußeren Umgebung der Aktuationselektrode 10 möglich ist.

Auch die mindestens eine Zuleitung 30 kann aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material der Elektrodenmaterialabscheidung 20/der Aktuationselektrode 10 gebildet und mittels des mindestens einen strukturierten Trenngrabens 28 von der Aktuationselektrode 12 elektrisch isoliert sein. Ebenso kann die mindestens eine Zuleitung 30 zusammen mit der Aktuationselektrode 10 und der mindestens eine Aufsetzstruktur 26 innerhalb ihrer Materialschicht oder ihres Materialschichtstapels ausgebildet sein, wobei die mindestens eine Zuleitung 30 mittels einer lokalen Variation der Dotierung der Materialschicht oder des Materialschichtstapels von Aktuationselektrode 10 elektrisch isoliert ist. Sofern die Materialschicht oder der Materialschichtstapel nur in Bereichen mit zumindest einer Mindestdotierung leitfähig sind, können (im Wesentlichen) undotierte Bereiche zwischen der Aktuationselektrode 10 und der mindestens einen Zuleitung 30 zur elektrischen Isolierung der mindestens einen Zuleitung 30 von der Aktuationselektrode 10 genutzt werden. Eine elektrische Trennung der mindestens einen Zuleitung 30 ist somit mittels mindestens eines Trenngrabens 28 oder mittels einer lokalen Variation der Dotierung und Wahl von nicht dotierten Bereichen der Materialschicht oder des Materialschichtstapels möglich.

Bezüglich weiter Merkmale und Eigenschaften des mikromechanischen Bauteils der Fig. 2 wird auf die vorausgehend beschriebenen Ausführungsform verwiesen.

Bei allen oben erläuterten mikromechanischen Bauteilen kann die Membran 12 eine zumindest einen bestimmten Wellenlängenbereich reflektierende Spiegeleinrichtung, wie z.B. ein Bragg- Reflektor, sein. Das Substrat 14 kann wahlweise auch aus mindestens einem für den von der Membran 12 reflektierten Wellenlängenbereich transparenten Material sein und/oder ein Durchloch aufweisen. Anstelle der kreisringförmigen oder vieleckigen Teilfläche 14b der Substratoberfläche 14a des Substrats 14 oder der mindestens einen die Substratoberfläche 14a zumindest teilweise abdeckenden Zwischenschicht kann die als Ringelektrode ausgebildete Aktuationselektrode 10 gegebenenfalls auch einen Rand des Durchlochs umrahmen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung einer dritten Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.

Das in Fig. 3 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist eine Weiterbildung der Ausführungsform der Fig. 1 oder 2. Das mikromechanische Bauteil umfasst zusätzlich zu der als Ringelektrode ausgebildeten Aktuationselektrode 10, der zumindest einen bestimmten Wellenlängenbereich reflektierenden Membran 12, dem Substrat 14, der mindestens einen Anschlagstruktur 24 und der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 noch eine weitere Membran 32, welche auf einer von der Aktuationselektrode 10 weg gerichteten Seite der Membran 12 angeordnet und mittels einer weiteren Stützstruktur 34 von der Membran 12 beabstandet ist. Die weitere Stützstruktur 34 kann aus Restbereichen mindestens einer auf die Membran 12 abgeschiedenen Isolierschicht, wobei zwischen der Membran 12 und der weiteren Membran 32 liegende Bereiche der mindestens einen Isolierschicht geätzt/entfernt sind, gebildet sein. Eine Schichtdicke der weiteren Stützstruktur 34 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 nm bis zu mehreren Mikrometern liegen.

Auch die weitere Membran 32 ist als eine zumindest den von der Membran 12 reflektierten Wellenlängenbereich reflektierende Spiegeleinrichtung ausgebildet. Z.B. kann die weitere Membran 32 ein Bragg- Reflektor sein. Zwischen der Membran 12 und der weiteren Membran 32 liegt eine Kavität 36 mit einer senkrecht zu den Membranen 12 und 32 ausgerichteten Kavitätslänge. Die Kavität 36 weist für ein senkrecht zu den Membranen 12 und 32 einfallendes Licht mit einer optischen Wellenlänge nur dann eine hohe Transmission auf, wenn ihre Kavitätslänge einem ganzzahligen Vielfachen der halben optischen Wellenlänge des Lichts entspricht. Das in Fig. 3 schematisch dargestellte mikromechanische Bauteil ist Teil einer optischen Vorrichtung, welche als durchstimmbarer spektraler Filter, speziell als ein Fabry-Perot-Interferometer, ausgebildet ist. Ein zwischen dem Mittelbereich 12c der Membran 12 und der weiteren Membran 32 liegender Teilbereich der Kavität 36 wird als optisch aktiver Spalt 38 mit einer senkrecht zu den Membranen 12 und 32 ausgerichteten Spaltbreite s genutzt. Mittels des Anlegens einer Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 kann der Mittelbereich 12c der Membran 12, welcher dabei (nahezu) parallel zu der Substratoberfläche 14a ausgerichtet bleibt, in Bezug zu der weiteren Membran 32 verschoben werden, wodurch die Spaltbreite s des optisch aktiven Spalts 38 variiert wird. Eine Planparallelität des Mittelbereichs 12c der Membran 12 und der weiteren Membran 32 bleibt auch bei einem Anlegen einer hohen Potentialdifferenz zwischen der Aktuationselektrode 10 und der Membran 12 erhalten. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass aufgrund der vorteilhaften Ausstattung des mikromechanischen Bauteils mit der mindestens einen Anschlagstruktur 24 und der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 kein direktes Anstoßen der Membran 12 an der Aktuationselektrode 10 zu befürchten ist. Das herkömmliche Risiko einer Zerstörung des mikromechanischen Bauteils/der optischen Vorrichtung aufgrund eines Verschweißens der Membran 12 an der Aktuationselektrode 10 aufgrund eines Kurzschlusses zwischen der Membran 12 und der Aktuationselektrode 10 ist somit behoben. Bei einer Anordnung der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 umrahmt von der Aktuationselektrode 10 wird eine Transmission/Reflektion des senkrecht zu den Membranen 12 und 32 einfallenden und durch den optisch aktiven Spalt 38 transmittierenden Lichts auch nicht von der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 beeinflusst.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines mikromechanischen Bauteils für eine optische Vorrichtung.

Alle vorausgehend beschriebenen mikromechanischen Bauteile können mittels des im Weiteren erläuterten Verfahrens betrieben werden. Eine Ausführbarkeit des im Weiteren beschriebenen Verfahrens ist jedoch nicht auf die Verwendung eines der vorausgehend erläuterten mikromechanischen Bauteile beschränkt.

In einem Verfahrensschritt S1 wird eine Potentialdifferenz ungleich Null zwischen einem ersten Potential einer Aktuationselektrode des mikromechanischen Bauteils und einem zweiten Potential einer Membran des mikromechanischen Bauteils mit einer zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite angelegt. Auf diese Weise wird ein Abstand zwischen der Aktuationselektrode und der zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite der Membran verringert. Gleichzeitig wird jeweils ein Zwischenabstand zwischen mindestens einer an der Membranseite der Membran hervorstehenden Anschlagstruktur und jeweils einer für die jeweilige Anschlagstruktur benachbart zu der Aktuationselektrode oder von der Aktuationselektrode umrahmt angeordneten und von der Aktuationselektrode elektrisch isolierten Aufsetzstruktur reduziert.

Sofern während eines Ausführens des Verfahrensschritts S1 festgestellt wird, dass der mindestens eine Zwischenabstand gleich Null wird oder unter einem vorgegebenen Schwellwert fällt, wird als Verfahrensschritt S2 die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potential der Aktuationselektrode und dem zweiten Potential der Membran reduziert oder gleich Null gesetzt. Zum Detektieren eines Aufsetzens der mindestens einen Anschlagstruktur 24 auf der mindestens einen Aufsetzstruktur 26 (bei einem Zwischenabstand gleich Null) kann eine resistive Detektion eines Kurzschlusses zwischen der mindestens einen Anschlagstruktur 24 und der mindestens einen Aufsetzstruktur 26, bzw. eines Kurzschlusses zwischen dem zweiten Potential der Membran und einem dritten Potential der mindestens einen Aufsetzstruktur 26, detektiert werden. Zum fortlaufenden Detektieren des mindestens einen Zwischenabstands während des Ausführens des Verfahrensschritts S1 kann auch eine kapazitive Detektion genutzt werden.

Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil für eine optische Vorrichtung. Alle oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile können mittels des im Weiteren erläuterten Herstellungsverfahrens hergestellt werden. Eine Ausführbarkeit des Herstellungsverfahrens ist jedoch nicht auf das Herstellen der oben erläuterten mikromechanischen Bauteile beschränkt.

Als Verfahrensschritt S10 wird eine Aktuationselektrode gebildet. In einem Verfahrensschritt Sil wird außerdem eine Membran mit einer zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite gebildet. Die Verfahrensschritte S10 und Sil werden derart ausgeführt, dass bei einem Betrieb des fertigen mikromechanischen Bauteils eine Potentialdifferenz ungleich Null zwischen einem ersten Potential der Aktuationselektrode und einem zweiten Potential der Membran anlegbar ist, wobei, sofern eine Potentialdifferenz ungleich Null zwischen der Aktuationselektrode und der Membran anliegt, ein Abstand zwischen der Aktuationselektrode und der zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite der Membran verringert ist.

In dem Verfahrensschritt Sil wird auch mindestens eine hervorstehende Anschlagstruktur an der zu der Aktuationselektrode ausgerichteten Membranseite der Membran ausgebildet. Das Herstellungsverfahren umfasst zusätzlich noch einen Verfahrensschritt S12, in welchem mindestens eine von der Aktuationselektrode elektrisch isolierte Aufsetzstrukturfür die mindestens eine Anschlagstruktur ausgebildet wird, welche benachbart zu der Aktuationselektrode oder von der Aktuationselektrode umrahmt angeordnet wird.

Die Verfahrensschritte S10 bis S12 können in beliebiger Reihenfolge oder zeitlich überschneidend ausgeführt werden. Beispielsweise können die Verfahrensschritte S10 und S12 gleichzeitig ausgeführt werden, indem mindestens ein elektrisch leitfähiges Material abgeschieden wird, und die Aktuationselektrode und die mindestens eine Aufsetzstruktur mittels mindestens eines Trenngrabens aus dem mindestens einen elektrisch leitfähigen Material herausstrukturiert werden. Ebenso können die Verfahrensschritte S10 und S12 gleichzeitig ausgeführt werden, indem eine Materialschicht oder ein Materialschichtstapel gebildet wird, und anschließend die Materialschicht oder der Materialschichtstapel derart dotier werden, dass die Aktuationselektrode und die mindestens eine Aufsetzstruktur mittels einer lokalen Variation einer Dotierung der Materialschicht oder des Materialschichtstapels innerhalb der Materialschicht oder des Materialschichtstapels ausgebildet werden.

Auch weitere Merkmale der oben beschriebenen mikromechanischen Bauteile können bei einem Ausführen des Herstellungsverfahrens mitausgebildet werden.