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DE102006059073A1 - Mikrospiegelanordnung - Google Patents

Mikrospiegelanordnung Download PDF

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DE102006059073A1
DE102006059073A1 DE102006059073A DE102006059073A DE102006059073A1 DE 102006059073 A1 DE102006059073 A1 DE 102006059073A1 DE 102006059073 A DE102006059073 A DE 102006059073A DE 102006059073 A DE102006059073 A DE 102006059073A DE 102006059073 A1 DE102006059073 A1 DE 102006059073A1
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micromirror
micromirrors
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mirror
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Stefan Pinter
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • 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

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Abstract

Eine Mikrospiegelanordnung (4) mit wenigstens zwei Mikrospiegeln (2), die jeweils über wenigstens eine Torsionsfeder (6) an einem Substratwafer (8) aufgehängt sind. Die Drehachsen der Mikrospiegel (2) sind im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet, um einen optischen Strahl (22) in zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander stehende Richtungen ablenken zu können. Die Mikrospiegel (2) und die Torsionsfedern (6) sind aus dem Substratwafer (8) herausstrukturiert und liegen im Wesentlichen in einer Ebene.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Mikrospiegelanordnung, für die Ablenkung eines optischen Strahls, die in Head-up-Displays, Projektoren oder Scannern eingesetzt werden kann.
  • Aus dem Stand der Technik sind Mikrospiegel bekannt, die zwei zueinander senkrecht stehende Drehachsen aufweisen, so dass Licht nicht nur in einer Ebene sondern in zwei Ebenen abgelenkt werden kann. Solche Mikrospiegel werden gegenwärtig beispielsweise für Head-up-Displays im KFZ Bereich angedacht, aber auch für andere Anwendungen, wie beispielsweise Bildprojektoren und 2-D Scanner.
  • Um die Beweglichkeit eines Mikrospiegels in zwei Ebenen zu ermöglichen, wird der Mikrospiegel üblicherweise doppelt kardanisch auf Torsionsfedern aufgehängt. Der Mikrospiegel kann dabei beispielsweise von einem inneren Kardanrahmen umgeben und über ein Paar von fluchtenden Torsions-Gelenken mit diesem inneren Kardanrahmen verbunden sein. Der innere Kardanrahmen ist Wiederum über fluchtende Torsions-Gelenke mit einem äußeren Kardanrahmen verbunden. Die kardanische Aufhängung hat jedoch den Nachteil, dass sie relativ kompliziert im Aufbau und Antrieb ist und zudem auch Nachteile aufweist bezüglich der dynamischen Eigenschaften des Mikrospiegels.
  • Alternativ können auch zwei einzelne Mikrospiegel freihängend mit nur jeweils einer Drehachse senkrecht zueinander im Strahlengang hintereinander montiert werden. Die Aufhängung bzw. das Torsionsgelenk liegt dabei in einer von der Spiegelebene verschiedenen Ebene. Die einzelnen Spiegelelemente können dabei praktisch lückenlos aneinandergereiht werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass die optische Justage der Spiegel im Strahlengang verhältnismäßig aufwändig ist. Beispielsweise ergibt sich eine unpräzise Montage, wenn die Mikrospiegel nur ein- bzw. aufgelegt werden. Ihre Lage ist dann oft undefiniert und man benötigt speziell angepasste Werkzeuge, um die Mikrospiegel exakt auszurichten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Mikrospiegelanordnung bereitzustellen, mit der ein optischer Strahl in zwei senkrecht zueinander stehende Richtungen abgelenkt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Mikrospiegelanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die Mikrospiegelanordnung hat dabei den Vorteil, dass die wenigstens zwei Mikrospiegel und ihre Aufhängung über Torsionsfedern jeweils aus einem Substratwafer herausstrukturiert werden. Dadurch ist keine aufwendige Justage der Mikrospiegel notwendig, da die Mikrospiegel und ihre Aufhängung sich in einer definierten Position bzw. im Wesentlichen in einer Ebene zueinander befinden.
  • Die vorliegende Erfindung erzielt ferner eine definierte Dämpfung der Mikrospiegel durch ein Einbringen eines geeigneten Gasmediums in das hermetisch abgeschlossene Volumen des Wafers, in dem die Spiegel angeordnet sind, vorzugsweise unter einem definierten Druck.
  • Des Weiteren erzielt die Erfindung eine definierte Dämpfung der Mikrospiegel durch das Vorsehen von zueinander versetzt angeordneten und sich teilweise überdeckenden festen und/oder beweglichen Strukturen, die an dem jeweiligen Spiegel und an dem Wafergehäuse angebracht sind. Durch Variation von Abstand und Fläche der festen und/oder beweglichen Strukturen kann die Stärke der Dämpfung des Mikrospiegels eingestellt werden.
  • Weiter erzielt die Erfindung durch das Vorsehen von zu den Spiegeln hin, gekippt angeordneten Elektroden, dass der elektrisch effektive Abstand zwischen den Elektroden und einem zugeordneten Spiegel verkürzt wird. Dadurch ist eine geringere elektrische Spannung zum Auslenken des Spiegels erforderlich. Des Weiteren wird der Drehwinkel des Spiegels nicht eingeschränkt.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung,
  • 2 eine schematische Draufsicht auf eine Struktur zur Einstellung einer Spiegeldämpfung,
  • 3 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrospiegelanordnung,
  • 4 eine schematische Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
  • 5 eine schematische Querschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und
  • 6 eine schematische Querschnittansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei den unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Wesentlichen gleiche bzw. ähnliche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.
  • In der ersten Ausführungsform, wie sie in 1 in einer Querschnittansicht dargestellt ist, besteht eine Mikrospiegelanordnung 4 beispielsweise aus wenigstens zwei Mikrospiegeln 2. Die Mikrospiegel 2 sind dabei auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten mittig bzw. entlang einer ihrer Symmetrieachsen an Torsionsfedern 6 aufgehängt. Die Torsionsfedern 6 der beiden Mikrospiegel 2 sind dabei vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet, wie in 3 in der Draufsicht gezeigt ist. Die Mikrospiegel 2 können neben der in den 1 und 2 dargestellten planaren viereckigen Form eine beliebige planare Form aufweisen, beispielsweise eine kreisförmige, ovale oder mehreckige Form oder auch eine gewölbte Form, beispielsweise in Form eines abbildenden Hohlspiegels.
  • Die Mikrospiegel 2 sind aus einem Substratwafer 8 herausstrukturiert bzw. geätzt. Dabei können die Mikrospiegel 2 beispielsweise durch anisotropes Trenchätzen und Abscheiden von elektrisch isolierenden oder leitfähigen Schichten hergestellt werden. Die Torsionsfedern 6 werden dabei ebenfalls aus dem Substratwafer 8 herausstrukturiert, indem sie durch Wegätzen von entsprechenden Bereichen des Substratwafers 8 freigelegt werden. Hierbei sind die Mikrospiegel 2 und die Torsionsfedern 6 der Mikrospiegelanordnung einstückig miteinander verbunden. Alternativ können metallische Torsionsfedern 6 vorgesehen werden, die durch additives Abscheiden erzeugt werden können. Hierbei sind die Mikrospiegel 2 und die Torsionsfedern 6 der Mikrospiegelanordnung als separate Teile aus dem Substratwafer 8 herausstrukturiert, wobei die Torsionsfedern 6 als metallische elastische Torsionsfedern ausgebildet sind.
  • Nach dem Herausbilden der Mikrospiegel 2 in dem Substratwafer 8, wird dieser auf seiner Rückseite, beispielsweise mit einem Sockelwafer 10, verschlossen. Der Sockelwafer 10 kann dabei vorzugsweise anodisch oder mit Hilfe eines Glaslots oder mit einem anderen geeigneten Haftmittel mit dem Substratwafer 8 verbunden bzw. gebondet werden. Des Weiteren kann der Sockelwafer 10 wahlweise eine Aussparung 12 im Spiegelbereich 2 aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch größere Drehwinkel für die Mikrospiegel 2 ermöglicht werden.
  • Auf der Vorderseite des Substratwafers 8 wird ein Deckwafer 16 angebracht, vorzugsweise mit einer geeigneten Vertiefung 18, um dadurch einen entsprechend großen Drehwinkel der Mikrospiegel 2 zu erlauben. Über dem Deckwafer 16 und dem Sockelwafer 10 kann der Hohlraum, in dem sich die Mikrospiegel 2 befinden, vorzugsweise hermetisch verschlossen werden. Dies hat den Vorteil, dass der Wafer anschließend mit bekannten Standardverfahren, wie beispielsweise Sägen, leicht vereinzelt werden kann.
  • Der Deckwafer 16 kann vorzugsweise zumindest teilweise oder vollständig aus einem transparenten Glas und/oder Kunststoff bestehen. Der Deckwafer 16 kann auf seiner Innenseite, die den Mikrospiegeln 2 zugewandt ist, vorzugsweise wenigstens einen Umlenkspiegel 20 enthalten, um einen optischen Strahl 22, beispielsweise einen Licht- oder Laserstrahl, von einem Mikrospiegel 2 zu dem nächsten Mikrospiegel 2 abzulenken, wie exemplarisch in dem optischen Strahlengang in den 1 und 3 bis 6 dargestellt ist. Dieser Umlenkspiegel 20 kann abhängig von seiner Funktion beispielsweise lateral versetzt zwischen den zwei einzelnen Mikrospiegeln 2 angeordnet sein, um den optischen Strahl 22 geeignet abzulenken. Des Weiteren kann der Umlenkspiegel 20 fest mit dem Deckwafer 16 verbunden oder beweglich an ihm befestigt sein.
  • Die Mikrospiegel 2 bzw. der Umlenkspiegel 20 können zur Herstellung einer leitfähigen Verbindung und/oder zur Gewährleistung optimaler Reflektionseigenschaften auf ihrer Oberfläche mit einer Metallisierung versehen werden.
  • Auf der Innenseite des Deckwafers 16 befindet sich zusätzlich wenigstens eine statische Elektrode 24 oder, wie in der zwei ten Ausführungsform in 3 gezeigt ist, mehrere statische Elektroden 24 für jeweils einen Mikrospiegel 2. Die entsprechende Elektrode 24 kann dabei für den elektrostatischen Antrieb und/oder für die kapazitive Messung einer Mikrospiegelauslenkung dienen.
  • Bei dem elektrostatischen Antrieb des Mikrospiegels 2 wird eine entsprechende Spannung an die dem Spiegel 2 zugeordnete Elektrode 24 angelegt. Dabei wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen der Elektrode 24 und dem Mikrospiegel 2 erzeugt, der hierbei als Gegenelektrode fungiert. Je kleiner der Abstand zwischen der Elektrode 24 und dem Mikrospiegel 2 ist, um so größer ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Elektrodenflächen und desto geringer ist die elektrische Spannung die angelegt werden muss. Grundsätzlich können aber auch mehrere Elektroden 24 vorgesehen werden. Abhängig davon zwischen welcher Elektrode 24 und dem Mikrospiegel 2 eine Spannung angelegt wird, wird der Mikrospiegel 2 in Richtung der jeweiligen Elektrode 24 ausgelenkt. Die Anzahl und Anordnung der Elektroden 24 in den 1 und 4 bis 6 ist lediglich beispielhaft und kann beliebig variiert werden.
  • Zur Detektion der Spiegelauslenkung kann die elektrische Kapazität zwischen den auf der Innenseite des Deckwafers 16 angebrachten Elektroden 24 und dem hierbei als Gegenelektrode fungierenden Mikrospiegel 2 gemessen werden. Wahlweise können für diesen Zweck ein, zwei oder mehr geeignet angebrachte Kapazitäten als Differenzialkondensatoren geschaltet werden. Auf diese Weise kann ein der Spiegelauslenkung proportionales elektrisches Signal erhalten werden.
  • Hierbei können eine oder mehrere elektrostatische Kapazitäten zwischen jeweils einer Elektrode 24 und dem schwenkbaren Mikrospiegel 2 gemessen werden. Eine Änderung einer Kapazität zwischen einer bestimmten Elektrode 24 und dem bewegbaren Mikrospiegel 2 ermöglicht einen unmittelbaren Rückschluss auf die Auslenkung des Mikrospiegels 2 in Richtung auf die statische Elektrode 24 zu oder von ihr weg.
  • Die Elektroden 24 für den elektrostatischen Antrieb und/oder für die kapazitive Messung der Spiegelauslenkung können optional auch auf der Vorderseite des Sockelwafers 10 angebracht sein, die nach innen zu den Mikrospiegeln 2 gerichtet ist. Hierbei kann wahlweise zusätzlich auch wenigstens eine Elektrode 24 für die kapazitive Messung und/oder die Auslenkung des Umlenkspiegels 20 vorgesehen werden, sofern dieser beweglich angeordnet ist (nicht dargestellt).
  • Die Auslegung der mechanischen Eigenschaften der Spiegel, insbesondere die Resonanzfrequenz kann beispielsweise durch die Spiegelform, Spiegeldimensionen, Steifigkeit der Torsionsfedern usw. für jeden der Mikrospiegel 2 bzw. den Umlenkspiegel 20 gesondert und unabhängig von den anderen Spiegeln vorgenommen werden. Durch das gesteuerte Anlegen von Spannungen gleicher bzw. entgegengesetzter Polarität an die Elektrode 24 und die Spiegelfläche kommt es zu wechselseitigen Anziehungs- und Abstoßungskräften zwischen der Elektrode 24 und dem Spiegel, so dass der Mikrospiegel 2 in Schwingung gebracht wird. Im Resonanzfall sind verhältnismäßig geringe Energien notwendig.
  • Im Deckwafer 16 können elektrische Durchkontaktierungen 26 realisiert werden. Auf der Rückseite des Deckwafers 16 stellen die Durchkontaktierungen 26 die elektrische Verbindung zu den Elektroden 24 her. Mit einer zusätzlichen geeigneten Metallisierung 29 auf der Rückseite kann auf der Durchkontaktierungsfläche zusätzlich ein Bonddraht 28 aufgebondet werden, um einen elektrischen Kontakt bereitzustellen.
  • Der Deckwafer 16 kann dabei vorzugsweise anodisch, wie in 4 gezeigt ist, oder mit Hilfe eines Glaslots 14, wie in den 5 und 6 gezeigt ist, oder mit einem anderen geeigneten Haftmittel mit dem Substratwafer 8 verbunden bzw. gebondet werden. Dabei kann ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallisierung 29 auf dem Deckwafer 16 und dem Substratwafer 8 hergestellt werden.
  • Zur gezielten Einstellung der Dämpfung der Mikrospiegel 2 bzw. eines beweglichen Umlenkspiegels 20 (nicht dargestellt) kann im hermetisch abgeschlossenen Volumen, in dem sich die Spiegel befinden, ein geeignetes Gasmedium, beispielsweise ein Schutzgasmedium wie Stickstoff, mit geeignetem Druck eingebracht werden.
  • Wie in 2 schematisch gezeigt, kann darüber hinaus eine vorbestimmte Dämpfung des Mikrospiegels 2 erreicht werden, indem eine Struktur 30 des Mikrospiegels 2 (somit ist die Struktur 30 beweglich) versetzt zu einer gegenüberliegenden feststehenden Struktur 32 des Substratwafers 8 angeordnet wird, wobei die beiden Strukturen 30, 32 sich teilweise überdecken.
  • Dabei können die beiden Strukturen in Form von jeweils mindestens einem Vorsprung bzw. Fingerabschnitt 33, 35 an dem Mikrospiegel 2 bzw. dem Substratwafer 8 ausgebildet sein. Die beweglichen bzw. auch teilweise flexiblen, und feststehenden Vorsprünge 33, 35 sind dabei gegenüberliegend und zueinander versetzt angeordnet, wobei sie sich teilweise überdecken. Die Stärke der Dämpfung des Mikrospiegels 2 kann hierbei über den Abstand und die Fläche der substratwaferfesten und mikrospiegelfesten Strukturen 32, 30 variiert werden. Die Flächen und/oder Abstände der Vorsprünge 33, 35 können dabei jeweils gleich sein oder variieren.
  • Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist in einer Draufsicht in 3 dargestellt, wobei eine umlaufende Glaslotfügefläche 27 zwischen dem Deckwafer 16 und dem Substratwafer 8 eingezeichnet ist. Dabei sind jeweils zwei Elektroden 24 gegenüber jeder Spiegelhälfte 2 angeordnet. Vier Elektroden 24 weisen dabei eine Metallisierung 29 für eine elektrische Zuleitung auf. Der Deckwafer 16 weist des Weiteren elektrische Durchkontaktierungen 26 auf, die eine elektrische Verbindung zu vier Elektroden 24 in 3 herstellen. Auf der Außenseite des Deckwafers 16 ist auf einer der Durchkontaktierungen 26 für einen Mikrospiegel wahlweise ein zusätzlicher Bonddraht 28 aufgebondet. Bei zwei weiteren Elektroden 24 ist ein Durchgangsloch 34 im Deckwafer 16 zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen, wobei zusätzlich ein Bonddraht 28 auf die Metallisierung 29 aufgebondet werden kann. Die einzelnen Elemente der Kontaktierung der Elektroden 24 sind jeweils nochmals in den 1 und 4-6 in einer Querschnittansicht gezeigt.
  • Des Weiteren ist in 3 der optische Strahlengang von oben dargestellt. Ferner zeigt 3 die Ablenkung des optischen Strahls 22, bei unterschiedlichen Auftreffpunkten auf den Umlenkspiegel 20 und den nachgeordneten Mikrospiegel 2.
  • In der zweiten Ausführungsform (3) und in den nachfolgend näher erläuterten dritten bis fünften Ausführungsformen (4-6) ist der Sockelwafer 10 zeichnerisch nicht dargestellt. Tatsächlich können aber diese Ausführungsformen ebenfalls einen Sockelwafer 10, wie in 1 gezeigt ist, aufweisen.
  • In der dritten Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, ist der Substratwafer 8 mit dem Deckwafer 16 beispielsweise über anodisches Bonden verbunden. Der elektrische Kontakt kann dabei durch eine Aussparung bzw. entsprechende Durchgangslöcher 34 erfolgen. Dabei kann ein Bonddraht 28 auf eine entsprechende Metallisierung 29 aufgebondet werden. Die Elektroden 24 sind bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform (1, 3, 4) im Wesentlichen parallel zu der der Ausgangslage der Mikrospiegel 2 angeordnet.
  • Der Deckwafer 16 ist vorzugsweise so geformt, dass wahlweise ein oder mehrere zusätzliche optische Elemente, wie beispielsweise wenigstens eine Linse 36 und/oder wenigstens ein Eintritts- bzw. Austrittsfenster 38, vorgesehen werden kön nen. Die Ein- und Austrittsfenster 38 können dabei beispielsweise unter verschiedenen Winkeln im Deckwafer 16 angeordnet werden, je nach Einsatzzweck. Des Weiteren kann wahlweise eine zusätzliche Justagestruktur (nicht dargestellt) zum Justieren der Wafer und/oder wenigstens ein Vereinzelungsgraben (nicht dargestellt) zum anschließenden Trennen der Wafergehäuse vorgesehen werden. Der Deckwafer 16 mit den zuvor genannten zusätzlichen Elementen kann dabei durch Verfahren, wie beispielsweise Tiefziehen, hergestellt werden. Dies gilt natürlich auch für den Sockelwafer 10.
  • Die vierte Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 5 dargestellt ist, unterscheidet sich von der ersten bis dritten Ausführungsform (1, 3, 4) im Wesentlichen dadurch, dass die Flächen der Elektroden 24 auf der Innenseite des Deckwafers 16 geneigt angeordnet sind bzw. gegenüber der Ausgangslage der Mikrospiegel 2 geeignet gekippt sind. Diese Kippung der Fläche der Elektroden 24 hat den Vorteil, dass der elektrisch effektive Abstand zwischen den Elektroden 24 und den Mikrospiegelflächen, die als Gegenelektroden fungieren, verringert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass, zur Auslenkung der Spiegel 2 um vorbestimmte Winkel, durch die gekippte Elektrodenfläche eine geringere elektrische Spannung erforderlich ist. Wie oben bereits beschrieben gilt, dass je kleiner der Elektrodenabstand bei gleicher Spannungsdifferenz ist, um so größer ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Elektrodenflächen. Zur Auslenkung der Spiegel 2 um einen bestimmten Winkel, ist, im Vergleich mit den Elektrodenkonfigurationen der ersten bis dritten Ausführungsform, durch die gekippten Elektrodenflächen eine geringere elektrische Spannung erforderlich. Generell sind niedrigere Spannungen im Betrieb vorteilhaft, da die Gefahr elektrischer Überschläge verringert werden kann. Des Weiteren kann der Aufwand für die Erzeugung, Leitung und Isolation der Hochspannung reduziert werden. Dadurch können Sicherheitsaspekte positiv beeinflusst werden.
  • Bei der vierten Ausführungsform ist ein Glaslot 14 zum Verbinden bzw. Fügen des Substratwafers 8 mit dem Deckwafer 16 vorgesehen. Im Deckwafer 16 sind elektrische Durchkontaktierungen 26 vorgesehen, die auf der Innenseite des Deckwafers 16 eine elektrische Verbindung zu den schräg angebrachten Elektroden 24 herstellen.
  • Die fünfte Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 6 gezeigt ist, weist wie die vierte Ausführungsform gekippte Elektrodenflächen auf. Des Weiteren ist ebenfalls ein Glaslot 14 zum Verbinden bzw. Fügen des Substratwafers 8 mit dem Deckwafer 16 vorgesehen. Dabei kann jedoch zusätzlich ein Abstandshalter 42 vorgesehen werden. Der Abstandshalter 42 hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Deckwafer 16 und dem Substratwafer 8 definiert eingestellt und umlaufend über den ganzen Wafer im Wesentlichen eingehalten werden kann. Dies hat weiter den Vorteil, dass ein vorbestimmter und homogener Abstand von Deckwafer 16 und Substratwafer 8 die Einstellung eines korrekten optischen Strahlengangs einfach zulässt.
  • Wahlweise kann an der Stelle des Abstandhalters 42 ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallisierung auf dem Deckwafer 16 und dem Substratwafer 8 hergestellt werden. Der Substratwafer 8 kann hierzu eine Metallisierung 29 für eine elektrische Zuleitung aufweisen, die über eine Metallisierung des Abstandhalters 42 mit einer elektrischen Kontaktierung der Deckwaferelektrode 24 verbunden ist. Dabei kann ein Bonddraht 28 auf dem Substratwafer 8 aufgebondet werden. Soll die elektrische Zuleitung über den Substratwafer 8 erfolgen, so kann im Bereich der Glaslotfügefläche 27 die Metallisierung 29 mit einer zusätzlichen Isolationsschicht 48 versehen werden.
  • Bei allen Ausführungsformen der Erfindung können jeweils die Flächen der Elektroden 24 wahlweise gekippt und/oder im Wesentlichen parallel zu der Ausgangslage der Mikrospiegel 2 bzw. der Umlenkspiegel 20 angeordnet sein. Des Weiteren können die Substratwafer 8 und die Deckwafer 16 bzw. die Substratwafer 8 und die Sockelwafer 10 mittels anodischem Bonden, einem Glaslot 14 oder mit einem anderen geeigneten Haftmittel oder Verfahren (Kleben) miteinander verbunden werden. Dabei kann ein Abstandshalter 42 vorgesehen sein und eine zusätzliche elektrische Isolationsschicht 48 auf der Metallisierung 29, um eine elektrische Zuleitung über den Substratwafer 8 bereitzustellen.
  • Des Weiteren können alle Ausführungsformen der Erfindung einen Deckwafer 16 mit zusätzlichen optischen Elementen, wie beispielsweise wenigstens eine Linse 36 und/oder wenigstens ein Eintritts- bzw. Austrittsfenster 38 aufweisen, sowie wahlweise zusätzlich Justagestrukturen und/oder Vereinzelungsgräben. Des Weiteren kann die Dämpfung der Spiegel eingestellt werden, beispielsweise mittels einer Anordnung gemäß 2. Ferner können die Gehäuse aller Ausführungsformen vorzugsweise hermetisch verschlossen werden. Wahlweise kann in das hermetisch abgeschlossene Volumen, in dem sich die Spiegel befinden, zusätzlich ein geeignetes Gasmedium unter einem vorbestimmten Druck eingefüllt werden, um eine definierte Dämpfung einzustellen. Darüber hinaus können bei allen Ausführungsformen der Erfindung Differenzialkondensatoren geschaltet werden und die Elektroden 24 dem elektrostatischen Antrieb und/oder der kapazitiven Messung der Spiegelauslenkung dienen.

Claims (11)

  1. Mikrospiegelanordnung (4) aufweisend wenigstens zwei Mikrospiegel (2), die jeweils über wenigstens eine Torsionsfeder (6) an einem Substratwafer (8) aufgehängt sind, wobei die Drehachsen der Mikrospiegel (2) im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind, um einen optischen Strahl (22) in zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander stehende Richtungen ablenken zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospiegel (2) und die Torsionsfedern (6) aus dem Substratwafer (8) herausstrukturiert sind und im Wesentlichen in einer Ebene liegen.
  2. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 1, wobei der Substratwafer (8) an seiner Unterseite mit einem Sockelwafer (10) verschlossen ist, der vorzugsweise im Bereich der Mikrospiegel (2) wenigstens eine Aussparung (12) aufweist.
  3. Mikrospiegelanordnung Anspruch 1 oder 2, wobei der Substratwafer (8) auf seiner Oberseite mit einem Deckwafer (16) vorzugsweise hermetisch verschlossen ist und wobei wenigstens ein Umlenkspiegel (20) lateral versetzt zu zwei Mikrospiegeln (2) an dem Deckwafer (16) statisch oder beweglich angeordnet ist.
  4. Mikrospiegelanordnung nach Anspruch 3, wobei das hermetisch abgeschlossene Volumen eines Wafers, in dem sich die Mikrospiegel (2) und der Umlenkspiegel (20) befinden, zur Dämpfung der Spiegel mit einem Gasmedium vorzugsweise unter einem vorbestimmten Druck gefüllt ist, wobei das Gasmedium vorzugsweise ein Schutzgas ist.
  5. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für eine vorbestimmte Dämpfung des Mikrospiegels (2) eine Struktur (30) des Mikrospiegels (2) versetzt zu einer gegenüberliegenden Struktur (32) des Substratwafers (8) angeordnet ist, wobei die beiden Strukturen (30, 32) sich teilweise überdecken.
  6. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei an dem Deckwafer (16) und/oder auf einem Boden des Sockelwafers (10) Elektroden (24) zum elektrostatischen Antrieb und/oder zur kapazitiven Messung einer Mikrospiegelauslenkung angeordnet sind.
  7. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mikrospiegel (2) und/oder der Umlenkspiegel (20) als Gegenelektrode ausgebildet sind, indem sie beispielsweise mit einer Metallisierung versehen sind.
  8. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens eine Elektrode (24) in einer Ebene parallel zu der Ausgangslage des jeweiligen Mikrospiegels (2) in dem Wafergehäuse angeordnet ist, beispielsweise im Deckwafer (16) oder im Sockelwafer (10).
  9. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens eine Elektrode (24) gekippt zu der Ausgangslage des jeweiligen Mikrospiegels (2) in dem Wafergehäuse angeordnet ist, beispielsweise im Deckwafer (16) und/oder im Sockelwafer (10).
  10. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei der Substratwafer (8) und der Deckwafer (16) und/oder der Substratwafer (8) und der Sockelwafer (10) anodisch und/oder mit Hilfe eines Glaslots (14) und/oder mit einem anderen geeigneten Haftmittel verbunden werden können.
  11. Mikrospiegelanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der Deckwafer (16) einen wenigstens teilweise um laufenden Abstandshalter (42) aufweist, wobei wahlweise ein elektrischer Kontakt zwischen Metallisierungen auf dem Deckwafer (16) und dem Substratwafer (8) vorhersehbar ist, wobei vorzugsweise eine Isolationsschicht (48) zumindest in einem Bereich der Metallisierung (29) auf dem Substratwafer (8) vorhersehbar ist.
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