DE102014225934B4

DE102014225934B4 - Elektrostatisch auslenkbares mikromechanisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102014225934B4
Application number: DE102014225934.7A
Authority: DE
Inventors: Sergiu Langa; Holger Conrad; Harald Schenk; Michael Stolz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2034-12-16
Also published as: DE102014225934A1; US20160173001A1; US10483876B2

Abstract

Mikromechanisches Bauelement mit einem auslenkbaren Element, wobei das auslenkbare Element einen elektrostatischen Aktor aufweist, der als ein sich entlang und in einer Auslenkungsrichtung (30) beabstandet von einer neutralen Faser (16) des auslenkbaren Elementes erstreckender Plattenkondensator (14) mit einer distalen Elektrode (18) und einer proximalen Elektrode (20) ausgebildet ist, wobei die proximale Elektrode (20) zwischen der distalen Elektrode (18) und der neutralen Faser (16) angeordnet ist, und der Plattenkondensator (14) entlang einer Richtung (12) in Segmente (22) eingeteilt ist, zwischen denen die distale Elektrode (18) an Segmentgrenzen (24) mechanisch fixiert ist, so dass durch eine Beaufschlagung des Plattenkondensators (14) mit einer Spannung das auslenkbare Element entlang der Richtung (12) in die oder entgegen der Auslenkungsrichtung (30) ausgelenkt wird, wobei die proximale Elektrode (20) an einer der distalen Elektrode (18) zugewandten Seite eines Isolationsmaterials des auslenkbaren Elementes angeordnet und entlang der Richtung (12) strukturiert ist, um an den Segmentgrenzen (24) Lücken (64) aufzuweisen, so dass an den Segmentgrenzen (24) die distale Elektrode (18) an dem Isolationsmaterial in einer von der proximalen Elektrode (20) lateral beabstandeten Weise mechanisch befestigt ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein elektrostatisch auslenkbares mikromechanisches Bauelement bzw. ein Bauelement mit einem elektrostatisch arbeitenden Aktor zum Auslenken des mechanischen Bauelements mittels eines zum bimorphen Auslenkungsprinzip ähnlichen Prinzips.
Mikromechanische Bauelemente mit auslenkbaren Elementen wie z. B. Balken bzw. Cantilevern oder Platten bzw. Membranen finden in einer Vielzahl von technischen Gebieten Anwendung, wie z. B. zur Strahlablenkung bei Projektoren oder SLMs (Spatial Light Modulators), um nur ein repräsentatives Beispiel zu nennen.
Vorwiegend werden in Mikro- oder Nanoaktoren als Antriebsprinzip zur Auslenkung die elektrostatische Anziehungskraft verwendet. Auslenkbares Element und eine feste Elektrode werden mit unterschiedlichem Potenzial beaufschlagt, um durch die elektrostatische Anziehungskraft zwischen denselben eine Auslenkung hervorzurufen. Die Kraft ist dabei indirekt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen dem als erste Elektrode fungierenden auslenkbaren Element und der festen Elektrode. Aufgrund dieses Zusammenhangs kommt es bei Überschreitung einer bestimmten Potenzialdifferenz zu einem sogenannten „Pull-In-Effekt”, bei dem das auslenkbare Element zur festen Elektrode hin beschleunigt wird und sie berührt. Aufgrund dessen ist bei einem elektrostatischen Antrieb mittels starrer Elektrode auf einen ausreichenden Abstand zwischen auslenkbarem Element und starrer Elektrode zu achten, was wiederum die Notwendigkeit der Verwendung hoher Spannungen nach sich zieht, um einen Ausgleich dafür zu schaffen, dass durch den vergrößerten Abstand die elektrostatische Kraft geringer ist. Dabei sind Spannungen von 100 Volt oder mehr nicht unüblich, was wiederum andere Probleme hervorruft.
Daneben gibt es bimorph auslenkbare Strukturen. Thermomechanische Bimorphstrukturen beispielsweise nutzen die unterschiedliche Ausdehnung von unterschiedlichen Materialien aus, indem Heizstrukturen angeordnet werden, um das bimorphe Prinzip zum Auslenken auszunutzen. Die Ansprechzeiten sind hier allerdings gering, die für hohe Auslenkungen notwendigen Temperaturdifferenzen hoch und auch die Materialauswahl ist naturgemäß eingeschränkt und all das sind Nachteile bei der Umsetzbarkeit. Ein anderes bimorphes Prinzip nutzt piezoelektrische oder elektrostriktive Elemente, um ein auslenkbares Element bimorph auszulenken. Hier bildet der Umgang mit den hierfür notwendigen Materialien ein Problem, denn sie verhindern eine Integration in übliche Halbleiterherstellungsprozesse. Überhaupt ist die Erzeugung solcher Antriebsstrukturen aufwendig und teuer.
Ein Ansatz, diese Probleme zu überwinden, wird in der WO 2012095185 A1 vorgestellt. 21 zeigt ein mikromechanisches Bauelement, das dort beschrieben wird. Hier wird eine des bimorphen Prinzips ähnliche Auslenkung dadurch erzielt, dass beabstandet von der neutralen Faser des auslenkbaren Elements durch elektrostatische Anziehungskraft eine Querkontraktion oder Querdehnung in lateraler Richtung erzeugt wird, die wiederum das auslenkbare Element verkrümmt. 21 zeigt das mikromechanische Bauelement im Querschnitt. Das mikromechanische Bauelement von 21 weist ein auslenkbares Element 10 auf, das balkenförmig oder membranförmig gebildet ist. Der Querschnitt verläuft in Dickenrichtung. Insbesondere weist das auslenkbare Element 10 einen Balken oder eine Membran 20 auf, durch die die neutrale Faser 16 des auslenkbaren Elements 10 verläuft, wobei auf einer Seite des Balkens oder der Membran 20, d. h. beabstandet von der neutralen Faser 16, ein Plattenkondensator 14 gebildet ist. Eine proximale Elektrode des Kondensators 14 wird durch den Balken oder die Membran 20 selbst gebildet. Eine distale Elektrode 18 des Plattenkondensators 14 liegt dem Balken oder der Membran 20 gegenüber. Dabei ist der Plattenkondensator 14 in einer lateralen Richtung 12 in Segmente 22 eingeteilt, zwischen denen die distale Elektrode 18 und die proximale Elektrode 20 an Segmentgrenzen 24 zwischen den Segmenten 22 mechanisch verbunden sind. Beide Elektroden 20 und 18 sind lateral kontinuierlich ausgeführt. Bei Beaufschlagung des Plattenkondensators 14 mit einer Spannung bewirkt die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den Elektroden 18 und 20 nun eine Querausdehnung, die bewirkt, dass das auslenkbare Element 10 entlang der Richtung 12 ausgelenkt wird, und zwar so, dass die neutrale Faser 16 mehr gekrümmt wird als der Plattenkondensator 14. Verglichen zu den elektrostatischen Aktoren, die eingangs beschrieben wurden, wird gemäß 21 ein dem bimorphen Prinzip ähnliches Prinzip ausgenutzt. Elektroden 20 und 18 sind im Wesentlichen starr. In anderen Worten ausgedrückt, soll keine Verbiegung einer oder beider Elektroden 18, 20 pro Segment erzielt werden, welche Biegungen dann von Segment an Segment weitergebeben werden, sondern die Ausdehnung im Abstand des Kondensators 14 von der neutralen Faser 16 bewirkt gemäß des bimorphen Prinzips die Verkrümmung. Deshalb sind Probleme, wie z. B. der Pull-in-Effekt, nicht zu befürchten. Dies wiederum ermöglicht eine enorm kleine Ausführung des Abstandes zwischen den Elektroden 18 und 20 und damit einhergehend wiederum enorme elektrostatische Anziehungskräfte, um ausreichend Querdehnung zu erzeugen. Hinzu kommt, dass aufgrund des soeben erläuterten, dem bimorphen Prinzip ähnlichen Auslenkungsprinzips das auslenkbare Element 10 biegesteif sein kann und sogar soll. Aus diesem Grund sind mit dem mikromechanischen Bauelement von 21 auch Kraftübertragungen möglich bzw. eine hohe Stabilität gegenüber extern hervorgerufenen Bewegungen.
Ein Problem bei der Herstellung der in der obigen WO-Schrift vorgestellten mikromechanischen Bauelemente besteht in der Realisierung des Plattenkondensators 14. Wie es in 21 gezeigt ist, sind die Elektroden 18 und 20 voneinander durch Abschnitte 26 einer Isolationsschicht elektrisch isoliert, die an den Segmentgrenzen 24 angeordnet sind und somit sowohl die elektrische gegenseitige Isolation als auch die vorerwähnte mechanische Verbindung herstellen. In anderen Worten ausgedrückt, bilden die Abschnitte 26 isolierende Abstandshalter, die sich vertikal bzw. in Dickenrichtung zwischen den Elektroden 18 und 20 befinden. Es ist die Strukturierung dieser in 21 straffiert dargestellten Isolationsschicht, die bei der Herstellung des mikromechanischen Bauelements von 21 Probleme bereitet. Während nämlich obere Elektrode 18 und die der oberen Elektrode 18 zugewandte Seite des Balkens oder der Membran 20 eine Topographie auf Mikrometerskala aufweisen können, sollte die einander zugewandte Oberfläche derselben auf jeden Fall im Sinne der Rauheit, d. h. auf Nanometerskala, glatt sein, denn Abweichungen von dieser Glattheit führen zu elektrischen Spannungsspitzen und Durchbrüchen, d. h. begrenzen also die anlegbare Spannung und damit die Lebensdauer oder erzielbare Auslenkung. Das Erzielen dieser Glattheit stellt aber aus den folgenden Gründen ein Problem dar. Bei der Herstellung werden die Lücken 28 zwischen den Abstandshaltern 26 bzw. die Hohlräume 28 der Segmente 22 zwischen den Elektroden 18 und 20 mit Opfermaterial gefüllt, das nach der Aufbringung der Elektrode 18 wieder entfernt werden muss. Das Material, aus dem die Abstandshalter 26 bestehen, muss somit inert gegen die Ätzung des Opfermaterials in diesen Lücken 28 sein, da ansonsten die Isolationsinseln bzw. Abstandshalter 26 bei der Opferschichtätzung angegriffen oder gar entfernt werden würden. Es ist nun eben genau die Strukturierung der Isolationsinseln 26, die bei der Herstellung des mikromechanischen Bauelements gemäß 21 die größte Schwierigkeit bereitet. Das Material der Isolationsinseln kann beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid sein. Solche Materialien werden hauptsächlich durch Trockenätzung, wie z. B. reaktives Ionenätzen (RIE) strukturiert. Eine Nassätzung mittels Ätzflüssigkeit wäre zwar prinzipiell möglich, liefert aber eine schlechtere laterale Auflösung, da die Ätzung isotrop ist, d. h. die Maske hier unterätzt wird. Daher ist die Trockenätzung die bevorzugte Strukturierungsvariante für die Isolationsschicht zwischen den Elektroden 18 und 20. Um die Trockenätzung gut in der Tiefe kontrollieren zu können, benötigt man normalerweise eine sogenannte „Ätzstoppschicht”, die unter der zu ätzenden Schicht, d. h. hier dem Opfermaterial an den Stellen 28, liegen soll. Wie es in 21 gezeigt ist, befindet sich an diesen Stellen 28 die untere Elektrode 20, nämlich der Balken bzw. die Membran 20. Die untere Elektrode 20 ist allerdings als Ätzstoppschicht für die Strukturierung der Isolationsschicht wenig geeignet, weil eine Trockenätzung dazu tendiert, die untere Elektrode nicht unerheblich anzuätzen, was wiederum die Rauigkeit der der oberen Elektrode 18 zugewandten Seite des Biegebalkens bzw. der Membran 20 erhöht. Wie aber schon erwähnt wurde, sollte die untere Elektrode 20 bzw. der Balken/Membran 20 an der der oberen Elektrode 18 zugewandten Oberfläche auf Nanometerskala glatt sein. Es ist also nicht ohne Weiteres möglich, die Isolationsinseln 26 mit Trockenätzung und Ätzstopp auf der unteren Elektrode 20 derart zu strukturieren, dass nach dieser Ätzung die Oberfläche der unteren Elektrode 20 die gewünschte sehr geringe Rauheit aufweist. Hinzu kommt, dass zur Erzielung eines maximalen Auslenkungseffektes eine Topographie der unteren und oberen Elektrode 18, 20 des Plattenkondensators 14 gewünscht ist, wie z. B. ein segmentweiser V-förmiger Querschnitt des Zwischenraums 28 zwischen den Elektroden 18 und 20 mit einer entsprechenden V-förmigen Topographie der der oberen Elektrode 18 zugewandten Seite des Balkens bzw. der Membran 20. Solche Topographien sind schwierig herstellbar. Wird eine gewünschte Topographie auf der der oberen Elektrode 18 zugewandten Seite des Balkens bzw. der Membran 20 hergestellt, dann werden nachfolgende technologische Schritte von dieser Topographie stark beeinflusst und müssen in Abhängigkeit von dieser Topographie anders optimiert werden, als dies bei einer völlig planaren Ausbildung des Plattenkondensators 14 der Fall wäre, wie es in 21 der Einfachheit halber dargestellt ist. Zu diesen nachfolgenden Schritten gehört insbesondere auch die Strukturierung der Isolationsschicht zur Erzeugung der Isolationsinseln 26. Dies verschlechtert die Situation bei der Erzeugung der Isolationsinseln noch weiter.
Die EP 1 832 550 A1 beschreibt ein Elektrostatisches Betätigungsverfahren für mikroelektromechanische Systeme, umfassend: – Bereitstellen einer ersten Elektrode, die mit einem beweglichen Teil des mikroelektromechanischen Systems verbunden ist, und – Bereitstellen mindestens einer zweiten Elektrode verbunden mit demselben beweglichen Teil des mikroelektromechanischen Systems, wobei zwischen den ersten und zweiten Elektroden ein Spalt vorhanden ist, wobei die erste und die zweite Elektrode unter Verwendung eines elektrisch nicht leitenden Materials voneinander elektrisch isoliert sind, – induzieren einer Ladung in den Elektroden, die eine Kraft zwischen den Elektroden erzeugt, wobei die Kraft zwischen den Elektroden, die Verformung des beweglichen Teils des mikroelektromechanischen Systems bewirkt. Die Erfindung betrifft auch einen elektrostatischen Aktuator mit integrierten Elektroden für mikroelektromechanische Systeme.
Die US 2004/0 056 742 A1 beschreibt eine elektrostatische Vorrichtung, die eine erste flexible Elektrode umfasst, auf der eine Mehrzahl von zweiten Elektroden so angebracht ist, dass sie sich mit der ersten Elektrode bewegen. Beim Aufbringen einer elektrischen Ladung bewirkt die oder jede zweite Elektrode eine Ablenkung der ersten Elektrode, deren Auslenkung durch die Bewegung der zweiten Elektrode damit verstärkt wird. Eine Vielzahl von verschiedenen Konstruktionen der Vorrichtung sind möglich, um eine Bewegung der ersten Elektrode in einer Vielzahl von Richtungen und auch verschiedene Arten von in und außerhalb der ebenen Bewegung, einschließlich Rotation und Verdrehen, vorzusehen. Die Struktur ermöglicht es dem Gerät, auf Spannungsniveaus zu arbeiten, die mit integrierten Schaltungen kompatibel sind, und die Herstellung der Vorrichtung, mittels Techniken zur Erzeugung integrierter Schaltung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein mikromechanisches Bauelement mit einem elektrostatischen Auslenkungsprinzip und den Vorteilen einer bimorphen bzw. der bimorphen Auslenkung ähnlichen Auslenkung zu schaffen, das leichter herstellbar ist und/oder ein besseres Betriebsverhalten aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der anhängigen unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass ein mikromechanisches Bauelement mit dem bimorphen Prinzip ähnlicher Auslenkung durch einen sich entlang und beabstandet von der neutralen Faser des auslenkbaren Elements erstreckenden Plattenkondensator hinsichtlich des Herstellungsaufwandes und/oder hinsichtlich seiner Betriebseigenschaften, wie z. B. maximaler anlegbarer Spannung bzw. Auslenkbarkeit, verbessert werden kann, wenn die proximale Elektrode strukturiert wird, um an dem Segmentgrenzen, an denen die distale Elektrode mechanisch fixiert ist, Lücken aufzuweisen, um von der distalen Elektrode lateral beabstandet zu sein. Dies vermeidet die Probleme der Erzeugung einer Rauheit der der distalen Elektrode zugewandten Oberfläche der unteren Elektrode, wie sie durch eine Ätzung einer Isolationsschicht zum Vorsehen von Abstandshaltern zwischen distaler und proximaler Elektrode an den Segmentgrenzen notwendig wäre.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Anmeldung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die Zeichnungen näher erläutert, unter welchen
1 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem eine Isolationsschicht durchgängig in Segmentaneinanderreihungsrichtung zwischen proximaler und distaler Elektrode angeordnet ist;
2 eine Querschnittansicht eines mikromechanischen Bauelementes zeigt, bei dem im Unterschied zu der Darstellung von 1 die proximale Elektrode nicht durch den Balken/die Membran gebildet ist, sondern durch eine eigens vorgesehene Schicht darauf;
3 eine Querschnittansicht eines mikromechanischen Bauelementes zeigt, bei dem im Unterschied zur 1 die proximale Elektrode eine mit einer Topographie versehene der distalen Elektrode zugewandte Seite aufweist;
4 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zur 3 die distale Elektrode planar gebildet ist;
5 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem der Spalt zwischen distaler und proximaler Elektrode in den Segmenten eine im Wesentlichen konstante Dicke in Segmentaufeinanderfolgerichtung aufweist;
6 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zur 5 die Spalte distal von der neutralen Faser wegweisend ausgestülpt bzw. gewölbt sind;
7 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zur 1 die Isolationsschicht mit Topographie versehen ist bzw. keine gleichförmige Dicke aufweist;
8 eine mögliche schematische Draufsicht auf ein mikromechanisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, wonach das auslenkbare Element als einseitig eingespannter Balken ausgebildet ist;
9 eine Draufsicht eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zur 8 der den elektrostatischen Aktor bildende Plattenkondensator beabstandet vom Aufhängungsort und/oder beabstandet von einem dem Aufhängungsort beabstandeten Ende des Balkens angeordnet ist;
10 eine Seitenansicht eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem Aktoren in Form von Plattenkondensatoren beiderseits einer neutralen Faser des hier exemplarisch als einseitig eingespannter Balken ausgebildeten auslenkbaren Elements zur entweder gegenseitigen Unterstützung in Form einer gleichgerichteten Auslenkung oder wechselweisen Auslenkung in entgegengesetzte Ausrichtung angeordnet sind;
11 eine Draufsicht eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem das auslenkbare Element als Membran ausgebildet ist;
12 eine Draufsicht eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem eine Segmentweite der Segmente in Segmentaufeinanderfolgerichtung variiert;
13 eine schematische Querschnittansicht eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, um das dem bimorphen Auslenkungsprinzip ähnliche Prinzip bei der Auslenkung des auslenkbaren Elementes bei Anlegen der Spannung zu veranschaulichen;
14 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel von 1 keine kontinuierliche Isolationsschicht zwischen proximaler und distaler Elektrode verwendet wird, sondern eine strukturierte proximale Elektrode vorgesehen ist;
15 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes zeigt, bei dem im Unterschied zur 14 die Isolationsschicht mit einer Topographie versehen ist;
16 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem bereits die der distalen Elektrode zugewandte Seite des Isolationsmaterials, an der die proximale Elektrode gebildet und strukturiert ist, und an der die distale Elektrode an den Segmentgrenzen fixiert ist, mit einer Topographie versehen ist, der die proximale Elektrode in Form einer konform aufgebrachten Schicht folgt, und bei welchem auch die Spalte innerhalb der Segmente aus einer Aufeinanderfolgende einer konformen Abscheidung eines Opfermaterials und der distalen Elektrode mit anschließender Entfernung des Opfermaterials hervorgeht;
17 einen Querschnitt eines mikromechanischen Bauelementes gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem im Unterschied zur 14 die Abschnitte der proximalen Elektrode nicht als planare Schicht ausgebildet ist;
18a–18j jeweils eine räumliche Darstellung von Ergebnissen von Prozessschritten eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelementes veranschaulichen, das demjenigen von 17 entspricht;
19a–19j jeweils eine räumliche Darstellung von Ergebnissen von Prozessschritten eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelementes veranschaulichen, das demjenigen von 16 entspricht;
20 eine mögliche Draufsicht auf ein mikromechanisches Bauelement gemäß 14 stellvertretend auch für Bauelemente gemäß einer der 15 bis 19j zeigt; und
21 eine Querschnittansicht eines bekannten mikromechanischen Bauelements mit elektrostatisch arbeitendem Aktor, dessen Funktionsweise an dem bimorphen Prinzip angelehnt ist.
1 zeigt ein mikromechanisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung. Das mikromechanische Bauelement, das allgemein mit 2 angezeigt ist, umfasst ein auslenkbares Element 10, das einen elektrostatischen Aktor aufweist, der als ein sich entlang und beabstandet von einer neutralen Faser 16 des auslenkbaren Elements 10 erstreckender Plattenkondensator 14 mit einer distalen Elektrode 18 und einer proximalen Elektrode 20 ausgebildet ist, wobei die distale Elektrode 18 auf einer der neutralen Faser 16 abgewandten Seite des Plattenkondensators 14 angeordnet ist, und der Plattenkondensator 14 entlang einer lateralen Richtung 12 in Segmente 22 eingeteilt ist, zwischen denen die distale Elektrode 18 an Segmentgrenzen 24 mechanisch fixiert ist, so dass durch eine Beaufschlagung des Plattenkondensators 14 mit einer Spannung U das auslenkbare Element 10 entlang der Richtung 12 in einer dem bimorphen Prinzip ähnlichen Weise auslenkbar ist, nämlich in 1 in die Richtung 30, entlang der der Plattenkondensator 14 von der neutralen Faser 16 beabstandet ist, d. h. quer zum Plattenkondensator 14.
In anderen Worten ausgedrückt, ist das auslenkbare Element 10 schichtförmig aufgebaut. Die Schichtstapelrichtung verläuft entlang der Richtung, in die das auslenkbare Element durch das Anlegen der Spannung U ausgelenkt wird, d. h. 30 in 1. In dieser Schichtstapelrichtung bzw. Dickenrichtung 30 gemessen nimmt der Plattenkondensator 14 vorzugsweise nur einen geringen Raum ein. Beispielsweise beträgt ein Abstand der distalen, d. h. von der neutralen Faser 16 weg weisenden Seiten der proximalen Elektrode 16 und der distalen Elektrode 18 des Plattenkondensators 14 an den Segmentgrenzen 24, in 1 mit d_P bezeichnet, weniger als 1/5 oder alternativ sogar weniger als 1/20 der Gesamtdicke D des auslenkbaren Elements 10 gemessen in der gleichen Richtung 30. Auf diese Art und Weise ist der Abstand d_PnF zwischen der distalen Seite der unteren Elektrode 18 und der neutralen Faser 16 groß und beträgt beispielsweise mehr als 80% der Hälfte der Dicke D des auslenkbaren Elements 10, so dass die laterale Dehnung bzw. laterale Spannung, die durch den Plattenkondensator 14, wie nachfolgend noch näher erörtert, in dem auslenkbaren Element 10 induziert wird, mit einem großen Hebel, der etwa d_PnF entspricht, zur Auslenkung des auslenkbaren Elements 10 ausgenutzt werden kann.
Wie bereits erwähnt, ist der Plattenkondensator 14 entlang der Richtung 12 in Segmente 22 eingeteilt, zwischen denen die Elektroden 18 und 20 an den Segmentgrenzen 24 mechanisch miteinander verbunden sind. In jedem Segment 22 sind die Elektroden 18 und 20 über einen Spalt 32 voneinander getrennt. Bei dem Spalt 32 kann es sich um einen Luftspalt handeln oder um einen geschlossenen Hohlraum, wie es nachfolgend noch erörtert wird, oder der Spalt 32 kann auch mit einem Fluid gefüllt sein oder mit einem anderen Material, das im Vergleich zu den anderen Materialien des auslenkbaren Elements 10 weich ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 sind nun die proximale Elektrode 18 und die distale Elektrode 20 in der Richtung 12 über die Segmente 22 und Segmentgrenzen 24 hinweg durchgängig gebildet, d. h. sie besitzen keine Ausnehmung oder Aussparung bzw. Lücken. Wie beschrieben sind an den Segmentgrenzen 24 die Elektroden 18 und 20 mechanisch miteinander verbunden., Um dieseleben an dieseb Orten bzw. den Grenzen 24 auch elektrisch gegeneinander zu isolieren, ist eine Isolationsschicht 34 in einer in der Richtung 12 über die Segmente 22 und Segmentgrenzen 24 hinweg durchgängig gebildeten Art und Weise zwischen der distalen Elektrode 18 und der proximalen Elektrode 20 vorgesehen. Wie es noch aus der nachfolgenden Erörterung eines Ausführungsbeispiels für eine Herstellung eines mikromechanischen Bauelements 2 gemäß 1 deutlich werden wird, ermöglicht es die durchgängige Isolationsschicht 34, eine Glattheit der der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite der proximalen Elektrode 20 zu bewahren. Das heißt, die Isolationsschicht 34 schützt diese distale Seite der proximalen Elektrode 20 gegenüber Produktionsprozessen, die nachher beispielsweise zur Erzeugung der distalen Elektrode 18 angewendet werden. Auf diese Art und Weise können Spannungsspitzen aufgrund von Rauheit der distalen Seite der proximalen Elektrode 20 verhindert werden, d. h. die Spannung U kann höher gewählt werden, da Spannungsspitzen besser unterdrückt werden können. Dies wiederum ermöglicht eine größere Auslenkung des Elements 10 in Richtung 30.
Im Folgenden soll noch auf verschiedene Varianten aufmerksam gemacht werden, hinsichtlich derer das Ausführungsbeispiel von 1 noch variiert werden kann bzw. auf verschiedene Arten und Weisen, in welchen das Ausführungsbeispiel von 1 umgesetzt werden kann.
1 zeigte beispielsweise die Möglichkeit, wonach die proximale Elektrode 20 gleichzeitig das Gros, d. h. den überwiegenden Volumenanteil des auslenkbaren Elements 10 ausmachte, wie z. B. einen Volumenanteil größer 90%. In anderen Worten ausgedrückt, besitzt das auslenkbare Element 10 von 1 einen Balken oder eine Membran als Träger, durch den die neutrale Faser 16 verläuft, wobei dieser Träger an seiner der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite an die Isolationsschicht 34 unmittelbar angrenzt, um schließlich selbst als proximale Elektrode 20 zu dienen. Dies muss allerdings nicht so sein. 2 zeigt beispielsweise eine gegenüber der 1 abgewandelte Ausführungsform eines mikromechanischen Bauelements, bei welcher die proximale Elektrode 20 eine eigene Schicht ist, die zwischen der Isolationsschicht 34 einerseits und dem eigentlichen Trägermaterial 36 andererseits angeordnet ist. Während bei dem Ausführungsbeispiel von 1, der gleichzeitig als proximale Elektrode 20 dienende Träger mit der Dicke d_T aus leitfähigem Material gebildet ist, kann das Trägermaterial 36 bzw. der in Form eines Balkens oder einer Membran vorliegende Träger 36 in 2 elektrisch leitend, halbleitend oder nicht leitend, d. h. elektrisch isolierend sein.
Ferner zeigte 1 die der distalen Elektrode 18 zugewandte Seite der proximalen Elektrode 20 als planar ausgebildet und ebenso die Isolationsschicht 34 als planare daran angrenzende Schicht, wobei die Spalte 32 aus einer sich segmentweise wiederholenden Abweichung der distalen Elektrode 18 von einer planaren, sich parallel zu der Isolationsschicht 34 erstreckenden Form resultierten. Anders ausgedrückt, besitzt in 1 die distale Elektrode 18 eine im Wesentlichen konstante Dicke und grenzt nur an den Segmentgrenzen 24 an die Isolationsschicht 34 an, um mit letzterer mechanisch befestigt zu sein, und ist ansonsten von der Isolationsschicht 34 über den Spalt 32 entfernt. Alternativen hierzu existieren aber ebenso. 3 zeigt beispielsweise, dass der Spalt 32 pro Segment 22 einen Querschnitt aufweist, d. h. einen Querschnitt parallel zur Segmentaneinanderreihungsrichtung 12 und parallel zur Dicke bzw. Schichtstapelrichtung 30, der sowohl auf seiner an die distale Elektrode 18 angrenzenden Seite als auch auf der der proximalen Elektrode 20 zugewandten Seite nicht geradlinig verläuft. In 3 beispielsweise sind die Spalte 32 im Querschnitt konvex bzw. nicht konkav ausgestaltet, d. h. sie ragen bzw. wölben zu beiden Elektroden 18 und 20 hin vor. In dem Beispiel von 3 ist dabei die Topographie bzw. die Abweichung der der proximalen Elektrode 20 zugewandten Seite der Spalte 32 durch die Topographie der der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite der proximalen Elektrode 20 vorgegeben, während die Isolationsschicht 34 als konforme Schicht mit im Wesentlichen konstanter Dicke ausgestaltet ist. In anderen Worten ausgedrückt, ist in dem Fall von 3 auf der der distalen Elektrode zugewandten Seite der proximalen Elektrode 20 in jedem Segment 22 eine Vertiefung 38 vorgesehen. Man beachte, dass sich die Vertiefungen 38 an den Segmenten 22 auch durch eine konforme Abscheidung der proximalen Elektrode 20 auf einer mit entsprechenden Vertiefungen versehenen Trägerstruktur 36 gemäß 2 erzeugt sein kann.
Weitere Variationen sind allerdings ebenfalls denkbar. So zeigt 4 beispielsweise, dass in Abwandlung des Ausführungsbeispiels von 3 die distale Elektrode 18 auch planar ausgeführt sein kann, um an den Segmentgrenzen 24 auf entsprechenden Erhebungen der Isolationsschicht 34 aufzuliegen und dort befestigt zu sein. Die Erhebungen wechseln sich entlang der Richtung 12 mit den Tälern ab, die sich in den Segmenten 22 ergeben, so dass in diesem Fall die Spalte 32 in den Segmenten 22 umgekehrt zu dem Fall von 1 in Richtung der neutralen Faser 16 hin ausgebaucht sind.
Weitere Varianten sind in 5 und 6 gezeigt. In 5 bildet die Isolationsschicht 34 wie in 4 eine konforme Schicht auf einer distalen Seite der proximalen Elektrode 20, in welcher Seite pro Segment 22 eine quer zur Richtung 12 verlaufende Vertiefung gebildet ist, und in 6 sind die Vertiefungen durch Erhebungen 40 ersetzt. Vor allem aber zeigen 5 und 6 die Möglichkeit, dass die Spalte 32 im Wesentlichen konstante Dicke besitzen bzw. die distale und proximale Elektrode 18 und 20 in den Segmenten 22 entlang der Richtung 12 über einen Spalt 32 mit im Wesentlichen konstantem Abstand d_Sp beabstandet sind. Hier stellen beispielsweise sowohl die Isolationsschicht 34 als auch die distale Elektrode 18 konform abgeschiedene Schichten dar, wobei die Spalte 32 aus einer konform abgeschiedenen und strukturierten Opferschicht mit anschließender Entfernung herrühren.
Der Vollständigkeit halber zeigt 7 noch eine Abwandlung zu obigen Ausführungsbeispielen, wonach die Isolationsschicht 34 auch nicht als rein konforme Schicht mit konstanter Dicke gebildet sein kann, sondern als Schicht 34 mit variierender Dicke, um zumindest teilweise zur Topographiebildung und Spaltausbildung der Spalte 32 beizutragen.
Ohne in den 1 bis 7 bisher näher darauf eingegangen zu sein, wird darauf hingewiesen, dass es sich bei dem auslenkbaren Element 10 beispielsweise um einen Balken handeln kann, wie z. B. einen einseitig eingespannten Balken, wie es in der Draufsicht von 8 gezeigt ist, wobei der Balken 10 hier exemplarisch an seinem linken Ende an einer Aufhängung 42 aufgehängt ist. Die Aufhängung war auch in den 1 bis 7 angedeutet worden. Wie es in 8 gezeigt ist, verlaufen die Segmente 22 und Segmentgrenzen 24 geradlinig und quer zur Richtung 12, entlang welcher die Segmente aufeinanderfolgen bzw. einander wiederholen. Die Richtung 12 entspricht der Balkenlängsrichtung. 9 zeigt exemplarisch, dass der als elektrostatischer Aktor dienende Plattenkondensator 14 nicht über die gesamte Länge des Balkens 10 ausgebildet sein muss. Der Balken 10 kann zwischen dem Längsabschnitt 44, in welchem der Plattenkondensator 14 gebildet ist, und der Aufhängung 42 einen Längsabschnitt 46 aufweisen, in welchem kein elektrostatischer Aktor gebildet ist, und/oder einen Längsabschnitt 48 auf einer von der Aufhängung 42 weiter entfernten Seite aufweisen, der frei von einem elektrostatischen Aktor ist, wobei der Balken in den Abschnitten 44 bis 48 nicht unbedingt wie hier exemplarisch gezeigt geradlinig verlaufen muss. Beispielsweise weist der Balken in dem Abschnitt 46 und/oder 48 einen nicht-geradlinigen lateralen Verlaufen auf, d. h. einen in lateraler Ebene, d. h. in einer zu der Dickenrichtung z senkrechten Ebene, geknickten Verlauf.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass es sich bei dem auslenkbaren Element auch um einen zweiseitig eingespannten Balken handeln könnte, der knickt bzw. buckelt, wenn das Eulersche Knickkriterium erfüllt wird. 11 stellt dar, dass die Segmente 22 und 24 nicht notwendigerweise geradlinig verlaufen müssen, sondern dass beispielsweise die Segmentaneinanderreihungsrichtung 12 einer radialen Richtung entspricht und die Segmente 22 und Segmentgrenzen 24 konzentrisch ausgebildet sind, so dass bei Beaufschlagung des Plattenkondensators 14 das als Membran ausgestaltete auslenkbare Element 10 aus der Membranebene herausgewölbt wird, wobei die Membran beispielsweise einen ebenfalls zu den Segmenten 22 und Segmentgrenzen 24 konzentrischen Umfang aufweist und entlang dieses Umfangs aufgehängt ist.
Schließlich stellt 12 noch die Möglichkeit dar, dass anders als bisher dargestellt, die Segmentweiten in Richtung 12 nicht konstant sein müssen. Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen verlief beispielsweise die x-Achse entlang der Richtung 12. Werden die Segmente 22 entlang der Richtung 12 mit i nummeriert, so kann es sein, dass die Weiten s_i der Segmente 22 entlang der Richtung 12 beispielsweise kontinuierlich abnehmen, wie z. B. monoton oder streng monoton abnehmen. Ebenso gut wäre es möglich, dass anders als bisher dargestellt, die Dicke D in der Richtung 12 nicht konstant ist, sondern ebenfalls einen kontinuierlich variierenden Verlauf aufweist, wie z. B. entlang der Richtung 12 eine variierende Dicke D aufweist, aber quer zu der Richtung 12 eine konstante Dicke. Das Ergebnis wäre sowohl bei der Variation der Segmentweiten als auch bei der Variation der Dicke eine Variation des Krümmungsausmaßes bzw. des Krümmungsradius entlang der Richtung 12.
13 illustriert noch einmal, wie die Krümmung des auslenkbaren Elements über die bimorph-ähnliche Auslenkung durch die Beaufschlagung des Plattenkondensators 14 mit Spannung zustande kommt. Der Plattenkondensator 14 mit seiner segmentweisen Ausgestaltung und mechanischen Verbindung zwischen distaler Elektrode 18 und proximaler Elektrode 20 an den Segmentgrenzen 24 ist sehr schematisch dargestellt. Über die Spannung U, die an die Elektroden 18 und 20 angelegt ist, entsteht zwischen denselben über den Spalt 32 hinweg ein enormes elektrisches Feld, wobei die Anziehungskräfte zwischen den Elektroden 18 und 20 zu einer Querausdehnung entlang der Segmentfolgerichtung 12 führen, und zwar eben in Dickenrichtung 30 beabstandet von der neutralen Faser 16. In anderen Worten ausgedrückt, wird durch das Anlegen der Spannung U eine laterale Dehnung des Elements 10 entlang der Richtung 12 bewirkt, welche mechanischen Dehnung bzw. welcher Spannung zur neutralen Faser 16 hin in Dickenrichtung abnimmt, um dort auf Null abzufallen und jenseitig zu einer Querkontraktion entlang der Richtung 12 führt. Alles in allem ergibt sich dadurch die oben schon beschriebene Krümmung, nämlich in dem vorliegend beschriebenen Fall so, dass sich das Element 10 so krümmt, dass der Plattenkondensator 14 außen liegt. Wie es aber schon in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung erwähnten WO-Schrift beschrieben wird, kann durch geeignete Auslegung der Segmente bzw. des Spaltes 32 theoretisch auch eine Querkontraktion durch den Plattenkondensator 14 bzw. durch das Anlegen einer Spannung an den Kondensator 14 erzeugt werden, so dass eine Krümmung in umgekehrter Richtung erfolgte, d. h. so, dass der Plattenkondensator im gekrümmten Zustand einen kleineren Krümmungsradius aufweisen würde als die neutrale Faser und nicht umgekehrt wie bisher dargestellt-.
Obwohl alle im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigten, dass der Plattenkondensator relativ zur neutralen Faser 16 auf einer Seite angeordnet ist, soll nicht unerwähnt bleiben, dass ein elektrostatischer Aktor in Form eines Plattenkondensators auch beiderseits der neutralen Faser angeordnet sein könnte, um beispielsweise bei Aktivierung des einen elektrostatischen Aktors das verformbare Element in die eine Richtung zu krümmen, um beim Aktivieren des Plattenkondensators des anderen elektrostatischen Aktors auf der über die neutrale Faser hinweg gegenüberliegenden Seite das verformbare Element in die entgegengesetzte Richtung zu krümmen. Das heißt, dass das verformbare Element bidirektional bewegt werden kann. Diese Möglichkeit ist in 10 mit Plattenkondensatoren 14 ₁ und 14 ₂ beiderseits der neutralen Faser 16 veranschaulicht. Auch eine Krümmung in die gleiche Richtung kann erzielt werden, wenn eben der eine Plattenkondensator, wie z. B. 14 ₁, wie beschrieben so ausgestaltet wird, dass er eine Querdehnung erzeugt, während der gegenüberliegend angeordnete Plattenkondensator, wie z. B. 14 ₂, eine Querkontraktion erzeugt.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es somit im Unterschied zu der Offenbarung in der in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Anmeldung erwähnten WO-Schrift nicht nötig, Isolationsinseln als Abstandshalter zwischen der distalen und der proximalen Elektrode lateral zu strukturieren. Stattdessen wird eine in der Segmentfolgerichtung 12 durchgehende Isolationsschicht zwischen der distalen und der proximalen Elektrode vorgesehen. Wie oben schon beschrieben, kann der Biegebalken bzw. die Biegemembran selbst die Rolle der proximalen Elektrode übernehmen. Als Material 36 hierzu kann ein Halbleitermaterial verwendet werden, wie z. B. Polysilizium oder aber ein einkristallines Halbleitermaterial. Alternativen dazu werden im Folgenden noch erwähnt. Die durchgehend gebildete Isolationsschicht 34 kann beispielsweise aus Al₂O₃ oder thermischen SiO₂ durch Abscheidung gebildet sein. Die Wahl des Materials für die Isolationsschicht 34 kann beispielsweise derart gewählt werden, dass dasselbe eine niedrigere Ätzrate gegenüber der Ätzung der Opferschicht besitzt, durch deren Entfernung nach Aufbringung der distalen Elektrode der Spalt 32 entsteht. Besitzt das Material der Isolationsschicht 34 eine hohe Selektivität bei der Opferschichtätzung, so kann die Isolationsschicht äußerst dünn gehalten werden.
Eine Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele könnte wie folgt erfolgen. Ausgangspunkt bildet das auslenkbare Element inklusive proximaler Elektrode mit planarer oder mit einer Topographie versehener Oberfläche. Darauf wird die Isolationsschicht aufgebracht. Nach der Abscheidung der Isolationsschicht 34 erfolgt die Abscheidung einer Opferschicht. Sie kann beispielsweise aus PE-USG (= CVD abgeschiedenes SiO₂) gebildet sein oder aus anderen Materialien, wobei das Material der Opferschicht möglichst eine bedeutend höhere Ätzrate besitzen sollte als das Material der Isolationsschicht 34 bei der Opferschichtätzung, die zur Entfernung der Opferschicht zur Bildung der Spalte 32 führt. Die Ätzung einer PE-USG-Opferschicht kann beispielsweise durch eine sogenannte HF-Dampfätzung erfolgen. Zunächst aber wird die Opferschicht nach ihrer Abscheidung strukturiert. Insbesondere wird sie durch Strukturierung an den Segmentgrenzen 24 entfernt, wo die distale Elektrode 18 und die proximale Elektrode 20 zueinander einen mechanischen Kontakt haben sollen, nämlich hier mittels der Isolationsschicht 34. Anders ausgedrückt haftet gemäß obigen Ausführungsbeispielen aufgrund der Durchgängigkeit der Isolationsschicht 34 die distale Elektrode 18 an den Segmentgrenzen 24 an der Isolationsschicht 34. Durch die Opferschichtstrukturierung bleibt die Opferschicht demnach lediglich an den Stellen bestehen, an denen später nach Herstellung die Spalte 32 verbleibt, wobei dazwischen in der Opferschicht Isolationsfenster entstehen, an denen die Isolationsschicht 34 freiliegt. Anschließend wird die distale Elektrode 18 abgeschieden und strukturiert. Die distale Elektrode stellt bei der Abscheidung einen mechanischen Kontakt mit der Isolationsschicht 34 im Bereich der soeben erwähnten Isolationsfenster her, d. h. an den Segmentgrenzen 24. Die Strukturierung dient hier zur Definition der lateralen Form der distalen Elektrode 18. Die Opferschicht wird dann weggeätzt, wie z. B. eben mittels HF-Dampfätzung, wodurch sich die oben bereits in Form unterschiedlicher Ausführungsbeispiele beschriebene Struktur ergibt.
Mit zusätzlichen Schritten, die aber nicht zu dem eigentlichen Prozess zum Erzeugen des verformbaren Elements gehören, kann die laterale Form und die Dicke des verformbaren Elements definiert werden. Beispielsweise kann die Dicke D des verformbaren Elements durch eine zusätzliche Rückseitenätzung, wie z. B. TMAH oder KOH-Ätzung von der Rückseite eines BSOI-Wafers her, geändert werden. Die laterale Form des verformbaren Elements kann beispielsweise zusätzlich durch tiefes reaktives Ionenätzen (DRIE oder einen Bosch-Prozess) definiert werden. Weitere Prozessschritte können durchgeführt werden, um beispielsweise Bondpads, elektrische Leiterbahnen oder weitere Funktionselemente einzubringen.
Zu den 1 bis 13 wird noch darauf hingewiesen, dass in diesen Figuren eine nicht-planare Form der distalen und/oder proximalen Elektrode stets lediglich durch eine spitzdachförmige Topographie veranschaulicht wurde. Hiervon sind allerdings Abwandlungen möglich. Die Topographie der distalen und der proximalen Elektrode kann anders definiert sein, wie z. B. im Sinne einer kontinuierlich gebogenen bzw. wellenförmigen Wölbung.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen ein mikromechanische Bauelement die Verwendung der der distalen Elektrode zugewandten Seite der proximalen Elektrode als Ätzstoppschicht vermeidet. Hierbei wird aber im Gegensatz zu den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht etwa eine Isolationsschicht durchgehender Art in Richtung der Segmentfolgerichtung verwendet, die sich zwischen beiden Elektroden erstreckt, sondern die proximale Elektrode wird strukturiert.
Das Auskommen ohne eine Strukturierung einer Isolationsschicht zur Bildung von Abstandshaltern zwischen den Elektroden des Plattenkondensators unter Verwendung der unteren Elektrode als Ätzstoppschicht, ohne dabei eine Isolationsschicht zwischen distaler und proximaler Elektrode des Plattenkondensators vorzunehmen, kann Vorteile aufweisen. Das liegt daran, dass das Vorsehen einer Isolationsschicht 34 zwischen der proximalen Elektrode und der distalen Elektrode, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen gezeigt, aufgrund des dielektrischen Materials zwischen beiden Elektroden die Stärke des elektrischen Feldes des Plattenkondensators und damit die elektrostatische Kraft, die zwischen den beiden Elektroden wirkt, und damit wiederum die aktorische Kraft des elektrostatischen Aktors beeinflusst, der durch den Plattenkondensator gebildet wird. Hinzu kommt, dass Ladungsträger in der Isolationsschicht 34 eingefangen werden können, die dort gegebenenfalls verbleiben, was zu einer veränderten Auslenkungs-Spannung-Kennlinie des elektrostatischen Aktors führt. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen eine Modifikation der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dar, wonach keine durchgehende Isolationsschicht 34 zwischen distaler und proximaler Elektrode vonnöten ist, so dass umgekehrt das aktorische Prinzip nicht von einer solchen Isolationsschicht negativ beeinflusst werden kann.
Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Art ist in 14 dargestellt. 14 zeigt demnach ein mikromechanisches Bauelement 62 unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren für einander funktionell entsprechende Elemente des mikromechanischen Bauelements, wobei die nachfolgende Erörterung vornehmlich die Unterschiede gegenüber den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen hervorhebt und ansonsten der restliche funktionelle Zusammenhang zwischen den Elementen der vorhergehenden Beschreibung entnehmbar sein soll. Wie es aus einem Vergleich der 14 mit den vorhergehenden Figuren hervorgeht, fehlt bei dem mikromechanischen Bauelement von 14 die Isolationsschicht 34 zwischen distaler und proximaler Elektrode. Stattdessen ist die proximale Elektrode nicht von in Segmentaneinanderreihungsrichtung 12 kontinuierlich gebildeter Natur, sondern sie ist strukturiert, um an den Segmentgrenzen 24 Lücken 64 aufzuweisen und um von der distalen Elektrode 18, die sich an den Segmentgrenzen bis lateral zwischen den entlang der Richtung 12 beabstandeten Abschnitten 66 der proximalen Elektrode 20 erstreckt, beabstandet zu sein, nämlich über einen lateralen Abstand 68, während die distale Elektrode 18 entlang der Richtung 12 durchgängig gebildet ist. Anders ausgedrückt ist die distale Elektrode 18 an den Segmentgrenzen 24 fixiert bzw. mechanisch befestigt, indem sie dort lateral beabstandet von der proximalen Elektrode 20 mit der Isolationsschicht 34 mechanisch verbunden ist.
In dem Fall von 14 wird das Isolationsmaterial an dem die distale Elektrode an den Segmentgrenzen fixiert ist, durch eine eigens vorgesehene Isolationsschicht 70 auf einer dem Plattenkondensator 14 zugewandten Seite des eigentlichen Trägers 36 gebildet, aber ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in Bezug auf die Alternativen des Vorsehens einer eigenen Elektrodenschicht zur Bildung der proximalen Elektrode und der Übernahme der Funktionalität der proximalen Elektrode durch das Trägermaterial selbst, könnte auch das Trägermaterial 36 in dem Fall von 14 als Isolator ausgebildet sein und damit das Isolatormaterial selber bilden, auf dessen der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite die proximale Elektrode 20 gebildet und in die Abschnitte 66 strukturiert ist. Die der distalen Elektrode zugewandte Seite des Isolationsmaterials ist in 14 mit den Bezugszeichen 72 angezeigt worden. Bei dem Ausführungsbeispiel von 14 ist also die Elektrode 18 in einem in Dickerichtung 30 variierenden Abstand zu der Isolationsschicht 72 gebildet, indem sie sich nämlich an den Segmentgrenzen 24 bis zu der Oberfläche 72 erstreckt, um da mechanisch mit ihr verbunden zu sein, während sie zwischen den Segmentgrenzen 24 in jedem Segment 22 von der Oberfläche 72 beabstandet ist. Die Abschnitte 66 der proximalen Elektrode 20 weisen an den Stellen 74, an denen die distale Elektrode 18 die mechanische Kopplung zu dem Isolationsmaterial aufweist, ihre Lücken 64 auf, die groß genug sind entlang der Richtung 12, so dass in jedem Segment 22 ein entsprechender Abschnitt 66 der proximalen Elektrode 20 beiderseits in lateraler Richtung, d. h. entlang der Richtung 12, von der distalen Elektrode 18 beabstandet ist. In den Segmenten 22 sind die distale Elektrode 18 und die proximale Elektrode 20 bzw. der entsprechende Abschnitt 66 der letzteren über die Lücke 32 voneinander beabstandet.
Es sei darauf hingewiesen, dass in 14 der besseren Sichtbarkeit halber der Verlauf der distalen Elektrode 18 an den Segmentgrenzen 24 entlang der Richtung 12 übertrieben schleifenförmig angedeutet worden ist. Ein paar Ausführungsbeispiele werden im Folgenden noch beschrieben.
Hinsichtlich der Funktionsweise entspricht der elektrostatische Aktor in Form des Plattenkondensators 14 des mikromechanischen Bauelements 62 von 14 demjenigen der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der 1 bis 13. Das heißt, durch das Anlegen der Spannung U zwischen distaler Elektrode 18 und proximaler Elektrode 20 erzeugt der Plattenkondensator 14 um den Abstand d_PnF beabstandet von der neutralen Faser 16 eine laterale Druckdehnung, die dann analog des bimorphen Prinzips zur Krümmung des mechanischen Bauelements 62 in Dickenrichtung 30 führt, nämlich in 14 ebenfalls nach unten. Dabei können beispielsweise die Abschnitte 66 der proximalen Elektrode 20 zueinander kurzgeschlossen sein, so dass an jedem Segment 22 die gleiche Spannung zwischen distaler Elektrode 18 und proximaler Elektrode 20 anliegt. Möglich wäre es aber ebenfalls, die Abschnitte 66 nur gruppenweise kurzzuschließen, wie z. B. in Gruppen zu unmittelbar entlang der Segmentfolgerichtung 12 aufeinanderfolgenden Segmenten. Hierdurch wäre es möglich, die in den jeweiligen Segmenten 22 über den Spalt 32 an den Elektroden 18 und 20 anliegende Spannung U entlang der Richtung 12 abschnittsweise, nämlich in Abschnitten, die den angesprochenen Gruppen entsprechen, zu variieren, wie z. B. in einer monoton von der Aufhängung 42 entlang der Richtung 12 steigenden oder fallenden Weise, so dass sich beispielsweise auch die Krümmung entlang der Richtung 12 bei anliegender Spannung U ändert. Ein individuelles Anlegen von Spannung an die einzelnen Elemente 66 wäre natürlich ebenfalls möglich.
Während in 14 dargestellt worden ist, dass die Elemente 66 der proximalen Elektrode 20 auf der Oberfläche 72 des Isolationsmaterials aufgebracht sind, ist es alternativ möglich, dass die einzelnen Elemente 66 in das Isolationsmaterial eingebettet sind, um beispielsweise mit der Oberfläche 72 bündig abzuschließen.
Zudem ist es möglich, wie in 15 gezeigt, den Spalt 32 in den Segmenten 22 zwischen der distalen Elektrode 18 und der proximalen Elektrode 20 anders zu gestalten, als dies in 14 dargestellt worden war. In dem Fall von 14 war die der distalen Elektrode 18 zugewandte Seite 72 des Isolationsmaterials beispielsweise planar ausgebildet und die distale Elektrode variierte im Abstand zur Oberfläche 72 entlang der Richtung 12, um an den Segmentgrenzen 24 mit dem Isolationsmaterial mechanisch verbunden zu sein und ansonsten innerhalb der Segmente 22 über den Spalt 32 von dem jeweiligen Abschnitt 66 der proximalen Elektrode 20 beabstandet zu sein. 15 stellt eine Möglichkeit dar, wonach die Isolationsschicht 70 eine Topologie aufweist, d. h. nicht als konform abgeschiedene Schicht mit im Wesentlichen konstanter Dicke vorgesehen ist. Vielmehr weist die Isolationsschicht 70 in dem Fall von 15 an den Segmentgrenzen 24 Vorsprünge 74 auf, die quasi als Abstandshalter dienen, auf denen die distale Elektrode 18 quasi getragen wird, um in den Segmenten 22 jeweils über den Spalt 32 der proximalen Elektrode 20 bzw. dem jeweiligen Abschnitt 66 gegenüberzuliegen, wobei die Abschnitte 66 wiederum in den entsprechenden Vertiefungen zwischen den Vorsprüngen 74 an der Oberfläche 72 gebildet sind. Die distale Elektrode 18 könnte somit wie in 15 dargestellt planar verlaufen oder alternativ dazu aber ebenfalls entlang der Richtung 12 einen in Dickerichtung 30 variierenden Verlauf aufweisen. Wie in den anderen Ausführungsbeispielen auch kann die distale Elektrode 18 als konform auf die an den Segmenten 22 zwischen den Segmentgrenzen 24 zusätzlich mit Opfermaterial bedeckte Oberfläche 72 konform abgeschiedene Schicht ausgebildet sein, die eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel von 15 besitzt demnach der Spalt 32 in jedem Segment 22 entlang der Richtung 12 eine im Wesentliche konstante Dicke bzw. Weite zwischen Elektrode 18 und 20.
16 zeigt, dass die der distalen Elektrode 18 zugewandte Oberfläche 72 des Isolationsmaterials anstelle von planar ausgebildet zu sein, auch eine Topographie aufweisen kann, mit beispielsweise an den Segmentgrenzen 24 angeordneten Erhebungen 76 und dazwischen befindlichen Vertiefungen 78, nämlich einer Vertiefung 78 pro Segment 22. Die proximale Elektrode 20 bzw. die Abschnitte 66 derselben ist als konform abgeschiedene Schicht mit im Wesentlichen konstanter Dicke vorgesehen, und ebenso die distale Elektrode 18, die über einen Spalt 32 mit konstanter Dicke in jedem Segment 22 dem jeweiligen Element 66 der proximalen Elektrode 20 gegenüberliegt und an den Segmentgrenzen 24, an den Erhebungen 76, mit dem Isolationsmaterial mechanisch verbunden ist. 16 stellt den zur 14 und 15 alternativen Fall dar, wonach das Isolationsmaterial des Trägers 36 bereits selbst das Isolationsmaterial ist, aber wie bereits im Vorhergehenden erwähnt, kann das Isolationsmaterial auch durch eine eigens vorgesehene Schicht bereitgestellt werden. In diesem Fall könnte diese Schicht 70 eine konform abgeschiedene Schicht mit im Wesentlichen konstanter Dicke sein, die der Topographie folgt, die in einer der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite des Trägers 36 vorgesehen ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 16 resultieren somit Spalte 32 zwischen Elektrode 18 und 20, die in der jeweiligen Segmentmitte 22 bezogen auf die Richtung 12 einen Querschnitt aufweisen, der in Richtung der Oberfläche 72 gewölbt oder geknickt ist, aber ansonsten eine im Wesentlichen konstante Breite in Dickerichtung 30 aufweist. Natürlich existiert auch eine Alternative, wonach die Erhebungen 76 in den Segmentmitten angeordnet und die Vertiefungen zu den Segmentgrenzen 24 ausgerichtet sind, wodurch sich Spalte 32 ergeben, die eine umgekehrte Wölbung bzw. einen umgekehrten Knick in ihrem Querschnitt aufweisen, d. h. einen, der in distale Richtung weist, d. h. weg von der neutralen Faser 16. In beiden Fällen folgt bereits die der distalen Elektrode 18 zugewandte Seite der proximalen Elektrode 20 bzw. der Abschnitte 66 einem nicht-planaren Verlauf der distalen Elektrode 18 über einen konstanten Abstand bzw. einen Spalt 32 mit konstanter Dicke, wobei die Topographie dieser der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite der proximalen Elektrode 20 von der darunterliegenden Topographie des Isolationsmaterials herrührt und die proximale Elektrode als konforme Schicht abgeschieden ist. 17 zeigt, dass alternativ dazu auch das Material der proximalen Elektrode 20 anders aufgebracht sein kann. Die Abschnitte 66 können insbesondere mit Topographie versehen sein, d. h. in einer Höhe von der Oberfläche 72 hervorragen, die entlang der Richtung 12 variiert. In 17 sind beispielsweise die Abschnitte 66 der proximalen Elektrode 20 in Form von Vorsprüngen auf der Oberfläche 72 gebildet, die eine nicht-planare, der distalen Elektrode 18 zugewandte Seite aufweisen, d. h. eine Seite mit Topographie, wobei in 17 der exemplarische Fall dargestellt ist, dass diese Oberseite der Abschnitte 66 über einen Spalt 32 mit konstanter Dicke von der distalen Elektrode 18 beabstandet sind. An einem Abschnitt 66 der proximalen Elektrode 22 ist exemplarisch angedeutet, dass die Elemente 66 durch mehrfache Abscheidung und Strukturierung gebildet sein können, um die gewünschte Topographie auf ihrer der distalen Elektrode 18 zugewandten Seite zu erzielen. Insbesondere könnte ein zentriert in jedem Segment 22 verlaufender, sich quer zur Richtung 12 erstreckender Steg 78 vorhanden sein, auf den eine oder mehrere Schichten 80a, 80b nacheinander abgeschieden sind und strukturiert sind, um das Isolationsmaterial an den Lücken 64 freizulegen. Dabei kann der Steg 78 exemplarisch aus leitendem oder nicht-leitendem Material bestehen und das gleiche gilt für Schichten der zumindest einen Schicht 80a, 80b mit Ausnahme der äußersten, der distalen Elektrode 18 zugewandten Schicht unter denselben, nämlich 80a in 17, die aus leitendem Material ist.
Bezüglich weiterer Variationsmöglichkeiten der Ausführungsbeispiele eines mikromechanischen Bauelements gemäß den 14 bis 17 wird auf die 8 bis 13 verwiesen, deren Ausführungen zwar auf die Ausführungsbeispiele von 1 bis 7 bezogen waren, welche Ausführungen aber für die Ausführungsbeispiele von 14 bis 17 entsprechend gelten. Der Vollständigkeit halber zeigt aber noch 20 die Draufsicht von 8 übertragen auf den Fall von 14 in einer weniger schematischen Darstellung für den exemplarischen Fall einer festen elektrischen Kontaktierung bzw. einen festen Kurzschluss der Elektrodenabschnitte 66 der proximalen Elektrode, die durch Lücken 64 voneinander getrennt sind, untereinander, nämlich über sich entlang der Segmentaneinanderreihungsrichtung 12 erstreckende Verbindungsabschnitte 132, hier exemplarisch beiderseits, d. h. links und rechts in Richtung 12 sehend, obwohl andere Lösungen ebenfalls möglich sind, wie z. B. eine lediglich einseitige Anordnung der Abschnitte 132. Die distale Elektrode 18 ist innerhalb den Lücken 64 befestigt, und zwar mit lateralem Abstand 68 zu der proximalen Elektrode 20.
Zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer der bezüglich der 14 bis 17 beschriebenen Art wird beispielsweise auf einen Biegebalken oder eine Membran 36 die Isolationsschicht 70 abgeschieden, die beispielsweise aus Aluminiumoxid bzw. Al₂O₃ oder thermischem Oxid, wie z. B. SiO₂ gebildet sein kann. Die Isolationsschicht 70 besitzt eine niedrigere Ätzrate bei der Ätzung der Opferschicht, durch deren Entfernung später die Spalte 32 entstehen. Diese Isolationsschicht 70 besitzt also vorteilhafterweise eine hohe Selektivität bei der Opferschichtätzung. Auf der Isolationsschicht 70 wird beispielsweise die proximale Elektrode 20 wie z. B. mit Aluminium, Al, oder Titanaluminid, TiAl, abgeschieden und strukturiert. Die Strukturierung definiert die laterale Form der proximalen Elektrode 20 und kann zusätzlich „Isolationsfenster” bzw. Lücken 64 in der proximalen Elektrode 20 erzeugen. Die Isolationsfenster 64 sind die Bereiche, an denen später die distale Elektrode 18 über das Isolationsmaterial mit dem Rest des auslenkbaren Elements mechanisch verbunden ist. Die Isolationsfenster 64 sind beispielsweise derart dimensioniert, dass keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der distalen Elektrode 18 einerseits und der unteren Elektrode 20 andererseits besteht. Dann wird eine Opferschicht abgeschieden, wie z. B. PE-USG oder andere Materialien, die eine höhere Ätzrate als die Isolationsschicht 70 bei der Opferschichtätzung besitzen. Die Ätzung der Opferschicht kann beispielsweise durch die sogenannte HF-Dampfätzung erfolgen. Dann wird die Opferschicht an den Stellen lateral strukturiert, wo später die distale Elektrode einen mechanischen Kontakt mit der Isolationsschicht 70 besitzen soll. Das bedeutet, die Strukturierung der Opferschicht erfolgt hauptsächlich innerhalb der Isolationsfenster 64 der proximalen Elektrode 20 und auf diese Weise entstehen die Isolationsfenster der Opferschicht. Anschließend wird die distale Elektrode 18 abgeschieden und lateral strukturiert. Die distale Elektrode 18 stellt bei der Abscheidung einen mechanischen Kontakt zu der Isolationsschicht 70 im Bereich der Isolationsfenster der Opferschicht her. Die Strukturierung dient nur zur Definition der Form der distalen Elektrode 18. Die Opferschicht wird dann geätzt, wie z. B. HF-Dampfätzung, und dadurch entfernt. Dadurch entstehen an den Stellen der entfernten Opferschicht die Spalte 32. Hierdurch ist dann das mechanische Bauelement fertiggestellt.
Mit zusätzlichen Prozessschritten, die nicht zu dem eigentlichen Prozess zur Ausbildung des auslenkbaren Elements mit dessen elektrostatischen Aktor gehören, kann beispielsweise die laterale Form und die Dicke des Biegebalkens bzw. des Mikroaktors definiert werden. Beispielsweise kann die Dicke des Biegebalkens durch eine zusätzliche TMAH oder KOH-Ätzung von einer Rückseite her geändert werden. Beispielsweise kann es sich bei einem Ausgangspunkt um einen SOI-Wafer handeln, wie es später noch erörtert wird. Eine laterale Form des beispielsweise als Biegebalken gebildeten auslenkbaren Elements kann zusätzlich durch tiefes reaktives Ionenätzen definiert werden, wie z. B. durch DRIE oder einen Bosch-Prozess. Weitere Prozessschritte können vorgesehen sein, um beispielsweise Bondpads, elektrische Leiterbahnen oder weitere Funktionselemente anzubringen.
Zu den mikromechanischen Bauelementen gemäß den Ausführungsbeispielen von 14 bis 17 wird noch darauf hingewiesen, dass nicht nur spitzdachförmige Topographien der distalen Elektrode möglich sind. Sie könnten vielmehr auch gewölbt sein oder dergleichen. Wie es erörtert worden ist, ist es möglich, die Topographien der distalen Elektrode und/oder der unteren Elektrode durch andere Methoden zu definieren als sie bisher erörtert worden sind. Hervorgehoben werden soll noch einmal, dass gegenüber den Ausführungsbeispielen, die Bezug nehmend auf die 1 bis 13 erörtert worden sind, das Groh des auslenkbaren Elements, d. h. des Trägermaterials 36, nicht mehr die Funktion der proximalen Elektrode übernehmen kann, sondern diese separat als beispielsweise Dünnschicht aufgebracht ist. Jedoch ist es immer noch möglich, dass das Groh des auslenkbaren Elements, d. h. das Trägermaterial 36, aus elektrisch leitfähigem Material gebildet ist. Dann ist es gegebenenfalls vorteilhaft, das Trägermaterial zusammen mit der proximalen Elektrode oder zusammen mit der distalen Elektrode kurzzuschließen. Auf diese Weise werden gegebenenfalls definierte elektrische Potentiale unterhalb des elektrostatischen Aktors geschaffen.
Bezug nehmend auf die 18a–j wird im Folgenden ein Herstellungsprozess zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einer der 14 bis 17 beschrieben, nämlich hier ähnlich der in 17 gezeigten Art. Ausgangspunkt stellt ein Wafer 100 mit einem Substrat 102, einer Halbleiterschicht 104 und einer dazwischen befindlichen vergrabenen Isolationsschicht 106 dar, wobei 18a noch veranschaulicht, dass evtl. Justagemarken 108 in den Wafer strukturiert und geätzt sein können. Aus dem Halbleitermaterial der Schicht 104 wird später der Träger 36 des hier exemplarisch als Balken ausgebildeten auslenkbaren Elements gebildet werden. Wie es nun in 18b gezeigt ist, wird dann auf der Halbleiterschicht 104 eine Isolationsschicht 110 abgeschieden, die der Isolationsschicht 70 entspricht. Die Abscheidung erfolgt beispielsweise so, dass die entstehende Isolationsschicht 110 400 nm dick ist und durch Abscheidung von Al₂O₃ unter Verwendung von beispielsweise ALD. Danach werden, wie es in 18c gezeigt ist, auf der Isolationsschicht 110 stabförmige Stege 112 gebildet, wie z. B. durch ganzflächige Abscheidung und Strukturierung eines geeigneten Materials, wie z. B. eine Strukturierung einer 1000 nm dicken TiAl-Schicht, wobei die Abscheidung beispielsweise durch PVD geschieht. Auf diese Weise entsteht ein stabförmiger Steg, der beispielsweise dem Steg 78 aus 17 entspricht, nämlich einem Steg pro Segment quer zur Richtung 12. Diese Stege sind dazu da, die Topographie bereitzustellen. In anderen Worten ausgedrückt, wird die Topographieschicht, die in dem vorliegenden Fall exemplarisch eine Metallschicht ist, zu den Stegen 112 strukturiert, um mittels erneuter Abscheidung einer zweiten Schicht eine der distalen Elektrode zugewandte Seite einer proximalen Elektrode zu erhalten, die die gewünschte Topographie aufweist. Die Abscheidung dieser zweiten Schicht, die die der distalen Elektrode später zugewandte Seite der proximalen Elektrode definiert, ist in 18d gezeigt. Insbesondere erfolgt beispielsweise eine Abscheidung von erneut 1000 nm TiAl mittels PVD, wodurch sich eine Schicht 114 mit der gewünschten Topographie ergibt, indem die Schicht 114 die Oberfläche der Isolationsschicht 110 mit den Stegen 112 darauf bedeckt. Die Schicht 114 entspricht beispielsweise der Schicht 80a aus 17. Insbesondere entsteht pro Segment ein sich quer zu der Richtung 12 erstreckender Vorsprung in der Oberseite der Schicht 114. In einem nachfolgenden Schritt, dessen Ergebnis in 18e gezeigt ist, wird die Schicht 114 lateral strukturiert. Beispielsweise werden die Isolationsfenster 64 in die Schicht 114 strukturiert, aber auch hinsichtlich des Außenumfangs wird die Schicht 114 beispielsweise bereits strukturiert, um beispielsweise den Ausmaßen des späteren auslenkbaren Elements zu entsprechen und um beispielsweise ein Anschlusspad 116 zu bilden. An den Isolationsfenstern 64 in der Schicht 114 liegt somit die Isolationsschicht 110 frei. Danach erfolgt eine Abscheidung des Opfermaterials, wie z. B. in Form einer 200 nm dicken USG-Schicht mittels beispielsweise PE-CVD. Die Opferschicht wird strukturiert, wobei das Ergebnis der Strukturierung der Opferschicht 118 in 18f gezeigt ist. Insbesondere wird die Opferschicht so strukturiert, dass innere Abschnitte 120 der Isolationsschicht 110 innerhalb der Isolationsfenster 64 freigelegt werden, d. h. mit zumindest in der Richtung 12 Einhaltung des Abstands 68 zwischen den Abschnitten 120 einerseits und 64 andererseits. Zudem wird die Opferschicht 118 dort entfernt, wo sich für die distale Elektrode ein Anschlusspad und eine Zuleitung ergeben soll, wobei dies mit 122 exemplarisch angedeutet ist. Die letztere Entfernung stellt sich, dass bei der Entfernung der Opferschicht die distale Elektrode später nicht am Bondpad und Zuleitung unterätzt wird und infolge dessen von dem Chip abfällt.
Danach erfolgt die Aufbringung der distalen Elektrode durch Aufbringung einer leitfähigen Schicht 124 mit anschließender Strukturierung. Beispielsweise wird eine 500 bis 1000 nm dicke TiAl-Schicht mittels PVD aufgebracht. Die Strukturierung betrifft beispielsweise den Außenumfang der Schicht, um im Wesentlichen der Form des auslenkbaren Elements zu entsprechen, sowie zur Definition der Zuleitung und des vorerwähnten Bondpads 126.
Wie es 18h zeigt, kann anschließend beispielsweise eine Hartmaske auf einer Wafer-Rückseite des Wafers abgeschieden und strukturiert werden, um durch anisotrope Ätzung mittels beispielsweise TMAH das Trägersubstrat 102 des Wafers 100 von unten zu ätzen.
Dadurch entsteht auf der Rückseite des Wafers 100 eine Ausnehmung 128 an der Stelle, an der anschließend das auslenkbare Element befindlich ist. Die Ausnehmung 128 erstreckt sich von der Rückseite des Wafers 100 bis beispielsweise zur vergrabenen Isolationsschicht 106. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausnehmung bzw. Grube 128 in 18h vereinfacht rechteckigförmig dargestellt ist, das aber in Wahrheit die Geometrie der Ausnehmung eher einem auf dem Kopf stehenden Pyramidenstumpf entspricht.
Danach wird, wie es in 18i gezeigt ist, um das spätere auslenkbare Element herum, und zwar mit Ausnahme des Ortes der Aufhängung 42, ein geöffneter Graben 130, d. h. in in Dickerichtung durchgehender Weise, geätzt, wie z. B. mittels DRIE, um auf diese Weise beispielsweise das auslenkbare Element in Form eines einseitig eingespannten Balkens auszubilden. Es wird allerdings auf die 8, 11 hingewiesen, aus denen hervorgeht, dass der Graben 130 auch anders ausgebildet sein kann, wie z. B. in zwei Gräben untergliedert, um einen zweiseitig eingespannten Balken zu ergeben, dass der oder die Gräben 130 auch nicht geradlinig, sondern gekrümmt bzw. geknickt verlaufen können, und dass evtl. kein Graben vorhanden sein könnte, wenn das auslenkbare Element beispielsweise eine Membran darstellt. Eine typische Grabenbreite in lateraler Richtung beträgt beispielsweise 3 μm bis 15 μm. Die Grabentiefe entspricht im Wesentlichen der Dicke der Halbleiterschicht 104, die typischerweise im Bereich von 5 μm bis 100 μm liegt. Auf diese Weise wird in dem exemplarischen Fall von 18i die Umrahmung eines Biegebalkens als auslenkbares Element erhalten.
18j zeigt das Ergebnis nach Entfernung des Opfermaterials. Die Opferschichtätzung kann beispielsweise im Dampf-HF stattfinden. Durch diesen Schritt wird das Opfermaterial 118 entfernt, das beispielsweise ein USG-Schicht sein kann, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Die distale Elektrode, die durch die Schicht 124 gebildet wird, wird hierdurch unterätzt, um die Spalte 32 zu bilden. Es ergibt sich also die freigelegte distale Elektrode 18 aus der Schicht 124 und die distale Elektrode 124 sowie der gesamte Biegebalken, der durch den Graben 130 umrandet wird, können aktorisch ähnlich dem bimorphen Prinzip wie oben beschrieben ausgelenkt werden, indem eine Spannung U zwischen die Elektrodenanschlüsse 122 und 116 angelegt wird. 18j veranschaulicht auch, dass der Kurzschluss unter den Abschnitten 66 der proximalen Elektrode, die durch die Schicht 114 gebildet wird, durch Abschnitte der Schicht 114 gebildet sein kann, die in 18j mit 132 veranschaulicht sind und lateral um die Isolationsinseln 64 herum geführt sind.
Ein Ausführungsbeispiel für eine mögliche Herstellung eines mikromechanischen Bauelementes gemäß der Art nach den 14 bis 17, das mehr demjenigen von 16 entspricht, wird nachfolgend Bezug nehmend auf 19a bis 19j beschrieben. Ausgangspunkt bildet hier wiederum exemplarisch ein BSOI-Wafer. Soweit wie möglich werden einander entsprechende Schichten mit den gleichen Bezugszeichen wie in 18a–j versehen. Der Prozess beginnt, wie es in 18a gezeigt ist, mit dem BSOI-Wafer 100 als Basis und einer Strukturierung und Ätzung einer Hartmaske auf der freiliegenden Seite der Halbleiterschicht 104. Die Hartmaske 134 wird an Stellen 136 geöffnet, die ausgerichtet sind zu den Segmenten 22, während die Hartmaske 134 an den Segmenten 24 verbleibt. Die Hartmaske ist zur späteren Ätzung der Halbleiterschicht 104 vorgesehen, um Vertiefungen zu bilden, die sich in den Segmenten 22 in die Schicht 104 erstrecken, wobei die Vertiefungen mit dem Bezugszeichen 78 versehen sind und das Ergebnis der Ätzung des Halbleitermaterials der Schicht 104 in 19b gezeigt ist. Die Ätzung kann beispielsweise mittels TMAH oder KOH geschehen. Die Vertiefungen 78 verlaufen innerhalb der Segmente 22 quer zur Richtung 12. Auf diese Weise wird, wie es auch Bezug nehmend auf 16 beschrieben wurde, die Topographie gebildet, die für die distale und proximale Elektrode vorgesehen ist.
Anschließend wird ganzflächig die Isolationsschicht 110 aufgebracht, was wiederum durch Abscheidung einer 400 nm Al₂O₃ Schicht mittels beispielsweise ALD geschehen kann. Das Ergebnis ist in 19c dargestellt.
Danach erfolgt die Abscheidung einer elektrisch leitfähigen Schicht, nämlich der Schicht 114, die die Funktion der proximalen Elektrode übernimmt, auf die Isolationsschicht 110, wobei nach deren ganzflächigen Abscheidung, dessen Ergebnis in 19d gezeigt ist, die Strukturierung dieser Elektrodenschicht 114 erfolgt, um die Isolationsfenster 64 an den Segmentgrenzen 24 zu bilden sowie eine Zuleitung zu einem Bondpad und das Bondpad selbst, wie es in 18c gezeigt wurde. Das Ergebnis nach Strukturierung ist in 19e gezeigt. Die Elektrodenschicht 114 kann beispielsweise eine TiAl-Elektrode sein und ihre Abscheidung als 1000 nm dicke Schicht mittels PVD erfolgen.
Dann wird, wie es in 19f gezeigt ist, das Opfermaterial aufgebracht, und die Opferschicht 118 strukturiert, um innerhalb der Isolationsinseln 64 die Isolationsschicht 110 freizulegen, und zwar so, dass auch die lateralen Flanken der proximalen Elektrode bzw. ihrer Abschnitte 66 umhüllt sind. Die Opferschicht 118 kann wiederum als 200 nm-starke USG-Schicht mittels beispielsweise PE-CVD abgeschieden werden. Auch ein Öffnungsbereich für Bondpad und Zuleitung der distalen Elektrode, wie es im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 18f beschrieben wurde, kann durch die Strukturierung der Opferschicht 118 vorgesehen werden.
Wie es in der 19g gezeigt ist, erfolgt hernach die Aufbringung der distalen Elektrode wie z. B. mittels Abscheidung von 500 bis 1000 nm TiAl mittels beispielsweise PVD. Eine Strukturierung der Umrisslinie kann erfolgen, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde.
Die 19h und 19i zeigen noch das Ergebnis, wie es sich nach Erzeugung der rückseitigen Ausnehmung und nach Erzeugung des geöffneten Grabens 130 ergeben. 19j zeigt wiederum das Ergebnis nach Entfernung des Opfermaterials und bezüglich der Details der Beschreibung einer möglichen Ausführung der Schritte, die zu den 19h bis 19j führen, wird auf die entsprechende Beschreibung der 18h bis 18j verwiesen. Bezüglich der obigen Ausführungen wird noch darauf hingewiesen, dass überall dort, wo spezielle Materialien genannt wurden, diese lediglich als Beispiel zu verstehen sind, sowohl einzeln für sich genommen als auch in Kombination. So ist das Halbleitermaterial für das Trägermaterial 36, d. h. das Halbleitermaterial 104, lediglich exemplarisch Silizium, wie z. B. einkristallines Silizium, und andere Materialien können verwendet werden für die vergrabene Isolationsschicht 106 und die Hartmaske 134 als beispielsweise Siliziumoxid, und ein anderes Material kann verwendet werden für die Isolationsschicht 110 bzw. 70 und ein anderes Material wiederum kann verwendet werden für die obere und die untere Elektrode als TiAl.
Zu obigen Ausführungsbeispielen sei exemplarisch ausgeführt, dass die Dicke D des auslenkbaren Elements 10 beispielsweise mehr als 20 oder sogar mehr als 50 mal eine maximale Weite des Spalts 32 in Dickerichtung betragen kann. Ebenso kann die Dicke D des auslenkbaren Elements 10 beispielsweise mehr als 20 oder sogar mehr als 50 mal eine Dicke der distalen Elektrode betragen. Ein mittlerer Widerholabstand der Segmentgrenzen bzw. eine mittlere Weite der Segmente in Segmentaufeinanderfolgerichtung 12 kann beispielsweise kleiner als D/2 oder sogar kleiner als D/10 sein. Dabei beträgt beispielsweise eine Länge des Plattenkondensators in Segmentaneinanderreihungsrichtung, also quasi die Summe der Weite der Segmente in Segmentaneinanderreihungsrichtung, mehr als 5 mal D oder sogar mehr als 10 mal D. Die Ausdehnung bzw. Breite des Plattenkondensators in Längsrichtung der Segmente, d. h. quer zur Segmentaneinanderreihungsrichtung, kann beispielsweise mehr als 1 mal D oder sogar mehr als 5 mal D betragen.
Zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sei noch erwähnt, dass die Durchgängigkeit der distalen Elektrode in Segmentaneinanderreihungsrichtung nicht zwingend ist. Bei allen Ausführungsbeispielen könnte die distale Elektrode auch undurchgängig mit beispielsweise Lücken an den Segmentgrenzen gebildet sein. Das gilt, soweit die zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiele der 1 bis 13 betroffen sind, auch für die proximale Elektrode. Auch hier könnte die proximale Elektrode auch undurchgängig mit beispielsweise Lücken an den Segmentgrenzen gebildet sein. Wann immer die Durchgängigkeit der proximalen Elektrode, der distalen Elektrode oder der Isolationsschicht in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen 1 bis 19j erwähnt wird, so meine sie beispielsweise die Einstückigkeit in dem Querschnitt parallel zur Segmentaneinanderreihungsrichtung und parallel zur Schichtstapelrichtung, d. h. ein Weg führt durchgängig in der jeweiligen Schicht in dem Querschnitt von einem Ende des Plattenkondensators in Segmentaneinanderreihungsrichtung zum anderen Ende des Plattenkondensators. Die Duchgängigkeit sei allerdings auch schon erfüllt, wenn Sie bezogen auf die Breite des Plattenkondensators in Segmentlängsrichtung, d. h. quer zur Segmentaneinanderreihungsrichtung, für mehr als 80% der möglichen Querschnitte parallel zur Segmentaneinanderreihungsrichtung und parallel zur Schichtstapelrichtung gelte.
Bezogen aus die Ausführungsbeispiele von 1 bis 13 sei noch auf die Möglichkeit hingewiesen, dass möglicher Weise die in Segmentaneinanderreihungsrichtung durchgängige Isolationssicht nicht an die proximale Elektrode angrenzt, sondern an die distale Elektrode. Beispielsweise wird zunächst das Opfermaterial auf einer durchgängig in Segmentaneinanderreihungsrichtung gebildeten proximalen Elektrode aufgebracht und strukturiert, um die späteren Spalte zu definieren, und nachher wird eine durchgängige Isolationsschicht aufgebracht, auf der dann wiederum die distale Elektrode aufgebracht werden kann.
Noch einmal in anderen Worten ausgedrückt, zeigten also obige Ausführungsbeispiele gemäß den 14 bis 19j mikromechanische Bauelemente mit einer sich unterhalb der proximalen Elektrode befindlichen Isolationsschicht, wobei in der unteren Elektrode Lücken bzw. Isolationsfenster gebildet sind, und die obere Elektrode ist über die Isolationsfenster mit der Isolationsschicht und somit mit dem Biegebalken oder der Membran mechanisch verbunden. Alternativ, wie es im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 1 bis 13 erläutert wurde, kann der Balken oder die Membran die proximale Elektrode darstellen, wobei zwischen Balken/Membran und distaler Elektrode eine Isolationsschicht angeordnet ist. Herstellungsverfahren wurden im Vorhergehenden beschrieben. Wie es oben ebenfalls bereits angedeutet worden ist, ist es möglich, dass jedes Segment bzw. jeder Abschnitt der proximalen Elektrode einzeln bzw. separat ansteuerbar ist, dass eine Anzahl von Segmenten der proximalen Elektrode gruppenweise ansteuerbar ist, ebenso wie es möglich ist, dass eine Anzahl von Segmenten der proximalen Elektrode gruppenweise ansteuerbar ist und die Gruppierung so gewählt ist, dass die Auslenkung des elektrostatischen Aktors digital adressierbar ist. Auf diese Weise könnten mit einer Auswahl von wenigen Steuerleitungen feste Auslenkungszustände angefahren werden, wie z. B. mit 8 Steuerleitungen 256 Auslenkungszustände.
Wie es oben auch beschrieben wurde, können proximale und distale Elektrode beispielsweise aus Titanaluminit, dotierten Polysilizium, dotiertem amorphen Silizium oder Aluminium hergestellt sein. Die Isolationsschicht kann beispielsweise aus Aluminiumoxid oder thermischen Siliziumoxid hergestellt sein. Die Opferschicht, die nachher wieder entfernt wird, kann beispielsweise aus CVD-Siliziumoxid hergestellt sein.
Hinsichtlich des Spaltes 32, der durch die Entfernung des Opfermaterials entsteht, wird darauf hingewiesen, dass dieser Spalt gefüllt oder ungefüllt sein kann. Insbesondere kann er somit einen Luftspalt zwischen den Elektroden darstellen.
Es wird allerdings auch darauf hingewiesen, dass anders als bisher dargestellt, andere Materialien zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements gemäß einem der 1 bis 19f verwendet werden kann, wie z. B. ein Polymer, FR4 oder dergleichen. Es können also auch andere, Nicht-Mikrosystemtechnik-bezogene Herstellungsverfahren verwendet werden, wie z. B. Rolle-zu-Rolle-Herstellungsverfahren auf Folien (wie z. B. aus Polymer) oder Technologien der Leiterplattenherstellung (FR4).
Wie es ebenfalls bereits oben beschrieben worden ist, ist es möglich, die Dicke des auslenkbaren Elementes lokal zu verändern. Ziel könnte dabei sein, die Biegefestigkeit und damit die Veränderung der lokalen, aktorischen Krümmungsänderung des auslenkbaren Elementes lokal zu modifizieren. Dadurch könnte ein gewünschtes Deformationsprofil des auslenkbaren Elementes verändert oder gezielt eingestellt werden. Bei dem auslenkbaren Element kann es sich, wie bereits erwähnt, um einen Balken oder um eine gesamte Platte handeln, wie z. B. um einen deformierbaren Spiegel mit parametrisierbarer Oberflächentopographie.
Es wurde ebenfalls schon darauf hingewiesen, dass weitere Elektroden eingebracht werden könnten, die beispielsweise als leitfähige Dünnschicht auf dem den Biegebalken bzw. das auslenkbare Element umgebenden, festen Rahmen für die gezielte Beeinflussung der aktorischen Anregung durch parasitäre elektrostatische Felder, wie z. B. das Feld zwischen den distalen/proximalen Elektroden und dem festen Rahmen vorgesehen ist. Eine solche Elektrode könnte auf der über den Graben 130 dem auslenkbaren Element gegenüberliegenden Seite auf der Isolationsschicht ausgebildet sein.
Hingewiesen werden sollte ferner darauf, dass der Spalt 32 durch eine Passivierung geschützt sein könnte, wie z. B. gegen Staub, Feuchtigkeit oder andere Umwelteinflüsse. Dies kann beispielsweise durch eine dünne und elastische Schicht, wie z. B. einen aufgesprühten Lack erfolgen, und ferner wird darauf hingewiesen, dass der Spalt 32 teilweise oder komplett mit etwas anderem als Luft gefüllt sein könnte, wie z. B. mit einem dielektrischen elastischen Material, wie z. B. einem Polymer. Ziel dieser Füllung könnte beispielsweise in der Veränderung des elektrischen Verhaltens, wie z. B. der Reduzierung von Tunnelströmen oder elektrischem Durchschlag, und der Schutz vor Staub, Feuchtigkeit oder anderen Umwelteinflüssen sein.
Zudem wird darauf hingewiesen, dass oben beschriebene mikromechanische Bauelemente mit einem Sensor versehen werden könnten. Die Indikation eines solchen Sensors könnte beispielsweise in Form eines kapazitiven Sensors, eines piezoelektrischen, piezostriktiven, piezoresistiven oder magnetoresistiven Sensors bestehen. Strukturen der oben genannten Art könnten auch aufeinander gestapelt werden. Dadurch könnte eventuell der Stellweg bzw. die Stellkraft erhöht werden.
Obige Ausführungsbeispiele könnten auch bei Rainbow-Aktoren gemäß der beispielsweise in der US 5,471,721 in 18 gezeigten Art eingesetzt werden.
Obige Ausführungsbeispiele für mikromechanische Bauelemente könnten auch in Mikrolautsprechern bzw. MEMS-Lautsprechern eingesetzt werden oder in Resonatoren für Zeitgeber, Taktgeber bzw. Uhren, d. h. als MEMS-Clock. Obige mikromechanische Bauelementen könnten auch für die Bewegung der Spitze in einem optischen Rasternahfeldmikroskop (SNOM = Scanning Near Field Optical Micorscope) eingesetzt werden. Die Nutzung der SNOM-Technik wäre auch für den Produktschutz denkbar, nämlich durch gezieltes Einbringen eines sehr kleinen Musters auf dem Produkt. Oben beschriebene mikromechanische Bauelemente könnten auch für das Ein/Ausschalten einzelner Bildpunkte in Displays eingesetzt werden, wie z. B. in einem ”Telescopic Pixel Display”. Obige mikromechanische Bauelemente erreichen durch ihre elektrostatischen Aktoren die Erzeugung von Dehnung, Rotation in dem Fall der Verwendung als Wölb-Antrieb und als Aktor zur Volumenänderung, wie z. B. als ringförmiger Aktor, der seinen Querschnitt ändert, als Membranpumpe und Ventil oder beispielsweise als Mikropumpe in mikrofluidischen Anwendungen, wie beispielsweise für die Verwendung innerhalb eines Lab-on-Chips. Obige mikromechanische Bauelemente können z. B. auch zum Wiegen oder Sortieren von Partikeln, wie z. B. für eine Feinstaubanalyse oder für die Elektrophorese verwendet werden.

Claims

Mikromechanisches Bauelement mit einem auslenkbaren Element, wobei das auslenkbare Element einen elektrostatischen Aktor aufweist, der als ein sich entlang und in einer Auslenkungsrichtung (30) beabstandet von einer neutralen Faser (16) des auslenkbaren Elementes erstreckender Plattenkondensator (14) mit einer distalen Elektrode (18) und einer proximalen Elektrode (20) ausgebildet ist, wobei die proximale Elektrode (20) zwischen der distalen Elektrode (18) und der neutralen Faser (16) angeordnet ist, und der Plattenkondensator (14) entlang einer Richtung (12) in Segmente (22) eingeteilt ist, zwischen denen die distale Elektrode (18) an Segmentgrenzen (24) mechanisch fixiert ist, so dass durch eine Beaufschlagung des Plattenkondensators (14) mit einer Spannung das auslenkbare Element entlang der Richtung (12) in die oder entgegen der Auslenkungsrichtung (30) ausgelenkt wird, wobei die proximale Elektrode (20) an einer der distalen Elektrode (18) zugewandten Seite eines Isolationsmaterials des auslenkbaren Elementes angeordnet und entlang der Richtung (12) strukturiert ist, um an den Segmentgrenzen (24) Lücken (64) aufzuweisen, so dass an den Segmentgrenzen (24) die distale Elektrode (18) an dem Isolationsmaterial in einer von der proximalen Elektrode (20) lateral beabstandeten Weise mechanisch befestigt ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 1, bei dem die distale Elektrode (18) in der Richtung (12) über die Segmente (22) und Segmentgrenzen (24) hinweg durchgängig gebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die der distalen Elektrode (18) zugewandten Seite des Isolationsmaterials planar ausgebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die proximale Elektrode (20) einen Abschnitt (66) pro Segment (22) aufweist, wobei die Abschnitte (66) an den Segmentgrenzen (24) über die Lücken (64) voneinander beabstandet sind, wobei die Abschnitte (66) an einer der distalen Elektrode (18) zugewandten Seite durch einen Mehrschichtaufbau eine der distalen Elektrode (18) zugewandte und dem Isolationsmaterial abgewandte Seite aufweisen, die eine nicht-planare Form aufweist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 4, bei dem das auslenkbare Element einen Balken oder eine Membran (36) aufweist durch den bzw. die die neutrale Faser (16) verläuft, wobei das Isolationsmaterial durch eine Isolationsschicht (70) gebildet wird, die an einer der distalen Elektrode (18) zugewandten Seite des Balkens oder der Membran angeordnet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 5, bei dem die Isolationsschicht (70) eine konform abgeschiedene Isolationssicht mit im Wesentlichen konstanter Dicke ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem die proximale Elektrode (20) oder die distale Elektrode (18) mit dem Balken oder der Membran elektrisch kurzgeschlossen ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Abschnitte (66) der proximalen Elektrode (20) zueinander kurzgeschlossen sind, um auf ein gemeinsames Potenzial gelegt zu werden, einzeln ansteuerbar sind, um auf zueinander unterschiedliche Potenziale gelegt werden zu können, gruppenweise kurzgeschlossen sind, um gruppenweise auf unterschiedliche Potenziale eingestellt werden zu können.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die distale und/oder proximale Elektrode (18, 20) aus Titanaluminid, dotiertem Polysilizium, dotiertem amorphen Silizium oder Aluminium gebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Isolationsschicht aus Aluminiumoxid oder thermischen Siliziumoxid gebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem innerhalb der Segmente (22) eine Weite eines Spalts (32) zwischen der distalen und der proximalen Elektrode (18, 20) im Wesentlichen konstant ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem innerhalb der Segmente (22) ein Spalt (32) zwischen der distalen Elektrode (18) und der proximalen Elektrode (20) ein Querschnittprofil aufweist, der unter den Segmenten (22) gleich ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß Anspruch 12, bei dem das Profil einen in Richtung der neutralen Faser (16) oder weg von der neutralen Faser (16) gewölbten oder spitzen Querschnitt aufweist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das auslenkbare Element aus einem Halbleitermaterial, aus Metall, aus Kunststoff, Polymer oder FR4 gebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke (D) des auslenkbaren Elementes in einer Krümmungsrichtung (30), in die das auslenkbare Element durch die Beaufschlagung des Plattenkondensators (14) mit Spannung gekrümmt wird, um mehr als 5 mal größer ist als eine Dicke der distalen Elektrode (18) und eine Dicke eines Spaltes zwischen der distalen und der proximalen Elektrode (18, 20) in den Segmenten (22) zusammen.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das auslenkbare Element als Membran oder Balken ausgebildet ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke des auslenkbaren Elementes, gemessen in einer Krümmungsrichtung, in die das auslenkbare Element durch die Beaufschlagung des Plattenkondensators (14) mit Spannung gekrümmt wird, entlang der Richtung variiert, so dass das Ausmaß an Auslenkung entlang der Richtung (12) ebenfalls variiert.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem innerhalb der Segmente (22) ein Spalt zwischen der distalen und der proximalen Elektrode (20) quer zu der Richtung und quer zu einer Krümmungsrichtung, in die das auslenkbare Element durch die Beaufschlagung des Plattenkondensators (14) mit Spannung gekrümmt wird, verschlossen ist.
Mikromechanisches Bauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem innerhalb der Segmente (22) ein Spalt zwischen der distalen und der proximalen Elektrode (20) mit Luft, Polymer, einem dielektrischen elastischen Material gefüllt ist.
Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bauelements nach Anspruch 1, mit Bilden einer proximalen Elektrode (20) an einer Oberfläche (72) eines Isolationsmaterials eines Balkens oder einer Membran, so dass die proximale Elektrode (20) entlang einer Segmentaneinanderreihungsrichtung in Abschnitte (66) mit dazwischenliegenden Lücken (64) strukturiert ist; Aufbringen von Opfermaterial auf der Oberfläche und den Abschnitten (66) in einer entlang der Segmentaneinanderreihungsrichtung strukturierten Weise, so dass das Isolationsmaterial in der Segmentaneinanderreihungsrichtung in einem Inneren der Lücken (64) freiliegt und die Abschnitte der proximalen Elektrode (20) entlang der Segmentaneinanderreihungsrichtung durch das Opfermaterial bis zu den Lücken (64) bedeckt ist; Aufbringen einer distalen Elektrode (18) auf das Opfermaterial, so dass die distale Elektrode (18) in dem Inneren der Lücken (64) an dem Isolationsmaterial mechanisch fixiert ist, derart, dass durch eine Beaufschlagung eines durch die distale und die proximale Elektrode (18, 20) gebildeten Plattenkondensators (14) mit einer Spannung der Balken oder die Membran entlang der Richtung (12) quer zu dem Plattenkondensator ausgelenkt wird.