DE102020210117A1

DE102020210117A1 - Piezovorrichtung und Verfahren zu einem Strukturieren zumindest eines Piezoelements, insbesondere einer Piezovorrichtung

Info

Publication number: DE102020210117A1
Application number: DE102020210117.5A
Authority: DE
Inventors: Timo Schary; Daniel PANTEL; Christoph Schelling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Piezovorrichtung (10a-10e) mit zumindest einem Trägersubstrat (12a-12e) und mit zumindest einem Piezoelement (14a-14e), welches auf dem Trägersubstrat (12a-12e) angeordnet ist und welches zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) zu einem, insbesondere elektrischen oder physischen, Kontaktieren des Piezoelements (14a-14e) aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) von zumindest zwei Abschnitten (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) gebildet ist, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) aufweisen, wobei zumindest zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) voneinander verschiedene Winkel (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) aufweisen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Piezovorrichtung mit zumindest einem Trägersubstrat und mit zumindest einem Piezoelement, welches auf dem Trägersubstrat angeordnet ist und welches zumindest eine Kontaktierflanke zu einem, insbesondere elektrischen oder physischen, Kontaktieren des Piezoelements aufweist, beispielsweise in der Druckschrift US9893266B2 vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Piezovorrichtung mit zumindest einem Trägersubstrat und mit zumindest einem Piezoelement, welches auf dem Trägersubstrat angeordnet ist und welches zumindest eine Kontaktierflanke zu einem, insbesondere elektrischen oder physischen, Kontaktieren des Piezoelements aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Kontaktierflanke von zumindest zwei Abschnitten gebildet ist, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats aufweisen, wobei zumindest zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte voneinander verschiedene Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats aufweisen.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Piezovorrichtung als Teil eines mikroelektromechanischen Systems, insbesondere eines MEMS, beispielsweise eines Aktors oder Sensors, ausgebildet. Insbesondere kann die Piezovorrichtung als Teil der MEMS dazu vorgesehen sein, Teile der MEMS, insbesondere elektrisch, zu bewegen oder ein Bewegen von Teilen der MEMS, insbesondere elektrisch, zu detektieren. Beispielsweise kann die Piezovorrichtung als Teil eines Aktors für einen auslenkbaren Mikrospiegel, als Teil eines Aktors für eine auslenkbare Membran eines Druckkopfes oder als Teil eines Aktors einer Masse eines Inertialsensors ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Trägersubstrat von einem Siliziumwafer oder einem Germaniumwafer gebildet. Das zumindest eine Trägersubstrat kann insbesondere als ein beschichteter, beispielsweise mit einem Dielektrikum, insbesondere Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid, beschichteter, Siliziumwafer oder Germaniumwafer ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Trägersubstrat flächig, insbesondere scheibenförmig, ausgebildet. Vorzugsweise weist das zumindest eine Trägersubstrat zumindest eine Aufnahmefläche auf, welche insbesondere eine größte, bevorzugt ebene, Außenfläche des Trägersubstrats ist. Vorzugsweise ist eine „Aufnahmefläche“ eines Objekts eine Außenfläche des Objekts, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer größten Außenfläche eines kleinsten geometrischen, insbesondere gedachten und/oder immateriellen, Quaders ausgerichtet ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Vorzugsweise ist das Trägersubstrat ein zumindest im Wesentlichen zweidimensionales Objekt, welches sich durch zwei einander abgewandte größte Außenflächen, insbesondere Aufnahmeflächen, auszeichnet, welche sich parallel zu einer Aufnahmeebene erstrecken. Vorzugsweise definiert das Trägersubstrat die Aufnahmeebene. Vorzugsweise ist eine „Aufnahmeebene“ eines Objekts eine gedachte Ebene des Objekts, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer größten Außenfläche eines kleinsten geometrischen, insbesondere gedachten und/oder immateriellen, Quaders ausgerichtet ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Vorzugsweise ist die zumindest eine Aufnahmefläche zumindest im Wesentlichen parallel zu der Aufnahmeebene. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Vorzugsweise kann das zumindest eine Piezoelement eine elektrische Spannung in eine mechanische Verformung und/oder eine mechanische Verformung in eine elektrische Spannung umwandein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement flächig, insbesondere filmartig, ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement als ein Dünnschichtpiezoelement, insbesondere mit einer maximalen Schichtdicke von maximal 10 µm, bevorzugt von maximal 5 µm, ausgebildet. Vorzugsweise soll unter einer „Schichtdicke“ einer Schicht eine Erstreckung der Schicht senkrecht zu einer Aufnahmefläche der Schicht verstanden werden. Vorzugsweise weist das Piezoelement einen piezoelektrischen Koeffizienten, insbesondere eine effiziente Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie oder umgekehrt, in zumindest eine Richtung, bevorzugt bei einem Anlegen einer Spannung senkrecht zur Aufnahmefläche des Piezoelements, von mindestens 2C/m², insbesondere von mindestens 4 C/m², bevorzugt von mindestens 5 C/m², besonders bevorzugt von mindestens 6 C/m² und ganz besonders bevorzugt von mindestens 8 C/m², insbesondere gemessen in absoluten Werten des piezoelektrischen e₃₁ Koeffizienten bei mindestens 5 V Spannung, auf. Der piezoelektrische e₃₁ Koeffizient kann als Key-Performance-Indikator eines Piezoelements verwendet werden. Der piezoelektrische e₃₁ Koeffizient gibt insbesondere die Effizienz der Umwandlung von einer elektrischen Spannung, welche senkrecht zur Aufnahmefläche des Piezoelements an das Piezoelement angelegt ist, in eine Kraft parallel zur Aufnahmefläche des Piezoelements durch das Piezoelement an. Vorzugsweise bilden das Piezoelement und das Trägersubstrat zusammen einen Bimorph. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement zumindest teilweise aus Blei-Zirkonat-Titanat, insbesondere PZT, insbesondere (PbTi_xZr_(1-x)O₃), ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement zumindest teilweise aus Kalium-Natrium-Niobat, insbesondere KNN, insbesondere (K_xNa_(1-x)NbO₃), ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement zumindest teilweise aus Natrium-Bismut-Titanat, insbesondere NBT, insbesondere (Na_xBi_(1-x)TiO₃), ausgebildet. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement zumindest teilweise aus Kalium-Bismut-Titanat, insbesondere KBT, insbesondere (Ka_xBi_(1-x)TiO₃), ausgebildet. Insbesondere kann das zumindest eine Piezoelement zumindest teilweise aus Scandium-dotiertem Aluminiumnitrid, insbesondere (AIN), Barium-Titanat, insbesondere (BaTiO₃) oder Bismut-Eisenoxid, insbesondere (BiFeO₃), ausgebildet sein. Das zumindest eine Piezoelement kann mit weiteren Elementen dotiert ausgebildet sein, wobei der Ausdruck „dotiert“ insbesondere eine Beimischung von über 0,1 at.-% beschreibt. Vorzugsweise umfasst die Piezovorrichtung zumindest eine Haftschicht. Vorzugsweise ist die Haftschicht direkt auf dem Trägersubstrat angeordnet. Vorzugsweise ist die Haftschicht dazu vorgesehen, ein Abscheiden zumindest einer Elektrode auf dem Trägersubstrat zu ermöglichen. Vorzugsweise umfasst die Piezovorrichtung zumindest eine erste Elektrode, welche bevorzugt direkt auf der zumindest einen Haftschicht angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Piezovorrichtung zumindest eine Wachstumsschicht. Vorzugsweise ist die zumindest eine Wachstumsschicht direkt auf der zumindest einen ersten Elektrode angeordnet. Vorzugsweise ist die zumindest eine Wachstumsschicht dazu vorgesehen, ein Abscheiden des zumindest einen Piezoelements auf dem Trägersubstrat, insbesondere auf der zumindest einen ersten Elektrode, zu ermöglichen. Beispielsweise kann die zumindest eine Wachstumsschicht zumindest teilweise aus Lanthan-Niobat (LaNiO₃), Strontium-Ruthenat (SrRuO₃) und/oder Lanthan-Strontium-Manganat (LaSrMnO₃) ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Piezoelement direkt auf der zumindest einen Wachstumsschicht angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Piezovorrichtung zumindest eine weitere Elektrode, welche bevorzugt direkt auf dem zumindest einen Piezoelement angeordnet ist. Alternativ kann zwischen der weiteren Elektrode und dem Piezoelement eine Zwischenschicht angeordnet sein.
Vorzugsweise weist das zumindest eine Piezoelement zumindest zwei, insbesondere parallele, Aufnahmeflächen auf. Vorzugsweise ist eine Aufnahmefläche flächig mit der ersten Elektrode verbunden. Vorzugsweise ist eine Kontaktierflanke an zumindest einer Außenfläche, insbesondere zumindest einer Außenkante, des zumindest einen Piezoelements angeordnet, welche zwischen den zwei Aufnahmeflächen des Piezoelements angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine Kontaktierflanke an jeder Außenfläche, insbesondere jeder Außenkante, des zumindest einen Piezoelements angeordnet, welche zwischen den zwei Aufnahmeflächen des Piezoelements angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Außenflächen über die Kontaktierflanken verbunden. Vorzugsweise weist die zumindest eine Kontaktierflanke, insbesondere in einem Schnitt betrachtet senkrecht zu der Aufnahmefläche durch das zumindest eine Piezoelement, zumindest zwei Abschnitte auf, welche jeweils Außenflächen aufweisen, die jeweils voneinander verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat, insbesondere der Aufnahmefläche des Trägersubstrats, aufweisen. Vorzugsweise grenzen die zumindest zwei Abschnitte der Kontaktierflanke, welche insbesondere voneinander verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat aufweisen, in einer Ebene aneinander, welche parallel zu der Aufnahmefläche des Piezoelements ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist zumindest einer der Abschnitte, insbesondere vollständig, näher an dem Trägersubstrat angeordnet als der zumindest eine andere Abschnitt. Vorzugsweise ist die Kontaktierflanke durch unterschiedliche Ausrichtungen der Außenflächen der Kontakierflanken in verschiedene Abschnitte einteilbar. Vorzugsweise sind verschiedene Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke jeweils durch eine Kante voneinander getrennt, welche sich parallel zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats erstreckt. Vorzugsweise weisen die Abschnitte der Kontaktierflanke glatte, insbesondere bis auf herstellungsbedingte Abweichungen glatte, Außenflächen auf. Es ist grundsätzlich realisierbar, dass die Kontaktierflächen von glatten Außenflächen verschiedene Außenflächen aufweisen. Im Falle einer von einer glatten Außenfläche abweichenden Außenfläche zumindest eines Abschnitts ist der Winkel des Abschnitts über eine an dieser Außenfläche angrenzende gedachte Außenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ermittelbar, welcher die entsprechende Außenfläche des Abschnitts vollständig umschließt. Vorzugsweise sind die Außenflächen der Abschnitte der Kontaktierflanke zumindest teilweise planar ausgebildet. Es ist grundsätzlich realisierbar, dass eine Kontaktierflanke zumindest teilweise abgerundet ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Kontaktierflanke, insbesondere mathematisch oder gedanklich, in unendlich viele Abschnitte einteilbar. Beispielsweise kann in diesem Fall ein lineare Approximation der ersten 10 % des abgerundeten Teils von einem dem Trägersubstrat nächstgelegenen Ende des abgerundeten Teils mit einer linearen Approximation der letzten 10 % des abgerundeten Teils bis zu einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende des abgerundeten Teils verwendet werden, um einen Winkel zwischen zwei Abschnitten zu bestimmen. Vorzugsweise weisen die zumindest zwei Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke voneinander verschiedene Winkel zum Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, auf, welche sich voneinander um zumindest 5°, insbesondere um zumindest 10°, bevorzugt um zumindest 15°, besonders bevorzugt um zumindest 20° und ganz besonders bevorzugt um zumindest 25°, unterscheiden. Vorzugsweise weisen die zumindest zwei Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke jeweils Außenflächen auf, welche voneinander um zumindest 5°, insbesondere um zumindest 10°, bevorzugt um zumindest 15°, besonders bevorzugt um zumindest 20° und ganz besonders bevorzugt um zumindest 25°, verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, aufweisen. Vorzugsweise weisen die zumindest zwei Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke jeweils Außenflächen auf, welche voneinander um maximal 80°, insbesondere um maximal 70°, bevorzugt um maximal 60°, besonders bevorzugt um maximal 50° und ganz besonders bevorzugt um maximal 45°, verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, aufweisen. Insbesondere kann zumindest ein Abschnitt zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, ausgerichtet sein. Insbesondere kann eine Außenfläche zumindest eines Abschnitts zumindest im Wesentlichen senkrecht zu dem Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, ausgerichtet sein. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Piezovorrichtung kann eine vorteilhaft flächig kontaktierbare, insbesondere physisch kontaktierbare, bevorzugt von weiteren Schichten, insbesondere berührbare, Kontaktierflanke an dem Piezoelement erreicht werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft flächiges Anliegen eines weiteren Elements an dem Piezoelement erreicht werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft senkrecht zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats kontaktierbares Piezoelement erreicht werden. Insbesondere kann eine Umverdrahtung vorteilhaft einheitlich entlang des Piezoelements, insbesondere entlang der Kontaktierflanke, ausgebildet werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Kontaktierflanke zumindest einen zumindest teilweise abgerundeten Abschnitt aufweist. Die Kontaktierflanke kann vollständig abgerundet ausgebildet sein. Die Kontaktierflanke kann vollständig konvex, bevorzugt vollständig konkav, abgerundet ausgebildet sein. Die Kontaktierflanke kann teilweise abgerundet und teilweise planar ausgebildet sein. Vorzugsweise weist ein planarer Abschnitt der Kontaktierflanke einen Winkel zum Trägersubstrat auf, welcher sich von einem mittleren Winkel eines abgerundeten Teils der Kontaktierflanke unterscheidet. Vorzugsweise ist ein mittlerer Winkel eines abgerundeten Teils der Kontaktierflanke ein Winkel einer gedachten Geraden, welche Enden, bevorzugt in einem Schnitt senkrecht zur Aufnahmefläche des Piezoelements, des abgerundeten Teils der Kontaktierflanke miteinander verbindet, zu dem Trägersubstrat, insbesondere zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats. Es kann eine vorteilhaft gleichmäßige Kontaktierung, insbesondere Umverdrahtung, der Kontaktierflanke erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft bruchfeste Kontaktierung, insbesondere Umverdrahtung, der Kontaktierflanke erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft gleichmäßige Dicke, insbesondere Materialstärke, der Kontaktierung, insbesondere der Umverdrahtung und/oder der Passivierungsschicht, der Kontaktierflanke erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Abschnitte zumindest teilweise planar ausgebildet sind. Vorzugsweise ist jeder der zumindest zwei Abschnitte zumindest teilweise, bevorzugt zumindest zum Großteil und besonders bevorzugt vollständig planar ausgebildet. Vorzugsweise sind die Außenflächen der Abschnitte zumindest teilweise, bevorzugt zumindest zum Großteil und besonders bevorzugt vollständig planar ausgebildet. Vorzugsweise sind die Außenflächen der Abschnitte gegenüber der Aufnahmefläche des Trägersubstrats um eine Achse in einer Ebene der Aufnahmefläche, bevorzugt entlang einer Außenkante der Aufnahmefläche des Trägersubstrats, verdreht angeordnet. Es kann eine kostengünstige Piezovorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft schnell und/oder kostengünstig herstellbare Piezovorrichtung erreicht werden, welche zusätzlich vorteilhaft sicher kontaktierbar, insbesondere umverdrahtbar, ist. Es kann insbesondere ein vorteilhaftes Leckstromverhalten des zumindest einen Piezoelements erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Effizienz des Piezoelements erreicht werden.
Darüber hinaus geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Strukturieren zumindest eines, insbesondere des bereits genannten, Piezoelements, insbesondere einer, insbesondere der bereits genannten, Piezovorrichtung, auf zumindest einem, insbesondere dem bereits genannten, Trägersubstrat, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine, insbesondere die bereits genannte, Kontaktierflanke zu einem, insbesondere elektrischen oder physischen, Kontaktieren des Piezoelements an dem Piezoelement ausgebildet wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in dem zumindest einen Verfahrensschritt zumindest zwei Abschnitte, welche die zumindest eine Kontaktierflanke bilden, ausgebildet werden, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats aufweisen, wobei zumindest zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet werden.
In dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, wird die zumindest eine Kontaktierflanke frei von einem zu dem Trägersubstrat senkrechten Abschnitt ausgebildet. Vorzugsweise wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt die zumindest eine Kontaktierflanke frei von einem zu dem Trägersubstrat senkrechten Abschnitt ausgebildet, wobei insbesondere bei einer strikt mathematischen Betrachtung abgerundeter Formen mit unendlich vielen Abschnitten ein solcher an einem Ende angeordneter Abschnitt als nicht zu der Kontaktierflanke zugehörig definiert sein soll. Vorzugsweise wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt die zumindest eine Kontaktierflanke frei von einem zu dem Trägersubstrat parallelen Abschnitt ausgebildet, wobei insbesondere bei einer strikt mathematischen Betrachtung abgerundeter Formen mit unendlich vielen Abschnitten ein solcher an einem Ende angeordneter Abschnitt als nicht zu der Kontaktierflanke zugehörig definiert sein soll. In dem zumindest einen Verfahrensschritt werden alle Abschnitte, welche die zumindest eine Kontaktierflanke bilden, mit jeweils von 0° verschiedenen Winkeln zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet.
Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, das Trägersubstrat mit Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid passiviert, beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung, insbesondere mittels CVD. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, die Haftschicht, insbesondere aus Titan, Chrom und/oder Titanoxid, auf das Trägersubstrat aufgebracht, beispielsweise mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, insbesondere mittels Sputtern und/oder Verdampfen. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, eine erste Elektrode, insbesondere aus Platin, insbesondere mit einer Schichtdicke von mindestens 50 nm, insbesondere mit einer Schichtdicke von maximal 300 nm, auf die Haftschicht auf dem Trägersubstrat aufgebracht, insbesondere gesputtert. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, kann eine Stoppschicht auf die erste Elektrode aufgebracht werden. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, eine Wachstumsschicht, insbesondere aus Lanthannickeloxid, Strontiumrutheniumoxid und/oder Lanthanstrontiummanganoxid, auf die erste Elektrode, insbesondere auf und/oder unter die Stoppschicht, auf dem Trägersubstrat aufgebracht. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, das Piezoelement, insbesondere das Dünnschichtpiezoelement, insbesondere mit einer Schichtdicke von mindestens 0,5 µm, insbesondere mit einer Schichtdicke von maximal 5 µm, insbesondere aus KNN, auf die Wachstumsschicht aufgebracht, insbesondere gesputtert oder mittels eines Sol-Gel-Prozesses aufgebracht. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, eine weitere Elektrode, insbesondere mit einer Schichtdicke von mindestens 50 nm, insbesondere mit einer Schichtdicke von maximal 300 nm, auf das Piezoelement aufgebracht, beispielsweise gesputtert. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem dem Verfahren vorausgehenden Verfahrensschritt, kann die weitere Elektrode strukturiert werden. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, das Piezoelement strukturiert. Vorzugsweise wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, an dem Piezoelement zumindest eine Kontaktierflanke ausgebildet, welche zumindest zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte aufweist, welche zwei voneinander verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat aufweisen. Vorzugsweise werden in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte mit Außenflächen ausgebildet, welche zwei voneinander verschiedene Winkel zu dem Trägersubstrat aufweisen. Vorzugsweise wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, ein Abschnitt der Kontaktierflanke durch zumindest eine, insbesondere klar definierte, Kante, welche sich entlang des Piezoelements in eine Richtung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats, insbesondere des Piezoelements, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, um das Piezoelement, insbesondere zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, um einen Umfang des Piezoelements erstreckt, von einem weiteren Abschnitt getrennt ausgebildet. Vorzugsweise werden in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die Außenflächen der einzelnen Abschnitte als ebene Außenflächen ausgebildet, wobei insbesondere die Kanten zwischen den Abschnitten entstehen. Vorzugsweise werden in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die Abschnitte, insbesondere die Außenflächen der einzelnen Abschnitte, mit Winkeln von weniger als 80° zum Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, ausgebildet. Vorzugsweise werden in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die Abschnitte durch einen nasschemischen und/oder trockenchemischen Ätzprozess, beispielsweise Ionenstrahlätzen, ausgebildet. Vorzugsweise werden in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die Abschnitte, insbesondere die Außenflächen der einzelnen Abschnitte, mit jeweils voneinander verschiedenen Winkeln zum Trägersubstrat, insbesondere zur Aufnahmefläche des Trägersubstrats, ausgebildet. In zumindest einem Verfahrensschritt kann ein Ätzprozess bei der Detektion eines Stoppsignals, wie beispielsweise eines Metallsignals von Elementen der ersten Elektrode oder eines Elementsignals von einer speziell dazu eingeführten Schicht, insbesondere der Stoppschicht, der Wachstumsschicht und/oder von der Haftschicht, gestoppt werden. In dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, werden zumindest zwei, insbesondere alle, direkt aneinander angrenzenden Abschnitte mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet.
In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem dem Verfahren nachfolgenden Verfahrensschritt, kann die erste Elektrode strukturiert werden. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem dem Verfahren nachfolgenden Verfahrensschritt, kann eine Passivierung auf das Trägersubstrat mit den darauf abgeschiedenen Schichten, insbesondere Elementen, abgeschieden werden. In zumindest einem Verfahrensschritt kann die Passivierung, insbesondere an der weiteren Elektrode, zumindest teilweise geöffnet werden. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in einem dem Verfahren nachfolgenden Verfahrensschritt, kann eine elektrische Umverdrahtung, insbesondere aus Gold, Platin, Aluminium und/oder Kupfer ausgeführt werden. Es kann eine vorteilhafte Strukturierung der Kontaktierflanke erreicht werden, welche sich besonders vorteilhaft für eine Umverdrahtung, insbesondere über diese, eignet und welche insbesondere erlaubt, die Elektroden an dem Piezoelement besonders vorteilhaft elektrisch zu kontaktieren. Insbesondere kann durch eine vorteilhafte Strukturierung der Kontaktierflanke eine Dicke der Passivierung und/oder der Umverdrahtung vorteilhaft reduziert werden. Damit kann insbesondere ein Risiko einer großen Waferverbiegung, was insbesondere ein Schichtablösen auf dem Trägersubstrat bedingen kann, vorteilhaft verringert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest zwei verschiedenen Verfahrensschritten zumindest zwei unterschiedliche Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke ausgebildet werden. Vorzugsweise wird jeder Abschnitt, zumindest an einer Seite, insbesondere betrachtet in einem Schnitt senkrecht zur Aufnahmefläche des Piezoelements, in einem separaten Verfahrensschritt ausgebildet. Insbesondere wird die zumindest eine Kontaktierflanke in einem mehrstufigen Prozess, insbesondere Ätzprozess, mit verschiedenen, bevorzugt zumindest zwei, Abschnitten ausgebildet. Vorzugsweise wird das zumindest eine Piezoelement, welches bevorzugt aus KNN oder PZT ausgebildet ist, in einem mehrstufigen Ätzprozess mit einer Kontaktierflanke mit zumindest zwei Abschnitten ausgebildet. Vorzugsweise wird das Piezoelement mit Ätzprozessen bearbeitet, welche, insbesondere ausreichend, selektiv zur ersten Elektrode sind, bevorzugt unschädlich zur ersten Elektrode sind. Vorzugsweise werden in zumindest zwei verschiedenen Verfahrensschritten die zumindest zwei unterschiedlichen Abschnitte der zumindest einen Kontaktierflanke ausgebildet, wobei bevorzugt jeder der Abschnitte in einem der zwei Verfahrensschritte ausgebildet wird. Insbesondere kann in zumindest einem Verfahrensschritt das zumindest eine Piezoelement mit einem Trockenätzen, beispielsweise Ionenstrahlätzen, bearbeitet werden und in einem nachfolgenden weiteren Verfahrensschritt kann das zumindest eine Piezoelement mit einem Nassätzen, insbesondere einem nasschemischen Ätzen, bearbeitet werden. Es kann ein vorteilhaft mehrstufiger, insbesondere zu der ersten Elektrode besonders vorteilhaft selektiver, Ausbildungsprozess der zumindest einen Kontaktierflanke erreicht werden. Es kann ein Risiko eines hohen Waferbogens, was insbesondere ein Schichtablösen auf dem Trägersubstrat bedingen kann, vorteilhaft verringert werden. Insbesondere kann eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere Leitfunktion, der zumindest einen weiteren Elektrode vorteilhaft zumindest im Wesentlichen, insbesondere bis auf maximal 10 % Verlust, erhalten werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einen Verfahrensschritt zumindest ein Abschnitt der zumindest einen Kontaktierflanke abgerundet ausgebildet wird. In dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, können die Außenflächen der einzelnen Abschnitte zumindest teilweise als abgerundete Außenflächen ausgebildet werden, wobei insbesondere keine Kanten zwischen den Abschnitten entstehen. In diesem Fall wird in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, eine abgerundete Außenfläche der Kontaktierflanke mit unendlich vielen Abschnitten ausgebildet, wobei jeder Abschnitt einen anderen Winkel zu dem Trägersubstrat, insbesondere zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats, aufweist. In dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, wird zumindest ein Abschnitt einer Kontaktierflanke konkav abgerundet ausgebildet. Insbesondere kann in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die gesamte Kontaktierflanke konkav abgerundet ausgebildet werden. Alternativ kann in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, zumindest ein Abschnitt einer Kontaktierflanke konvex abgerundet ausgebildet werden. Insbesondere kann in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, die gesamte Kontaktierflanke konvex abgerundet ausgebildet werden. Insbesondere kann in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, zumindest ein Abschnitt einer Kontaktierflanke konkav abgerundet ausgebildet werden und in zumindest einem anderen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, zumindest ein weiterer, insbesondere benachbarter Abschnitt, der Kontaktierflanke konvex abgerundet ausgebildet werden. Insbesondere kann in dem zumindest einen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, zumindest ein Abschnitt einer Kontaktierflanke konkav abgerundet ausgebildet werden und in zumindest einem anderen Verfahrensschritt, insbesondere des Verfahrens, zumindest ein weiterer, insbesondere benachbarter Abschnitt, der Kontaktierflanke eben ausgebildet werden. Es kann eine vorteilhaft gleichmäßig aufbringbare, insbesondere kantenfreie, insbesondere vorteilhaft bruchfeste, Passivierung und/oder Umverdrahtung der Piezovorrichtung, insbesondere in einem nachfolgenden Verfahrensschritt, erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft gleichmäßiger, insbesondere stetiger, Umverdrahtungsverlauf entlang der zumindest einen Kontaktierflanke erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass einzelne Abschnitte vorteilhaft stetig umverdrahtet werden können.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in einem der zumindest zwei Verfahrensschritte zumindest ein Abschnitt der Kontaktierflanke mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet wird, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einem Strahlwinkel Q mit 0,6 ≤ cos(Q) ≤ 0,9 kontrolliert wird, und in einem nachfolgenden der zumindest zwei Verfahrensschritte zumindest ein weiterer Abschnitt der Kontaktierflanke mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet wird, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einen Strahlwinkel Q mit cos(Q) < 0,6 kontrolliert wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Ätzrate gesteuert und/oder geregelt, insbesondere kontrolliert, insbesondere indem der Strahlwinkel variiert wird, bevorzugt durch ein Einstellen des Strahlwinkels auf definierte Winkel oder Winkelbereiche. Vorzugsweise ist der Strahlwinkel ein Winkel zwischen einem lonenstrahl, insbesondere Argonstrahl, und einer Flächennormalen der Aufnahmefläche des Trägersubstrats, insbesondere des Piezoelements. Es kann eine vorteilhaft unkompliziert herstellbare Abwinklung der zumindest einen Kontaktierflanke erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Ätzen in dem ersten der zumindest zwei Verfahrensschritte in Abhängigkeit eines Endpunktsignals aus einer Elementanalyse gestoppt wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in dem ersten der zumindest zwei Verfahrensschritte, eine Elementanalyse auf dem Trägersubstrat, insbesondere während eines Ätzens, durchgeführt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Ätzen in Abhängigkeit eines Endpunktsignals, welches aus einer Elementanalyse der geätzten Schichten und/oder der unter und/oder an den geätzten Schichten angeordneten Schichten bestimmt wird, gestoppt. Vorzugsweise wird das Endpunktsignal mittels EDX oder einem spektroskopischen Verfahren ermittelt. Vorzugsweise wird das Endpunktsignal aus einer Elementanalyse, insbesondere einer definierten Amplitude eines charakteristischen Elements, erzeugt. Vorzugsweise entspricht das Endpunktsignal einer Intaktheit, insbesondere Unversehrtheit, bevorzugt mit zumindest im Wesentlichen vollständiger elektrischer Leitfähigkeit, der zumindest einen unteren Elektrode. Es kann ein vorteilhaft genau kontrollierbares Bearbeitungsverfahren für das zumindest eine Piezoelement erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke mit einem Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet wird und in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke mit einem weiteren Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet wird, wobei der Winkel kleiner ist als der weitere Winkel. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem Winkel von mindestens 3°, bevorzugt mindestens 5°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem Winkel von maximal 45°, bevorzugt maximal 25°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem weiteren Winkel von mindestens 20°, bevorzugt mindestens 30°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem weiteren Winkel von maximal 80°, bevorzugt maximal 60°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Es kann eine vorteilhaft sachte Abschrägung der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke erreicht werden, welche sich insbesondere vorteilhaft stetig zu einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende hin mit einer gleichmäßigen Umverdrahtung elektrisch umverdrahten lässt. Es kann eine vorteilhaft flach, insbesondere in Bezug auf das Trägersubstrat, ausgerichtete Kontaktierflanke erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft abgeschrägte, und insbesondere vorteilhaft unsteile, Kontaktierflanke ausgebildet werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke mit einem Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet wird und in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke mit einem weiteren Winkel zu der Aufnahmefläche des Trägersubstrats ausgebildet wird, wobei der Winkel größer ist als der weitere Winkel. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem Winkel von mindestens 45°, bevorzugt mindestens 60°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem Winkel von maximal 85°, besonders bevorzugt maximal 80°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem weiteren Winkel von mindestens 10°, bevorzugt mindestens 25°, zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, insbesondere einem Abschnitt der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat abgewandten Ende der Kontaktierflanke, mit einem weiteren Winkel von maximal 45° zu dem Trägersubstrat ausgebildet. Es kann eine vorteilhaft seitlich anschichtbare steile Abschrägung der Kontaktierflanke an einem dem Trägersubstrat zugewandten Ende der Kontaktierflanke erreicht werden, welche sich insbesondere vorteilhaft flach, insbesondere gleichmäßig, elektrisch umverdrahten lässt. Insbesondere kann ein Risiko eines Versehrens, insbesondere eines Überätzens, einer Elektrode vorteilhaft gering gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Piezovorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Piezovorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Piezovorrichtung mit einer elektrischen Umverdrahtung und einer Passivierung in einer schematischen Schnittdarstellung,
2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zu einem Strukturieren zumindest eines Piezoelements in einer schematischen Darstellung mit verschiedenen schematisierten Zuständen des Piezoelements in einer Schnittdarstellung,
3 eine Illustration eines Strahlwinkels bei einem Ionenstrahlätzen in einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer schematischen Schnittdarstellung,
4 eine alternative erfindungsgemäße Piezovorrichtung mit einer elektrischen Umverdrahtung und mit einer Passivierung in einer schematischen Schnittdarstellung,
5 ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren zu einem Strukturieren zumindest eines Piezoelements in einer schematischen Darstellung mit verschiedenen schematisierten Zuständen des Piezoelements in einer Schnittdarstellung,
6 eine weitere alternative erfindungsgemäße Piezovorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
7 eine weitere alternative erfindungsgemäße Piezovorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung und
8 eine weitere alternative erfindungsgemäße Piezovorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Piezovorrichtung 10a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst ein Trägersubstrat 12a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst ein Piezoelement 14a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine Haftschicht 16a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine erste Elektrode 18a, welche insbesondere als eine untere Elektrode ausgebildet ist und welche insbesondere an einer dem Trägersubstrat 12a zugewandten Seite des Piezoelements 14a angeordnet ist. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine weitere Elektrode 20a, welche insbesondere an einer dem Trägersubstrat 12a abgewandten Seite des Piezoelements 14a angeordnet ist. Die Elektroden 18a, 20a sind insbesondere aus Platin oder Gold ausgebildet. Das Piezoelement 14a ist insbesondere aus KNN oder PZT ausgebildet. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine Passivierung 40a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine Umverdrahtung 42a. Die Piezovorrichtung 10a umfasst eine Wachstumsschicht 19a, welche insbesondere zwischen der ersten Elektrode 18a und dem Piezoelement 14a angeordnet ist. Die Wachstumsschicht 19a ist beispielsweise aus Lanthan-Niobat ausgebildet.
Das Piezoelement 14a ist auf dem Trägersubstrat 12a angeordnet. Das Piezoelement 14a weist eine Kontaktierflanke 22a auf. Die Kontaktierflanke 22a verläuft insbesondere entlang des Umfangs des Piezoelements 14a. Die Kontaktierflanke 22a ist zu einem physischen, insbesondere elektrischen, Kontaktieren des Piezoelements 14a vorgesehen, insbesondere um die Umverdrahtung 42a über die Kontaktierflanke 22a zur weiteren Elektrode 20a zu führen. Die Kontaktierflanke 22a ist frei von einem zu dem Trägersubstrat 12a parallelen Abschnitt.
Die Kontaktierflanke 22a ist von zumindest zwei Abschnitten 24a, 26a gebildet, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel 34a, 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a aufweisen. Zumindest zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte 24a, 26a weisen voneinander verschiedene Winkel 34a, 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a auf.
Die Kontaktierflanke 22a weist zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte 24a, 26a auf. Die Abschnitte 24a, 26a weisen voneinander verschiedene Winkel 34a, 36a zu dem Trägersubstrat 12a auf. Die Abschnitte 24a, 26a der Kontaktierflanke 22a weisen einen maximalen Abstand von 0,1 mm zueinander auf. Die zwei, insbesondere direkt aneinander angrenzenden, Abschnitte 24a, 26a sind planar ausgebildet. Die zwei, insbesondere direkt aneinander angrenzende, Abschnitte 24a, 26a weisen jeweils eine planare, insbesondere ebene, Außenfläche 28a, 30a auf. Die zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte 24a, 26a weisen jeweils eine, bis auf produktionsbedingte Schwankungen, insbesondere in Bezug auf eine Winkelausrichtung, glatte Außenfläche 28a, 30a auf. Die zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte 24a, 26a weisen jeweils eine Außenfläche 28a, 30a auf, welche in einem von 0° und 90° verschiedenen Winkel 34a, 36a zu dem Trägersubstrat 12a, insbesondere zu einer Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a, angeordnet, insbesondere ausgerichtet, ist. Die Aufnahmefläche 32a ist insbesondere eine dem Piezoelement 14a zugewandte Außenfläche des Trägersubstrats 12a.
Eine Außenfläche 28a des dem Trägersubstrat 12a zugewandten Abschnitts 24a ist in einem Winkel 34a von ca. 15° zu dem Trägersubstrat 12a angeordnet. Eine Außenfläche 30a des dem Trägersubstrat 12a abgewandten Abschnitts 26a ist in einem weiteren Winkel 36a von ca. 55° zu dem Trägersubstrat 12a angeordnet. Die Außenfläche 28a des dem Trägersubstrat 12a zugewandten Abschnitts 24a ist weniger steil zu dem Trägersubstrat 12a ausgerichtet als die Außenfläche 30a des dem Trägersubstrat 12a abgewandten Abschnitts 26a.
2 zeigt ein Verfahren zu einem Strukturieren des Piezoelements 14a auf dem Trägersubstrat 12a, insbesondere der Piezovorrichtung 10a. Insbesondere sind in 2 verschiedene Zustände des Piezoelements 14a, insbesondere der Piezovorrichtung 10a, zwischen einzelnen Verfahrensschritten gezeigt.
Das Verfahren beginnt insbesondere mit einem Strukturieren der Piezovorrichtung 10a in einem Verfahrensstartzustand 44a. In dem Verfahrensstartzustand 44a umfasst die Piezovorrichtung 10a ein Trägersubstrat 12a. Direkt auf dem Trägersubstrat 12a ist die Haftschicht 16a angeordnet. Direkt auf der Haftschicht 16a ist die erste Elektrode 18a angeordnet. Direkt auf der ersten Elektrode 18a ist das Piezoelement 14a angeordnet. Direkt auf dem Piezoelement 14a ist die weitere Elektrode 20a angeordnet. Die weitere Elektrode 20a kann sich beliebig auf dem Piezoelement 14a erstrecken, insbesondere beliebig auf dem Piezoelement 14a geformt sein. Der Verfahrensstartzustand 44a ist in 2 schematisch gezeigt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Fotolackschritt 50a, wird die weitere Elektrode 20a mit einem Fotolack 46a passiviert, insbesondere von einer Umgebungsatmosphäre abgeschirmt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Ätzschritt 52a, wird das Piezoelement 14a geformt, insbesondere teilweise abgetragen. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird die Kontaktierflanke 22a des Piezoelements 14a teilweise ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird der Abschnitt 26a, insbesondere der Kontaktierflanke 22a, insbesondere mit einem weiteren Winkel 36a von über 45° zu dem Trägersubstrat 12a, insbesondere mit einem weiteren Winkel 36a von unter 90° zu dem Trägersubstrat 12a, an dem Piezoelement 14a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird das Piezoelement 14a über ein zeitgesteuertes Ätzen durch einen Ätzprozess, welcher eine hohe Ätzrate aufweist, und welcher insbesondere eine geringe Selektivität zur ersten Elektrode 18a aufweist, teilweise abgetragen zu einem Ausbilden des Abschnitts 26a, insbesondere mit einem flachen, insbesondere kleiner 90°, weiteren Winkel 36a. In dem Ätzschritt 52a wird eine Außenfläche 30a der Kontaktierflanke 22a an einem dem Trägersubstrat 12a abgewandten Ende der Kontaktierflanke 22a mit einem weiteren Winkel 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird das Piezoelement 14a insbesondere mittels Ionenstrahlätzen bearbeitet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, kann eine Ätzrate des Ionenstrahlätzens über einen Strahlwinkel Q, 64a zwischen einem lonenstrahl 60a, insbesondere Argonstrahl, und einer Flächennormalen 62a der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a, insbesondere des Piezoelements 14a, kontrolliert werden (vgl. 3). In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird die Ätzrate des Ionenstrahlätzens mit einem Strahlwinkel Q, 64a zwischen 0,6 ≤ cos(Q) ≤ 0,9 kontrolliert. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird der Abschnitt 26a der Kontaktierflanke 22a mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einem Strahlwinkel Q, 64a mit 0,6 ≤ cos(Q) ≤ 0,9 kontrolliert wird (vgl. 3). In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann das Ätzen auf der ersten Elektrode 18a, insbesondere durch ein Endpunktsignal, beispielsweise mittels einer Elementdetektion zu der ersten Elektrode 18a, gestoppt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann ein Ätzen durch ein Detektieren eines Elements der Wachstumsschicht 19a, insbesondere mittels SIMS, EDX, IR-, NIR-, VIS-, UV- und/oder Raman-Spektroskopie, gestoppt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, wird ein Ätzen, insbesondere das Ionenstrahlätzen, in Abhängigkeit eines Endpunktsignals aus einer Elementanalyse, insbesondere EDX-Analyse, gestoppt. Das Endpunktsignal kann beispielsweise eine definierte Amplitude eines Lanthansignals, Niobsignals, Strontiumsignals oder eines Bleisignals aus der Wachstumsschicht 19a, insbesondere einer EDX-Messung, sein. Die Wachstumsschicht 19a ist insbesondere als Stoppsignalschicht ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52a, kann der Fotolack 46a entfernt werden.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem weiteren Fotolackschritt 54a, können die weitere Elektrode 20a und das Piezoelement 14a an dem Abschnitt 26a der Kontaktierflanke 22a mit einem weiteren Fotolack 46a' passiviert, insbesondere von einer Umgebungsatmosphäre abgeschirmt, werden.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem weiteren Ätzschritt 56a, wird das Piezoelement 14a geformt, insbesondere teilweise abgetragen. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Kontaktierflanke 22a des Piezoelements 14a teilweise, insbesondere zur Vollständigkeit, ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird der Abschnitt 24a, insbesondere der Kontaktierflanke 22a, insbesondere mit einem Winkel 34a von unter 45° zu dem Trägersubstrat 12a, insbesondere mit einem Winkel 34a von über 0° zu dem Trägersubstrat 12a, an dem Piezoelement 14a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird das Piezoelement 14a über ein endpunktgesteuertes, insbesondere zeitgesteuertes, Ätzen mit einem Ätzprozess, welcher insbesondere eine hohe Ätzrate aufweisen kann, und welcher insbesondere eine hohe Selektivität zur ersten Elektrode 18a aufweisen kann, teilweise abgetragen zu einem Ausbilden des Abschnitts 24a, insbesondere mit einem flachen Winkel 34a. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann das Ätzen auf der ersten Elektrode 18a, insbesondere durch ein Endpunktsignal, beispielsweise mittels einer Elementdetektion zu der ersten Elektrode 18a, gestoppt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann ein Ätzen durch ein Detektieren eines Elements der Wachstumsschicht 19a, insbesondere mittels EDX, IR- oder Raman-Spektroskopie, gestoppt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird das Piezoelement 14a insbesondere mittels Ionenstrahlätzen bearbeitet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann eine Ätzrate des lonenstrahlätzens über einen Strahlwinkel Q, 64a, insbesondere einem Strahlwinkel Q, 64a zwischen einem lonenstrahl 60a, insbesondere Argonstrahl, und der Flächennormalen 62a der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a, insbesondere des Piezoelements 14a, kontrolliert werden (vgl. 3). In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Ätzrate des Ionenstrahlätzens bei einen Strahlwinkel Q, 64a, insbesondere mit cos(Q) < 0,6 kontrolliert. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird der Abschnitt 24a der Kontaktierflanke 22a mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einem Strahlwinkel Q, 64a mit cos(Q) < 0,6 kontrolliert wird (vgl. 3). In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann der Fotolack 46a' entfernt werden. Der weitere Ätzschritt 56a ist, insbesondere in diesem Beispiel, als Abschlussätzschritt, insbesondere als letzter Verfahrensschritt, in welchem das Piezoelement 14a geätzt wird, ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Kontaktierflanke 22a, vollständig, insbesondere abschließend, an dem Piezoelement 14a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird das Piezoelement 14a mittels eines anisotropen Ätzprozesses abgetragen. Der Ätzschritt 52a wird insbesondere vor dem weiteren Ätzschritt 56a durchgeführt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Kontaktierflanke 22a, welche frei ist von einem zu dem Trägersubstrat 12a parallelen Abschnitt, zu einem elektrischen Kontaktieren des Piezoelements 14a an dem Piezoelement 14a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Kontaktierflanke 22a frei von einem zu dem Trägersubstrat 12a parallelen Abschnitt ausgebildet. In dem weiteren Ätzschritt 56a wird die Kontaktierflanke 22a mit zumindest zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitten 24a, 26a mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln 34a, 36a zu dem Trägersubstrat 12a ausgebildet. In dem weiteren Ätzschritt 56a wird eine Außenfläche 28a der Kontaktierflanke 22a an einem dem Trägersubstrat 12a zugewandten Ende der Kontaktierflanke 22a mit einem Winkel 34a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a ausgebildet, wobei der Winkel 34a kleiner ist als der weitere Winkel 36a. In zwei Verfahrensschritten, insbesondere dem Ätzschritt 52a und dem weiteren Ätzschritt 56a, werden zwei Abschnitte 24a, 26a, welche die zumindest eine Kontaktierflanke 22a bilden, ausgebildet, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel 34a, 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a aufweisen. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, werden zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte 24a, 26a mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln 34a, 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a ausgebildet. Insbesondere werden in zwei Verfahrensschritten, insbesondere dem Ätzschritt 52a und dem weiteren Ätzschritt 56a, zwei direkt aneinander angrenzenden Abschnitte 24a, 26a mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln 34a, 36a zu der Aufnahmefläche 32a des Trägersubstrats 12a ausgebildet.
In dem weiteren Ätzschritt 56a wird die zumindest eine Kontaktierflanke 22a frei von einem zu dem Trägersubstrat 12a senkrechten Abschnitt 24a, 26a ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, wird die Kontaktierflanke 22a an einem dem Trägersubstrat 12a zugewandten Ende der Kontaktierflanke 22a mit einem kleineren Winkel 34a zu dem Trägersubstrat 12a ausgebildet als an einem dem Trägersubstrat 12a abgewandten Ende der Kontaktierflanke 22a. In zwei verschiedenen Verfahrensschritten, insbesondere dem Ätzschritt 52a und dem weiteren Ätzschritt 56a, werden zwei unterschiedliche Abschnitte 24a, 26a der Kontaktierflanke 22a ausgebildet. Pro Verfahrensschritt wird maximal ein Abschnitt 24a, 26a der Kontaktierflanke 22a hergestellt. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56a, kann der Fotolack 46a oder der weitere Fotolack 46a', insbesondere Reste des Fotolacks 46a oder des weiteren Fotolacks 46a', entfernt werden.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Lackentfernschritt 58a, kann der Fotolack 46a oder der weitere Fotolack 46a', insbesondere Reste des Fotolacks 46a oder des weiteren Fotolacks 46a', entfernt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Lackentfernschritt 58a, kann ein Nassätzen zu einem Reinigen des Piezoelements 14a durchgeführt werden.
In dem Ätzschritt 52a und/oder dem weiteren Ätzschritt 56a können trockenchemische oder nasschemische Ätzprozesse eingesetzt werden. In dem Ätzschritt 52a und/oder dem weiteren Ätzschritt 56a können gleiche oder unterschiedliche Ätzprozesse eingesetzt werden. Insbesondere kann in dem Ätzschritt 52a und/oder dem weiteren Ätzschritt 56a jeweils Ionenstrahlätzen mit unterschiedlichen Strahlwinkeln Q, 64a durchgeführt werden, was insbesondere zu einer vorteilhaft geringen Wahrscheinlichkeit einer Kontamination des Piezoelements 14a führt. In dem Ätzschritt 52a und/oder dem weiteren Ätzschritt 56a kann der entsprechende Ätzprozess bei der Detektion eines Stoppsignals, wie beispielsweise eines Metallsignals von Elementen der ersten Elektrode 18a, von einer speziell dazu eingeführten Schicht und/oder von der Haftschicht 16a gestoppt werden. Zum Ausbilden von n Abschnitten 24a, 26a können n Ätzschritte 52a, 56a durchgeführt werden.
In dem weiteren Ätzschritt 56a wird ein nasschemischer Ätzprozess maximal für die letzten 10 nm bis 400 nm des Piezoelements 14a eingesetzt, insbesondere zu einem unkomplizierten Umverdrahten. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass aufgrund der hohen Selektivität des nasschemischen Ätzprozesses die erste Elektrode 18a nicht geschädigt wird. Hierdurch kann, insbesondere in Bezug auf Kosten, eine Dicke der ersten Elektrode 18a vorteilhafterweise verringert werden.
Insbesondere kann in dem Ätzschritt 52a und/oder dem weiteren Ätzschritt 56a reaktives lonenätzen durchgeführt werden, beispielsweise mit SF6, CHF3, oder CF4. Insbesondere kann in dem Ätzschritt 52a ein Trockenätzen, beispielsweise Ionenstrahlätzen, eingesetzt werden und in dem weiteren Ätzschritt 56a kann ein nasschemisches Ätzen eingesetzt werden.
In den 4 bis 8 sind vier weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 8 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis e ersetzt.
4 zeigt eine alternative Piezovorrichtung 10b. Die Piezovorrichtung 10b ist ohne eine Passivierung und ohne eine Umverdrahtung gezeigt. Ein Piezoelement 14b weist eine Kontaktierflanke 22b auf. Die Kontaktierflanke 22b weist zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte 24b, 48b auf. Die Abschnitte 24b, 48b weisen voneinander verschiedene Winkel 34b, 38b zu einem Trägersubstrat 12b auf. Der Abschnitt 24b, insbesondere eine Außenfläche 28b des Abschnitts 24b, ist planar ausgebildet. Die Außenfläche 28b des Abschnitts 24b ist in einem Winkel 34b von ca. 20° zu dem Trägersubstrat 12b angeordnet. Der Abschnitt 48b, insbesondere eine Außenfläche 31b des Abschnitts 48b, ist abgerundet ausgebildet. Die Außenfläche 31b entlang des Abschnitts 48b bildet verschiedene Winkel 38b zwischen ca. 20° und ca. 55° zu dem Trägersubstrat 12b aus. Insbesondere kann der Abschnitt 48b gedanklich in unendlich viele Abschnitte unterteilt werden, welche jeweils einen anderen Winkel 38b zu dem Trägersubstrat 12b aufweisen. Die Außenfläche 28b des dem Trägersubstrat 12b zugewandten Abschnitts 24b ist teilweise, insbesondere zum Großteil, weniger steil zu dem Trägersubstrat 12b ausgerichtet als die Außenfläche 31b des dem Trägersubstrat 12b abgewandten Abschnitts 48b. 3 zeigt insbesondere, dass die zumindest eine Kontaktierflanke 22b den, insbesondere konkav, abgerundeten Abschnitt 48b aufweist.
5 zeigt ein Verfahren zu einem Strukturieren des Piezoelements 14b auf dem Trägersubstrat 12b, insbesondere der Piezovorrichtung 10b. Insbesondere sind in 4 verschiedene Zustände des Piezoelements 14b, insbesondere der Piezovorrichtung 10b, zwischen einzelnen Verfahrensschritten gezeigt. Das Verfahren beginnt mit einem Strukturieren der Piezovorrichtung 10b in einem Verfahrensstartzustand 44b. Der Verfahrensstartzustand 44b ist in 4 schematisch gezeigt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Fotolackschritt 50b, wird eine weitere Elektrode 20b mit einem Fotolack 46b passiviert, insbesondere von einer Umgebungsatmosphäre abgeschirmt.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Ätzschritt 52b, wird das Piezoelement 14b geformt, insbesondere teilweise abgetragen.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird der Abschnitt 48b, insbesondere der Kontaktierflanke 22b, insbesondere mit Winkeln 38b zwischen 20° und 55° zu dem Trägersubstrat 12b, insbesondere mit Winkeln 38b von unter 90° zu dem Trägersubstrat 12b, an dem Piezoelement 14b ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird das Piezoelement 14b über ein zeitgesteuertes oder stoppsignalabhängiges Ätzen durch einen Ätzprozess, welcher eine hohe Ätzrate aufweisen kann und welcher insbesondere eine geringe Selektivität zur ersten Elektrode 18b aufweisen kann, kontinuierlich teilweise abgetragen zu einem Ausbilden des abgerundeten, insbesondere nichtlinearen, Abschnitts 48b. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird das Piezoelement 14b insbesondere mittels lonenstrahlätzen bearbeitet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird die Ätzrate des lonenstrahlätzens zeitabhängig oder stoppsignalabhängig bei verschiedenen Strahlwinkeln Q, 64a mit 0 ≤ cos(Q) ≤ 0,9 kontrolliert. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, kann der Fotolack 46b entfernt werden. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird der Abschnitt 48b der Kontaktierflanke 22b abgerundet ausgebildet. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Ätzschritt 52b, wird der Abschnitt 48b der Kontaktierflanke 22b konkav abgerundet ausgebildet.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem weiteren Fotolackschritt 54b, können die weitere Elektrode 20b und das Piezoelement 14b an dem Abschnitt 48b der Kontaktierflanke 22b mit einem weiteren Fotolack 46b' passiviert, insbesondere von einer Umgebungsatmosphäre abgeschirmt, werden.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem weiteren Ätzschritt 56b, wird das Piezoelement 14b geformt, insbesondere teilweise abgetragen. In einem Verfahrensschritt, insbesondere dem weiteren Ätzschritt 56b, wird der Abschnitt 24b, insbesondere der Kontaktierflanke 22b, insbesondere mit einem Winkel 34b von unter 45° zu dem Trägersubstrat 12b, insbesondere mit einem Winkel 34b von über 0° zu dem Trägersubstrat 12b, insbesondere mit einem Winkel 34b von ca. 20°, an dem Piezoelement 14b ausgebildet.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Lackentfernschritt 58b, kann der Fotolack 46b oder der weitere Fotolack 46b', insbesondere Reste des Fotolacks 46b oder des weiteren Fotolacks 46b', entfernt werden.
6 zeigt eine alternative Piezovorrichtung 10c. Die Piezovorrichtung 10c ist ohne eine Passivierung und ohne eine Umverdrahtung gezeigt. Ein Piezoelement 14c weist eine Kontaktierflanke 22c auf. Die Kontaktierflanke 22c weist zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte 24c, 26c auf. Die Abschnitte 24c, 26c weisen voneinander verschiedene Winkel 34c, 36c zu einem Trägersubstrat 12c auf. Der Abschnitt 24c, insbesondere eine Außenfläche 28c des Abschnitts 24c, ist planar ausgebildet. Die Außenfläche 28c des Abschnitts 24c ist in einem Winkel 34c von ca. 45° zu dem Trägersubstrat 12c angeordnet. Der Abschnitt 26c, insbesondere eine Außenfläche 30c des Abschnitts 26c, ist planar ausgebildet. Die Außenfläche 30c des Abschnitts 26c ist in einem weiteren Winkel 36c von ca. 25° zu dem Trägersubstrat 12c angeordnet. Die Außenfläche 28c des dem Trägersubstrat 12c zugewandten Abschnitts 24c ist steiler zu dem Trägersubstrat 12c, insbesondere einer Aufnahmefläche 32c des Trägersubstrats 12c, ausgerichtet als die Außenfläche 30c des dem Trägersubstrat 12c abgewandten Abschnitts 24c.
Die Außenfläche 28c des dem Trägersubstrat 12c zugewandten Abschnitts 24c weist einen Winkel 34c zu dem Trägersubstrat 12c, insbesondere einer Aufnahmefläche 32c des Trägersubstrats 12c, auf, welcher größer ist als ein weiterer Winkel 36c, den die Außenfläche 30c des dem Trägersubstrat 12c abgewandten Abschnitts 26c zu dem Trägersubstrat 12c, insbesondere einer Aufnahmefläche 32c des Trägersubstrats 12c, aufweist. Der Winkel 34c ist größer als der weitere Winkel 36c.
Auf eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Strukturieren des Piezoelements 14c wird verzichtet und auf die Darstellungen der vorherigen Ausführungsbeispiele verwiesen.
In einem Verfahrensschritt, insbesondere einem weiteren Ätzschritt (nicht gezeigt), wird die Kontaktierflanke 22c an einem dem Trägersubstrat 12c zugewandten Ende der Kontaktierflanke 22c mit einem größeren Winkel 34c zu dem Trägersubstrat 12c ausgebildet als an einem dem Trägersubstrat 12c abgewandten Ende der Kontaktierflanke 22c.
7 zeigt eine alternative Piezovorrichtung 10d. Eine Kontaktierflanke 22d ist vollständig konkav abgerundet ausgebildet. Insbesondere kann die Kontaktierflanke 22d gedanklich in unendlich viele Abschnitte unterteilt werden, welche jeweils einen anderen Winkel 35d, 37d zu einem Trägersubstrat 12d aufweisen. Eine solche Einteilung ist zu einer verbesserten Übersicht nicht vorgenommen worden. Beispielsweise sind zwei unterschiedliche Winkel 35d, 37d der Kontaktierflanke 22d zum Trägersubstrat 12d gezeigt.
8 zeigt eine alternative Piezovorrichtung 10e. Eine Kontaktierflanke 22e ist vollständig konvex abgerundet ausgebildet. Insbesondere kann die konvexe Kontaktierflanke 22e durch eine verrundete Lackflanke, beispielsweise durch Heizen eines Fotolacks nach einer Belichtung und einer Entwicklung auf eine Temperatur oberhalb einer Erweichungstemperatur, und durch eine geringe Abtrageselektivität des Piezoelements 14e zu dem Fotolack von etwa 1:1 erreicht werden.
Eine weitere Elektrode 20e ist von einer zentralen Anordnung verschieden auf einem Piezoelement 14e angeordnet. Insbesondere kann die Kontaktierflanke 22e gedanklich in unendlich viele Abschnitte unterteilt werden, welche jeweils einen anderen Winkel 35e, 37e zu einem Trägersubstrat 12e aufweisen. Eine solche Einteilung ist zu einer verbesserten Übersicht nicht vorgenommen worden. Beispielsweise sind zwei unterschiedliche Winkel 35e, 37e der Kontaktierflanke 22e zum Trägersubstrat 12e gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9893266 B2 [0001]

Claims

Piezovorrichtung mit zumindest einem Trägersubstrat (12a-12e) und mit zumindest einem Piezoelement (14a-14e), welches auf dem Trägersubstrat (12a-12e) angeordnet ist und welches zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) zu einem, insbesondere elektrischen oder physischen, Kontaktieren des Piezoelements (14a-14e) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) von zumindest zwei Abschnitten (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) gebildet ist, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) aufweisen, wobei zumindest zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) voneinander verschiedene Winkel (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) aufweisen.
Piezovorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kontaktierflanke (22b; 22d; 22e) zumindest einen zumindest teilweise abgerundeten Abschnitt (24b, 48b) aufweist.
Piezovorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Abschnitte (24a, 26a; 24c, 26c) zumindest teilweise planar ausgebildet sind.
Verfahren zu einem Strukturieren zumindest eines Piezoelements (14a-14e), insbesondere einer Piezovorrichtung (10a-10e), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, auf zumindest einem Trägersubstrat (12a-12e), wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) zu einem, insbesondere physischen oder elektrischen, Kontaktieren des Piezoelements (14a-14e) an dem Piezoelement (14a-14e) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einen Verfahrensschritt zumindest zwei Abschnitte (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c), welche die zumindest eine Kontaktierflanke (22a-22e) bilden, ausgebildet werden, welche jeweils von 0° verschiedene Winkel (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) aufweisen, wobei zumindest zwei direkt aneinander angrenzende Abschnitte (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) mit zwei voneinander verschiedenen Winkeln (34a, 36a; 34b, 38b; 34c, 36c; 35d, 37d; 35e, 37e) zu der Aufnahmefläche (32a-32e) des Trägersubstrats (12a-12e) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest zwei verschiedenen Verfahrensschritten zumindest zwei unterschiedliche Abschnitte (24a, 26a; 24b, 48b; 24c, 26c) der zumindest einen Kontaktierflanke (22a-22c) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einen Verfahrensschritt zumindest ein Abschnitt (48b) der zumindest einen Kontaktierflanke (22b; 22d; 22e) abgerundet ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der zumindest zwei Verfahrensschritte zumindest ein Abschnitt (30a) der Kontaktierflanke (22a) mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet wird, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einem Strahlwinkel Q, 64a mit 0,6 ≤ cos(Q) ≤ 0,9 kontrolliert wird, und in einem nachfolgenden der zumindest zwei Verfahrensschritte zumindest ein weiterer Abschnitt (24a) der Kontaktierflanke (22a) mittels Ionenstrahlätzen ausgebildet wird, wobei die Ätzrate des lonenstrahlätzens bei einen Strahlwinkel Q, 64a mit cos(Q) < 0,6 kontrolliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ätzen in dem ersten der zumindest zwei Verfahrensschritte in Abhängigkeit eines Endpunktsignals aus einer Elementanalyse gestoppt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche (28a; 28b; 28d) der Kontaktierflanke (22a; 22b; 22d) an einem dem Trägersubstrat (12a; 12b; 12d) zugewandten Ende der Kontaktierflanke (22a; 22b; 22d) mit einem Winkel (34a; 34b; 35d) zu der Aufnahmefläche (32a; 32b; 32d) des Trägersubstrats (12a; 12b; 12d) ausgebildet wird und in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche (30a; 30b; 30d) der Kontaktierflanke (22a; 22b; 22d) an einem dem Trägersubstrat (12a; 12b; 12d) abgewandten Ende der Kontaktierflanke (22a; 22b; 22d) mit einem weiteren Winkel (36a; 36b; 36d) zu der Aufnahmefläche (32a; 32b; 32d) des Trägersubstrats (12a; 12b; 12d) ausgebildet wird, wobei der Winkel (34a; 34b; 35d) kleiner ist als der weitere Winkel (36a; 36b; 36d).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche (28c; 28e) der Kontaktierflanke (22c; 22e) an einem dem Trägersubstrat (12c; 12e) zugewandten Ende der Kontaktierflanke (22c; 22e) mit einem Winkel (34c; 35e) zu der Aufnahmefläche (32c; 32e) des Trägersubstrats (12c; 12e) ausgebildet wird und in zumindest einem Verfahrensschritt eine Außenfläche (30c; 30e) der Kontaktierflanke (22c; 22e) an einem dem Trägersubstrat (12c; 12e) abgewandten Ende der Kontaktierflanke (22c; 22e) mit einem weiteren Winkel (36c; 36e) zu der Aufnahmefläche (32c; 32e) des Trägersubstrats (12c; 12e) ausgebildet wird, wobei der Winkel (34c; 35e) größer ist als der weitere Winkel (36c; 36e).