DE102022200222A1 - Mikro-elektromechanischer Energiewandler und entsprechendes Herstellungsverfahren sowie mikromechanisches Bauelement - Google Patents

Mikro-elektromechanischer Energiewandler und entsprechendes Herstellungsverfahren sowie mikromechanisches Bauelement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung schafft einen mikro-elektromechanischer Energiewandler und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Der mikro-elektromechanische Energiewandler ist ausgestattet mit einem freigestellten zumindest bereichsweise leitfähigen Biegebalken (B), welcher zumindest einseitig über eine Verankerung (V) an der Oberseite (O) eines Substrats (S) verankert ist, wobei der Biegebalken (B) eine erste und eine zweite laterale Seitenwand (S1, S2) aufweist, welche einander gegenüberliegen, und wobei auf der ersten lateralen Seitenwand (S1) zumindest bereichsweise eine erste einkristalline piezoelektrische Schicht (PZ1) aufgebracht ist, einer ersten leitfähigen Elektrode (E1), welche auf der ersten piezoelektrischen Schicht (PZ1) aufgebracht ist, einem ersten Elektrodenkontaktbereich (KE1) zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode (E1), einem Biegebalkenkontaktbereich (KB) zum elektrischen Kontaktieren des Biegebalkens (B), wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken (B) und der ersten Elektrode (E1) eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar ist, welche den Biegebalken (B) lateral in einer Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite (O) des Substrats (S) verläuft, und/oder wobei durch eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens (B) eine elektrische Spannung zwischen dem Biegebalken (B) und der ersten Elektrode (E1) erzeugbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mikro-elektromechanischen Energiewandler und ein entsprechendes Herstellungsverfahren sowie ein mikromechanisches Bauelement.
  • Stand der Technik
  • Zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und umgekehrt benutzt man elektromechanische Energiewandler, wie z.B. Lautsprecher und Mikrofone. Mikromechanische Sensoren und Aktoren in monolithischen Halbleitermaterialien werden dazu verwendet, von außen einwirkende physikalische Größen (Kraft, Beschleunigung, Druck) in elektrische Signale bzw. umgekehrt zu wandeln.
  • Allgemein ist es sehr schwierig, in der Mikrosystemtechnik bzw. Mikromechanik Energiewandler darzustellen, die große (quasi)statische Auslenkungen und/oder hohe Kräfte erzeugen. Üblicherweise werden Membranen oder Biegebalken eingesetzt, die mit Hilfe verschiedener Wandlermechanismen (piezoelektrisch, elektrostatisch, elektromagnetisch, elektrodynamisch, thermisch, magnetostriktiv, usw....) deformiert werden können. Die Wandlermechanismen unterscheiden sich dabei hinsichtlich ihres Flächenbedarfes (und damit Kosten) und ihrer Leistungsaufnahme (Energieverbrauch). Verbrauchsarm sind insbesondere piezoelektrische und elektrostatische Antriebe. Elektrostatische Antriebe mit lateraler Auslenkung in einer Ebene (z.B. eintauchende Interdigitalelektroden) sind sehr flächenintensiv. Generell besteht bei elektrostatischen Antrieben die Gefahr, dass zwei Strukturen unterschiedlichen Potentials sich berühren, wobei ein ungewollter Punktschweißvorgang ausgelöst werden kann, was einen Ausfall des Bauelements bedeuten kann.
  • Die EP 0 647 832 A2 beschreibt eine piezoresistive Sensorstruktur in einem monolithischem Halbleitermaterial, bestehend aus drei bzw. vier Elektroden und einer, die Elektroden verbindenden Widerstandsschicht, wobei eine einwirkende mechanische Spannung die Stromverteilung in den Elektroden so verändert, dass ein elektrisches Signal in Form eines Differenzstromes gemessen wird.
  • Die EP 0 253 946 B1 beschreibt einen mechanisch-elektrischen Wandler, insbesondere zur Druckerfassung, mit einem mindestens zwei Aussparungen aufweisenden, mit einer Halterung verbundenen, blattartigen Dehnkörper, dessen Mitte durch ein, insbesondere vom Druck betätigtes Element auslenkbar ist und auf dem mindestens zwei dehnungsempfindliche Widerstände angeordnet sind, von denen bei der Auslenkung des Dehnkörpers vorzugsweise je einer auf Zug und der andere auf Druck beansprucht wird.
  • Die WO 2012/095185 A1 offenbart ein mikromechanisches Bauelement mit einer Elektrode, einem verformbaren Element und einer isolierenden Abstandshalterschicht, wobei die Elektrode über die isolierende Abstandshalterschicht an dem verformbaren Element fixiert ist. Die isolierende Abstandshalterschicht ist entlang einer lateralen Richtung in mehrere voneinander beabstandete Segmente strukturiert, so dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Elektrode und dem verformbaren Element laterale Zug- oder Druckkräfte entstehen, die das verformbare Element entlang der lateralen Richtung verkrümmen. Alternativ ist die isolierende Abstandshalterschicht entlang einer lateralen Richtung in mehrere voneinander beabstandete Segmente strukturiert, so dass sich durch eine Verformung des verformbaren Elements in der lateralen Richtung eine Kapazität zwischen der Elektrode und dem verformbaren Element ändert. Der beschriebene Aktuatormechanismus ist durch die Kollapsspannung beschränkt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung schafft einen mikro-elektromechanischen Energiewandler nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 11 sowie ein mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 15.
  • Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
  • Vorteile der Erfindung
  • Kern der Erfindung ist, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken und der ersten Elektrode und der optionalen zweiten Elektrode eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar ist, welche den Biegebalken lateral in einer Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite des Substrats verläuft, und/oder dass durch eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens eine elektrische Spannung zwischen dem Biegebalken und der ersten Elektrode und der optionalen zweiten Elektrode erzeugbar ist.
  • Der Biegebalken stellt das Rückgrat des Energiewandlers dar. Die piezoelektrische Schicht wandelt entweder eine elektrische Spannung in eine mechanische Verformung um oder umgekehrt, je nachdem, ob eine Auslenkung bewirkt oder eine Auslenkung sensiert werden soll. Die piezoelektrische Schicht überträgt die mechanischen Spannungen vom Piezowandler auf den Biegebalken. Die Anordnung des Piezowandlers auf der Seitenwand des Biegebalkens ermöglicht die Bewirkung bzw. Sensierung einer lateralen Auslenkung in der Substratebene.
  • Eine Druck-Zug-Aktuation des Energiewandlers lässt sich einerseits durch beidseitige Anordnung von Piezowandlern und andererseits durch ein Anlegen einer mittleren elektrischen Spannung erreichen, die dann sowohl gesenkt als auch erhöht werden kann, um den Energiewandler in beide Richtungen von einer Ruhelage bei mittlerer Spannung auslenken zu können.
  • Der erfindungsgemäße mikro-elektromechanische Energiewandler und das zugehörige Herstellungsverfahren ermöglichen, große Auslenkungen bei geringer Leistungsaufnahme bzw. eine hohe Sensorempfindlichkeit auf kleiner Fläche darzustellen. Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement ermöglicht durch Verwendung des erfindungsgemäßen mikro-elektromechanischen Energiewandlers eine effiziente Steuerung oder Erfassung von Fluidströmen.
  • Der erfindungsgemäße mikro-elektromechanische Energiewandler unterliegt keiner Kollapsgefahr bzw. Gefahr des lokalen Verschweißens durch Kurzschluss wie ansonsten bei elektrostatischen in-plane Aktuatoren bzw. Sensoren bekannt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist auf der zweiten lateralen Seitenwand zumindest bereichsweise eine zweite piezoelektrische Schicht aufgebracht, wobei eine zweite leitfähige Elektrode auf der zweiten piezoelektrischen Schicht aufgebracht ist, wobei ein zweiter Elektrodenkontaktbereich zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode vorgesehen ist, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken und der zweiten Elektrode eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar ist, welche den Biegebalken lateral in der Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite des Substrats verläuft; und wobei eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens zu einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken und der zweiten Elektrode führt, welche abgreifbar ist. Dies erhöht die Empfindlichkeit des Energiewandlers.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Biegebalken aus einem einkristallinem Material, insbesondere einkristallinem Silizium, hergestellt, wobei die erste und/oder zweite Seitenwand vorzugsweise eine (111)-Kristallorientierung aufweist. Dies ist vorteilhaft für das einkristalline Wachstum der nachfolgend darauf abgeschiedenen piezoelektrischen Schicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste und/oder zweite piezoelektrische Schicht aus im Wesentlichen einkristallinem AIN hergestellt, dessen c-Achse im Wesentlichen senkrecht zur ersten bzw. zweiten Seitenwand verläuft. Eine solche bevorzugt hochkonforme piezoelektrische Schicht an den Seitenwänden lässt sich mittels MOCVD-Abscheidung (metal organic chemical vapor deposition)herstellen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Biegebalken im Bereich eines zweiten Längsendes des Biegebalkens über die Verankerungseinrichtung an der Oberseite des Substrats verankert. Dies erhöht die Robustheit bei starken Belastungen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Biegebalkenkontaktbereich im Bereich des ersten oder zweiten Längsendes des Biegebalkens angeordnet. Dort ist die geringste Gefahr einer Beschädigung des Biegebalkens beim Kontaktieren mit Anschlüssen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Biegebalken ein oder mehrere Perforationen auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Verbiegung orientiert sind. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Flexibilität des Biegebalkens.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Biegebalken laterale Breitenvariationen auf. So lässt sich die Kraftdichte gezielt lokal variieren und die Robustheit bzw. Auslenkung/Empfindlichkeit optimieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Biegebalken über einer Ausnehmung in dem Substrat angeordnet und überdeckt die Ausnehmung zumindest teilweise. Dies vereinfacht die Herstellung und sorgt für eine gute Bewegungsfreiheit.
  • Figurenliste
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1a), b) schematische Darstellungen eines mikro-elektromechanischen Energiewandlers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a) in perspektivischer Ansicht und 1b) in Draufsicht;
    • 2a), b) ausschnittsweise schematische Ansichten eines modifizierten Biegebalkens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 2a) mit einer ersten Perforation aus einer Draufsicht und 2b) mit einer zweiten Perforation in einem Querschnitt;
    • 3 ein fluidisches mikromechanisches Bauelement mit einer Mehrzahl von mikro-elektromechanischen Energiewandlern gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 4 ein Fließdiagramm zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für einen mikro-elektromechanischen Energiewandler gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
  • 1a), b) sind schematische Darstellungen eines mikro-elektromechanischen Energiewandlers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a) in perspektivischer Ansicht und 1b) in Draufsicht.
  • Der mikro-elektromechanische Energiewandler gemäß der ersten Ausführungsform trägt allgemein Bezugszeichen 1. Darunter erstreckt sich ein Substrat S mit einer Oberseite O und einer Unterseite U, welches nicht im vorderen Bereich unterhalb des Biegebalkens B verläuft.
  • Der mikro-elektromechanische Energiewandler 1 weist einen freigestellten zumindest bereichsweise leitfähigen Biegebalken B auf, welcher zumindest im Bereich eines ersten Längsendes des Biegebalkens B über eine Verankerungseinrichtung V an der Oberseite O des Substrats S verankert ist.
  • Der Biegebalken B weist eine erste und eine zweite laterale Seitenwand S1, S2 auf, welche einander gegenüberliegen, sowie eine Oberseite O1 und eine Unterseite U1. Auf der ersten lateralen Seitenwand S1 ist eine erste einkristalline piezoelektrische Schicht PZ1 aufgebracht, welche sich auch abschnittsweise auf die Oberseite O1 erstreckt. Eine erste leitfähige Elektrode E1 ist konform auf der ersten piezoelektrischen Schicht PZ1 aufgebracht.
  • Ein erster Elektrodenkontaktbereich KE1 zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode E1 ist parallel zur Oberseite O1 in elektrischen Kontakt mit der ersten Elektrode E1 vorgesehen.
  • Auf der zweiten lateralen Seitenwand S2 ist eine zweite einkristalline piezoelektrische Schicht PZ2 aufgebracht, welche sich ebenfalls abschnittsweise auf die Oberseite O1 erstreckt.
  • Eine zweite leitfähige Elektrode E2 ist konform auf der zweiten piezoelektrischen Schicht PZ2 aufgebracht. Ein zweiter Elektrodenkontaktbereich KE2 zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode E2 ist parallel zur Oberseite O1 in elektrischen Kontakt mit der zweiten Elektrode E2 vorgesehen.
  • Ein Biegebalkenkontaktbereich KB zum elektrischen Kontaktieren des Biegebalkens B ist an dem Längsende der Verankerungseinrichtung V des Biegebalkens B vorgesehen und am Längsende des Biegebalkens B beidseitig nach außen umgefaltet. Auch der umgefaltete Bereich ist mit der ersten bzw. zweiten piezoelektrischen Schicht PZ1, PZ2 und der ersten bzw. zweiten Elektrode E1, E2 beschichtet.
  • Der Biegebalken B kann aus einkristallinem Material, wie z. B. Silizium, ausgebildet sein. Durch Wahl einer Biegebalkenausrichtung längs einer geeigneten Si-Kristallrichtung können die senkrechten lateralen Seitenflächen mit einer (111)-Kristallorientierung durch Ätzen freigelegt werden. Diese sind besonders vorteilhaft für das einkristalline Aufwachsen der nachfolgendabgeschiedenen piezoelektrischen AIN-Schicht.
  • Die erste und zweite piezoelektrische Schicht PZ1, PZ2 ist aus einkristallinem AIN hergestellt, dessen c-Achse im Wesentlichen senkrecht zur ersten bzw. zweiten Seitenwand S1, S2 verläuft. Piezoelektrisches AlN (Aluminiumnitrid) kann mit Hilfe eines MOCVD-Verfahrens (metal-organic chemical vapor deposition) bei Temperaturen >950°C im Wesentlichen einkristallin abgeschieden werden. Auf Grund der Abscheidung aus der Gasphase ergibt sich eine sehr konforme Bedeckung der Oberflächentopographie.
  • Durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken B und der ersten Elektrode E1 und/oder der zweiten Elektrode E2 ist eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar, welche den Biegebalken B lateral in einer Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite O des Substrats S verläuft.
  • Andererseits ist durch eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens B eine elektrische Spannung zwischen dem Biegebalken B und der ersten und/oder zweiten Elektrode E1, E2 erzeugbar.
  • 2a), b) sind ausschnittsweise schematische Ansichten eines modifizierten Biegebalkens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 2a) eine Draufsicht mit einer ersten Perforation und 2b) ein Querschnitt durch einen Biegebalken mit einer zweiten Perforation.
  • Der Biegebalken B' gemäß 2a) weist eine zentrale Längsperforation P1 auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Verbiegung orientiert ist.
  • Der Biegebalken B'' gemäß 2b) weist eine zentrale, rechteckige Perforation P2 im Querschnitt des Biegebalkens auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur der Ebene der Verbiegung orientiert ist und welche nach einer Seite hin offen ist und somit eine gabelartige Gestalt des Biegebalkens B'' ergibt.
  • 3 zeigt einen Querschnitt eines fluidischen mikromechanischen Bauelements mit einer Mehrzahl von mikro-elektromechanischen Energiewandlern gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das fluidische Bauelement 10 weist einen Grundkörper G, z.B. aus Silizium, auf, der in seinem Inneren drei Einlasskanäle KI1, KI2, KI3 besitzt, welche eine jeweilige externe Einlassöffnung I1, I2, I3 haben.
  • Die Einlasskanäle I1, I2, I3 münden an den Verzweigungen Z1, Z2 in Auslasskanäle KA1 und KA2, welche eine jeweilige erste bzw. zweite KA1, KA2 Auslassöffnung aufweisen.
  • Beidseitig der ersten Verzweigung Z1 sind mikro-elektromechanischen Energiewandler 1a, 1b angeordnet, und beidseitig der zweiten Verzweigung Z2 sind mikro-elektromechanischen Energiewandler 1c, 1d angeordnet. Die beiden Paare von mikro-elektromechanischen Energiewandlern 1a, 1b bzw. 1c, 1d können mit einem Fluidstrom interagieren und/oder diesen Fluidstrom durch Anlegen einer externen Wechselspannung erzeugen und/oder diesen Fluidstrom messen, wenn der Fluidstrom sie verbiegt. Die jeweiligen Verbiegungsrichtungen der beiden Paare von mikro-elektromechanischen Energiewandlern 1a, 1b bzw. 1c, 1d sind dabei mit Ba, Bb bzw. Bc, Bd bezeichnet.
  • 4 ist ein Fließdiagramm zum Erläutern eines Herstellungsverfahrens für einen mikro-elektromechanischen Energiewandler gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In einem ersten Schritt S1 erfolgt ein Bereitstellen eines Substrats mit einer Aktorschicht, z.B. aus Silizium. Das Substrat kann beispielsweise ein SOI-Substrat sein, welches eine Grundsubstratschicht, eine Oxidschicht und die Aktorschicht aufweist.
  • In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Freilegen der ersten und/oder zweiten Seitenwand S1, S2, je nachdem ob eine einseitige oder doppelseitige Beschichtung erfolgen soll.
  • In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Abscheiden einer piezoelektrischen Schicht über der Aktorschicht.
  • In einem vierten Schritt S4 erfolgt ein Abscheiden einer leitfähigen Elektrodenschicht über der piezoelektrischen Schicht.
  • Das Abscheiden der piezoelektrischen Schicht kann mittels einer MOCVD-Abscheidung, insbesondere selektiv, erfolgen und das Abscheiden der leitfähigen Elektrodenschicht kann mittels einer MOCVD-Abscheidung, einer LPCVD-Abscheidung oder mittels einer ALD-Abscheidung erfolgen.
  • Dann erfolgt in einem fünften Schritt ein bereichsweises Entfernen der piezoelektrischen Schicht und der leitfähigen Elektrodenschicht zum Erzeugen der gewünschten Struktur.
  • Zuletzt in Schritt S6 erfolgt ein Herausstrukturieren und Freilegen des zumindest bereichsweise leitfähigen mit der piezoelektrischen Schicht und der Elektrodenschicht beschichteten Biegebalkens B, B', B'' aus der Aktorschicht.
  • Das Freistellen kann bei Verwendung eines SOI-Substrats durch eine Opferschichtätzung der Oxidschicht erfolgen.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.
  • Obwohl das mikromechanische Bauelement beispielsweise anhand eines Fluidverteilers erläutert wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und eignet sich insbesondere auch für Mikrolautsprecher, Mikropumpen, Mikrofone, Energiegeneratoren, AFM-Spitzen, Kraftsensoren, Resonatoren usw..
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0647832 A2 [0004]
    • EP 0253946 B1 [0005]
    • WO 2012095185 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Mikro-elektromechanischer Energiewandler mit: einem freigestellten zumindest bereichsweise leitfähigen Biegebalken (B; B'; B''), welcher zumindest im Bereich eines ersten Längsendes des Biegebalkens (B; B'; B'') über eine Verankerungseinrichtung (V) an der Oberseite (O) eines Substrats (S) verankert ist; wobei der Biegebalken (B; B'; B'') eine erste und eine zweite laterale Seitenwand (S1, S2) aufweist, welche einander gegenüberliegen, und wobei auf der ersten lateralen Seitenwand (S1) zumindest bereichsweise eine erste einkristalline piezoelektrische Schicht (PZ1) aufgebracht ist; einer ersten leitfähigen Elektrode (E1), welche auf der ersten piezoelektrischen Schicht (PZ1) aufgebracht ist; einem ersten Elektrodenkontaktbereich (KE1) zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode (E1); einem Biegebalkenkontaktbereich (KB) zum elektrischen Kontaktieren des Biegebalkens (B; B'; B''); wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken (B; B'; B'') und der ersten Elektrode (E1) eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar ist, welche den Biegebalken (B; B'; B'') lateral in einer Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite (O) des Substrats (S) verläuft; und/oder wobei durch eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens (B; B'; B'') eine elektrische Spannung zwischen dem Biegebalken (B; B'; B'') und der ersten Elektrode (E1) erzeugbar ist.
  2. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 1, wobei auf der zweiten lateralen Seitenwand (S2) zumindest bereichsweise eine zweite einkristalline piezoelektrische Schicht (PZ2) aufgebracht ist, wobei eine zweite leitfähige Elektrode (E2) auf der zweiten piezoelektrischen Schicht (PZ2) aufgebracht ist, wobei ein zweiter Elektrodenkontaktbereich (KE2) zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode (E2) vorgesehen ist, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Biegebalken (B; B'; B'') und der zweiten Elektrode (E2) eine laterale Zug- oder Druckkraft erzeugbar ist, welche den Biegebalken (B; B'; B'') lateral in der Ebene verbiegt, welche im Wesentlichen parallel zur Oberseite (O) des Substrats (S) verläuft; und/oder wobei durch eine durch äußere Einflüsse verursachte laterale Verbiegung des Biegebalkens (B; B'; B'') eine elektrische Spannung zwischen dem Biegebalken (B; B'; B'') und der zweiten Elektrode (E2) erzeugbar ist.
  3. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalken (B; B'; B'') aus einem einkristallinen Material, insbesondere einkristallinem Silizium, hergestellt ist.
  4. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach Anspruch 3, wobei die erste und/oder zweite Seitenwand (S1, S2) eine (111)-Kristallorientierung aufweist.
  5. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite piezoelektrische Schicht (PZ1, PZ2) aus im Wesentlichen einkristallinem AIN hergestellt ist, dessen c-Achse senkrecht zur ersten bzw. zweiten Seitenwand (S1, S2) verläuft.
  6. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalken (B; B'; B'') im Bereich eines zweiten Längsendes des Biegebalkens (B; B'; B'') über die Verankerungseinrichtung (V) an der Oberseite (O) des Substrats (S) verankert ist.
  7. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalkenkontaktbereich (KB) im Bereich des ersten oder zweiten Längsendes des Biegebalkens (B; B'; B'') angeordnet ist.
  8. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalken (B'; B'') ein oder mehrere Perforationen (P1; P2) aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zur der Ebene der Verbiegung orientiert sind.
  9. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalken (B; B'; B'') laterale Breitenvariationen aufweist.
  10. Mikro-elektromechanischer Energiewandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Biegebalken (B; B'; B'') in einem Fluidkanal in dem Substrat (S) angeordnet ist und den Fluidkanal zumindest teilweise überdeckt.
  11. Herstellungsverfahren für einen mikro-elektromechanischen Energiewandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit den Schritten: Bereitstellen (S1) eines Substrats (S) mit einer Aktorschicht; Freilegen (S2) der ersten und/oder zweiten Seitenwand (S1, S2); Abscheiden (S3) einer piezoelektrischen Schicht über der Aktorschicht; Abscheiden (S4) einer leitfähigen Elektrodenschicht über der piezoelektrischen Schicht; bereichsweises Entfernen (S5) der einer piezoelektrischen Schicht und der leitfähigen Elektrodenschicht; und Herausstrukturieren und Freilegen (S6) des zumindest bereichsweise leitfähigen mit der piezoelektrischen Schicht und der Elektrodenschicht beschichteten Biegebalkens (B; B'; B'') aus der Aktorschicht.
  12. Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat (S) ein SOI-Substrat ist, welches eine Grundsubstratschicht, eine Oxidschicht und die Aktorschicht aufweist.
  13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei das Freistellen durch eine Opferschichtätzung der Oxidschicht erfolgt.
  14. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Abscheiden der piezoelektrischen Schicht mittels einer MOCVD-Abscheidung, insbesondere selektiv, erfolgt und/oder wobei das Abscheiden der leitfähigen Elektrodenschicht mittels einer MOCVD-Abscheidung, einer LPCVD-Abscheidung oder mittels einer ALD-Abscheidung erfolgt.
  15. Mikromechanisches Bauelement mit einem oder mehreren mikro-elektromechanischen Energiewandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, insbesondere Mikrolautsprecher, Mikropumpe, Mikrofon, Fluidverteiler, Energiegenerator, AFM-Spitze, Kraftsensor, Resonator.
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