Gekapseltes MEMS-Schaltelement, Vorrichtung und Herstellungs verfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikroelektromechani- sches Schaltelement, das ein mehrschichtiges Trägersubstrat mit einer als Trägerschicht dienenden ersten Schicht, einer elektrisch isolierenden zweiten Schicht und einer als Halb leiterschicht ausgebildeten dritten Schicht umfasst. Das Schaltelement weist ein auslenkbares Biegeelement auf, wel ches durch einen freigestellten Teilbereich der Halbleiter schicht gebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem solchen Schaltelement sowie ein Verfah ren zur Herstellung eines solchen Schaltelements.

Aus dem Stand der Technik sind mikroelektromechanische Schaltelemente grundsätzlich bekannt und werden in der Fach welt auch als MEMS-Schaltelemente bezeichnet. Es handelt sich dabei um mechanische Festkörper-Schaltelemente, welche im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich strukturiert sind und elek trostatisch aktuierte Biegeelemente umfassen, so dass sie durch die Änderung einer elektrischen Spannung geschaltet werden können. Häufig wird eine Mehrzahl solcher einzelner MEMS-Schalter zu einem Array angeordnet, insbesondere um eine hinreichend große Stromtragfähigkeit und/oder Spannungsfes tigkeit zu erreichen. Solche MEMS-Schalter und darauf aufbau ende Schaltvorrichtungen werden beispielsweise in der DE 102017 215 236 Al und der WO 2018028 947 Al beschrieben. Gegenstand der DE102017215236A1 ist ein MEMS-Schalter, wel cher auf einem Silicon-on-Insulator-Substrat (SOI-Substrat) aufgebaut ist. Mit dieser Fertigungstechnologie können auf grund der ausgereiften und reproduzierbaren Herstellungspro zesse die vorgegebenen Schaltzeiten besonders präzise einge stellt werden. Dabei wird das Biegeelement mittels subtrakti- ver Fertigung freigestellt, wobei das SOI-Substrat auf beiden Seiten (oben und unten) prozessiert wird. Die Trägerschicht des SOI-Substrates wird hier von der Rückseite des Substrats aus im Bereich des Biegebalkens vollständig entfernt, so dass eine Auslenkung des Biegebalkens in vertikaler Richtung er möglicht wird. Auf der Vorderseite des SOI-Substrats (der Seite mit dem Biegeelement) wird typischerweise ein Decksub strat angeordnet, welches ebenfalls im Bereich des Biegebal kens eine Ausnehmung aufweist. In diesem Bereich des Decksub strats können eine Steuerelektrode sowie ein oder mehrere Ge genkontakte für den Schaltvorgang angeordnet sein.

Nachteilig bei diesen bekannten SOI-MEMS-Schaltern ist, dass aufgrund der Prozessierung des SOI-Substrats von beiden Sei ten relativ leicht eine Schädigung der aktiven Silizium- Schicht während der Herstellung auftreten kann. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Biegeelement wegen der offenliegenden Rückseite zunächst nicht vor chemischen und mechanischen Um welteinflüssen geschützt ist. Es ist zwar grundsätzlich mög lich, einen derartigen SOI-MEMS-Schalter in einem übergeord neten Gehäuse einzukapseln. Hierzu werden aber weitere Ferti gungsschritte benötigt, und es entsteht ein relativ großes Bauteil, welches in einer übergeordneten Vorrichtung entspre chend viel Bauraum benötigt.

Aus dem Stand der Technik sind auch noch andere Arten von MEMS-Schaltelementen bekannt, beispielsweise mit metallischen Biegebalken. Typischerweise sind jedoch bei dieser Technolo gie die gewünschten vorbestimmten Schalteigenschaften weniger präzise einstellbar. Auch hier ist für den Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen meist die Kapselung mit einem separaten Ge häuse notwendig, was ebenfalls zu vergleichsweise großen Ab messungen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schaltelement zur Verfügung zu stellen, welches die genannten Nachteile über windet. Insbesondere soll ein Schaltelement zur Verfügung ge stellt werden, welches robust gegen äußere Umwelteinflüsse ist und gleichzeitig möglichst kompakt ausgestaltet werden kann. Dabei sollen insbesondere auch die vorgegebenen Schalteigenschaften möglichst präzise eingestellt werden kön- nen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung mit einem solchen Schaltelement sowie ein Verfahren zur Herstellung ei nes solchen Schaltelements anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Schaltelement, die in Anspruch 8 beschriebene Vorrichtung und das in Anspruch 12 beschriebene Herstellungsverfahren gelöst.

Das erfindungsgemäße mikroelektromechanische Schaltelement umfasst ein mehrschichtiges Trägersubstrat mit einer als Trä gerschicht dienenden ersten Schicht, einer elektrisch isolie renden zweiten Schicht und einer als Halbleiterschicht ausge bildeten dritten Schicht. Das Schaltelement weist ein Biege element auf, welches durch einen freigestellten Teilbereich der Halbleiterschicht (also der dritten Schicht) gebildet ist. Außerdem umfasst das Schaltelement ein mit dem mehr schichtigen Trägersubstrat verbundenes flächiges Decksub strat. Dabei weist das Trägersubstrat, insbesondere dessen Trägerschicht, im Bereich des Biegeelements eine Ausnehmung auf. Außerdem weist das Decksubstrat im Bereich des Biegeele ments ebenfalls entweder eine Ausnehmung und/oder eine um den Bereich des Biegeelements umlaufende Abstandsschicht auf, so dass durch das Zusammenwirken der beiden Ausnehmungen bzw. der einen Ausnehmung und der umlaufenden Abstandsschicht ins gesamt ein übergeordneter Hohlraum gebildet ist, in dem das Biegeelement auslenkbar angeordnet ist. Dieser übergeordnete Hohlraum ist derart durch die Trägerschicht und das Decksub strat begrenzt, dass er zur äußeren Umgebung hin hermetisch gekapselt ist.

Unter einem mikroelektromechanischen Schaltelement soll hier ein Schaltelement verstanden werden, welches mit den Mitteln der Mikrosystemtechnik hergestellt ist. Dabei wird unter dem Begriff Mikrosystemtechnik ganz allgemein die Technik ver standen, die in der Lage ist, mikroskopisch kleine mechanisch wirksame Komponenten herzustellen, die eine Bewegung vollzie hen können, beispielsweise Schalter oder Zahnräder. Unter dem Begriff der Mikrosystemtechnik soll hier im weiteren Sinne auch die Nanosystemtechnik eingeschlossen sein, welche ent sprechende Strukturen im Submikrometer- bis Nanometerbereich ermöglicht. Allgemein wird hier in der Regel auf Technologien zurückgegriffen, die aus der Halbleiterfertigung grundsätz lich bekannt sind. Solche MEMS-Schalter können auf Glas-, Sa phir- und/oder Halbleiter-Substraten (sogenannten Wafern), beispielsweise aus Silizium oder Galliumarsenid gefertigt werden. Die Länge eines MEMS-Schaltelements beträgt hierbei weniger als 1mm, bevorzugt weniger als 500 pm. Hierbei ist das größte konstruktive Element eines einzelnen MEMS-Schalt- elements typischerweise das Biegeelement. Dieses Biegeelement ist zweckmäßigerweise länglich geformt, um eine definierte, rückfedernde Auslenkung nach Art einer geraden Blattfeder zu ermöglichen. Das Biegeelement wird daher in den Fachkreisen häufig auch als Biegebalken oder als Schaltzunge bezeichnet. Grundsätzlich sind aber auch andere Formen und Proportionen möglich.

Durch die Herstellung des Biegeelements als freigestellter Teilbereich der (im Schichtsystem obenliegenden) Halbleiter schicht wird erreicht, dass die Schalteigenschaften des Bie geelements, ähnlich wie bei den herkömmlichen SOI-MEMS- Schaltelementen, besonders präzise eingestellt werden können.

Das Biegeelement befindet sich in einem übergeordneten Hohl raum des Bauteils, welches aus zwei flächigen Substraten zu sammengesetzt ist, nämlich dem mehrschichtigen Trägersubstrat und dem Decksubstrat. Bei horizontaler Ausrichtung ist dieser Hohlraum nach „oben" (auf der Seite der Halbleiterschicht, also der dritten Schicht des Trägersubstrats) durch das Decksubstrat begrenzt. Durch die außenliegende Fläche des Decksubstrats ist der Hohlraum oben zur Umgebung hin herme tisch gekapselt. In ähnlicher Weise ist der Hohlraum nach „unten" (zur gegenüberliegenden Seite) durch die Träger schicht zur äußeren Umgebung hin gekapselt. Hierzu ist die Trägerschicht auf ihrer untenliegenden Außenseite insbesonde re durchgehend vollflächig ausgebildet und weist zumindest im Bereich des Hohlraums keine durchgehenden Löcher zur äußeren Umgebung hin auf. Außerdem sind das mehrschichtige Trägersub strat und das Decksubstrat so miteinander verbunden, dass sich umlaufend um den Hohlraum hier ebenfalls eine hermeti sche Kapselung des Hohlraums nach außen hin ergibt.

Die Bewegung des Biegeelements wird auf der Seite des Trä gersubstrats insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Trä gerschicht im Bereich des Biegeelements eine Ausnehmung auf weist. Wesentlich ist, dass diese Ausnehmung nicht durchge hend ist (also nicht durch die gesamte Trägerschicht durch stößt), sondern nur eine Teilkavität darstellt. Diese Teil kavität ist also eine Art flaches Sackloch und kein nach außen durchgehendes Loch. Mit anderen Worten ist die Träger schicht im Bereich des Hohlraums nur dünner ausgestaltet als in den umgebenden Bereichen, und sie ist auf der Außenseite trotzdem vollflächig.

Im Unterschied zu den herkömmlichen SOI-MEMS-Schaltelementen wird hier also insgesamt durch die Verbindung von nur zwei Substraten, nämlich dem mehrschichtigen Trägersubstrat und dem Decksubstrat, eine hermetische Kapselung des aktiven Be reichs des Schaltelements erzielt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass für diese hermetische Kapselung kein zusätzliches Gehäuse oder ein anderweitiges (drittes) Sub strat benötigt wird, sondern die Kapselung bereits durch zwei, auf Waferebene flächig verbundene Substrate erreicht wird. Hierdurch kann der gesamte Aufbau besonders kompakt re alisiert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein erfindungsgemäßes Schaltelement bzw. ein Array von mehreren solchen erfindungs gemäßen Schaltelementen als Teilelement(e) auf. Unabhängig von dem speziellen Anwendungszweck der Vorrichtung ergeben sich ihre Vorteile analog zu den oben beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Schaltelements, insbesondere im Hin blick auf einen Schutz vor Umgebungseinflüssen, eine kompakte Ausführung und/oder eine präzise Einstellung der gewünschten Schalteigenschaften . Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements. Dabei wird a) ein vorgefertigtes mehrschichtiges Trägersubstrat mit ei ner vorgefertigten Kavität in der Trägerschicht bereitge stellt, b) aus diesem vorgefertigten Trägersubstrat durch subtraktive Fertigung das Biegeelement freigestellt und c) in einem Waferbond-Schritt das Decksubstrat mit dem Trä gersubstrat dauerhaft verbunden, wodurch der übergeordnete Hohlraum hermetisch gekapselt wird.

Unter dem beschriebenen „Freistellen" des Biegeelements soll verstanden werden, dass zumindest auf einem überwiegenden Teil der Längsausdehnung des Biegeelements die hier angren zenden Bereiche der Halbleiterschicht entfernt werden.

Bei der vorgefertigten Kavität in der ersten Trägerschicht soll es sich wie oben beschrieben um eine Teilkavität han deln, also um ein nicht zur gegenüberliegenden Seite durch stoßendes Loch. In dem vorgefertigten Trägersubstrat ist ins besondere über dieser vorgefertigten Kavität eine flächig durchgehende Halbleiterschicht angeordnet. Aus dieser flächig durchgehenden Halbleiterschicht wird dann das Biegeelement freigestellt, wobei das mehrschichtige Trägersubstrat insge samt nur von der Oberseite (der Seite der Halbleiterschicht) und nicht von der Rückseite aus prozessiert werden muss. Aus dem Stand der Technik sind solche vorgefertigten Trägersub strate mit eingegrabenen Teilkavitäten in der Trägerschicht bekannt. Als spezielle Variante der SOI-Substrate werden die se unter der Bezeichnung C-SOI-Substrate (für Cavity-Silicon- on-Insulator-Substrate) von zahlreichen Herstellern angebo- ten. Für die Herstellung von Arrays mit einer Vielzahl von MEMS-Schaltelementen können entsprechend auch C-SOI-Substrate mit einer Vielzahl von solchen Kavitäten zum Einsatz kommen, wobei dann insbesondere jeder Kavität mindestens ein freige stelltes Biegeelement zugeordnet ist. Aufgrund der vorgefertigten Kavität ist das Biegeelement also bereits vor Schritt b) zur Unterseite hin freiliegend, da die Kavität schon einen Teil des für die Auslenkung benötigten übergeordneten Hohlraums bildet. Die hermetische Kapselung des insgesamt gebildeten übergeordneten Hohlraums wird dann in Schritt c) durch die Verbindung des Trägersubstrats mit dem Decksubstrats mittels eines Waferbond-Schritts erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also eine besonders einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Schaltelements, wobei die bereits beschriebenen Vorteile in Bezug auf die Kapselung und die kompakte Ausführung realisiert werden. In optionalen weiteren Schritten (z.B. vor oder nach Schritt b) können auch weitere Elemente mit Techniken der Oberflächen mikromechanik aufgebracht und ggf. strukturiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1, 8 und 12 abhängigen

Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Schaltelements, der Vorrichtung und des Herstellungsverfahrens allgemein vor teilhaft miteinander kombiniert werden.

So kann die Auslenkrichtung des Biegeelements vorteilhaft im Wesentlichen senkrecht zur Schichtebene des mehrschichtigen Trägersubstrats orientiert sein. Mit anderen Worten kann das Biegeelement bei horizontaler Ausrichtung des insgesamt flä chig geformten Bauteils nach „oben" und „unten" auslenkbar sein. Eine solche Beweglichkeit aus der Schichtebene des Bie geelements heraus ist mit einem blattfederartig geformten Biegeelement besonders einfach zu realisieren. Die Auslenkung des Biegeelements kann dann also entweder in Richtung der Ausnehmung in der Trägerschicht oder entgegengesetzt, in Richtung der Ausnehmung im Decksubstrat bzw. der durch die umlaufende Abstandsschicht gebildeten Kavität erfolgen.

Erfindungsgemäß ist das mehrschichtige Trägersubstrat ein Si- licon-on-Insulator-Schichtsystem oder umfasst ein solches Schichtsystem. Ein Silicon-on-Insulator (abgekürzt: SOI) Schichtsystem umfasst insbesondere eine Silizium-Isolator- Silizium-Schichtfolge, wobei die Trägerschicht (die erste Schicht des Schichtsystems) durch die untere Siliziumschicht, die zweite Schicht durch den Isolator und die dritte Schicht durch die obere Siliziumschicht gebildet ist. Vorteilhaft kann es sich bei einer der beiden Silizium-Schichten und be sonders bevorzugt bei beiden Silizium-Schichten um monokris tallines Silizium handeln. Die Isolator-Schicht kann bevor zugt im Wesentlichen durch eine Siliziumdioxid-Schicht (S1O2) gebildet sein. Sie kann insbesondere als sogenannte vergrabe ne Oxidschicht (englisch: „buried oxide" oder kurz BOX- Schicht) realisiert sein. Die an sich bekannte SOI-Tech- nologie ermöglicht eine besonders präzise Definition der Schichtdicken und der sonstigen Materialeigenschaften der einzelnen Schichten. Die Halbleiterschicht, aus der das Bie geelement freigestellt wird, ist insbesondere die dünnere der beiden Silizium-Schichten eines typischen SOI-Substrats. Die mechanische Anbindung des Biegeelements an die übrigen Berei che des Bauteils kann insbesondere über die Isolator-Schicht des SOI-Substrats vermittelt sein. Mit anderen Worten kann das Biegeelement in seinem Fußbereich über die Isolator schicht an einen mechanisch tragenden Teil des Schaltelements angekoppelt sein. Diese und weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsvarianten des SOI-Schichtsystems und seiner Pro- zessierung werden ausführlicher in der DE102017215236A1 be schrieben, welche daher in ihrer Gesamtheit in die Offenba rung der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen sein soll. Alternativ zu der oben beschriebenen SOI-Schichtfolge kann die Trägerschicht aber auch beispielsweise durch eine Saphir schicht gebildet sein.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines SOI- MEMS-Schaltelements umfasst die Ausnehmung des Trägersub strats eine Ausnehmung in der Trägerschicht, und diese ist durch eine vorgefertigte Kavität in dem SOI-Schichtsystem ge bildet. Mit anderen Worten ist das Schaltelement auf einem Cavity-SOI-Wafer (abgekürzt: C-SOI-Wafer) aufgebaut. Gemäß einer ersten Alternative dieser vorgefertigten Ausnehmung handelt es sich um eine Teilkavität in der unteren Silizium schicht, und die vergrabene Oxidschicht ist in diesem Bereich ebenfalls unterbrochen. Gemäß einer zweiten Alternative kann es sich aber auch um eine Teilkavität in der unteren Silizi umschicht handeln, welche im Bodenbereich mit einer entspre chenden Oxidschicht ausgekleidet ist. Beide Arten von C-SOI- Substraten sind geeignet, um mit vergleichsweise geringem Prozessaufwand den benötigten übergeordneten Hohlraum für die Bewegung des Biegeelements bereitzustellen und trotzdem schon innerhalb des Wafer-Schichtsystems eine hermetische Kapselung nach unten hin zu ermöglichen.

Die Verwendung eines C-SOI-Substrates mit einer vorgefertig ten Kavität ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. So kann alternativ auch erst während des Herstellungsprozesses für das Schaltelement die Teilkavität im Trägersubstrat erzeugt werden. Insbesondere kann sich in diesem Fall die Kavität auf die isolierende zweite Schicht beschränken, und die Träger schicht kann in voller Dicke erhalten bleiben. Ein solches Loch in der zweiten Schicht (also der vergrabenen Oxid schicht) kann beispielsweise durch Fluorwasserstoff-Ätzen ge bildet werden. Die Kavität für die Bewegung des Biegeelement ist dann entsprechend auf die Dicke der Oxidschicht begrenzt und unter Umständen weniger tief. Für die beim Schaltvorgang benötigte vertikale Bewegung kann dies jedoch ebenfalls aus reichend sein, insbesondere wenn die der gegenüberliegende Hohlraum im Bereich des Decksubstrats vergleichsweise tiefer ausgebildet ist.

Allgemein vorteilhaft kann die hermetische Kapselung des übergeordneten Hohlraums in seitlicher Richtung durch eine dauerhafte, fluiddichte, flächige Verbindung zwischen dem mehrschichtigen Trägersubstrat und dem Decksubstrat bewirkt sein. Mit anderen Worten können diese beiden Substrate durch einen sogenannten „Waferbond" verbunden sein. Diese dauerhaf te Verbindung kann insbesondere umlaufend um den übergeordne ten Hohlraum realisiert sein, so dass der Hohlraum insgesamt nach außen hin hermetisch gekapselt ist. Für einen solchen Waferbond-Schritt sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Verfahren bekannt. So kann beispielsweise ein Gold-Silizium- Bond oder ein Germanium-Aluminium-Bond oder eine andere Art von eutektischem Bond zum Einsatz kommen. Alternativ kann die flächige Verbindung auch durch eine Glas-Fritte, durch einen anodischen Bond, durch Thermokompressions-Bonden, durch adhä sives Bonden und/oder durch Fusionsbonden realisiert sein.

Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform kann das Decksubstrat funktional als elektrisch isolierendes Decksubstrat ausgebildet sein und insbesondere im Wesentli chen aus Glas oder Silizium gebildet sein. Dies soll so ver standen werden, dass das Glas oder Silizium den Hauptbestand teil des Decksubstrats bildet und zusätzliche Elemente, ins besondere in Form von lokalen Beschichtungen, dabei nicht ausgeschlossen sein sollen. So können insbesondere eine Steu erelektrode sowie zusätzliche Kontaktelemente als weitere Elemente auf der Oberfläche des Decksubstrats aufgebracht sein. Insbesondere können Steuerelektrode und/oder Kontakte lement (e) auf der dem Biegeelement zugewandten Seite des Decksubstrats angeordnet sein. Es können jedoch auch auf der Außenseite des Decksubstrats z.B. Metallisierungen in Form von Leitungselementen und/oder Kontaktelementen und/oder an deren Bauelementen vorhanden sein. Zwischen den beiden Haupt flächen des Decksubstrats können elektrische Durchführungen vorgesehen sein, insbesondere in Form von sogenannten Vias, welche sich senkrecht zur Substratoberfläche durch das Sub strat hindurch erstrecken, um Elemente auf Ober- und Unter seite elektrisch zu verbinden. Alternativ kann jedoch auch ein Decksubstrat aus einem leitfähigen Material zum Einsatz kommen, das auf der dem Biegeelement zugewandten Seite mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet ist, so dass rein funktional ein elektrisch isolierendes Decksubstrat gebildet ist. Eine solche elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise eine Siliziumdioxid-Schicht oder auch eine Po lymerschicht sein. Allgemein vorteilhaft kann an dem Biegeelement ein Schaltkon takt angeordnet sein. Dieser Schaltkontakt kann beispielswei se durch eine strukturierte Metallisierung auf dem Biegeele ment gebildet sein. Optional kann das Biegeelement auch noch weitere funktionale Elemente tragen, es muss also nicht nur aus der genannten Halbleiterschicht bestehen.

Weiterhin kann das Decksubstrat einen ersten Gegenkontakt tragen, welcher abhängig von einer Auslenkung des Biegeele ments mit dem Schaltkontakt des Biegeelements kontaktierbar ist. Es kann dann also, wenn das Biegeelement zum Decksub strat hin ausgelenkt ist und in seinem Endbereich mit diesem in Berührung ist, ein elektrischer Kontakt zwischen dem Schaltkontakt des Biegeelements und einem auf dem Decksub strat gegenüberliegend angeordneten Gegenkontakt vermittelt werden. Besonders bevorzugt trägt das Decksubstrat sogar ein Paar von Gegenkontakten, welche beide mit dem Schaltkontakt des Biegeelements kontaktiert werden können. Auf diese Weise wird also in der zum Decksubstrat hin ausgelenkten Stellung das Paar von Gegenkontakten elektrisch miteinander verbunden. Diese beiden Gegenkontakte können als sogenannte Lastkontakte eines ersten Last-Schaltkreises ausgebildet sein. So kann mittels des Schaltkontakts der Last-Schaltkreis geschlossen werden, und das Schaltelement ist hier in einer „ON"-Posi- tion. Wenn Schaltkontakt und Gegenkontakt(e) nicht verbunden sind, ist das Schaltelement in einer „OFF"-Position.

Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform kann das Decksubstrat eine Steuerelektrode aufweisen, mit welcher die Auslenkung des Biegeelements beeinflusst werden kann. Diese Steuerelektrode ist zweckmäßig gegenüber dem Bie geelement platziert, und auf ihr kann im Betrieb die Schalt spannung aufgebracht werden. Eine solche Steuerelektrode wird im Stand der Technik zum Teil auch als Gate-Elektrode be zeichnet. Durch elektrostatische Wechselwirkung zwischen der Steuerelektrode und dem Biegeelement kann das Biegeelement ausgelenkt werden. Z.B. kann es aufgrund von elektrostati scher Anziehung in Richtung des Decksubstrats bewegt werden, so dass es bei dieser Auslenkung zur Ausbildung eines elek trischen Kontakts zwischen einem Kontaktelement des Biegebal kens und einem Kontaktelement des Decksubstrats kommt.

Allgemein und unabhängig von der genauen Ausgestaltung des einzelnen Schaltelements kann die übergeordnete Vorrichtung ein Array von mehreren erfindungsgemäßen Schaltelementen aufweisen. Ein solches Array kann eine Parallelschaltung und/oder eine Serienschaltung von mehreren solchen Schaltele menten sein. Eine Parallelschaltung mehrerer Schaltelemente kann insbesondere dazu dienen, die Stromtragfähigkeit der ge samten Vorrichtung im Vergleich zu einem einzelnen Schaltele ment zu erhöhen. Eine Serienschaltung mehrerer Schaltelemente kann insbesondere dazu dienen, die Spannungsfestigkeit im Vergleich zu einem einzelnen Schaltelement zu erhöhen. Auf diese Weise kann die Verwendung eines Arrays dazu beitragen, dass die Vorrichtung die Spezifikationen eines Leistungs schalters einer elektrischen Energieverteilerleitung - insbe sondere in einem Niederspannungs- oder Mittelspannungsnetz - erfüllt. Die Anzahl der einzelnen Schaltelemente in dem Array kann dabei an den jeweiligen Spezifikationen ausgerichtet werden. Sie kann beispielsweise bei einigen 10 bis einigen 1000 Schaltelementen liegen und für höhere Leistungsbereiche sogar mehrere hunderttausend betragen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vor richtung kann diese neben dem wenigstens einen Schaltelement ein oder mehrere dazu elektrisch in Serie oder parallel ge schaltete Halbleiterelemente umfassen. Dabei kann es sich beispielsweise um Transistoren oder andere Halbleiterschalt elemente handeln, wie in der WO2018028947A1 beschrieben. Die zusätzlichen Halbleiterelemente können dabei grundsätzlich auf demselben Substrat wie das Biegeelement gefertigt sein, also monolithisch integriert sein, oder sie können prinzipi ell auch auf einem anderen Substrat gefertigt und erst nach träglich mit dem Schaltelement verbunden sein. Die übergeordnete Vorrichtung kann für den Einsatz in ganz unterschiedlichen Anwendungen ausgelegt sein. So kann sie beispielsweise als Schaltgerät bzw. Schaltschütz, als Umrich ter bzw. als Inverter, als Logikschaltung und/oder als logi sches Gatter ausgebildet sein. Bei dem Schaltgerät oder Schaltschütz kann es sich insbesondere um ein Gerät für ein Niederspannungs- oder Mittelspannungsnetz handeln. Die Vor richtung kann allgemein auch eine speicherprogrammierbare Steuerung, insbesondere eine Steuerung für eine industrielle Anlage sein. Erfindungsgemäße Schaltelemente können dabei beispielsweise in einer Eingangsstufe, einer Ausgangsstufe und/oder in einem Sicherheitsrelais einer solchen Anlagen steuerung zum Einsatz kommen.

Allgemein vorteilhaft kann die Vorrichtung als oberflächen montierbares Bauteil ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann es sich um ein SMD- bzw. SMT-Bauelement handeln (SMD für englisch „Surface-mounted device bzw. SMT für englisch „Surface-mounting technology"). Dazu kann die Vorrichtung im Bereich von wenigstens einer seiner Substrat-Außenseiten mit lötfähigen, flächigen SMD-Kontaktstellen versehen sein.

Besonders vorteilhaft ist es im Zusammenhang mit dieser Aus führungsvariante, wenn das Decksubstrat und/oder das Trä gersubstrat ein oder mehrere Durchführungen zur elektrischen Kontaktierung des wenigstens einen Schaltelements aufweist. Mit anderen Worten können sogenannte „Vias" vorgesehen sein, welche sich senkrecht zur Substratoberfläche durch das jewei lige Substrat hindurch erstrecken, um Elemente auf Ober- und Unterseite elektrisch zu verbinden. Insbesondere sind solche Vias so ausgestaltet, dass die hermetische Kapselung des übergeordneten Hohlraums durch sie nicht durchbrochen wird. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren be kannt, mit denen solche Vias unter Beibehaltung einer herme tischen Kapselung beispielsweis durch ein Glas- oder Halb leitersubstrats geführt werden können. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Herstellungsver fahrens kann das Biegeelement durch subtraktive Fertigung aus einem Silicon-on-Insulator-Schichtsystem erhalten werden, wie bereits weiter oben für die entsprechende Ausführungsform des Schaltelements beschrieben. Insbesondere kann das Biegeele ment durch Freistellung eines Teils einer Siliziumschicht des SOI-Schichtsystems gebildet sein. Das Herstellungsverfahren kann eine Vielzahl von weiteren optionalen Fertigungsschrit ten umfassen, welche insbesondere aus der MEMS- und Halblei- ter-Prozessierung grundsätzlich bekannt sind. So können bei spielsweise zusätzliche Metallisierungsschritte, z.B. in Form einer Beschichtung durch Aufdampfen, Sputtern oder galvani sche Abscheidung vorgesehen sein. Die metallischen Schichten für die Elektroden und/oder Kontaktelemente können beispiels weise Gold, Chrom oder Silber oder andere in der Halbleiter fertigung gängige Metalle sowie auch dort eher unübliche Me talle und insbesondere Edelmetalle umfassen. Die (vollständi ge oder teilweise) Entfernung von einzelnen Schichten kann beispielsweise durch Ätzen und/oder mechanisch/chemisches Po lieren und/oder durch einen Lift-off-Prozess erfolgen. Vor allem Ätzprozesse wie chemisches Ätzen mit Flusssäure, reak tives Ionenätzen (RIE für englisch „reactive ion etching" oder DRIE für „deep reactive ion etching") können zur defi nierten Entfernung von (Teil-)Schichten zum Einsatz kommen. Eine präzise Strukturierung kann dabei durch übliche litho graphische Strukturierungsmethoden erreicht werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfah rens erfolgt die subtraktive Fertigung des Biegeelements in Schritt b) durch ausschließlich einseitige Prozessierung des mehrschichtigen Trägersubstrats. Besonders bevorzugt erfolgt überhaupt nur eine einseitige Prozessierung eines vorgefer tigten Trägersubstrats. Mit anderen Worten wird hier eine Prozessierung im Bereich der Rückseite vermieden. Dies be wirkt den Vorteil, dass Schädigungen im Bereich der obenlie genden Halbleiterschicht (also der dritten Schicht des mehr schichtigen Trägersubstrats) vermieden werden können. Diese ausschließlich einseitige Prozessierung wird insbesondere durch die Verwendung von vorgefertigten C-SOI-Substraten er möglicht, da hiermit ohne rückseitiges Ätzen eine ausreichend große Kavität für die Bewegung des Biegeelements geschaffen werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Schaltelements nach dem Stand der Technik zeigt,

Figur 2 eine schematische Aufsicht eines weiteren bekannten Schaltelements zeigt,

Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines herkömm lichen Schaltelements mit einem Gehäuse zeigt,

Figuren 4 bis 6 mehrere Prozessstadien bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements zeigen,

Figur 7 ein vorgefertigtes Trägersubstrat zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements zeigt und Figur 8 ein Schaltelement nach einem weiteren Beispiel der Erfindung zeigt.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt ein mikroelektromechanisches Schaltelement 1, welches aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dieses Schalt element ist insgesamt ähnlich aufgebaut wie in der DE 102017 215 236 Al beschrieben, es ist hier jedoch der Übersicht halber etwas vereinfacht dargestellt. Das Schalt element weist ein Silicon-on-Insulator-Schichtsystem 100 auf, welches hier eine erste Siliziumschicht 110, darauf folgend eine vergrabene Oxidschicht 120 und darauf folgend eine wei tere Siliziumschicht 130 umfasst. Auf die Schicht 130 kann auch zusätzlich noch eine zweite Oxidschicht als Teil des SOI-Schichtsystems 100 folgen oder zumindest während der Her stellung hier Vorgelegen haben. Durch subtraktive Fertigung ist aus der obenliegenden Halbleiterschicht 130 ein Biegeele- ment 135 definiert und freigestellt worden. Die Herstellung des Biegeelements umfasst dabei die Entfernung der umgebenden Bereiche der Siliziumschicht 130 und die lokale Entfernung der an das Biegeelement 135 angrenzenden Teile der Schichten 110 und 120. So wurde hier ein in der Dickenrichtung d aus lenkbares Biegeelement 135 erzeugt, ähnlich wie in der DE 102017 215 236 Al beschrieben. Auch die übrigen Ferti gungsschritte können analog zu der DE 102017 215 236 Al durchgeführt werden. Der Fußbereich 135a des Biegeelements, in dem dieses mechanisch mit den übrigen Teilen des SOI- Schichtsystems verbunden ist, ist hier etwas vereinfacht ge staltet bzw. gezeigt. Alternativ zu dieser einfacheren Reali sierung kann der Fußbereich 135a aber auch analog zur DE 102017 215 236 Al oder auch der noch nicht veröffentlich ten europäischen Patentanmeldung 20182568.4 ausgestaltet sein.

Nach oben hin ist das Bauteil durch ein Decksubstrat 200 ab gedeckt, welches beispielsweise aus Glas gebildet sein kann. Dieses Decksubstrat 200 kann beispielsweise durch einen Waferbond-Schritt mit dem SOI-Schichtsystem 100 verbunden worden sein. Im Bereich des Biegebalkens weist das Decksub strat eine Ausnehmung 250 auf, so dass zusammen mit der Öff nung 150 in den Schichten 110 und 120 ein übergeordneter Hohlraum 350 gebildet wird, in dem das Biegeelement 135 aus gelenkt werden kann. Die Trägerschicht 110 ist dabei im Be reich der Öffnung 150 von der Substratunterseite her voll ständig weggeätzt worden, so dass das Biegeelement hier von der unten dargestellten Seite aus frei zugänglich ist.

Um die Auslenkung des Biegeelements zu bewirken, ist auf dem Decksubstrat 200 im Bereich oberhalb des Biegeelements 135 eine Steuerelektrode 210 vorgesehen. Durch eine Spannungsbe aufschlagung der Steuerelektrode 210 kann eine Auslenkung des Biegeelements elektrostatisch aktuiert werden. Wenn das Bie geelement 135 in Richtung d nach oben ausgelenkt wird, kann es in seinem Endbereich so weit in Kontakt mit dem Decksub strat gebracht werden, dass ein auf dem Biegeelement 135 auf- gebrachter Schaltkontakt 140 und ein in der Ausnehmung des Decksubstrats 200 aufgebrachter Gegenkontakt 240 elektrisch in Verbindung treten. Auf diese Weise kann das Schaltelement auf „ON" geschaltet werden, und ein zugehöriger Last-Strom kreis kann mit dem Schaltelement 1 geschlossen werden.

Das gezeigte Schaltelement 1 kann als Teil einer übergeordne ten Vorrichtung vorliegen, welche insbesondere ein Array von untereinander ähnlichen Schaltelementen aufweisen kann. Ein solches MEMS-Array kann monolithisch aus demselben SOI-Sub- strat aufgebaut sein. In diesem Fall ist der in Figur 1 ge zeigte Bereich als Ausschnitt aus einem größeren Bauelement zu verstehen, wobei sich die lateralen Schichten noch weiter nach rechts und links (und natürlich auch senkrecht zur Pa pierebene) erstrecken und in diesen Raumrichtungen noch wei tere ähnlich aufgebaute Schaltelemente umfassen können.

Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht eines solchen kon ventionellen Schaltelements, welches bezüglich seiner Schichtfolge insbesondere ähnlich wie das Schaltelement der Figur 1 aufgebaut sein kann. Die Auslenkungsrichtung r liegt hier jedoch senkrecht zur Zeichnungsebene, und es sind sowohl Element des SOI-Substrats 100 als auch Elemente des Decksub strats 200 übereinanderliegend eingezeichnet. Die auf dem Decksubstrat 200 angeordneten Metallisierungen der Steuer elektrode 210 und der beiden Gegenkontakte 240 verdecken da bei zum Teil die darunterliegenden Schichten.

Im Fußbereich 135a des Biegeelements ist dieses an die übri gen Schichten des SOI-Schichtsystems 100 angebunden und über die flächige Wafer-Verbindung mit dem Decksubstrat 200 ver bunden. Im mittleren Bereich tritt das Biegeelement elektro statisch mit der darüberliegenden Steuerelektrode 210 auf dem Decksubstrat in Wechselwirkung, insbesondere wenn diese mit einer Schaltspannung beaufschlagt wird. Im Endbereich trägt das Biegeelement einen Schaltkontakt 140. Gegenüberliegend findet sich in diesem Beispiel auf dem Decksubstrat ein Paar von nebeneinanderliegenden Gegenkontakten 240. Bei Auslenkung des Biegeelements werden diese beiden Kontakte 240 mit dem Schaltkontakt 140 des Biegeelements und durch diesen auch miteinander elektrisch verbunden, das Schaltelement befindet sich dann in ON-Stellung. Die in Figur 1 dargestellte Grund stellung mit unausgelenktem Biegeelement entspricht dagegen der OFF-Stellung des Schaltelements.

Figur 3 zeigt ein ähnliches herkömmliches Schaltelement, wel ches allerdings im Unterschied zum Schaltelement der Figur 1 durch ein Gehäuse hermetisch verkapselt ist, wodurch insbe sondere der Bereich des Schaltelements 135 vor äußeren Um welteinflüssen geschützt ist. Der innere Aufbau ist insgesamt analog zur Figur 1, wobei allerdings das Decksubstrat 200 in seitlicher Richtung größer ist als das SOI-Substrat und die ses entsprechend seitlich überragt. In dieser Randzone ist das Decksubstrat 200 durch eine umlaufende Verbindung 310 mit einem kappenartigen Gehäusedeckel 300 verbunden, welcher bei spielsweise als Glasdeckel ausgebildet ist. Die umlaufende Verbindung 310 kann beispielsweise eine hermetisch dichte Lot- oder Schweißverbindung sein. In diesem Beispiel ist der übergeordnete Hohlraum 350, in welchem sich das Biegeelement bewegt, gegen die äußere Umgebung insgesamt hermetisch gekap selt und zwar nach oben hin durch das Decksubstrat 200 und nach unten hin durch den Gehäusedeckel 300. So ist das Schaltelement 1 insgesamt vor einer Schädigung durch äußere Umwelteinflüsse geschützt. Allerdings ist der Aufbau mit den beiden Substraten 100, 200 und dem Gehäusedeckel 300 sowohl in Dickenrichtung als auch lateral wegen des breiten umlau fenden Rands vergleichsweise voluminös. Im Randbereich können neben dem Gehäusedeckel Kontaktstellen 190 für Bonddrähte 195 vorgesehen sein, welche ebenfalls weiteren Platz beanspru chen. Beispielhaft ist hier nur ein solches Bondpad 190 ge zeigt. Es kann durch eine hier nicht näher gezeigte Verbin dungsleitung mit einer der Elektroden des Schaltelements (z.B. 210, 240) verbunden sein.

In den Figuren 4 bis 6 sind mehrere Prozessstadien bei der Herstellung eines Schaltelements 1 gemäß der vorliegenden Er- findung gezeigt. Figur 6 zeigt das im Wesentlichen fertig hergestellte Schaltelement 1 bzw. einen lateralen Ausschnitt aus einer entsprechenden Vorrichtung mit mehreren solchen Schaltelementen. In Figur 4 ist ein vorgefertigtes mehr schichtiges Trägersubstrat 100 gezeigt, welches für die Her stellung dieses Schaltelements verwendet wird. Dieses vorge fertigte Trägersubstrat 100 ist auch hier ein SOI-Substrat mit einer Trägerschicht 110 aus Silizium, einer elektrisch isolierenden Schicht 120 aus einem vergrabenen Siliziumoxid und einer obenliegenden dritten Schicht 130, welche ebenfalls eine Siliziumschicht ist. Im Inneren dieses Schichtaufbaus liegt eine vorgefertigte Kavität 150, welche eine Ausnehmung in der Oxidschicht 120 und in einem Teil der Trägerschicht 110 darstellt. Diese Kavität 150 ist aber nur eine Teilkavi tät, sie ist insbesondere zur Unterseite 100b des Trägersub strats nicht offen, sondern die Trägerschicht 110 bildet auf der Unterseite 100b trotzdem eine durchgehende flächige Schicht. Auf der Oberseite 100a ist diese Kavität 150 dagegen durch die obenliegende Halbleiterschicht 130 begrenzt. Es ergibt sich also eine geschlossene innenliegende Höhle. Der artige vorgefertigte SOI-Substrate mit eingegrabenen Kavitä ten sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden von zahlreichen Herstellern unter der Bezeichnung C-SOI angeboten. In seitlicher Richtung können auch mehrere solche eingegrabenen Kavitäten nebeneinander vorhanden sein, insbesondere wenn ein Array aus mehreren ähnlichen Schaltele menten hergestellt werden soll. Jede Kavität 150 trägt dann dazu bei, den für die Bewegung des jeweiligen Biegeelements notwendigen übergeordneten Hohlraum zu bilden.

In Figur 5 ist ein weiter fortgeschrittenes Prozessstadium gezeigt, bei dem das Trägersubstrat 100 bereits mehrere Pro zessschritte durchlaufen hat. Die Durchführung dieser einzel nen Prozessschritte kann im Detail z.B. analog zu der bereits zitierten DE102017215236A1 ausgestaltet sein. Auch die Mate rialien und Dicken der einzelnen Schichten und weiteren Ele mente können z.B. analog gewählt sein. Wesentlich ist im Zu sammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass die Prozes- sierung vorteilhaft nur von der Oberseite 100a aus erfolgt, dass also keine Lithographie- bzw. Ätzschritte auf der Unter seite 100b durchgeführt werden müssen und das Trägersubstrat 100 bei der Prozessierung entsprechend nur von dieser Unter seite 100b aus gehalten werden muss. Hierdurch wird die Ober seite 100a im Vergleich zu einem doppelseitigen Prozess vor teilhaft vor einer mechanischen Schädigung geschützt.

Beim Prozessstadium der Figur 5 ist im Endbereich des Biege elements 135 ein metallischer Schaltkontakt 140 strukturiert aufgebracht worden. Außerdem ist die obere Halbleiterschicht 130 in den Bereichen 130a und 130b geöffnet worden. Bei die sen beiden Öffnungen 130a, 130b kann es sich insbesondere in Wirklichkeit um eine einzige, ringförmig um das Biegeelement umlaufende Öffnung in der Schicht 130 handeln. Alternativ kann die Schicht 130 aber auch nur im mittleren Bereich und im Endbereich des Biegeelements entfernt sein (entsprechend Öffnung 130a), und die Öffnung 130b im Fußbereich des Biege elements kann entfallen, so dass das Biegeelement im Fußbe reich ähnlich wie in der Figur 1 auch über die Schicht 130 mit dem restlichen Schichtstapel verbunden bleibt. Für die Ausgestaltung und mechanische Ankopplung des Fußbereichs sind insgesamt unterschiedliche Ausführungen denkbar. Wesentlich ist nur, dass das Biegeelement 135 durch subtraktive Ferti gung so weit aus dem Schichtsystem 100 freigestellt wird, dass es senkrecht zur Schichtebene auslenkbar ist. In Rich tung der Trägerschicht wird diese Auslenkung durch die be reits im vorgefertigten Schichtsystem 100 vorhandene Kavität 150 ermöglicht.

In Figur 6 ist das im Wesentlichen fertig prozessierte Schaltelement 1 gezeigt. Im Unterschied zur Figur 5 ist hier auch noch die Oxidschicht 120 in den Bereichen 120a und 120b umlaufend um das Biegeelement entfernt worden. Im Anschluss daran wurde das Schichtsystem auf der Substratoberseite 100a durch eine umlaufende flächige Waferbond-Verbindung 270 mit einem Decksubstrat 200 verbunden, ähnlich wie beim herkömmli chen Schaltelement der Figur 1. Das Decksubstrat 200 ist ins- gesamt ähnlich aufgebaut wie dort und weist auch hier eine Ausnehmung 250 auf, welche zusammen mit der bereits beschrie benen Kavität 150 den übergeordneten Hohlraum 350 für die Be wegung des Biegeelements 135 bildet. Der wesentliche Unter schied zum herkömmlichen Schaltelement der Figur 1 ist, dass der übergeordnete Hohlraum 350 zur Substratunterseite 100b hin nicht offenliegend, sondern abgeschlossen ist. Auf diese Weise wird durch die dauerhafte flächige Verbindung zwischen Trägersubstrat 100 und Decksubstrat 200 eine hermetische Kap selung des Hohlraums 350 erreicht, ohne dass hierfür (wie in Figur 3) noch ein zusätzlicher Gehäusedeckel nötig wäre. Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausführung ist, dass so auf einfache Weise ein sehr kompaktes Bauteil reali siert werden kann, welches trotzdem robust gegen äußere Um welteinflüsse ist, da der Bereich des Biegeelements nach au ßen hin hermetisch gekapselt ist.

Ein weiterer Unterschied im Schaltelement der Figur 6 zum herkömmlichen Bauteil der Figur 3 ist dadurch gegeben, dass die elektrische Kontaktierung hier nicht durch Drahtbonds, sondern durch Vias 400 im Decksubstrats und entsprechende lötfähige Kontaktstellen 410 erfolgt. Es kann sich mit ande ren Worten um ein SMD-Bauteil handeln. Dieser zusätzliche Un terschied ist jedoch optional, und es könnte prinzipiell auch eine Kontaktierung über Bonddrähte ähnlich wie in der Figur 3 realisiert werden. Gemäß einer weiteren möglichen Ausfüh rungsform können die Durchführungen 400 alternativ auch durch das Trägersubstrat 100 auf die Unterseite 100b geführt sein oder es könnten entsprechende Vias und Kontaktstellen sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite angeordnet sein. Nur beispielhaft ist in Figur 6 ein Via 400 zur Kontie rung des Biegeelements (für dessen elektrische Erdung) und ein weiteres Via 400 zur Kontaktierung eines der Gegenkontak te 240 gezeigt. Selbstverständlich können auch weitere Ele mente, beispielsweise die Steuerelektrode 210 und der zweite hier nicht sichtbare Gegenkontakt auf entsprechende Weise kontaktiert sein. In Figur 7 ist ein weiteres vorgefertigtes Trägersubstrat 100 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements ge zeigt. Im Unterschied zum Trägersubstrat der Figur 4 weist dieses Trägersubstrat nicht nur eine Kavität, sondern ein Ar- ray von mehreren nebeneinanderliegenden vergrabenen Kavitäten 150 auf. Mit anderen Worten kann daraus eine Vorrichtung mit einem Array aus mehreren Schaltelementen hergestellt werden. Ein weiterer Unterschied ist, dass die jeweilige Kavität im Bodenbereich mit einer Oxidschicht ausgekleidet ist. Mit an deren Worten ist die Oxidschicht 120 hier nicht unterbrochen, sondern nur lokal in den Boden der einzelnen Kavitäten 150 verlegt. Auch diese Variante eines C-SOI-Substrats ist bei verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich und kann an sonsten in ähnlicher Weise wie das Substrat der Figur 4 zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltelements verwendet werden.

In Figur 8 ist ein Schaltelement 1 nach einem weiteren Bei spiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Dieses Schaltele ment 1 ist insgesamt ähnlich aufgebaut wie beim Beispiel der Figur 6. Ein Unterschied liegt aber darin, dass das Decksub strat keine höhlenartige Ausnehmung in seinem Grundmaterial (z.B. im Glas) aufweist, sondern dass der entsprechende Hohl raum hier durch eine um den Bereich des Biegeelements umlau fende Abstandsschicht 260 gebildet wird. Durch den offenen Bereich innerhalb dieser umlaufenden Abstandsschicht 260 ist aber wiederum effektiv eine Ausnehmung 250 des Decksubstrats gebildet, welche zusammen mit der gegenüberliegenden Ausneh mung des Trägersubstrats den übergeordneten Hohlraum 350 für das Biegeelement bildet. Ansonsten ist das Schaltelement der Figur 8 analog zum Beispiel der Figur 6 aufgebaut und kann vorteilhaft auch in analoger Weise mit einem vorgefertigten C-SOI-Substrat hergestellt worden sein. Bezugszeichenliste

1 MEMS-Schaltelement

100 mehrschichtiges Trägersubstrat (SOI-Substrat) 100a Substratoberseite (Vorderseite)

100b Substratunterseite (Rückseite)

110 erste Schicht (Trägerschicht)

120 zweite Schicht (vergrabenes Oxid)

120a Öffnung der zweiten Schicht

120b Öffnung der zweiten Schicht

130 dritte Schicht (Halbleiterschicht)

130a Öffnung der dritten Schicht

130b Öffnung der dritten Schicht

135 Biegeelement

135a Fußbereich

140 Schaltkontakt

150 Ausnehmung (Kavität) bzw. Öffnung

190 Kontaktstelle

195 Bonddraht

200 Decksubstrat

210 Steuerelektrode

240 Gegenkontakt

250 Ausnehmung

260 umlaufende Abstandsschicht 270 Verbindung (Waferbond)

300 Gehäusedeckel

310 Verbindung

350 übergeordneter Hohlraum

400 Durchführung (Via)

410 Kontaktstelle d Dickenrichtung r Auslenkungsrichtung